De nos jours, les systèmes d'actionnement électriques à hautes performances sont présents dans de nombreux domaines tels que les structures automatisées complexes, la robotique ou l'aéronautique. Les algorithmes de commande de ces actionneurs ont évolué au cours des années, et ont atteint une complexité qui exige des calculateurs numériques dotés d'une puissance de calcul importante. Par ailleurs, le contexte dans lequel ces actionneurs sont utilisés impose une fiabilité et un respect des contraintes temps-réel qui n'est pas offert par les processeurs classiques du marché. C'est dans ce cadre que nous avons développé une architecture multiprocesseur entièrement intégrée dédiée à la commande de machines à courant alternatif. Nous avons montré qu'une architecture de type multiprocesseur offre des avantages en termes de souplesse et de fiabilité dans le cadre qui nous intéresse. Nous avons ensuite, sur base des contraintes propres à la commande d'actionneurs électriques et de celles dues à la présence de plusieurs processeurs sur un seul circuit intégré, conçu une architecture de processeur de type RISC adapté aux besoins, ainsi que des périphériques et un système de communication. Des simulations, effectuées sur un modèle complet du circuit, associé à un modèle de moteur et d'électronique de puissance, ont permis de valider les hypothèses qui ont été posées au cours de ce travail.

Thèse (D. en psychologie)--Université du Québec à Montréal, 2005. / En tête du titre: Université du Québec à Montréal. Comprend des réf. bibliogr. Publié aussi en version électronique.

L'impact de la dynamique des gaz sur la chaine d’air s'est imposé fortement en raison du contenu de la dynamique dans les nouveaux cycles de test automobile tels que le WLTC. Cela rend les modèles 0D actuels moins fiables car ils reposent sur plusieurs positions sur les cartographies mesurées sur des points de fonctionnements stationnaires. En outre, les phénomènes d'onde et les effets inertiels des gaz sont intrinsèquement négligés. Une méthodologie pour reproduire efficacement les effets d'ondes le long des conduites de moteurs à combustion interne a été présentée dans ce travail. L'idée est basée sur la combinaison des modèles à paramètres concentrés et les modèles quasi-unidimensionnels. Cette combinaison donne la possibilité de prendre les effets d'inertie de la dynamique des gaz tout en évitant le coût lourd de calcul de l'approche de modélisation 1D. La première partie s'est intéressée aux schémas numériques à une dimension, dans le but de les évaluer par rapport aux temps de calcul, d’exactitude et de définir une bonne référence pour davantage validations numériques pour les modèles réduits. Le modèle « quasi-Propagatory » était le meilleur candidat pour modéliser les ondes avec moins de puissance de calcul. Pour avoir une propre estimation de la pression de suralimentation, on s'est intéressé plus particulièrement au compresseur. Un modèle physique a été présenté on se basant sur les travaux de Martin et al. [55]. Finalement, les développements sont validés expérimentalement sur tous les points de fonctionnement du moteur. / Gas dynamics impact on air system dynamics and hence on combustion products, i.e. emissions, has imposed itself strongly due to the dynamics content in new test drive cycles such as the WLTC. This makes current real-time 0D models less reliable as they rely on stationary measured look up tables. In addition, wave phenomena and gas inertial effects are inherently neglected. This makes the estimation of the flow into and from the cylinder inaccurate. A methodology to efficiently reproduce wave effects along the internal combustion engine ducts was presented in this work. The idea relies on combining both lumped parameter and quasi-one-dimensional models. This combination gives the possibility to take inertial effects of gas dynamics while avoiding the heavy computational cost of the 1D modeling approach. The first part investigated one-dimensional numerical schemes, with the aim of evaluating them with respect to real-time applications and defining a good reference for further numerical validations for the low order models. The Quasi-Propagatory model was the best candidate to model waves with less computational power. To have a proper boost pressure estimation, more focus was on the compressor. A physics based model was presented based on [55]. Results have also shown a better interpretation and extrapolation ability. Finally, the developments have been validated experimentally using the complete engine operation map.

Dans le but d’améliorer le rendement des propulseurs aérospatiaux, on s’intéresse à l’utilisation de ladétonation dans le cycle moteur. Cette thèse porte sur le développement et l’utilisation d’un codepour la compréhension du fonctionnement d’un moteur à détonation continue (CDWE). Le 1erchapitre place le cadre de l’étude, et positionne le CDWE par rapport à différents concepts demoteurs à détonation. Un état des lieux des simulations numériques concernant le fonctionnementd’un CDWE est établi afin de justifier l’approche numérique à utiliser. Cette approche numérique estdétaillée dans le 2e chapitre. Les équations d’Euler, les modèles thermochimiques, ainsi que lesschémas cinétiques utilisés dans cette étude y sont présentés. Le 3e chapitre décrit les méthodesnumériques implémentées dans le code. Le schéma WENO d’ordre 5 est utilisé pour l’évaluation desflux numériques. L’avancement temporel est assuré par le schéma semi-implicite d’ordre 2 ASIRK2Cou explicite d’ordre 3 RK3. Le 4e chapitre est consacré à la technique de raffinement adaptatif demaillage (AMR) et à la bibliothèque choisie. Le code est testé dans le 5e chapitre sur différents cas etappliqué à la simulation d’une onde de détonation afin de préparer les simulations présentées dans ledernier chapitre. Le 6e chapitre présente les résultats des simulations d’un CDWE. La structure 2Dd’une onde de détonation continue est présentée et comparée avec la structure 3D. L’influence durayon de courbure du canal et l’effet d’une injection par une fente sur la structure de l’écoulementsont étudiés. / In order to improve the performance of aerospace propulsion systems, it is interesting to use detonation in the engine cycle. This thesis focuses on the development and use of a code for understanding the operation of a continuous detonation wave engine (CDWE). The first chapter establishes the framework of the study and compares the CDWE with different concepts of detonation engines. An overview of numerical simulations concerning the operation of a CDWE is made to justify the numerical approach to use. This numerical approach is detailed in the second chapter. The Euler equations, thermochemical models and kinetic mechanisms used in this study are presented. The third chapter describes the numerical methods implemented in the code. The 5th order WENO scheme is used for the evaluation of numerical fluxes. The time-stepping is provided by the 2nd order semi-implicit ASIRK2C scheme or the 3rd order explicit RK3 scheme. The fourth chapter describes the technique of adaptive mesh refinement (AMR) and the selected library. The code is tested in the fifth chapter on different cases and applied to the simulation of a detonation wave in order to prepare the simulations presented in the last chapter. The sixth chapter presents the results of simulations of a CDWE. The 2D structure of a continuous detonation wave is presented and compared with the 3D structure. The influence of the radius of the curvature of the duct and the effect of a slot injection on the structure of the flowfield are discussed.

Comme l'indiquent les divergences observées dans la littérature, la question de l'existence d'une modification du contrôle proprioceptif du mouvement au cours du vieillissement physiologique de l'adulte fait encore débat. Pour mieux comprendre ces divergences, trois études ont été réalisées afin de tester les effets de contraintes d'origines musculaire, attentionnelle et temporelle sur le contrôle proprioceptif du mouvement. La tâche commune à ces trois études était une tâche d'estimation active directe controlatérale de la position de la cheville. Les effets de contraintes musculaire, cognitive et temporelle sur les performances de contrôle proprioceptif ont été respectivement testés dans les conditions de fatigue et non fatigue, de simple et double tâche, et de vitesses libre et rapide. Pour évaluer la performance de contrôle proprioceptif, les erreurs totale, variable et constante ainsi que des variables temporelles et cinématiques ont été analysées. Chez les participants jeunes, les résultats de la première étude ont montré que la fatigue musculaire altère la performance d'estimation de position lorsque la cheville de référence est maintenue activement en position mais pas lorsqu'elle est maintenue passivement. Afin d’éviter de confondre un effet de la fatigue musculaire éventuellement induite par la répétition de la tâche d'estimation de position, les deuxième et troisième études ont été réalisées avec la référence maintenue passivement en position. Les résultats de ces deux études ont montré qu'en l'absence de contraintes cognitive et temporelle, la performance de positionnement final dans la tâche proprioceptive est comparable entre les adultes jeunes et âgés. Cependant, la stratégie utilisée pour atteindre cette position est différente selon l'âge. Les résultats ont également montré que l'adjonction d'une contrainte cognitive ou temporelle produit une dégradation de la performance de contrôle proprioceptif des adultes âgés par rapport aux adultes jeunes. Dans l’ensemble, ces résultats montrent que la capacité des adultes âgés à résoudre les problèmes posés par les contraintes environnementales est inférieure à celle des adultes jeunes et mettent en évidence la modification de contrôle proprioceptif du mouvement qui s'opère au cours du vieillissement physiologique. / As outlined by strong and unexplained discrepancies in the literature, whether proprioceptive control of movement is altered in physiological adult ageing is still under debate. In an attempt to unify these previous results, the three studies of the present thesis proposed to test the effects of muscle, attentional and temporal stresses on the proprioceptive control of movement, respectively. The common task of these three studies was an ankle contralateral concurrent matching task. To test the effects of muscle, cognitive and temporal stresses on the proprioceptive control performance of older and young adults, participants performed the matching task in fatigue and no-fatigue, single and dual task, and self-paced and fast speed conditions, respectively. To assess participants' proprioceptive performance, error, temporal and kinematic variables were analysed. The results of the first study showed that performance in the matching task was altered by muscle fatigue only when the reference was actively maintained. To avoid confounding fatigue effects with other effects, the second and third studies assessed the matching task with a reference passively maintained. The results of these studies first showed that end-point performance in the matching task was similar in young and older adults in the absence of cognitive and temporal stress. However, the strategies the participants used to reach the end-point position were different in young and older adults. Second, the addition of a cognitive or temporal stress degraded the proprioceptive control performance in older adults as compared to the young ones. Taken together, these results emphasize a decreased resilience to stressors in older adults as compared to young ones and highlight the age-related alteration in proprioceptive control of movement.

La latence, c'est-à-dire le délai entre l'action d'un utilisateur en entrée d'un système et la réponse correspondante fournie par le système, est un problème majeur pour l'utilisabilité des dispositifs interactifs. La latence est particulièrement perceptible pour l’interaction au toucher et détériore la performance de l'utilisateur même à des niveaux de l'ordre de la dizaine de millisecondes. Or, la latence des écrans tactiles actuels (smartphones ou tablettes) est en général supérieure à 70 ms.Notre objectif est d'améliorer nos connaissances sur la latence (ses causes, ses effets) et de trouver des méthodes pour la compenser ou en diminuer les effets négatifs. Nous proposons un état de l'art des travaux en IHM sur le sujet, puis nous effectuons un rapprochement avec la littérature du contrôle moteur qui a aussi étudié le comportement humain face à des perturbations visuomotrices et en particulier l’adaptation des mouvements à un retard du retour visuel.Nous détaillons ensuite nos quatre contributions. Nos résultats contribuent de manière à la fois pratique et théorique à la résolution du problème de la latence lors de l'interaction au toucher direct. Deux contributions complètent le diagnostic de la latence : la première est une nouvelle technique de mesure de latence; la seconde est une étude de l'effet de la latence sur l'interaction bimanuelle, importante pour l'interaction sur les grandes surfaces tactiles. Nous montrons que l'interaction bimanuelle est autant touchée par la latence que l'interaction à une main, ce qui suggère que des tâches plus complexes, qui augmenterait la charge cognitive, ne réduisent pas nécessairement l'effet de la latence. Nos deux autres contributions portent sur la réduction des effets de la latence. D'une part, nous proposons un système à faible latence (25 ms) associé à une compensation prédictive logicielle, et nous mettons en évidence que ce système permet d'améliorer la performance des utilisateurs comme s'ils utilisaient un système à 9 ms de latence. D'autre part nous étudions la capacité des utilisateurs à s'adapter à la latence pour améliorer leur performance sur une tâche de suivi de cible et nous montrons que l'impact négatif de la latence se réduit sur le long terme grâce aux capacités d'adaptation humaine. / Latency, the delay between a user input on a system and the corresponding response from the system, is a major issue for the usability of interactive systems. In direct-touch interaction, latency is particularly perceivable and alters user performance even at levels in the order of ten milliseconds. Yet, current touch devices such as smartphones or tablet-pc exhibit in general latencies over 70 ms.Our goal is to improve the knowledge on latency (its causes, its effects) and to find strategies to compensate it or to decrease its negative effects. We present a review of the HCI literature on the topic, then we link this literature with the motor control research field that has studied human behaviour when facing visuomotor perturbations, and in particular the adaptation to feedback delay.We then present our four contributions. We contribute both in a practical and a theoretical manner to the problem of latency in direct-touch interaction. Two of our contributions supplement the diagnosis of latency: the first one is a new latency measurement technique; the second one is a study of the impact of latency on bimanual interaction, which is important when interacting on large tactile surfaces. We show that bimanual interaction is as much affected by latency as a single hand interaction, suggesting that more complex tasks, suppose to increase the cognitive load, do not necessarily reduce the effect of latency. Our two other contributions address the reduction of the effects of latency. On one hand, we introduce a low latency system (25 ms) associated with a predictive software compensation, and we show that the system enables users to improve their performances as if they were using a system with 9 ms of latency. On the other hand we study users' ability to adapt to latency in order to improve their performance on a tracking task, and we show that the negative impact of latency is reduced with long-term training thanks to human adaptability.

Les réglementations européennes étant de plus en plus restrictives en ce qui concerne les émissions de polluants et plus particulièrement les émissions d'oxydes d'azote (NOx) et de suies, l'objectif de ce travail est de fournir des outils de modélisation permettant l'analyse des mécanismes de réduction de ces émissions à la source, c'est-à-dire au niveau de la chambre de combustion. Dans un premier temps, un modèle de tabulation pour la prédiction des oxydes d'azote a été développé. Ce modèle (appelé NORA: NO Relaxation Approach) repose sur une méthode de perturbation d'état d'équilibre et présente l'avantage d'être simple d'utilisation, robuste et totalement indépendant du modèle de combustion turbulente. L'utilisation du modèle NORA permet une amélioration significative des résultats par rapport à une résolution directe du mécanisme de Zel'dovich couplé à une cinétique réduite. Dans un second temps, le travail a porté sur la modélisation des suies avec comme objectif la prédiction des suies en terme de masse et de distribution en taille de particules (PSDF: Particle Size Distribution Function). La méthode sectionnelle a tout d'abord été implémentée dans un solveur de flamme 1-D et validée par rapport à des données expérimentales en flammes laminaires d'éthylène. La question du couplage du modèle de suies avec un modèle de combustion turbulente a ensuite été posée. Ce travail montre que le couplage entre la phase gazeuse et la phase solide n'est pas négligeable. Un premier modèle de combustion mixte (appelé MTKS) utilisant une méthode tabulée et un solveur de chimie détaillé dans les gaz brûlés a été couplé au modèle de suies. L'approche MTKS a été testée dans des réacteurs hétérogènes à volume variable et les résultats sont encourageants. / European rules are more and more restrictive concerning pollutants emissions. This work deals with the modeling of NOx and soot particles. The final aim is to provide modeling tools in order to analyse the mechanismes leading to reduce these emissions in the combustion chamber. First, a tabulated NO prediction model has been developed. This model (called NORA: NO Relaxation Approach) is based on equilibrium state perturbation method. NORA is simple to use, robust and totally independent of the turbulent combustion model. The use of the NORA allows a significative improvement of the results compared to the direct resolution of the Zel'dovich mechanism with a reduce chemistry. In a second part, this work deals with soot predictions with the final aim the prediction of the soot volume fraction and the particle size distribution function (PSDF). The sectional method approach was first implemented in a 1-D flame solver and validated against experimental flames data. The question of the coupling between the soot sectional model and a turbulent combustion model has been addressed. Studies show that the coupling between gaseous and solid phase is non-negligible. A first mixed combustion model (called MTKS) using a tabulated method and a kinetic solver in the burned gases has been coupled to the soot sectional model. The MTKS approach has been tested in heterogeneous variable volume reactors and results are promising.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La douleur ainsi que l’apprentissage moteur sont deux éléments importants à considérer en contexte de réadaptation. Même s’ils sont souvent abordés de manière isolée, des interactions ont été identifiées entre ces deux phénomènes. En effet, de nombreuses études montrent que les exercices de réadaptation musculaire pourraient réduire le développement de douleur pathologique. D’autre part, il semble que l’activité nociceptive pourrait altérer la plasticité du système moteur, une composante essentielle dans l’apprentissage d’une tâche motrice. Des recherches récentes ont aussi montré que la douleur pouvait interférer avec la plasticité du système moteur, même après que les signaux de douleurs se soient dissipés. Toutefois, ces observations ont été faites chez l’animal à la suite d’une lésion de la moelle épinière. De ce fait, la compréhension de cette interaction entre le système nociceptif et la plasticité motrice est assez limitée. Dans ce mémoire, l’effet d’un épisode de douleur passé sur la capacité d’apprentissage d’une tâche motrice a été évalué, chez le rat intact. Pour ce faire, nous avons élaboré une tâche dans laquelle les rats devaient apprendre à se déplacer d’un côté à l’autre d’un couloir sur des barres métalliques dont l’espacement pouvait être modifié. L’injection de substances inflammatoires à différentes durées d’action a permis d’identifier l’impact d’un épisode de douleur récent sur la capacité d’apprentissage d’une tâche motrice. Nos résultats montrent que, tout comme chez l’animal ayant une lésion de la moelle épinière, la douleur peut interférer avec l’apprentissage d’une tâche motrice même lorsque le système nerveux est intact. De plus, il semble que les déficits d'apprentissage moteur puissent également être influencés par la durée de l'épisode douloureuse antérieure. / Pain and motor learning are two important elements in rehabilitation context. Despite being mostly studied independently, important interactions exist between them in the context of spinal cord injury. Indeed, many studies show that rehabilitation exercises could reduce the development of pathological pain. On the other hand, it seems that the nociceptive activity could alter motor system plasticity. Recent studies have also shown that pain can interfere with motor plasticity, even when the acute pain signals have dissipated. However, these observations have mostly been made in animals following a spinal cord injury. As a result, this interaction between the nociceptive system and motor plasticity is poorly understood. In this master’s thesis, the effect of a prior pain episode on the motor learning ability was evaluated in neurologically intact rats. To do this, we trained rodents to walk on a custommade horizontal ladder. After initial training, the rats underwent a week-long rest, during which they were randomly assigned to a control group, or one out of two pain conditions. Nociceptive stimuli were then used to identify the impact of a prior pain episode on the motor learning ability. Our results show that pain can interfere with motor learning even in neurologically intact animals. Motor learning deficits also appear to be influenced by the duration of the previous pain episode. Taken together, these results suggest that previous pain episodes may negatively influence motor learning, and that the amplitude and duration of the learning disability is proportional to the duration of the prior pain episode.

Ce doctorat s'est intéressé à l'organisation fonctionnelle du cortex moteur primaire (M1) impliqué dans une synergie musculaire interarticulaire. La question de recherche était de savoir si le contrôle d'une synergie proximo-distale était assuré par les connexions synaptiques facilitatrices existant entre zones M1 contrôlant les muscles proximaux et distaux. L'originalité du travail repose sur le fait que cette question est traitée pour la première fois au cours d'une tâche motrice dynamique. Le modèle expérimental utilisé est le maintien de la pince pouce/index pendant des mouvements cycliques de flexion/extension du poignet. L'hypothèse de travail propose que la pince et la flexion du poignet, forment une synergie proximo-distale assurée par les connexions entre zones M1 des muscles fléchisseurs du poignet et du muscle abducteur de l'index, (FDI, First Dorsal Interosseus préactivé pour le maintien de la pince). Le recrutement de ces connexions augmenterait l'excitabilité corticale du FDI, potentialisant ainsi l'efficacité de la commande motrice distale. Les simples et doubles stimulations magnétiques transcrâniennes de M1 ont permis de tester l'excitabilité corticospinale et le niveau d'inhibition intracorticale (SICI) du FDI chez des personnes en santé (études 1 et 2) et chez une patiente désafférentée (étude 3). Les résultats des études 1 et 2 indiquent respectivement que l'excitabilité corticospinale du FDI est augmentée et que sa SICI est réduite pendant la flexion du poignet comparativement à l'extension, que les mouvements soient actifs ou passifs. Comme la SICI teste des processus strictement corticaux, il est proposé que la facilitation observée (fléchisseurs du poignet - FDI) s'organise en partie dans les circuits de M1. De plus, la facilitation observée en passif suggère une contribution des afférences proprioceptives du poignet. Les résultats de l'étude 3 (désafférentation) où l'effet n'est observé qu'en actif, suggèrent que les seules informations proprioceptives n'expliquent pas la facilitation proximo-distale et qu'une combinaison avec la commande motrice proximale est requise. Ces observations appuient l'idée du contrôle moteur cortical intégré de la pince pouce/index au cours de mouvements cycliques du poignet. Cette tâche dynamique serait une synergie musculaire fonctionnelle représentée au sein de M1 et contrôlée par la perméabilité phase-dépendante des informations sensorielles liées au mouvement.