Cette thèse se focalise sur des algorithmes efficaces en énergie pour des problèmes d'ordonnancement de tâches sur des processeurs pouvant varier la vitesse d'exécution ainsi que sur des processeurs fonctionnant sous un mécanisme de réchauffement-refroidissement, où pour un budget d'énergie donné ou un seuil thermique, l'objectif consiste à optimiser un critère de Qualité de Service. Une partie de notre recherche concerne des problèmes d'ordonnancement de tâches apparaissant dans des environnements de traitement de grandes données. Dans ce contexte, nous nous focalisons sur le paradigme MapReduce en considérant des problèmes d'ordonnancement efficaces en énergie sur un ensemble de processeurs, ainsi que pour la version classique.Premièrement, nous proposons des résultats de complexité, des algorithmes optimaux et approchés pour différentes variantes du problème de la minimisation du retard maximal d'un ensemble de tâches sur un processeur pouvant varier la vitesse d'exécution. Ensuite, nous considérons le problème d'ordonnancement MapReduce dans les versions énergétique et classique sur des processeurs non-reliés où le but est de minimiser le temps d'achèvement pondéré. Nous étudions deux cas spéciaux et les généralisations de ces deux problèmes en proposant des algorithmes d'approximation constante. Enfin, nous étudions le problème d'ordonnancement dans lequel la température du processeur est en-dessous un seuil donné où chaque tâche contribue au réchauffement et le but est de maximiser le nombre de tâches exécutées. Nous considérons le cas où les tâches ont des durées unitaires et ayant la même date d'échéance et nous étudions le rapport d'approximation de ce problème. / This thesis is focused on energy-efficient algorithms for job scheduling problems on speed-scalable processors, as well as on processors operating under a thermal and cooling mechanism, where, for a given budget of energy or a thermal threshold, the goal is to optimize a Quality of Service criterion. A part of our research concerns scheduling problems arising in large-data processing environments. In this context, we focus on the MapReduce paradigm and we consider problems of energy-efficient scheduling on multiple speed-scalable processors as well as classical scheduling on a set of unrelated processors.First, we propose complexity results, optimal and constant competitive algorithms for different energy-aware variants of the problem of minimizing the maximum lateness of a set of jobs on a single speed-scalable processor. Then, we consider energy-aware MapReduce scheduling as well as classical MapReduce scheduling (where energy is not our concern) on unrelated processors, where the goal is to minimize the total weighted completion time of a set of MapReduce jobs. We study special cases and generalizations of both problems and propose constant approximation algorithms. Finally, we study temperature-aware scheduling on a single processor that operates under a strict thermal threshold, where each job has its own heat contribution and the goal is to maximize the schedule's throughput. We consider the case of unit-length jobs with a common deadline and we study the approximability of the problem.

Les techniques d’usinage avancées sont un élément indispensable du développement des industries manufacturières. L’une de ces techniques, l’usinage à grande vitesse, constitue le sujet principal de cette thèse de doctorat. Ainsi, l’objectif majeur des travaux vise à améliorer la précision de contour dans le contexte de l’usinage multiaxes à grande vitesse de surfaces de forme libre, en agissant directement au niveau des boucles de commande d’axe. Pour cela, une première étape consiste à élaborer une stratégie permettant d’estimer le plus précisément possible l’erreur de contour pour différentes configurations de l’outil. Cette erreur de contour est ensuite minimisée grâce à l’adaptation hors ligne, pour un profil de pièce donné, des gains proportionnel et d’anticipation des régulateurs des boucles d’asservissement de la position de chaque axe. L’adaptation de ces gains est réalisée via un algorithme d’optimisation à l’aide d’un modèle non-linéaire du comportement de la machine, en considérant en particulier les frottements sur chacun des axes. L’optimisation permettant d’obtenir les gains des correcteurs des boucles de régulation tient compte des contraintes en termes de limitations cinématiques des axes (vitesse, accélération et jerk), de stabilité des boucles d’asservissement et de limites au niveau des courants des moteurs. Afin d’en faciliter la mise en oeuvre dans un cadre industriel, les stratégies développées s’avèrent directement implantables au sein des commandes numériques actuellement sur le marché, exploitant toutes les possibilités de la structure de commande classique de l’entraînement d’axe. / The advanced machining techniques are always the backbone of the manufacturing industries. Among such techniques, high speed machining is the main subject of this PhD thesis. Indeed, the main objective of this work is to improve the contouring accuracy in multi-axis high speed machining of free-form surfaces, directly acting inside the axis control loops. To do that, a first step aims at elaborating a strategy to estimate as accurately as possible the contour error for different tool configurations. This contour error is then minimized by means of an off-line adaptation for a given profile of the proportional and feedforward gains of the axis position loop controllers. This gain adaptation is performed via an optimization algorithm that considers a nonlinear model of the machine behaviour, in particular including friction related to each axis. This optimization leading to the controllers gains takes into account several constraints, including the axis kinematic (velocity, acceleration and jerk) limitations, the stability of the controlled loops and the motor current limits. Finally, to help their integration within an industrial framework, the developed strategies can be directly implemented in commercial CNC, by exploiting all possibilities of the classical control structure of axis drive.

Dans ce mémoire, j'ai étudié les techniques de composition et d'orchestration à la disposition d'un compositeur pour écrire des pièces ou des sections d'une grande rapidité. Les techniques abordées sont adjointes d'exemples venant du répertoire classique, contemporain et de mes propres compositions. À travers ces exemples, l'objectif est de gagner une meilleure compréhension de ce qui constitue l'impression de vitesse dans la musique instrumentale. / In this thesis, I explore many of the techniques of composition and orchestration a composer can use to write a piece or a section with a great sense of speed. The techniques are illustrated by examples from the classical and contemporary repertory but also from my own compositions. By analyzing theses examples, the objective is to gain a better understanding of what can contribute to the sense of speed in instrumental music.

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

Le développement d'une sonde de traînée pour la mesure instantanée de la vitesse de l'aluminium en fusion dans une cellule d'électrolyse est l'objectif principal de ce projet de maitrise. L'effet de l'hydrodynamique des fluides sur l'efficacité énergétique d'une cuve d'électrolyse a incité les chercheurs à étudier ce phénomène par le biais de simulations numériques depuis plusieurs décennies. Cependant, il existe peu de données expérimentales disponibles pour valider les profils de vitesse obtenus à partir de ces simulations numériques. Une revue de la littérature sur les méthodes possibles de mesure de la vitesse dans une cellule d'électrolyse en aluminium a été réalisée. Cependant, la plupart des méthodes suggérées dans la littérature ne permettent pas de résoudre les problèmes de vélocimétrie à l'intérieur de la cellule d'électrolyse. La force du champ magnétique généré par le passage d’un fort courant dans les cuves d’électrolyse affecterait fortement les instruments électroniques. Une température élevée de l’aluminium allant jusqu'à 960°C est la raison pour laquelle de nombreuses techniques suggérées sont écartées. En outre, un environnement agressif de la cuve limite le choix des matériaux pour les méthodes avec des pièces immergées dans la cellule. Compte tenu de ces difficultés, une nouvelle tentative est entreprise pour mesurer la vitesse de l'aluminium en fusion avec une sonde de traînée inspirée par un dispositif éprouvé initialement utilisé pour la mesure de la vitesse du vent. Ce nouveau dispositif est conçu pour minimiser les effets de vortex, pour augmenter le coefficient de traînée et pour être applicable dans les cuves d’électrolyse. Ce document présente la sonde adaptée à la cuve d'électrolyse, son procédé de calibration et de validation dans un canal d'eau à température ambiante et les résultats obtenus en cuve d'électrolyse. Enfin, une conclusion sur les résultats obtenus et une suggestion de travaux futurs possibles est fournie / The development of a drag probe for instantaneous velocity measurement of molten aluminium in an electrolysis cell is performed in this master project. Because of the strong effects of flow hydrodynamics on energy efficiency of electrolysis cell, researchers studied this phenomenon through numerical simulations for decades. However, there is little experimental data to validate velocity profiles obtained from these numerical simulations. A literature review over possible methods for velocity measurement in aluminium electrolysis cell has been done. However, the challenges of velocimetry inside the electrolysis cell are beyond capabilities of most of methods suggested in literature. The high magnitude of the magnetic field from the passage of high DC current through the process would strongly affect electronic instruments. The high temperature of molten aluminium (up to 960°C) is reason to discard many suggested techniques. Besides, the aggressive environment of reduction cell limits the choice of materials for measurement methods with parts immersing inside the cell. Considering all those difficulties, a new attempt is undertaken to measure molten aluminium velocity with a drag probe inspired from a proven device first used for wind velocity measurement. The new device is designed to minimize vortex shedding, to increase the drag coefficient and to be applicable in the harsh environment of aluminium reduction cell. This document presents the probe developed for the electrolysis cell, its calibration in a water channel at room temperature, and the velocity results obtained within electrolysis cell.

Ce mémoire présente le développement d'une transmission à variation continue pour les articulations robotiques. Le domaine de la robotique pourrait considérablement augmenter l'efficacité et la performance de ces systèmes en intégrant de nouveaux types de transmission au niveau de ses actionneius. En effet, les transmissions à ratio variables sont utilisées dans une multitude de domaines (transport, production d'énergie etc.) et permettent d'obtenir une plus grande polyvalence en gérant adéquatement la source de puissance disponible. Dans le cadre de ce projet, la transmission développée est principalement basée sur un mécanisme à cinq barres. Dans un premier temps, l'analyse cinématique et l'optimisation des dimensions du mécanisme sont exposées. Grâce à cette optimisation, un comportement performant et uniforme est atteint. En second lieu, une étude comparative avec un autre concept potentiel de transmission est présenté. Cette étude permet de démystifier le potentiel des train épicycloïdaux à double actionnement. Finalement, un prototype du mécanisme a été conçu et fabriqué. Ainsi, un chapitre est consacré aux composantes et aux méthodes de commande nécessaires au bon fonctionnement du prototype. Cette section inclut aussi une validation expérimentale du comportement espéré de la transmission et des essais expérimentaux qui permettent d'estimer l'efficacité effective du prototype fabriqué.

Les entraînements électriques à grande plage de vitesse sont des ensembles convertisseur machine qui se caractérisent par un couple à faible vitesse supérieur au couple à haute vitesse, comme dans le cas des applications de traction. Leur performance dépend fortement de la puissance apparente du convertisseur, des impédances de la machine et de la loi de commande utilisée. Les méthodes de conception qui séparent la conception de la machine de celle de l'onduleur et de celle de la loi de commande ne permettent pas toujours de trouver une solution adéquate. Il est donc nécessaire de réaliser une optimisation globale de tout l'ensemble convertisseur - machine - système de contrôle. Lors de l'optimisation, le nombre d'itérations pour arriver à une solution est important et le temps de calcul est un facteur à considérer. Ce travail présente des méthodes analytiques de modélisation adaptées pour l'optimisation des systèmes d'entraînement. Les méthodes se basent sur une modélisation de la machine sous la forme d'un circuit équivalent et une modélisation du convertisseur sous la forme de contraintes de fonctionnement. Elles permettent de calculer rapidement les courants, les tensions, les pertes, le couple, la commande et les performances pour les différents points de fonctionnement du cahier des charges. Ces modèles sont illustrés par des exemples de conception des systèmes de traction et d'un alternateur de voiture. Ce travail présente aussi un analyse des machines polyphasées en mode dégradé en utilisant les modèles développés. / A wide-speed-range electric drive is a system composed of a static converter and an electric motor that produce high torque at low speed and low torque at high speed, as in the case of a traction application. The performance is strongly influenced by the apparent power of the inverter, the impedances of the machine and the control law. The design methods that separate the design of the machine, the static converter and the control law do not always find an adequate solution. It is so necessary to carry a global optimization of the whole system. When optimizing the number of iterations is very important and the computation time is an important factor. This work presents analytic modeling methods suited for the optimization of drive systems. The methods are based in an equivalent circuit machine model and operating constraint model of the static converter. The methods rapidly calculate the currents, voltages, losses, torque, control law and performances of the different operating points of the system design specification. Those models are illustrated with traction system design examples and a car alternator design example. This work also presents an analysis of polyphase machines in fault modes.

Ce mémoire porte sur le développement d'une méthode de conception d'entraînements à vitesse variable par modèles analytiques en appliquant un processus d'optimisation sur les machines synchrones cylindriques. Cette méthode de conception permet de considérer l'ensemble des points de fonctionnement de l'entraînement et ses cycles d'opération. Après avoir réalisé le dimensionnement de la machine, on utilise un modèle de type circuit électrique équivalent pour vérifier les performances dans des conditions de fonctionnement variées. Une méthode d'optimisation globale permet de rechercher la meilleure solution possible pour satisfaire l'ensemble des contraintes du cahier des charges. On utilise aussi une méthode de correction itérative pour améliorer la précision des modèles et valider la solution optimale avec un logiciel de calcul des champs par éléments finis. Nous développons une méthode permettant de prendre en compte les caractéristiques non linéaires des matériaux magnétiques et la saturation. On présente deux exemples de la méthode de conception pour des cahiers des charges d'applications utilisant des ensembles convertisseur-machine sur une large plage de vitesse. Le premier est un alternateur à griffes d'automobile de type Lundell et le deuxième, un moteur de traction pour un véhicule électrique. / This project presents a design method of variable speed drives with analytical models by applying an optimization process. It concerns synchronous machines. This design method permits to consider the set of points in a torque-speed chart of the drive and its cycles of operation. After having calculated the dimensions of the machine, one uses an electrical circuit model to verify performances. A method of global optimization is used to search for the best solution to satisfy the set of constraints and specifications. One also uses an iterative method of parameter correction to improve the precision of models and to validate the optimal solution with FE software. We develop a design method taking account non linear magnetic characteristic of materials and magnetic saturation. One presents two design examples for applications using drive Systems on a wide range of speed. The first is a claw-pole lundell car alternator and the second, an electric traction System.

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire ont porté sur l’essai de migration. Cet essai est utilisé en génie civil pour évaluer les coefficients de diffusion ioniques dans les matériaux cimentaires. Dans le but de contribuer à l’utilisation de l’essai de migration, un protocole a été élaboré afin d’améliorer la compréhension de certains éléments propres aux aspects expérimentaux de l’essai et l’analyse des résultats. Ainsi, à travers cette étude, différents paramètres expérimentaux sont examinés afin de définir une méthodologie expérimentale fiable. Du côté de la méthode d’analyse des résultats expérimentaux, une attention particulière a été apportée à la manifestation de réactions chimiques durant l’essai. Cet aspect est généralement négligé dans les analyses conventionnelles. L’analyse de la pénétration d’ions utilise le logiciel STADIUM® afin d’obtenir les coefficients de diffusion et la tortuosité propre au matériau étudié. Mots clés : Coefficient de diffusion, migration, ions, profil, courant, matériaux cimentaires. / The research presented in this dissertation pertains to the migration test, which is used in civil engineering to evaluate ionic diffusion coefficients of cementious materials. With the objective of contributing to the utilisation of the test, a protocol was elaborated in order to improve the comprehension of certain elements pertaining to the experimental aspects of the test, and data analysis. Through this study, various experimental parameters are examined, in order to define a sound experimental methodology. As for the data analysis portion, particular attention was paid to the presence of chemical reactions during the test. This is an aspect which is often neglected in conventional analyses. Ion penetration analysis is carried out using the modeling software STADIUM® in order to obtain the diffusion, and tortuosity coefficients of the material being studied. Keywords : Diffusion coefficient, analysis, migration, ions, profil, current, cement materials.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Les jeunes automobilistes sont surreprésentés dans les accidents routiers. Cette surreprésentation est notamment attribuable à la tendance des jeunes à adopter des comportements routiers risqués, plus particulièrement les excès de vitesse et la conduite avec les facultés affaiblies. La présente étude s'est donc intéressée aux raisons qui poussent les jeunes à adopter ces comportements. Dans le cadre de la théorie du comportement planifié (Ajzen, 1991), trois études ont été menées afin de mieux connaître les déterminants motivationnels sous-jacents à l'intention des jeunes conducteurs d'excéder les limites de vitesse en milieu urbain, ainsi que les déterminants motivationnels de l'intention de conduire après avoir consommé de l'alcool chez les jeunes conducteurs d'une part et chez les jeunes conductrices d'autre part. Les objectifs de ce programme de recherche consistaient à vérifier si l'intention d'adopter ces comportements était déterminée par les attitudes, les normes subjectives et la perception du contrôle comportemental de jeunes automobilistes. Des questionnaires ont été construits afin de mesurer! 'intention, les attitudes, les normes subjectives et la perception du contrôle comportemental. Selon Ajzen, les deux derniers concepts correspondent respectivement à la perception qu'a l'individu des pressions sociales qui s'exercent sur lui et à sa perception du contrôle qu'il détient sur son propre comportement. Des jeunes automobilistes de 18 à 24 ans recrutés pam1i des étudiants universitaires ont complété ces questionnaires. Un échantillon de 123 jeunes conducteurs a complété le questionnaire sur les excès de vitesse, alors que le questionnaire sur l'alcool a été complété par 113 jeunes conducteurs et 108 jeunes conductrices. Les résultats de ces questionnaires indiquent que pour les excès de vitesse en milieu urbain, l'intention des jeunes conducteurs d'adopter ce comportement est déterminé par les attitudes et la perception du contrôle comportemental, alors que les normes subjectives n'ont pas une contribution significative. Pour ce qui est de l'alcool au volant, les résultats chez les jeunes hommes et chez les jeunes femmes indiquent que les attitudes, la perception du contrôle comportemental et, dans une moindre mesure, les normes subjectives déterminent l'intention de conduire après avoir consommé de l'alcool. Les résultats permettent également de constater que les jeunes conducteurs ont une opinion plutôt positive de la vitesse, ce qui justifie les efforts préventifs auprès de ce segment de la population. Pour l'alcool au volant, les jeunes conducteurs aussi bien que les jeunes conductrices semblent peu enclins à conduire après avoir consommé de l'alcool, une tendance que les efforts préventifs devraient chercher à maintenir. Incidemment, les résultats suggèrent certaines stratégies de prévention pour les excès de vitesse et l'alcool au volant chez les jeunes automobilistes. Ainsi, pour les deux comportements étudiés, les efforts de prévention axés sur les attitudes et la perception du contrôle comportemental seraient particulièrement appropriés. En ce qui a trait aux pistes de recherches futures, il serait intéressant de vérifier comment se comparent les intentions envers les excès de vitesse et envers l'alcool au volant d'autres sous-groupes de la population des jeunes automobilistes.