Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2006. / Titre de l'écran-titre (visionné le 24 oct. 2007). In ProQuest dissertations and theses. Publié aussi en version papier.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Titre de l'écran-titre (visionné le 25 mars 2009). Bibliogr.

La récupération de l’énergie ambiante en temps réel est une technique qui permet d’allonger significativement la durée de vie des systèmes embarqués, aujourd’hui limitée par la quantité d’énergie stockable dans les batteries traditionnelles. La récupération d’énergie renouvelable (energy harvesting) comme celle envisagée pour de nombreux objets sans fil, rend possible un fonctionnement quasiperpétuel de ces systèmes, sans intervention humaine, car sans recharge périodique de batterie ou de pile. Concevoir ce type de système autonome d’un point de vue énergétique devient très complexe lorsque celui-ci a en plus un comportement contraint par le temps et en particulier doit respecter des échéances de fin d’exécution au plus tard. Comme pour tout système temps réel, une problématique incontournable est de trouver un mécanisme d’ordonnancement dynamique capable de prendre en compte conjointement deux contraintes clés : le temps et l’énergie. Proposer et évaluer de nouvelles techniques d’ordonnancement pour que le système adopte un comportement énergétiquement neutre dans le respect des contraintes temps réel constitue le point central cette thèse. Plus précisément, nous considérons ici un ensemble de tâches mixtes constitué de tâches périodiques et de tâches apériodiques souples sans échéance. L’architecture matérielle retenue est monoprocesseur. Les tâches apériodiques ne sont connues qu’au moment de leur arrivée et les tâches périodiques sont supposées ordonnançables par l’ordonnanceur optimal ED-H. La question à laquelle nous voulons apporter une réponse se résume comme suit : comment servir les tâches apériodiques pour minimiser leur temps de réponse sans remettre en question la faisabilité des tâches périodiques. Dans cette thèse, nous répondons à cette question de façon incrémentale. Dans un premier temps, nous étendons le serveur classique dit en arrière plan au contexte du energy harvesting avec la proposition de deux nouveaux serveurs. Simples à implémenter, ces techniques offrent toutefois des performances limitées. C’est pourquoi, dans un second temps, nous proposons un nouveau serveur basé sur le vol de temps creux (en anglais, Slack Stealing), au sens des notions de laxité temporelle et de laxité énergétique. Une évaluation théorique de celui-ci nous permet d’établir son optimalité. Vu l’implémentation relativement complexe de ce serveur, dans un dernier temps, nous proposons un nouveau serveur dit à préservation de bande (en anglais, Total Bandwith), basé sur l’attribution d’échéances fictives avec une implémentation plus simple. Une étude expérimentale accompagne nos propositions et permet d’attester la performance de nouveaux serveurs de tâches apériodiques spécifiquement conçus pour les systèmes temps réel autonomes. / Real-time energy harvesting is a technology that significantly extends the lifetime of embedded systems. This technology is limited at present by the amount of energy that can be stored in traditional batteries. Renewable energy harvesting such as that envisaged for many wireless things, allows the quasi-perpetual systems operation without human intervention because it works without periodic recharging of battery. From an energy point of view, the design of this type of autonomous system becomes more complex since this process has in addition a behavior constrained by time, and particularly has to meet latest timing deadlines. As with any real-time system, an unavoidable problem is to find a dynamic scheduling mechanism able of considering jointly two key constraints: time and energy. Thus, the main objective of this thesis is to propose and evaluate new scheduling techniques that enable the system to adopt an energy-neutral behavior while respecting the real-time constraints. More precisely, we consider here a set of mixed tasks consisting of periodic tasks and soft aperiodic tasks without deadline. The hardware architecture chosen is monoprocessor. Aperiodic tasks are only known at the time of their arrival while periodic tasks are assumed to be schedulable by the optimal ED-H scheduler. In this thesis, we will provide appropriate solutions for the following question: how to serve aperiodic tasks in order to minimize their response time without challenging the feasibility of periodic tasks. Initially, we extend the conventional server (called Background) to the context of energy harvesting by the proposal of two new servers. These techniques can be easily implemented and offer limited performance. Secondly, we propose a new server based on Slack Stealing which uses the slack time and slack energy concepts. A theoretical evaluation of this one allows us to establish its optimality. Finally, due to the relatively complex implementation of this server, we propose a new server, called Total Bandwidth. This server is based on fictive deadlines assignment with a simpler implementation. All propositions are illustrated by experimental studies that allow us to investigate the performance of new aperiodic task servers specifically designed for autonomous real-time systems.

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

Flyktingströmmarna över Medelhavet har de senaste åren ökat dramatiskt. Dessa migranter och flyktingar har oftast färdats i undermåliga farkoster, vilket i flera fall lett till att de hamnat i sjönöd. Detta har i sin tur resulterat i att ett stort antal fartyg engagerats i att undsätta dessa människor. Denna studie har genom intervjuer med svenska sjöfarare och genom en litteraturstudie undersökt vilka skillnader och likheter det finns mellan gällande riktlinjer för sjöräddning och räddningsinsatser i Medelhavet. Syftet med studien var att undersöka om riktlinjerna identifierar samma problem och risker som personer som deltagit i räddningsinsatser av nödställda migranter i Medelhavet gjort. Av intervjuerna framkom att det inte fanns några större skillnader mellan de internationella riktlinjerna och respondenternas upplevelse. Dock framkom det av intervjuerna att det stora antalet människor ombord utgjorde en säkerhetsrisk. Detta är något som inte togs i beaktande i de riktlinjer som undersökts. Studien poängterar vikten av att undvika panik i alla situationer, ha tydlig ansvarsfördelning samt att vara väl medveten om att omhändertagandet är resurskrävande och innebär en stor arbetsinsats. Den mest centrala rekommendationen för att uppnå ett framgångsrikt resultat ansågs vara att planera väl före en sjöräddningsinsats påbörjades. / The stream of refugees across the Mediterranean Sea has in recent years increased dramatically. This study has through interviews with Swedish seafarers and through a literature study, examined what differences there are between international guidelines and actual efforts made in the Mediterranean Sea. The purpose of the study was to enquire if these guidelines identified the same problems and risks during a SAR-operation as the people involved in the rescue of distressed migrants in the Mediterranean Sea. The interviews revealed that there were no major differences between the guidelines and the experience of the people involved. It emerged however from the interviews that the large number of people on board constituted a security risk. This is something that was not taken into account in the guidelines that were examined. The study showed the pressing need to avoid panic in any situation, have clear responsibilities and be aware that the care of the distressed migrants is resource-intensive and involves a lot of work. The most important recommendation to achieve a successful outcome was considered to plan well before a search and rescue effort began.

Cette thèse fait appel à la commande non linéaire inverse pour faire la synthèse de lois de commande permettant de faire face à deux types de pannes à bord des avions de transport.Il s’agit d’abord de pannes affectant certains actionneurs mais qui ne mettent pas en cause la commandabilité globale de l’avion: cette situation se présentera notamment dans le cas d’une panne isolée dont les effets peuvent être théoriquement compensés compte tenu de la redondance relative de certains actionneurs du point de vue de leurs effets sur la dynamique du vol de l’aéronef. Le problème qui se pose alors est celui de la réaffectation des surfaces de commande de l’avion de façon à maintenir pour celui-ci, lorsque c’est possible, un comportement standard aussi bien en situation d’équilibre qu’en manœuvre. Le cas de panne de ce type considéré dans cette thèse est celui d’un aileron et il s’agira, notamment au cours d’une manœuvre de mise en roulis d’assurer une réponse standard de l’avion. A ce niveau, la recherche de la solution de ce problème nous conduira à allier la commande non linéaire inverse à des techniques classiques de la Programmation Mathématique sollicitées en ligne de façon à tenir compte de toutes les contraintes matérielles et structurales à prendre en compte pour assurer la sécurité de l’avion. Il s’agit d’autre part des pannes affectant l’ensemble d’une chaîne de commande et conduisant à des situations catastrophiques où l’avion n’est plus globalement commandable au sens classique du terme et nécessitant l’interruption immédiate du vol commercial pour rechercher une solution de survie pour les personnes à bord de l’appareil au travers d’un atterrissage d’urgence. Dans cette thèse on considère le cas d’une perte totale de puissance pour les chaînes de commande des gouvernes et on développe une stratégie de retour basée sur une succession de phases de vol auxquelles seront associés des objectifs de commande limités en fonction des possibilités offertes par les seuls actionneurs principaux restants, les moteurs. La aussi, la commande non linéaire inverse jouera un rôle important pour faire la synthèse des éléments de lois de commande permettant d’effectuer les manœuvres essentielles pour mettre l’avion en conditions acceptable d’atterrissage / This thesis uses the nonlinear inverse control technique to synthesize control laws for dealing with two types of failures aboard transport airplanes. The first type of failure affects some actuators without compromising the overall controllability of the airplane: this situation arises particularly in the case of an isolated fault whose effects can theoretically be compensated taking into account the redundancy of actuators in terms of their effects on the dynamics of flight. The problem that arises is the reallocation of control surfaces to maintain for it, when possible, a standard behaviour in both equilibrium and makeover situations. The case of an aileron failure is studied here and a roll manoeuvre is considered for standard response of the aircraft. At this level, looking for the solution of this problem will lead us to combine the nonlinear inverse control technique and classical Mathematical Programming solicited online in order to take account of all material and structural constraints to be taken into account to ensure safety of the aircraft. The second considered type of failure affects an entire chain of command, leading to catastrophic situations where the aircraft is no more controllable in the classical sense and requires the immediate interruption of commercial flight to find a solution for the survival of people on board the aircraft through an emergency landing. In this thesis we consider the case of total loss of power for aerodynamic actuators and we develop a flight safety strategy based on a sequence of flight phases to which are associated limited control objectives based on the few opportunities from the only remaining actuators, the aircraft engines. Here too, the nonlinear inverse control technique plays an important role in the synthesis of control laws essential to put the airplane inacceptable conditions for landing

Cette thèse propose une stratégie de contrôle avancée pour guider une flotte d'aéronefs sans pilote (UAV) dans un environnement à la fois stochastique et dynamique. Pour ce faire, un simulateur de vol 3D a été développé avec MATLAB® pour tester les algorithmes de la stratégie de guidage en fonctions de différents scénarios. L'objectif des missions simulées est de s'assurer que chaque UAV intercepte une cible ellipsoïdale mobile tout en évitant une panoplie d'obstacles ellipsoïdaux mobiles détectés en route. Les UAVs situés à l'intérieur des limites de communication peuvent coopérer afin d'améliorer leurs performances au cours de la mission. Le simulateur a été conçu de façon à ce que les UAV soient dotés de capteurs et d'appareils de communication de portée limitée. De plus, chaque UAV possède un pilote automatique qui stabilise l'aéronef en vol et un planificateur de trajectoires qui génère les commandes à envoyer au pilote automatique. Au coeur du planificateur de trajectoires se trouve un contrôleur prédictif à horizon fuyant qui détermine les commandes à envoyer à l'UAV. Ces commandes optimisent un critère de performance assujetti à des contraintes. Le critère de performance est conçu de sorte que les UAV atteignent les objectifs de la mission, alors que les contraintes assurent que les commandes générées adhèrent aux limites de manoeuvrabilité de l'aéronef. La planification de trajectoires pour UAV opérant dans un environnement dynamique et stochastique dépend fortement des déplacements anticipés des objets (obstacle, cible). Un filtre de Kalman étendu est donc utilisé pour prédire les trajectoires les plus probables des objets à partir de leurs états estimés. Des stratégies de poursuite et d'évitement ont aussi été développées en fonction des trajectoires prédites des objets détectés. Pour des raisons de sécurité, la conception de stratégies d'évitement de collision à la fois efficaces et robustes est primordiale au guidage d'UAV. Une nouvelle stratégie d'évitement d'obstacles par approche probabiliste a donc été développée. La méthode cherche à minimiser la probabilité de collision entre l'UAV et tous ses obstacles détectés sur l'horizon de prédiction, tout en s'assurant que, à chaque pas de prédiction, la probabilité de collision entre l'UAV et chacun de ses obstacles détectés ne surpasse pas un seuil prescrit. Des simulations sont présentées au cours de cette thèse pour démontrer l'efficacité des algorithmes proposés.

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

Les cristaux liquides ferroélectriques (CLF), photosensibles, sont susceptibles de générer des charges de surfaces s’ils sont soumis à un champ électrique ; cette propriété est mise à profit dans les dispositifs d’affichages à cadence rapide. Les CLF utilisés dans ce travail présentent une phase smectique C* ferroélectrique ; l’un est un mélange commercial utilisé comme matériau hôte, l’autre, un dérivé azobenzénique photosensible utilisé comme dopant (1, 3, 5%). Les propriétés optiques et ferroélectriques ont été étudiées en fonction de la concentration, de la température et du champ électrique, sans et sous illumination UV (à 365 nm) en phase SmC* ; le dopage et l’illumination engendrent la réduction de l’ordre smectique ; l’illumination UV induit la photo-isomérisation Trans-Cis, la polarisation spontanée diminue avec l’ajout de dopant et l’illumination UV. Des mesures du temps de vol des charges (trous/électrons) photogénérées par impulsion laser- technique développée au laboratoire par ce travail – mettent en évidence un photocourant de type dispersif et ambipolaire, dont l’intensité varie avec le champ électrique et la température. L’influence du champ interne propre à la phase SmC se traduit sur le photocourant par le passage d’intensités négatives vers des intensités positives pour les trous et pour les électrons. Les trous présentent des valeurs de mobilités plus élevées que les électrons. Le mécanisme de conduction, déduit des modèles d’Arrhénius et de Bassler, est un déplacement de charge par sauts successifs entre molécules voisines. Pour les mélanges, le dopant réduit le temps de transit des charges et conduit à des valeurs de mobilités élevées et constantes avec la température ; le dopant agit en renforçant la cohésion des couches smectiques, et réduit la viscosité du mélange. En configuration Cis le signal conserve son caractère ambipolaire et dispersif mais tend à s’atténuer avec le dopage et à disparaître sous UV. / Ferroelectrical materials possess the remarkable property to orienting themselves and generating surfaces charges under electric field. Dipole movements can be observed by measuring internal electric field or spontaneous polarization under alternative electric field. These organic materials are widely used in fast display devices. The aim of this work was to propose a direct current measurement of photoconduction phenomenon in ferroelectric non-photosensitive and photosensitive liquid crystals by charge carrier transport in SSFLC devices using time of flight methodology. The proposed method is based on charge carrier transport determination which providing access to characteristics parameters like mobility. Differentprocedures have been presented for mobility estimation from adding increasing dopant concentrations, electrical field and temperature, as well as charge behaviour pattern for exploitation and description. This materials show real influence of several parameters on the photocurrent shape signal and different mobility values under large scales of temperature. The validation of the method on photosensitive ferroelectric materials and obtained results by data treatment show that this method can be used to characterize another liquid crystal whatever its phase including SmC*.

A l'heure actuelle, de nombreux projets d'utilisation de drones s'intéressent à la capacité des véhicules à alterner des phases de vols lentes et des phases de vol rapides. Cela permet entre autre, de traiter une plus grande diversité de missions que celles pouvant être accomplies par des avions conventionnels (approche de bâtiments, évolution en milieu urbain, prises de vue). Cette thèse s'intéresse à la commande de ce type de vecteur, avec l'application au VERTIGO, drone de type VTOL a rotors contrarotatifs et volets déflecteurs de flux. Sur la base d'une campagne en soufflerie, un modèle dynamique et cinématique a été développé. Les modèles obtenus ont permis d'étudier et de piloter l'engin sur un large domaine de vol (du vol stationnaire au vol d'avancement rapide). L'observation du comportement dynamique a conduit au choix de deux structures de pilotages pour couvrir toute l'enveloppe de vol ; une structure de pilotage à gains statiques auto séquencés de type retour d'´états longitudinaux et latéraux pour le vol d'avancement ; et une structure hiérarchique axe par axe pour le vol stationnaire et pseudo stationnaire, proche de ce qui peut être utilisé pour le pilotage des hélicoptères. Des outils d'analyse de robustesse (tel que la μ-analyse) sont utilisés pour prouver la stabilité de la boucle fermée tout au long des trajectoires en vol d'avancement. Un simulateur non linéaire a été développé pour implémenter les lois, analyser le comportement de l'engin durant la phase de transition et a permis une étude sur la génération de trajectoire optimale. Les algorithmes de pilotages ont ´et´e implant´es sur le calculateur embarqué et une campagne d'essais en vol indoor est également présentée.