No description available.

Dans ce mémoire nous avons développé des méthodes de réduction des systèmes hamiltoniens à port en dimension finie et infinie qui préservent leur structure. Dans la première partie, nous avons défini une représentation des systèmes hamiltoniens à port avec contraintes sous la forme d'équations différentielles algébriques (DEA) de type de système descripteur. De cette forme nous avons déduit une réalisation équilibrée du système hamiltonien à port exprimée sous forme de système descripteur contenant les mêmes systèmes d'équations de contrainte. Dans la deuxième partie, nous avons défini une classe de problèmes de commande LQG tels que le contrôleur dynamique LQG est passif et admet une réalisation hamiltonien à port. Deux méthodes de synthèse de commande passive LQG sont proposées et une de ces méthodes LQG nous a permis de définir une réalisation équilibrée LQG. Puis nous avons appliqué la méthode de contrainte de l'effort pour réduire le système hamiltonien à port et obtenir une commande LQG passive d'ordre réduit. Ce contrôleur LQG admettant une réalisation hamiltonienne, la structure hamiltonienne est préservée pour le système en boucle fermée par interconnexion de systèmes hamiltoniens à port. Dans la troisième partie, nous avons généralisé les résultats précédents aux systèmes hamiltoniens à ports linéaires de dimension infinie. Pour cela nous avons considéré une classe de systèmes hamiltoniens à ports de dimension infinie dont l'opérateur d'entrée est borné et un problème de commande LQG passif. Sous des conditions de nucléarité de l'opérateur de Hankel lié au problème LQG, nous définissons une réalisation équilibrée LQG passive du système et une approximation en dimension finie. Le contrôleur LQG passif d'ordre réduit obtenu par cette approximation admet une réalisation hamiltonienne à port et par conséquent la structure hamiltonienne et la passivité sont préservées en boucle fermée / In this thesis we have developed different structure preserving reduction methods for finite and infinite dimensional port Hamiltonian systems by using a balanced model reduction approach. In the first part we have defined a descriptor representation of port Hamiltonian systems with constraints. The balanced realization of the descriptor system has been used for reducing the port Hamiltonian descriptor system and conserving explicitly the constraint equations. In the second part, conditions have been derived on the weighting matrices of the LQG control problem such that the dynamical LQG controller is passive and has a port Hamiltonian realization. Two passive LQG control design methods have been suggested and one of them allows us to define a LQG balanced realization. Based on this realization, the effort constraint method has been used to reduce the LQG balanced port Hamiltonian system and obtain a reduced order passive LQG controller. In this way the closed-loop system is derived from the interconnection of 2 port Hamiltonian systems, hence the Hamiltonian structure has been preserved. In the third part, the proceeding results have been extended to a class of infinite dimensional port Hamiltonian system with bounded input operator. A passive LQG control design method for infinite dimensional port Hamiltonian system has been derived as by Control by Interconnection (CbI). Based on the balanced realization associated with this passive LQG control design, a finite dimensional approximation has been achieved and a reduced order passive LQG controller has been derived. As a consequence, the system in closed-loop with this reduced order LQG controller again admits a port Hamiltonian structure and satisfies the passivity

La conception de circuit à très faible tension d'alimentation est un moyen depuis longtemps connu pour diminuer la consommation d'énergie des circuits pour un même service rendu [VITTOZ weak inversion]. La faible tension permet de gagner à la fois en courant de fuite [K ROY leakage] et surtout en courant dynamique qui reste la partie de l'énergie consommée la plus ardue a maîtriser. Elle s'accompagne d'un délai multiplié par plusieurs ordres de grandeur et une sensibilité accrue aux variations de paramètres des dispositifs. Cette variation étant plus grande dans les technologies récentes, la conception à très faible tension était jusqu'à récemment limitée aux nœuds technologiques en deçà de 40nm, mais des avancées récentes en technologie 32nm ont été publiés [TI ISSCC2011]. Un premier travail de thèse [ABOUZEID PhD], a permis de confirmer la faisabilité de la conception de circuit ULV. Plus précisément ont été démontrées : · une méthodologie de conception de cellules logiques en technologie 90nm, 65nm, 45nm et 40nm · une adaptation des flots automatiques d'implémentation et de vérification en 40nm · un précurseur de SRAM en CMOS65nm Sur cette base le présent travail de thèse consistera en l'élargissement de l'éventail du champ de conception ULV vers la gestion d'alimentation, la compensation des conditions environnementales et l'optimisation architecturale afin de préparer l'industrialisation de futures applications ULV. / IoT applications continue to push towards ultra-low-power constrained ASICs, creating severe challenges to achieve sufficient power efficiency in extreme Voltage and Temperature conditions. Thus, it is necessary to build closed-loop compensation systems that are autonomous to environmental conditions especially temperature at sub-threshold regime. Two major work are proposed: an adaptive techniques that allow to enhance the performance of designs that leverage aggressive voltage scaling. we fully exploits the FD-SOI 28nm technology dual gate capabilities to both attain optimal power efficiency points and compensate for gradual changes in overall device performance due to process, voltage, and temperature variations. Our proposed compensation Unit system is a fully-digital error-prediction solution providing a compromise between industry reliability requirements and manufacturing guard-band reduction with low-invasiveness and post-silicon tunability. Critical-Paths timing monitors are distributed across the processor and tuned to match the closest critical paths. A programmable workload emulator allows to adapt and take into account the processor tasks. Generated warning Flags due to V-T variations are analyzed based on an adjustable warning rate and body bias is adapted correspondingly. Based on the operation voltage, either fine or coarse body biasing can be activated for compensation. The second part of this thesis addresses on-chip temperature monitoring that plagues aggressively voltage scaled ASICs. We propose to closely monitor temperature fluctuations at low-voltage but also hot-spot detection at nominal and over-drive supply voltage conditions.

Decreasing energy consumption has become increasingly important in recent times due to climate change. The average temperature is increasing across the planet, and with it, an increase in droughts and other climate disasters can be seen. There are multiple ways to decrease energy consummation, and one of them is to regulate the light in a building. Much research has been done on light control aiming at offices and workplaces using a close loop system. However, even if those solutions work in a home environment, other solutions could offer a better solution. One solution could be using an open-loop system that senses the ambient light and decides to control the light based on that. An open-loop system’s benefit is that it may not need a sensor for each area like the closed-loop system needs, but the performance of such a system is unknown. Therefore, this thesis takes it upon itself to explore the open-loop system and compare it to a closed-loop system. The goal of the thesis is to compare the performance of the two systems and discover what differs in terms of usability for end-use and development. The results of the thesis are that the performance of the open-loop system does lack in comparison with the closed-loop system, but it is still in a usable range and could likely be improved. The usability of the open-loop system is also worse in terms of the end-use and development. The open-loop system needs further steps and parts to work satisfyingly compared to the closed-loop system. Further research would have to be done to answer if the open-loop system could work with only one sensor and solve other problems. A few solutions are suggested, but further research would be required to raise the open-loop system to a proper working system accessible for end-use. / Minskand konsumtion av energi har blivit allt viktigare på senare tider, på grund av klimatförändringar. Medeltemperaturen ökar över hela planeten och med det en ökning av torka och andra klimatkatastrofer. Det finns flera sätt att minska energiförbrukningen, ett av dem är att reglera ljuset i en byggnad. En hel del forskning har gjorts inom ljusstyrning som huvudsakligen syftar till kontor och arbetsplatser som använder ett öppen återkopplingssystem, men även om dessa lösningar fungerar i en hemmiljö så skulle andra lösningar kunna erbjuda bättre lösningar. En lösning skulle kunna använda ett system med öppen återkoppling som känner av det omgivna ljuset och beslutar sig att styra ljuset utifrån detta. Fördelen med ett öppet system kan vara att den kanske inte behöver en sensor för varje område som den stängda åtterkopplinge behöver, men prestandan för ett sådant system är okänd. Denna avhandling ta på sig att utforska det öppna systemet och jämföra det med ett slutet återkopplingssystem. Målet med uppsatsen är att jämföra prestandan mellan de två systemen, samt upptäcka vad som skiljer sig åt när det gäller användbarhet för båda slutanvändning och utveckling. Resultaten av avhandlingen är att prestanda för öppna återkopplingssystem är sämre i jämförelse med det slutna återkopplingssystemet, men det är fortfarande inom ett användbart område och kan troligsvis förbättras. Användbarheten av det öppna systemet är också sämre både vad gäller slutanvändning och utveckling. Det öppna systemet behöver ytterligare steg och delar för att fungera på ett tillfredsställande sätt jämfört med det slutet system. Ytterligare forskning skulle behöva göras för att svara på om ett öppet återkopplingssystem skulle kunna fungera med endast en sensor och andra problem. Några lösningar föreslås i uppsatsen, men ytterligare forskning skulle behövas för att utveckla det öppna systemet till ett väl fungerande system som kan användas för slutanvändning.

In recent years great advances in the field of biomedical engineering and organic electronics have been achieved. One promising application would be the regulation of blood glucose concentration in type 2 diabetes patients. This application would eliminate medication and would improve the standard of life. To achieve this goal a system is needed which receives information about the glucose concentration and reacts upon it. This output reaction could then be used to stimulate the body's own glucose regulation mechanisms. This thesis combined a glucose sensor with an artificial neuron to take the first step towards such a system. Two different artificial neurons, the Axon-Hillock neuron and the astable multivibrator, were characterized and examined upon their usability. The Axon-Hillock, build with organic electrochemical transistors, revealed that it could be applied for both regulating high and low blood glucose concentrations. The astable multivibrator, build with silicon-based transistors, was not as functional as the Axon-Hillock neuron but with more development it could become as good. The placement of the glucose sensor in the astable multivibrator circuit is essential parameter to consider. The results demonstrate that the examined system is functional and could become a part of a larger closed-loop system. Future tests on an animal model may demonstrate its viability as a treatment for type 2 diabetes.