Cette thèse essaie d'apporter une solution au problème de l'automatisation de la production des générateurs de code. Elle propose une méthode formelle de génération basée sur une séparation nette entre les algorithmes de génération et les données relatives a la machine cible. Réservation d'un système capable de créer, a partir d'une description de la machine cible, un générateur de code basé sur cette méthode

La vérification à base de propriétés (PBV) est devenue un élément essentiel des flots de conception pour supporter la vérification de circuits complexes. Pour de tels composants où les techniques de vérification formelle ne peuvent s'appliquer, la vérification dynamique à base de propriétés connecte au circuit des moniteurs et des générateurs de test synthétisés à partir de propriétés pour construire de manière simple un environnement de test. Durant cette thèse une partie des travaux à consisté à développer une approche de synthèse de propriétés pour la génération de vecteurs de test. Dans ce contexte, les propriétés décrivent l'environnement du circuit sous test. Elles sont synthétisées en générateurs produisant des séquences de test respectant la propriété correspondante. Il est alors possible de spécifier et d'obtenir un modèle pour tout l'environnement du circuit. Alors que notre approche est modulaire, une méthode à base d'automates a été développée en collaboration avec l'université de McGill. La contribution la plus intéressante de cette thèse tiens dans la méthode qui a été mise en place pour synthétiser une spécification temporelle en un circuit correct par construction. Alors que les approches de l'état de l'art ont une complexité polynomiale, la nôtre est linéaire en la spécification. L'outil SyntHorus a été développé pour supporter cette méthode et synthétise en quelques secondes un circuit correct par construction à partir d'une spécification de plusieurs centaines de propriétés. La correction des générateurs et de la méthode de synthèse a été effectuée à l'aide du prouveur de théorème PVS. Les méthodes et outils développés durant cette thèse ont été validés, renforcés et transférés dans l'industrie grâce à plusieurs coopérations (Thalès Group, Dolphin Integration et ST-Microelectronics) et au projet ANR SFINCS.

Cette thèse traite de solutions innovantes pour la génération d'énergie électrique dans les avions : elles s'appuient sur des architectures autonomes utilisant des machines telles que la machine asynchrone à double alimentation (MADA) et la machine synchrone à double excitation (MSDE) suivant le format électrique envisagé (courants alternatifs à fréquence fixe ou variable ou encore courant continu)

La mise en place d'un nouveau canal d'alimentation électrique incorporant un générateur à aimants permanents PMG (Permanent Magnet Generator) en remplacement de l'actuel canal de génération hydraulique est l'un des sujets de recherche en cours dans le secteur aéronautique. Le choix de cette solution est motivé par de nombreux avantages : réduction de masse, meilleure disponibilité du réseau hydraulique et maintenance plus aisée. Cependant, l'utilisation d'un PMG en tant que générateur électrique au sein d'un avion implique de nouvelles problématiques, notamment en ce qui concerne la sûreté de fonctionnement lors de défaillances internes au PMG. En effet, tant que le rotor est en rotation, la présence d'une excitation permanente due aux aimants entretient la présence du défaut même si le stator n'est plus alimenté, ce qui complexifie la mise en sécurité du PMG. Il est ainsi nécessaire de connaître précisément l'état de santé du PMG afin d'assurer une bonne continuité de service en évitant d'ordonner la mise en sécurité du PMG sur des défaillances externes au générateur. C'est pourquoi les travaux de cette thèse portent sur la détection des courts-circuits inter-spires dans les PMG, ces défauts ayant été identifiés comme les plus critiques pour ce type de machine. Compte tenu du contexte aéronautique, il a été choisi de travailler sur les méthodes de détection basées sur l'estimation de paramètres via un modèle mathématique de la machine en utilisant le Filtre de Kalman Etendu (FKE). En effet, s'il est correctement paramétré, le FKE permet d'obtenir une bonne dynamique de détection et s'avère être très robuste aux variations du réseau électrique (vitesse, déséquilibre, ...), critère important pour garantir un canal de génération fiable. Deux types de modèle mathématique sont présentés pour la construction d'un indicateur de défaut utilisant les estimations fournies par le FKE. Le premier est basé sur une représentation saine du PMG où l'indicateur de défaut est construit à partir de l'estimation de certains paramètres de la machine (résistance, inductance, constante de fem ou pulsation électrique). Le second modèle utilise une formulation d'un PMG défaillant qui permet d'estimer le pourcentage de spires en court-circuit. Après avoir comparé et validé expérimentalement le comportement des différents indicateurs sur un banc de test à puissance réduite, la mise en place d'un indicateur de court-circuit inter-spires au sein d'un réseau électrique aéronautique et son interaction avec les protections existantes sur avion sont étudiées dans la dernière partie de ce mémoire.

Au cours de cette étude, nous avons fait la synthèse des théories qui ont pour objet d'améliorer les thermoéléments. Nous avons ensuite étudié les propriétés thermoélectriques des composés ternaires AgTlSe, AgTlTe, AgTl_0,95TeSn_0,05 et AgTlTe_1-xSe_x avec x= 0,1 ; 0,2 et 0,3. Ces composés ont une température de fusion voisine de 500°C. C'est donc dans la même zone de température que les alliages à base de tellurure de bismuth qu'ils pourraient être utilisés comme thermoéléments. Tous les échantillons étudiés étaient de type p. Les propriétés que nous avons déterminées nous ont permis d'estimer le facteur de mérite thermoélectrique maximal que l'on peut obtenir avec chacun de ces matériaux en le dopant convenablement. Il ressort immédiatement que AgTlTe est le composé le plus intéressant, ou plutôt celui qui permet les plus grands espoirs. L'estimation que nous avons obtenue pour son facteur de mérite maximal est en effet très élevée : Elle se situe à température ambiante 20% au-dessus du facteur de mérite du meilleur élément de type p que nous connaissions : (Bi₂Te₃)₉₀(Bi₂Se₃)₅(Sb₂Se₃)₅. Par rapport à ce dernier les propriétés électriques ne sont pas très favorables mais par contre la conductibilité thermique de AgTlTe est 4 fois plus faible. Notre estimation est une indication fort encourageante pour la poursuite de cette étude. Toutefois elle ne permet pas encore d'affirmer que l'on pourra, avec AgTlTe, améliorer le rendement des dispositifs thermoélectriques existants. En effet, il suffirait d'une erreur de 10% sur la mesure du coefficient de Seebeck pour modifier l'estimation d'un facteur 2. Une telle sensibilité doit nous inciter à la plus grande prudence dans nos affirmations. De plus, en s'approchant du dopage optimum plusieurs facteurs peuvent aussi bien améliorer que détériorer les propriétés du matériau (changement de mode de diffusion des porteurs ...). Ainsi notre estimation suppose que l'on puisse ajuster le dopage, ce qui nécessite de trouver des impuretés dont la solubilité dans AgTlTe soit suffisante. Pour AgSbTe₂ par exemple, cela n'a pas été possible alors que ce composé était très prometteur. Un programme actuellement en cours pour étudier l'influence d'une quinzaine d'impuretés différentes devrait permettre d'élucider ce point. Le principe de notre estimation est d'évaluer le rôle du dopage sur le facteur de mérite. Mais il existe d'autres facteurs sur lesquels on peut agir pour l'améliorer. Ainsi a-t-on souvent recours aux solutions solides pour diminuer la conductibilité thermique. Par exemple Bi₂Te₃ optimisé possède à température ambiante un facteur de mérite Z de 0,66 10^-3K^-1 alors que par l'adjonction de 5% de Sb₂Te₃ et 5% de Sb₂Se₃ il atteint 3,4 10^-3K^-1. En ce qui concerne AgTlTe cette voie ne semble pas prometteuse car sa conductibilité thermique est déjà extrêmement faible et ne pourra sans doute pas être beaucoup diminuée. Par contre d'autres alliages pourraient permettre d'augmenter la mobilité des porteurs, qui dans AgTlTe est assez faible. Ces indications pourront servir de ligne directrice pour la poursuite de cette étude qui comprendra donc deux volets : (¤) Recherche de dopants et optimisation du dopage deAgTlTe. (¤) Recherche de matériaux voisins de AgTlTe possédant de meilleures propriétés électriques. Ces matériaux pourraient être recherchés parmi les solutions solides comportant CuTlTe. Par ailleurs, il sera utile de préciser la nature de la transformation que nous avons rencontrée à plusieurs reprises. Finalement, nous avons montré que le composé AgTlTe serait susceptible de supplanter les alliages à base de tellururede bismuth. Le travail qui reste à accomplir est important mais nous pouvons espérer qu'il débouchera sur un élargissement de l'utilisation des thermoéléments.

Les élastomères diélectriques sont de plus en plus utilisés pour la réalisation des transducteurs dans de nombreux domaines industriels : interface haptique, robotique, biomimétisme, conversion d’énergie. Pour le fonctionnement de toutes ces applications, le polymère électroactif est soumis à une haute tension (de 1 à 10kV). Toutefois, le courant de fuite diminue l’efficacité et la durée de vie des dispositifs utilisant ces matériaux.Par ailleurs, une précontrainte mécanique (étirement) est généralement appliquée au polymère pour accroître l’efficacité énergétique dans la conversion mécanique-électrique. Les courants de fuite (et donc le champ de claquage du polymère) seront ainsi conditionnés par cette précontrainte et ce point doit faire l’objet d’une étude détaillée.L’objet de ce travail de thèse est de mener des analyses de courant de fuite sur des polymères électroactifs (élastomères polyacrylates du commerce VHB4910 et silicones Sylgard 186) non contraints et contraints mécaniquement pour évaluer l’amélioration ou la dégradation des performances électriques lorsqu’ils seront plus tard intégrés en géométrie électrode-polymère-électrode dans des transducteurs.Tout d’abord, nous avons mené une étude exhaustive sur l’influence des facteurs externes (étirement, température, champ électrique, nature de l’électrode) sur les propriétés électriques du polyacrylate VHB4910. Les études ont été réalisés sur des durées de polarisation courtes (quelques minutes) et longues (jusqu’à 15 heures). Au cours de ce travail, nous sommes également intéressés à l’étude du phénomène d’autocicatrisation sur le sylgard 186. Les tests ont été conduits pour différents types d’électrodes (or, aluminium, graphène, nanoplaquettes de graphène : GnP) déposées sur la surface de silicone. Une analyse par microscopie optique de la zone évaporée a été menée.La finalité de ces travaux aura permis d’optimiser des structures de récupération d’énergie électrostatique à base de polymères électroactifs. / Electroactive polymers known as dielectric elastomers have shown considerable promise for transducers. They are attractive for a wide range of innovative applications including softs robots, adaptive optics, haptic interface or biomedical actuation thanks to their high energy density and good efficiency. For the functioning of all these application, the electroactive polymer is subjected to high electrical field. Nevertheless, the performances of these transducers are affected by the losses and especially the ones induced by the leakage current.Mechanical pre-stretch is an effective method to improve actuation when a voltage is applied to the device made up of a dielectric elastomer sandwiched between two compliant electrodes. The overall performances of the structure (electromechanical conversion, efficiency, strain induced…) depend strongly on the electric and mechanical properties of the elastomer. Regarding electric characteristics, dielectric permittivity, dissipation factor and electric breakdown field have been deeply investigated according to various parameters such as frequency, temperature, pre-stretch, or nature of the electrodes but complete analysis of the leakage current is missing in the scientific literature.Thus, this work reports an extensive investigation on the stability of the current-time characteristics in dielectric elastomer. Particularly, we focus on the influence of the nature of the electrodes and pre-stress applied to the transducer. In order to evaluate the influence of the time duration on the behavior of the leakage current, short and long-term electrical stress times was applied during short times and up to 15 hours.Leakage current in electroactive polymers were discussed for a commercial polyacrylate (VHB4910 from 3M) currently used for soft transducers applications. This current is investigated as a function of external factors (stretching, temperature, type of material for electrodes)In order to evaluate the limitations in term of voltage and in the goal to increase the lifetime of these transducers, the second part of our study is focused on the dielectric strength of silicone rubbers for various types of electrodes (gold, Aluminum, graphene nanoplatelets, graphene : GnP). The effect of self-healing is particularly studied and a selection of electrodes for soft transducers based on dielectric elastomers is proposed.

Les nombres aléatoires ont été de tous temps utilisés pour des jeux de hasard, plus récemment pour créer des codes secrets et ils sont aujourd'hui nécessaire à l'exécution de programmes informatiques. Les générateurs de nombres aléatoires sont maintenant bien éloignés de simples dés à lancer et sont constitués de circuits électroniques ou d'algorithmes. Ceci pose des problèmes quant à la reconnaissance du caractère aléatoire des nombres générés. De plus, de la même manière ou autrefois les dés étaient pipés pour augmenter les chances de gagner, il est aujourd'hui possible d'influencer la sortie des générateurs de nombres aléatoires.Ce sujet est donc toujours d'actualité avec des exemples récents très médiatisés. Ceci concernait en effet la console de jeu PS3 qui génère un nombre aléatoire constant où la distribution de clefs secrètes redondantes sur internet.Ce mémoire présente l'étude de plusieurs générateurs ainsi que diverses manières de les perturber. Il montre ainsi des faiblesses inhérentes à leurs conceptions et des conséquences possibles de leur défaillance sur des composants de sécurité. Ces travaux ont de plus permis de mettre en évidence l'importance des problématiques concernant le test des nombres aléatoires ainsi que des retraitements corrigeant des biais dans ces nombres. / Random numbers have been used through the ages for games of chance, more recently for secret codes and today they are necessary to the execution of computer programs. Random number générators have now evolved from simple dices to electronic circuits and algorithms. Accordingly, the ability to distinguish between random and non-random numbers has become more difficult. Furthemore, whereas in the past dices were loaded in order to increase winning chances, it is now possible to influence the outcome of random number generators.In consequence, this subject is still very much an issue and has recently made the headlines. Indeed, there was talks about the PS3 game console which generates constant random numbers and redundant distribution of secret keys on the internet.This thesis presents a study of several generators as well as different means to perturb them. It shows the inherent defects of their conceptions and possible consequences of their failure when they are embedded inside security components. Moreover, this work highlights problems yet to be solved concerning the testing of random numbers and the post-processing eliminating bias in these numbers distribution.

Le contrôle d’écoulement permet d’éliminer le phénomène de décollement de couches limites, très néfaste pour les performances des machines interagissant avec un fluide (avions, voitures, turbomachines ...). Ces travaux s’intéressent plus particulièrement au contrôle actif d’écoulement au moyen de jets continus. Une maquette permettant de manipuler l’équilibre de la couche limite a été conçue et installée dans la soufflerie du Laboratoire de Mécanique de Lille. La première partie du travail a consisté en la caractérisation de l’écoulement autour du modèle à l’aide de visualisations par fils de laine et par enduit gras, de mesures de répartition de pression, de mesures par anémométrie à fils chauds et par PIV. Ceci a permis de définir la configuration du modèle la plus appropriée pour les études de contrôle mais aussi de connaître précisément les caractéristiques de l’écoulement sélectionné. La configuration retenue correspond à un écoulement en gradient de pression adverse suivi d’une séparation sur le volet, un peu comme sur l’extrados d’une aile d’avion. L’utilisation de sondes de frottement associées à des visualisations aux fils de laine ont permis d’étudier et d’optimiser des actionneurs passifs, puis des actionneurs à jets continus. Certaines des configurations actives optimales ont ensuite été caractérisées plus en détail par une mesure par PIV englobant toute la zone de séparation. Il apparaît que les jets continus ne suppriment pas complètement les mécanismes de la séparation mais réduisent leur intensité et les concentrent plus ou moins près de la paroi / Flow control allows to suppress boundary layers separation, which largely deteriorates the performances of machineries which interact with fluid (aircraft, cars, turbomachineries, etc.). This study concentrates more particularly on active flow control with continuous jets. A ramp model which allows to manipulate the boundary layer equilibrium was realized and set in Laboratoire de Mécanique de Lille wind tunnel. The first part of the work was to characterize the flow over the model with wool-tufts and oil-film visualisations, pressure distribution, hot-wire anemometry and PIV measurements. The aim was to define a ramp configuration for the flow control study and to know precisely the characteristics of the retained flow. The selected configuration corresponds to an adverse pressure gradient flow followed by a separation on the flap, which mimics the flow on the suction side of a wing. With friction probes coupled with wool-tufts visualisations, passive actuators and active continuous jets were studied and optimised. Finally, some of the optimum active configurations found were characterized in more details with PIV measurements over the entire separated region. It appears that continuous jets do not suppress the separation mechanisms, but only reduce their intensity and squeeze them more or less against the wall

Abstract<p><p>This thesis deals with the operation of and winding short-circuit fault detection in a Doubly-Fed Induction Generator (DFIG) based Wind Turbine Generator System (WTGS). Both the faulted and faultless condition of operation has been studied, where the focus is on the electrical part of the system. The modelled electrical system is first simulated and the developed control system is then validated on a test bench. The test-bench component dimensioning is also discussed.<p><p>The faultless condition deals with the start-up and power production mode of operation. Control design based on the Proportional Integral (PI) control technique has been compared for power and torque control strategies against the Linear Quadratic Gaussian (LQG) control technique, at different operating points through the variable-speed region of WTGS operation following the maximum power curve of the system. It was found that the torque control strategy offered less degradation in performance for both the control techniques at operating points different for the one for which the control system was tuned. The start-up procedure of the DFIG based WTGS has been clarified and simplified. The phase difference between the stator and the grid voltage, which occurs due to the arbitrary rotor position when the rotor current control is activated, is minimized by using a sample-and-hold technique which eliminates the requirement of designing an additional controller. This method has been validated both in simulation and experiments.<p><p>The faulted condition of operation deals with the turn-turn short-circuit fault in the phase winding of the generator. The model of the generator, implemented using the winding-function approach, allows the fault to be created online both in a stator and a rotor phase. It has been demonstrated that the magnitude of the current harmonics, used extensively in literature for the Machine Current Signature Analysis (MCSA) technique for winding short-circuit fault detection, is very different when the location of the fault is changed to another coil within the phase winding. This makes the decision on the threshold selection for alarm generation difficult. Furthermore, the control system attenuates the current harmonics by an order of magnitude. This attenuation property is also demonstrated through experiments. The attention is then shifted to the negative-sequence current component, resulting from the winding unbalance, as a possible fault residual. Its suitability is tested in the presence of noise for scenarios with different fault locations, fault severity in terms of the number of shorted-turns and grid voltage unbalance. It is found that due to the presence of a control system the magnitude of the negative-sequence current, resulting from the fault, remains almost the same for all fault locations and fault severity. Thus, it was deemed more suitable as a fault residual. In order to obtain a fast detection method, the Cumulative Sum (CUSUM) algorithm was used. The test function is compared against a threshold, determined on the basis of expected residual magnitude and the time selected for detection, to generate an alarm. The validation is carried out with noise characteristics different from the ones used during the design and it is shown that the voltage unbalance alone is not able to trigger a false alarm. In all the scenarios considered, the detection was achieved within 40 ms despite the presence of measurement filters. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Among the renewable energies, wind energy presents the highest growth in installed capacity and penetration in modern power systems. This is why reliability of wind turbines becomes an important topic in research and industry. To this end, condition monitoring (or health monitoring) systems are needed for wind turbines. The core of any condition monitoring system (CMS) are fault diagnosis algorithms whose task is to provide early warnings upon the occurrence of incipient (small magnitude) faults. Thanks to the use of CMS we can avoid premature breakdowns and reduce significatively maintenance costs.<p><p>The present thesis deals with fault diagnosis in sensors of a doubly-fed induction generator (DFIG) for wind turbine (WT) applications. In particular we are interested in performing fault detection and isolation (FDI) of incipient faults affecting the measurements of the three-phase signals (currents and voltages) in a controlled DFIG. Although different authors have dealt with FDI for sensors in induction machines and in DFIGs, most of them rely on the machine model with<p>constant parameters. However, the parameter uncertainties due to changes in the operating conditions will produce degradation in the performance of such FDI systems.<p><p>In this work we propose a systematic methodology for the design of sensor FDI systems with the following characteristics: i) capable of detecting and isolating incipient additive (bias, drifts) and multiplicative (changes in the sensor<p>gain) faults, ii) robust against changes in the references/disturbances affecting the controlled DFIG as well as modelling/parametric uncertainties, iii) residual generation system based on a multi-observer strategy to enhance the isolation process, iv) decision system based on statistical-change detection algorithms to treat the entire residual and perform fault detection and isolation at once.<p><p>Three novel sensor FDI approaches are proposed. The first is a signal-based approach, that uses the model of the balanced three-phase signals (currents or voltages) for residual generation purposes. The second is a model-based approach<p>that accounts for variation in the parameters. Finally, a third approach that combines the benefits of both the signal- and the model-based approaches is proposed. The designed sensor FDI systems have been validated using measured voltages, as well as simulated data from a controlled DFIG and a speed-controlled induction<p>motor. <p><p>In addition, in this work we propose a discrete-time multiple input multiple output (MIMO) regulator for each power converter, namely for the rotor side converter (RSC) and for the grid side converter (GSC). In particular, for RSC<p>control, we propose a modified feedback linearization technique to obtain a linear time invariant (LTI) model dynamics for the compensated DFIG. The novelty of this approach is that the compensation does not depend on highly uncertain parameters such as the rotor resistance. For GSC control, a LTI model dynamics<p>is derived using the ideas behind feedback linearization. The obtained LTI model dynamics are used to design Linear Quadratic Gaussian (LQG) regulators. A single design is needed for all the possible operating conditions. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished