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Dissertations / Theses on the topic 'Optimisation de consommation d'énergie'
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Choukairy, Fatima Ezzahra. "Optimisation de la consommation d'énergie dans un environnement Cloud." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/32468.
Full textAbstract:
Depuis une dizaine d'années, la dématérialisation de l'information connaît un essor particulier avec l'ascension du Cloud Computing. La demande sans cesse croissante et le souci de fournir une certaine qualité de service obligent les fournisseurs à investir d'importants capitaux afin de multiplier leurs offres d'hébergement dans plusieurs zones géographiques. Avec ce déploiement à grande échelle d'énormes centres de données, la consommation énergétique du Cloud augmente en conséquence. De ce fait, plusieurs études portant sur la minimisation de la consommation énergétique du Cloud ont été récemment effectuées, en considérant les différentes techniques de réduction de l'énergie consommée. Ce mémoire propose une méthode basée sur l'intégration d'un algorithme d'ordonnancement, d'une technique de réduction de tension et de fréquence du processeur de chaque serveur (appelée DVFS pour Dynamic Voltage and Frequency Scaling), ainsi que du processus de migration des machines virtuelles (VMs). Cette méthode vise à minimiser la consommation de l'énergie dans un environnement Cloud, tout en respectant les exigences de qualité de service. Ce travail de recherche est réalisé en trois phases. Dans la première phase, nous menons une étude sur les différentes techniques de minimisation de la consommation d'énergie. Dans la deuxième phase, nous analysons ces techniques et proposons une méthode basée sur la combinaison de l'algorithme d'ordonnancement Green Scheduler, de la technique DVFS et de la migration des VMs. Afin d'évaluer l'efficacité de cette méthode, nous effectuons, dans la troisième phase, une mise en œuvre et une analyse des résultats issus de trois séries de simulations. Ces résultats montrent que la méthode proposée est en mesure de réduire l'énergie consommée par les serveurs d'une moyenne de 5% par rapport à l'utilisation d'autres méthodes de la littérature. Cette réduction peut atteindre 7.5% dans certaines circonstances. Les résultats de simulations montrent également que la méthode proposée permet de respecter les exigences de qualité de services dans toutes les conditions de fonctionnement du Cloud.<br>The last decade has witnessed a rapid rise in Cloud Computing usage, which has led to the dematerialization of data centers. The increased use of data centers has an impact on the energy consumption. Therefore, several studies relating to the optimization of energy consumption were recently carried out, hence various techniques aiming to reduce the power consumption were adopted. In this thesis, we propose a method based on the integration of a scheduling algorithm, the DVFS technique and the virtual machine (VM) migration. This method aims to minimize the consumption of energy in a Cloud environment subject to the quality of service. For this purpose, we firstly conduct a study on different techniques which aim to minimize energy consumption. Secondly, we analyze these techniques and propose a method based on the combination of the Green Scheduler algorithm, the DVFS technique and the VM migration. Thirdly, we choose Green Scheduler to perform three sets of simulations. Simulation results show that the proposed method is able to reduce the energy consumed by the servers by an average of 5% compared to the use of other existing methods. This reduction can reach 7.5% under certain circumstances. Such results also show that the proposed method always meets the quality of service requirements.<br>Ajustement dynamique de la tension
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Bouabdallah, Fatma. "Optimisation de la consommation d'énergie dans les réseaux de capteurs." Rennes 1, 2008. ftp://ftp.irisa.fr/techreports/theses/2008/bouabdallah.pdf.
Full textAbstract:
Maximiser la durée de vie d’un réseau de capteurs sans fil (RCSF) est un défi de conception réseau très important. A cet égard, cette thèse s’intéresse au développement de divers mécanismes visant à économiser la consommation d’énergie. Les thèmes de recherche abordés sont : l’exploitation de la corrélation et l’équilibrage de la distribution de charge dans le réseau. A cette fin, nous avons tout d’abord analysé la corrélation spatiale entre les capteurs. Une étude détaillée de la corrélation spatiale nous a permis de concevoir un protocole MAC (SC-MAC) visant à limiter le nombre de capteurs rapporteurs tout en maintenant le niveau de fiabilité voulu. Nous avons après proposé une stratégie d’agrégation efficace et le protocole de routage correspondant qui minimisent la consommation d’énergie tout en assurant des performances de détection importantes. Finalement, nous avons proposé d’équilibrer la consommation d’énergie partout dans le réseau en distribuant le trafic généré par chaque capteur sur des chemins multiples au lieu d’expédier toujours par le même chemin<br>Energy-efficiency is a critical issue in wireless sensor networks (WSNs) due to the limited capacity of the sensor nodes’ batteries. Consequently, techniques minimizing the energy consumption are required to improve the network lifetime. In this regard, our research directions revolve around two axes: correlation avoidance and load balancing. From a correlation avoidance perspective, we started by proposing a new spatial correlation framework which yields to the development of a Spatial Correlation Medium Access Control (SC-MAC) protocol. Still dealing with correlation avoidance solutions, we proposed next a cooperative routing strategy that profits from the aggregation mechanism in order to curtail the network load. From a load balancing perspective, we proposed balancing the energy consumption throughout the network by sending the traffic generated by each sensor node through multiple paths instead of forwarding always through the same path. We determined then the set of routes to be used by each sensor node and the associated weights that maximize the network lifetime
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Pignolo, Sébastien. "Optimisation de la consommation d'énergie dans les applications temps-réels embarquées." Lorient, 2002. http://www.theses.fr/2002LORIS007.
Full textAbstract:
Après l'achèvement des techniques de miniaturisation des composants, une nouvelle vague de systèmes a vu le jour sous le nom de "systèmes embarqués". Ces systèmes électroniques, autonomes en énergie, intègrent toutes les fonctions vitales nécessaires aux traitement d'une application dans un environnement confiné et souvent d'espace réduit. L'accroissement constant de la demande en puissance de calcul pour effectuer des tâches de plus en plus complexes et plus nombreuses a entrainé une augmentation de la densité des composants électroniques ainsi qu'un accroissement des fréquences de fonctionnement des systèmes. Ces augmentations de puissance requièrent de plus grandes capacités de stockage d'énergie, des batteries plus grosses mais également des systèmes de régulation de la température plus nombreux et plus volumineux. Ces constatations posent désormais le problème de l'optimisation de la consommation d'énergie comme un critère fondamental de la conception d'un système au même niveau que les critères classiques de vitesse de traitement, de surface utilisée ou bien encore de coût commercial. Le but de notre étude est double, il s'agit à la fois de diminuer la puissance instantanée absorbée dans les composants électroniques, et à la fois de réduire la consommation d'énergie. Après une étude de quelques systèmes électroniques développés par la société MBDA, plusieurs moyens d'endiguer l'augmentation de la consommation puis de l'optimiser ont été dégagés. Parmi ceux-ci notre travail s'est focalisé sur les entrées/sorties entre le DSP (processeur spécialisé dans le traitement du signal) et sa mémoire de données externe. En effet, le DSP traite des applications de traitement du signal et de l'image qui manipulent généralement un grand nombre de données qui ne peuvent être stockées qu'en nombre limité dans la mémoire interne du DSP. Un modèle pour le comportement dynamique des appels de données a été élaboré sous la forme de deux graphes (graphes de dépendance des expressions GDE et graphe de dépendances de structures GDS). A partir de ces graphes, une optimisation est proposée pour exploiter les localités spatiales et temporelles des structures de données. Elle repose sur l'optimisation de la densité d'utilisation de la mémoire interne du DSP
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Suissa, Abraham. "Estimation et optimisation de la consommation des systèmes hétérogènes." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066530.
Full textAbstract:
De nos jours, une forte demande en fonctionnalités et en puissance de calcul des systèmes électroniques embarqués existe, ce qui implique une forte augmentation de leur consommation. La grande majorité de ces systèmes sont des systèmes électroniques hétérogènes, donc un fort intérêt existe pour l’estimation et l’optimisation de la consommation des systèmes électroniques hétérogènes. L’état de l’art propose de nombreuses méthodes d’estimation de la consommation des circuits numériques des systèmes hétérogènes mais très peu de solutions pour les circuits analogiques. Cette thèse propose une méthode d’estimation et une méthode d’optimisation de la consommation au niveau système des systèmes électroniques hétérogènes. Nous introduisons une méthode empirique pour la modélisation de la consommation des composants analogiques au niveau système. L'étape principale de cette méthode utilise des réseaux de neurones pour approximer la courbe mathématique de la consommation du composant en fonction de ses entrées et de ses paramètres fonctionnels comme la fréquence, la température, la tension d’alimentation, etc. Pour un nœud de réseau de capteurs sans fil, nous obtenons une erreur moyenne de 1,53% avec une erreur maximale de 3,06% entre notre estimation et la mesure de la consommation réelle. Cette nouvelle méthode est adaptée à la conception à base de plateforme au niveau système. Les trois principaux avantages de cette méthode sont : 1. La méthode produit une estimation de la consommation instantanée en ligne et par composant. 2. La méthode est générique, car elle peut être appliquée à tous les composants analogiques et à tous les environnements de simulation et de modélisation. 3. La méthode est adaptée à l’estimation de la consommation totale d’un système hétérogène. Nous développons un réseau de capteur basse consommation. L’optimisation de la consommation des nœuds du réseau au niveau système se réalise au travers d’une nouvelle méthode d’adaptation dynamique de la puissance de sortie et d’autres méthodes existantes. Les diverses optimisations de la consommation apportées au nœud ont permis une diminution de 58% de sa consommation initiale.
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Chaib, Draa Ismat Yahia. "Optimisation de la consommation d'énergie des systèmes mobiles par l'analyse des besoins de l'utilisateur." Thesis, Valenciennes, 2018. http://www.theses.fr/2018VALE0030/document.
Full textAbstract:
De nos jours, l’omniprésence des systèmes mobiles ne fait qu’accroitre et ces derniers deviennent indispensables pour nombreux d’entre nous. Les constructeurs de ces plateformes mobiles inondent le marché avec des produits de plus en plus performants et contenant un grand nombre d’applications énergivores. Le revers de la médaille de cette popularité est la consommation d’énergie. En effet, les caractéristiques des systèmes mobiles actuels ne font qu’accentuer le besoin d’une refonte des techniques d’optimisations de la consommation d’énergie. Dans une époque où les consciences s’élèvent pour un monde plus «green», de nombreuses solutions sont proposées pour répondre à la problématique de la consommation d’énergie des systèmes mobiles. Cependant, dans les solutions existantes, le comportement de l’utilisateur et ses besoins sont rarement considérés. Cette omission est paradoxale car c’est le comportement de l’utilisateur final qui détermine la consommation d’énergie du système. D’autre part, l’utilisation des données qui émanent des différents capteurs embarqués et du système d’exploitation peut être bénéfique pour mettre en place des politiques efficientes de gestion de puissance. Exploité à bon escient, l’important flux d’informations disponible est susceptible de servir à la caractérisation du comportement de l’utilisateur, ses habitudes et ses besoins en matière de configuration hardware. En assimilant ces informations et en les traitant, nous pouvons proposer des optimisations d’énergie sans altérer la satisfaction de l’utilisateur. Dans cette thèse nous proposons le modèle CPA pour Collect – Process – Adjust. Ce modèle permet de collecter des données émanant de différentes sources, les traiter et en générer des politiques d’optimisations d’énergie. Les travaux de cette thèse ont été réalisés en coopération avec Intel. L’objectif de cette collaboration est la conception et la réalisation de solutions permettant d’améliorer la gestion d’énergie proposée par le système d’exploitation<br>Optimizing energy consumption in modern mobile handled devices plays a crucial role as lowering the power consumption impacts battery life and systemreliability. Recent mobile platforms have an increasing number of sensors and processing components. Added to the popularity of power-hungry applications, battery life in mobile devices is an important issue. However, the utilization pattern of large amount of data from the various sensors can be beneficial to detect the changing device context, the user needs and the running application requirements in terms of hardware resources. When these information are used properly, an efficient control of power knobs can be implemented to reduce the energy consumption. This thesis has been achieved in collaboration with Intel Portland
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Zayani, Hafedh. "Etude et optimisation des protocoles de réseaux de capteurs sans fil." Paris, CNAM, 2009. http://www.theses.fr/2009CNAM0953.
Full textAbstract:
This dissertation deals with a proposition of new efficient energy protocols for wireless sensor networks (WSN) which are characterized by a low traffic, a high latency and a limited and non renewable energy. To do so, several works dealing with communication architecture, routing protocols and medium access control (MAC) protocols for Ad hoc networks and WSN were firstly analyzed. This, allowed us to propose a new MAC (ECo-MAC) and routing protocols that benefit from the low traffic feature of the majority of WSN applications enabling thus the saving of energy and an increase of the network lifetime. These protocols are used to create two cross-layered models for the two nodes sensor and base station (BS). To evaluate our proposition, we have used these models in the Optimized Network Engineering Tool (OPNET) simulator. The obtained results, under different network configurations, show important gains in terms of energy saving and latency, compared to works based on the S-MAC protocol. In a second step, we build a sensor and a BS models according to the timed automata formalism and using UPPAAL model checker tool we check the correctness of the new ECo-MAC protocol behaviour and the time slot duration in the worst case. Finally, from a discrete time Markov chains (DTMCs) modelling, we provide, by using probabilistic symbolic model checker (PRISM) tool, a formal justification of our adoption for some parameters values of the backoff procedure of our ECo-MAC protocol<br>Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la mise en place de nouveaux protocoles économiseurs d’énergie pour les réseaux de capteurs sans fil (RCSF). Suite à une analyse approfondie des principaux travaux de recherches sur ce sujet, nous avons proposé de nouveaux protocoles multicouches de routage et de contrôle d’accès au medium (ECo-MAC) permettant d’augmenter de manière significative la durée de vie des ces réseaux. Après la conception de deux modèles génériques de nœuds : « capteur » et « station de base », nous évaluons sous le simulateur OPNET les performances de ces nouvelles propositions. Une analyse comparative avec des travaux de référence, a montré pour différentes configurations de réseaux, l’efficacité de nos propositions en termes de gains énergétiques et de latence de bout en bout. Dans une seconde étape, après description des activités des nœuds du réseau par des automates temporisés, nous avons, à l’aide de l’outil UPPAAL, vérifié le comportement du protocole MAC et justifié formellement les valeurs adoptés en phase de simulation de certains paramètres, en particulier la durée d’un time slot. Dans une dernière étape, partant d’une modélisation de la procédure backoff de notre protocole ECo-MAC basée sur les chaînes de Markov à temps discret, et à l’aide de l’environnement de vérification probabiliste PRISM, nous justifions les choix que nous avons retenus pour les valeurs de certains paramètres intégrés dans cette procédure
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Ribault, Alnour. "Optimisation de la consommation d’énergie d’un entrepôt frigorifique : double approche par la recherche opérationnelle et l’apprentissage automatique." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSE2008.
Full textAbstract:
Les entrepôts frigorifiques en Europe consomment une quantité importante d’énergie afin de maintenir leurs chambres froides à basse température. La méthode de gestion de la production de froid utilisée dans la plupart des entrepôts frigorifiques ne prend pas en compte les variations de prix de l’électricité causées par les besoins fluctuants du réseau électrique, malgré la possibilitéd’utiliser l’inertie thermique des chambres froides ainsi que la cuve de réfrigérant comme des stocks d’énergie. De plus, les compresseurs frigorifiques sont utilisés à des niveaux de production au rendement sous-optimal. Ces pratiques entraînent des surplus de coût et de quantité d’énergie consommée.Dans ces travaux de recherche, deux approches sont proposées pour améliorer le pilotage des entrepôts frigorifiques. La première est basée sur une modélisation mathématique des entrepôts, puis par l’application d’algorithmes d’optimisation afin de générer des planifications de production dont le coût est minimisé. La seconde, basée sur des techniques d’apprentissage automatique,vise à déterminer les meilleures décisions de production en fonction du contexte de production via la prédiction du cout futur engendré par chaque décision de production possible. Ces deux approches sont comparées à la méthode usuelle de pilotage des entrepôts frigorifiques<br>Cold storage in Europe consume important amounts of energy to maintain cold rooms at low temperatures. The cold production control method most commonly used in cold stores does not account for variations in the price of electricity caused by the fluctuating needs of the electrical network. The thermal inertia of the cold rooms as well as the coolant tank could be used as energy storage. Moreover, the compressors are often used at suboptimal production levels. Those practices lead to extra energy consumption costs.In the present research work, two approaches are proposed to improve the control of cold stores. The first approach is based on the mathematical modelling of the cold stores, and by the application of optimisation algorithms to those models in order to generate energy consumption schedules with minimal cost. The second approach, based on machine learning techniques, aims at establishing the best production decision in a given context by predicting the future cost generated by each possible production decision. These two approaches are compared to the most common control method for cold stores
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Le, Ky. "Gestion optimale des consommations d'énergie dans les bâtiments." Phd thesis, Grenoble INPG, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00301368.
Full textAbstract:
L'objectif de la thèse est de fournir les méthodes qui permettent de gérer au mieux l'énergie en assurant le confort souhaité. Les modèles de charges sont développés et validés par des mesures. La prévision à court-terme de la consommation correspondant aux multi bâtiments (région) et au secteur résidentiel est proposée par réseaux de neurones et la méthode ascendante. Trois méthodes originales de la gestion optimale prédictive des chauffages et des climatisations sont développées: optimisation du confort thermique, minimisation des pics et minimisation des coûts de consommation. Deux méthodes originales de la gestion des charges en temps réel sont proposées: méthode basée sur un système de régulation adaptative des chauffages et des climatisations et méthode basée sur le délestage en fonction de la courbe de protection. Les méthodes proposées sont validées par simulation pour une maison (secteur résidentiel) et un hôtel (secteur tertiaire) avec les résultats satisfaisants.
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Guitton-Ouhamou, Patricia. "Estimation et optimisation de la consommation lors de la conception globale des systèmes autonomes." Nice, 2004. http://www.theses.fr/2004NICE4044.
Full textAbstract:
Les systèmes embarqués représentent une part de plus en plus impor-tante du marché semiconducteurs. Les systèmes embarqués visent des applications plus gourmandes en capacité de calcul, augmentant du même coup la surface de sili-cium et l'énergie dissipée. Un des problèmes de la conception système est le patition-nement d'applications qui requiert l'utilisation de méthodes complexes. En effet, le partitionnement sous contraintes de temps, basé sur un algorithme d'ordonnancement avec un objectif de minimisation de la surface de silicium ou de la consommation est un problème NP-difficile. Ce travail de thèse étudie la prise en compte de la consom-mation (énergie et pic de puissance) lors de la conception globale de systèmes autono-mes. Une première étude consiste à estimer la consommation des divers composants d'une architecture SoC. Puis, nous nous sommes intéressés aux deux étapes principa-les des méthodes de partitionnement : l'allocation et l'ordonnancement. En particulier, la technique d'ajustement conjoint de la tension et de la fréquence est considérée dans l'ordonnancement pour minimiser l'énergie. A la suite de ces optimisations, une ges-tion des modes basse consommation est réalisée, ayant pour objectif de mettre les pro-cesseurs en état de repos ou repos profond dès que la possibilité se présente, ce changement de mode permettant de gagner en consommation. Ce travail a été testé sur divers exemples, comme une application de détection de mouvement sur fond d'ima-ges fixes pour caméra embarquée<br>Embedded systems take an important part of the computer market. Telecommunication applications integrates more and more functionalities, so power consumption increases and the battery lifetime becomes a serious limitation. In this thesis, consumption of different parts of SoCs was studied. Particularly, this work deals with consumption/time optimized methods of HW/SW codesign. Allocation minimizing energy is presented, and then, a refinement step is executed to optimize the schedulings by applying the Dynamic Voltage Scaling/ Dynamic Frequency Scaling technique (DVS/DFS). An other step in this work concerns the exploitation of low power modes of processors (run, sleep, idle). Finally, this work studies how methods of HW/SW codesign can integrate more time and area, the consumption as constraint
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Kravtzoff, Ivan. "Optimisation d'un système hybride de génération d'énergie électrique permettant de minimiser la consommation et l'empreinte environnementale." Thesis, CentraleSupélec, 2015. http://www.theses.fr/2015SUPL0015/document.
Full textAbstract:
Les préoccupations environnementales grandissantes nous ont conduits à faire des efforts pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, notamment dans le domaine de la production de l’énergie électrique. C’est dans ce contexte que Leroy Somer a lancé des recherches sur les groupes électrogènes hybrides afin de minimiser la consommation de carburant et les coûts d’exploitations. Pour aborder les questions du dimensionnement des ressources matérielles et de leur utilisation optimale, une méthodologie est développée dans cette thèse. La recherche de la stratégie de gestion de l’énergie optimale est basée sur l’algorithme de programmation dynamique de Bellman. Elle sera associée à un algorithme d’optimisation à évolution différentielle pour optimiser le dimensionnement de la structure hybride. Les fonctions de coûts des optimisations sont obtenues par le développement de modèles énergétiques et économiques. Grâce à cette méthode, nous montrons que les gains d’un groupe électrogène hybride sont fortement liés à l’utilisation que l’on aura de celui-ci. Dans les cas où le groupe électrogène est utilisé sur des profils avec de faibles facteurs de charge, les gains pourront être conséquents. Il sera donc primordial de bien connaitre les profils de charge de l’application avant de dimensionner la structure tout entière du groupe électrogène hybride. Les travaux ont également débouché sur une mise en œuvre expérimentale qui a pu valider les premiers résultats obtenu lors des simulations<br>Growing environmental issues and concerns have led to efforts to reduce CO2 and greenhouse effect pollutant emissions in the field of electric power generation. This has led Leroy Somer to investigate systems based on hybrid technologies to reduce genset fuel consumption and operating costs. A methodology is developed in this thesis to address issues of sizing hardware resources and their optimal use. The optimum energy management strategy is based on the dynamic programming algorithm of Bellman. It will be associated to a differential evolution optimization algorithm to optimize the design of the hybrid structure. The objective functions are obtained by developing energetic and economic models. Through this method, we show that the benefits of a hybrid generator are strongly related to its use. In cases where the generator is used on profiles with low load factors, the benefits will be significant. It will be very important to have good knowledge of load profiles applications before sizing the whole structure of the hybrid generator. A prototype of this system has been developed and has confirmed simulation results
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Courtay, Antoine. "Consommation d'énergie dans les interconnexions sur puce : Estimation de haut niveau et optimisations architecturales." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00445791.
Full textAbstract:
Aujourd'hui les applications portables sont de plus en plus complexes et nécessitent beaucoup de ressources de calculs, ce qui implique un fort volume de données à stocker ou à faire transiter d'une unité à une autre. De plus, avec l'évolution des paramètres technologiques, la maîtrise de l'évolution du délai et de la consommation des interconnexions au sein d'un SoC (System On Chip) est de plus en plus difficile à contrôler. Les prévisions de l'ITRS montrent une diminution des dimensions des transistors et des fils, ce qui se traduit par une évolution du comportement du circuit tout particulièrement au niveau temporel. Ainsi, le délai d'un fil devient largement supérieur à celui d'une porte. Cette augmentation est due à l'évolution des paramètres résistifs et capacitifs des interconnexions qui tendent toujours à augmenter. L'augmentation des phénomènes capacitifs se traduit également par une augmentation de la part de la consommation due aux interconnexions qui peut représenter jusqu'à 50% de la consommation totale et de la surface occupée sur la puce. Il devient donc indispensable de prendre en compte les interconnexions lors de l'évaluation de la consommation d'une puce. Pour cela, des modèles précis des interconnexions doivent être proposés ainsi que des outils d'estimation afin de fournir aux concepteurs des retours rapides et fiables sur leur design. Des techniques d'optimisation doivent également être proposées et leur impact quantifié par le biais entre autre des outils d'estimation. Le premier chapitre de la thèse se propose, d'aborder la modélisation de la consommation d'un bus à l'aide de modèles physiques des différents éléments entrant dans sa composition. Le fil sous forme de modèles résistifs et capacitifs distribués a d'abord été caractérisé, puis, au niveau bus, nous avons caractérisé les buffers ainsi que les diaphonies capacitives entre fils. Dans le second chapitre, la méthode d'estimation de la consommation des interconnexions est proposée. Suite à la modélisation du bus au niveau technologique, les paramètres importants intervenant dans la variation de la consommation (technologie, couche de métal, longueur de bus. . .) ont été extraits. Des simulations SPICE de ces circuits ont été réalisées ; les résultats expérimentaux ont permis d'obtenir des modèles inclus au sein d'un outil d'estimation. Cet outil (Interconnect Explorer) permet alors à l'utilisateur, après configuration, (c'est-à-dire choix de la technologie, de la couche de métal, de la longueur de bus) d'obtenir très rapidement une estimation de la consommation du transfert de données sur un bus. Les expérimentations de validation montrent que l'outil permet d'obtenir une estimation avec une erreur maximale de 3% (par rapport aux simulations SPICE) avec un temps d'exécution de quelques secondes (une simulation SPICE dans les mêmes conditions expérimentales prenant plusieurs heures). Dans le troisième chapitre, un état de l'art des principales techniques d'optimisation de la consommation et du délai est présenté. L'outil d'estimation présenté dans le chapitre précédent nous permet de valider l'efficacité de ces techniques sur les paramètres impactant la consommation (activité, temps de propagation, capacités parasites. . .). Dans un second temps, l'analyse des résultats fournis par l'outil permet de montrer que les techniques d'optimisation n'agissent pas forcément sur les bons paramètres. A la fin de ce chapitre, de nouvelles pistes d'optimisation, en adéquation avec les résultats précédents, sont proposées. Le quatrième chapitre présente les techniques d'optimisation au niveau architectural auxquelles nous avons abouti en se basant sur les pistes d'optimisation du chapitre précédent. Ces techniques (dont une est brevetée : Spatial Switching) ont pour particularité de nécessiter un surcoût matériel relativement faible. En effet, nombre des méthodes présentées dans la littérature ont un surcoût matériel assez important, en particulier dû aux codeurs et décodeurs. Ces codecs engendrent un surcoût en consommation bien souvent supérieur à la réduction apportée sur le bus pour des longueurs d'interconnexions usuelles dans les SoC actuels. Nos résultats expérimentaux sur le Spatial Switching montrent des gains en consommation pouvant atteindre une réduction de 12% de consommation d'énergie pour un bus de 5mm en 65nm. Ces résultats incluent bien évidemment la consommation due aux codecs. Les gains augmentent encore avec les sauts technologiques ainsi qu'avec l'augmentation de la longueur du bus. Nous proposerons également une extension possible de nos travaux (outil et modèles) par l'élévation du niveau d'abstraction. En effet, dans ce mémoire, les interconnexions point à point sont notre principale préoccupation ; or, les systèmes actuels peuvent utiliser des réseaux de communication plus complexes. Dans un premier temps, notre approche peut être utilisée pour modéliser des interconnexions de type MESH ou NoC souvent utilisées dans le cadre de systèmes MPSoC (utilisation des résultats de la plate forme SocLib). Dans un second temps, ces résultats et les précédents peuvent être étendus afin d'être utilisés dans une approche MDE (Model Driven Engineering). Dans ce cadre, nos travaux s'intégreront dans le projet ITEA SPICES qui utilise un profil AADL (Application & Architecture Design Language), le but étant, ici, d'intégrer nos résultats dans le "framework" OSATE afin de pouvoir estimer la consommation des communications dès les premières phases de conception. La consommation des interconnexions étant devenu un enjeu majeur dans la conception de système, nous concluerons la thèse par une présentation des futures technologies d'interconnexions alternatives à la conception classique : interconnexions optiques, SoC 3D, nanotubes. . .
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Ha, Duy-Long. "Un système avancé de gestion d'énergie dans le bâtiment pour coordonner production et consommation." Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0094.
Full textAbstract:
Le travail présenté contribue à la gestion de la consommation et de la production d'énergie dans le bâtiment. L'objectif est de montrer qu'en dotant les équipements domotiques d'algorithmes d'optimisation et de facultés de communication, il est possible de mieux maîtriser la consommation dans le bâtiment en exploitant les degrés de liberté offerts par l'usager et ceux liés au fonctionnement des équipements. Une formulation mathématique et une architecture de conduite structurées en trois niveaux : prédictif, réactif et local, sont proposées dans le but d'optimiser le confort de l'usager, les coûts économiques et environnementaux. Plusieurs approches de résolution à base de métaheuristiques hybrides et de programmation dynamique sont proposées. La programmation multiparamétrique est utilisée pour la prise en compte des grosses incertitudes. Ces résultats ont été appliqués à la gestion d'énergie d'un bâtiment photovoltaïque et à la prévention de blackouts par un délestage intelligent<br>This PhD thesis contributes to the power management in buildings. It is shown that, by providing appliances with optimization algorithms and communication abilities, it is possible to improve energy consumption and production in buildings by exploiting the degrees of freedom coming from user requests and appliance behaviors. A mathematical formulation and a multi-layer control architecture composed of three layers: predictive, reactive and local layers, are proposed in order to optimize user’s comfort, economical and environmental criterion. Different solving approaches based on hybrid metaheuristics and dynamic programming are proposed. A multi-parametric programming is used to take into account big uncertainties. It has been applied to the power management of a photovoltaic building and to the prevention of blackouts using sets of buildings equipped with intelligent and communicating home automation systems
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Bartoletti, Mathieu. "Amélioration de la consommation à froid d'un véhicule par optimisation des flux énergétiques." Valenciennes, 2006. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/2918e4c5-73b0-4408-a463-820c11e0242c.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif de décrire le véhicule automobile d'un point de vue énergétique dans le but de proposer une solution technologique innovante permettant d'améliorer la consommation à froid d'un véhicule en optimisant la répartition de ses flux d'énergie. L'étude de la répartition de l'énergie dans le véhicule lors d'un fonctionnement à froid met en évidence les principaux facteurs de surconsommation. Cette analyse montre la forte influence de la température d'huile moteur. Sur la base de cette constatation un banc d'essais spécifique démontre le fort potentiel d'une réduction de la consommation à froid par préchauffage de ce fluide. L'état de l'art des systèmes d'optimisation des flux énergétiques associé à une modélisation du véhicule permet de cibler une solution technologique permettant la mise en place du concept de préchauffage. Le dimensionnement de cette solution aboutit à l'implantation d'un prototype sur véhicule et à la validation des gains de consommation à froid<br>With the increasing fuel prices and the increasing greenhouse gases, fuel consumption is become an essential criterion in car design. The purpose of this work is to describe a vehicle from an energetic point of view and to reduce the fuel consumption during cold start. The first part of the document analyzes the vehicle life situations, describes the vehicle energetic fluxes and shows the main influence of oil temperature during cold start on fuel consumption. In the second part this main influence is shown with a serie of tests on a test bench. In the third part a model is build which can simulate the engine temperature rise and its fuel consumption during this phase. In a fourth part this model is used to evaluate the efficacity of different technologic solutions. The most promising one is further studied and dimensioned to be tested on vehicle
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Glavatskaya, Olga. "Conversion d’énergie thermique en énergie électrique par les modules thermoélectriques en vue de réduire la consommation et les émissions polluantes." Caen, 2012. http://www.theses.fr/2012CAEN2028.
Full textAbstract:
De nos jours, les constructeurs automobiles prospectent dans toutes les directions afin de trouver des solutions techniques innovantes permettant la réduction des émissions de polluants et de CO2. Parmi les différentes solutions existantes, la conversion de la chaleur des gaz d’échappement en énergie électrique par le biais de modules thermoe��lectriques à effet Seebeck est étudiée dans le cadre de ces travaux de thèse. Ce travail porte sur une étude complète du système thermoélectrique intégré au sein d’un véhicule. Afin d’analyser ce système, un modèle physique du thermogénérateur a été développé. Ce dernier peut être couplé aux modèles de circuit de refroidissement du moteur thermique, de ligne d’échappement et du circuit électrique. Ainsi, nous avons pu étudier l’ensemble des interactions énergétiques entre ces sous-systèmes. L’outil de simulation numérique se base sur le formalisme bond-graph appliqué à des systèmes multi-physique. La simulation menée en transitoire a permis l’évaluation de la performance de conversion énergétique du système thermoélectrique pour différents cycles de roulage du véhicule. L’étude de l’optimisation géométrique du thermogénérateur a été également réalisée et le choix de la géométrie optimale a été justifié grâce à l’application de l’analyse exergétique permettant de quantifier les destructions d’exergie au sein du système thermoélectrique. De plus, le comportement dynamique du thermogénérateur a été étudié en appliquant l’analyse fréquentielle<br>Nowadays, there is renewed interest of car manufacturers in the conversion of the wasted energy to increase the fuel efficiency of vehicle and the CO2 emissions. In this context, among several methods, direct conversion of exhaust heat to electricity by thermoelectric generator seems to be a credible option for the vehicle. This thesis work involves the analysis of thermoelectric generator integrated into the vehicle. A numerical model of a thermoelectric generator able to support transient analysis is developed. This dynamic model can be coupled with coolant circuit model, exhaust system model and electric network model of the vehicle. Thus, we studied the energy interaction between all these subsystems. A developed numerical model complies with the bond-graph modeling principle applied to multi-physical systems. The transient modelling enabled us to predict the thermoelectric system performance for the different drive cycles of the vehicle. Furthermore, optimization study of the design of the thermoelectric generator was carried out. The optimal geometry of device was justified by the exergy analysis in order to quantify the wastes and destructions of exergy within a thermoelectric system. Moreover, the frequency analysis approach was applied to capture the transient performance of a thermoelectric generator
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Chlela, Fadi. "Développement d'une méthodologie de conception de bâtiments à basse consommation d'énergie." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00271813.
Full textAbstract:
En France, le secteur du bâtiment est le plus gros consommateur d'énergie parmi les secteurs économique, avec 43% de l'énergie finale totale et 25% des émissions de CO2. Il s'avère donc nécessaire de réduire l'impact environnemental de ce secteur en promouvant la construction des bâtiments neufs et la rénovation thermique des bâtiments existants, selon les critères des bâtiments à basse consommation d'énergie.<br /><br />L'objectif de ce travail est de développer une méthodologie pour réaliser des études de conception de bâtiments à basse consommation d'énergie. La méthodologie consiste à déterminer des modèles polynômiaux pour l'évaluation des performances énergétique et du confort thermique d'été des bâtiments, à l'aide de la méthode des plans d'expériences et des outils de simulation numérique. Ces modèles polynômiaux permettent de simplifier les études paramétriques, en apportant une réponse alternative aux outils de simulations numériques pour la recherche de solutions afin de concevoir des bâtiments à basse consommation d'énergie. La méthodologie est appliquée sur un bâtiment tertiaire à savoir un immeuble de bureaux.<br /><br />Dans le premier chapitre, nous présentons l'état de l'art des bâtiments à basse consommation d'énergie et à énergie positive, dans le but de dresser un bilan de connaissances sur le contexte énergétique français, sur les labels mis en place en France et à l'étranger, sur les projets réalisés et sur les techniques utilisées pour concevoir des bâtiments à basse consommation d'énergie.<br /><br />Ensuite, nous nous focalisons dans le second chapitre, sur le développement de modèles numérique nécessaires à l'élaboration de la méthodologie. Les modèles sont développés dans l'environnement MATLAB/SIMULINK et intégrés dans la bibliothèque SIMBAD, dédiée à la simulation numérique en thermique du bâtiment afin de participer à son développement. De plus, nous présentons des études d'évaluation énergétiques de systèmes spécifiques aux bâtiments à basse consommation d'énergie qui illustrent l'utilisation des modèles numériques développés.<br /><br />Un cas d'étude est défini dans le troisième chapitre ainsi que les contextes climatiques à considérer, les principes de base de la méthode des plans d'expériences et un exemple de son application. Le cas d'étude considéré est un immeuble de bureaux, nommé Beethoven, dont les caractéristiques de base seront choisies selon les exigences de la réglementation thermique. Ces caractéristiques constituent la configuration de référence qui est améliorée en suivant la méthodologie développée. L'analyse des huit zones climatiques définies par la réglementation thermique et l'évaluation des performances énergétiques du bâtiment pour la configuration de référence par rapport à ces climats, permettent de sélectionner trois climats représentatifs pour la suite du travail. Enfin, un exemple d'application de la méthode des plans d'expériences pour une optimisation énergétique de la configuration de référence permet de justifier le choix de cette méthode.<br /><br />Le début du quatrième chapitre est consacré au développement des modèles polynômiaux pour l'évaluation des performances énergétique et du confort thermique d'été du bâtiment Beethoven. Nous débutons ce chapitre par une évaluation des limites de la méthode des plans d'expériences pour déterminer ces modèles polynômiaux. Il en découle une méthodologie générale d'application de la méthode des plans d'expériences afin de développer des modèles polynômiaux pour réaliser des études de conception de bâtiment à basse consommation d'énergie. Ensuite, nous effectuons, à l'aide de ces modèles, une étude de sensibilité pour le bâtiment Beethoven et une analyse de solutions pour concevoir un bâtiment à basse consommation d'énergie selon divers critères énergétiques.<br /><br />Dans le dernier chapitre, nous présentons un exemple d'application des modèles polynômiaux développés pour identifier des solutions pour la conception de l'enveloppe et des systèmes du bâtiment Beethoven, afin d'obtenir un bâtiment à basse consommation d'énergie, selon les critères du label Français Effinergie et du label Allemand Passivhaus. Les configurations basse consommation d'énergie obtenues sont comparées par rapport à la configuration de référence en termes de performances énergétiques, de confort thermique d'été et d'émissions CO2.<br /><br />La méthodologie que nous proposons permet d'identifier, de manière simple et rapide, des solutions pour concevoir des bâtiments à basse consommation d'énergie. Les solutions sont sélectionnées à l'aide d'abaques définis avec les modèles polynomiaux développés. Le niveau de précision constaté par rapport à la simulation numérique est appréciable. Le choix des solutions est effectué parmi des millions de configurations de facteurs, déterminées à l'aide des modèles polynômiaux. La détermination de toutes ces configurations serait difficile voire impossible à réaliser directement à l'aide de la simulation numérique, sans avoir recours à des modèles polynomiaux, d'où l'avantage d'une telle méthodologie.<br /><br />Enfin, cette méthodologie constitue une base robuste pour le développement d'outils d'aide à la décision, destinés aux différents acteurs du secteur du bâtiment pour la conception des bâtiments neufs et la rénovation thermique des bâtiments existants, selon les critères des bâtiments à basse consommation d'énergie.
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Kodjo, Alvinice. "Dimensionnement et optimisation des réseaux de collecte sans fil." Thesis, Nice, 2014. http://www.theses.fr/2014NICE4140/document.
Full textAbstract:
L’essentiel des travaux de cette thèse porte sur les réseaux de collectes de données sans fil. Nous avons étudié différents problèmes d’optimisation dans ces réseaux qui représentent de vrais challenges pour les industriels du secteur. Le premier problème porte sur l’allocation de capacités sur les liens à coût minimum. Il a été résolu par une approche de programmation linéaire avec génération de colonnes. Notre modèle permet de résoudre des problèmes de grandes tailles. Nous avons ensuite étudié le problème du partage d’infrastructure réseau entre opérateurs virtuels avec comme objectif de maximiser les revenus de l’opérateur de l’infrastructure physique tout en satisfaisant les demandes et les contraintes de qualité de service des opérateurs virtuels clients du réseau. Dans ce contexte, nous avons proposé une formulation robuste du problème en programmation linéaire en nombres entiers mixte. Un autre point de dépenses dans ce type de réseau est la consommation d’énergie. Nous avons proposé une solution robuste, de routage basée sur la consommation d’énergie du réseau. Notre solution a été formulée en utilisant un programme linéaire en nombre entiers mixte. Nous avons aussi proposé des heuristiques afin de trouver assez rapidement des solutions pour de grandes instances. Le dernier travail de cette thèse porte sur les réseaux radio cognitifs et plus précisément sur le problème de partage de bande passante. Nous l’avons formalisé en utilisant un programme linéaire mais avec une autre approche d’optimisation robuste. Nous utilisons la méthode d'optimisation robuste à 2 niveaux pour le résoudre<br>The main work of this thesis focuses on the wireless backhaul networks. We studied different optimization problems in such networks that represent real challenges for industrial sector.The first issue addressed focuses on the capacity allocation on the links at minimum cost. It was solved by a linear programming approach with column generation. Our method solves the problems on large size networks. We then studied the problem of network infrastructure sharing between virtual operators. The objective is to maximize the revenue of the operator of the physical infrastructure while satisfying the quality of service constraints of virtual operators customers of the network. In this context, we proposed a robust model using mixed integer linear programming. In the following problem, we proposed a robust energy-aware routing solution for the network operators to reduce their energy consumption. Our solution was formulated using a mixed integer linear program. We also proposed heuristics to find efficient solutions for large networks. The last work of this thesis focuses on cognitive radio networks and more specifi- cally on the problem of bandwidth sharing. We formalized it using a linear program with a different approach to robust optimization. We based our solution on the 2-stage linear robust method
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Salvador, Michaël. "Bâtiments à énergie positive, optimisation de la demande et de la production à partir des sources d'énergies renouvelables." Perpignan, 2012. https://hal-univ-perp.archives-ouvertes.fr/tel-01260241.
Full text
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Filfli, Sila. "Optimisation bâtiment / système pour minimiser les consommations dues à la climatisation." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002199.
Full textAbstract:
La consommation annuelle totale moyenne en France dans le secteur tertiaire varie entre 300 et 380 kWh/m². Cette consommation se rapporte à l'ensemble des usages énergétiques du bâtiment: chauffage, climatisation, ventilation, éclairage, bureautique, auxiliaires et ECS. Ce travail a donné une méthode pour déterminer les meilleures combinaisons de solutions techniques existantes ou émergentes permettant de réduire les consommations énergétiques dans les bâtiments climatisés du secteur tertiaire. La réduction obtenue est d'un facteur 4 à 5. Une typologie représentative a été mise en place pour chaque secteur et les scénarios nécessaires pour effectuer les simulations définis. Une matrice de sélection du type de système par type de bâtiment a été fixée. Un niveau simplifié de modélisation des systèmes compatible avec les outils de prévision d'énergie a été employé. Vu le très grand nombre de variables à étudier, le nombre de simulations à effectuer et le traitement des résultats nécessite un temps énorme. Ce problème a été résolu par l'emploi de plans d'expériences fractionnaires. Cette méthode est nouvelle dans le domaine du bâtiment et répond à la question fréquente de réduction du nombre de simulation. Un modèle paramétrique de consommation a ainsi été élaboré. Il permet d'évaluer l'effet de chaque paramètre étudié sur les différentes postes consommateurs et la consommation annuelle totale. Ce modèle pourra servir à déduire la rentabilité des solutions et contribuer à une optimisation économique. La thèse traite la question d'un effet contradictoire possible de l'isolation sur la minimisation des consommations de refroidissement et de chauffage. Deux secteurs principaux du tertiaire sont étudiés: bâtiments de bureaux et bâtiments de santé. Le premier secteur est présenté dans l'intégralité de ses aspects tandis que le deuxième est traité brièvement. Le travail a permis d'élaborer une méthodologie complète pour minimiser les consommations énergétiques annuelles et pour étudier l'effet de chaque paramètre sur cette consommation.
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Oukacha, Ouazna. "Optimisation de consommation pour un véhicule de type voiture." Thesis, Toulon, 2017. http://www.theses.fr/2017TOUL0016/document.
Full textAbstract:
Cette thèse présente l’étude d’un problème de contrôle optimal dont le coût est non-différentiable pourcertaines valeurs du contrôle ou de l’état, tout en restant Lipschitz. Ce problème nous a été inspiré par laproblématique générale de la minimisation de l’énergie dépensée par un véhicule ou robot de type voiture lelong d’un trajet dont le profil de route est connu à l’avance. Cette problématique est formulée à l’aide d’unmodèle simple de la dynamique longitudinale du véhicule et une fonction coût qui englobe la notiond’efficacité du processus de conversion énergétique. Nous présentons un résultat de régularité des contrôles,valable pour la classe des systèmes non-linéaires, affines dans les contrôles, classe à laquelle appartient notreproblème. Ce résultat nous permet d’exclure les phénomènes de chattering de l’ensemble des solutions. Nousréalisons trois études de cas pour lesquelles les trajectoires optimales sont composées d’arcs bang,d’inactivations, d’arcs singuliers et, dans certains cas, de retours en arrière<br>The present thesis is a study of an optimal control problem having a non-differentiable, but Lipschitz, costfunction. It is inspired by the minimization of the energy consumption of a car-like vehicle or robot along aroad which profile is known. This problem is stated by means of a simple model of the longitudinal dynamicsand a running cost that comprises both an absolute value function and a function that accounts for theefficiency of the energy conversion process. A regularity result that excludes chattering phenomena from theset of solutions is proven. It is valid for the class of control affine systems, which includes the consideredproblem. Three case studies are detailed and analysed. The optimal trajectories are shown to be made of bang,inactivated and backward arcs
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Madi, Ghadir. "Optimisation d'un réseau de capteurs par techniques MIMO coopératives." Poitiers, 2012. http://theses.univ-poitiers.fr/25302/2012-Madi-Ghadir-These.pdf.
Full textAbstract:
Dans les réseaux de capteurs, la réduction de la consommation d'énergie représente une contrainte très forte. L'enjeu de cette thèse est d'étudier l'application des nouvelles techniques MIMO dans le contexte de coopération pour les réseaux de capteurs afin de réduire la consommation d'énergie. Ces techniques sont basées sur les précodeurs max-dmin et P-OSM qui nécessitent la connaissance du canal à l'émission (Channel State Information ou CSI). Afin de rendre l'utilisation de la CSI réaliste, nous avons quantifié l'information de retour de ces précodeurs avec comme objectif de réduire l'information envoyée vers l'émetteur. Nous avons exploité certaines techniques de la littérature et proposé d'autres pour effectuer cette quantification. Plusieurs schémas coopératifs sont alors proposés pour la mise en place des précodeurs max-dmin et P-OSM avec un canal de retour quantifié. Les performances des systèmes proposés en termes de consommation d'énergie sont évaluées en les comparant avec le système coopératif de la littérature basé sur des codes spatio-temporels et en présence d'une erreur de synchronisation entre les capteurs. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'application des réseaux de capteurs dans les postes électriques haute tension (HT) dans le contexte du Smart-Grid. L'objectif est d'évaluer les performances des systèmes proposés en présence de bruit impulsionnel et dans un environnement réel d'un poste HT ay Québec. En utilisant une série de mesures de ce bruit effectuée par l'Ecole de technologie supérieure de Montréal, nous déterminons un modèle statistique du bruit impulsionnel. Nous proposons une extension de ce modèle afin d'utiliser des systèmes multi-antennaires<br>Wireless sensor networks (WSN) have a wide range of applications in various fields and consist of a large number of low-cost, low-power distributed sensors. Energy efficiency of sensors is the most critical issue in the system design of the network. The aim of this thesis is to study the application of recent MIMO techniques in the context of cooperative MIMO forWSN in order to reduce energy consumption. These techniques are based on the max−dmin and P-OSM precoders which require the knowledge of the channel state information (CSI) at transmitter. To make the use of the CSI realistic in WSN, we quantized these two precoders. The idea is to reduce the information sent on the feedback channel while still having a good performance of the precoders. We used some techniques from the literature and proposed others to perform this quantization. We then proposed various energy-efficient cooperative schemes that allow the implementation of max−dmin and P-OSM precoders with a quantized feedback channel. Performances of the proposed schemes in terms of energy consumption and transmission delay are evaluated and analyzed by comparing them with the space-time block codes (STBC) based cooperative scheme used in literature. Results show that our proposed systems provide more energy savings than the STBC one even in the presence of synchronization errors between the sensors. We are further interested in the application of sensor networks in high-voltage substations in the context of the Smart Grid. The objective is to evaluate the performance of proposed cooperative systems in the presence of impulsive noise and in a real environment of high-voltage substation in Quebec. By using measured data of impulsive noise obtained from the Ecole de Technologie Supérieure of Montreal, we determined a statistical model of the impulsive noise. In order to use the multi-antenna system, we propose an extension of this model
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Raffenel, Yoann. "Optimisation du contrôle thermique dans une habitation multi sources." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2008. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T2174_yraffenel.pdf.
Full textAbstract:
En France, le secteur du bâtiment est responsable d’un cinquième de la consommation énergétique nationale. Les différentes Réglementations Thermiques (RT 2000, RT 2005, RT 2010), visent à réduire la consommation énergétique globale du secteur du bâtiment de 40% par rapport au niveau de 1990. La Recherche s’est emparée du thème de la réduction de la consommation énergétique depuis longtemps déjà, et la communauté de la thermique du bâtiment a déjà développé un grand nombre de solutions. Deux grandes familles de solutions peuvent être distinguées : les solutions sur l’architecture des habitats, les matériaux qui le composent, l’isolation, afin de diminuer les besoins énergétiques du bâtiment, et les solutions sur le développement des énergies renouvelables, ces systèmes capables de produire localement tout ou partie de l’énergie nécessaire au bâtiment sans émettre de gaz à effet de serre. Le but de ce travail est d’étudier les apports de l’automatique sur la réduction de la consommation énergétique dans le bâtiment, en particularité lorsque celui-ci se complexifie en intégrant un grand nombre de solutions évoquées précédemment. Dans l’objectif à long terme de parvenir à l’élaboration d’une intelligence artificielle capable de gérer l’ensemble des flux énergétiques dans un bâtiment, l’étude s’est particulièrement concentré sur la dépense énergétique importante que constitue le chauffage du bâtiment. Celle-ci demeure encore en moyenne la principale dépense énergétique. Nous avons ainsi conçu un contrôleur de chauffage basé sur des techniques basées sur la modélisation du procédé, ce qui est totalement différent des méthodes commercialisées, même les plus avancées. La première étape du travail consiste à choisir les modèles utilisés pour le bâtiment et ses systèmes énergétiques. Il existe un grand nombre de solutions de modélisation du bâtiment, la tâche consiste à choisir les modèles les plus appropriés dans le compromis entre précision et simplicité d’utilisation. Une modélisation de différents appareils électriques a également été développée pour l’occasion. La seconde étape est la conception du contrôleur en lui-même. Son objectif est double : assurer le confort thermique et minimiser la consommation énergétique. Après avoir défini plus clairement la notion de confort thermique et la façon dont celui-ci serait considéré par le contrôleur, la conception est effectuée en quatre sous-étapes. Durant la première, une trajectoire idéale de température est calculée afin de minimiser la consommation énergétique pendant les périodes d’inoccupation dans le bâtiment. Une fois la consigne calculée, une structure de commande intégrale est calculée au moyen d’une méthode de calcul de type « commande optimale ». Troisièmement, une méthode basée sur la résolution d’un problème de déconvolution est introduite pour estimer les différentes contributions non maîtrisées auxquelles est soumis le bâtiment afin d’en compenser plus efficacement les effets. Enfin, un compensateur anti windup est ajouté afin de prendre en compte les spécificités que comportent les actionneurs de chauffage. La dernière étape de ce travail a été le test et la validation du contrôleur développé en simulation sur quatre bâtiments différents de par leur architecture, leur comportement thermique et les systèmes énergétiques contenus. Les résultats se sont montrés très intéressants, puisque comparé à des solutions classiques de régulation fournissant des qualités de confort équivalentes, les économies d’énergies sont au moins égales à 10 %<br>In France, the building sector is responsible for a fifth of the national energy consumption. A serial of successive official thermal rules are adopted every five years in order to achieve in 2020 the reduction by 40% of the consumption level of 1990. Research has already started working on the reduction of energy consumption in buildings for a long time and many solutions have already been designed. These solutions can be separated in two categories. The first one regroups the solutions based on the improvement of the architecture, the structure, the insulation or the materials in the building. The goal of these solutions is to reduce the energy need of the building. The second category regroups the design and improvement of renewable energies. These systems allow the local production of a part of the energy needed by the building without greenhouse gases emissions. The goal of this work is to design new solutions based on automatic control, especially when buildings are getting even more complex integrating the mentioned solutions. With the final goal of designing a global artificial intelligence able to control and optimize each energy flux in a building, the study focused on the regulation of the space heating process. This energy consumption remains indeed the main consumption in most of the French residential buildings. We designed a space heating controller using model based automatic control methods, which differs from the usual commercialized controllers. The first step of the work consists in choosing the right model for the building and its energy systems among the numerous modelling method designed by the thermal science community. The model will be a trade-off between accuracy and using easiness. A modelling of several electric appliances was realized for the occasion. The second step is the design of the controller itself. Its objective is to ensure the thermal comfort while minimizing the energy consumption. Once we had more exactly defined the comfort concept and the way it is taken into account by the controller, this one was designed in four stages. First, an ideal temperature set point trajectory is calculated using optimal control in order to minimize the energy consumption when the building is unoccupied. Second, an integral control structure is calculated also with optimal control techniques. Third, the uncontrolled contributions to the building (solar radiations, external temperature…) are estimated with the introduction of a deconvolution problem solved by stochastic methods. Finally, an anti windup compensator is added in order to take into account the specifications of space heating actuators. The last step of this work was the testing of the controller in simulation. It was tested in four buildings, all different in their architecture, their inertia and the energy system they were using. The results were very interesting since in comparison with usual methods providing the same comfort level, the energy saving obtained is at least 10%
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Diane, Ibrahima. "Optimisation de la consommation d'énergie par la prise en compte de la redondance de mesure dans les réseaux de capteurs." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/3087/.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs sans fil sont utilisés aujourd'hui dans de nombreuses applications qui incluent notamment : la domotique, la santé, le domaine militaire ou encore la surveillance de phénomènes environnementaux. Toutefois, le dénominateur commun de toutes les applications de réseaux de capteurs reste la limite des capteurs en raison de leurs ressources matérielles limitées dont la plus contraignante est l'énergie. Cette thèse a pour objectif d'étudier les techniques permettant d'améliorer l'efficacité énergétique des réseaux de capteurs sans fil denses. Deux nouvelles techniques sont proposées. La première approche développée dans cette thèse concerne la conservation d'énergie fondée sur redondance de mesure. Le protocole proposé MR-LEACH (Measurement Redundancy aware LEACH) s'adresse à la problématique posée par l'absence de gestion efficace d'énergie au sein des grands réseaux de capteurs hiérarchiques. MR-LEACH est une extension du protocole LEACH bien connue pour améliorer la consommation d'énergie dans les réseaux de capteurs. En plus de la formation du cluster selon le protocole LEACH, les nœuds sont regroupes en tenant compte de leur redondance et un seul nœud transmet à la fois les données dans chaque groupe redondant. Cette méthode a les avantages de présenter une faible consommation d'énergie, d'accroître la durée de vie du réseau et de réduire le délai de bout en bout. Le protocole OER (Optimization of Energy based on Redundancy) est la seconde contribution de cette thèse. L'objectif est double. Nous proposons tout d'abord une méthode de partitionnement de réseaux de capteurs fondée sur les modèles de détection. Les modèles de détection estiment la manière dont un nœud est capable de détecter les phénomènes. Il s'agit ensuite de proposer un algorithme de recherche d'un partitionnement optimal. Nous nous sommes focalises sur la variation d'une fonction objectif. OER détermine si un partitionnement obtenu est meilleur pour minimiser la fonction objectif. Par la suite, l'impact de la recherche de solution optimale sur la durée de vie du réseau à été étudiée<br>Wireless Sensor Networks (WSN) are used today in many applications that differ in their own objectives and specific constraints. The application areas for wireless sensor networks are various: home automations, health care services, military domain, and environment monitoring. However the common challenge in designing WSN applications comes from the specific constraints of sensors because of their limited physical resources such as weak computational capability, small memory capacity and especially limited battery lifetime. This thesis aims to develop techniques to improve the energy efficiency of dense wireless sensor networks. Two new techniques are proposed. The first approach developed in this thesis concerns the energy conservation based on measurement redundancy. The proposed MR-LEACH (Measurement Redundancy aware LEACH) protocol address the main issue resulting from the absence of a energy efficient management within the large hierarchical wireless Sensor networks. MR-LEACH is an extension to the well-known LEACH protocol to improve energy consumption in cluster-based WSNs. In addition to cluster formation according to LEACH protocol, the nodes are grouped taking into account their redundancy and only a single node transmits data in each redundant group. This method have the advantages of presenting a low energy consumption, increasing the network lifetime and decreasing the end-to-end delay. OER (Optimization of Energy based on Redundancy) protocol is the second contribution of this thesis. There are two main objectives. Firstly, we propose a partitioning method for sensor networks based on sensing models. Sensing models estimate the manner in which a node is able to detect the phenomena. Secondly, we propose a search algorithm for finding an optimal partitioning. We focused on the variation of an objective function. OER determines whether a partitioning obtained is best to minimize the objective function. Thereafter, the impact of optimal solution search on network lifetime has been investigated
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Abril, Garcia Ana Belen. "Estimation et optimisation de la consommation dans les descriptions architecturales des systèmes intégrés complexes." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066115.
Full text
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Bissey, Sebastien. "Optimisation du coût de la consommation d'électricité dans l'habitat individuel." Thesis, Tours, 2019. http://www.theses.fr/2019TOUR4029.
Full textAbstract:
Les travaux menés durant cette thèse ont consisté à proposer des solutions pour optimiser le coût de la consommation d’électricité dans l’habitat individuel. Les outils matériels et logiciels proposés ici permettent à la fois d’estimer la rentabilité d’un système de gestion de l’électricité et l’impact des bons et simples gestes du quotidien. Dans un premier temps, des solutions permettant de faire des économies dans l’habitat individuel ont été comparées et évaluées. Le système de stockage de l’énergie électrique a été introduit. Le stockage permet entre autre de décaler la consommation d’électricité des heures pleines aux heures creuses et ainsi, de faire des économies. Dans une deuxième partie, la prédiction de la consommation d’électricité à base de logique floue a été introduite afin d’utiliser plus efficacement le système de stockage. La rentabilité des systèmes de stockage et des prises « connectées » a été étudiée. Dans un troisième et dernier temps, un convertisseur statique d’énergie à haut rendement (supérieur à 95%) a été introduit. Ce dernier est nécessairement bidirectionnel car l’énergie doit pouvoir transiter du système de stockage vers le réseau électrique de distribution et vice versa. Les taux de distorsion harmonique des signaux doivent alors être les plus petits possibles (ici, inférieurs à 8%). L’originalité du convertisseur proposé réside aussi dans la simplicité des commandes numériques nécessaires. Les composants sur substrat en SiC ont été utilisés pour atteindre les rendements souhaités. Ces composants permettent aussi d’augmenter la fréquence de découpage et ainsi, de diminuer la taille des éléments de filtrage<br>The work carried out as part of this thesis con'sisted in proposing solutions to optimize the cost of electricity consumption in individual housing. The hardware and software tools proposed here make it possible to estimate both the profitability of an electricity management system and the impact of good and simple daily actions. First, some solutions to save money in the single-family home were compared and evaluated. The electrical energy storage system has been introduced. Storage makes it possible, among other things, to shift electricity consumption from peak to off-peak hours and thus save money. In a second part, the prediction of electricity consumption based on fuzzy logic was introduced in order to use the storage system more efficiently. The profitability of storage systems and smart plugs was studied. In a third and final part, a highly efficient energy converter (above 95%) was introduced. The latter is necessarily bidirectional because the energy must be able to pass from the storage system to the distribution network and vice versa. The harmonic distortion rates of the signals must then be as low as possible (here, less than 8%). The originality of the proposed converter also lies in the simplicity of the necessary digital control circuits. SiC power devices were used to achieve the desired energy efficiency values. These components also increase the switching frequency and thus reduce the size of the filter elements
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Lossec, Marianne. "Systèmes multisources de récupération d'énergie dans l'environnement humain : modélisation et optimisation du dimensionnement." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00618233.
Full textAbstract:
Ces travaux s'inscrivent dans la problématique de l'alimentation autonome de systèmes électroniques communicants fondée sur la récupération de l'énergie disponible dans l'environnement humain. Cette thèse traite du dimensionnement d'un générateur multisource (thermique, photovoltaïque et cinétique) avec stockage d'énergie. Afin d'optimiser le dimensionnement d'un tel système dans un contexte de ressources paramétrables, des modèles génériques, adaptés à une large plage de dimensions, ont été établis, à partir de technologies déjà existantes, et validés expérimentalement. L'approche système a permis d'étudier les nombreux couplages multiphysiques existants et de mieux dimensionner le système. Ainsi, il a été montré qu'optimiser le rendement global de toute la chaîne de conversion d'énergie conduit à des solutions différentes de celles résultant d'une optimisation du dimensionnement de chaque organe pris séparément. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, une étude a été menée sur l'impact du profil de consommation sur le dimensionnement du système. Cette étude a permis, sur le cas particulier d'une application réelle, de mettre en évidence le potentiel d'une gestion d'énergie en cas de ressources faibles notamment par l'adaptation des profils de consommation.
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Tayeb, Jamel. "Optimisation des performances et de la consommation de puissance électrique pour architecture Intel Itanium/EPIC." Valenciennes, 2008. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/9eed6aef-dfaf-4a17-883f-d217a1d9a000.
Full textAbstract:
Cette thèse propose, dans sa première partie, d’étendre l’architecture EPIC des processeurs de la famille Itanium par l’ajout d’une pile matérielle. L’idée principale est qu’il est possible de combler l’écart de performance entre une architecture généraliste et les circuits spécialisés pour exécuter des machines virtuelles (FORTH,. NET, Java, etc. ). Pour ce faire nous proposons de réassigner dynamiquement un sous-ensemble des ressources existantes d’EPIC pour offrir une pile d’évaluation matérielle. Deux implémentations, non-intrusives et respectant la compatibilité binaire des applications existantes, sont proposées. La principale différence entre ces piles réside dans leur gestionnaire: logiciel ou matériel. La pile d’évaluation sous le contrôle du matériel présente des fonctions avancées comme le support des piles d’évaluation typées promues par la CIL de. NET. Ainsi, nous proposons un traducteur simple-passe de binaire CIL en binaire EPIC, utilisant la pile d’évaluation matérielle. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons étudié l’efficacité énergétique des applications sur les architectures Intel. Nous avons ainsi défini dans un premier temps une méthodologie et des outils de mesure de l’énergie consommée et la quantité de travail utile fournie par les logiciels. Dans un second temps, nous avons entamé l’étude de transformations de code source afin de réduire / contrôler la quantité d’énergie consommée par les logiciels<br>This thesis proposes, in its first part, to extend the EPIC architecture of the Itanium processor family by providing a hardware stack. The principal idea defended here is that it is possible to close the existing performance gap between generic architectures and application specific designs to run virtual machines (FORTH,. NET, Java, etc). With this intention, we propose to reallocate dynamically a subset of the EPIC architecture’s resources to implement a hardware evaluation stack. Two implementations are proposed, both non-intrusive and compatible with existing binary codes. The fundamental difference between these stacks lies in their manager: software or hardware. The hardware controlled evaluation stack offers support for advanced functions such as the support of strongly typed evaluation stacks required by. NET’s CIL. Thus, we propose a single pass CIL binary translator into EPIC binary, using the hardware evaluation stack. In the second part of this thesis, we studied the energy efficiency of software applications. First, we defined a methodology and developed tools to measure the energy consumption and the useful work provided by the software. In a second time, we engaged the study of source code transformation rules in order to reduce/control the quantity of consumed energy by the software
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Vasquez, Perez Oscar Carlos. "Ordonnancement de tâches pour concilier la minimisation de la consommation d'énergie avec la qualité de service : optimisation et théorie des jeux." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066591/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée au problème d'ordonnancement de tâches qui consiste à minimiser la somme de l'énergie consommée et le temps d'attente pondéré total, et l'aborde de deux différents points de vue : centralisé et décentralisé. Pour l'approche décentralisée, nous avons défini deux types de jeux qui diffèrent dans les actions proposées aux joueurs et avons cherché des moyens de facturer l'énergie consommée aux utilisateurs pour les inciter à adopter un bon comportement. Concrètement nous nous intéressons à l'existence d'équilibres de Nash purs, au temps de convergence vers ces équilibres, et au rapport entre l'énergie consommée et le montant des factures. Pour l'approche centralisée, nous avons réduit le problème de minimisation à un problème d'ordonnancement plus classique avec une fonction de pénalité de retard polynomiale concave, pour lequel peu résultats ont été connus. Après avoir établi un état de l'art sur la famille de problèmes d'ordonnancement pour plusieurs fonctions de pénalité élémentaires et montré qu'une technique de preuve de NP-complétude classique échoue ici, nous nous sommes intéressés à sa résolution exacte. Pour améliorer les performances de l'algorithme A* dans ce contexte, nous avons montré des résultats de règles de dominance. Concrètement, nous avons cherché à déterminer les conditions sous lesquelles une solution optimale devrait ordonnancer une paire de tâches dans un certain ordre. Ces résultats sont appuyés par une étude expérimentale qui évalue l'impact pratique de ces nouvelles règles, par rapport aux règles existantes<br>This thesis focuses on a job scheduling problem with the goal of minimizing the sum of energy consumption and the weighted flow time from two different approaches: centralized and decentralized. In the decentralized setting, we defined two games which differ in the strategies players can choose from and designed cost sharing mechanisms, charging the consumed energy to the users in order to incentive a socially desirable behavior. More precisely we were interested in the existence of pure Nash equilibria, in the convergence time, and the ratio between the consumed energy and the total charged amount. On the other side, for the centralized approach, we reduced the minimization problem to a classical scheduling problem with a polynomial concave penalty function, for which little results were known. We established a state of the art for a family of scheduling problems of this form with different penalty functions and showed that a classical NP-completeness proof technique fails here. Finally we addressed the exact resolution of the problem using the algorithm A*. In this context, we showed new order dominance rules. More precisely, we characterized the conditions under which any optimal solution must schedule a job pair in a certain order. In addition we carried out a computational experience to evaluate the practical impact of these new rules compared to the existing ones
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Moréac, Erwan. "Optimisation de la consommation d’énergie et de la latence dans les réseaux sur puces." Thesis, Lorient, 2017. http://www.theses.fr/2017LORIS467/document.
Full textAbstract:
Les progrès dans le domaine des semi-conducteurs ont permis la miniaturisation des puces et l’extension considérable de leurs capacités de calcul et de mémorisation. Cela s’est accompagné d’un accroissement très important du volume des données échangées à l’intérieur de ces puces, limitant les performances au débit de données dans la puce. Ainsi, les concepteurs ont proposé le réseau sur puce (ou NoC : Network-on-Chip) afin de répondre à ces besoins. Cependant, l’accroissement du trafic permis par ce réseau se traduit par une consommation énergétique plus importante engendrant une hausse de la température et une diminution de la fiabilité de la puce. L’élaboration de techniques d’optimisation de l’énergie du NoC est alors nécessaire. La première partie de cette thèse est consacrée à l’étude de la modélisation des NoCs afin d’estimer leur consommation et d’identifier les composants les plus consommateurs. Ainsi, la première contribution de cette thèse a été d’améliorer la modélisation du NoC en modifiant le modèle d’interconnexions d’un simulateur de NoC existant (Noxim), pour le rendre bit-près (Noxim-XT), et ainsi permettre au simulateur d’incorporer un modèle d’interconnexions considérant les effets du crosstalk, phénomène physique faisant varier leur consommation d’énergie. La seconde partie de la thèse traite de l’optimisation de la consommation d’énergie du NoC. Ainsi, la recherche d’optimisation s’est orientée vers la réduction d’énergie des liens étant donné leur importante contribution énergétique dans la consommation d’énergie dynamique du réseau. De plus, la part de l’énergie dynamique tend à augmenter avec l’évolution de la technologie. Nous avons proposé à l’issue de cette étude deux techniques d’optimisation pour les interconnexions du NoC. Ces deux optimisations proposent des compromis énergie / latence différents et une extension possible de ces travaux pourrait être la mise en oeuvre de la sélection de l’optimisation selon les besoins de l’application en cours<br>Thanks to the technology’s shrinking, a considerable amount of memory and computing capacity can be embedded into a single chip. This improvement leads to an important increase of the bandwidth requirements, that becomes the bottleneck of chip performances in terms of computational power. Thus, designers proposed the Network-on-Chip (NoC) as an answer to this bandwidth challenge. However, the on-chip traffic growth allowed by the NoC causes a significant rise of the chip energy consumption, which leads to a temperature increase and a reliability reduction of the chip. The development of energy optimization techniques for NoC becomes necessary.The first part of this thesis is devoted to the study of NoCs power models in order to estimate accurately the consumption of each component. Then, we can identify which ones are the most power consuming. Hence, the first contribution of this thesis has been to improve the NoC power model by replacing the lilnk power model in a NoC simulator (Noxim) by a bit-accurate one (Noxim-XT). In this way, the simulator is able to consider Crosstalk effects, a physical phenomenon that increases links energy consumption. The second part of the thesis deals with NoC energy optimization techniques. Thus, our research of optimization techniques is focused on inter-router links since their energy contribution regarding the NoC dynamic energy is significant and the dynamic energy tends to stay prominent with the shrinking technology. We proposed two optimization techniques from the study of NoC links optimizations. These two techniques present different energy / latency compromises and a possible extension of this work could be the development of a transmission strategy in order to select the right technique according to the application requirements
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Heinrich, Franz. "Modélisation, prédiction et optimisation de la consommation énergétique d'applications MPI à l'aide de SimGrid." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAM018/document.
Full textAbstract:
Les changements technologiques dans la communauté du calcul hauteperformance (HPC) sont importants, en particulier dans le secteurdu parallélisme massif avec plusieurs milliers de cœurs de calcul sur unGPU unique ou accélérateur, et aussi des nouveaux réseaux complexes.La consommation d’énergie de ces machines continuera de croître dans les années à venir,faisant de l’énergie l’un des principaux facteurs de coût.Cela explique pourquoi même la métrique classique"flop / s", généralement utilisé pour évaluer les applications HPC etles machines, est progressivement remplacé par une métrique centré surl’énergie en "flop / watt".Une approche pour prédire la consommation d'énergie se fait parsimulation, cependant, une prédiction précise de la performance estcruciale pour estimer l’énergie. Dans cette thèse, nouscontribuons à la prédiction de performance et d'énergie des architectures HPC.Nous proposons un modèle énergétique qui a été implémenté dans unsimulateur open source, sg. Nous validons ce modèle avec soin eten le comparant systématiquement avec des expériences réelles.Nous utilisons cette contribution pour évaluer les projetsexistants et nous proposons de nouveaux governors DVFS spécialementconçus pour le contexte HPC<br>The High-Performance Computing (HPC) community is currently undergoingdisruptive technology changes in almost all fields, including a switch towardsmassive parallelism with several thousand compute cores on a single GPU oraccelerator and new, complex networks. Powering a massively parallel machinebecomesThe energy consumption of these machines will continue to grow in the future,making energy one of the principal cost factors of machine ownership. This explainswhy even the classic metric "flop/s", generally used to evaluate HPC applicationsand machines, is widely regarded as to be replaced by an energy-centric metric"flop/watt".One approach to predict energy consumption is through simulation, however, a pre-cise performance prediction is crucial to estimate the energy faithfully. In this thesis,we contribute to the performance and energy prediction of HPC architectures. Wepropose an energy model which we have implemented in the open source SimGridsimulator. We validate this model by carefully and systematically comparing itwith real experiments. We leverage this contribution to both evaluate existingand propose new DVFS governors that are part*icularly designed to suit the HPCcontext
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Slama, Ines. "Optimisation de l’énérgie dans les réseaux de capteurs : techniques adaptatives pour l’accès, le routage et le contrôle de topologie." Evry, Institut national des télécommunications, 2008. http://www.theses.fr/2008TELE0028.
Full textAbstract:
The convergence of micro-electronic systems technology, digital electronics and wireless communications made viable the concept of sensor networks. The vision involves a large number of inexpensive nodes which consist of sensing, data processing and short range communicating components. Wireless Sensor Networks (WSN) have the potential to truly revolutionize the way we interact with our environment. Typically, sensors have lower computing power, communication bandwidth and smaller storage compared to traditional wireless devices. The most important characteristic of wireless sensor networks is that nodes are very constrained in energy resources. In most applications, replenishment of the batteries might be impossible. The network lifetime depends strongly on nodes’ battery lifetime. This makes energy efficiency critical in WSNs. Exhaustive research has been conducted in the past few years about energy conserving protocols and algorithms at each network layer. In this thesis, we focus on the routing and medium access control (MAC) schemes as they are being identified as the most energy consuming features in WSNs. To address these two targeted areas, we first design a power aware routing strategy that maximizes the lifetime of a small energy constrained sensor network. The power management is cast into an optimization problem. The system model and resolution are described and results of optimization show that the prosposed algortithm quickly converges to an optimal solution. A global and adaptive routing framework is then proposed to dynamically adapt to topology changes. Next, we extend our research to large-scale WSNs. A two-tiered architecture where nodes are divided into clusters and nodes forward data to base stations through cluster heads is considered. To maximize the network lifetime, two energy efficient approaches are investigated. We first propose an energy efficient usage of multiple mobile base stations within the network area. We then introduce a new optimal multi-hop routing scheme to arrange the communication between the Cluster Heads. The overall dynamic framework that combines the above two schemes is described and evaluated showing satisfactory results. Finally, we propose I-MAC; an adaptive hybrid MAC protocol for WSNs. I-MAC combines TDMA and CSMA techniques and uses a prioritization mechanism to efficiently manage the access to the channel and reduce the energy consumption. The different operations processed during the transmission phase of the protocol are described. The transmission control mechanism based on prioritization is then detailed. The overall protocol is evaluated through simulations and the results show that I-MAC is energy efficient, robust to topology changes and fair in resource allocation.
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Masmoudi, Oussama. "Optimisation de la planification des systèmes industriels en présence de contraintes énergétiques." Thesis, Troyes, 2016. http://www.theses.fr/2016TROY0031/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous abordons le problème de la planification de la production dans un système de type flow-shop, en tenant compte de l’aspect énergétique. Le système de production est composé de différentes machines fiables, séparées par des zones de stockage à capacité infinie. L’horizon de planification est composé de différentes périodes, chacune étant caractérisée par une durée, un coût d’électricité, une puissance maximale et des demandes de chaque produit. L’objectif consiste en la minimisation du coût total de production en terme d’électricité, stockage, mise marche (ou changement de série) et puissance demandée par période. Dans un premier temps, nous proposons une modélisation pour le problème de lot-sizing dans un système de type flow-shop, à capacité finie, dans le cas mono-produit. Étant donné que ce type de problème est NP-difficile, des méthodes approchées ont été développées afin de fournir des solutions de bonne qualité dans un temps réduit (heuristiques dédiées, heuristique de type Fix and Relax, algorithme génétique). Dans un deuxième temps, une généralisation du modèle pour le cas multi-produits a été considérée. De même, des méthodes approchées ont été proposées pour la résolution de ce type de problème<br>In this thesis, we deal with the production planning problem in a flow-shop system with energy consideration. The manufacturing system is composed of reliable machines separated by buffers with infinite capacities. The planning horizon is defined by a set of periods where each one is characterized by a length, an electricity price, a maximal allowed power and an external demand of each product. The purpose is to minimize the total production cost composed of electricity, inventory, set-up (or product series change) costs and a required power per period.In the first step, we propose mathematical models for a single item capacitated lot-sizing problem in a flow-shop system. Since this problem is known to be NP-hard, approximating methods are developed in order to provide solutions with good quality in a reasonable time (dedicated heuristics, Fix and Relax heuristic, genetic algorithm).In the second step, a generalization of the model for multi-items is considered. Similarly to the first case, approximating methods are proposed to solve this problem
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Nguyen, Hai-Nam. "Optimisation de la précision de calcul pour la réduction d'énergie des systèmes embarqués." Phd thesis, Université Rennes 1, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00705141.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la forte augmentation du débit et de la puissance de calcul des systèmes de télécommunications. Cette augmentation entraîne une consommation d'énergie importante et réduit la durée de batterie, ce qui est primordiale pour un système embarqué. Nous proposons des mécanismes permettant de réduire la consommation d'énergie dans un système embarqué, plus particulièrement dans un terminal mobile sans fil. L'implantation efficace des algorithmes de traitement numérique du signal dans les systèmes embarqués requiert l'utilisation de l'arithmétique virgule fixe afin de satisfaire des contraintes de coût, de consommation et d'encombrement. Dans les approches classiques, la largeur des données et des calculs est considérée au pire cas lors de la détermination des spécifications afin qu'elles soient satisfaites dans tout les cas. Nous proposons une approche d'adaptation dynamique, permettant de changer la spécification en fonction de l'environnement (par exemple les conditions d'un canal de transmission) avec pour objectif de réduire la consommation d'énergie dans certaines conditions. Tout d'abord, la relation entre la puissance de bruit de quantification et le taux d'erreur binaire du système en fonction du bruit au récepteur est établie pour une chaîne de transmission QPSK. Ce résultat est appliqué dans la technique d'accès multiple par répartition de codes en séquence directe (DS-CDMA). Parmi plusieurs systèmes de télécommunications utilisant la technique DS-CDMA, nous montrons comment adapter dynamiquement la précision de calcul d'un récepteur 3G WCDMA. La conversion en virgule fixe nécessite un algorithme d'optimisation combinatoire pour l'optimisation des largeurs des opérateurs sous une contrainte de précision. La deuxième axe de ces travaux de thèse concerne l'étude d'algorithmes d'optimisation adaptés au problème de l'optimisation des largeurs de données. Nous proposons de nouveaux algorithmes pour les problèmes à une seule contrainte ou à une suite des contraintes correspondant à différents niveaux de précision pour les systèmes auto-adaptatifs. Le résultat des algorithmes génétiques multi-objectifs, sous forme d'une frontière de Pareto, permet d'obtenir la largeur correspondant à chaque niveau du bruit de quantification. Une version améliorée des algorithmes génétiques combinée avec l'élitisme et la recherche tabou est proposée. En plus, nous proposons d'appliquer GRASP, un algorithme de recherche locale stochastique permettant de trouver le résultat dans un temps plus faible en comparaison avec les algorithmes génétiques.
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Sid, Salima. "Opérations unitaires et outils procédés pour une optimisation énergétique de stations d'épuration méditerranéennes." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT111.
Full textAbstract:
Le déploiement de processus biologiques intensifiés s’accélère en traitement des eaux usées au regard des volumes importants à traiter et des avantages apportés : compacité, temps de traitement et qualité d’eaux. Cependant, cette intensification se fait souvent au détriment d’une consommation importante d’énergie qui reste le principal défi à relever. Pour cela, deux systèmes intensifs ont été analysés: un bioréacteur à membrane (BàM, 64000 eqH) et un procédé de boues activé conventionnel (BAC24000 eqH). Dans un premier temps, toutes les dépenses énergétiques de ces stations ont été quantifiées puis sectorisées, pour ensuite, définir des coûts de référence et proposer des stratégies de réduction d’énergie. L’audit énergétique pour ces deux stations confirme que l’aération est le poste le plus consommateur (Pour le BAC, la consommation totale de la station vaut 0.82 kWh/m3traité dont 44% sont dus à l’aération).Si de nombreux postes de dépenses énergétiques s’avèrent immuables, plusieurs facteurs influencent cependant ces consommations: La capacité hydraulique, la température, l’âge des boues... L’analyse des stations sur plus de trois ans de fonctionnement souligne les facteurs influençant cette consommation spécifique (kWh/m3traité) : débit entrant (saisonnalité) et concentrations en MES dans les bassins biologiques. Ainsi, une optimisation énergétique a été faite en mixant les données terrains avec des simulations sous GPS-X. Les résultats ont ainsi permis de relier les dépenses énergétiques (demande en oxygène) avec la production de boue. L’introduction d’un paramètre permet de trouver en fonction des contraintes locales (Couts du kWh et de l’évacuation des boues) la concentration en MES dans les bassins qui minimise les coûts globaux<br>Intensive biological processes are increasingly used in wastewater field due to their principles to operate on a reduced surface and produce good quality waters. However, studies show that intensification and high energy consumption go hand in hand, pointing out the value of energy benchmarking. In this work, two intensive systems have been studied: a membranebioreactor, MBR, (64000 p.e.) and a conventional active sludge, CAS, (24000 p.e.).Our objectives were to know where and why this energy is consumed, what factors influence these consumptions, and to give tools to optimize the energy efficiency. A three years energy audit was done for both stations confirming that aeration is the major energy expense (more than 44% of the total plant consumption:0.82kWh/m3). Several factors influence this energy were identified: hydraulic capacity, temperature andsludge age... High energy consumption has been noted in case of low hydraulic loading underlining the seasonal consumption. Moreover, the impact of Suspended Solid (SS) concentration on the energy consumption and on the overall treatment cost was determined at different SS concentration (ranged from 1 to 8 gSS/L) by software simulation (GPS-X) and data analysis. Simulation results showed that an increase of SS leads to an increase in oxygen demand (increased energy cost) but leads also to a decrease of sludge production (reduction of sludge disposal cost).In a full scale plant based on CAS process, the SS concentration must be carefully chosen in order to find the best compromise between the levels of treatment required, the energy demand to ensure biological activity and the sludge disposal cost while minimizing overall costs
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Arcaya, Jordan Alexis. "Optimisation de la consommation énergétique sous contrainte de QoS pour des lunettes connectées intelligentes." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4027.
Full textAbstract:
De nos jours, de plus en plus d’objets se connectent à Internet formant l’Internet des Objets (IoT). Les wearables, une classe de dispositifs constituant l’IoT, sont des équipements portés par un utilisateur qui permettent de détecter et traiter des signaux physiologiques. Le porteur de l’équipements peut ainsi recevoir directement des informations qualitatives sur son état de santé par exemple. Les données collectées pouvant par ailleurs être transmises sur le cloud pour une analyse plus approfondie. C’est dans ce contexte que la start-up Ellcie-Healthy développe des lunettes connectées intelligentes. L’objectif est d’améliorer la qualité de vie des utilisateurs et d‘éviter certains risques pour leur santé et leur sécurité (e.g. la détection des chutes). Pour cela, de nombreux capteurs ont été intégrés dans ces lunettes connectées afin de collecter et envoyer des données physiques, physiologiques et environnementales vers une passerelle, typiquement un smartphone. Or, concevoir des dispositifs wearables comporte de nombreux challenges tels que la consommation énergétique, la qualité de service (QoS) ou leur miniaturisation. Ces contraintes de conception, telles que l’autonomie ou la QoS, doivent être adressées tôt dans la phase de conception afin de garantir un respect des contraintes et des besoins utilisateurs. Dans cette thèse, nous proposons ainsi une méthodologie basée sur une approche de modélisation de haut niveau. L’objectif est d’aider les concepteurs, tôt dans le flot de conception, à effectuer les meilleurs choix des configurations matérielles et logicielles. Dans ce but, nous avons tout d’abord proposé des modèles analytiques de consommation de puissance pour les différents modules composant les lunettes connectées. Ces modèles, élaborés à partir de données mesurées directement sur des prototypes matériels, permettent pour différents scénarios applicatifs d’estimer la puissance consommée moyenne du système, et donc son autonomie. Les contraintes de performances (ou QoS) ont également été considérées dans notre approche de niveau système. L’application de détection de l’endormissement au volant, développée par Ellcie-Healthy, a été étudiée afin d’identifier les configurations matérielles et logicielles impactant le plus la consommation énergétique et la performance (i.e. la QoS liée à la détection des clignements des yeux). Une solution, basée sur un algorithme de réseaux de neurones convolutifs (CNN), a été proposée afin d’améliorer les performances de l’application. Bien que plus contraignantes en termes de temps d’exécution et d’empreinte mémoire, nous avons montré qu’il est possible d’exécuter ce type d’algorithme CNN at the edge (i.e. sur un microcontrôleur). Durant cette thèse, un banc de test a également été développé afin d’évaluer les conditions de sécurité et le phénomène de vieillissement des batteries. L’utilisation de cette plateforme expérimentale a permis de collecter de nombreuses informations liées au processus de charge/décharge de diverses batteries utilisées par l’entreprise. Différents modèles de batterie data-driven ont ainsi été proposés et validés pour différents cas d’usage. L’ensemble de ces modèles ont été intégrés dans un environnement de simulation, permettant ainsi de modéliser et simuler les versions actuelles ou futures des lunettes connectées intelligentes. Les concepteurs peuvent alors rapidement évaluer l’impact de différentes configurations matérielles et logicielles ou de politiques de gestion de l’énergie sur l’autonomie et les performances du système. Cette méthodologie générique de modélisation et simulation permet également de considérer d’autres types de dispositifs wearables<br>A growing number of physical objects are being connected to the Internet at an unprecedented rate realizing the idea of the Internet of Things (IoT). Wearables are a class of IoT devices worn on the body that can detect and process physiological signals. A wearable can then give bio-feedback to the wearer or send information to the cloud for further analysis. In this context, the Ellcie-Healthy start-up is developing an intelligent and connected eyewear solution with the aim at improving the user’s quality of life and to prevent risks for their health and safety. To do so, several sensors are integrated into the wearable eyeglass to collect and send physical, physiological and environmental information towards a gateway, typically a smartphone. Designing wearable devices deals with numerous challenges such as the energy consumption, the quality of service (QoS) and the scalability, to cite only a few. Several design constraints, such as the autonomy and QoS, must be addressed early in the design flow to ensure the wearable device will meet the user requirements. In this PhD thesis, we propose a simulation flow based on a system-level modeling approach to help designers making the best choices of hardware/software settings early in the design phase. To do so, we have first developed analytical power models for the Ellcie Healthy smart glasses. These models, built from data measured on the real platform, allow estimating the average power consumption of the system, and so the battery lifetime, for different application scenarios. Then, performance constraints have also been considered in our system-level approach. The drowsiness detection application, developed at Ellcie Healthy, has been profiled to identify the hardware and software configurations impacting the most the energy consumption and the application QoS, i.e. the detection performance. A solution based on a Convolutional Neural Network (CNN) has been proposed to further improve the drowsiness detection QoS. We have also demonstrated that it is possible to execute this CNN at the edge (i.e. on a micro-controller). A battery testbench has also been developed to evaluate battery safety conditions as well as the aging phenomenon. Using this experimental platform, a significant amount of information on the battery charge/discharge process has been collected. A data-driven battery model has been proposed and validated. All these models have been integrated into a simulation framework which allows modeling and simulating existing or future versions of the smart connected glasses. Using this framework, designers can rapidly investigate trade-offs between hardware and/or software settings, as well as study system autonomy and application QoS. In addition, this simulation flow can be used to evaluate power management strategies from a high-level point of view
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Trigui, Rochdi. "Motorisation asynchrone pour véhicules électriques : modélisation, optimisation et évaluation." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL064N.
Full textAbstract:
Notre travail a porté sur la contribution à la conception d'un outil modulaire pour la simulation de véhicules électriques et hybrides sur des trajets d'usage réel. Notre apport a concerné plus précisément la motorisation asynchrone dont le modèle proposé ici tient compte des contraintes imposées à l'entrée et à la sortie du moteur électrique par le type d'usage du véhicule. En effet, une étude préliminaire concernant l'usage réel d'un véhicule utilitaire électrique de livraison nous a permis de mettre en évidence le domaine et le temps d'utilisation du moteur électrique. Celui ci est amené à fonctionner en surcharge pendant des périodes de courtes durées et à faibles puissances pendant un temps important. Le modèle du moteur asynchrone exposé dans ce travail présente de ce fait des paramètres variables pour tenir compte des phénomènes de saturation magnétique, d'effet de peau dans le rotor et de l'élévation de température. Nous présentons les méthodes pour l'identification de ces paramètres à partir d'essais à vide et en charge du moteur. Les mesures sont effectuées sur un banc d'essai muni d'un onduleur à IGBT et d'une commande vectorielle. Le module de calcul développé autour du modèle identifié permet de calculer les grandeurs électriques et énergétiques en offrant plusieurs possibilités de fonctionnement. Ce module est ensuite intégré dans le logiciel de simulation de véhicules électriques et hybrides VERT de l'INRETS. L'utilisation de ce logiciel nous a permis d'examiner deux solutions à motorisation asynchrone. La première a concerné un véhicule urbain léger dont l'étude des performances et de consommation d'énergie nous ont permis de comparer les différentes stratégies de commandes et de vérifier l'importance de l'usage réel du véhicule. La deuxième a consisté en une chaine de traction à deux moteurs asynchrones pour un véhicule utilitaire de livraison en vue d'une économie d'énergie.
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Benali, Wissem. "Modélisation et optimisation de la consommation énergétique d'un système de communication Wi-Fi." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2017. http://www.theses.fr/2017IMTA0041/document.
Full textAbstract:
La forte augmentation du nombre de terminaux connectés ces dernières années et l'utilisation croissante des technologies de communication impacte de manière non négligeable la facture énergétique. Pour enrayer cette augmentation de la consommation énergétique, il devient primordial de pouvoir comparer en termes de consommation les algorithmes de communications numériques, afin de développer l'architecture de transmission la moins énergivore. Dans cette thèse, la couche physique des standards Wi-Fi IEEE 802.11ac est analysée sous un angle énergétique. La puissance dissipée dans les circuits pour faire fonctionner les algorithmes de traitement de signal est prise en compte en plus de la puissance d'émission d'antenne classique. La méthodologie mise en œuvre inclut à la fois des simulations et des développements sur plateforme matérielle (FPGA), permettant d'obtenir des évaluations de la consommation plus réalistes. Nous avons dans un premier temps analysé de façon isolée les éléments composant les chaines de communications numériques. Puis nous avons intégré les périodes d'activité et d'inactivité de chaque élément dans le calcul de la consommation énergétique globale des chaines. Nous proposons une méthode pratique et efficace d'estimation de la consommation, incluant une base de données issue de simulations, et une analyse théorique des taux d'activité de chaque élément de la chaine. Ces résultats permettent d'analyser la répartition de la consommation en puissance des éléments composant les émetteurs et les récepteurs, et de comparer diverses architectures et jeux de paramètres. En particulier, nous avons évalué l'impact de deux architectures de Transformées de Fourier Rapides sur la consommation globale du système<br>The strong increase of the number of connected devices in recent years and the increasing use of communication technologies has a significant impact on the energy bill. To stop the increase in energy consumption, it is essential to be able to compare the digital communication algorithms in terms of consumption, in order to develop the most energy-efficient transmission architecture.In this thesis, the IEEE 802.11ac Wi-Fi standard of physical layer is analyzed at an energy point of view. The power dissipated in the circuits for operating the signal processing algorithms is taken into account in addition to the antenna transmission power. The implemented methodology includes both simulations and developments on a hardware platform (FPGAs), resulting in more realistic consumption assessments.First, we analyzed separately the components of the digital communications chains. Then we integrated the periods of activity and inactivity of each element in the calculation of the global energy consumption of the chains. We propose a practical and efficient method of estimating consumption, including a database derived from simulations, and a theoretical analysis of the activity rates of each element of the chain.These results make it possible to analyze the distribution of the power consumption of the elements composing transmitters and receivers, and to compare various architectures and sets of parameters. In particular, we evaluated the impact of two Fast Fourier Transform architectures on overall system consumption
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Dahmane, Menad. "Gestion, optimisation et conversion des énergies pour habitat autonome." Thesis, Amiens, 2015. http://www.theses.fr/2015AMIE0025/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente le travail de recherche qui consiste à développer et à mettre au point un dispositif capable d'alimenter en électricité un habitat isolé et le rendre autonome en utilisant des sources d'énergie renouvelable. Le système multi-sources considéré comprend une éolienne et des panneaux photovoltaïques comme sources principales, des batteries de type Lithium-Ion pour le stockage ainsi qu'un générateur Diesel comme source de secours. Dans le but d'apporter une contribution face aux problèmes de gestion d'énergie pour systèmes hybride et la commande des chaînes de conversion d'énergie renouvelable, nous proposons dans ce travail une stratégie de gestion des flux de puissances basée sur la prédiction des potentiels énergétiques sur un horizon très-court pour générer des références optimales pour assurer l'autonomie de la charge. Pour cela, nous présentons dans un premier temps, un dimensionnement des différents modules du système multi-sources ainsi que la modélisation de chacune des chaînes de conversion d'énergie. Par la suite, cette modélisation nous a permis de développer des lois de commande en utilisant les techniques LMI pour le placement de pôles dans le but d'augmenter les performances transitoires du suivi de références. L'algorithme de gestion proposé ainsi que les stratégies de commande développées pour le suivi de références et la maximisation de puissance ont été validées en simulation en utilisant des données issues de mesures réelles. Après avoir obtenu des résultats en simulation avec Matlab/Simulink, nous avons validé ces travaux expérimentalement en réalisant des tests sur la plateforme multi-sources équipée de cartes dSPACE du laboratoire<br>This dissertation presents a research project that consists of the development of a device that is able to supply an isolated house with electricity and to make it autonomous by using renewable energy sources. The multi-source system considered in this thesis includes a wind turbine and photovoltaic panels as main sources, Lithium-Ion batteries for storage and Diesel generator as emergency source. In order to make a contribution considering problems of energy management for hybrid systems as well as problems in controlling energy conversion chains, we are suggesting a power flow management strategy which is based on the prediction of the potential energy available on the veryshort-term. That strategy aims at generating optimal references in order to insure the electrical autonomy of the house. For this, we present firstly, a sizing and modelingof the different modules of the multi-source system. This modelling allowed us subsequently to develop a static and dynamic state feedback control strategies by using LMI techniques for pole placement in order to increase the transition performancesfor reference monitoring. The proposed management algorithm as well as the developed control strategies for tracking and maximizing power is validated in simulation using data obtained through real measurements. After having results in simulationusing Matlab/Simulink, we have validated them experimentally by conducting tests via a multi-source platform equipped with dSPACE cards of our laboratory
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Michel, Pierre. "Gestion d'énergie d’un véhicule hybride électrique-essence équipé d'un catalyseur par minimisation conjointe consommation-pollution : étude et validation expérimentale." Thesis, Orléans, 2015. http://www.theses.fr/2015ORLE2006.
Full textAbstract:
Dans les véhicules hybrides électrique-essence, les stratégies de gestion de l’énergie déterminent la répartition des flux d'énergies des moteurs thermique et électrique avec pour objectif classique la réduction de la consommation. Par ailleurs, pour respecter les seuils réglementaires d’émissions polluantes, les motorisations essence sont équipées d’un catalyseur 3-voies chauffé par les gaz d’échappement. Une fois amorcé, ce catalyseur convertit presque entièrement les émissions polluantes du moteur. C’est donc au démarrage que la plupart de la pollution est émise, lorsque le catalyseur est froid et que la pollution du moteur n’est pas convertie. La chauffe du catalyseur est donc l’étape clé de la dépollution. Ce mémoire propose une démarche de prise en compte des émissions polluantes par la gestion d’énergie. Le véhicule hybride est assimilé à un système dynamique à deux états, l’état de charge batterie et la température du catalyseur. Un problème d’optimisation dynamique est défini, qui minimise un critère original pondérant judicieusement la consommation et les émissions polluantes. La théorie de la commande optimale, avec les Principes du Minimum de Pontryaguine et de Bellman, permet de résoudre ce problème d’optimisation. Des stratégies optimales sont déduites et simulées avec un modèle de véhicule intégrant un modèle thermique multi-zones de catalyseur, validé expérimentalement, qui simule précisément la chauffe. Le compromis entre la consommation et la pollution est exploré. Une stratégie de chauffe du catalyseur, plus méthodique, analytique et efficace que les stratégies empiriques actuelles, est alors proposée. Cette stratégie est validée expérimentalement dans un environnement HyHIL (Hybrid Hardware In the loop). Une importante réduction de la pollution est obtenue, confortant l’approche d’optimisation dynamique pour la mise au point des stratégies de gestion d’énergie du véhicule hybride<br>In hybrid gasoline-electric vehicles, the energy management strategies determine the distribution of engine and motor energy flows with fuel consumption reduction as classical objective. Furthermore, to comply with pollutant emissions standards, SI engines are equipped with 3-Way Catalytic Converters (3WCC) heated by exhaust gases. When 3WCC temperature is over the light-off temperature, engine pollutant emissions are almost totally converted. Most of the pollution is produced at the vehicle start, when the 3WCC is cold and the engine pollution is not converted. The 3WCC heating is thus the key aspect of the pollutant emissions. This dissertation proposes an approach to take into account pollutant emissions in energy management. The hybrid electric vehicle is considered as a dynamic system with two states, the battery state of charge and 3WCC temperature. A dynamic optimization problem is defined, minimizing an original criterion weighting judiciously fuel consumption and pollutant emissions. Optimal control theory, with the Pontryaguine Minimum and Bellman principles, allows solving this optimization problem. Optimal strategies are derived and simulated with a vehicle model including a multi-zones 3WCC thermal model, experimentally validated, which simulates precisely the 3WCC heating. The compromise between fuel consumption and pollutant emissions is explored. Then, an innovative 3WCC heating strategy is proposed and validated experimentally in a HyHIL (Hybrid Hardware In the loop) environment. A significant reduction of the pollutant emissions is obtained, strengthening the dynamic optimal approach to set up the energy management strategies for hybrid vehicles
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Hadj-Saïd, Souad. "Optimisation énergétique Convexe pour véhicule Hybride électrique : vers une solution analytique." Thesis, Orléans, 2018. http://www.theses.fr/2018ORLE2028/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la gestion d'énergie d'un Véhicule Hybride Électrique. Pour ce type de véhicule, l'optimisation énergétique est un enjeu majeur. Cela consiste à calculer les commandes optimales minimisant la consommation énergétique du véhicule sous un nombre fini de contraintes. Deux types de méthodes peuvent être utilisées pour résoudre ce problème d'optimisation. La première méthode et la plus utilisée, la méthode numérique, utilisant des modèles cartographiques basés sur des données. Elle présente deux inconvénients majeurs: temps de calcul et mémoire importants. La deuxième méthode, appelée analytique, qui permet de remédier à ces deux problèmes, a été utilisée dans cette thèse. Plus l'architecture du véhicule devient complexe (plusieurs machines électriques, moteur thermique, élévateur de tension), plus l'intérêt de cette approche sera important. La méthodologie analytique, proposée dans cette thèse, est composée principalement de trois étapes : la modélisation convexe, le calcul analytique des commandes et la validation des commandes analytiques sur un simulateur de véhicule. Cette méthodologie a été appliquée sur les trois configurations possibles du véhicule étudié : parallèle, bi-parallèle et série. Finalement, l'ajout de l'élévateur de tension dans la gestion d'énergie ainsi que l'étude de son impact sur la consommation énergétique du véhicule sont présentés dans le dernier chapitre. Les résultats obtenus en simulation montrent que la méthode analytique a permis de réduire considérablement le temps de calcul tout en ayant une sous-optimalité très faible<br>This thesis focuses on the energy management of Hybrid Electric Vehicle. In this type of vehicle, energy optimization is a major challenge. It consists of calculating optimal commands that minimize the vehicle’s energy consumption under a finite number of constraints. The optimization issue could be solved using a digital method or an analytical method. This choice depends on the nature of energy models that monitor the optimization criteria: analytical or maps of experimental measurements. However, this method presents numerous disadvantages. Its calculation is extremely time-consuming for instance. Therefore, the works presented in this thesis were directed in order to develop an analytical solution where the calculation is lesstime consuming. The architecture of the vehicle is complex. In fact, the vehicle contains two electrical machines, a thermal engine and a step-up. These components have all a straight impact on the vehicle’s energy consumption so several optimization variables were defining. Consequently, working on an analytical solution was a natural choice. The proposed analytical methodology consists of three steps: convex modeling, the command analytical calculation as well as the analytical command validation on a vehicle simulator. This methodology was applied to three possible configurations of the studied vehicle: parallel, biparallel and in serial. Finally, the step-up addition to the energy management as well as the study of itsimpact on the vehicle’s energy consumption are presented in the last chapter. The simulation results show that the analytical method reduces considerably the computing time and has an extremely low suboptimality
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Bianzino, Aruna Prem. "Ingénierie de trafic avec conscience d'énergie dans les réseaux filaires." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01002105.
Full textAbstract:
Que le phénomène découle d'une prise de conscience des conséquences sur l'environnement, d'une opportunité économique ou d'une question de réputation et de commerce, la réduction des émissions de gaz à effets de serre est récemment devenue un objectif de premier plan. Les individus, les entreprises et les gouvernements effectuent un effort important pour réduire la dépense énergétique de multiples secteurs d'activité. Parallèlement, les technologies de l'information et de la communication sont de plus en plus présentes dans la plupart des activités humaines et l'on a estimé que 2% des émissions de gaz à effets de serre pouvaient leur être attribuées, cette proportion atteignant 10 % dans les pays fortement industrialisés [1, 2]. Si ces chiffres paraissent raisonnables aujourd'hui, ils sont certainement appelés à croître à l'avenir. À l'heure du cloud computing, les infrastructures de calcul et de communication demandent de plus en plus de performance et de disponibilité et imposent l'utilisation de matériels puissants et engendrant une consommation d'énergie importante du fait de leur fonctionnement direct, mais aussi à cause du refroidissement qu'ils nécessitent. En outre, les contraintes de disponibilité imposent une conception d'architectures redondantes et dimensionnées sur une charge crête. Les infrastructures sont donc souvent sous-utilisées et adapter leur niveau de performance à la charge effectivement constatée constitue une piste d'optimisation prometteuse à divers niveaux. Si l'on adopte un strict point de vue environnemental, l'objectif du Green Networking consiste à réduire le volume d'émissions de gaz à effets de serre dues au processus de communication. L'utilisation de sources d'énergie renouvelables ou d'électronique de faible consommation (par exemple asynchrone) constituent des pistes évidentes d'amélioration.
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Correa, Florez Carlos Adrian. "Optimisation des flexibilités des « consommacteurs » dans le contexte des marchés d’électricité." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM011.
Full textAbstract:
Cette thèse présente un cadre d'optimisation avec incertitude dans le cas où un agrégateur gère des dispositifs de stockage résidentiels et des énergies renouvelables comme sources de flexibilité, participant directement au marché journalier de l'énergie et proposant des services visant à minimiser les coûts opérationnels. Les actifs de flexibilité résidentiels sont composés de batteries, de chauffe-eau électriques et de panneaux photovoltaïques, gérés et contrôlés de manière optimale par l'agrégateur. Le modèle d’optimisation prend également en compte le coût de vieillissement de la batterie, qui permet de capturer la relation non linéaire entre la profondeur de décharge et le cycle de vie total. Les sources d’incertitude sont: la demande électrique et thermique, la production photovoltaïque et le prix de l’énergie. Ces incertitudes sont incluses dans le modèle mathématique au moyen d'une optimisation robuste et une méthodologie est proposée pour détecter les solutions offrant le meilleur compromis entre coût et risque. De plus, cette thèse présente une stratégie de gestion de la flexibilité locale basée sur deux produits: 1) les offres sur un marché local; et 2) prise en charge de contraintes locales pour le gestionnaire du réseau de distribution (GRD) sous la forme de la puissance nette et de la rampe nette. Un modèle d'optimisation robuste ajustable est proposé pour la gestion coordonnée des ressources et permet de démontrer que le cadre d'appel d'offres stratégique est suffisamment robuste rendant possible une participation coordonnée sur trois marchés différents: l'énergie, la flexibilité locale et les échanges bilatéraux (GRD)<br>This thesis presents an optimization framework under uncertainty for the case in which an aggregator manages residential storage devices and renewable energy as sources of flexibility, participating directly in the day-ahead energy market and offering services to minimize operational costs. Residential flexibility assets are composed by batteries, electric water heaters and PV panels, which are optimally managed and controlled by an aggregator. The optimization model also considers battery’s cycling aging cost which allows capturing the non-linear relation between depth of discharge and total life cycling. The following sources of uncertainty are considered: electrical and thermal demand, PV production and energy prices. These uncertainties are included in the mathematical model by means of robust optimization theory and a methodology based on Pareto-optimality is proposed to detect the solutions with the best trade-off between cost and risk. In addition, this thesis presents a local flexibility management strategy, which is based on two products: 1) flexibility bids into a local market; and 2) local constraint support for the Distribution System Operator (DSO) in the form of maximum allowed net power and net ramping rate. An adjustable robust optimization model is proposed for coordinated management of resources and allows to demonstrate that the strategic bidding framework is robust enough to enable coordinated participation in three different marketplaces: energy, local flexibility and bilateral trading with the DSO
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Seddik, Alaa. "TCP performance study and enhancements within wireless multi-hop ad hoc network environments." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2009. http://www.theses.fr/2009EVRY0006/document.
Full textAbstract:
Les réseaux ad hoc diffèrent des réseaux filaires par la multitude de perturbation auxquels ils sont sujets. Alors qu’une rupture de lien est un événement plutôt rare sur des réseaux filaires, et généralement imputable à l’état physique du matériel intermédiaire, cet événement est courant avec les communications radio. Ceci est lié à la qualité du signal reçu de l’autre extrémité ou à la configuration de l’environnement. Les perturbations causées par l’environnement ne mènent pas seulement à une rupture d’un lien, elles peuvent avoir un impact sur la réception des données. La volatilité des liens est typique dans les réseaux sans fil alors pour les réseaux filaires ce problème est inexistant. TCP, qui est prévu pour assurer la transmission fiable des données, n’a été conçu qu’en tenant compte des contraintes des réseaux filaires. Ainsi, certains événements dans la transmission de données sans fil peuvent être mal interprétés et engendrer une mauvaise réaction de TCP. Pour améliorer la performance de TCP dans les réseaux ad hoc, l’objectif de cette thèse est double. Dans un premier temps, une étude complète des performances de TCP dans les réseaux ad hoc est dressée. Celle-ci concerne à la fois les débits atteignables et aussi la consommation d’énergie induite par l’utilisation de ce protocole de transport dans un réseau ad hoc. Cette étude permet d’identifier les points d’amélioration de TCP pour qu’il soit utilisable dans les réseaux ad hoc. Dans un second temps, nous proposons une nouvelle variante de TCP, appelée TCP-WELCOME, dont l’objectif est de traiter de façon adéquate les différents types de perte de paquets sur un réseau ad hoc et optimiser la performance de TCP<br>Wireless ad hoc networks are different from wired networks by the multitude of data packet loss situations they are subjected to. This is due to the characteristics of wireless channel that might obstruct the proper reception of data packet at the destination end. In some case, these vulnerabilities of wireless channel can result in a complete link failure. Although link failure is of low probability in wired networks, it is rather common in wireless networks. The volatility of communication channel is a typical problem with wireless links, which is not the case with wired cables. TCP is a transport protocol that aims at ensuring high reliability and guarantying reception of data packets. However, TCP was designed for wired networks to address congestion, which is the main cause for data packet loss in wired networks. Therefore, other types of data packet loss encountered in wireless networks are prone to misinterpretation by TCP, which will lead to TCP performance degradation within the network. To overcome the performance limitation of TCP when used within ad hoc networks, the aim of this thesis is twofold. First, a complete performance study of TCP over ad hoc networks is achieved. This evaluation concerns two performance metrics: the achievable throughput and the energy consumption of TCP within ad hoc networks. This study allows identifying the potential room of improvement to enhance TCP efficiency in ad hoc networks. Second, we propose a new TCP variant, TCP-WELCOME that optimizes the performance of TCP in ad hoc networks through its ability to distinguish among, and efficiently deal with, different data packet loss situations, within ad hoc networks
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Samir, Anass. "Conception de solutions basses puissances et optimisation de la gestion d'énergie de circuits dédiés aux applications mixtes." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4700.
Full textAbstract:
Depuis trois décennies, la tendance du marché répond à la demande actuelle de miniaturisation et d'augmentation de performances des appareils multimédias. Or, toute réduction des dimensions d'un facteur donné impose une diminution des tensions (pour des raisons de fiabilité). Afin d'y répondre, la réduction de taille des circuits intégrés CMOS atteint des échelles d'intégration submicroniques entrainant une baisse importante de la fiabilité des composants et en particulier des transistors. La création de porteurs chauds, ainsi que la dissipation thermique à l'intérieur des circuits submicroniques, sont les deux phénomènes physiques principaux à l'origine de la baisse de fiabilité. La solution technique permettant de garder un bon degré de fiabilité, tout en réduisant la taille des composants, consiste à réduire la tension d'alimentation des circuits. Parallèlement aux contraintes de performances, les normes environnementales demandent une consommation la plus réduite possible. La difficulté consiste alors en la réalisation de circuits associant une alimentation basse puissance (tension et courant) d'où la notion de circuits " Low Power ". Ces circuits sont pour certains déjà utilisés dans le domaine du multimédia, du médical, avec des contraintes d'intégration différentes (possibilité de composants externes, stabilité, etc.). L'augmentation des performances en vitesse des circuits digitaux nécessite par ailleurs l'utilisation de technologies générant des fuites de plus en plus importantes qui sont incompatibles avec une réduction de la consommation dans des modes de veille sans la mise en place de nouvelles techniques<br>For three decades, the market trend answers the current demand of miniaturization and performance increase of the multimedia devices. Yet, any reduction of the dimensions of a given factor imposes a decrease of the tensions (for reasons of reliability). To answer this question, the downsizing of CMOS integrated circuits reaches submicron scales of integration resulting in a significant decrease in the reliability of components and in particular transistors. The hot carriers creations, as well as heat dissipation within the submicron circuits, are the two main physical phenomena behind the reliability decline. The technical solution to maintain a good degree of reliability, while reducing component size, is to reduce the supply voltage of circuits. In parallel to performance constraints, environmental standards require consumption as small as possible. The challenge is then to build circuits combining low power supply (voltage and current) where the concept of circuits "Low Power". These circuits are used for some already in the field of multimedia, medical, integration with various constraints (possibility of external components, stability, etc..). The speed increase performance of digital circuits also requires the use of technologies that generate leaks increasingly important that are inconsistent with consumption reduction in standby modes without the introduction of new techniques
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Ait, Aba Massinissa. "Optimisation de l'énergie et de la performance d'applications sur des micro-serveurs hétérogènes." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2020SORUS106.pdf.
Full textAbstract:
Les applications récentes dans l'industrie ou dans la recherche nécessitent souvent des calculs massifs. Ainsi, les applications deviennent plus exigeantes en vitesse de calcul, ce qui engendre une très grande consommation énergétique des plateformes matérielles. Les plateformes de calcul hétérogènes offrent un bon compromis avec une puissance de calcul importante tout en préservant l'énergie consommée pour l'exécution d'applications parallèles de hautes performances. Elles représentent donc de nos jours des moyens de calcul intéressants. Afin de profiter des avantages offerts par l'hétérogénéité en termes de performance, la gestion efficace et automatique des ressources de calcul est de plus en plus importante pour exécuter des applications parallèles. L'objectif de cette thèse est de déterminer un ordonnancement efficace d'une application parallèle sur un système de ressources hétérogènes afin de minimiser le temps d'exécution total (makespan) de l'application tout en respectant une contrainte d'énergie. Deux classes de plateformes hétérogènes ont été considérées dans notre travail : des architectures totalement hétérogènes qui combinent plusieurs éléments de traitement (CPUs, GPUs, FPGAs), et des plateformes hybrides limitées à deux types de processeurs (CPU + GPU par exemple) en très grand nombre. Nous proposons plusieurs stratégies d'ordonnancement d'applications sur les deux plateformes avec deux modèles d'exécution. Les expériences préliminaires des algorithmes proposés en utilisant différentes applications et des plateformes de tailles différentes ont donné de bons résultats par rapport aux méthodes existantes dans la littérature<br>Recent applications, both in industry and research often need massive calculations. They have different hardware requirements in terms of computing speed, which leads to very high energy consumption of hardware platforms. Heterogeneous computing platforms offer a good compromise with high computing power while preserving the energy consumed to run high-performance parallel applications. They are therefore nowadays an interesting computing resource. In order to exploit the advantages offered by heterogeneity in terms of performance, efficient and automatic management of computing resources is becoming increasingly important to execute parallel applications. These new architectures have thus given rise to new scheduling problems that allocate and sequence calculations on the different resources by optimizing one or more criteria. The objective of this thesis is to determine an efficient scheduling of a parallel application on a heterogeneous resource system in order to minimize the total execution time (makespan) of the application while respecting an energy constraint. Two classes of heterogeneous platforms have been considered in our work: fully heterogeneous architectures that combine several processing elements (CPUs, GPUs, FPGAs), and hybrid platforms limited to two types of processors (CPU + GPU for example). We propose several application scheduling strategies on both platforms with two execution models. Preliminary experiments with the proposed algorithms using different applications and platforms of different sizes have shown good results compared to existing methods in the literature
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Baouche, Fouad. "Outils pour l'optimisation de la consommation des véhicules électriques." Thesis, Vaulx-en-Velin, Ecole nationale des travaux publics, 2015. http://www.theses.fr/2015ENTP0003/document.
Full textAbstract:
Le contexte écologique et économique actuel incite les autorités et le public à la réduction des émissions de CO2 et les dépendances vis-à-vis des hydrocarbures. Le transport représente 23 % des émissions de polluants dans le monde, et ce chiffre passe à 39 % pour la France. L’adoption de nouvelles solutions de transport est primordiale pour la réduction de ces émissions. L’électromobilité représente une alternative viable aux véhicules thermiques conventionnels. Si les véhicules électriques permettent une mobilité avec zéro émission, certaines de leurs caractéristiques empêchent leur développement. Les principaux freins à l’adoption de ce type de véhicules sont l’autonomie limitée, le faible déploiement des stations de recharge en milieu urbain (et extra urbain) ainsi que les temps de recharge importants. Aussi, afin de promouvoir l’usage de ce type de mobilité, il incombe de développer des outils visant à optimiser la consommation électrique tenant compte des caractéristiques liées à ce type de mobilité. C’est l’objectif de ce travail de thèse qui se focalise sur le développement d’outils permettant d’optimiser l’usage de véhicules électriques. Pour ce faire, trois grands axes sont définis : la modélisation des véhicules électriques, l’affectation des stations de recharge et le choix d’éco-itinéraires. La première partie de cette thèse s’intéresse à l’estimation de la consommation des véhicules électriques ainsi qu’à la présentation de la librairie de modèles dynamiques VEHLIB d’estimation de la consommation de ce type de véhicules. La seconde partie est consacrée à l’affectation optimale des stations de recharge. Une méthodologie de déploiement d’infrastructures de recharge est proposée pour la ville de Lyon avec prise en compte de la demande de mobilité issue des enquêtes ménages déplacements. La troisième partie de la thèse s’intéresse à la thématique du choix d’éco-itinéraire (green routing). Celle-ci aboutit à la proposition d’une méthodologie multi-objectif de recherche de stations de recharge afin de déterminer des itinéraires optimaux avec déviation vers ces stations lorsque l’état de charge de la batterie du véhicule ne permet pas de terminer le trajet. Pour finir, une expérimentation a été réalisée à l’aide d’un véhicule électrique équipé de capteurs de position et de consommation pour d’une part valider les méthodologies proposées et d’autre part analyser les facteurs exogènes qui influent sur la consommation des véhicules électriques<br>The current ecological and economic context encourages the authorities and the public to reduce CO2 emissions and oil dependence. The transportation is responsible for 23% of pollutants emissions in the world, and this proportion increases up to 37% in France/ The adoption of new transport solutions is primordial to reduce these emissions. Electro mobility is a viable alternative to conventional vehicles. While electric vehicles offer mobility with zero emissions, some of their characteristicds impede their development. The main obtacle to the adoption of these vehicles is the limited autonomy, a sparse distribution of charging stations in urban areas as well as a significant charging time. Also, to promote the use of this type of mobility, it is primordial to develop tools that optimize the energy consumption and take in to account the characteristics associated with this type of mobility. To achieve this, three areas are difined: modeling of electric vehicles, optimized charging station deployment and eco routing. The first part of this theis focuses on the consumption estimation of the electric vehicles and the presentation of the dynamic model library VEHLIB. The second part is dedicated to optimal allocation of charging stations; A methodology for the deployment of electric vehicle charging infrastructures is proposed for the urban area o fthe city of Lyon, taking into account the mobility demand derived from the household travel surveys.The third part of the thesis deals with the eco-routing (green routing). A multi-objective methodology for eco routing with recharge en-route is proposed. The solutions take into account battery state does not permit to finish the trip.Finally, an experiment was carried out using an electric vehicle equipped with position and consumption sensors in order to validate the proposed methodologies and analyze exogenous factor that impact the electric vehicle consumption
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Desdouits, Chloé. "Réduction des pics de consommation d’électricité et problèmes d’optimisation induits pour les consommateurs." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT014/document.
Full textAbstract:
Alors que les préoccupations concernant le réchauffement climatique deviennent de plus en plus sérieuses, l'une de ses premières causes: la consommation d'électricité, continue à croître. Une des manières d'endiguer le phénomène pourrait être de mieux équilibrer la consommation et la production, afin d'allumer moins de gros groupes de production, et de permettre l'intégration de plus de sources renouvelables. Le nouveau paradigme du marché de l'électricité incite les consommateurs à réduire leur pic de consommation, et à différer leur consommation quand la demande est moindre, à l'aide d'incitations tarifaires. De nouveaux algorithmes d'optimisation, et de nouvelles méthodologies sont donc nécessaires pour optimiser la puissance d'électrique utilisée par les consommateurs. Schneider Electric propose, à travers le projet européen Arrowhead, d'étudier trois cas applicatifs : un ascenseur avec plusieurs sources énergétiques, une usine manufacturière et un réseau d'eau potable. Pour chacune de ces trois applications, une méthodologie pour optimiser les pics de puissance consommée (parfois à l'aide d'une fonction de coût de l'électricité) est donnée, ainsi que des algorithmes d'optimisation. Dans le cas de l'ascenseur multi-sources, deux contrôleurs couplés sont proposés : l'un au niveau stratégique résolvant un problème linéaire, et l'autre à base de règles au niveau tactique. Dans le cas de l'usine, la méthodologie que nous avons utilisée pour faire des mesures, construire des modèles énergétiques, et finalement optimiser est expliquée. De plus, trois formulations linéaires, ainsi qu'une procédure de recherche locale, et une formulation naïve de programmation par contraintes sont données afin de résoudre le problème d'ordonnancement NP-difficile. Dans le cas du réseau d'eau, une formulation à contraintes quadratiques est utilisée pour comparer des plans de pompage optimisés avec la tactique utilisée habituellement dans le réseau. Les méthodes proposées entraînent des gains sur la facture énergétique de 1.5% à 114%, dépendamment du contexte. De plus, elles permettent aux consommateurs de participer au nouveau marché de l'énergie. Finalement, les connaissances retirées de l'étude de ces trois pilotes sont résumées, et des lignes directrices sont données pour l'optimisation de la facture énergétique d'un système quelconque consommant de l'énergie<br>While concerns about global warming have never been so important, one of its first causes: global electricity consumption, is still growing. One way to stem the phenomenon could be to better balance demand and production, in order to switch on less big production groups and to allow the integration of more renewable production sources. The new paradigm of electricity market incites customers to reduce their electricity consumption peak and to shift their consumption when the demand is lower, by introducing economical incentives. Thus, new optimization algorithms and methodologies are needed at the customers side to optimize power usage over time. Schneider Electric proposes, through the Arrowhead European project, to study three application use-cases: an elevator with multiple electricity sources, a manufac- turing plant, and a drinking water network. For each of these use-cases, a methodology to optimize power consumption peaks (sometimes through an electricity cost function) is given, as well as optimization algorithms. For the multisource elevator case, two coupled controllers are proposed: one at the strategic level solving a linear problem, the other one rule-based at the tactical level. For the manufacturing plant, the methodology we used to monitor, build energy models, and finally optimize is explained. Furthermore, three linear formulations are given, as well as a simple local search procedure and a naive constraint satisfaction formulation to handle the NP-hard scheduling problem. For the water network use-case, a quadratically constrained formulation is used to compare optimized pumping plans with the Business As Usual tactic. The methods proposed bring between 1.5% to 114% savings on the energy bill, depending on the context. Moreover, they allow electricity consumers to participate in the demand-response market. Finally, the knowledge extracted from our three use-cases is summarized, and guide- lines are given to optimize the electricity bill of any electricity consumer system
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Chis, Andreea. "Méthodes et outils pour la compilation et l'optimisation logicielle des systèmes embarqués sans fil dédiés à des applications." Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2012. http://www.theses.fr/2012ENSL0708.
Full textAbstract:
Les réseaux de capteurs communicants sont fortement contraints en ressources : calcul, mémoire et énergie. Dans ce contexte, une attention particulière doit être portée lors de la conception des application, des protocoles de communication et du système d'exploitation qui vont être exécutés sur les plateformes. Le but de cette thèse a été d'adapter les modèles de logiciels utilisés classiquement pour la programmation d'applications au domaine des réseaux de capteurs et de proposer des méthodes et outils permettant de construire une version adaptée du logiciel devant s'exécuter sur les cibles à partir d'un modèle de l'application. Une des composantes qui consomment le plus d'énergie d'un micro-capteur c'est son interface radio. Le comportement d'une couche MAC peut être exprimé comme un automate temporisé avec des états fixes (qui correspondent a des états spécifiques du dispositif physique) ou des états libres (dont le choix de mappage est laissé au choix du programmeur). Le comportement d'un périphérique radio peut lui-même être exprimé comme un automate temporisé composé d' états transitoires (avec durée fixe de l'état) et non transitoires (avec une durée illimitée mais avec une contrainte de temps minimal à passer dans l'état). Le problème de mapper un état software libre de durée fixe sur un chemin dans l'automate du dispositif physique en minimisant l'énergie est prouvé NP-complète. Une heuristique permettant de mapper les états libres d'un automate correspondant à un protocole software sur des états ou chemins entre les états d'un dispositif physique est proposée. L'approche amène à des gains théoriques de 60% pour B-MAC- une couche MAC classique. Pour les 2 catégories de système d'exploitation dédiés à ce type d'applications (modèle à événements et modèle à threads), des squelettes de code sont générés. Adapté a Mantis OS, le squelette de code pour B-MAC confirme en simulation sur la plateforme Worldsens les gains théoriques. Des simulations sur la plateforme réelle Senslab ont prouvé que l'optimisation en terme d'energie ne modifie pas les performances fonctionnelles du protocole<br>Wireless Sensor Networks are are highly constrained in resources: computation, memory and energy. In this context, particular attention must be paid when designing applications, communication protocols and operating systems that will run on the sensor nodes. The purpose of this thesis was to adapt the software models conventionally used for programming applications to the field of sensor networks and to propose methods and tools to build a customized version of the software to run on the sensor nodes from a model of the application.One of the components of a micro-sensor that consumes the most energy is its radio interface. The behavior of a MAC layer protocol can be expressed as a timed automaton with fixed states (which correspond to specific states of the physical device) or free states ( the choice for their mapping is left to the programmer). The behavior of a radio device itself can be expressed as an automaton consisting of transitional (with fixed duration) and non-transitional states (with unlimited duration but with a minimum time duration constraint). The problem of mapping a free state of the software of fixed duration on a path of the physical device by minimizing the energy consumed is proven to be NP-complete. A heuristic to map the free states of an automaton corresponding to a software protocol to states or paths between the states of a physical device is proposed. The approach leads to theoretical gains of 60% for the mapping of B-MAC, a MAC layer protocol. For two categories of operating systems dedicated to Wireless Sensor Networks (event model and multi-threaded), code skeletons are generated. The simulations under the Worldsens platform of the multi-threaded code skeleton generated for B-MAC and adapted to Mantis OS confirmed the theoretical gains. Experiments on the real platform SensLab have shown that the optimization in terms of energy does not change the functional performance of the protocol
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Laubé, Alexandre. "Agrégation de trafic pour réduire la consommation énergétique globale dans les réseaux sans fil multi-sauts." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS298/document.
Full textAbstract:
Les incitations économiques et environnementales poussent dorénavant à intégrer des considérations énergétiques dès les premiers stades de développement des réseaux. Dans les réseaux sans fil multi-sauts, l'approche la plus courante consiste à répartir le trafic sur l'ensemble des nœuds afin de réduire équitablement la consommation énergétique de chacun, avec pour objectif la maximisation de la durée de vie du réseau. Or cette approche n'est pas optimale vis-à-vis de la consommation globale du réseau, le niveau d'activité d'un nœud n'ayant souvent que peu d'influence sur sa propre consommation. Nous montrons que la meilleure approche consiste à éteindre un maximum de nœuds. Parmi les travaux réalisés, nous avons développé une solution s'appuyant sur de la programmation linéaire en nombres entiers et des simulations de graphes et de réseaux. La solution proposée permet ainsi une agrégation de flux optimale, réduisant significativement le nombre de nœuds utilisés dans le réseau. Afin de la rendre applicable en pratique, une heuristique est détaillée permettant une mise en œuvre distribuée grâce à l'utilisation d'une métrique de routage. Ainsi, tout algorithme de plus court chemin peut nativement réaliser de l'agrégation de flux efficace. Il est important de souligner que la qualité de service en termes de débit est respectée. En effet, les interférences sont prises en compte et il est possible de profiter de la synergie offerte par l'utilisation conjointe de l'agrégation de flux et du codage réseau. Nos résultats améliorent significativement les méthodes d'économie d'énergie basées sur l'extinction des nœuds en leur permettant d'en éteindre davantage<br>Economic and ecologic incentives are now leading people to design networks with energetic considerations at early stages of development. Most of the works for multi-hop wireless networks tend to spread the traffic uniformly over the network to reduce the energy consumption of each node individually. However, considering that the traffic of a node doesn't impact significantly its energy consumption, this approach is not optimal regarding the global energy consumption of the network. Finding a way to turnoff as much node as possible seems then to be a better way. This PhD thesis focus on routing a set of flows over a multi-hop wireless network while minimizing the number of used nodes. This is done by using a distributed metric that allows the shortest path routing algorithms to perform flow aggregation. Using integer linear programming and simulations, we proposed an efficient solution to aggregate flows to significantly reduce the number of nodes used in the network. It allows, then, to improve algorithms that reduce the energy consumption of networks by increasing the number of nodes that can be turned off
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Bensekrane, Ismail. "Towards an energy planning strategy for autonomous driving of an over-actuated road vehicle." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I037/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, une planification énergétique pour les véhicules routiers sans conducteur (URV) suractionnés avec une configuration de direction redondante est proposée. En effet, des indicateurs sur la géométrie de la route, la redondance des actionnements, le profil de vitesse optimal et le mode de conduite sont identifiés pour chaque segment de la trajectoire de l'URV. Ainsi, un modèle d'estimation de la consommation d'énergie d'un véhicule à conduite autonome suractivé est développé. Deux méthodes de modélisation de la consommation d'énergie sont considérées. La première méthode est basée sur un modèle analytique de consommation d’énergie prenant en compte le degré de steerabilité, le degré de mobilité et le degré de redondance de l’actionnement. La deuxième méthode utilisée pour la modélisation de la consommation d’énergie repose sur la méthode qualitative d’apprentissage des données, à savoir: le système d’inférence neuro-floue adaptatif (ANFIS). Cette dernière a été prise en compte en cas de présence de paramètres dynamiques inconnus de l'URV et d'incertitudes sur son interaction avec l'environnement. La validation de l'estimation de la consommation d'énergie a été appliquée à un véhicule autonome réel appelé RobuCar. La stratégie de planification énergétique a été élaborée selon deux approches: discrète et continue. L’approche discrète repose sur la construction d’un digraphe d’énergie avec toutes les configurations possibles tenant compte des contraintes cinématiques et dynamiques basées sur une configuration de grille 3D, selon: la vitesse, la longueur de l’arc, le mode de conduite. Dans ce graphe orienté pondéré, les arêtes décrivent l’énergie consommée par l’UAV le long d’un segment de la trajectoire. Un algorithme d'optimisation est appliqué sur le digraphe pour obtenir une solution globale optimale combinant le mode de conduite, la consommation électrique et le profil de vitesse de l'URV. L'approche continue repose sur une stratégie d'optimisation multicritères utilisant des algorithmes génétiques (NSGA-II). Ensuite, un chemin réel est considéré et modélisé en utilisant deux combinaisons géométriques lisses: la première est {lignes, clothoïdes et arcs}, et la seconde est {lignes et courbes de Hodograph de Pythagore}. La stratégie de planification énergétique est ensuite appliquée aux chemins générés. En outre, un graphique dirigé est construit pour synthétiser le profil de vitesse optimal qui minimise la consommation d'énergie globale tout en prenant en compte tous les modes de conduite. Les résultats sont comparés à ceux donnés par la méthode de programmation dynamique pour une optimisation globale hors ligne<br>In this thesis, an energy planning for over-actuated unmanned road vehicles (URVs) with redundant steering configuration is proposed. In fact, indicators on the road geometry, the redundancy of actuation, the optimal velocity profile and the driving mode are identified for each segment of the URV's trajectory. Thus, a power consumption estimation model of an over-actuated autonomous driving vehicle is developed. Two methods for power consumption modeling are considered. The first method is based on an analytic model of power consumption, taking into account the degree of steerability, degree of mobility and degree of actuation redundancy. The second method used for power consumption modeling based on data-learning qualitative method namely: Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS). The latter has been considered in case of the presence of unknown dynamic parameters of the URV and uncertainties about its interaction with the environment. Validation of the estimation of the power consumption has been applied of real autonomous vehicle called RobuCar. Energy planning strategy has been built using two approaches, discrete and continuous. The discrete approach depends on a construction of an energy digraph with all feasible configurations taking into account kinematic and dynamic constraints based on a 3D grid map setup, according to: velocity, arc-length, driving mode. In this weighted directed graph, the edges describe the consumed energy by the UAV along a segment of a trajectory. An optimization algorithm is applied on the digraph to get a global optimal solution combining driving mode, power consumption and velocity profile of the URV. The continuous approach is based on a multi-criteria optimization strategy using genetic algorithms (NSGA-II). Then a real road path is considered and modeled by using two smooth geometrical combinations: the first one is {lines, clothoids and arcs}, and the second one is {lines and Pythagorean Hodograph (PH) curves}. The energy planning strategy is then applied to the generated paths. Also, a directed graph is built to synthesis the optimal velocity profile that minimizes the overall energy consumption while accounting for all driving modes. Results are compared with those given by the dynamic programming method for global offline optimization
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Khaled, Ramez. "Optimisation des engins de pêche en terme d'économie de carburant." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00788335.
Full textAbstract:
L'industrie de la pêche est confrontée à plusieurs contraintes comme l'augmentation du prix du carburant et la diminution des stocks de poisson. Pour améliorer la rentabilité, nous avons fait l'optimisation des chaluts de pêche (pélagique et de fond) afin d'augmenter leurs efficacités énergétiques. Deux facteurs principaux ont été utilisés : la traînée du chalut et sa surface balayée. Notre travail porte sur l'optimisation du plan du chalut par modification du nombre de mailles des pièces du filet et par changement de la longueur des câbles. Nous avons développé une méthode de recherche successive appelée SOT et nous l'avons comparée à une méthode de recherche aléatoire dans le cas d'un chalut pélagique avec un gain net de 54%. La SOT a été utilisée pour optimiser le plan des pièces du filet d'un chalut de fond. Une amélioration du gain énergétique de 38% a été obtenue, ainsi qu'une réduction de 45 jours de pêche. Par souci de risque de baisse de capturabilité, nous avons développé une fonction objectif qui dépend de la distribution de poisson. Trois fonctions de même densité surfacique ont été testées. L'amélioration de l'efficacité énergétique calculée par la méthode SOT sur un chalut de fond est respectivement de 52%, 16% et 32% selon les trois distributions. Avec la méthode SRT (méthode de raffinement séquentiel), nous obtenons des réductions de 56%, 30% et 39% pour les trois distributions. Finalement nous avons adapté la méthode SOT pour optimiser les longueurs des câbles du chalut. Nous obtenons dans un cas une amélioration de l'efficacité énergétique de 49%. L'utilité de ce travail devrait être étendue hors de la pêche comme l'écologie en général.