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Interfaces électroniques pour la récupération d'énergie vibratoire par des générateurs piézoélectriques bistables
No full textAs part of an ambitious PSPC project (Structuring Projects for Competitiveness), involving 3 academic and 4 industrial partners, this thesis aims to develop electronics for extracting the electrical energy produced by non-linear vibratory energy harvesting devices. The use of wireless sensors in industrial applications enables gains in productivity, reliability and energy efficiency. Wireless measurement and communication technologies are available, while energy autonomy remains a major barrier to the deployment of sensor networks. The scientific background to this thesis is the development of devices for harvesting ambient vibratory energy, to be used as an energy source to power autonomous wireless sensors, as an alternative to electrochemical batteries, which are polluting and costly to replace. The power delivered must be of the order of a few hundred μW to a few mW. Current devices generally use linear mechanical resonance, which limits the range of ambient vibration frequencies that can be exploited to a few Hz on either side of the resonance frequency. This is a major barrier to the use of such devices in real environments, where ambient vibratory energy is often distributed over a wide frequency band. The approach adopted by the SYMME laboratory is based on the use of bistable (non-linear) mechanical structures combined with piezoelectric transducers. The devices developed in recent years within this framework, notably in collaboration with Cedrat Technologies, a partner in the project, exhibit the special feature of converting energy over a wide frequency band. However, these devices require the development of specific electronics to extract the electrical energy produced. These electronics can also be used to adjust the non-linear dynamics of the harvester to improve its bandwidth. However, due to their non-linear nature, the dynamics of these systems is particularly complex to predict, presenting new challenges in terms of modeling and studying the influence of the energy extraction electronics. This work has led to the development of analytical models to predict the influence of electronics on the non-linear dynamics of the harvester, and to develop a physical interpretation. The models developed have been validated experimentally, and allowed to set up comparison tools to assess the performance of different extraction electronics, and to select the electronics that maximizes the extracted power and the energy conversion frequency band. Finally, an original, self-controlled and self-powered implementation of extraction electronics has been proposed. Its performance were studied experimentally and then compared with standard electronics, highlighting a power gain between 2 and 10 over a wide frequency band, as well as the ability to extract sufficient amount of energy to power wireless sensors.Dans le cadre d'un ambitieux projet PSPC (Projets Structurants pour la Compétitivité), impliquant 3 partenaires académiques et 4 partenaires industriels, cette thèse vise à développer une électronique d'extraction de l'énergie électrique produite par des dispositifs non-linéaires de récupération d'énergie vibratoire. La mise en œuvre de capteurs communicants dans des applications industrielles permet d'obtenir des gains de productivité, de fiabilité et de performance énergétique. Les technologies de mesure et de communication sans fil sont disponibles tandis que l'autonomie énergétique demeure un des verrous majeurs au déploiement de réseaux de capteurs. Le contexte scientifique de cette thèse est le développement de dispositifs de récupération de l'énergie vibratoire ambiante, utilisés comme source d'énergie pour l'alimentation de capteurs autonomes communicants, en alternative aux piles électrochimiques, polluantes et couteuses à remplacer. La puissance délivrée doit être de l'ordre de quelques centaines de μW à quelques mW. Les dispositifs actuels utilisent généralement une résonance mécanique linéaire, ce qui limite la plage de fréquences des vibrations ambiantes pouvant être exploitée à quelques Hz de part et d'autre de la fréquence de résonance. Ceci est un obstacle majeur à l'utilisation de tels dispositifs dans des environnements réels, où l'énergie vibratoire ambiante est souvent répartie sur une large bande de fréquence. L'approche adoptée au laboratoire SYMME repose sur l'utilisation de structures mécaniques bistables (non-linéaires) combinées à des transducteurs piézoélectriques. Les dispositifs réalisés ces dernières années dans ce cadre, notamment en collaboration avec l'entreprise Cedrat Technologies, partenaire du projet, présentent la particularité de convertir de l'énergie sur une large bande de fréquence. Ces dispositifs nécessitent cependant le développement d'une électronique spécifique pour l'extraction de l'énergie électrique produite. Cette électronique peut aussi être utilisée afin d'ajuster la dynamique non-linéaire du récupérateur en vue d'améliorer sa bande passante. Cependant, en raison de leur caractère non-linéaire, la dynamique de ces systèmes est particulièrement complexe à prévoir, faisant ainsi apparaître des nouveaux défis quant à la modélisation et à l'étude de l'influence de l'électronique d'extraction de l'énergie. Ces travaux ont ainsi mené au développement de modèles analytiques permettant de prédire l'influence de l'électronique sur la dynamique non-linéaire du récupérateur et d'en développer une interprétation physique. Les modèles développés ont été validés expérimentalement et ont permis la mise en place d'outils de comparaison permettant d'évaluer les performances de différentes électroniques d'extraction et de sélectionner l'électronique permettant de maximiser la puissance extraite et la bande de fréquence de conversion de l'énergie. Enfin, une implémentation originale, auto-pilotée et auto-alimentée d'une électronique d'extraction a été proposée. Ses performances ont été étudiés expérimentalement puis comparées avec une électronique standard, mettant ainsi en lumière un gain de puissance compris entre 2 et 10 sur une large bande de fréquence, ainsi que la possibilité d'extraire une quantité d'énergie suffisante pour l'alimentation de capteurs communicants
Le Nouveau Management Public : levier de la gouvernance territoriale à l’ère de la régionalisation avancée au Maroc : Cas de la province de Taza.
No full textThis dissertation is set within the context of public administration reform in Morocco and the implementation of advanced regionalization. It examines the extent to which New Public Management (NPM) can enhance territorial governance, through a case study conducted in the province of Taza. The adopted approach is post-positivist, combining a quantitative survey via questionnaire and a qualitative analysis based on semi-structured interviews. The study is structured around three main axes: the management of public resources, the quality of public services, and citizen participation.Findings indicate that the adoption of NPM has led to notable progress in administrative management and service delivery performance. However, its impact on citizen participation remains limited, due to the lack of effective institutional mechanisms and the weak anchoring of a participatory culture. The study thus highlights both the contributions and limitations of NPM when applied to a transitioning territorial context, and offers recommendations to promote a more effective, accountable, and inclusive public management.Cette thèse s’inscrit dans le contexte de la réforme de l’administration publique marocaine et de la mise en œuvre de la régionalisation avancée. Elle examine dans quelle mesure le Nouveau Management Public (NMP) peut renforcer la gouvernance territoriale, à travers une étude de cas menée dans la province de Taza. L’approche adoptée est post-positiviste, combinant une enquête quantitative par questionnaire et une analyse qualitative basée sur des entretiens semi-directifs. Trois axes ont structuré l’étude : la gestion des ressources publiques, la qualité des services, et la participation citoyenne.Les résultats montrent que le recours au NMP a permis des avancées en matière de gestion administrative et de performance des services publics. En revanche, son impact sur la participation citoyenne reste faible, en raison de l’absence de mécanismes institutionnels efficaces et d’une culture participative peu ancrée. L’étude souligne ainsi les apports et limites du NMP lorsqu’il est appliqué à un contexte territorial en transition, et propose des recommandations pour favoriser un management public plus efficace, responsable et inclusif
Confiance et fiabilité du cycle de vie des données décentralisées : une approche basée sur la blockchain pour améliorer la traçabilité
No full textData science and AI-based techniques are now widely employed in various sectors, including business, politics, healthcare, transportation, research, etc. Private companies and public organizations have produced and/or collected various types of data which today are stored in data silos that need to be integrated to build a data economy that drives innovation such as data spaces in Europe. Such data spaces should involve different stakeholders in collaborative and distributed data processing, as well as decentralized data governance. However, these distributed and decentralized data ecosystems open up new challenges in terms of trust and reliability. Data quality evaluation is a potential indicator to assess the reliability, trust and legal compliance of shared data across collaborative data processing. Unfortunately, there are multiple and inconsistent definitions of data quality criteria, and data quality criteria are often hardly accessible to end-users. As an answer to these issues, we developed a framework that includes a comprehensive list of 30 data quality criteria obtained from an extensive systematic review of existing academic research articles and consolidated by the interviews of 9 experts. We manually assessed 4 different open source datasets according to 4 data quality criteria to demonstrate the usefulness of our approach as well as the difficulty to access this information currently. Therefore, we developed a blockchain-based traceability prototype that can improve transparency which allows any dataset user to easily access data quality criteria.La science des données et les techniques basées sur l'IA sont désormais largement utilisées dans divers secteurs, notamment les affaires, la politique, les soins de santé, les transports, la recherche, etc. Les entreprises privées et les organisations publiques ont produit et/ou collecté divers types de données qui sont aujourd'hui stockées dans des silos de données qui doivent être intégrés pour construire une économie de données qui stimule l'innovation, comme les espaces de données en Europe. Ces espaces de données devraient impliquer différentes parties prenantes dans le traitement collaboratif et distribué des données, ainsi que dans la gouvernance décentralisée des données. Toutefois, ces écosystèmes de données distribués et décentralisés posent de nouveaux défis en termes de confiance et de fiabilité. L'évaluation de la qualité des données est un indicateur potentiel pour évaluer la fiabilité, la confiance et la conformité légale des données partagées dans le cadre du traitement collaboratif des données. Malheureusement, les définitions des critères de qualité des données sont multiples et incohérentes, et les critères de qualité des données sont souvent difficilement accessibles aux utilisateurs finaux. Pour répondre à ces problèmes, nous avons développé un cadre qui comprend une liste complète de 30 critères de qualité des données obtenus à partir d'un examen systématique approfondi des articles de recherche universitaire existants et consolidés par les entretiens de 9 experts. Nous avons évalué manuellement 4 jeux de données open source différents selon 4 critères de qualité des données afin de démontrer l'utilité de notre approche ainsi que la difficulté d'accéder à ces informations à l'heure actuelle. Par conséquent, nous avons développé un prototype de traçabilité basé sur la blockchain qui peut améliorer la transparence et qui permet à tout utilisateur d'un ensemble de données d'accéder facilement aux critères de qualité des données
Auto-apprentissage robuste par des étiquettes credaux
No full textMachine learning classifiers have achieved impressive success in a wide range of domains such as natural language processing, image recognition, medical diagnosis, and financial risk assessment. Despite their remarkable accomplishments, their application to real-world problems still entails challenges. One of the most common problems is the large amount of labels necessary to train a classifier. Labelling data is a time-consuming process that is prone to inconsistency because it is done by humans. In some domains (e.g. the medical domain), this process also requires specialists, which are expensive to hire and have little time to work on these activities. These issues are the main motivation to the so-calledWeakly supervised learning, a field of study in machine learning that proposes to reduce the amount of labels necessary by gathering information of unlabeled data. Among the three most studied paradigms in this field, we focus on incomplete supervision, i.e. more than one label is a possibly correct label for each sample in the dataset. In this thesis, we focus on semi-supervised learning, where it is supposed that, for a given instance, only one (unknown) label is the correct answer. More specifically, we consider the self-supervised learning approach, where the model predicts the labels for the unlabeled part of the dataset, called pseudo-labels. The model is retrained using those pseudo-labels after, in an interactive manner. This approach has the downside to bias the model, since the pseudo-labels are mere guesses and have no guarantee to be correct. This problem is mitigated in the literature by selecting the which pseudo-labels are the most probably correct and thus used on the next iteration for the training. In this thesis, we advocate that this correction might not be enough to avoid bad pseudo-labels and the performance is better when we apply uncertainty quanti_cation on the pseudo-labels. Additionally, a good property we want to ensure is the probability calibration, where the model probability estimation is guaranteed to be closer to the real probability of the data. We propose to apply Inductive Venn Predictor (IVP) and Inductive Venn-Abers Predictor (IVAP) to better quantify the uncertainty while calibrating the model. Our experiments indicate that we achieve a better calibration with comparable accuracy in binary sets and pairwise approach, but fails to generalize well in a multi-class approach.Les classificateurs d'apprentissage automatique ont connu un succès impressionnant dans un large éventail de domaines tels que le traitement du langage naturel, la reconnaissance d'images, le diagnostic médical et l'évaluation des risques financiers. Malgré ces résultats remarquables, leur application à des problèmes réels pose toujours des problèmes. L'un des problèmes les plus courants est la grande quantité d'étiquettes nécessaires pour former un classificateur. L'étiquetage des données est un processus qui prend du temps et qui est sujet à des incohérences parce qu'il est effectué par des humains. Dans certains domaines (par exemple le domaine médical), ce processus requiert également des spécialistes, dont le recrutement est coûteux et qui ont peu de temps à consacrer à ces activités. Ces problèmes sont la principale motivation de l'apprentissage faiblement supervisé, un domaine d'étude de l'apprentissage automatique qui propose de réduire le nombre d'étiquettes nécessaires en recueillant des informations sur les données non étiquetées. Parmi les trois paradigmes les plus étudiés dans ce domaine, nous nous concentrons sur la supervision incomplète, c'est-à-dire que plus d'une étiquette est une étiquette possiblement correcte pour chaque échantillon de l'ensemble de données. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'apprentissage semi-supervisé, où il est supposé que, pour une instance donnée, une seule étiquette (inconnue) est la réponse correcte. Plus précisément, nous considérons l'approche d'apprentissage auto-supervisé, où le modèle prédit les étiquettes pour la partie non étiquetée de l'ensemble de données, appelées pseudo-étiquettes. Le modèle est ensuite réentraîné à l'aide de ces pseudo-étiquettes, de manière interactive. Cette approche présente l'inconvénient de biaiser le modèle, étant donné que les pseudo-étiquettes ne sont que des suppositions et qu'il n'y a aucune garantie qu'elles soient correctes. Ce problème est atténué dans la littérature en sélectionnant les pseudo-étiquettes qui sont le plus probablement correctes et qui sont donc utilisées lors de l'itération suivante pour la formation. Dans cette thèse, nous soutenons que cette correction peut ne pas être suffisante pour éviter les mauvais pseudo-étiquettes et que la performance est meilleure lorsque nous appliquons la quantification de l'incertitude sur les pseudo-étiquettes. En outre, une bonne propriété que nous voulons garantir est le calibrage de la probabilité, où l'estimation de la probabilité du modèle est plus proche de la probabilité réelle des données. Nous proposons d'appliquer le prédicteur inductif de Venn (IVP) et le prédicteur inductif de Venn-Abers (IVAP) pour mieux quantifier l'incertitude lors de l'étalonnage du modèle. Nos expériences indiquent que nous obtenons une meilleure calibration avec une précision comparable dans les ensembles binaires et l'approche par paire, mais que nous ne parvenons pas à bien généraliser dans une approche multi-classe
De la coexistence religieuse au déchirement : le diocèse de Nîmes des Lumières à la Révolution
No full textDespite the 1685 revocation of the Edict of Nantes, which prohibits Protestantism in the kingdom, the diocese of Nîmes remains marked by a tenacious religious dimorphism sparked during the Age of Enlightenment. Religious peace seems to prevail in this formerly tumultuous southern ecclesiastical district. Catholics and Protestants would coexist peacefully after decades of sometimes bloody confrontations in the 16th and 17th centuries. There is an overall absence of conflicts in this bishopric during the 18th century, even if a few brief crises occurred occasionally, depending on the intensity of the persecutions carried out by royal power. Certainly, the religious confrontation has noticeably faded in Nîmes.However, careful study of the archives reveals quiet discord. A dull rumbling is perceptible within the two Christian communities in Nîmes. Invigorated by the clandestine restoration of their religion in 1715, the Protestants, stubbornly attached to their faith, peacefully resisted the government’s bullying and the wish of an “enlightened” episcopate to convert them by gentle methods. In addition, relations between the Catholic and Protestant communities become more clearly strained when calling attention to religious aspects of daily life (mixed marriages, conversions, baptisms, etc.). Firmly opposed to interfaith relationships, devout Catholics and the Consistory fuel religious antagonism. Thus, interfaith tensions undoubtedly continued in the diocese of Nîmes during the last century of the Ancien Régime. Although latent, these tensions destabilize religious peace. Paradoxically, interfaith dissension in Nîmes grows stronger as religious tolerance progresses elsewhere in the kingdom, and state repression diminishes. This kind of agitation is mainly found in the workaday people of Nîmes, while the secular elite of Catholic or Protestant faiths adapt onward toward this singular religious context.Despite the fierce opposition of the French episcopate and extremist Catholics, who saw religious tolerance as a threat to the Roman Church, its progress led the king to announce in 1787 an edict, which officially recognized non-Catholic subjects. If this text of law is favorably received by the Reformed community of Nîmes, it does not resolve the question of the legitimacy of Protestant worship. Indeed, this edict vigorously reminds that the Catholic religion remains the religion of the State. Furthermore, Protestants were still considered subjects of the king inferior to Catholics to the extent that they remained excluded from public life.At the end of the 18th century, economic and agricultural crises considerably exacerbated interfaith tensions in Nîmes, nearly erupting when the French Revolution began. Matters continued to deteriorate under the cover of political rivalries and major social issues, such as the official recognition of Protestantism or the gradual collapse of the power of the Catholic Church. Under the added weight of confessional memory and the decay of local institutions, religious peace in Nîmes finally exploded in 1790, during the famous “brawl” and the following year at the time of application of the Civil Constitution of the clergy.In fact, the resurgence of religious conflicts in Nîmes is not the result of chance. It results from the increasingly exacerbated fermentation of mentalities throughout the 18th century. The French Revolution only released these hushed confessional resentments.En dépit de la révocation de l’édit de Nantes, en 1685, qui prohibe le protestantisme dans le royaume, le diocèse de Nîmes reste marqué par un dimorphisme religieux tenace au siècle des Lumières. Toutefois, la paix confessionnelle semble désormais s’imposer dans cette circonscription ecclésiastique méridionale, autrefois tumultueuse. En effet, les catholiques et les protestants nîmois paraissent coexister paisiblement après des décennies de confrontations parfois sanglantes aux XVIe et XVIIe siècles. Nous observons, effectivement, une absence de conflits majeurs dans cet évêché au cours du XVIIIe siècle, même si quelques crises brèves surviennent ponctuellement en fonction de l’intensité des persécutions conduites par le pouvoir royal. Assurément, la logique de l’affrontement confessionnel s’est sensiblement estompée à Nîmes.Pourtant, l’étude minutieuse des archives dévoile une réalité discordante. En effet, un grondement sourd est perceptible au sein des deux communautés chrétiennes de Nîmes. Revigorés par la restauration clandestine de leur culte, en 1715, les protestants, attachés opiniâtrement à leur foi, résistent, mais de manière pacifique, aux brimades gouvernementales et au souhait d’un épiscopat « éclairé » de les convertir par des méthodes douces. En outre, les relations entre les communautés catholique et protestante se tendent franchement lorsqu’elles ont trait à des aspects cultuels de la vie quotidienne (mariages mixtes, conversions, baptêmes, etc.). Fermement opposés aux rapprochements interconfessionnels, les dévots catholiques et le Consistoire de Nîmes nourrissent, de plus, ces antagonismes religieux. Ainsi, les tensions interconfessionnelles perdurent dans ce diocèse pendant le dernier siècle de l’Ancien Régime. Si elles ne se manifestent que de manière latente, elles rendent, néanmoins, la paix religieuse fragile. Paradoxalement, ces dissensions interconfessionnelles se renforcent au fur et à mesure que la tolérance religieuse progresse dans le royaume et que la répression étatique diminue. Cet échauffement des esprits se rencontre principalement dans les catégories populaires de la société nîmoise ; l’élite laïque de confession catholique ou protestante s’accommodant davantage de ce singulier contexte religieux.Malgré l’opposition farouche de l’épiscopat français et des catholiques extrémistes qui y voient une menace pour l’Église romaine, les progrès de la tolérance religieuse déterminent le roi à promulguer, en 1787, un édit qui reconnaît officiellement les sujets non-catholiques du royaume et donc les protestants. Si ce texte de loi est accueilli favorablement par la communauté réformée de Nîmes, il ne résout pas la question de la légitimité du culte protestant. En effet, cet édit rappelle vigoureusement que la religion catholique demeure la religion de l’État. De surcroît, les protestants sont toujours considérés comme des sujets du roi inférieurs aux catholiques dans la mesure où ils restent exclus de la vie publique.De plus, à la fin du XVIIIe siècle, les crises économiques et agricoles exacerbent considérablement à Nîmes les tensions interconfessionnelles. Celles-ci demeurent proches de la rupture lorsque débute la Révolution française. Sous couvert de rivalités politiques et d’enjeux sociaux majeurs, tels que la reconnaissance officielle du protestantisme ou l’effondrement progressif du pouvoir de l’Église catholique, mais aussi sous l’effet du poids de la mémoire confessionnelle et de la déliquescence des institutions locales, la paix religieuse à Nîmes finit par exploser, en 1790, lors de la fameuse « bagarre » et l’année suivante au moment de l’application de la Constitution civile du clergé.Dans les faits, la résurgence des conflits religieux à Nîmes n’est pas le fruit du hasard. Elle résulte de la fermentation de plus en plus exacerbée des mentalités pendant tout le XVIIIe siècle. La Révolution française n’a fait que libérer ces rancœurs confessionnelles feutrées
Description spectrale et probabiliste des réactions contrôlées par diffusion dans des milieux complexes
No full textMany biochemical and industrial reactions are governed by the diffusive transport of reactive particles in complex media such as the cytoplasm of living cells, the organs of the human body, or chemical reactors. The geometric complexity of these environments makes diffusion-reaction processes sophisticated and require advanced theoretical and numerical tools. In this manuscript, we explore and extend a recent spectral approach based on the Dirichlet-to-Neumann operator.First, we present an original implementation of the finite-element method to compute the spectral properties of the Dirichlet-to-Neumann operator and the associated Steklov problem. We exploit its versatility to investigate spectral properties in various geometric settings: interior problems, exterior problems, and problems with mixed boundary conditions.The core of the manuscript consists of three chapters dedicated to the exploration of the spectral properties of the Steklov problem. Notably, we scrutinize the properties of eigenvalues and eigenfunctions that would lead to useful truncations of the associated spectral decompositions, and thus considerably simplify the theoretical description. We start with a numerical study of the generalized Steklov problem in planar domains; then, we present a systematic numerical analysis of the mixed Steklov-Neumann problem; finally, we address exterior problems and deduce the asymptotic behavior of the eigenvalues.To conclude, we discuss and apply the obtained spectral results to the description of diffusion-controlled reactions. For instance, from the asymptotic behavior for exterior domains we derive an explicit formula for the survival probability in the long-time limit. Changing gears, we also focus the effect of target anisotropy.De nombreuses réactions biochimiques et industrielles sont contrôlées par le transport diffusif de particules réactives dans des milieux complexes tels que le cytoplasme des cellules vivantes, les organes du corps humain ou les réacteurs chimiques. La complexité géométrique de l’environnement rend les processus de diffusion-réaction particulièrement sophistiqués et nécessitent des outils théoriques et numériques avancés. Dans ce manuscrit, nous explorons et étendons la nouvelle approche spectrale basée sur l'opérateur de Dirichlet-à-Neumann.Dans un premier temps, nous présentons une réalisation originale de la méthode des éléments finis permettant de calculer les propriétés spectrales de l’opérateur de Dirichlet-à-Neumann et du problème de Steklov associé. Nous exploitons sa polyvalence pour étudier les propriétés spectrales dans divers contextes géométriques : problèmes intérieurs, problèmes extérieurs et problèmes avec conditions aux limites mixtes.Le cœur du manuscrit est constitué de trois chapitres consacrés à l’exploration des propriétés spectrales du problème de Steklov. En particulier, nous analysons les propriétés des valeurs propres et fonctions propres susceptibles de permettre des simplifications utiles des décompositions spectrales associées, réduisant ainsi fortement la complexité de la description théorique. Nous commençons par une étude numérique du problème de Steklov généralisé dans des domaines planaires ; puis, nous présentons une étude systématique du problème mixte Steklov-Neumann ; enfin, nous traitons le cas des problèmes extérieurs et déduisons le comportement asymptotique des valeurs propres.Pour terminer, nous discutons et exploitons les résultats spectraux obtenus pour la description des réactions contrôlées par diffusion. Par exemple, à partir des comportements asymptotiques obtenus pour le problème extérieur nous déduisons une formule explicite pour la limite en temps long de la probabilité de survie. Nous étudions aussi l’effet d’anisotropie de la cible
Optimisation conjointe de la forme d'onde et du circuit de conversion RF-DC pour le transfert d'énergie sans fil
No full textIn wireless power transfer/energy harvesting context, this thesis aims to present an innovative approach to the design of RF rectifier circuits coupled with power-optimized waveforms. The analysis of RF rectifier limitations, particularly in the absence of commercially available rectifying components suitable for low-power conditions, has raised the issue of maximizing RF-to-DC conversion efficiency at low power levels. The use of high PAPR signals, such as OFDM, chaotic signals, multitone, and pulsed RF signals, has demonstrated an enhancement in the RF-to-DC conversion efficiency of the rectifier compared to CW signals. In this framework, the characteristics of multitone and pulsed RF signals are initially investigated, and three numerical tools based on ADS are identified and discussed, aiming to handle the waveform during the synthesis of nonlinear RF circuits process.Following this, a broadband rectifier is characterized under both CW and pulsed regimes. Simulated and measured responses in terms of frequency and power are compared to highlight the improvement in conversion efficiency, as well as the limitations associated with PAPR. The results indicate that, depending on the input power level, conversion efficiency can be enhanced by applying a pulsed RF signal with an “optimal” duty cycle. Through the automated characterization process, maps are generated to identify the optimal duty cycle as a function of frequency, input power level, and output load. Consequently, the power budget of the rectifier is evaluated based on the duty cycle, showing that losses due to impedance mismatch are minimal while output voltage is maximized. This trend is validated by measuring the S11 parameter under pulsed conditions using a suitable measurement setup. Further investigations are conducted on the rectifier by applying different modulation windows to assess the role of the signal envelope in achieving optimal efficiency, and to explore whether optimal efficiency is governed by the presence of an optimal waveform or an optimal PAPR. Finally, a new optimization process for rectifiers is presented, incorporating the PAPR as an additional dimension during the rectifier design phase. Analytical trends are extracted for both CW and pulsed regimes, followed by a presentation of rectifier design rules when optimized for pulsed operation using the previously introduced numerical tool. Four prototypes are fabricated, incorporating various diode models and optimized under both CW and pulsed regimes. A measured maximum efficiency of 53% at -20 dBm and 70% at -10 dBm is achieved. After discussing the performance of the designed rectifiers, their power balances are evaluated to explain the contribution of the joint optimization. Subsequently, various DC-DC converters and a demonstrator are used for the different prototypes to highlight the benefit of using the joint optimized process in the context of low-power wireless energy transferDans le contexte de transfert/récupération d’énergie sans fils, ce travail propose une approche innovante sur la conception de circuits redresseurs RF associés aux formes d’ondes optimisées en puissance. Alors que l’analyse des limitations d’un circuit redresseur RF a permis de soulever, notamment en l'absence d’éléments redresseurs commerciaux adaptés aux faibles puissances, la problématique quant à la maximisation de l'efficacité de conversion RF-dc à faible puissance, l’usage de signaux à fort PAPR tels que l'OFDM, les signaux chaotiques, multitons et RF impulsionnels ont pu établir une amélioration de l'efficacité de conversion RF-dc du redresseur comparé à un signal en CW. Ainsi, les caractéristiques de signaux multitons et RF impulsionnels sont explorés dans un 1er temps et trois outils numériques basés sur ADS sont identifiés et discutés, ceci afin de tenir compte de la forme d’onde lors de la synthèse de circuits RF non-linéaires. Par la suite, un redresseur large bande est caractérisé en régimes CW et impulsionnel. Les réponses simulées et mesurées en fréquence et en puissance sont comparées afin de mettre en évidence l'amélioration de l'efficacité de conversion, ainsi que les limitations liées au PAPR. Les résultats montrent qu'en fonction du niveau de puissance d'entrée, l'efficacité de conversion peut être améliorée en appliquant un signal RF impulsionnel avec un rapport cyclique dit « optimal ». À l’aide du processus de caractérisation automatisé, des cartographies sont extraites et permettent en fonction de la fréquence, du niveau de puissance d'entrée et de la charge de sortie, de localiser le rapport cyclique optimal. Par conséquent, le bilan de puissance du redresseur est évalué en fonction du rapport cyclique et montre que les pertes dues à la désadaptation sont minimales tandis que la tension de sortie est maximale. Cette tendance est validée par la mesure du S11 en régime impulsionnel via l’introduction d’un banc de mesure adapté. Des investigations supplémentaires sont menées sur le redresseur en appliquant différentes fenêtres de modulation afin d'évaluer le rôle que pourrait jouer l’enveloppe du signal pour atteindre l’efficacité optimale et tenter par la même occasion de répondre à la question de savoir si l’efficacité optimale est régie par la présence d’une forme d’onde optimale ou d’un PAPR optimal. Enfin, un nouveau processus d'optimisation pour les redresseurs est présenté afin de tenir compte du PAPR optimal comme dimension supplémentaire et de manière conjointe lors de la phase de conception du redresseur. Les tendances analytiques étant extraites en régimes CW et impulsionnel, cette étude est suivie d’une présentation des règles de conceptions du redresseur lorsqu’optimisé en impulsionnel à l’aide de l’outil numérique introduit au préalable. Quatre prototypes sont alors fabriqués, incluant différents modèles de diodes et optimisés sous régimes CW et impulsionnel. Une efficacité maximale mesurée de 53 % à -20 dBm et 70 % à -10 dBm est mesurée. Après avoir discuté les performances des redresseurs conçus, les bilans de puissance de ces derniers sont évalués afin d’expliquer l’apport de l’optimisation conjointe. Par la suite, divers convertisseurs DC-DC et un démonstrateur sont employés pour les différents prototypes afin de mettre en évidence l’apport d’une structure optimisée en régime impulsionnel dans le contexte du transfert d’énergie sans fil à faible niveau de puissanc
Approche Hybride Basée sur l'IA, par fusion EEG-Expression Faciale pour l'Interaction Humain-Machine
No full textElectroencephalogram (EEG) emotion recognition is a research field that explores the utilization of brain signals to identify a person's emotions. This can be achieved by decoding EEG patterns associated with emotions or employing machine learning to discern patterns within EEG recordings. This technology finds applications in virtual reality, interactive gaming, entertainment, mental well-being, psychiatric assessment, counseling, and therapy. Furthermore, EEG emotion recognition holds promise for automated detection and real-time recognition of emotional states. It also informs affect-sensitive interfaces and various affective computing systems, making it a critical component of human interactions.In parallel, computer vision methods for automatic emotion recognition have gained significant attention. One of the prominent approaches involves processing multi-channel EEG signals. However, EEG signals are considered a "black box" due to limited understanding of their generation and meaning. While EEG is widely used for medical diagnoses, much remains uncertain about its inner workings and implications.This thesis introduces a novel, user-friendly model for emotion recognition that utilizes brain maps derived from optimized EEG channels as input. Brain maps represent spatial features extracted from EEG signals, and the proposed mathematical model is based on the color scales of brain heat maps. This model provides flexibility for applying various optimization techniques.Simplicial Homology Global Optimization (SHGO) is chosen as a global optimization technique due to its effectiveness in handling the challenges presented by EEG signals, which depend on an individual's neurological activity. Brain heat maps, displaying brain activity from blue (minimal) to red (high), are instrumental in this context, constructed based on different EEG features and frequency ranges.The model is trained and tested on the DEAP dataset and a self-collected database with different emotion classifications. Human biometric EEG signals are valuable in Brain-Computer Interface (BCI) systems, spanning applications from neuroscience to neuromarketing. This work aims to digitize human emotions, emulating machine empathy. A proof-of-concept experiment involves capturing EEG signals with an EMOTIV EPOC headset, generating 2D intensity heat maps for predefined emotional stimuli, and employing an artificial neural network (ANN) for classification.The key contribution lies in leveraging mature image recognition tools in ANN and convolutional neural network (CNN) systems to recognize emotions by adapting the 2D intensity map of EEG brain activity. A multimodal system enhances overall efficiency. The valence EEG CNN, trained and validated on a database from 16 participants, achieved 87.43% accuracy as a standalone system, which increased to 91.21% when combined with the facial expressions CNN.In summary, EEG emotion recognition and brain map-based models hold potential for revolutionizing emotion recognition and human-computer interaction, with applications ranging from entertainment to healthcare.La reconnaissance des émotions par électroencéphalogramme (EEG) est un domaine de recherche qui explore l'utilisation des signaux cérébraux pour identifier les émotions d'une personne. Ceci peut être réalisé en décodant les modèles EEG associés aux émotions ou en utilisant l’apprentissage automatique pour discerner les modèles dans les enregistrements EEG. Cette technologie trouve des applications dans la réalité virtuelle, les jeux interactifs, le divertissement, le bien-être mental, l'évaluation psychiatrique, le conseil et la thérapie. De plus, la reconnaissance des émotions par EEG est prometteuse pour la détection automatisée et la reconnaissance en temps réel des états émotionnels. Il informe également les interfaces sensibles aux émotions et divers systèmes informatiques affectifs, ce qui en fait un élément essentiel des interactions humaines.En parallèle, les méthodes de vision par ordinateur pour la reconnaissance automatique des émotions ont suscité une attention considérable. L’une des approches les plus importantes consiste à traiter les signaux EEG multicanaux. Cependant, les signaux EEG sont considérés comme une « boîte noire » en raison d’une compréhension limitée de leur génération et de leur signification. Bien que l’EEG soit largement utilisé pour les diagnostics médicaux, de nombreuses incertitudes subsistent quant à son fonctionnement interne et à ses implications.Cette thèse présente un nouveau modèle convivial pour la reconnaissance des émotions qui utilise comme entrée des cartes cérébrales dérivées de canaux EEG optimisés. Les cartes cérébrales représentent des caractéristiques spatiales extraites des signaux EEG, et le modèle mathématique proposé est basé sur les échelles de couleurs des cartes thermiques cérébrales. Ce modèle offre une flexibilité pour appliquer diverses techniques d'optimisation.L'optimisation globale d'homologie simplifiée (SHGO) est choisie comme technique d'optimisation globale en raison de son efficacité dans la gestion des défis présentés par les signaux EEG, qui dépendent de l'activité neurologique d'un individu. Les cartes thermiques cérébrales, affichant l’activité cérébrale du bleu (minimale) au rouge (élevée), jouent un rôle déterminant dans ce contexte, construites sur la base de différentes caractéristiques EEG et plages de fréquences.Le modèle est formé et testé sur l'ensemble de données DEAP et une base de données auto-collectée avec différentes classifications d'émotions. Les signaux EEG biométriques humains sont précieux dans les systèmes d’interface cerveau-ordinateur (BCI), couvrant des applications allant des neurosciences au neuromarketing. Ce travail vise à numériser les émotions humaines, en imitant l’empathie des machines. Une expérience de validation de principe consiste à capturer des signaux EEG avec un casque EMOTIV EPOC, à générer des cartes thermiques d'intensité 2D pour des stimuli émotionnels prédéfinis et à utiliser un réseau neuronal artificiel (ANN) pour la classification.La contribution clé réside dans l'exploitation d'outils de reconnaissance d'images matures dans les systèmes ANN et de réseaux neuronaux convolutifs (CNN) pour reconnaître les émotions en adaptant la carte d'intensité 2D de l'activité cérébrale EEG. Un système multimodal améliore l’efficacité globale. Le CNN d'EEG de valence, formé et validé sur une base de données de 16 participants, a atteint une précision de 87,43 % en tant que système autonome, qui a augmenté à 91,21 % lorsqu'il est combiné avec le CNN d'expressions faciales.En résumé, la reconnaissance des émotions par EEG et les modèles basés sur les cartes cérébrales ont le potentiel de révolutionner la reconnaissance des émotions et l'interaction homme-machine, avec des applications allant du divertissement aux soins de santé
Apprentissage de politiques d'optimisation combinatoire neuronale au-delà des problèmes simples
No full textThis thesis explores the development of heuristics through deep reinforcement learning to solve problems in operations research. Traditionally, the application of these methods has often been confined to problems with simple structures. However, this research aims to extend their applicability to more complex structured problems through two main contributions. The first contribution, inspired by an industrial use case, involves the development of new neural network architectures and optimization policies to address multidimensional assignment and scheduling problems. The second contribution tackles a type of complex and unusual structure: infeasible problems. This work proposes a new use of reinforcement learning, not to directly solve the problem, but to repair it. These two contributions illustrate two distinct uses of deep reinforcement learning in non-trivial contexts—one to solve a new family of problems with industrial motivation, and the other to identify and repair the infeasibility of a constraint satisfaction problem.Cette thèse explore le développement d'heuristiques via l'apprentissage par renforcement profond pour résoudre des problèmes de recherche opérationnelle. Traditionnellement, l'application de ces méthodes est se restreint à des problèmes à structure simple. Cependant, dans ce travail nous cherchons à étendre leur applicabilité à des problèmes à structure plus complexe au travers de deux contributions principales. La première contribution, motivée par un cas d'usage industriel, implique le développement de nouvelles architectures de réseaux de neurones et de politiques d'optimisation pour aborder des problèmes d'affectation et d'ordonnancement multidimensionnels. La seconde contribution s'attaque à un type de structure complexe et inhabituel : les problèmes infaisables. Ce travail propose une nouvelle utilisation de l'apprentissage par renforcement, non pas pour résoudre directement le problème, mais pour le réparer. Ces deux contributions illustrent deux utilisations bien distinctes de l'apprentissage par renforcement profond dans des contextes non triviaux - l'une pour résoudre une nouvelle famille de problèmes avec une motivation industrielle, et l'autre pour identifier et réparer l'infaisabilité d'un problème de satisfaction de contraintes
Etude expérimentale et modélisation 0D de l'impact d'un rouet centrifuge sur le comportement d'un inducteur de l'étage basse pression d'une pompe à carburant d'avion, en présence d'un ratio gaz sur liquide V/L
No full textThis study aims at experimentally investigating the hydrodynamic behaviour of a centrifugal pump, both with and without cavitation. The pump consists of an axial inducer, a centrifugal impeller, and a volute. Three assembly configurations are examined: the inducer alone, the impeller alone, and the combined inducer and impeller. Particular attention is given to cavitating conditions -- low suction pressure -- at four partial flow rates (4% Φref, 16% Φref, 39% Φref, 78% Φref), where Φref is defined as the flow coefficient at which the full-stage pump achieves optimal performance. The hydromechanical performance is analysed and compared across these configurations, with cavitation formation captured using high-speed digital imaging. A spectral analysis of pressure signals is also conducted in operational regimes where instabilities were observed. The results indicate that the inducer mitigates the impact of cavitation on hydromechanical performance as the flow rate approaches the design point Φref. However, at partial flow rates, the inducer negatively impacts pump performance by increasing the critical cavitation number threshold beyond which a head drop occurs. Cavitation-induced instabilities were observed in partial flow regimes and under low suction pressure conditions in configurations involving the inducer. These instabilities, characterized by a very low-frequency signature, result in significant pressure and flow fluctuations, leading to vibrations within the system. Furthermore, these instabilities exhibit a clear dependency on flow rate and rotational speed.Cette étude expérimentale vise à mettre en évidence les interactions entre un rouet centrifuge et un inducteur axial, deux composants essentiels des pompes centrifuges employées dans le domaine aéronautique. Une attention particulière est portée aux régimes de débit partiel par rapport au débit nominal de dimensionnement de la pompe (4% Φref, 16% Φref, 39% Φref, 78% Φref), avec Φref défini comme le débit auquel la pompe démontre les meilleures performances. L’étude est également menée dans des conditions de basse pression dans lesquelles les phénomènes de cavitation sont pleinement développés. Par ailleurs, l'injection de CO2 et sa dissolution dans l'eau de ville permettent d’examiner l’impact des gaz dissous dans le fluide sur les performances hydrauliques de la pompe. Plusieurs configurations sont considérées : le rouet centrifuge seul, l'inducteur seul, et l'association inducteur-rouet, afin de distinguer d'une part la contribution de chaque composant et, d'autre part, leur potentielle interaction. Pour chacune de ces configurations, les performances globales de la pompe sont évaluées en régime non cavitant et cavitant. La dynamique de la cavitation est caractérisée à l’aide d’une caméra rapide, permettant d’obtenir des visualisations instantanées de la morphologie de l’écoulement ainsi que des enregistrements vidéo destinés à l’analyse des instabilités dynamiques. Enfin, une analyse fréquentielle des signaux de pression est conduite afin d’approfondir la compréhension des mécanismes d’instabilités associés aux phénomènes de cavitation