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Dissertations / Theses on the topic 'Optimisation Topologie'
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Ezran, Philippe. "Optimisation de la Topologie des Réseaux Sans Fils." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC014/document.
Full textAbstract:
L'industrie des télécommunications sans fil fait actuellement face à une croissance considérable pour des débits toujours plus hauts, stimulée par le développement des services mobiles de données. Ce développement rend le spectre disponible de plus en plus rare et nécessite des solutions afin d'optimiser l'usage de ses ressources limitées.Le principal défi auquel les réseaux sans fils font face est de maximiser la disponibilité, la résilience et la qualité de service, tout en minimisant les coûts et en assurant entre les utilisateurs une allocation de ressources équitable. Cette thèse tente de présenter des solutions à ces problèmes et se focalise sur trois thèmes.Sur le premier thème, le but est de trouver la topologie en anneau qui optimise la disponibilité. Il est montré que les algorithmes développés dans le cadre de la théorie des graphes peuvent être utilisés de manière efficace pour définir en temps polynomial la topologie en anneau optimale si les anneaux sont petits (deux nœuds en plus du nœud d'agrégation). Pour les anneaux plus grands, le problème est NP-hard.Le deuxième thème concerne la polarisation. Nous proposons une solution innovante qui peut améliorer efficacité spectrale jusqu'à 50% par comparaison avec l'état de l'art. Le paradigme proposé introduit de nouvelles perspectives au sujet de l'optimisation de la topologie et de l'allocation de canal.Le troisième thème concerne l'allocation de ressources. Nous remettons en question l'approche présente, basée sur l'optimisation de l'efficacité du réseau. Nous montrons que cette approche est similaire au modèle d'utilité espérée de Bernoulli, qui a été réfuté par les paradoxes d'Allais. C'est pourquoi nous introduisons le concept d'aversion au manque d'équité et considérons la question d'allocation de ressources comme un compromis entre efficacité du réseau et équitéThe wireless telecommunication sector is presently facing a tremendous growth of demand for higher data rates, driven by the development of mobile data services. This development makes the available spectrum scarcer and scarcer and requires solutions in order to optimize the use of its limited resources.The main challenge wireless networks are facing is to maximize availability, resiliency and Quality of Service, while minimizing costs and ensuring fair resource allocation among users.The present thesis will try to present solutions to these issues and will focus on three topics.On the first topic, the purpose is to find the ring-based topology which optimizes availability. It will be shown that algorithms which have been developed in the field of graph theory can be used efficiently to define in polynomial time the optimal ring network topology if the rings are small (two nodes in addition to the aggregation node). For bigger rings, the problem will be NP-hard. The second topic deals with polarization. We propose an innovative solution which can improve spectral efficiency in wireless ring networks by up to 50% in comparison with the state of the art. The proposed paradigm brings new perspectives regarding topology optimization and channel allocation.The third topic deals with resource allocation. We question the present approach based on optimization of network effciency. We show that this approach is similar to Bernoulli's expected utility model, which has been disproved by Allais' paradoxes. For this reason, we introduce the concept of unfairness aversion and consider the question of resource allocation as a trade-off between network efficiency and fairness
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Ayala, Hernandez Juan Emmanuel. "Optimisation de la topologie des robots dynamiquement équilibrés." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2022. http://www.theses.fr/2022ECDN0026.
Full textAbstract:
L’équilibrage dynamique est un domaine d’étude important en robotique à grande vitesse et pour la robotique spatiale. La prise en compte des performances d’équilibrage dynamique des robots lors de leur conception permet de réduire les vibrations du bâti, une meilleure précision et des temps de cycle réduits. Dans le but de développer une méthode de conception de robot équilibrés dynamiquement, l’optimisation topologique structurelle est étudiée dans ce travail de recherche en tant qu’outil pour concevoir des robots équilibrés dynamiquement, c’est à dire un robot ne transmettant pas de réaction sur le châssis. La pertinence de la méthodologie proposée est confirmée par la réalisation d’une conception optimisée d’un mécanisme à quatre barres équilibré dynamiquement et l’équilibrage dynamique partiel d’un mécanisme à cinq barres. L’importance de la conception d’un mécanisme à quatre barres équilibré dynamiquement est liée à la possibilité d’exploiter ce mécanisme optimisé comme un module utile à la conception de robots équilibrés dynamiquement. Le mécanisme à cinq barres a une importance toute particulière en raison de ses applications industrielles, où il est généralement utilisé dans des opérations de prise et de déposeDynamic balancing is an important field of study in high-speed robotics and spatial robots. Taking into account robot dynamic balancing performance for robot design leads to low base vibrations, high precision and short cycle times. With the aim to develop a comprehensive robot design for dynamic balancing, structural topology optimization is studied in this research work as a tool for designing dynamically balanced robots, also called reactionless robots. The suitability of the proposed methodology is confirmed by accomplishing an optimized design of a reactionless four-bar linkage and the partial dynamic balancing of five-bar robotic mechanism. The significance of the dynamically balanced four-bar linkage is related to the possibility to exploit this optimized linkage as a special leg for building reactionless robots. Besides, the five-bar robot is very important due to its industrial applications, where it is typically used in pick-and-place operations
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Jiang, Fei. "Optimisation de la topologie de grands réseaux de neurones." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112211.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous présentons notre étude concernant l'influence de la topologie sur les performances d'apprentissage des réseaux de neurones à topologie complexe. Trois réseaux de neurones différents ont été étudiés : le classique « Self-Organizing Maps » (SOM) avec topologie non-régulière complexe, le « Echo States Network » (ESN) et le « Standard Model Features » (SMF). Dans chaque cas, nous avons commencé par comparer les performances de différentes topologies pour la même tâche. Nous avons ensuite essayé d'optimiser la topologie de certains réseaux de neurones afin d'améliorer ces performances. La première partie traite des Cartes Auto-Organisatrices (SOMs) et la tâche est la classification des chiffres manuscrits de la base de MNIST. Nous montrons que la topologie a un faible impact sur les performances et la robustesse aux défaillances du neurone, du moins pour l'apprentissage à longue durée. La performance peut cependant être améliorée de près de 10% par évolution artificielle de la topologie du réseau. Dans nos conditions expérimentales, les réseaux évolués sont "plus aléatoires" que les réseaux de départ, et affichent une distribution des degrés plus hétérogène. Dans la seconde partie, on propose d'appliquer CMA-ES, la méthode "état de l'art" pour l'optimisation évolutionnaire continue, à l'apprentissage évolutionnaire des paramètres d'un Echo States Network. Sont ainsi optimisés les poids de sortie, bien sûr, mais aussi, le Rayon Spectral et/ou les pentes de la fonction d'activation des neurones). Tout d'abord, un problème standard d'apprentissage supervisé est utilisée pour valider l'approche et la comparer à celle d'origine. Mais la flexibilité de l'optimisation évolutionnaire nous permet d'optimiser non seulement les poids de sortie, mais également, ou alternativement, les autre paramètres des ESN, menant parfois à des résultats améliorés. Le problème classique de l'équilibre du « double pôle » est utilisé pour démontrer la faisabilité de l'apprentissage par renforcement évolutionnaire des ESN. Nous montrons que l'ESN évolutionaire obtient des résultats qui sont comparables à ceux des meilleures méthodes de l'apprentissage de topologie et de l'évolution de neurones. Enfin, la dernière partie présente notre recherche initiale de la SMF - un modèle de reconnaissance d'objets visuels qui est inspirée par le cortex visuel. Deux versions basées sur SMF sont appliquées au problème posé dans un des Challenges PASCAL – Visual multi-Object Challenge (VOC2008). Notre but sur le long terme est de trouver la topologie optimale du modèle SMF, mais le coût de calcul est pour l'instant trop important pour optimiser la topologie complète directement. Dans un premier temps, donc, nous appliquons un algorithme évolutionnaire pour sélectionner automatiquement les caractèristiques utilisés par les systèmes. Nous montrons que, pour le défi VOC2008, avec seulement 20% caractèristiques choisies, le système fonctionne aussi bien qu'avec la totalité des 1000 caractèristiques choisies au hasardIn this dissertation, we present our study regarding the influence of the topology on the learning performances of neural networks with complex topologies. Three different neural networks have been investigated: the classical Self-Organizing Maps (SOM) with complex graph topology, the Echo States Network (ESN) and the Standard Model Features(SMF). In each case, we begin by comparing the performances of different topologies for the same task. We then try to optimize the topology of some neural network in order to improve such performance. The first part deals with Self-Organizing Maps, and the task is the standard classification of handwritten digits from the MNIST database. We show that topology has a small impact on performance and robustness to neuron failures, at least at long learning times. Performance may however be increased by almost 10% by artificial evolution of the network topology. In our experimental conditions, the evolved networks are more random than their parents, but display a more heterogeneous degree distribution. In the second part, we propose to apply CMA-ES, the state-of-the-art method in evolutionary continuous parameter optimization, to the evolutionary learning of the parameters of an Echo State Network (the Readout weights, of course, but also, Spectral Radius, Slopes of the neurons active function). First, a standard supervised learning problem is used to validate the approach and compare it to the original one. But the flexibility of Evolutionary optimization allows us to optimize not only the outgoing weights but also, or alternatively, other ESN parameters, sometimes leading to improved results. The classical double pole balancing control problem is used to demonstrate the feasibility of evolutionary reinforcement learning of ESN. We show that the evolutionary ESN obtain results that are comparable with those of the best topology-learning neuro-evolution methods. Finally, the last part presents our initial research of the SMF - a visual object recognition model which is inspired by the visual cortex. Two version based on SMF are applied to the PASCAL Visual multi-Object recognition Challenge (VOC2008). The long terms goal is to find the optimal topology of the SMF model, but the computation cost is however too expensive to optimize the complete topology directly. So as a first step, we apply an Evolutionary Algorithm to auto-select the feature used by the systems. We show that, for the VOC2008 challenge, with only 20% selected feature, the system can perform as well as with all 1000 randomly selected feature
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Gurtner, Gérald. "Géométrie, topologie et optimisation des réseaux et structures cellulaires." Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077165.
Full textAbstract:
Bien que de natures différentes, certains réseaux - électriques, thermiques, hydrauliques, mécaniques -possèdent au premier ordre des analogies formelles très fortes, qui permettent le traitement unifié de l'étude de leurs propriétés émergentes - conductivités, modules élastiques. À l'aide d'un principe variationnel, nous avons ainsi dérivé des bornes absolues portant sur ces propriétés, ainsi qu'un ensemble de conditions nécessaires et suffisantes, purement géométriques, pour qu'un réseau quelconque atteigne la borne et soit optimal. Grâce à celles-ci, nous avons trouvé plusieurs nouvelles structures optimales, en deux comme en trois dimensions. Dans une deuxième partie, grâce à un code numérique qui nous a permis aussi de vérifier les résultats précédents, nous avons caractérisé la transition entre mode de flexion et mode de compression qui existait dans un certain type de réseaux, les matériaux fibreux. En relation avec les conditions précédentes, nous avons aussi calculé analytiquement certaines quantités statistiques microscopiques de ces assemblages, qui pourraient servir à la compréhension du phénomène. D'autre part, toujours grâce au programme, nous avons montré dans les réseaux mécaniques que la variation de la raideur aux jonctions amenait à plusieurs transitions, avec des lois de puissance. Enfin, dans une dernière partie, nous avons montré qu'en partant de réseaux proches de l'optimum, on pouvait calculer analytiquement leurs caractéristiques macroscopiques en fonction de l'écart au réseau optimal, et qu'une nouvelle grandeur moyenne basée sur les conditions d'optimalité de la première partie semblait être pertinente pour quantifier cet écartSome particular networks of very different essences - electrical, thermal, fluidic, mecanic - exhibit, in a first approximation, some strong mathematical analogies, allowing us to conduct a common analysis of their emergent properties - electrical, thermal or fluidic conductivity, and elastic moduli. With a variationnal approach, we established absolute bounds on these quantifies as well as a set of geometrical necessary and sufficient conditions (NSC) to reach them. These conditions lead to new optimal structures, both in two and three dimensions. Thanks to a numerical program, which allowed us to verify these predictions, we then characterized the bending/streching transition which appears in fibrous networks. With the help of the NSC, we computed analytically some statistic, microscopic features of these networks, which might be of importance in the future to understand this phenomenon, as our analyze suggests it. Moreover, we used the programm to investigate the problem of the junctions' energy and showed the presence of several transitions, described by power laws. Finally, we calculated the macroscopic characteristics of some networks close to the optimality, and introduced a new average quantity based on the NSC which seemed to be of importance to quantify this deviation from optimality
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Jedidi, Adel. "Modélisation et optimisation de la topologie des réseaux mobiles GSM." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://www.theses.fr/2004GRE10064.
Full textAbstract:
L'essor que connaissent les réseaux mobiles a rendu l'automatisation de leur conception incontournable. Cette phase importante du processus de planification des réseaux consiste à localiser des sites sur le terrain, à y positionner des stations et à paramétrer leur configuration. La construction automatique d'un réseau suppose de répondre à des objectifs économiques et techniques. Ceci requiert une modélisation mathématique d'un ensemble de critères pour évaluer la qualité des solutions de réseaux. Jusqu'alors les critères techniques élaborés pour l'optimisation des réseaux sont centrés sur la couverture du réseau, les niveaux d'interférence et l'écoulement du trafic. Des experts radio, qui utilisent des techniques assistées de conception se basant sur la théorie du concept cellulaire, ont évalué les solutions réseaux issues des premières tentatives d'optimisation automatique. Bien que les solutions amélioraient le temps de production et la qualité radio des réseaux, ils ont conclu à la non-faisabilité sur le terrain des solutions proposées faute de structure topologique suffisamment établie. Or la théorie du concept cellulaire définit la topologie du réseau comme un élément central pour garantir la qualité de service et assurer l'extension de la capacité du réseau avec une bonne maîtrise des coûts. Ce mémoire présente plusieurs nouveaux modèles qui intègrent tous les critères géométriques qui s'appuient sur le concept cellulaire théorique et qui visent à structurer le réseau. Ce mémoire met aussi en évidence l'aspect multicritère du problème d'optimisation de la conception des réseaux. Il propose des algorithmes d'optimisation basés sur les approches évolutionnistesThe growth and the complexity of cellular systems aim at the development of optimization procedures for the network design. The network design consists in finding the best sites location and base stations parameters settings. To provide suitable network solutions, the automation requires mathematical formulations of technical and economical objectives. On previous research works, radio coverage, traffic capacity and field overlap were the main factors considered as optimization criteria. These factors brought very good results on network radio performance based on pixel performance analysis. Nevertheless, they led to a poor network organization that i didn't meet the global network performance issued from theorical cellular concept : neighborhood management, cells splitting ability, network densification. . . Experts conclude on non-feasibility of network solutions from automation due to lack of acceptable topological properties. Our work proposes new mathematical models dealing with the network structure based on the theorical cellular concept. These models drive to several formulations of neighborhood and densification which give novel properties to network solutions. We also underline the high importance of multicriteria optimization for these problems. Then we describe evolutionary algorithms for the optimization of site location, station positioning and antenna parameter settings. And we give some results on real-life networks for the antenna parameters settings problem and compared them to previous approaches
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Zhang, Mengyi. "Optimisation de la couverture de communication et de mesure dans les réseaux de capteurs." Thesis, Reims, 2015. http://www.theses.fr/2015REIMS042/document.
Full textAbstract:
Un réseau de capteurs sans fil résulte du déploiement d'un ensemble de petites unités autonomes interagissant via un réseau construit grâce à leur module de communication qui observent leur environnement par des capteurs pour ensuite traiter et/ou sauvegarder cette information via leur capacité calculatoire et de stockage. La couverture est la seule représentation disponible aux réseaux de capteurs de l'espace physique environnant. Par conséquent, il est essentiel de pouvoir qualifier et quantifier sa qualité notamment concernant la présence de trous. Nos travaux utilisent la topologie algébrique pour répondre à ces problèmes. Plus précisément, nous définissons dans un premier temps une notion de trou de couverture d'un champ scalaire qui mesure la qualité de l'estimation par le réseau de capteurs sans pour autant connaître la position des capteurs. Cela permet d'utiliser l'homologie simpliciale pour déterminer la qualité de la couverture globale et accessoirement de mettre en veille certains capteurs surnuméraires tout en garantissant la couverture. Puis, afin de rendre le résultat précédent facilement calculable par un réseau de capteurs grâce à une distribution du calcul qui supporte en plus le passage à l'échelle, nous utilisons la théorie de Morse discrète pour faire le calcul des groupes d'homologie nécessaires à notre application précédente. Enfin, cette dernière approche est rendue suffisamment souple pour permettre le suivi temporel des modifications de la couverture de manière délocalisée. Cela permet non seulement de suivre la qualité de la couverture lorsque l'environnement se modifie mais aussi de proposer un schéma distribué de mise en veille des capteurs afin d'augmenter la durée de vie du réseau de capteurs tout en garantissant une couverture suffisanteA wireless sensor network consists of a set of small autonomous units that interact via a network built by their communication modules. They observe their environment by their sensors and then they manage this information according to their computational capacity and storage. The coverage is the only representation available to the sensor network of its environment. Therefore, it is essential to quantify the quality of coverage especially related to the presence of holes. Our work uses algebraic topology to solve these problems. We first define a notion of the coverage hole in a scalar field, which measures the quality of the estimation by the sensor network without knowing the positions of the sensors. It allows the simplicial homology tool to determine the quality of the overall coverage and put certain redundant sensors into sleeping mode with the guarantee of the coverage. Then, to make the previous result easier to compute by a sensor network, the discrete Morse theory is used. It allows a distributed computation of the previous homology groups while supporting scalability necessary in sensor networks domain. Finally, one flexible approach that allows time varying tracking which allows a coverage is proposed in a distributed way. When the environment changes, this approach can not only guarantee the capability of monitoring of coverage quality, but also proposes a scheme to send to sleep the redundant sensors in order to increase the lifetime of the sensor network with adequate coverage
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Laurain, Antoine. "Domaines singulièrement perturbés en optimisation de formes." Nancy 1, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2006_0178_LAURAIN.pdf.
Full textAbstract:
En optimisation de formes, de nombreux résultats ont déjà été obtenus dans le cas de domaines à frontière régulière et pour des perturbations régulières de ces domaines. Par contre, l’étude de domaines non-réguliers, tels que des domaines fissurés par exemple, et l’étude de perturbations singulières telles que la création d’un trou dans un domaine est plus récente et plus complexe. Ce nouveau domaine de recherche est motivé par de multiples applications, car en pratique, les hypothèses de régularité ne sont pas toujours vérifiées. Les outils tels que la dérivée topologique permettent d’appréhender ces perturbations singulières de domaines et leur utilisation est maintenant fréquente. Dans la première partie, nous étudions la structure de la dérivée de forme pour des domaines fissurés. Dans le cas d’un ouvert régulier, de classe C1 ou lipschitzien par exemple, la dérivée dépend uniquement des perturbations de la frontière du domaine en direction de la normale. Ce théorème de structure n’est plus valable pour des domaines contenant des fissures. On généralise ici ce théorème de structure aux domaines fissurés en dimension quelconque pour les dérivées premières et secondes. En dimension deux, on retrouve le résultat usuel, à savoir qu’en plus du terme classique, deux nouvelles contributions apparaissent dûes aux extrémités de la fissure. En dimension supérieure, un nouveau terme apparaît en plus du terme classique, dû à la frontière de la variété à bord représentant la fissure. Dans la deuxième partie, nous étudions la perturbation singulière d’un domaine et nous modélisons cette perturbation à l’aide d’extensions auto-adjointes d’opérateurs. Nous décrivons cette modélisation, puis nous montrons comment elle peut être utilisée pour un problème d’optimisation de forme. En définissant une fonctionnelle d’énergie approchée pour ce problème modèle, on retrouve notamment la formule de la dérivée topologique usuelle. Dans la troisième partie, on propose une application numérique de la dérivée topologique et de la dérivée de forme pour un problème non-linéaire. On cherche à maximiser l’énergie associée à la solution d’un problème de Signorini dans un domaine . L’évolution du domaine est représentée à l’aide d’une méthode levelsetIn shape optimization, the main results concerning the case of domains with smooth boundaries and smooth perturbations of these domains are well-known, whereas the study of non-smooth domains, such as domains with cracks for instance, and the study of singular perturbations such as the creation of a hole in a domain is more recent and complex. This new field of research is motivated by multiple applications, since the smoothness assumptions are not fulfilled in the general case. These singular perturbations can be handled now with new and efficient tools like topological derivative. In the first part, the structure of the shape derivative for domains with cracks is studied. In the case of a smooth domain, with boundary of class C1 or lipschitzian for instance, the derivative depends only on the perturbations of the boundary of the domain in the normal direction. This structure theorem is no longer valid for domains with cracks. We extend here the structure theorem to domains with cracks in any dimension for the first and second derivatives. In dimension two, we get the usual result, i. E. The shape derivative depends also on the tangential components of the deformation at the tips of the crack. In higher dimension, a new term appears in addition to the classical one, coming from the boundary of the manifold representing the crack. In the second part, the singular perturbation of a domain is approximated by using self adjoint extensions of operators. This approximation is first described, then it is applied to a shape optimization problem. An approximated energy functional can be defined for this model problem, and we obtain in particular the usual formula of the topological derivative. In the third part, a numerical application of the topological and shape derivatives is proposed for a non-linear problem. The problem consists in maximizing the energy associated to a Signorini problem in a domain . The evolution of the domain is done with the help of a levelset method to handle easily topological changes
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Noblet, Vincent Heitz Fabrice Armspach Jean-Paul. "Recalage non rigide d'images cérébrales 3D avec contrainte de conservation de la topologie." Strasbourg : Université Louis Pasteur, 2006. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/538/01/THESE_NOBLET.PDF.
Full text
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Pagnacco, Emmanuel. "Optimisation topologique des structures de type coque." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES089.
Full textAbstract:
Nous abordons l'optimisation topologique des coques dont l'épaisseur est continument variable, dans le cadre des nouveaux outils de la phase préliminaire de conception. Une difficulté majeure des problèmes de topologie concerne leur formulation : nous formulons le problème de recherche des pièces de masse minimale sous restrictions géométriques et structurales, proche des situations industrielles. Pour des restrictions de type vibratoire, une formulation basée sur les fréquences des modes concernés est définie. La modélisation adoptée est compatible avec les modèles de coque : la région de conception est décrite par une épaisseur maximale associée à une surface moyenne imposée. Le problème d'optimisation se ramène alors à la détermination d'une distribution d'épaisseur associée à cette surface : la pièce (resp. Les trous) correspond aux régions d'épaisseur positive (resp. Nulles). La discrétisation nécessaire a une bonne résolution géométrique implique un grand nombre de paramètres, ce qui constitue une difficulté. Elle fait également apparaitre un grand nombre de limitations pour les contraintes mécaniques de mises. Nous dissocions alors le problème d'optimisation soumis à ces limitations de celui restreint aux autres limitations structurales (peu nombreuses). Pour le premier de ces problèmes, un critère d'optimalité sans sensibilité analogue au fully stressed design est utilisé. Pour le second problème, le dual du problème approximé conduit à une méthode générale de programmation séquentielle explicite. En outre, nous proposons une méthode de désassemblage adaptée à l'analyse des structures paramétrées. Nous illustrons par quelques exemples industriels que le modèle et les méthodes numériques développés s'accordent pour donner un outil rapide de détermination de la topologie.
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Noblet, Vincent. "Recalage non rigide d'images cérébrales 3D avec contrainte de conservation de la topologie." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2006. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2006/NOBLET_Vincent_2006.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse aborde la problématique du recalage non rigide d'images cérébrales tridimensionnelles inter-patients. Le modèle de déformation considéré repose sur une représentation paramétrique multiéchelle dans une base de fonctions B-splines, dont les paramètres sont estimés par minimisation d'une fonctionnelle d'énergie basée sur la différence des intensités (cas monomodal). La contribution principale de ce travail est de garantir à la transformation estimée de préserver l'intégrité des structures déformées dans le cas 3D. Cette propriété, dite de conservation de la topologie, requiert d'imposer la positivité du jacobien de la transformation sur le domaine continu sous-jacent de l'image. Le problème d'optimisation sous contraintes correspondant est résolu grâce à des techniques issues de l'analyse par intervalles. Ce travail aborde par ailleurs différents aspects du recalage, à savoir le choix du critère de similarité et sa symétrisation, la régularisation du champ de déformation et la normalisation des intensités entre deux images. Une méthode originale de normalisation des intensités est proposée, basée sur l'estimation d'un mélange de lois gaussiennes à partir de l'histogramme conjoint. Cette méthode, dans un premier temps conçue pour lever des difficultés rencontrées dans le cadre du recalage d'images monomodales, a permis d'étendre la méthode au cas d'images IRM de pondérations différentes. Enfin, la mise en place d'un cadre de validation a permis d'évaluer l'influence des différents paramètres de la méthode et d'effectuer des comparaisons avec d'autres méthodes de recalage (recalage affine et l'algorithme des démons)This dissertation deals with non-rigid registration of 3D inter-patient cerebral images. The deformation model considered is based on a hierarchical parametric representation using B-spline basis functions, the parameters being estimated by minimizing a cost function relying on the intensity difference between images (monomodal case). The main contribution of this work is to warrant the estimated transformation to preserve the integrity of warped structures in the 3D case. This property, called topology preservation, is ensured by imposing the positivity of the jacobian of the transformation on the underlying continuous domain of the image. This constrained optimization problem is solved by resorting to interval analysis techniques. Furthermore, other aspects of the registration problem are considered, namely the choice of the similarity criterion and its symmetrization, the regularization of the deformation field and the intensity normalization between images. An original intensity normalization procedure, based on the estimation of a Gaussian mixture model of the joint histogram, is presented. This method, initially proposed to overcome some problems encountered with monomodal image registration, has been extended to the registration of multimodal MRI images. Finally, a validation framework is devised in order to evaluate the influence of the different parameters of the method and to carry out comparisons with other registration methods (affine registration and the demons algorithm)
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Vaissier, Benjamin. "Modélisation avancée et optimisation polyfonctionnelle des supports pour les procédés de fabrication additive." Thesis, Paris, ENSAM, 2019. http://www.theses.fr/2019ENAM0063.
Full textAbstract:
Bien que les technologies de Fabrication Additive (FA) permettent la production de pièces complexes difficiles voire impossibles à réaliser via les procédés traditionnels, certaines contraintes de fabrication doivent être satisfaites. Ainsi, afin de pallier aux problèmes d'effondrement de matière ou de déformation géométrique inhérents à ces procédés, l'ajout de supports de fabrication est requis. L'ajout de ces structures, généralement retirées lors d'étapes manuelles de post-production, représente un coût non négligeable (matière utilisée, temps de génération numérique, production en machine et retrait en finition). Leur optimisation est donc primordiale pour assurer la conformité de la géométrie fabriquée vis-à -vis des exigences dimensionnelles, mais également pour réduire le coût de revient de la pièce finale. A la suite d'une analyse spécifique des différentes fonctions et problématiques associées aux supports de fabrication en FA, quatre axes principaux ont été identifiés et adressés dans ces travaux : (i) une optimisation par algorithme génétique a tout d'abord été étudiée afin de soutenir les zones en contre-dépouille grâce à des structures arborescentes, (ii) un modèle d'estimation des déformations de fabrication a ensuite été élaboré afin de générer des supports de rigidification d'épaisseur évolutive, (iii) une méthodologie de paramétrisation des structures lattices a été proposée afin de dissiper l' énergie accumulée dans les zones massives de la pièce, et enfin (iv) le développement d'une stratégie d'encodage exploitant les motifs de répétition présents dans les supports de fabrication a permis de réduire la taille de leurs fichiers de définition afin de fluidifier leur manipulation et leur traitement tout au long de la chaine de production de FAThough Additive Manufacturing (AM) technologies are enabling the production of intricate parts difficult or even impossible to obtain through the use of traditional processes, some fabrication constraints must be met. Therefore, in order to solve the material collapsing issues and the geometrical deformation problems inherent to these processes, the addition of support structures is required. The addition of these structures, usually removed during manual post-production steps, are representing a great cost (material usage, time dedicated to their numerical generation, production and removal). Their optimization is thus essential to ensure the conformity of the fabricated geometry regarding the dimensional requirements, but also to reduce the overall cost of the final part. After a specific analysis of the various functions associated with support structures in AM, four main research axis have been identified and addressed in this thesis: (i) a genetic algorithm based optimization has first been studied to sustain overhang areas through the use of tree-like structures, (ii) a model estimating the deformations resulting from fabrication have been designed in order to generate stiffening structures with evolving thicknesses, (iii) a parametrization framework of lattice structures have been proposed to dissipate the energy accumulated in heat confining regions of the part, and finally (iv) the development of an encoding strategy exploiting the repetition patterns existing in the support structures have permitted to reduce the size of their definition files in order to fluidify their manipulation and treatment throughout the AM production process
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Tantar, Emilia. "Analyse du paysage en optimisation combinatoire multi-objectif." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10168.
Full textAbstract:
La majorité de problèmes réels d'optimisation (ex. gérer grandes infrastructures, planifier les ressources pour les communautés, villes ou entreprises, etc.) sont combinatoire par la nature et impliquent l'utilisation de plusieurs objectifs, souvent contradictoire ou différent par le type. Comme déterminé par la nature contradictoire des objectifs, une solution "idéale" n'existe pas, sur une base générale, le but étant fixée d’atteindre un ensemble des meilleures solutions de compromis. Les résultats de cette thèse font partie de l'effort d'améliorer les capacités de méthodes d'optimisation combinatoire multi-objectif (MOCO), pour des instances de grand taille. La thèse propose l'utilisation de l'analyse de paysage en tant qu'outil de guidage pour des méthodes d'optimisation, mais également en tant que moyen de mesurer la difficulté des problèmes en s'appuyant sur l'analyse topologique. L'étude est principalement basée sur les études d'analyse de paysage qui fournissent des informations au sujet de la distribution des solutions faisables dans l'espace objectif. Les approches d'analyse de paysage proposées traitent un aspect quelque peu nouvel des problèmes MOCO, c'est-à-dire les études topologiques réalisées au-dessus de l'ensemble de solutions faisables ou pour les ensembles spécifiques d'intérêts comme l'ensemble de Pareto (l'ensemble des meilleures solutions de compromis) ou l'ensemble de e-Pareto. En outre, les études de structuralité sont intégrées dans des techniques interactives afin d'aider le processus de recherche et fournir des garanties de performance même pour des recherches stochastiques dans le cas combinatoire à objectifs multiplesThe majority of real-life optimization problems (e.g. managing large infrastructures, the planning of resources for communities, cities or enterprises, etc.) are combinatorial by nature and imply the use of several objectives, often conflicting or different by type. As determined by the conflicting nature of the objectives, there exists no single "ideal" best compromise solution, on a general basis, the goal being set on attaining a set of best compromise solutions. The results of this thesis are part of the effort of improving Multi-Objective Combinatorial Optimization (MOCO) methods capabilities, for large instances.The thesis proposes the use of landscape analysis as guiding tool for optimization methods, but also as mean of quantifying the difficulty of problems based on topological analysis. The present study is mainly based on landscape analysis studies that provide information about the distribution of feasible solutions in the objective space. The proposed landscape analysis approaches tackle a somewhat new aspect of MOCO problems, i.e. the topological studies performed over the set of feasible solutions or for specific sets of interests as the Pareto set (the set of best compromise solutions) or the e-Pareto set. These techniques are seen as a priori techniques, providing useful information for the design of approximation methods. Furthermore, the structurality studies are integrated in online interactive techniques in order to help the search process and to provide performance guarantees even for stochastic searches in the multi-objective combinatorial case
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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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Sapountzis, Nikolaos. "Optimisation au niveau réseau dans le cadre des réseaux hétérogènes nouvelle génération." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0082.
Full textAbstract:
Depuis 2016, il est bien connu que les réseaux mobiles dominent nos vies. Nous utilisons nos téléphones cellulaires pour presque tout: du réseautage social au streaming, à la recherche de logement ou pour les transactions bancaires. Néanmoins, il semble que les opérateurs ne comprennent pas cette domination, puisque leurs réseaux sont constitués de nœuds qui: (i) subissent d'énormes fluctuations de charge, (ii) gaspillent leurs ressources, et (iii) sont accusés d'être tueurs d'énergie majeurs. Ces inconvénients nuisent à load-balancing, efficacité spectrale et énergétique, respectivement. L'objectif de cette dissertation est d'étudier attentivement ces gains d'efficacité et d'établir un bon “trade off” entre eux pour les futurs réseaux hétérogènes 5G mobiles. Dans cette direction, nous nous concentrons tout d'abord sur (i) l'utilisateur et la différenciation du trafic, émergeant des applications de type MTC et IoT, et (ii) du RAN. Plus précisément, nous réalisons une modélisation, une analyse de performance et une optimisation appropriées pour une famille d'objectifs, en utilisant des outils provenant principalement de l'optimisation (non) convexe, de la probabilité et de la théorie des files d'attente. Après, nous soulignons que l'optimisation des fonctionnalités RAN, suivie d'un formidable « capacity crunch », posent de sérieuses contraintes dans le réseau de backhaul en le faisant apparaître comme un goulet d'étranglement de performance. Ainsi, nous incluons (iii) dans notre cadre: des contraintes de capacité de liaison de backhaul dans des topologies génériques. Enfin, nous considérons le problème de l'allocation TDD dans les réseaux d'accès et de backhaulBy 2016, it is well-known that mobile networking has dominated our lives. We use our mobile cell phones for almost everything: from social networking to streaming, finding accommodation or banking. Nevertheless, it seems that operators have not understood yet this domination, since their networks consist of nodes that: (i) suffer from enormous load fluctuations, (ii) waste their resources, and (iii) are blamed to be a major energy-killer worldwide. Such shortcomings hurt: load-balancing, spectral and energy efficiency, respectively. The goal of this dissertation is to carefully study these efficiencies and achieve a good trade-off between them for future mobile 5G heterogeneous networks (HetNets). Towards this direction, we firstly focus on (i) the user and traffic differentiation, emerging from the MTC and IoT applications, and (ii) the RAN. Specifically, we perform appropriate modeling, performance analysis and optimization for a family of objectives, using tools mostly coming from (non) convex optimization, probability and queueing theory. Our initial consideration is on network-layer optimizations (e.g. studying the user association problem). Then, we analytically show that cross-layer optimization is key for the success of future HetNets, as one needs to jointly study other problems coming from the layers below (e.g. the TDD allocation problem from the MAC, or the cross-interference management from the PHY) to avoid performance degradation. Finally, we add the backhaul network into our framework, and consider additional constraints related to the backhaul capacity, backhaul topology, as well as the problem of backhaul TDD allocation
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Du, Jia-Zheng Guo Ying Qiao. "Méthodes et implantation pour l'optimisation de section et de topologie des structures de poutre thèse pour le doctorat en sciences spécialité Mécanique appliquée /." Reims : S.C.D. de l'Université, 2005. http://scdurca.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000024.pdf.
Full text
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Lyaet, Patricia. "Exploration des méthodes d'optimisation pour déterminer la topologie et la forme de renforts de plaque." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD791.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré au choix d'une méthode d'optimisation et plus particulièrement d'une classe d'algorithmes (continu, discret) sur le thème de la distribution et de la détermination de forme de raidisseurs sur une plaque. Pour cela, nous présentons différentes méthodes d'optimisation, basées sur des algorithmes de minimisation ou des techniques pseudo-aléatoires, en distinguant principalement celles qui permettent de déterminer un profil optimal (soit une topologie), telles que l'optimisation génétique, et celles qui optimisent la géométrie (ou les grandeurs mécaniques) d'une structure à topologie fixe. Nous étudierons alors les possibilités offertes par l'optimisation continue, puis nous examinerons les possibilités offertes par les algorithmes génétiques pour déterminer une topologie optimale. Enfin, nous envisagerons différentes modifications des opérateurs génétiques pour améliorer les performances de l'algorithme, conformément à une application en mécanique, par des méthodes de calcul (méthode de décomposition en sous-domaines) ou des moyens techniques (stockage creux, parallélisme) pour pallier le problème du temps de calcul. Nous présenterons ainsi un nouvel algorithme génétique combinant le principe d'optimisation avec une méthode de résolution par décomposition de domaines pour permettre de résoudre des problèmes mécaniques importants, basés sur un calcul éléments finis. Nous aborderons ensuite les développements informatiques de l'algorithme génétique (2 optimiseurs ont été intégré au logiciel de calcul SIC. Système Interactif de Conception), et les différents codages propres à représenter une structure raidie. Nous validerons cet algorithme sur un problème classique de l'optimisation continue : la répartition de masse à volume constant (qui suppose que le renfort soit une surépaisseur). Nous présenterons alors une nouvelle approche de l'optimisation génétique avec le couplage d'une interface et du logiciel de calcul SIC, où l'optimiseur est indépendant du logiciel de calcul, et communique en utilisant la bibliothèque d'échange de messages P. V. M. (Parallèle Virtual Machine). Plusieurs exemples d'application génétique pour la distribution de nervures et de renforts sur une poutre et sur une plaque sont présentés.
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Khoumsi, Khalid. "Optimisation des performances dans les réseaux de communication des machines parallèles à passage de messages." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0202.
Full textAbstract:
Les performances du reseau de communication representent la principale limitation des machines paralleles a memoire distribuee. Cette these traite de l'etude et la realisation de reseaux d'interconnexion permettant l'amelioration des performances des communications dans les machines paralleles mimd a passage de messages. Plusieurs architectures sont proposees dans deux cas tres differents. Tout d'abord dans le cas d'une machine cellulaire dont le but est d'offrir une tres grande puissance de calcul en interconnectant un grand nombre de processeurs tres simples. Une premiere solution permet de repousser la limitation technologique que represente le nombre de plots par chip. Deux autres solutions sont utilisees dans le but de reduire la latence des communications distantes par modification de la topologie du reseau. L'evaluation des solutions est faite apres implementation complete du reseau d'interconnexion. Ensuite dans le cas d'une machine parallele formee a partir de stations de travail interconnectees a travers un reseau local utilisant des liens hauts debits (par ex. Atm). Les solutions proposees traitent de l'adaptation de l'atm au calcul parallele. Les points abordes sont la taille des messages, le mode de communication sans connexion, et le controle a l'acces. Un simulateur de reseau a ete developpe pour l'evaluation des solutions proposees. Dans les deux cas, des modeles analytiques sont developpes pour predire la latence du reseau et mieux analyser les resultats experimentaux
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Djourachkovitch, Tristan. "Conception de matériaux micro-architecturés innovants : Application à l'optimisation topologique multi-échelle." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI086.
Full textAbstract:
La conception de nouveaux matériaux toujours plus performants est un enjeu de taille de la science des matériaux moderne. On trouve plusieurs exemples de ces matériaux innovants, tels les matériaux composites, les mousses, ou encore, les matériaux micro-architecturés (matériaux qui présentent certaines propriétés de périodicité à une échelle petite par rapport aux dimensions de la structure). Un critère fréquent que l'on retrouve chez ces matériaux est leur rapport entre masse et rigidité. L'optimisation topologique est particulièrement adaptée à la conception de ce genre de matériaux car le critère que l'on cherche à améliorer est directement intégré à la formulation du problème de minimisation. Nous proposons donc, dans un premier temps, des méthodes de conception de matériaux micro-architecturés par optimisation topologique pour différents critères. Dans un second temps l'utilité de ces matériaux est illustrée via des simulations multi-échelle dans la théorie du premier gradient et l'hypothèse de séparabilité des échelles pour l'homogénéisation. Une méthode d'optimisation couplée des échelles macro/micro est proposée où l'objectif est d'optimiser simultanément ces deux échelles malgré leur interdépendance. Le développement d'un démonstrateur numérique à permis d'illustrer ces différentes méthodes ainsi que de tester différents critères d'optimisation, différents modèles mécaniques, etc. Afin de réduire les coûts de calculs qui peuvent croître rapidement notamment pour les problèmes multi-échelle en raison de l'augmentation du nombre de variables de design, une approche "base de donnée" est proposée. Une large gamme de matériaux micro-architecturés est stockée (puis enrichie) pour différents critères (masse, rigidité, comportement originaux). Cette base est ensuite consultée au cours de l'optimisation coupléeThe design on innovative micro-architectured materials is a key issue of modern material science. One can find many examples of this kind of materials such as composites materials, foams, and even micro-architectured materials (materials which come along with some periodicity properties at the small scale). A common criterion for these materials is their ratio between weight and stiffness. Topology optimization is well suited for the design of this kind of material since the criterion that is subject to improvement is directly integrated in the formulation of the minimization problem. In this context, we propose some methods for the design of micro-architectured materials using topology optimization and for several criteria. We afterwards illustrate the benefits of these materials thought multi-scale simulations based on the theory of the first gradient and the scale separability assumption in the homogenization framework.A coupled macro/micro optimization method is presented for the concurrent optimization of the these two interdependent scales. The development of a numerical demonstrator has allowed to illustrated those various methods and to test several optimization criteria, mechanical models etcetera. In order to reduce the computational costs that might become exorbitant especially for multi-scale problems since the number of design variables increases significantly, a database approach is proposed. A broad range of micro-architectured materials is stored (and enhanced) for several criteria (weight, stiffness, original behaviour). This database is then consulted throughout the coupled optimization
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Duval, Benoît. "Optimisation de maillages non structurés dans des géométries déformables." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES022.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est l'amélioration de la qualité de maillages de géométries dont les frontières sont mobiles au cours du temps. Nous avons traité différents aspects aussi bien globaux que locaux du maillage. L'optimisation est réalisée en utilisant des critères géométriques intervenant sur la forme des éléments. Une étude sur un cas bidimensionnel montre l'intérêt d'utiliser des techniques locales comme le retournement d'arêtes. Cependant cette amélioration topologique du maillage ne suffit pas à traiter les cas de grandes déformations comme l'écrasement d'éléments entre deux frontières. Un algorithme a donc été élaboré afin de former des zones de triangles que l'on remaille de façon optimale. L'amélioration de maillages tridimensionnels a d'abord été étudiée par l'intermédiaire d'un remaillage global. Un découpage du domaine en grandes zones de déformation nous a ensuite permis de localiser les interventions sur les tétraèdres. Une dernière technique a été mise en œuvre afin d'améliorer directement les éléments les plus déformés en créant des coquilles par voisinage d'éléments et en remaillant ces sous-domaines. Partant du principe que la peau d'un maillage tridimensionnel est primordiale pour l'amélioration du maillage volumique, nous avons construit un algorithme permettant d'améliorer la forme des triangles tout en conservant la courbure discrète de la discrétisation. Les principales applications de cette thèse ont été réalisées sur des géométries de chambre de combustion de moteur automobile. Mais d'autres exemples aussi divers qu'un Falcon ou une vertèbre humaine nous ont permis de valider nos algorithmes et de montrer toute l'étendue de leur champ d'applications.
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Ezzeddine, Hilal. "Méthode d'analyse et d'optimisation des performances en bruit de différentes topologies de filtres actifs microondes." Limoges, 2000. http://www.theses.fr/2000LIMO0019.
Full textAbstract:
L'analyse et l'optimisation de performance en bruit de differentes categories de filtres actifs microondes, utilisant une methode basee sur le formalisme des ondes de bruit, est le theme principal de ce travail. Apres une presentation du formalisme des ondes de bruit utilisee pour l'analyse en bruit des filtres actifs etudies, nous appliquons dans un premier temps ce formalisme a des filtres microondes planaires associes a une boucle active de retroaction, pour la compensation des pertes. L'etude analytique en bruit associee permet de trouver les valeurs optimales des elements du filtre permettant d'obtenir un facteur de bruit minimal a reponse de filtre fixee. Une deuxieme etude est consacree aux filtres recursifs et transversaux. Nous etudions le comportement en bruit de plusieurs topologies de filtres recursifs du premier ordre. Les valeurs optimales des couplages et des gains determinees a l'aide de cette etude, permettent de minimiser le facteur de bruit de chaque topologie et de mettre en evidence la topologie la plus avantageuse. Une realisation en technologie mmic nous permet, de confirmer et valider les resultats theoriques. L'analyse en bruit est ensuite etendue a des structures recursives d'ordre plus eleve. Une derniere etude est consacree a l'etude en bruit de filtres actifs resultant de l'association d'un resonateur planaire /2 avec un ou plusieurs circuits simulant une resistance negative. L'etude en bruit de ce type de filtres nous permet de trouver une topologie avantageuse pour laquelle le facteur de bruit diminue lorsque la selectivite du filtre augmente.
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Odou, Simon. "Optimisation de l'utilisation de la bande passante dans les réseaux multi-sauts sans-fil." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112157.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous proposons plusieurs algorithmes permettant d’optimiser l’utilisation de la bande passante dans les réseaux sans-fil multi-sauts et ainsi augmenter les débits atteignables. Les réseaux sans-fil multi-sauts sont des réseaux sans-fil dans lesquels les stations communiquent directement entre elles lorsque leurs portées respectives sont suffisantes ou, le cas échéant, via des stations intermédiaires chargées de relayer les flux de façon transparente. Les résultats théoriques prouvent que de tels réseaux disposent d’une capacité par station plus faible que les réseaux traditionnels et obligent ainsi à disposer de mécanismes avancés de gestion et d’optimisation des ressources disponibles. Nous présentons dans une première partie un algorithme d’estimation de la bande passante disponible calculant, pour une station donnée, l’espérance du trafic attendu sur son canal en fonction de la connaissance des flux transitant dans sa zone d’interférence. Cette estimation nous permet ensuite de déterminer un ensemble de contraintes dynamiques sur les débits des flux qui doivent être satisfaites pour que les flux puissent être acceptés sans risquer de surcharger le réseau. Enfin, toujours en gardant les contraintes précédentes satisfaites, nous proposons plusieurs algorithmes pour maximiser les débits atteignables des flux dans le réseau soit en contournant les zones surchargées, soit en adaptant dynamiquement les puissances d’émission. Ces résultats de simulation montrent une amélioration significative par rapport aux travaux existantsIn this thesis, we present several algorithms to evaluate precisely the resources in wireless multi-hop networks and to improve the achievable bitrates. Wireless multi-hop networks are networks where nodes are able to join the others transparently in a direct way if they are closed enough, or by engaging intermediate nodes to relay messages if not. This relaying ability makes then very popular. Nevertheless, it has been shown in previous work that such networks cannot compete with traditional wireless networks in terms of bitrates. Consequently, the resources must be used and shared as efficiently as possible. We propose a probabilistic analysis to estimate the expected channel traffic of a given station based on the traffic reservation in its neighbourhood. From this estimation, we determine constraints on the flow bitrates that must be satisfied in order for the flows to be accepted without overloading the network. Then, given the previous constraints, we present several algorithms to maximum the flow bitrates by avoiding congested areas and by computing dynamically the emitting power of each station. The simulation results show a significant improvement over existing approaches
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Frabolot, Ferdinand. "Optimisation de forme avec détection automatique de paramètres." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2182/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail de thèse est de pouvoir intégrer totalement l’optimisation de forme des raidisseurs de capot dans un processus de conception industrielle et cela afin d’optimiser la forme et la distribution des raidisseurs dans un contexte multi-objectif (voire multi-disciplinaire) d’une structure 3D surfacique. Pour ce faire, nous avons tout d’abord établi un aperçu de l’état de l’art dans l’optimisation de forme des structures en classifiant les différentes méthodes de paramétrage de forme, en trois catégories ; les méthodes basées sur la géométrie (telle la paramétrisation d’un modèle de type CAO), les méthodes basées sur une grille fixe (telles que les méthodes d’optimisation topologique) et les méthodes basées sur le maillage (telles que les méthodes de régularisation du maillage). Toutefois, aucune de ces méthodes ne satisfait pleinement aux objectifs posés. Nous introduisons ainsi dans cette thèse la méthode FEM-CsG : Finite Element Mesh - Constructive surface Geometry. Imprégnée d’un fort contexte industriel, cette méthode propose une réponse à des contraintes telles que la possibilité de représenter la solution optimale par un ensemble de paramètres CAO, la possibilité d’adapter le modèle EF à l’analyse souhaitée et la garantie d’une représentation géométrique et d’un maillage robuste. En proposant d’intégrer des formes élémentaires paramétrées et prémaillées issues d’une bibliothèque de formes dans une structure coque 3D maillée par l’utilisation des variables issues de la CAO, la méthode FEM-CsG permet une évolution constante de la topologie guidée par l’optimisation. Ainsi, même si la topologie est modifiée la forme résultante reste conforme avec une représentation CAO par construction, correspondant davantage à la réalité des optimisations réalisées en avant-projet. La méthode FEM-CsG a été validée sur deux études de cas, de complexité variable, permettant de mettre en avant la robustesse de cette dernière. Ainsi, avec un choix intelligent et cohérent des variables de formes, les problèmes d’optimisation peuvent avec un nombre restreint de variables explorer un nombre important de topologies ou de formes. Les changements de topologies s’effectuent de manière continue, validant ainsi la méthode à tout type d’analyse souhaitéeThe objective of this thesis work is to be able to completely integrate shape optimization of car inner hood stiffeners in a complex industrial process, in order to fully optimize the shape and distribution of the stiffeners in a multi-objective approach (or even multi-disciplinary) of a 3D surfacic structure. To this end, we established, at the outset, an insight of the state-of-the-art in shape optimization of structures by classifying the different shape parametrizations in three distinct categories : geometry-based methods (a shape parametrization such as a CAD model), grid-based methods (such as topology optimization methods) and mesh-based methods (such as morphing methods or mesh regulation). However, none of these methods fully satisfies the set objectives. Thus, we will introduce in this work the FEM-CsG method : Finite Element Mesh - Constructive surface Geometry. Bolstered by its strong industrial context, this method offers a response to such constraints, i.e. the possibility to represent the optimal solution by a system of CAD parameters, the possibility to adapt the FE model to the wanted analysis and the guarantee of a robust geometrical representation and mesh stability. We offer to incorporate premeshed parameterized elementary forms into a 3D sheet meshed structures. Hence, these forms are arising from a CAD parameterized elementary form library. Furthermore, the FEM-CsG method uses a set of operators acting on the mesh allowing a constant evolution of the topology guided by optimization. Therefore, even if the topology may vary, the resulting shapes comply with CAD representations by construction, a solution better reflecting the reality of optimizations performed during the preliminary development stage. The FEM-CsG method has been validated on two simple case studies in order to bring forward its reliability. Thus, with an intelligent and coherent choice of the design variables, shape optimization issues may, with a restrictive number of variables, explore an important number of shapes and topologies. Topology changes are accomplished in a continuous manner, therefore validating the FEM-CsG method to any desired analysis
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Boutros, Fouad. "Nouvelles approches d'optimisation multi-objectifs pour les Microgrids DC Autonomes." Electronic Thesis or Diss., Nantes Université, 2025. http://www.theses.fr/2025NANU4002.
Full textAbstract:
Dans un monde confronté à l’urgence du changement climatique, les microgrids offrent une solution prometteuse pour concevoir des systèmes énergétiques durables. En particulier, les microgrids en courant continu (DC) isolés, fonctionnant indépendamment des réseaux électriques traditionnels, présentent des défis et des opportunités uniques. Le microgrid étudié dans ce travail est un microgrid DC isolé, composé de panneaux solaires, de batteries, d’un générateur diesel ainsi que de charges électriques résidentielles. Ce travail s’inscrit dans un effort global visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) en optimisant la conception de ces microgrids tout en prenant en compte leur nature multi-objectif, notamment les aspects techniques, économiques et environnementaux. Face à la complexité de la transition énergétique mondiale, notre recherche se concentre sur trois dimensions majeures : l’optimisation des dimensions des composants du microgrid, la localisation stratégique des sources d’énergie et l’optimisation de la topologie des microgrids à réseau maillé. Ces objectifs sont atteints grâce à une approche novatrice combinant des techniques de modélisation avancées et des algorithmes d’optimisationIn a world facing the urgency of climate change, microgrids offer a promising solution for designing sustainable energy systems. In particular, isolated direct current (DC) microgrids, which operate independently of traditional power grids, present unique challenges and opportunities. The microgrid studied in this work is an isolated DC microgrid composed of solar panels, batteries, a diesel generator, and residential electrical loads. This work is part of a global effort to reduce greenhouse gas (GHG) emissions by optimizing the design of these microgrids while accounting for their multi-objective nature, including technical, economic, and environmental aspects. Amid the complexity of the global energy transition, our research focuses on three major dimensions: optimizing the sizing of microgrid components, strategically locating energy sources, and optimizing the topology of meshed microgrid networks. These objectives are achieved through an innovative approach combining advanced modelling techniques and optimization algorithms
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Rachdi, Mohamed Anouar. "Optimisation des ressources de réseaux hétérogènes avec coeur de réseau MPLS." Phd thesis, INSA de Toulouse, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00146229.
Full textAbstract:
La qualité de service (QoS), liée au partage des ressources, prend tout son sens dans le cadre des réseaux multimédias. L'intégration de celle-ci dans les protocoles de routage, nécessite la prise en compte des phénomènes de congestion. Cela a favorisé l'apparition du protocole MPLS (Multi Protocol Label Switching). Cette nouvelle technologie, grâce à son routage par LSP (Label Swithed Path), permet une gestion plus fine des ressources disponibles dans le réseau. Nous traitons en première partie de ce travail le problème du routage des LSPs dans les réseaux IP/MPLS. Nous en formulons une modélisation originale qui tient compte de la QoS. Nous proposons aussi une heuristique de résolution (ILSP-OLS-ACO) qui gère un grand nombre de contraintes opérationnelles, tels que la bande passante, les contraintes d'affinités ou de sécurité sur les LSPs. Celle-ci fournit des solutions quasi-optimales tout en permettant le passage à l'échelle (grands réseaux, milliers de LSPs). La deuxième partie de notre travail concerne la conception optimale de topologie d'accès. L'originalité de l'approche réside dans le fait de prendre en compte le trafic générés par les clients ainsi que les coûts des équipements. Nous élaborons une modélisation basée sur la programmation linéaire en nombres entiers. Nous proposons pour la résoudre une méthode exacte basée sur des techniques de « Branch and Cut ». Nous proposons aussi une heuristique combinant une technique de « clustering » et une technique de recherche locale, qui permet d'obtenir très rapidement des solutions quasi-optimales.
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Bazhar, Sara. "Modélisation, optimisation en vue du dimensionnement d’une nouvelle structure de démarreurs à griffes pour les véhicules « micro-hybrides »." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0131/document.
Full textAbstract:
Cette thèse propose une nouvelle structure de machine à courant continu pouvant être utilisée dans une application démarreur Stop-Start automobile. Une structure tridimensionnelle à griffes est proposée pour remplacer le stator à plots actuel dans le but de réduire son coût de fabrication. La structure de la machine à griffes est modélisée par un réseau de réluctances permettant la prise en compte de la saturation et de la réaction magnétique d'induit. Grâce à sa rapidité et précision, ce modèle est ensuite intégré dans un processus d’optimisation afin d'obtenir rapidement une machine optimale. Enfin, un prototype de machine à courant continu à griffes est réalisé, montrant ainsi la faisabilité de cette topologie. Par ailleurs, un modèle original combinant réseaux de réluctances et résolution de l'équation de Laplace a été développé pour lever certaines difficultés liées à la modélisation par réseau de réluctances des machines électriques tout en prenant en compte la rotationThis thesis deals with a new DC machine structure that can be used in an automotive Stop-Start starter application. A three-dimensional claw pole stator is proposed to replace the current stator in order to reduce its manufacturing cost. The claw pole machine topology is modeled by a reluctance network to take into account the saturation and the magnetic armature reaction. Thanks to its speed and precision, this model is then integrated in an optimization process to obtain an optimal machine. Finally, a prototype of a machine with DC claws is manufactured to show the feasibility of this topology. Moreover, an original model combining reluctance networks and solving the Laplace equation has been developed to overtake some difficulties related to modeling by reluctance network of electrical machines while taking into account the rotation
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Medjiah, Samir. "Optimisation des protocoles de routage dans les réseaux multi-sauts sans fil à contraintes." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14663/document.
Full textAbstract:
Durant ces dernières années, de nombreux travaux de recherches ont été menés dans le domaine des réseaux multi-sauts sans fil à contraintes (MWNs: Multihop Wireless Networks). Grâce à l'évolution de la technologie des systèmes mico-electro-méchaniques (MEMS) et, depuis peu, les nanotechnologies, les MWNs sont une solution de choix pour une variété de problèmes. Le principal avantage de ces réseaux est leur faible coût de production qui permet de développer des applications ayant un unique cycle de vie. Cependant, si le coût de fabrication des nœuds constituant ce type de réseaux est assez faible, ces nœuds sont aussi limités en capacité en termes de: rayon de transmission radio, bande passante, puissance de calcul, mémoire, énergie, etc. Ainsi, les applications qui visent l'utilisation des MWNs doivent être conçues avec une grande précaution, et plus spécialement la conception de la fonction de routage, vu que les communications radio constituent la tâche la plus consommatrice d'énergie.Le but de cette thèse est d'analyser les différents défis et contraintes qui régissent la conception d'applications utilisant les MWNs. Ces contraintes se répartissent tout le long de la pile protocolaire. On trouve au niveau application des contraintes comme: la qualité de service, la tolérance aux pannes, le modèle de livraison de données au niveau application, etc. Au niveau réseau, on peut citer les problèmes de la dynamicité de la topologie réseau, la présence de trous, la mobilité, etc. Nos contributions dans cette thèse sont centrées sur l'optimisation de la fonction de routage en considérant les besoins de l'application et les contraintes du réseau. Premièrement, nous avons proposé un protocole de routage multi-chemin "en ligne" pour les applications orientées QoS utilisant des réseaux de capteurs multimédia. Ce protocole repose sur la construction de multiples chemins durant la transmission des paquets vers leur destination, c'est-à-dire sans découverte et construction des routes préalables. En permettant des transmissions parallèles, ce protocole améliore la transmission de bout-en-bout en maximisant la bande passante du chemin agrégé et en minimisant les délais. Ainsi, il permet de répondre aux exigences des applications orientées QoS.Deuxièmement, nous avons traité le problème du routage dans les réseaux mobiles tolérants aux délais. Nous avons commencé par étudier la connectivité intermittente entre les différents et nous avons extrait un modèle pour les contacts dans le but pouvoir prédire les future contacts entre les nœuds. En se basant sur ce modèle, nous avons proposé un protocole de routage, qui met à profit la position géographique des nœuds, leurs trajectoires, et la prédiction des futurs contacts dans le but d'améliorer les décisions de routage. Le protocole proposé permet la réduction des délais de bout-en-bout tout en utilisant d'une manière efficace les ressources limitées des nœuds que ce soit en termes de mémoire (pour le stockage des messages dans les files d'attentes) ou la puissance de calcul (pour l'exécution de l'algorithme de prédiction).Finalement, nous avons proposé un mécanisme de contrôle de la topologie avec un algorithme de routage des paquets pour les applications orientés évènement et qui utilisent des réseaux de capteurs sans fil statiques. Le contrôle de la topologie est réalisé à travers l'utilisation d'un algorithme distribué pour l'ordonnancement du cycle de service (sleep/awake). Les paramètres de l'algorithme proposé peuvent être réglés et ajustés en fonction de la taille du voisinage actif désiré (le nombre moyen de voisin actifs pour chaque nœud). Le mécanisme proposé assure un compromis entre le délai pour la notification d'un événement et la consommation d'énergie globale dans le réseauGreat research efforts have been carried out in the field of challenged multihop wireless networks (MWNs). Thanks to the evolution of the Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) technology and nanotechnologies, multihop wireless networks have been the solution of choice for a plethora of problems. The main advantage of these networks is their low manufacturing cost that permits one-time application lifecycle. However, if nodes are low-costly to produce, they are also less capable in terms of radio range, bandwidth, processing power, memory, energy, etc. Thus, applications need to be carefully designed and especially the routing task because radio communication is the most energy-consuming functionality and energy is the main issue for challenged multihop wireless networks.The aim of this thesis is to analyse the different challenges that govern the design of challenged multihop wireless networks such as applications challenges in terms of quality of service (QoS), fault-tolerance, data delivery model, etc., but also networking challenges in terms of dynamic network topology, topology voids, etc. Our contributions in this thesis focus on the optimization of routing under different application requirements and network constraints. First, we propose an online multipath routing protocol for QoS-based applications using wireless multimedia sensor networks. The proposed protocol relies on the construction of multiple paths while transmitting data packets to their destination, i.e. without prior topology discovery and path establishment. This protocol achieves parallel transmissions and enhances the end-to-end transmission by maximizing path bandwidth and minimizing the delays, and thus meets the requirements of QoS-based applications. Second, we tackle the problem of routing in mobile delay-tolerant networks by studying the intermittent connectivity of nodes and deriving a contact model in order to forecast future nodes' contacts. Based upon this contact model, we propose a routing protocol that makes use of nodes' locations, nodes' trajectories, and inter-node contact prediction in order to perform forwarding decisions. The proposed routing protocol achieves low end-to-end delays while using efficiently constrained nodes' resources in terms of memory (packet queue occupancy) and processing power (forecasting algorithm). Finally, we present a topology control mechanism along a packet forwarding algorithm for event-driven applications using stationary wireless sensor networks. Topology control is achieved by using a distributed duty-cycle scheduling algorithm. Algorithm parameters can be tuned according to the desired node's awake neighbourhood size. The proposed topology control mechanism ensures trade-off between event-reporting delay and energy consumption
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Li, Yilun. "Numerical methodologies for topology optimization of electromagnetic devices." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS228.
Full textAbstract:
L'optimisation de la topologie est la conception conceptuelle d'un produit. En comparaison avec les approches de conception conventionnelles, il peut créer une nouvelle topologie, qui ne pouvait être imaginée à l’avance, en particulier pour la conception d’un produit sans expérience préalable ni connaissance. En effet, la technique de la topologie consistant à rechercher des topologies efficaces à partir de brouillon devient un sérieux atout pour les concepteurs. Bien qu’elle provienne de l'optimisation de la structure, l'optimisation de la topologie en champ électromagnétique a prospéré au cours des deux dernières décennies. De nos jours, l'optimisation de la topologie est devenue le paradigme des techniques d'ingénierie prédominantes pour fournir une méthode de conception quantitative pour la conception technique moderne. Cependant, en raison de sa nature complexe, le développement de méthodes et de stratégies applicables pour l’optimisation de la topologie est toujours en cours. Pour traiter les problèmes et défis typiques rencontrés dans le processus d'optimisation de l'ingénierie, en considérant les méthodes existantes dans la littérature, cette thèse se concentre sur les méthodes d'optimisation de la topologie basées sur des algorithmes déterministes et stochastiques. Les travaile principal et la réalisation peuvent être résumés comme suit: Premièrement, pour résoudre la convergence prématurée vers un point optimal local de la méthode ON/OFF existante, un Tabu-ON/OFF, un Quantum-inspiré Evolutif Algorithme (QEA) amélioré et une Génétique Algorithme (GA) amélioré sont proposés successivement. Les caractéristiques de chaque algorithme sont élaborées et ses performances sont comparées de manière exhaustive. Deuxièmement, pour résoudre le problème de densité intermédiaire rencontré dans les méthodes basées sur la densité et le problème que la topologie optimisée est peu utilisée directement pour la production réelle, deux méthodes d'optimisation de la topologie, à savoir Matérial Isotrope solide avec pénalisation (SIMP)-Fonction de Base Radiale (RBF) et Méthode du Level Set (LSM)-Fonction de Base Radiale (RBF). Les deux méthodes calculent les informations de sensibilité de la fonction objectif et utilisent des optimiseurs déterministes pour guider le processus d'optimisation. Pour le problème posé par un grand nombre de variables de conception, le coût de calcul des méthodes proposées est considérablement réduit par rapport à celui des méthodes de comptabilisation sur des algorithmes stochastiques. Dans le même temps, en raison de l'introduction de la technique de lissage par interpolation de données RBF, la topologie optimisée est plus adaptée aux productions réelles. Troisièmement, afin de réduire les coût informatiques excessifs lorsqu’un algorithme de recherche stochastique est utilisé dans l’optimisation de la topologie, une stratégie de redistribution des variables de conception est proposée. Dans la stratégie proposée, l’ensemble du processus de recherche d’une optimisation de la topologie est divisé en structures en couches. La solution de la couche précédente est défini comme topologie initiale pour la couche d'optimisation suivante, et seuls les éléments adjacents à la limite sont choisis comme variables de conception. Par conséquent, le nombre de variables de conception est réduit dans une certaine mesure; le temps de calcul du processus est ainsi raccourci. Enfin, une méthodologie d’optimisation de topologie multi-objectif basée sur l’algorithme d’optimisation hybride multi-objectif combinant l’Algorithme Génétique de Tri Non dominé II (NSGAII) et l’algorithme d’Evolution Différentielle (DE) est proposéeTopology optimization is the conceptual design of a product. Comparing with conventional design approaches, it can create a novel topology, which could not be imagined beforehand, especially for the design of a product without prior-experiences or knowledge. Indeed, the topology optimization technique with the ability of finding efficient topologies starting from scratch has become a serious asset for the designers. Although originated from structure optimization, topology optimization in electromagnetic field has flourished in the past two decades. Nowadays, topology optimization has become the paradigm of the predominant engineering techniques to provide a quantitative design method for modern engineering design. However, due to its inherent complex nature, the development of applicable methods and strategies for topology optimization is still in progress. To address the typical problems and challenges encountered in an engineering optimization process, considering the existing methods in the literature, this thesis focuses on topology optimization methods based on deterministic and stochastic algorithms. The main work and achievement can be summarized as: Firstly, to solve the premature convergence to a local optimal point of existing ON/OFF method, a Tabu-ON/OFF, an improved Quantum-inspired Evolutionary Algorithm (QEA) and an improved Genetic Algorithm (GA) are proposed successively. The characteristics of each algorithm are elaborated, and its performance is compared comprehensively. Secondly, to solve the intermediate density problem encountered in density-based methods and the engineering infeasibility of the finally optimized topology, two topology optimization methods, namely Solid Isotropic Material with Penalization-Radial Basis Function (SIMP-RBF) and Level Set Method-Radial Basis Function (LSM-RBF) are proposed. Both methods calculate the sensitivity information of the objective function, and use deterministic optimizers to guide the optimizing process. For the problem with a large number of design variables, the computational cost of the proposed methods is greatly reduced compared with those of the methods accounting on stochastic algorithms. At the same time, due to the introduction of RBF data interpolation smoothing technique, the optimized topology is more conducive in actual productions. Thirdly, to reduce the excessive computing costs when a stochastic searching algorithm is used in topology optimization, a design variable redistribution strategy is proposed. In the proposed strategy, the whole searching process of a topology optimization is divided into layered structures. The solution of the previous layer is set as the initial topology for the next optimization layer, and only elements adjacent to the boundary are chosen as design variables. Consequently, the number of design variables is reduced to some extent; and the computation time is thereby shortened. Finally, a multi-objective topology optimization methodology based on the hybrid multi-objective optimization algorithm combining Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGAII) and Differential Evolution (DE) algorithm is proposed. The comparison results on test functions indicate that the performance of the proposed hybrid algorithm is better than those of the traditional NSGAII and Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2), which guarantee the good global optimal ability of the proposed methodology, and enables a designer to handle constraint conditions in a direct way. To validate the proposed topology optimization methodologies, two study cases are optimized and analyzed
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Bazhar, Sara. "Modélisation, optimisation en vue du dimensionnement d’une nouvelle structure de démarreurs à griffes pour les véhicules « micro-hybrides »." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0131.
Full textAbstract:
Cette thèse propose une nouvelle structure de machine à courant continu pouvant être utilisée dans une application démarreur Stop-Start automobile. Une structure tridimensionnelle à griffes est proposée pour remplacer le stator à plots actuel dans le but de réduire son coût de fabrication. La structure de la machine à griffes est modélisée par un réseau de réluctances permettant la prise en compte de la saturation et de la réaction magnétique d'induit. Grâce à sa rapidité et précision, ce modèle est ensuite intégré dans un processus d’optimisation afin d'obtenir rapidement une machine optimale. Enfin, un prototype de machine à courant continu à griffes est réalisé, montrant ainsi la faisabilité de cette topologie. Par ailleurs, un modèle original combinant réseaux de réluctances et résolution de l'équation de Laplace a été développé pour lever certaines difficultés liées à la modélisation par réseau de réluctances des machines électriques tout en prenant en compte la rotationThis thesis deals with a new DC machine structure that can be used in an automotive Stop-Start starter application. A three-dimensional claw pole stator is proposed to replace the current stator in order to reduce its manufacturing cost. The claw pole machine topology is modeled by a reluctance network to take into account the saturation and the magnetic armature reaction. Thanks to its speed and precision, this model is then integrated in an optimization process to obtain an optimal machine. Finally, a prototype of a machine with DC claws is manufactured to show the feasibility of this topology. Moreover, an original model combining reluctance networks and solving the Laplace equation has been developed to overtake some difficulties related to modeling by reluctance network of electrical machines while taking into account the rotation
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Fatemi, Javad. "Optimisation topologique des plaques raidies." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10271.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est la mise au point d'une methode d'optimisation robuste et peu couteuse en temps de calcul de plaques raidies par deplacements des raidisseurs. Les objectifs peuvent etre statiques et / ou dynamiques. Ici, on a choisi la minimisation du deplacement maximum sous chargement statique ou la maximisation des premieres frequences propres des plaques raidies. Les contraintes choisies sont de nature geometrique : trous ou obstacles que doivent eviter les raidisseurs. D'autres contraintes telles le poids, le choix de materiaux, etc. , peuvent etre introduites. La methode d'optimisation fait appel au concept d'algorithme genetique, mais a ete modifiee de plusieurs manieres pour que l'exploration de l'espace de recherche soit plus complete et eventuellement plus efficace. A cette fin, nous avons mis au point un nouvel operateur de croisement qui mixe recherche aleatoire et recherche unidirectionnelle et d'autre part nous recherchons une amelioration possible autour d'une position locale interessante. Dans un premier temps, les methodes d'optimisation discrete sont exposees et plus particulierement, les algorithmes genetiques. Ensuite, la modelisation des plaques raidies par la methode des elements finis est presentee. Pour ameliorer le gain de temps, une methode de calcul rapide, regroupant la methode de developpement en serie binomiale et la methode de la base reduite est mise au point. Enfin, le probleme d'optimisation topologique des plaques raidies est etudie. Ce travail replace l'ensemble du probleme dans le cadre de l'optimisation topologique des structures par des algorithmes evolutionnaires. L'analyse par la methode des elements finis des plaques raidies proposee ici a ete validee par comparaison avec un code industriel. L'etude debouche sur un logiciel operationnel de calcul et d'optimisation.
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Mohamodhosen, Bibi Safoorah Bilquis. "Optimisation topologique de dispositifs électromagnétiques." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0028/document.
Full textAbstract:
L’Optimisation Topologique (OT) est un sujet en plein essor qui suscite l’intérêt de nombreux chercheurs depuis ces deux dernières décennies dans le domaine de l’électromagnétisme. L’OT représente une méthode très attrayante et originale car elle permet de trouver des structures innovantes sans aucun a priori. Ce travail de thèse est orienté vers l’OT des dispositifs électromagnétiques en approfondissant plusieurs aspects du sujet. Tout d’abord, un outil d’OT est développé et testé, à partir des outils existant au L2EP. En effet, l’OT requiert un outil d’éléments finis et un outil d’optimisation devant être couplés. Une méthodologie originale d’OT fondée sur les principes de la Méthode de Densité est développée et testée. Un cas test académique est utilisé afin de tester et valider le couplage des outils et la méthodologie. Une approche visant à prendre en compte le comportement non-linéaire des matériaux ferromagnétiques avec nos outils OT est également mise en place. Ensuite, la méthode est appliquée afin d’optimiser un électroaimant en 3 dimensions, représentant un cas test proche de la réalité. Ce cas test permet de comparer les résultats avec un comportement linéaire et non-linéaire des matériaux. Diverses topologies sont présentées, par rapport aux différentes formulations du problème. Par la suite, la méthodologie est appliquée à un dispositif électromagnétique plus complexe : une Génératrice Synchrone à Pôles Saillants. Cet exemple nous permet de voir comment la définition du problème d’optimisation peut grandement affecter les résultats d’OT. Quelques topologies sont présentées, et leur faisabilité est analyséeTopology Optimisation (TO) is a fast growing topic that has been sparking the interest of many researchers for the past two decades in the electromagnetic community. Its attractiveness lies in the originality of finding innovative structures without any layout a priori. This thesis work is oriented towards the TO of electromagnetic devices by elaborating on various aspects of the subject. First of all, a tool for TO is developed and tested, based on the ‘home-made’ tools available at the L2EP. As TO requires a FE and an optimisation tool working together, a coupling is done using both. Furthermore, a TO methodology is developed and tested, based on the Density Method. An academic cubic test case is used to carry out all the tests, and validate the tools and methodology. An approach is also developed to consider the nonlinear behaviour of the ferromagnetic materials with our TO tools. Afterwards, the methodology is applied to a 3D electromagnet, which represents a more real test case. This test case also serves to compare the results with linear and nonlinear behaviour of the materials used. Various topologies are presented, for different problem formulations. Subsequently, the methodology is applied to a more complex electromagnetic device: a Salient Pole Synchronous Generator. This example allows us to see how the problem definition can largely affect TO results. Some topologies are presented and their viability is discussed
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Stragiotti, Enrico. "Conception et optimisation de structures lattice modulaires pour des applications aérospatiales." Electronic Thesis or Diss., Toulouse, ISAE, 2024. http://www.theses.fr/2024ESAE0017.
Full textAbstract:
Dans l'industrie aérospatiale, il existe une demande continue pour des aérostructures plus légères, motivée par la nécessité d'améliorer l'efficacité énergétique et les performances globales de l'avion. Par conséquent, le secteur aérospatial connaît actuellement deux changements majeurs : l'adoption d'avions à hydrogène et électriques, visant à développer des technologies aéronautiques plus propres et durables. Ces évolutions offrent des opportunités pour explorer des concepts innovants tels que l'aile volante ou les ailes haubanées transsoniques, s'éloignant de la configuration traditionnelle tube-et-aile. Une approche prometteuse pour répondre à ces demandes est l'utilisation de structures modulaires en treillis, reconnues pour leurs propriétés ultralégères et leur modularité. La conception modulaire offre divers avantages, notamment l'assemblage de grandes structures à partir de modules répétitifs plus petits, faciles à fabriquer, la réparabilité sur le terrain et l'assemblage rapide pour des structures temporaires.L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie de conception et d'optimisation pour des aérostructures ultralégères et modulaires. Initialement, nous avons réalisé une revue de la littérature existante pour identifier la base algorithmique la plus adaptée à l'optimisation de structures monolithiques (non modulaires). Après une comparaison approfondie, nous avons sélectionné l'approche nommé Truss Topology Optimization (TTO), qui utilise des barres comme élément de discrétisation de la structure. Cependant, la formulation classique du TTO présente des limitations, telles que l'incapacité à traiter les contraintes de flambage, à prendre en compte plusieurs cas de charge, à limiter l'élancement minimum et à assurer la compatibilité mécanique. Pour surmonter ces défis, nous avons formulé une approche globale et développé un algorithme innovant d'optimisation en deux étapes. Cela implique d'utiliser un problème simplifié pour générer une solution initiale, qui sert de point de départ pour l'optimisation à l'aide d'une formulation complète.La deuxième partie de la thèse se concentre sur l'adaptation de la formulation monolithique proposée pour modéliser des structures modulaires. Initialement, nous nous concentrons sur l'optimisation de la topologie d'une structure entièrement modulaire, où un seul module est répété tout au long du design. Nous examinons comment les hyperparamètres, tels que le nombre de sous-domaines et la complexité des modules, affectent les performances mécaniques de la structure. Ensuite, nous explorons un scénario plus complexe en optimisant plusieurs topologies de modules et leur disposition dans la structure. Cela est réalisé grâce à une nouvelle stratégie de résolution basée sur une approche Discrete Material Optimization (DMO), utilisant un optimiseur à descente de gradient.En abordant les défis de la conception légère et de la modularité dans les aérostructures, cette recherche vise à contribuer à l'évolution continue des technologies aérospatiales et à améliorer l'efficacité et les performances des futurs avionsIn the aerospace industry, there is a continuous demand for lighter aerostructures driven by the need to improve fuel efficiency and overall performance. Consequently, the aerospace sector is undergoing two significant shifts: the adoption of hydrogen-powered and electric planes, aimed at developing cleaner and more sustainable aviation technologies. These changes present opportunities to explore innovative concepts such as the flying wing or transonic dry truss-braced wings, deviating from the traditional tube-and-wing configuration. One promising approach to meet these demands is the utilization of modular lattice structures, known for their ultralight properties and modularity. Modular designs offer various advantages, including the assembly of large structures from smaller, easily manufacturable repeating modules, on-field repairability, and rapid assembly for temporary structures.The objective of this thesis is to develop a design and optimization methodology for ultralight and modular aerostructures. Initially, we conducted a review of existing literature to identify the most suitable algorithm basis for optimizing monolithic (non-modular) structures. After a comprehensive comparison, we selected the Truss Topology Optimization (TTO) approach, which utilizes bars as the discretizing element of the structure. However, the classic TTO formulation has limitations, such as the inability to address buckling constraints, consider multiple load cases, limit the minimum slenderness, and ensure mechanical compatibility. To overcome these challenges, we formulated a comprehensive approach and developed an innovative two-step optimization algorithm. This involves using a relaxed problem to generate an initial solution, which serves as the starting point for optimization using a complete formulation.The second part of the thesis focuses on adapting the proposed monolithic formulation to model modular structures. Initially, we concentrate on optimizing the topology of a fully modular structure, where a single module is repeated throughout the design. We investigate how hyperparameters, such as the number of subdomains and module complexity, affect the mechanical performance of the structure. Subsequently, we explore a more complex scenario by optimizing multiple module topologies and their layout within the structure. This is achieved through a newly proposed solving strategy based on a modified Discrete Material Optimization (DMO) approach, employing a gradient-based optimizer.By addressing the challenges of lightweight design and modularity in aerostructures, this research aims to contribute to the ongoing evolution of aerospace technologies and advance the efficiency and performance of future aircraft
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Champenois, Florient. "Configuration et analyse temporelle de réseaux avioniques à sauts multiples." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2024. http://www.theses.fr/2024IPPAT036.
Full textAbstract:
Dans le domaine des réseaux temps réels critiques embarqués, la tendance est à l'augmentation des exigences en termes d'embarquabilité et de bande passante, cela afin de répondre aux nouveaux défis que proposent les véhicules autonomes et les drones. Pour répondre à ces besoins Safran mets en place un nouveau modèle certifiable de réseau distribué à topologie maillée. Cette thèse Cifre prend place au sein de ce projet, afin de proposer un ensemble de méthodes et d'outils permettant de répondre à ces défis et ainsi améliorer les réseaux critiques embarqués. Dans cet objectif, nous présentons un ensemble d'améliorations au nouveau modèle de réseau de Safran en y incorporant la redondance multi-chemins en lieu et place de la redondance multi-plans actuellement d'usage dans l'aéronautique pour satisfaire les contraintes de tolérances aux pannes. Les travaux de la thèse ont également permis l'adoption de plusieurs mesures améliorants les capacités du réseau. D'autre part, les travaux ont également porté sur la mise en place d'une méthode de calcul de borne pessimiste de pire temps de transmission. En effet, la présence de cycles d'interdépendances entre les flux de données au sein de ces réseaux, amène la très grande majorité des méthodes de calcul actuel à ne pas pouvoir converger vers un résultat. Une partie des travaux a donc consisté à produire une adaptation de l'approche trajectoire permettant d'adresser de tel réseau tout en offrant des optimisations afin d'améliorer le passage à l'échelle. La dernière partie des travaux a consisté à mettre en place une méthodologie de production de configuration réseau satisfaisant les contraintes en termes de tolérance aux pannes, de temps de transmission et d'embarquabilité. Cette méthode basée sur un algorithme génétique multicritères permet également d'optimiser la configuration produite en fonction de plusieurs critères afin d'offrir un résultat plus que satisfaisant. Enfin, les travaux présentés dans cette thèse sont validés à l'aide d'un ensemble complet d'expérimentations permettant de conclure à la pertinence des propositionsIn the field of embedded real times critical networks, the current trend is to increase requirements in terms of embeddability and bandwidth, in order to meet the new challenges posed by autonomous vehicles and drones. To meet these needs, Safran is establishing a new certifiable model of a distributed network based on a mesh topology. This thesis is taking place within this project, in order to propose a set of methods and tools to meet these needs and thus improve embedded critical networks.With this objective in view, the thesis consisted, firstly, of presenting a range of improvements to Safran's new network model by incorporating multi-path redundancy in place of the multi-plane redundancy currently used in aeronautics to satisfy fault tolerance constraints. The thesis also led to the adoption of several measures to improve others networks capabilities.Secondly, the work also focused on the implementation of a method for calculating a pessimistic worst-case transmission time bound. The presence of cycles of dependencies between data flows within these networks impedes the vast majority of current computation methods to converge on a result. Part of the work has therefore consisted in producing an adaptation of the trajectory approach that can address such networks, while offering optimizations to improve scaling.The final part of the work involved implementing a methodology to produce network configurations that satisfy constraints in terms of fault tolerance, transmission time, and embeddability. This method, which is based on a multi-criteria genetic algorithm, also enables the configuration produced to be optimized as a function of several criteria in order to offer a more than satisfactory result.Finally, the approaches presented in this thesis are tested using a complete set of experiments, allowing us to conclude that it is pertinent
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Calvel, Sonia. "Conception d'organes automobiles par optimisation topologique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007196.
Full textAbstract:
Dans l'industrie automobile, les réductions de masse permettent des économies de matières premières et des gains importants en performance. Cet allégement ne peut cependant pas se faire au détriment des exigences en matière de confort et de sécurité. Dans ce contexte, l'objectif de l'optimisation topologique est de déterminer, en amont des projets, les caractéristiques générales des pièces mécaniques. Les logiciels commerciaux actuels ne permettant pas l'intégration de toutes les contraintes déclinées sur les projets véhicules, notamment les contraintes vibro-accoustiques, nous proposons dans cette thèse une méthodologie et une solution logicielle associée, permettant la prise en compte d'un cahier des charges conforme à ceux utilisés chez Renault. Nous combinons pour cela la méthode d'optimisation topologique SIMP et l'algorithme d'optimisation numérique FSQP. Après avoir évalué notre méthode sur des cas de géométrie simple, nous montrons son potentiel sur le cas d'une face accessoires.
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Sid, Idris Kahina. "Sensibilité topologique en optimisation de forme." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0031.
Full textAbstract:
La sensibilité topologique consiste à étudier la variation d'une fonction coût par rapport à la topologie du domaine. C'est l'un des principaux outils de l'optimisation topologique : elle fournit une direction de descente. Le calcul d'un développement asymptotique de la fonction coût repose sur une technique d'état adjoint adaptée à une modification de la topologie. Le travail présenté ici est orienté vers l'étude de la sensibilité topologique de problèmes ayant un second membre non nul et des fonctions coût quelconques. Nous montrons que dans le cas tridimensionnel, l'expression du gradient topologique dépend en général de la forme du trou ou de l'obstacle de perturbation. Cependant, dans le cas particulier du problème de Poisson, cette expression ne dépend pas de l'orientation du trou si la fonction coût est indépendante de Du. Dans le cas bidimensionnel, le développement asymptotique est indépendant de la forme du trou. La technique du gradient topologique permet la résolution de nombreux problèmes avec des algorithmes rapides. A chaque itération, un certain pourcentage de matière est " enlevé " ou " inséré " aux endroits ou la sensibilité topologique est la plus négative. Des exemples numériques sont présentés, notamment le cas d'un fluide visqueux circulant dans une cuve de décantation. On détermine l'emplacement optimal d'obstacles permettant d'approcher au mieux un profil de vitesses imposé dans une région donnée afin de faciliter l'élimination des impuretésThe topological sensitivity analysis consists in studying the variation of a cost function with respect to a modification of the topology of a domain. It is a basic tool for topological shape optimisation, in that it provides a "descent direction" for updating the shape of the domain. The topological sensitivity analysis provides an asymptotic expansion of a shape function with respect to the insertion of a small obstacle inside a domain. In this work, such an expansion is obtained for the Poisson problem and for the Stokes equations with general shape functions and arbitrary shaped holes. It is shown that this expansion depends on the shape of the obstacle In the three-dimensional case, whereas it is independent of the shape in the two dimensional case. Numerical Examples illustrate the use of the topological sensitivity in a shape optimisation problem
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Brampton, Christopher. "Applications of level set topology optimisation." Thesis, University of Bath, 2015. https://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.675725.
Full textAbstract:
Level set method is a boundary tracking method that uses an implicit function to define the boundary location. By using the implicit function to define the structural boundary the level set method can be used for topology optimisation. The level set method has previously been used to solve a range of structural optimisation problems. The aim of this thesis is to extend the application of the level set method to additional applications of structural optimisation. A robust method of 3D level set topology optimisation is developed and tested. The use of a hole insertion method was found to be advantageous, but not vital, for 3D level set topology optimisation. The level set method is used to optimise the internal structure of a proximal femur. Similarities between the optimal structure and real internal trabecular bone architecture suggest that the internal bone structure may be mechanically optimal. Stress constrained level set topology optimisation is performed in 2D. Stress shape sensitivities are derived and interpolated to obtain smooth boundary sensitivity, resulting in feasible stress constrained solution in numerical examples. A new generic objective hole insertion method is used to reduce dependence on the initial solution. A level set method for optimising the design of fibre angles in composite structures is also introduced. Fibre paths are implicitly defined using the level set function. Sensitivity analysis is used to update the level set function values and optimise the fibre path. The method implicitly ensures continuous fibre paths in the optimum solution, that could be manufactured using advanced fibre placement.
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Perez, Segovia Tomás. "Paola : un système d'optimisation topologique de PLA." Grenoble INPG, 1985. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00316330.
Full textAbstract:
Lors de la conception des circuits intégrés VLSI, les Réseaux Logiques Programmables (P. L. A. ) permettent le dessin automatique des masques à partir d'une description logique. La surface occupée par ces PLAs peut, dans certains cas, s'avérer prohibitive; d'où l'intérêt des méthodes d'optimisation topologique de ceux-ci. Après avoir défini les différentes représentations possibles des PLAs, on présente l'état en ce qui concerne l'optimisation topologique des PLAs. La méthode des «Lignes Brisées» est ensuite détaillée en insistant sur les heuristiques choisies ainsi que sur les interactions qui existent entre l'étape d'optimisation et l'étape de tracé des connexions internes. On termine par une présentation globale du système PAOLA d'optimisation topologique et dessin de PLAs
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Laszczyk, Laurent. "Homogénéisation et optimisation topologique de panneaux architecturés." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00721807.
Full textAbstract:
La conception sur-mesure de matériaux architecturés à l'échelle du milli/centimètre est une stratégie pour développer des matériaux de structure plus performants vis-à-vis de cahiers des charges multifonctionels. Ce travail de thèse s'intéresse en particulier à la conception optimale de panneaux architecturés périodiques, dans le but de combiner des exigences mécaniques de flexion et de cisaillement, ainsi que de conductivité thermique. Le comportement élastique peut être prédit grâce à l'identification sur la cellule périodique des coefficients de la matrice des souplesses équivalente. Ces calculs d'homogénéisation ont été mis en oeuvre par éléments finis pour estimer en particulier les souplesses en flexion et en cisaillement transverse. Après validation expérimentale, cette méthode de calcul constitue un outil d'évaluation des performances mécaniques pour chaque géométrie de cellule périodique (2D ou 3D). À titre d'exemple, et dans un contexte de développement de solutions matériaux architecturés pour l'automobile, la conception de tôles "texturées" est proposée en menant une étude paramétrique à l'aide de cet outil. L'implémentation d'un algorithme d'optimisation topologique couplé à la procédure d'homogénéisation permet d'enrichir les méthodes de conception sur-mesure en élargissant l'espace de recherche des "architectures". Après l'étude modèle du compromis entre flexion et cisaillement, le cas industriel d'un panneau sandwich isolant est traité. Dans ce cas, l'optimisation fournit plusieurs compromis prometteurs entre rigidité en cisaillement et isolation thermique. Ces géométries ont été réalisées et testées, et une nouvelle version améliorée du panneau sandwich a été sélectionnée.
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Sid, Belkacem. "Optimisation topologique de structures par algorithmes génétiques." Besançon, 2006. http://www.theses.fr/2006BESA2033.
Full textAbstract:
L'intérêt que suscite l'optimisation topologique s'explique par sa capacité à offrir des solutions innovantes permettant un gain notable de performance. Pendant la dernière décennie, des efforts considérables en recherche fondamentale ont été consacrés au développement de nouvelles méthodes, fiables et efficaces, pour l'optimisation topologique des stuctures. Cette thèse apporte une contribution dans ce domaine en proposant l'utilisation des algorithmes génétiques. Deux méthodes ont été développées. La première propose une approche par algorithme génétique basée sur une représentation graphique par courbes de Bézier. Le principe consiste à construire la structure en utilisant d'abord un squelette que l'on complète ensuite avec la chair. Le squelette est composé par l'ensemble des courbes cubiques de Bézier reliant les surfaces d'application des conditions aux limites entre elles. La chair sous forme de couches d'épaisseurs variables complète le squelette pour donner la forme finale de la structure. Avec cette technique, les éléments de la structure sont tous reliés entre eux. Il n'y a donc pas de matière déconnectée ni de problème de damier. La deuxième méthode propose une approche, toujours par algorithmes génétiques mais basée cette fois ci sur une représentation par adjacence. Le principe de base ce cette représentation est fondée sur le concept de connectivité des éléments finis, considérés comme cellules. Ce principe s'exprime par une matrice d'adjacence similaire à celle utilisée en théorie des graphes. Le codage des structures solutions utilise cette matrice en transformant cette dernière en une chaîne binaire unidimensionnelle. Les deux méthodes proposées ont fait l'objet d'une implantation informatique dans l'environnement de programmation Matlab. Elles ont été validées par des applications numériques sur des benchmarks simples en élasticité linéaire bidimensionnelleThe interest of topological optimization is explained by its capacity to offer innovating solutions allowing a notable profit of performance. During the last decade, considerable efforts in fundamental research were devoted to the development of new methods, reliable and efficient, for the structural topology optimization. This thesis contributes in this field by using genetic algorithms. Two methods were developed. The first proposes a genetic algorithm approach based on a graphical representation by Bézier curves. The principle consists in building the structure by a skeleton and a flesh. The skeleton is composed by the set of the Bézier cubic curves connecting the boundary conditions surfaces. The flesh, in form of layers, completes the skeleton to give the final form of the structure, completely connected. The second approach is based on a representation by adjacency. The principle of this representation is founded on the concept of connectivity of finite elements, considered as cells. This principle is expressed by an adjacency matrix similar to that used in the graph theory. The encoding of the structure solutions uses this matrix by transforming it into a binary string. The two proposed methods are implemented inside Matlab programming environment. They are by numerical applications on simple twodimensionnal linear elasticity benchmarks
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Mou, Guangjin. "Design of exotic architectured materials in linear elasticity." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2023SORUS519.pdf.
Full textAbstract:
Les classes de symétrie d'un comportement linéaire définissent les différents types d'anisotropie qui peuvent être modélisés par les tenseurs constitutifs associés. Cependant, les espaces des matériaux linéaires sont très riches et toute une gamme de possibilités intermédiaires peut exister au-delà des classes de symétrie. Les matériaux présentant des propriétés anisotropes non-standard associées à ces possibilités intermédiaires sont appelés matériaux exotiques. Par exemple, le matériau 2D R0-orthotrope est un cas bien connu de matériau exotique.L'objectif principal de cette recherche est de développer des outils géométriques pour caractériser les espaces linéaires des matériaux de manière très fine, ce qui permet de détecter ces possibilités intermédiaires. L'ensemble exotique obtenu est intrinsèquement caractérisé par une relation polynomiale entre les invariants du tenseur d'élasticité. En conséquence, nous prouvons que la R0-orthotropie est le seul type de matériau élastique exotique en 2D. Cependant, lorsque l'on généralise à l'élasticité linéaire 3D, ce nombre s'élève à 163.Le deuxième objectif de cette étude est d'obtenir une mésostructure présentant à grande échelle le comportement exotique décrit précédemment. Un algorithme d'optimisation basé sur la dérivée topologique est implémenté dans Python/FEniCS pour réaliser la design de mésostructure périodiques. Le matériau 2D R0-orthotrope et plusieurs cas de matériaux exotiques 3D sont étudiés. La fonction objective du problème d'optimisation est formulée en termes d'invariants du tenseur d'élasticité effectif cibleThe symmetry classes of a linear constitutive law define the different types of anisotropy that can be modelled by the associated constitutive tensors. However, the spaces of linear materials are very rich and a whole range of intermediate possibilities can exist beyond symmetry classes. Materials with non-standard anisotropic properties associated with such intermediate possibilities are called exotic materials. For instance, 2D R0-orthotropic material is a well-known case of exotic material.The primary objective of this research is to develop geometrical tools to characterise the linear material spaces in a very fine way, which allow these intermediate possibilities to be detected. The exotic set obtained is intrinsically characterised by a polynomial relation between elasticity tensor invariants. As a result, we prove that R0-orthotropy is the only type of 2D exotic elastic material. However, when generalised to 3D linear elasticity, this number is up to 163.The second objective of this study is to obtain a mesostructure exhibiting at macroscale the exotic behaviour described previously. A topological derivative-based optimisation algorithm is implemented in Python/FEniCS to realise the design of periodic metamaterials. The 2D R0-orthotropic material and several cases of 3D exotic materials are studied. The objective function of the optimisation problem is formulated in terms of the invariants of the target effective elasticity tensor
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Fakhri, Eyman. "Contribution à l'optimisation de l'architecture de parcs d'hydroliennes." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMC224.
Full textAbstract:
Pour faire face au réchauffement climatique, une transition énergétique de grande ampleur est impérative. Pour les pays disposant de vastes zones maritimes, comme la France, les Energies Marines Renouvelables (EMRs) peuvent constituer une part significative d’énergie à bas carbone. Les EMRs peuvent être produites à partir de la houle, du vent, des gradients de salinité… Dans cette thèse, nous nous focalisons sur l’énergie des courants de marée et leur exploitation par les hydroliennes. Cette technologie est aujourd’hui en phase pré-industrielle.Dans ce travail de thèse, un outil d’aide à la décision destiné à l’optimisation de l’architecture des parcs d’hydroliennes est développé. Cet outil nommé OPTIFARM tient compte de l’hydrodynamique du site, des coûts d’investissement et des opérations de maintenance, des pertes d’énergie de production dues aux effets de sillage ainsi que des pertes d’énergies dans le réseau électrique. L’outil permet de déterminer de manière optimale le nombre et les positions des hydroliennes et des sous-stations électriques offshores ainsi que la topologie de raccordement électrique en AC. OPTIFARM est basé sur un algorithme génétique et un algorithme d’optimisation par essaim particulaire. La méthode d'optimisation développée est appliquée à deux sites hydroliens français : le Raz-Blanchard (situé entre l'île d'Aurigny et le Cap de la Hague) et le passage du Fromveur (situé en mer d'Iroise) qui représentent respectivement le premier et le deuxième plus grand gisement hydrolien en France. Les résultats montrent que le coût de production de l'énergie diffère considérablement d'un site à l'autre et qu'il dépend fortement de la taille du parcRenewable Energies (MREs) can contribute significantly to the energy mix. MREs can be produced from different sources, among them tidal energy – the focus of this work – has aroused major interest from industrialists and decision-makers.In this thesis, a decision support tool for the optimization of the architecture of tidal farms is developed. The optimization tool, named OPTIFARM, takes into account the hydrodynamics of the site, the investment and maintenance costs, the loss of production caused by the wake effect and the energy loss in the electrical network. The tool allows determining the optimal number and positions of tidal turbines and offshore substations in the farm as well as the optimal AC electrical connection topology of the tidal farm network. The optimization tool relies on a genetic and a particle swarm optimization algorithms. OPTIFARM is applied to two French tidal energy sites: the Alderney Race located between the Alderney Island and Cap de la Hague, and the Fromveur Strait located in the sea of Iroise. Those sites represent respectively the first and the second greatest tidal potential in France. The results show that the energy production cost considerably differs from one site to another and it strongly depends on the size of the farm
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Le, Brenn-Ferrieux Laurence. "Introduction du routage optique dans un réseau de transport." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0215.
Full textAbstract:
La croissance du trafic lie au developpement de nouveaux services de telecommunications necessite une augmentation de la capacite du reseau. Parmi les solutions envisageables, l'introduction d'une couche optique fondee sur l'association du multiplexage en longueur d'onde et du routage spectral est prometteuse. Dans cette these, nous presentons un outil, base sur le paradigme d'algorithme genetique permettant de planifier la couche optique en fonction des donnees de trafic, des limitations physiques et des eventuelles contraintes de securite. L'etude d'un cas concret permet d'evaluer l'interet de l'introduction de ces techniques innovantes dans le reseau existant.
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Rakotondrainibe, Lalaina. "Optimisation topologique des liaisons dans les systèmes mécaniques." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAX101.
Full textAbstract:
L'optimisation topologique est communément appliquée aux pièces mécaniques. En général, elle n'implique qu'une seule pièce dont les liaisons mécaniques sont supposées fixes. Cette thèse propose une autre approche de l'optimisation topologique où les liaisons sont des variables de conception, au même titre que la géométrie et la topologie de la forme de la pièce. On s'intéresse aux vis longues normalisées avec précontrainte de serrage. Le modèle de la vis est idéalisé, le but étant d'obtenir une représentation fonctionnelle, mais réaliste et peu coûteuse en termes de temps de calcul. Le modèle idéalisé est complété par des contraintes mécaniques spécifiques à la vis.Le problème consiste à optimiser simultanément la structure d'une pièce, d'une part, et les positions et le nombre de vis, d'autre part. La structure élastique est représentée par une fonction ligne de niveaux et elle est optimisée avec la méthode de variations de frontière d'Hadamard. Les positions sont optimisées avec un algorithme de descente de gradient paramétrique. Le concept de gradient topologique est adapté pour ajouter une petite vis idéalisée au meilleur emplacement avec une orientation optimale pour optimiser le nombre de vis. Cette optimisation couplée (structure et liaisons) est illustrée par des cas tests académiques 2d et 3d. Elle est ensuite appliquée à un cas test industriel simplifié. Le couplage fournit une pièce plus performante que l'optimisation de forme à liaisons fixées. Cette approche tend par conséquent à optimiser les systèmes assemblésTopology optimization is commonly used for mechanical parts. It usually involves a single part and connections to other parts are assumed to be fixed. This thesis proposes an other approach of topology optimization in which connections are design variables, as well as the structure. We focus on standard long bolt with prestressed state. This connection model is idealized to be enough representative but computationally cheap. The idealized model is complemented with mechanical constraints specific to the bolt.The problem is to optimize concurrently the topology and the geometry of a structure, on the one hand, and the locations and the number of bolts, on the other hand. The elastic structure is represented by a level-set function and is optimized with Hadamard's boundary variation method. The locations are optimized using a parametric gradient-based algorithm. The concept of topological derivative is adapted to add a small idealized bolt at the best location with the optimal orientation, and thus optimizes the number of bolts. This coupled topology optimization (shape and connections) is illustrated with 2d and 3d academic test cases. It is then applied on a simplified industrial test case. The coupling provides more satisfactory performance of a part than shape optimization with fixed connections. The approach presented in this work is therefore one step closer to the optimization of assembled systems
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Zuber, Paul. "Wire topology optimisation for low power CMOS." kostenfrei, 2007. http://mediatum2.ub.tum.de/doc/618152/document.pdf.
Full text
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Buckney, Neil. "Optimisation of wind turbine blade structural topology." Thesis, University of Bristol, 2013. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.633206.
Full textAbstract:
Wind turbines become more cost effective as they grow larger; however the blade mass increases at a greater rate than the power. For a continued size increase, reducing the mass of the blades is necessary. Additionally, lighter blades lower overall turbine costs because the loads on the rest of the structure are decreased. Therefore, the use of lightweight blades can have a significant impact on the cost of wind energy. To achieve blade mass reductions, an alternative structural layout is generated using topology optimisation. The result is a topology which varies along the blade length, transitioning from a structure with trailing edge reinforcement to one with offset spar caps. An alternative beam topology optimisation method is developed that enabled a buckling constraint to be applied. The structural efficiency of the topologically optimised blade is then assessed using shape factors and performance indices, measures which have been expanded to account for asymmetric bending of beams with multiple materials. The utility of shape factors is first demonstrated on six example beam sections before being applied to the blade. To demonstrate application to a more refined design, the performance of a 100m wind turbine blade is assessed , using maps to visualise the structural efficiency. The effect of using carbon fibre and offsetting the spar caps is evaluated, providing a greater understanding of the improved designs. Overall , the results show that wind turbine blades can be improved with structural layouts that take advantage of favourable bend-bend coupling between the out-of-plane and in-plane directions. Because traditional design concepts do not account for bending coupling, a missed opportunity for further mass reduction exists. To this day, the structural topology of the blades has remained fixed despite increasing length and changing loads. Topology optimisation and structural efficiency analysis are shown as methods used to challenge this design convention and reduce blade mass, thereby lowering the cost of wind energy.
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Mill, Frank. "Shape and topology optimisation for manufactured products." Thesis, University of Edinburgh, 2003. http://hdl.handle.net/1842/12659.
Full textAbstract:
The work described represents the candidate’s research in the area of engineering component representation, particularly in the context of constrained optimisation. Early papers describe a general approach to detail design that has since become commonplace, however, the advances that were hoped for in some downstream applications are proving more elusive. Whilst the early work describes constraint generation later work looks at different approaches to the shape and topology optimisation problems. The latest papers also include part of the candidate’s work in considering specific applications of parameterised manufacturing features.
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Amigo, Ricardo Cesare Roman. "Design of adsorption systems by topology optimisation." Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-05112018-140813/.
Full textAbstract:
Adsorption is a retention mechanism of fluid molecules on solid surfaces and presents a wide range of applications, such as refrigeration, separation processes and fuel storage. This work describes the modelling of gas adsorption on porous media and presents an optimisation approach for the design of adsorption systems based on topology optimisation. A comprehensive formulation for the adsorption and desorption phenomena is presented, detailing the derivation of their weak forms and assembling the matrices for the implementation of the Finite Element Method (FEM). The sensitivities of objective functions to topology optimisation design variables are obtained by the adjoint method, which is presented in detail. The numerical implementation is aided by FEniCS and Dolfin Adjoint packages, resulting in a generic software for the optimisation of adsorption systems. The method is applied for the design of Adsorbed Natural Gas (ANG) tanks for on-demand consumption. Optimised tank layouts are proposed and compared with standard tanks, presenting improvement of the design objectives.Adsorção é um mecanismo de retenção de moléculas de um fluido em superfícies sólidas e apresenta um vasto campo de aplicações, como em refrigeração, processos de separação e armazenamento de combustível. Este trabalho descreve o modelo de adsorção de gás em meios porosos e define uma abordagem de otimização de sistemas de adsorção baseada no Método de Otimização Topológica (MOT). Uma formulação abrangente para os fenômenos de adsorção e dessorção é apresentada, detalhando a dedução de seus formas fracas e montagem das matrizes para a implementação do Método dos Elementos Finitos (MEF). As sensibilidades das funções-objetivo em relação às variáveis de projeto são obtidas pelo método adjunto, que também é apresentado em detalhe. A implementação numérica é auxiliada pelos pacotes FEniCS e Dolfin Adjoint, originando uma ferramenta genérica para a otimização de sistemas de adsorção. Este método é aplicado ao projeto de tanques de Gás Natural Adsorvido (GNA) visando transporte, armazenamento e consumo. Tanques otimizados são propostos e comparados com tanques tradicionais, apresentando melhora dos objetivos de projeto.
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Chang, Che-Cheng Bryant. "Design and Topology Optimisation of Tissue Scaffolds." Thesis, The University of Sydney, 2015. http://hdl.handle.net/2123/14161.
Full textAbstract:
Tissue restoration by tissue scaffolding is an emerging technique with many potential applications. While it is well-known that the structural properties of tissue scaffolds play a critical role in cell regrowth, it is usually unclear how optimal tissue regeneration can be achieved. This thesis hereby presents a computational investigation of tissue scaffold design and optimisation. This study proposes an isosurface-based characterisation and optimisation technique for the design of microscopic architecture, and a porosity-based approach for the design of macroscopic structure. The goal of this study is to physically define the optimal tissue scaffold construct, and to establish any link between cell viability and scaffold architecture. Single-objective and multi-objective topology optimisation was conducted at both microscopic and macroscopic scales to determine the ideal scaffold design. A high quality isosurface modelling technique was formulated and automated to define the microstructure in stereolithography format. Periodic structures with maximised permeability, and theoretically maximum diffusivity and bulk modulus were found using a modified level set method. Microstructures with specific effective diffusivity were also created by means of inverse homogenisation. Cell viability simulation was subsequently conducted to show that the optimised microstructures offered a more viable environment than those with random microstructure. The cell proliferation outcome in terms of cell number and survival rate was also improved through the optimisation of the macroscopic porosity profile. Additionally artificial vascular systems were created and optimised to enhance diffusive nutrient transport. The formation of vasculature in the optimisation process suggests that natural vascular systems acquire their fractal shapes through self-optimisation.
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Wu, Chi. "Time-dependent Topology Optimisation for Implantable Devices." Thesis, The University of Sydney, 2022. https://hdl.handle.net/2123/29237.
Full textAbstract:
Implantable load-bearing devices signify a class of major biomechanical devices that replace damaged organs/tissue to restore desired functionalities. So far, implant designs often follow trial-and-error or experience-based protocols rather than patient-specific designs. In addition, in-vivo studies have demonstrated that implant design can substantially determine long-term treatment outcomes and longevity. Therefore, rather than empirical guidelines, efficient and elegant design approaches are urgently required to consider both initial conditions and time-dependent behaviours to promise an optimal outcome over time. One of the critical issues associated with implant devices is fracture failure due to low tensile strength and low fracture toughness at initial conditions or over time. Thus, topology optimisation for implantable devices considering path/time-dependent fracture failure was explored in this thesis. Then, a level-set based topology optimisation approach was developed to maximise fracture resistance of composite biomaterials. Load-bearing implants can change local biomechanical conditions, notably affecting long-term treatment outcomes. Considering this time-dependent nature, the thesis proposed a time-dependent topology optimisation framework for design of bone fixation plates and tissue scaffolds by incorporating bone adaptation and regeneration. Accurately predicting bone growth and remodelling results rely on the inverse-identification of tissue ingrowth/remodelling-related parameters from in-vivo data. To tackle this issue, the thesis investigated a novel machine learning-based multiscale model to predict bone growth in scaffolds efficiently. The inversely identified remodelling-related parameters were then used for a machine learning-based design of patient-specific scaffolds by incorporating ceramic additive manufacturing.
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Denies, Jonathan. "Métaheuristiques pour l'optimisation topologique : application à la conception de dispositifs électromagnétiques." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00955966.
Full textAbstract:
L'optimisation topologique est une méthode de conception qui permet de définir de manière autonome la topologie, les formes et les dimensions d'un dispositif en vue de répondre de manière optimale à des critères de design. Initialement réservée au dimensionnement de pièces mécaniques, elle s'oriente aujourd'hui vers la conception de dispositifs plus complexes comme ceux rencontrés dans le domaine de l'électromécanique. C'est dans ce cadre que se situe notre travail. Un outil d'optimisation topologique étant formé de l'association d'un algorithme d'optimisation et d'un formalisme de distribution de matière, nous avons dans une première étape comparé différents couplages d'algorithmes métaheuristiques et de formalismes de distribution de matière en vue de choisir le couple qui semble le mieux adapté au problème traité. Cette comparaison nous a conduits à choisir comme outil d'optimisation l'association d'un algorithme génétique et d'une distribution de matière par cellules de Voronoï. Nous avons ensuite examiné comment améliorer les capacités d'exploration et d'exploitation de cet outil. Nous avons, à cet effet, étudié les aspects liés à la gestion de la taille de la population et à l'adaptation des mécanismes de reproduction au caractère graphique du problème. A l'issue de cette deuxième étape, nous avons finalisé un outil d'optimisation que nous avons testé sur des cas d'étude dont la complexité se rapproche de celle rencontrée au niveau industriel. Nous avons ainsi montré le potentiel de notre outil d'optimisation au niveau de la conception dans le cadre de l'électromécanique.
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Gaide, Maxime. "Modélisation et rejeu basés sur des règles." Electronic Thesis or Diss., Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2024. http://www.theses.fr/2024ESMA0026.
Full textAbstract:
La construction d’un objet complexe est un processus fastidieux, impliquant des cycles successifs d’essais et de corrections. Pour alléger la difficulté de la conception, les systèmes de modélisation paramétrique actuels proposent une fonctionnalité de rejeu permettant de regénérer un objet grâce à l’édition de ses paramètres. Cependant, ce processus nécessite soit une détection des changements topologiques basée sur une analyse complète de l’objet modifié, ce qui est coûteux ; soit ces changements sont codés explicitement dans les opérations, ce qui peut être source d’erreurs. Pour répondre à ces limites, nos travaux se concentrent sur le développement d’un système de modélisation basé sur des règles, permettant de rejouer un processus constructif, notamment avec l’ajout, la suppression et le déplacement d’opérations. Nous considérons des opérations formalisées par des règles de transformation de graphe Jerboa. Notre première contribution est une analyse syntaxique des opérations permettant de détecter les changements topologiques (création, scission, fusion, etc.). Cette analyse des règles est statique et indépendante des objets auxquels celles-ci sont appliquées. Ainsi, les changements topologiques peuvent être détectés et suivis automatiquement. Dans certains cas définis, une analyse localisée au sein de l’objet permet de confirmer ou non les changements détectés. La seconde contribution s’appuie sur notre approche de détection des changements topologiques pour proposer un mécanisme de rejeu. Un processus constructif est une suite d’opérations appliquées sur des entités topologiques spécifiques. Rejouer un processus constructif nécessite de résoudre le problème classique de la nomination persistante des entités topologiques dans un modèle géométrique. Pour répondre à ce problème, nous proposons une reconstitution de l’historique des entités topologiques référencées dans le processus constructif. Chaque entité possède une histoire unique qui l’identifie. Grâce à ce mécanisme, nous proposons un référencement robuste des entités topologiques lors du rejeu. Notre troisième contribution vise à étendre notre mécanisme de rejeu aux scripts de règles qui permettent de construire des opérations complexes à l’aide de structures de contrôles. Nous proposons pour cela d’utiliser les scripts Jerboa avec des structures de contrôles classiques telles que les itérations et les alternatives. Nous proposons une extension de notre mécanisme de rejeu pour inclure ces structures de contrôle, offrant ainsi une plus grande flexibilité dans la modélisation et la gestion des opérations complexesDesigning a complex object is a tedious process involving repeated cycles of trial and error. In order to alleviate such a difficulty in the designing process, current parametric modelling systems offer some reevaluation mechanism sallowing a user to rebuild an object based on the editing of its parameters. However, such a process requires either processing an entire mesh in order to detect topological changes, which is computationally expensive, or hard-coding the changes in the modelling operations, which is computationally efficient but increases the risks to introduce detection errors. To address these limitations, our works focus on the development of a rule-based modelling system dedicated to the reevaluation of modelling processes. In particular, this system allows the addition, deletion and reordering of the operations defining those processes. We consider operations formalised with Jerboa’s graph transformation rules. Our first contribution is the syntactic analysis of the operations allowing for the detection of topological changes (creation, split, merge, and so on). These analyses are statically performed on rules, independently of the object onto which they are being applied. Thus, topological changes can be automatically detected and tracked. In some defined cases, a localised analysis performed within the object can assert whether the event has occurred or not. Our second contribution makes use of our topological changes detection approach in order to offer a reevaluation mechanism. Considering that a modelling process is a record of operations sequentially applied on specific topological entities, reevaluating a modelling process first requires solving the long-standing problem of persistently naming topological entities in a geometric model. To achieve this goal, we offer to reconstitute the histories of topological entities referenced within a modelling process. Each entity can be identified through its history, which is unique. With this mechanism, we reference topological entities in a robust way throughout reevaluation. Our third contribution aims to extend our reevaluation mechanism to include scripts of rules which can be used to create more complex operations. The Jerboa script language makes it possible to create such scripts with usual control structures such as alternatives and iterations. We extend our reevaluation mechanism by including these control structures, hence, enabling the user with greater versatility in modelling and managing complex operations