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Nonlinear damping laws preserving the eigenstructure of the momentum space for conservative linear PDE problems: a port-Hamiltonian modelling
Get PDFApplication to morphing in sound synthesis with the mutation of damping material properties leads us to introduce a class
of nonlinear damping models operating on the momentum equation of the Hamiltonian formulation of a conservative mechanical PDE; the modal decomposition of the original linear vibrating structure is useful to analyze the preserved geometric features
Integrated design methods for distributed multi-energy systems under uncertainties
Get PDFCes dernières années, le développement accéléré des énergies renouvelables a permis d'envisager de nouveaux modèles énergétiques basés sur des modes de production décentralisés : l’énergie est produite proche du consommateur et des moyens de flexibilité sont installés pour garantir, à tout instant, l’équilibre entre la consommation et la production. Parmi l’ensemble des solutions envisagées, le stockage est un moyen privilégié pour pallier l’intermittence de la production. Ce dernier peut s’accompagner de stratégie "multi-énergies" qui permettent d’améliorer la performance globale du système en couplant plusieurs vecteurs énergétiques entre eux. La conception de tels systèmes est un problème complexe car il nécessite l'appréhension d'un grand nombre de paramètres, et ce de manière systémique. Qui plus est, les décisions de dimensionnement doivent être prises alors que de nombreux paramètres sont incertains (e.g., coûts d’investissement, prix de l’énergie, consommation et production futures). Par conséquent, le problème de conception est généralement formulé sous la forme d’un problème d’optimisation où les dimensions des équipements sont les variables de décision du problème à résoudre. La thèse s’inscrit dans ce contexte en développant des stratégies de conception et de pilotage pour des systèmes multi-énergies. En particulier, le travail s’articule autour de trois axes de recherche principaux. La première partie de la thèse a pour objectif de développer un modèle d’optimisation du dimensionnement dans un cadre déterministe. La résolution d’un tel problème est rapide, ce qui permet d’effectuer des analyses paramétriques. De cette façon, cette partie interroge la pertinence technico-économique de tels systèmes pour alimenter des consommateurs résidentiels avec une part d'énergie renouvelable croissante. Ensuite, la deuxième partie de ce travail (qui constitue le coeur de la thèse) s’intéresse au problème de conception sous incertitudes. Pour ce faire, deux méthodes de dimensionnement basées sur la programmation stochastique sont introduites : l'une est basée sur la programmation linéaire et l'autre utilise une métaheuristique. De façon à résoudre le problème d’optimisation en un temps imparti, ces méthodes sont généralement basées sur des versions simplifiées du problème. En particulier, les dimensions des systèmes sont calculées en considérant que la stratégie de pilotage a une connaissance parfaite du futur. L’objectif de cette partie est donc de questionner cette hypothèse en évaluant conjointement les résultats de dimensionnement avec des méthodes de pilotage réalistes qui n’anticipent pas le futur. Ce travail permet également d’étudier plus précisément le lien étroit entre la performance de la loi de gestion et le dimensionnement. Faut-il obligatoirement utiliser la loi de gestion réelle en phase de dimensionnement ? Cette partie tente d'apporter quelques réponses à cette question. Enfin, la dernière partie de ce travail s’intéresse au problème de dimensionnement dynamique : les systèmes vieillissent et plusieurs décisions de dimensionnement doivent être prises sur l’horizon de l’étude. Contrairement à la plupart des études de la littérature, ce travail introduit l’impact de la loi de gestion sur la durée de vie des systèmes : cette dernière n’est pas fixée a priori, mais dépend de la façon dont le système est piloté au cours du temps. Cette méthode de dimensionnement originale intégrant le vieillissement (qui provient de la littérature) est ensuite comparée à deux heuristiques de conception basées sur une année équivalente. Pour illustrer l’ensemble de ces travaux, les méthodes sont appliquées à un système décentralisé qui peut inclure des technologies hydrogène (i.e., pile à combustible, électrolyseur et stockage) où la chaleur produite par cogénération est valorisée pour alimenter des besoins en chaud
Le « network slicing » dans les réseaux 5G : intégration d'un lien satellite avec continuité de service
Get PDFL’avènement des mega-constellations satellites à basse orbite et les récentes avancées sur les satellites Very High Throughput Satellite (VHTS) permettent de réduire les coûts des connexions satellites et offrent une plus grande compétitivité. Avec des connectivités atteignants le Gbit/s et des temps de latence inférieurs à une quarantaine de millisecondes par terminal, les réseaux satellites atteignent des performances inédites. Ils sont majoritairement destinés à fournir une connectivité aux utilisateurs finaux mais peuvent être intégrés avec les réseaux existants. L’un des cas d’usage prometteur des réseaux satellites est leur intégration au sein des réseaux 5G. Les réseaux mobiles de 5ème génération sont en cours de déploiement et offrent une multitude de services hétérogènes. Ils sont l’évolution des réseaux 4G et intègrent dans leur définition le concept innovant de network slicing qui permet le déploiement de connectivités réseaux personnalisées bout-en-bout pour un service spécifique. Chacune de ces connectivités doit être instanciée au-dessus d’une seule et même infrastructure réseau physique, ce qui permet la mutualisation des ressources et une meilleure optimisation de leur utilisation. Néanmoins, l’utilisation du network slicing introduit un certain nombre d’enjeux et de défis qu’il faut relever. L’un de ces défis est l’intégration des réseaux de transport qui font le lien entre l’accès radio et le coeur de réseau 5G tout en respectant les exigences de services. L’objectif de cette thèse est de montrer qu’en s’appuyant sur les technologies Software Defined Network et Network Function Virtualization ainsi que du network slicing, il est possible d’unifier les réseaux satellites et 5G afin d’accélérer le déploiement des réseaux 5G et d’augmenter leurs capacités. Dans ce contexte, nous proposons une architecture satellite novatrice qui supporte le network slicing et qui intègre des composants dans le plan de contrôle et dans le plan de données pour assurer une continuité de service de bout-en-bout. Cette contribution a été validée sur une plateforme d’expérimentation ouverte et extensible sur laquelle différents scénarios de déploiement de slices 5G sur des liens satellites ont été testés
Mind Maps Upstream SysML v2 Diagrams
Get PDFOver the past two decades, the promoters of Model
Based Systems Engineering (MBSE) have encouraged systems
engineers to transition from document-centric approaches to
model-based ones. Literacy of systems engineers in reading,
sharing and elaborating models has therefore become an issue. Whatever the modeling language, elaboration of models is a highly complex intellectual process and SysML is no exception. Feedback from industry practitioners and MBSE lecturers suggests that developers of SysML models often stumble on the same problem: thinking about the system before modeling it in SysML. The authors of this paper propose to ease that elaboration process by using mind maps. With their graphic form and rather flexible way of organizing ideas, mind maps turn out to be a good candidate to help thinking about the system. Unlike approaches that directly switch from mind maps to SysML diagrams dedicated to one specific system, this paper introduces an intermediate step: mind maps first enable elaboration of
diagrams patterns. The latter may in turn be instantiated onto one or several systems. Without loss of generality, the proposed approach is step-wise illustrated on real-time systems monitored by software controllers. Patterns are proposed to cover need expression, requirement capture, use case driven analysis and design
Modélisation simplifiée de structures planes élancées collées
No full textWithin a mechanical structure, the joints ensure the function of load transfer
between the structural sub-components. The integrity of the whole structure directly
depends on the joint strength. In order to design these critical areas, the load transfer
between structural sub-components has to be assessed. The objective of this article is to
present approaches for the simplified modeling and analytical and semi-analytical
resolutions schemes of adhesively bonded and hybrid (bolted/bonded) joints made of two
flat and slender adherends. The macro-element modeling technique is then presented. It
allows for the prediction of the load transfer and associated stresses, , especially in the
adhesive layer regarded as a cohesive zone
Aeroacoustic radiation of a low Reynolds number two-bladed rotor in interaction with a cylindrical beam
Get PDFIn this paper, a characterization of a low Reynolds number two-bladed rotor in interaction with a beam is performed using both an experimental campaign performed in an anechoic room and implicit large eddy simulations (iLES) associated with the Ffowcs-Williams and Hawkins (F-WH) analogy. The rotor studied has a NACA0012 blade section profile extruded in the radial direction with a constant chord of 25 mm, a constant pitch of 10 and a diameter of 200 mm. This rotor is tested in interaction with 3 cylindrical beams of different diameters positioned at a distance of 20 mm below the rotor disk plane. The blade passing frequency (BPF) and the high frequency broadband noise appear to not be affected by the presence of the beam. On the contrary, the magnitude of the 2 BPF to 15 BPF harmonics increases up to 30 dB compared to the case without beam. For the dominant harmonics of the BPF, a dipole like pattern aligned with the beam can be observed. Numerical simulations were successfully validated against the experimental data for the dominant BPF harmonics and were then used to study the contribution of the rotor and the beam to the noise radiated. It is found that the beam is responsible for the increase in BPF harmonics and their characteristic directivity pattern
Analysis of Ballistic Escape Opportunities via Multiple Lunar Swingbys for Fast and Flexible Missions
No full textTo escape the gravitational attraction of the Earth-Moon system and begin an interplanetary trajectory a spacecraft must first fly a hyperbolic escape orbit. To achieve so, interplanetary missions typically make use of medium-to-heavy launchers and dedicated injections, with the associated high cost. This therefore limits the possibility of developing low budget missions. However, the current democratization of space is enabling an increasing number of lower-cost proposals that need more efficient Earth escape routes. Performing gravity assist maneuvers with the Moon offers such an effective interplanetary gateway. This paper aims at studying feasible escape trajectory options compatible with the boundary conditions of the 2022 F-class mission call by the European Space Agency. However, the analysis is relevant for any mission capable of entering a trans-lunar transfer with the minimum energy to reach the Moon. To that end, it revises the state-of-the-art of ballistic escape trajectory design and then presents a streamline of solution refinement which begins on a patched-2BP, with Moon flybys modeled as a linked conic. This seed solution is subsequently refined into the CR3BP, which validates the simplified dynamical framework. The process continues with the Sun-Earth-Moon BCR4BP, which enables to study the influence of the Sun perturbation. The results prove the existence of different trajectory possibilities capable of reaching hyperbolic escape velocities of up to 1.5 km/s using two Moon gravity assists in less than 90 days
Repousser les limites de l'informatique ubiquitaire par l'utilisation des smartphones
Get PDFLes smartphones occupent une place de plus en plus importante dans notre quotidien. Ils permettent d’accéder, en tout temps et en tout lieu, à de nombreux services facilitant la vie de l’utilisateur et jouent ainsi un rôle important dans nos modes de vie à l’ère de l’informatique ubiquitaire. De nombreux travaux ont montré par exemple qu’il était possible de proposer avec ces dispositifs mobiles bien plus que ce que l’on peut faire avec un simple ordinateur. L’espace des services qu’ils offrent s’est ainsi grandement étendu dans des domaines extrêmement variés. Cependant, leur mise en œuvre présente souvent des limites en raison des importantes contraintes importantes d’utilisation qu’elles font peser sur l’utilisateur, du déploiement infrastructurel qu’elles requièrent ou de la précision limitée qu’elles permettent d’atteindre. Dans cette thèse, nous nous proposons de repousser ces limites. Nous avons retenu la condition d’utilisation la condition d’utilisation la moins contraignante : celle d’un téléphone simplement tenu dans la main. Nous proposons alors HandRate, le premier système capable de suivre la fréquence cardiaque d’un utilisateur dans ce contexte d’utilisation. Nous exploitons ensuite ce même signal vibratoire de la main pour construire HoldPass, un système capable d’authentifier un utilisateur dans ces mêmes conditions d’utilisation. HandRate et HoldPass peuvent ainsi jouer un rôle important dans la lutte contre les maladies cardio-vasculaires et une authentification biométrique plus sûre et plus difficile à outrepasser. Pour ajouter du contexte à ces informations médicales, nous mettons à profit les avancées récentes du standard WiFi et proposons un algorithme, FUSIC, permettant de fournir une localisation plus précise à l’intérieur des bâtiments. Des prototypes de chacune de ces solutions ont été implantés sur du matériel réel et ont donné lieu à des expérimentations en vraie grandeur, incluant parfois la participation de centaines d’utilisateurs. Elles montrent des améliorations sensibles des performances tout en minimisant les contraintes d’utilisation
Automatic Detection and Correction of Random Telegraph Signal Artifacts in Earth Observation Images
Get PDFSatellite optical and infrared images can be degraded by a piecewise-constant random artifact called random telegraph signal (RTS), which is caused by unstable semiconductor defects in the photodetector. In this letter, we aim at proposing new techniques to detect and correct such artifacts in the specific context of push-broom detectors, where some columns exhibit RTS that superimposes with the landscape. Our detector is based on a nonparametric statistical test that compares the distribution of each column to its neighbors. Concerning the RTS correction, we first propose a signal processing method that estimates the levels and jumps of the RTS. Then, we propose another method inspired by variational image destriping, which directly estimates the RTS through the use of total variation (TV). Experiments—on Pléiades images with synthetic RTS and on a real SPOT-5 image—show the effectiveness of the proposed techniques
One or Two Ridges? An Exact Mode Separation Condition for the Gabor Transform
Get PDFIn this letter, we investigate the conditions for the separation of two pure tones from the spectrogram computed with a Gaussian window. For this purpose, we put forward necessary and sufficient conditions for the existence of spectrogram ridges associated with each signal. We then show how this condition easily extends to the case of parallel linear chirps, i.e., signals with constant amplitude, linear instantaneous frequency, and same chirp rate