Ce mémoire présente différents outils et approches pour dériver les lois de commande de la machine asynchrone à double alimentation en régime permanent sur toute la plage de vitesse, en mode moteur et générateur. Le but est de dériver les lois de commande de la MADA en termes de tension et angle rotorique (puissance active et réactive) pour différentes stratégies de commande. Le premier outil a été évoqué dans un processus d’optimisation non-linéaire. Puis une approche analytique basée sur le circuit équivalent de la MADA a été étudiée dans le but de contourner les problèmes liés au processus d’optimisation non-linéaire. Un autre outil de simulation développé dans l’environnement MATLAB/Simulink a été mis au point afin de valider les résultats. / This thesis presents various tools and approaches for the determination of the steady-state control laws of the doubly fed induction machine on the whole operation speed range operating as motor and generator. The purpose is to derive the control laws in terms of rotor voltage and control angle voltage (real and reactive power) for different control strategies. A first tool for extracting control laws based on a nonlinear optimization process has been developed. Then an analytical approach based on the equivalent circuit of the DFIM has been used in order to avoid problems related to the process of nonlinear optimization. Another simulation tool developed in the Matlab/Simulink was aimed to validate the results.

La compréhension de situations complexes s'avère de plus en plus nécessaire, notamment dans les domaines militaires. En réponse à cette demande, le projet IMAGE, en cours à Recherche et Développement pour la Défense Canada - Valcartier, vise à développer un environnement interactif offrant des outils logiciels aidant à augmenter la vitesse et le niveau de compréhension de l'humain dans de telles situations. Il regroupe quatre grands modules : Scénarisation, Simulation, Exploration et Représentation. Le projet présenté dans ce mémoire a trait au développement d'un prototype pour la partie Exploration, qui regroupe principalement des outils de visualisation. Cette plateforme servira à des expérimentations en psychologie cognitive visant à mesurer l'augmentation de la compréhension offerte par ces outils. L'humain étant au centre de l'environnement développé, certaines théories qui lui sont reliées, touchant notamment la psychologie cognitive, les interfaces personne-machine ainsi que la visualisation d'information, sont d'abord présentées. Une revue de diverses plateformes logicielles existantes, susceptibles d'offrir des fonctionnalités intéressantes pour l'implémentation, est également effectuée. Suite à une évaluation plus approfondie des outils retenus ainsi que plusieurs tests avec ces derniers, une première problématique, ayant trait au transfert de multiples flots de données XML partant du module Simulation vers le module Exploration, est alors abordée; la création de l'application ImageDataServer s'ensuit, faisant usage du framework ACE pour la gestion de multiples connexions et le traitement de données en parallèle. Suite à cette réalisation, des premiers jets de représentations visuelles, basés sur un scénario tactique de convoi militaire, sont développés à partir des données de simulation de ce scénario transférées vers Eye-Sys, une application de visualisation générique. Une scène 3D montrant l'évolution spatiale et temporelle ainsi que les interactions entre les agents de la simulation, véhicules militaires, explosifs et insurgés, y est mise en action grâce à des données provenant d'une base de données MySQL. La vue est également synchronisée à une application de simulation interactive, Multichronia, servant de point de contrôle principal pour l'utilisateur. Une évaluation des performances du système et une discussion sur divers aspects de développement complètent ce mémoire.

Les autobus de transport urbain sillonnent nos routes depuis fort longtemps. Des moyens de transport à la fois fiables et économiques, ces véhicules se sont imposés dans de nombreuses villes pour assurer le transport des passagers. Malheureusement, les émissions de polluants sans cesse croissantes liées à la combustion de l’essence de ces engins, les autorités gouvernementales ont dû adopter des réformes du secteur du transport de sorte que de plus en plus de solutions de rechange soient proposées. Dans ce contexte, les autobus électriques ont été récemment ciblés comme des alternatives viables et prometteuses pour réduire les émissions de polluants dans les villes. Étant donné l’émergence de ce type d’autobus, on s’intéresse de plus en plus à la manière dont on devrait dimensionner ses principaux composants tels que son moteur et sa source d’énergie. Le travail présenté dans ce mémoire s’inscrit dans le cadre du développement d’un outil qui permet à un utilisateur d’avoir une idée des dimensions de la source d’énergie ainsi que du moteur électrique de l’autobus. L’outil permet entre autres de déterminer les paramètres dimensionnels de l’autobus qui reflètent le choix des performances dynamiques du véhicule. En dérivant les équations mathématiques qui gouvernent le comportement de l’autobus, on peut développer un outil de calcul logiciel. En configurant cet outil conformément aux besoins d’une étude dimensionnelle, on arrive à proposer des designs d’autobus qui répondent à différentes situations d’utilisation. Après analyse des résultats de plus de 150 simulations, on peut démontrer que le dimensionnement de la source dépend essentiellement du choix du type de batteries, de l’autonomie ciblée et du profil de conduite utilisé par l’autobus. D’autres résultats démontrent que l’utilisation de la source pour subvenir aux besoins en énergie du système de chauffage de l’autobus en saison hivernale est peu recommandable. En effet, dans presque tous les cas, l’apport en énergie de chauffage correspond à la moitié de l’énergie disponible de la source. Enfin, on peut montrer que l’utilisation combinée des supercapacités et des batteries, pour de faibles autonomies, permet de réduire davantage la masse de la source nécessaire pour répondre aux critères de performances. / Urban transit buses have furrowed our roads for a long time now. Both reliable and economical, these vehicles have become one of the most popular mean of transportation to commute passengers throughout entire cities. Unfortunately, the ever-increasing emissions of pollutants caused by the burning of gasoline of these buses, have urged the government authorities to take due reforms in the transport sector so that more and more alternatives are proposed. In this context, the electric buses have recently been identified as viable and promising alternative for reducing emissions of pollutants in cities. Since the technology behind the electrification of urban buses is still young, there is a growing interest on how we should scale its main components such as its engine and its power source. The work presented in this paper contributes in the development of a tool that allows a user to have an idea on the size of the energy source and the electric motor of the bus. The tool allows among others to determine the dimensional parameters of the bus that reflect the choice of vehicle dynamic performance. In deriving the mathematical equations that govern the behavior of the bus, one can develop simulation tool software. By configuring the tool according to the needs of a dimensional study, we come to offer bus designs that meet different situations of use. After analyzing the results from more than 150 simulations, we can show that the size of the energy source depends essentially on the choice of battery type, autonomy target and driving cycle used by the bus. Other results show that the use of the source to meet the energy needs of the heating system of the bus in winter is not advisable. Indeed, in almost all cases, the amount of energy used from heating corresponds approximately to half the available energy source. Finally, we can show that the combined use of supercapacitors and batteries, for low autonomy targets, further reduces the dimensions of the source needed to meet performance criteria.

Le persillage (gras intramusculaire) dans la viande de boeuf est l'un des critères les plus importants pour l'évaluation de la qualité, notamment sa jutosité, dans les systèmes de classification de la viande. Le processus chimique, méthode destructive, est l'unique moyen officiellement utilisé pour évaluer la proportion du persillage dans la viande. C'est une méthode destructive, complexe et qui n'offre aucune information sur la distribution du persillage dans la viande. Cette thèse porte sur le développement d'une méthode originale destinée à l'évaluation non-destructive de la proportion volumétrique du persillage dans la viande du boeuf. Cette nouvelle méthode, qui pourrait être intégrée dans un système de vision artificielle (machine vision), est une première expérience pour ce genre d'application. À notre meilleure connaissance, aucune méthode semblable n'a été élaborée. De ces travaux de doctorat quatre contributions sont identifiées: la technique proposée, deux méthodes de segmentation d'images et une méthode non-destructive pour estimer la proportion volumétrique du persillage. La technique proposée permet d'avoir deux types d'images : une visible qui illustre la surface de la viande et une proche infrarouge qui est la projection orthogonale de l'échantillon de la viande (3D) en une image d'ombre (2D). Compte tenu de la complexité d'analyse des images, nous avons développé une méthode efficace de segmentation permettant d'identifier les régions homogènes les plus (ou les moins) claires dans une image à niveaux de gris. Cette méthode, qui est relativement générale, est basée sur un modèle mathématique permettant d'évaluer l'homogénéité des régions, qui lui-même a été introduit dans cette thèse. La généralisation de cette méthode pour la segmentation du persillage a démontré des résultats satisfaisants face aux objectifs attendus. Étant donné, que la forme volumétrique du persillage est aléatoire et que celle-ci dépend de la façon dont le persillage est déposé entre les fibres musculaires, ce qui est imprévisible, nous avons combiné les résultats de la segmentation de deux types d'images pour estimer le volume du persillage. L'intégration de l'ensemble des approches précédentes nous a permis de développer une nouvelle méthode non-destructive pour estimer la proportion volumétrique du persillage. Les résultats obtenus par la méthode proposée (non-destructive) ont été comparés aux résultats obtenus par une méthode chimique (destructive) comme étant la vérité-terrain (gold standard). Les résultats expérimentaux confirment les propriétés attendues de la méthode proposée et ils illustrent la qualité des résultats obtenus.

De nos jours, certaines applications multimédias embarquées tel que la visiophonie, l'internet à haut débit, etc., de par leur limitations en capacitée dues aux efets introduits par les canaux de transmission, requierent des traitements numériques ecaces des signaux recus. La turbo detection semble prometteuse pour ce genre de demande. Elle permet d'exploiter la totalitée de l'information mise à la disposition du récepteur. Cependant, ses performances pour des canaux fortement dégrades, dependent largement de l'estimation des paramètres du milieu de transmission. Sa complexité calculatoire est liée aux modules échangeant les informations extrinseques. Dans ce contexte, cette thèse cible la conception et l'analyse des récepteurs iteratifs de faible complexitée destinées à la transmission des symboles codés dans les canaux de Rayleigh multi trajets à évanouissements rapides, inconnus au récepteur. Nous nous interessons dans la première partie de la thèse à la turbo égalisation dans le contexte mono usager : nous proposons et analysons une architecture iterative de faible complexité, intégrant l'égalisation, le décodage et l'estimation de la réponse impulsionnelle du canal et ses statistiques. Grâce à des outils semi analytiques, nous expliquons l'in- uence des paramètres du milieu de propagation sur le turbo détecteur et justions le choix des modules realisant le meilleur compromis complexite/performances. D'autre part, nous demontrons que l'architecture proposee s'adapte bien aux milieux severement perturbes dont la reponse impulsionnelle et les statistiques sont inconnues au recepteur. Dans la seconde partie, nos travaux de recherche portent sur la turbo detection multi usagers pour une liaison montante d'un systeme DS-CDMA asynchrone. Nous etudions deux situations. Dans la premiere, le recepteur est equipe d'une seule antenne. Nous proposons et evaluons une architecture iterative constituee de modules de faible complexit e, joignant la detection multi usagers, le decodage et l'estimation des canaux de transmission. Quant a la deuxieme situation, nous exploitons le principe de diversite d'antennes en reception et etendons les modules de l'architecture proposee au contexte multi antennes. Nous demontrons par simulation que l'architecture proposee permet d'eradiquer les interferences occasionnees par les milieux de propagation sans augmenter de maniere significative le rapport signal a bruit. / Beyond their capacity limitations due to the transmission channels efects, nowadays, some embarked multimedia applications such as video telephony, broadband internet, etc., require ecient digital processing of the received signals. Turbo detection is a promising method to address these requirements. It allows exploiting all the available information at the receiver. However, its performance for the severe channels is highly dependent on the transmission parameter estimation. Its computational complexity is mainly due to the SISO modules. In this context, this thesis study the design and analysis of low complexity iterative receiver for the coded symbols over unknown fast fading multipath Rayleigh channels. In the first part of the thesis, we investigate the SISO turbo equalization for single user : we propose and analyze an iterative low complexity architecture, including equalization, decoding and channel estimation with its statistics. Using semi analytical tools, we explain the propagation efect on the turbo equalizer and justify the choice of modules realizing the best complexity/performance compromise. Furthermore, we demonstrate that the proposed architecture is efective in severe channel conditions where the impulse response and statistics are unknown to the receiver. In the second part, our research focuses on multi-user turbo detection for uplink asynchronous DS-CDMA systems. Two situations are considered. For the first one, the receiver has a single antenna. We propose and evaluate an iterative architecture involving lower complexity modules, handling multi-user detection, decoding and channels estimation. As for the second situation, we use the receiver diversity principle and we extend the proposed architecture modules to the multi antennas context. Simulation results showed that the proposed architecture eliminate almost all the interference caused by the channel without increasing significantly the required signal to noise ratio.

Depuis déjà quelques années, la revente d’électricité à partir des accumulateurs de véhicules à propulsion électrique (VPÉ) vers le réseau électrique, que l’on appelle communément « Vehicle-to-Grid » (V2G), a fait l’objet de nombreuses études. Avec l’utilisation de plus en plus répandue d’accumulateurs Li-ion dans les véhicules à propulsion électrique, la question du seuil de rentabilité du prix de vente d’énergie en production V2G devient un facteur important. En effet, le coût des accumulateurs Li-ion est très élevé alors que leurs vie utile est seulement de l’ordre de 1000 cycles de charge-décharge. L’objectif de ce mémoire est d’élaborer les conditions permettant d’établir le seuil de rentabilité technico-économique de la vente d’énergie électrique au réseau en production V2G d’un véhicule à propulsion électrique alimenté par des accumulateurs Li-ion et équipé d’un chargeur bidirectionnel niveau 1 et 2. Pour y arriver, plusieurs paramètres doivent être pris en compte tels que le coût d’achat des accumulateurs, le nombre total de cycles de charge-décharge pouvant être effectué avant que les accumulateurs ne doivent être remplacés, la caractéristique coût-rendement du chargeur bidirectionnel, le coût d’achat d’électricité au réseau électrique et finalement, la quantité d’énergie électrique pouvant être échangée avec le réseau électrique durant une année. Dans un premier temps, la topologie du chargeur bidirectionnel est choisie et une analyse de sa caractéristique coût-rendement est calculée. Par la suite, des cycles de charge-décharge à différentes profondeurs de décharge sont effectués sur des accumulateurs Li-ion afin de quantifier leurs dégradations. L’élaboration d’une équation de seuil de rentabilité, combinée aux résultats de l’analyse de la caractéristique coût-rendement et de la quantification de la dégradation des accumulateurs Li-ion, permet de déterminer l’influence du coût et du rendement du chargeur bidirectionnel et de la dégradation des accumulateurs Li-ion sur le prix de vente d’énergie électrique en production V2G. / In recent years, the use of electricity routed from batteries of plug-in electric vehicles (BEVs: battery electric vehicles and PHEVs: plug-in hybrid electric vehicles) to the power grid for resale purposes, a concept commonly referred to as Vehicle-to-Grid (V2G), has been the subject of numerous studies. With manufacturers opting more frequently for lithium-ion batteries in the production of such plug-in electric vehicles, the profitability in terms of resale price of such V2G-produced energy is put into question. Indeed, Li-ion batteries are rather expensive given their lifespan of approximately 1000 charge-discharge cycles. The ultimate purpose of this Master’s essay is to determine a set of principles to allow for the establishment of an equally lucrative and technologically-economic plan regarding the resale of V2G-produced electrical energy as the result of BEVs and PHEVs equipped with Li-ion batteries supplied by grade 1 and 2 bidirectional chargers. In order to successfully accomplish this feat, numerous factors must be taken into consideration: the cost of such batteries and their durability relative to their maximum attainable number of charge-discharge cycles; the return value of bidirectional chargers; the expenses incurred by the power network in purchasing such electricity; the maximum permissible quantity of electric energy that can be exchanged with the electric grid per year. Initially, the topology of a chosen bidirectional charger undergoes a mathematical analysis of its performance output with regard to its overall cost. Subsequently, multiple charge-discharge cycles are conducted on the lithium-ion batteries at varying discharge intensities in order to evaluate the cells’ deterioration. The former results, combined with the development of a formula for the financial break-even point, demonstrates the effects of a bidirectional charger’s expense and performance, along with the degeneration of Li-ion batteries, on the resale price of V2G-produced electrical energy.

La demande croissante pour des débits plus élevés a atteint la limite des solutions câblées actuelles. Dans ce contexte, la fibre optique plastique à saut d'indice (SI-FOP), avec son gros diamètre de câble (3 à 4 mm) et sa grande ouverture numérique semble être un candidat idéal pour la transmission du gigabit Ethernet à faible coût. Les avantages de la SI-FOP sont sa simplicité d'utilisation, sa connexion facile, l'installation à la portée de tous et sa longueur d'onde d'utilisation. Dans ce mémoire, nous déterminons un modèle mathématique réaliste de la SI-FOP dans un système à modulation d'intensité et détection directe (IM/DD) utilisant la modulation Discrete Multi Tone (DMT). Les caractéristiques du canal sont évaluées en déterminant la capacité théorique au sens de Shannon et la capacité pratique DMT avec les algorithmes d'allocation de bits (« rate adaptive bit loading ») comme le water-filling, les algorithmes de Chow et de Levin-Campello. Mots clés : fibre optique plastique, saut d'indice, modulation d'intensité, détection directe, modulation DMT, couplage de modes, « power flow equation », problèmes d'optimisation sous-contraintes, « rate adaptive water-filling », algorithme de Chow, algorithme de Levin-Campello, capacité théorique au sens de Shannon, capacité pratique DMT.

Cette thèse présente un ensemble d'outils ou cadre de développement (paradigme) pour suivre le mouvement de personnages humains dans les films. Beaucoup d'applications en forte demande, telle que la surveillance pour la sécurité ou l'interaction homme-machine, profiteraient d'un système qui pourrait détecter et suivre automatiquement des humains. L'exécution de séquences de film réelles pose un défi particulier compte tenu de la non-rigidité du mouvement du corps humains, ainsi que l'influence qu'ont plusieurs facteurs sur son apparence. Parmi eux se trouvrent la différence dans la gamme de conditions d'acquisition, la variation de l'environnement et de l'illumination, le mouvement de caméra et le peu de connaissances a priori dans le positionnement de la caméra. En tant que complément à l'analyse du mouvement humain, ce système vise à aider son utilisateur à détecter de façon automatique le mouvement de la caméra, à diviser la séquence de film en petits segments appelés "prises de vue" et à extraire des informations du mouvement humain en présence d'un arrière-scène complexe. Pour atteindre cet objectif, une estimation précise du flux optique est employée. Un processus d'image par image peut identifier six différents mouvements de la caméra, incluant une camera statique, en utilisant des gabarits prédéterminés. Il peut ensuite fournir une base de données de mouvements de caméra pour la séquence du film. Ces données sont très utiles pour l'annotation, l'indexage et la recherche de séquences vidéos. De plus, une Mixture de Gaussiennes (MoG) dotée d'un espace de couleur RGB normalisé est utilisée pour soustraire un arrière-scène statique, qui permet d'éviter les effets d'ombres. Lors d'un mouvement de caméra, nous optons pour une technique appelée "codage de couleur" pour convertir les champs de vecteurs de mouvement en image colorée et appliquer la soustraction d'arrière-plan conventionnelle à cette image de flux optique de couleurs. Ceci dit, un système de suivi multicouches déployé dans deux directions (d'ordre chronologique et d'ordre anti-chronologique) est aussi décrit dans la thèse. Finalement, l'évaluation de la performance du système est réalisée sur plusieurs séquences extraites des films réels. Les séquences ont été entièrement analysées indépendamment par un observateur humain pour fournir une base de référence réelle sur les mouvements de caméra aussi bien que sur le mouvement humain dans les séquences vidéos. La comparaison entre les résultats et la base de référence indique une performance très prometteuse des approches proposées tant par l'analyse de films que par les applications de surveillance.

La grande densité de couple qui fait la réputation des machines à flux transverse (MFT) est attribuable à l’agencement particulier de ses circuits magnétiques et électriques. Cependant, cet agencement complique aussi l’étape de modélisation nécessaire à la conception de la machine. Des facteurs tels que le flux de fuite, la saturation et l’aspect tridimensionnel du flux expliquent en grande partie la difficulté à élaborer un modèle magnétique analytique précis pour la machine. Par ailleurs, l’emploi d’un modèle imprécis pour l’optimisation des caractéristiques de la machine peut conduire à des résultats erronés. Pour cette raison, la plupart des concepteurs fait appel à une modélisation numérique avec des outils de calcul des champs 3-D, coûteux en ressources informatiques, en temps de calcul et malheureusement peu adaptée au processus de conception itératif d’une machine électrique. La thèse défendue dans ce document propose une alternative : elle présente une approche de modélisation hybride, faisant appel à un modèle magnétique analytique assisté par le calcul des champs. L’approche est appliquée pour l’optimisation des performances d’une structure de MFT particulière : la MFT à griffes (ou "claw-pole") à stator hybride (MFTCPSH). Dans un premier temps, on montre comment des facteurs de corrections, dont les valeurs sont déterminées à partir de simulations par éléments finis 3-D, peuvent permettre de palier aux problèmes de précision d’un modèle analytique au cours de l’optimisation de la machine. Un exemple de maximisation du flux à vide d’une MFTCPSH démontre la rapidité, l’efficacité et la précision de l’approche proposée. Dans un second temps, le modèle hybride et la méthode d’optimisation sont développés pour maximiser le couple d’une MFTCPSH. En se basant sur le cahier des charges d’une application de traction électrique de type moteur-roue, il est montré comment le modèle et la méthode proposés permettent, en quelques heures seulement, de déterminer les dimensions géométriques optimales qui maximisent la densité de couple de la machine. / The high power and torque capabilities of Transverse Flux Machines (TFM) are well known. The particular arrangement of the TFM’s electric and magnetic circuits, which mainly explains its exceptional features, also greatly complicates the TFM design process. Building an accurate analytical magnetic model for a TFM is a hard task: factors as the leakage flux, magnetic saturation or 3-D flux paths greatly affect the model accuracy. As the use of an inaccurate model can lead to erroneous results, TFM designers extensively use numerical models, as 3-D finite element analysis (FEA). Despite their accuracy, such numerical tools are still time and resource consuming but also tricky to use for optimization purpose. This thesis proposes an alternative approach for the design of TFM: a hybrid model, based on analytical calculations, corrected with finite element results inside the optimization process. Such an approach is used in order to optimize the performances of a claw-pole TFM with hybrid stator (CTFMHS). This work first presents how FEA-derived correction factors can be inserted in the analytical model to improve the model accuracy, in the course of the design process. The principles and the effectiveness of the proposed approach are shown through an example of CTFMHS no-load flux maximization. The approach is then derived in order to maximize the torque density of the CTFMHS. Considering the specifications of an in-wheel motor application, it is shown how the developed approach can determine, in a few hours only, the optimal machine geometry maximizing its torque density.

Les décideurs dans un système de santé publique comme celui du Québec ont un besoin grandissant d’outils d’évaluation pour soutenir la prise de décision quant aux interventions à mettre en place. Ce mémoire propose un simulateur générique, optimisé pour les problématiques de santé publique, mais également utilisable dans d’autres domaines. Son architecture logicielle est détaillée ainsi que toutes les caractéristiques qui en font un outil de choix pour les décideurs. On présente également l’optimisation des stratégies d’intervention existantes avec une méthode d’apprentissage par renforcement de type Monte-Carlo. Ceci comprend la proposition d’un nouvel algorithme de sélection d’actions dans un contexte d’apprentissage sur des populations d’individus évoluant en parallèle. On conclut le mémoire par l’application de cette infrastructure à deux problématiques de santé publique : la rétinopathie diabétique, ayant déjà fait l’objet de travaux par d’autres chercheurs, et l’ostéoporose, une application d’actualité dont la modélisation et les résultats ont été validés par des spécialistes en santé. / Decision makers in public health system, such as the one in the province of Quebec, have a growing need for assessment tools to support their decisions on the interventions to implement. This master’s thesis proposes a generic simulator optimized for public health issues, while being extensible to other areas. It details the software architecture and all the features that make it a tool of choice for decision makers. It also presents the optimization of existing intervention strategies using Monte Carlo reinforcement learning. This includes the proposal of a new algorithm for selecting actions when learning on populations of individuals evolving in parallel. We conclude with the application of this infrastructure to two public health issues : diabetic retinopathy, that has already been the subject of work by other researchers, and osteoporosis, a current application that has been validated by health care specialists.