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ISAE-SUPAERO Aviation and Climate: a literature review
Get PDFWill technological innovations be sufficient to make aviation sustainable? Will
we have enough energy resources to enable the transition for the entire fleet?
What would be a sustainable level of air traffic in the future? These questions are
carried through the public debates and their answers underpin the positioning
of the various stakeholders on this subject: Alexandre de Juniac claims for
decarbonisation of planes while Stay Groundeda retorts that planes should stay on the ground. While these questions have motivated the writing of this report, its objective is not to take sides or to answer them, as the answers largely depend on societal choices and technological and on economic developments that cannot be predicted with certainty. However, the aim of this report is to provide each individual, from our scientific standpoint, with the elements to build informed opinions on those issues, as objectively as possible. Through this report, we also hope to stimulate debates within ISAE-SUPAERO and thus contribute to the emergence of a collective position on these crucial issues
Definition of a landing strategy for a model-scale reusable rocket
Get PDFModel-scale rockets differ from their real-size counterparts in important ways. For one, the lack of significant thrust throttling limits retro propulsion landing capabilities. This paper studies its feasibility by employing model-scale non-throttleable solid-propellant engines. Our landing strategy comprises an aerodynamic passive descent followed by a thrust vector control touchdown, and thus thrust is modulated not by magnitude but by direction. This strategy imposes additional levels of under-actuation and nonlinearities that cannot be easily tackled with linear approaches. We propose a Nonlinear Model Predictive Controller as a solution and test its performance and robustness in simulation in different scenarios
Robust active disturbance rejection control for systems with internal uncertainties: Multirotor UAV application
Get PDFAbstract Active Disturbance Rejection Control (ADRC) has recently stood out as a viable
alternative to the proportional–integral–derivative controllers. An interesting field of
application of this approach is the control of multirotor unmanned aerial vehicles (UAVs)
which are inevitably subject to various force and torque disturbances. What makes ADRC
attractive is the enhanced trajectory tracking and disturbance rejection capabilities that it
allows while requiring minimal knowledge about the system. Although in theory, larg
A Reversible Jump MCMC in Bayesian Blind Deconvolution with a Spherical Prior
Get PDFBlind deconvolution (BD) is the recovery of a scene of interest convolved with an unknown impulse response function. Within a Bayesian context, prior distributions are assigned to both unknowns to regularize the BD problem. A common approach is to use Gaussian priors.
Nonetheless, the latter do not alleviate the so-called scale ambiguity that prevents from efficiently sampling the joint posterior distribution and building appropriate estimators.
In this paper, we instead use a Von-Mises prior that removes scale ambiguity and we focus on the design of a sampling scheme of the joint posterior. The latter may exhibit multiple modes. We propose accordingly a reversible jump Markov chain Monte Carlo method that prevents samples from lingering in local modes. Compared to state-of-the-art techniques, the algorithm shows an improved within- and between-mode mixing property with synthetic data. This paves the way for the design of Bayesian estimators naturally deprived of scale ambiguity
All-Digital Optical Phase-Locked Loop for satellite communications under Turbulence Effects
Get PDFThis study proposes a new architecture for the phase detector in an all-digital Optical-Phase-Locked Loop (OPLL) to demodulate a digitally modulated optical signal from a long-distance Free Space Optics (FSO) communications system. The performance of the proposed architecture is evaluated and compared with an OPLL using an analog phase detector. In addition, a non-negligible delay is considered in the system analyses. Finally, the impact of wind speed on communication quality through the obtained Bit Error Rate (BER) from the recovered data is studied under three different atmospheric turbulence scenarios
On Neural Consolidation for Transfer in Reinforcement Learning
Get PDFAlthough transfer learning is considered to be a milestone in deep reinforcement learning, the mechanisms behind it are still poorly understood. In particular, predicting if knowledge can be transferred between two given tasks is still an unresolved problem. In this work, we explore the use of network distillation as a feature extraction method to better understand the context in which transfer can occur. Notably, we show that distillation does not prevent knowledge transfer, including when transferring from multiple tasks to a new one, and we compare these results with transfer without prior distillation. We focus our work on the Atari benchmark due to the variability between different games, but also to their similarities in terms of visual features
Contribution to electric energy generation for isolated rural areas using second life components and renewable energies: State-of-health methods for reused lead-acid batteries
Get PDFLes batteries au plomb sont les batteries les plus anciennes utilisées pour les applications domestiques et commerciales. Ceux-ci sont jetés en grand nombre chaque année dès leur première utilisation. Elles sont l'un des principaux facteurs de pollution chimique, donc si ces batteries peuvent être utilisées dans une seconde vie, les empreintes carbone peuvent être réduites. Ces batteries réutilisées bon marché peuvent devenir une solution pour les pays du tiers- monde pour faire un petit système électrique dans les villages, notamment. Maintenant, le problème c'est quand on va acheter une batterie réutilisée dans un magasin du coin, comment on sait que la batterie est bonne ou pas pour son usage. Certaines méthodes et indicateurs d'état de santé (SoH) sont nécessaires et peuvent être utilisés sur une très courte durée (1 à 5 minutes). Ainsi, la méthode doit être rapide, bon marché, fiable, facile à utiliser et doit fonctionner sans aucune donnée historique de la batterie. La méthode de résistance CC interne et la méthode à deux impulsions sont deux méthodes de la littérature qui qualifient les critères définis dans l'énoncé du problème, tandis que la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) n'a jusqu'à présent aucune formule disponible pour l'évaluation de SoH. Ces trois méthodes seront considérées dans cette thèse pour évaluer le SoH des batteries de seconde vie tandis que de nouvelles méthodes seront introduites dans la recherche présentée ci-après. La motivation est de soutenir la population pauvre des pays du tiers monde en Asie et en Afrique afin que les batteries de seconde vie puissent être utilisées pour certains éclairages possibles et d'autres applications. Environ 30 batteries anciennes et nouvelles de types AGM et noyés avec différentes capacités ont été utilisées pour des tests expérimentaux pour six méthodes au total, à savoir ; méthode à deux impulsions, méthode de résistance CC interne, méthode basée sur CdS, résistance interne Vs. Méthode actuelle, méthode de capacité de rétention de charge et méthode de décharge courte. Des équipements de recherche commerciaux provenant d'instruments nationaux sont utilisés pour réaliser des expériences EIS. A partir de ces spectres EIS, une méthode basée sur le CdS (coefficient de sulfatation) est dérivée. D'autres méthodes basées sur le courant continu sont effectuées à l'aide de charges résistives et électroniques, d'oscilloscopes et d'alimentations, etc. La méthode de décharge courte consiste à décharger la batterie pendant une très courte durée, puis à observer la différence entre l'état de charge idéal et réel ( SoC) différence. Toutes les nouvelles méthodes ont été comparées à la méthode à deux impulsions et à la méthode de résistance CC interne. La méthode de capacité de rétention de charge est basée sur l'observation de la courbe de chute de tension de la batterie après son retrait du chargeur lorsqu'elle est chargée à 100 %. Toutes ces expériences ont été menées à température ambiante. Résultats:
• Pour la méthode de décharge courte, l'erreur est inférieure à 10 %.
• Pour la méthode basée sur CdS, l'erreur est inférieure à 10 % sur 52 points sur 56 prédictions pour SoH tandis que SoH est de 80 à 10 % et SoC de 80 à 20 %. L'erreur moyenne pour la batterie 5 pour toutes les prédictions est de 6%, ce qui est le maximum du lot.
• Des améliorations ont été suggérées pour la résistance CC interne et les méthodes à deux impulsions, tandis que les deux méthodes restantes sont présentées comme des méthodes de tri pour SoH dans un groupe de batteries
Fundamental and Harmonic Ultrasound Image Joint Restoration
Get PDFL'imagerie ultrasonore conserve sa place parmi les principales modalités d'imagerie en raison de ses capacités à révéler l'anatomie et à inspecter le mouvement des organes et le flux sanguin en temps réel, d'un manière non invasive et non ionisante, avec un faible coût, une facilité d'utilisation et une grande vitesse de reconstruction des images. Néanmoins, l'imagerie ultrasonore présente des limites intrinsèques en termes de résolution spatiale. L'amélioration de la résolution spatiale des images ultrasonores est un défi actuel et de nombreux travaux ont longtemps porté sur l'optimisation du dispositif d'acquisition. L'imagerie ultrasonore à haute résolution atteint cet objectif grâce à l'utilisation de sondes spécialisées, mais se confronte aujourd'hui à des limites physiques et technologiques. L'imagerie harmonique est la solution intuitive des spécialistes pour augmenter la résolution lors de l'acquisition. Cependant, elle souffre d'une atténuation en profondeur. Une solution alternative pour améliorer la résolution est de développer des techniques de post-traitement comme la restauration d'images ultrasonores. L'objectif de cette thèse est d'étudier la non-linéarité des échos ultrasonores dans le processus de restauration et de présenter l'intérêt d'incorporer des images US harmoniques dans ce processus. Par conséquent, nous présentons une nouvelle méthode de restauration d'images US qui utilise les composantes fondamentales et harmoniques de l'image observée. La plupart des méthodes existantes sont basées sur un modèle linéaire de formation d'image. Sous l'approximation de Born du premier ordre, l'image RF est supposée être une convolution 2D entre la fonction de réflectivité et la réponse impulsionelle du système. Par conséquent, un problème inverse résultant est formé et résolu en utilisant un algorithme de type ADMM. Plus précisément, nous proposons de récupérer la fonction de reflectivité inconnue en minimisant une fonction composée de deux termes de fidélité des données correspondant aux composantes linéaires (fondamentale) et non linéaires (première harmonique) de l'image observée, et d'un terme de régularisation basé sur la parcimonie afin de stabiliser la solution. Pour tenir compte de l'atténuation en profondeur des images harmoniques, un terme d'atténuation dans le modèle direct de l'image harmonique est proposé sur la base d'une analyse spectrale effectuée sur les signaux RF observés. La méthode proposée a d'abord été appliquée en deux étapes, en estimant d'abord la réponse impulsionelle, suivi par la fonction de réflectivité. Dans un deuxième temps, une solution pour estimer simultanément le réponse impulsionelle et la fonction de réflectivité est proposée, et une autre solution pour prendre en compte la variabilité spatiale du la réponse impulsionelle est présentée. L'intérêt de la méthode proposée est démontré par des résultats synthétiques et in vivo et comparé aux méthodes de restauration conventionnelles
Complete valorisation of linseed flax straw in geotextiles and particleboards
Get PDFDu fait de l'augmentation rapide de la population mondiale et des déchets produits, les décharges se remplissent rapidement. La pollution augmente également en raison de l'utilisation excessive de ressources non renouvelables, et celles-ci s'épuisent. Il est donc important d'investir sur des ressources renouvelables et respectueuses de l'environnement. Les fibres naturelles figurent parmi les candidats les plus prometteurs. Les fibres peuvent être synthétiques ou naturelles. Toutefois, les fibres naturelles ont l'avantage d'être renouvelables et respectueuses de l'environnement en raison de leurs bonnes propriétés de biodégradation. Les fibres naturelles sont divisées en fibres animales, végétales et minérales. Les fibres végétales sont subdivisées en de nombreuses classes telles que les fibres de feuilles, les fibres de graines et les fibres libériennes. Ces dernières sont très intéressantes en raison de leurs longueurs et de leurs bonnes propriétés mécaniques. Le lin est l'une des principales sources de fibres libériennes. Il existe deux types de lin : le lin textile et le lin oléagineux. Le lin textile est cultivé uniquement pour ses fibres. Le lin oléagineux est principalement cultivé pour ses graines. Les pailles de lin oléagineux sont considérées comme un déchet et n'ont pas de réelle utilisation sinon comme litière pour animaux et pour des applications d'isolation. Cependant, la production de paille de lin oléagineux peut atteindre 5,1 t/ha. Dans ce travail, la paille de lin oléagineux a été valorisée en totalité, pour des applications de géotextiles et de panneaux de fibres. Les fibres libériennes représentent environ 30% de la masse sèche de la paille alors que le reste est composé d'anas et de poussières. Pour extraire les fibres, deux méthodes d'extraction mécanique ont été utilisées : une carde briseuse (A) et un extracteur « toutes fibres » (B). La pureté des fibres et la longueur des fibres techniques ont été déterminées tout comme le diamètre, la section transversale, la résistance à la traction et le module d'Young des fibres élémentaires. La longueur des faisceaux était plus élevée avec la méthode A en raison d'un processus d'extraction moins agressif. Il a également été constaté que les fibres extraites via les deux méthodes avaient de bonnes propriétés mécaniques, supérieures à celles du chanvre et se situant dans les valeurs inférieures du lin textile, rendant possible leur utilisation dans des géotextiles. De plus, l'impact de la durée de rouissage au champ (jusqu’à quatorze semaines) a été étudié et il a été constaté qu'avec l'augmentation de cette durée, la teneur en cellulose dans les faisceaux extraits augmentait en même temps que la teneur en pectines diminuait. Un lot ayant subi un rouissage de douze semaines a été considéré comme optimal et les faisceaux extraits ont été utilisés pour fabriquer des fils grossiers à l'aide d'un métier à filer. Ceux-ci ont été qualifiés en fonction de leur durabilité dans des conditions réelles de vieillissement dans le sol. Des fils enduits d'huile de lin ou de chitosane ont été comparés à des échantillons non enduits en guise de référence. Les résultats ont révélé que les fils enduits d'huile de lin conservent leur intégrité et leur résistance pendant une durée plus longue. Les anas constituent le composant principal de la paille (60-70%). Ils ont été valorisés pour fabriquer des panneaux de fibres par pressage à chaud après leur raffinage thermo-mécanique bi-vis en présence d'eau. Utilisé comme liant protéique, un tourteau de lin plastifié a été ajouté aux anas pour contribuer à une meilleure cohésion des panneaux. Différents panneaux ont été fabriqués en utilisant différentes teneurs en tourteau de lin, températures et pressions. Le panneau optimal pourra être utilisé pour des applications de type P6 (panneaux travaillant sous forte contrainte et utilisé dans un environnement sec) selon la norme NF EN 312 relative aux exigences des panneaux de particules
Accelerating the path towards carbon-free aviation
Get PDFThis paper, created by a group of aviation and energy experts from renowned universities and research centres in Europe, who oversee the fields of energy carriers, energy storage and conversion, propulsion, aerodynamics, flight mechanics, controls, structures, materials, multidisciplinary design, and life‐cycle engineering, aims to give an overview and assessment of promising future technologies. The paper therefore identifies the potential as well as research demands of these technologies on the path to a sustainable and more environmentally friendly aviation