Électronique et Électrotechnique
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Item Stratégie de gestion intelligente des nanoréseaux intégrant des sources d’énergies renouvelables(2024-09-26) Nemouchi; WissemCette thèse explore une approche innovante de la gestion d'énergie dans les nanoréseaux, mettant l'accent sur l'optimisation du pompage dans les régions semi-arides. En combinant la gestion côté offre (SSM) et la gestion côté demande (DSM), elle vise à résoudre les lacunes actuelles dans la littérature, notamment l'efficacité des systèmes de pompage d'eau (WPS) dans les systèmes énergétiques hybrides (HES). L'approche propose une gestion de charge (LM) intégrée pour la gestion d’un nanoréseau, comprenant des sources d'énergie renouvelable, un générateur diesel et deux types de système de stockage. Cette solution est appliquée pour alimenter une pompe à eau pour l'irrigation, avec une optimisation basée sur la minimisation du Coût Coût Net Total Actualisé (CNTA) et le Coût de l'Énergie (COE). L'Algorithme d'Optimisation du Goéland (SOA) est utilisé pour résoudre un problème mono-objective, et la stratégie (LM) est validée par des simulations sur le logiciel HOMER Pro. En outre, des techniques de prévision basées sur les réseaux de neurones artificiels (MLP-LSTM) sont explorées pour améliorer la gestion des variations de la génération d'énergie intermittente. Ces travaux promettent une solution novatrice pour une gestion intelligente d’un nanoréseau appliqué au pompage d’eau dans un champ agricole dont le climat est semi-arides.Item Contribution à la commande bilatérale d’un système télérobotisé(2024-11-09) Outayeb; Adel MohamedLa téléopération représente un champ d'application crucial dans divers domaines, tels que l'exploration spatiale, la chirurgie et la maintenance industrielle, offrant des solutions innovantes pour effectuer des opérations à distance. Le travail présenté dans cette thèse vise à contribuer dans la commande des systèmes télérobotisés pour augmenter la qualité du geste de l'opérateur en améliorant sa perception via un retour des efforts appliqués à l'environnement distant. Trois structures de commande adaptatives et intelligentes ont été développées pour améliorer le suivi de trajectoire et la performance de la force appliquée dans des environnements complexes, en tenant compte des incertitudes et des défis inhérents à la téléopération, notamment les incertitudes concernant les modèles des robots maître et esclave, la dynamique variable et inconnue de l'environnement, la qualité médiocre des signaux provenant des capteurs de force, ainsi que l'asymétrie entre les robots maître et esclave, posant ainsi des problèmes d'échelle et de mappage de l'espace de travail. Les deux premières structures de commande bilatérale, que nous avons élaborées, se reposent sur l’architecture de commande à quatre canaux. Elles utilisent toutes les deux, dans leur partie maître, une approche de commande en force/impédance tandis que dans leurs parties esclave, la première structure utilise une approche de commande parallèle force/position et la deuxième exploite une approche de commande en effort externe. Pour estimer les caractéristiques inconnues de l'environnement, supposées de type ressort, et extraire le bruit indésirable généré par les capteurs de force, nous avons utilisé une technique d’estimation en ligne basée sur la méthode des moindres carrés récursifs à facteur d'oubli (MCR-FO). Pour éliminer les effets des incertitudes dans le modèle dynamique du robot esclave, exploité dans la commande, nous avons utilisé un Compensateur Neuronal (CN) basé sur l’algorithme de rétropropagation du gradient. Les performances des deux structures proposées, en termes de stabilité et de transparence du système global de téléopération, ont été validées en simulation, à l'aide de l'environnement LabVIEW. La troisième structure de commande bilatérale que nous avons élaborée est une structure de commande adaptative en admittance basée sur une architecture de commande à trois canaux. Elle se caractérise par le fait qu'elle évite d'utiliser une boucle de force dans sa partie esclave. Pour aligner l’interface maître Omni PHANTOM avec le robot PUMA560, une technique de mappage des espaces de travail a été appliquée. Une stratégie de commande de type PID, combinée avec une approche de commande par découplage non linéaire et un CN, a été synthétisée dans les deux parties maître et esclave pour compenser l’effet des incertitudes dans les modèles dynamiques des manipulateurs. Pour améliorer d’avantage les réponses en effort du robot esclave, sensibles aux variations des caractéristiques de l’environnement, une solution adaptative basée sur une méthode d’identification en ligne des caractéristiques de type ressort et amortisseur de l’environnement a été proposée. Pour supprimer les irrégularités du modèle d'admittance, un filtre de Butterworth et une fonction de limitation ont été implémentés. Cette combinaison a permis de générer des trajectoires modifiées qui sont transmises par la suite à la boucle de commande en position du robot esclave. Les résultats des tests de performance de la structure proposée, issus d'une expérience "HUMAIN IN THE LOOP" réalisée dans l'environnement MATLAB, en utilisant une interface OMNI réelle et un robot PUMA560 virtuel en interaction avec un environnement virtuel, illustrent une stabilité remarquable du système global. Ils révèlent également un bon suivi des trajectoires et des forces appliquées dans les trois directions de l'espace, et ce, sous des conditions réalistes de téléopération.Item Analyse des décharges dans les isolateurs composites soumis à la haute tension continue(2025-06-16) Aliouat; SihemLe développement des réseaux à courant continu haute tension (HVDC) a mis en lumière l'importance cruciale des isolateurs composites, qui jouent un rôle essentiel dans l'isolation électrique et la fiabilité des réseaux. Cependant, ces isolateurs sont sujets à des phénomènes de vieillissement, de décharges partielles et de pollution environnementale, entraînant des défauts d'isolement qui compromettent les performances du réseau. Cette thèse propose une méthodologie de diagnostic avancée, basée sur l'analyse fréquentielle et temporelle des signaux électriques, utilisant la transformée de Fourier (FFT), la transformée en ondelettes discrète (DWT) et la densité spectrale de puissance (PSD). L'objectif est d'identifier et de caractériser les défauts d'isolement en corrélant les variations de tension, le courant de fuite et les perturbations du champ magnétique. L'étude s'appuie sur une approche expérimentale et numérique, visant à identifier les paramètres sensibles aux décharges partielles et à l’arc électrique afin de détecter les anomalies et d'établir des seuils critiques. Les résultats obtenus démontrent que certaines fréquences permettent de prédire les défauts d'isolement, ouvrant ainsi la voie à une surveillance en temps réel et à l'optimisation des stratégies de maintenance.Item Modélisation acoustique multi-variable pour l’évaluation de la compréhension de la parole pathologique(2025-02-26) Belabbas; SoumeyaLes troubles pathologiques de la parole entravent considérablement l'efficacité de la communication et la qualité de vie. Les méthodes diagnostiques traditionnelles, souvent subjectives et chronophages, limitent la précision et l'efficacité de l'identification de ces pathologies. Cette thèse présente un nouveau système automatisé de classification de la parole pathologique et de reconnaissance de la voix dysarthrique, visant à améliorer la précision et la rapidité du diagnostic. Ce système utilise une approche globale, combinant des techniques avancées de traitement du signal, une extraction de caractéristiques robuste et des architectures d'apprentissage profond de pointe. En intégrant de multiples caractéristiques acoustiques, notamment les MFCC, les PNCC, les spectrogrammes Mel, la gigue et le scintillement, le système capture des informations détaillées sur le signal vocal. De plus, des techniques d'amélioration de la parole, telles que la réduction du bruit basée sur les MMSE, sont appliquées pour améliorer la qualité d'entrée, notamment dans les environnements bruyants. Au cœur de ce système se trouve un modèle d'apprentissage profond combinant des réseaux de neurones convolutifs (CNN) avec des réseaux de mémoire à long terme bidirectionnels (BiLSTM), modélisant efficacement les dépendances locales et temporelles au sein du signal vocal. Une évaluation rigoureuse d'un ensemble diversifié d'échantillons vocaux pathologiques a démontré la supériorité du système par rapport aux méthodes existantes. Ces résultats soulignent son potentiel à transformer le diagnostic et la prise en charge des troubles de la parole, contribuant ainsi à l'amélioration des résultats et de la qualité de vie des patients.Item Proposition and implementation of a distributed approach for cyber-physical production systems control(2024-11-23) Bendjelloul; AbdelhamidCette thèse décrit la proposition et la mise en œuvre d'une approche distribuée pour contrôler les systèmes de production cyber-physiques (CPPS) en milieu industriel. L'étude vise à relever les défis de conception et de validation associés au CPPS en proposant un cadre de mise en service virtuelle (VC). Ce cadre est essentiel pour l’intégration et les tests efficaces des composants CPPS avant leur déploiement effectif. Sur le plan méthodologique, le document utilise les techniques Software In the Loop (SIL) et Hardware In the Loop (HIL) pour évaluer l'exactitude et l'interopérabilité du système lors de la mise en service virtuelle. La recherche comprend une étude de cas qui expérimente le cadre VC pour démontrer son efficacité dans la vérification et la validation des systèmes de production cyber-physiques basés sur des agents et pour garantir la fiabilité du système dans un environnement réel.Item Optimisation des paramètres radio 5G pour l’amélioration de la qualité de service(2025-06-28) Belguidoum; Adel BouzidDans un contexte de transformation technologique accélérée, les réseaux mobiles sont confrontés à une montée en puissance des exigences liées aux nouveaux cas d’usage critiques, tels que la réalité augmentée, les véhicules autonomes, les jeux en ligne à ultra-faible latence, ou encore la télémédecine. Ces applications nécessitent non seulement des débits élevés, mais également une latence minimale et une stabilité de connexion sans faille. Pour y répondre, les opérateurs doivent non seulement garantir un haut niveau de qualité de service (Quality of Service – QoS), mais également optimiser de manière fine l’allocation et l’exploitation des ressources radio. La présente thèse s’inscrit dans cette problématique en proposant une méthodologie d’optimisation avancée des paramètres radio des réseaux 5G, dans leurs modes Non-Standalone (NSA) et Standalone (SA). Elle repose sur une analyse rigoureuse des indicateurs clés de performance (Key Performance Indicators – KPIs), en particulier ceux liés à l’accessibilité, au taux de coupure, à la mobilité, à la fiabilité des connexions, au débit descendant et montant, ainsi qu’à la latence. L’originalité de ce travail réside dans le développement d’algorithmes d’optimisation paramétrique, conçus pour détecter automatiquement les dégradations de performance, identifier leurs causes racines et recommander des ajustements spécifiques des paramètres radio. Ces algorithmes ont été validés sur le terrain à travers des campagnes de mesures réalisées sur des réseaux commerciaux opérant au Moyen-Orient et en Amérique du Nord. Les résultats obtenus confirment l’efficacité des recommandations proposées, avec des améliorations significatives sur l’ensemble des KPIs mesurés. Une attention particulière est portée à l’étude des compromis entre les différents objectifs d’optimisation, notamment entre le débit et la latence, souvent en tension dans les scénarios d’usage intensifs. La thèse propose ainsi des stratégies d’optimisation adaptatives selon les besoins applicatifs, les conditions radio et les profils d’utilisateurs. Cette recherche s’attache à définir les fondements d’un cadre d’optimisation à la fois intelligent, évolutif et dynamique, conçu pour s’adapter aux réseaux 5G actuels ainsi qu’aux générations futures de réseaux mobiles, en particulier la 5G-Advanced et la 6G. L’objectif est de répondre de manière proactive aux exigences croissantes en matière de performance, de flexibilité et de qualité d’expérience (Quality of Experience – QoE).Item Identification des décharges électroluminescentes dans différents milieux diélectriques(2025-06-23) Nait Bachir; SalmaL’étude des décharges électroluminescentes dans les milieux diélectriques est essentielle pour comprendre les mécanismes de dégradation des isolants utilisés en haute tension. Ce travail s’attache à identifier et analyser ces décharges dans l’air et l’huile minérale, deux milieux couramment employés dans les systèmes électriques. Une approche expérimentale combinant des analyses temporelles et spectrales a été adoptée, notamment via la spectroscopie d’impédance électrique et la Transformée de Fourier Rapide (FFT). Les résultats montrent que les décharges se propagent plus rapidement dans l’air que dans l’huile, en raison de leur densité et de leur conductivité ionique. L’exposition prolongée aux décharges altère les propriétés isolantes de l’huile, augmentant ainsi les risques de défaillance des transformateurs de puissance. Ces observations mettent en évidence l’importance du suivi des fluides isolants et de l’adoption de méthodes non destructives pour anticiper leur vieillissement. De plus, cette recherche ouvre la voie à l’exploration de nouveaux isolants biodégradables, contribuant ainsi à une meilleure durabilité des systèmes électriques. Les résultats obtenus permettent d’optimiser les stratégies de maintenance et de surveillance des infrastructures haute tension.Item Optimisation des largeurs des bus pour l’implémentation sur SoC(2025-07-03) Tahir; NasrallahLes systèmes embarqués jouent aujourd’hui un rôle central dans de nombreux domaines, notamment l’automobile, la téléphonie mobile et la reconnaissance vocale. Toutefois, leur implémentation sur des systèmes sur puce (SoC) pose des défis majeurs, notamment en matière de précision des calculs, d’optimisation énergétique et de réduction de l’espace matériel. Ces contraintes sont particulièrement critiques dans les applications nécessitant des calculs intensifs, comme la reconnaissance vocale, où les erreurs de quantification doivent être gérées avec précision pour garantir des performances optimales. Cette thèse propose une approche novatrice basée sur l’optimisation des largeurs de bus (bit-width optimization). En ajustant dynamiquement le nombre de bits utilisés pour représenter les données, il est possible de réduire la consommation énergétique et la surface matérielle, tout en maintenant un équilibre entre précision et efficacité. L’objectif principal de ce travail est de développer des méthodes permettant d’optimiser la largeur des données de manière à atteindre un compromis idéal entre performance et consommation d’énergie. Le premier chapitre se concentre sur l’optimisation des largeurs de bus est un enjeu fondamental dans la conception des systèmes électroniques modernes. Ces bus assurent la transmission des données entre les composants d’un circuit, influençant ainsi directement la rapidité des échanges, l’efficacité énergétique et la performance globale du système. Dans ce contexte, le choix entre l’arithmétique en virgule flottante et l’arithmétique en virgule fixe est crucial. Si la première offre une précision élevée, elle est toutefois plus gourmande en ressources. En revanche, la seconde, bien que moins précise, se révèle plus économe en énergie et plus rapide, ce qui en fait une option privilégiée pour les systèmes embarqués. L’optimisation des largeurs de bus repose sur diverses techniques analytiques et de simulation, visant à minimiser les erreurs de quantification tout en maintenant une précision acceptable. Des méthodes comme l’arithmétique affine et l’arithmétique par intervalles permettent de modéliser ces erreurs afin de guider le choix du nombre de bits nécessaires pour chaque signal. En parallèle, des techniques d’évaluation des fonctions mathématiques, telles que l’algorithme CORDIC et les approximations polynomiales, sont mises en œuvre pour garantir un bon équilibre entre précision et coût matériel. Le deuxième chapitre se concentre sur l’intégration des systèmes sur puce (SoC) qui a marqué une avancée significative dans l’industrie des semi-conducteurs en permettant la fusion de plusieurs composants sur un même circuit. Cette évolution, rendue possible par la technologie VLSI, a ouvert la voie à des circuits plus performants et moins énergivores. La conception d’un SoC suit un cycle de développement structuré, souvent basé sur le modèle en V, comprenant plusieurs phases allant de la spécification à la validation finale. Les SoC modernes fonctionnent à des fréquences très élevées, nécessitant une gestion efficace de la dissipation thermique et de la consommation énergétique. Un SoC typique intègre des processeurs, des mémoires, des interfaces de communication et divers contrôleurs, dont l’optimisation est essentielle pour garantir un fonctionnement fluide. La synthèse du SoC, consistant à transformer la description logique en un circuit physique, passe par plusieurs étapes clés, notamment le floorplanning, le placement et le routage. Enfin, avant la fabrication, la validation via des FPGA permet de tester la conception dans un environnement réel, réduisant ainsi les risques d’erreurs et améliorant la fiabilité du circuit final. Dans le troisième chapitre, on a présenté une généralité sur les mémoires adressables par contenu (CAM). Ces mémoires constituent une technologie clé pour les systèmes nécessitant des recherches rapides, comme les tables de routage des réseaux. Contrairement aux mémoires classiItem Techniques de radiocommunication dans les canaux sous-terrains(2024-06-10) Labdaoui; RymLe travail présenté dans cette thèse concerne l’étude de techniques adaptatives appliquées dans le domaine spatial et fréquentiel impliquant une structure multi utilisateurs MIMO-OFDM. Après avoir introduit plusieurs concepts dont principalement celui de la radio cognitive et de la modulation adaptative, une étude combinant la modulation adaptative aux algorithmes stochastiques a été menée. Les résultats obtenus par cette combinaison en termes de capacité totale de débit binaire, montrent que l'approche P-D-MU-MIMO-OFDM-CR proposée présente un gain de puissance approximatif de 1 dB lorsque le niveau du SNR est faible, et de 5 dB lorsque la plage de SNR est élevée. Ces résultats atteignent aussi une performance assez proche du débit théorique C-MU-MIMO-OFDM-CR. Par la suite, la modulation adaptative a été étudiée dans un environnement minier sous-terrain en exploitant des mesures réelles de canaux MIMO-UWB. Les résultats de simulation montrent que l’algorithme proposé P-D-MIMO-UWB permet d'économiser environ 2 dB en puissance de transmission par rapport au schéma D-MIMO-UWB à un BER requis de 10-6 et de 4 dB à un BER de 10-3, pour obtenir la même efficacité spectrale. Le schéma proposé présente également des performances très proches en termes d'efficacité spectrale de celles du C-MIMO-UWB théorique.Item Détection et modélisation du changement temporel par imagerie satellitaire multi-date(2025-03-05) Tahraoui; AhmedNotre travail de thèse de doctorat porte sur l’étude, le développement et l’implémentation de mé-thodes de détection de changement et d’un modèle prédictif de l’évolution temporelle de l’occupation et l’utilisation futures des sols LULC (Land Use Land Cover). Nous avons implémenté trois méthodologies de détection de changement. La première méthodologie non supervisée basée sur les transformations linéaires de type PCA (Principal Component Analysis) et MAD (Multivariate Alteration Detection) ainsi que ses dérivées (MAD/MAF, IR-MAD et k-MAD) a nécessité un bon seuillage et/ou une bonne classification pour aboutir à une carte de changement LCCM (Land Cover Change Map) binaire donnant une vue globale sur les zones de changement et les zones de non changement. La deuxième méthodologie supervisée basée sur la comparaison post classification PCC (Post-Classification Comparison) est conditionnée par la fiabilité des classifica-tions multi-dates pour aboutir à une carte multi-classes très riche en information sur la nature du changement survenu. La troisième méthodologie que nous avons proposée est hybride constituée de trois phases : 1) génération d’une LCCM binaire (k-MAD et Chi-2), 2) clustering de la carte obtenue par l’algorithme AP (Aÿnity Propagation), et 3) classification supervisée par un réseau neuronal profond pour produire une LCCM multi-classes régularisée et de meilleure qualité. Notre méthode a permis de s’a?ranchir des limites des méthodes supervisées et non supervisées tout en conservant les avantages de chacune d’elle. ar la suite, nous avons développé le modèle CA-Markov qui permet de spatialiser, simuler et pré-dire l’état futur d’un phénomène dynamique comme par exemple l’étalement urbain que nous avons considéré dans notre travail. En e?et, en utilisant des images satellitaires multispectrales et mul-titemporelle combinées avec des données auxiliaires sur la zone d’étude, le modèle a d’abord été calibré, puis généralisé et appliqué pour prédire l’image en 2025. Les indicateurs de précision ont donné des valeurs appréciables indiquant ainsi une bonne prédiction. Dans cette partie, nous nous sommes intéressés aussi à l’analyse de l’évolution de l’urbain au détriment de la dégradation des terres agricoles dans la zone d’étude. Nous avons pu générer une carte d’adéquation urbaine et une carte d’adéquation des terres agricoles, qui nous renseignent respectivement sur les meilleurs emplacements futurs pour la création des sites urbains et l’implantation des sites agricoles. Cette adéquation est une source d’information précieuse pour les projets futurs de l’aménagement du territoire. Le résultat de prédiction obtenu pourrait être amélioré si nous considérons des images multi-dates acquises par le même capteur satellitaire afin de s’a?ranchir complètement des erreurs de la phase du prétraitement. Aussi, il serait intéressant d’inclure d’autres informations auxiliaires liées à la réalité de l’évolution de l’urbain. Nous envisageons également d’aborder la modélisation multi-objective à l’aide de l’analyse multicritères et aussi de développer des modèles basés sur les théories de l’incertain.