Optimum biorefinery pathways selection using MILP with Integer-Cuts constraint method

The goal of the work is to create a superstructure of conversion pathways for biorefineries and develop a methodology to evaluate and rank them with the use of MILP techniques and Integer-Cut constraint. The method is applied to the Wood2CHem Platform and it is validated in a case study in which is evaluated the best technologies to exploit wooden biomass in Switzerland according to a small scale (20 MW) and large size (200 MW

Homotopy data as part of the lattice field: A first study

Fields exhibit a variety of topological properties, like different topological charges, when field space in the continuum is composed by more than one topological sector. Lattice treatments usually encounter difficulties describing those properties. In this work, we show that by augmenting the usual lattice fields to include extra variables describing local topological information (more precisely, regarding homotopy), the topology of the space of fields in the continuum is faithfully reproduced in the lattice. We apply this extended lattice formulation to some simple models with non-trivial topological charges, and we study their properties both analytically and via Monte Carlo simulations.Comment: We added some references and a section where we make contact between the extended lattice formalism and the usual lattice variables augmented with an integer lattice field in the dual lattice. We made some corrections, including changing the title and the abstract, after referee's corrections and critique

Structures et contrôle d'amplificateurs de puissance et de convertisseurs statiques d'énergie électrique en vue de leur enfouissement

Ce manuscrit d’HDR discute de structure et de contrôle de convertisseurs et d’amplificateurs, dans les gammes de tension de quelques volts et de puissance inférieure au watt, en vue de leurs enfouissements au sein de circuits intégrés. Enfouis, car au-delà d’être intégrés, ils sont distribués au sein de chaque fonction, et finalement dissimulés d’un point de vue système. Cette approche répond aux multiples verrous limitant l’autonomie, augmentant le volume d’un système électronique et réduisant leurs fiabilités.Je situe principalement mes travaux par rapport à l’état de l’art sur les méthodologies de simulation et d’analyse de structure, et de leurs contrôles, complétées par des propositions de circuit et leurs implémentations à des fins de validations expérimentales. L’exploration des trois grandes familles de convertisseurs, capacitif, inductif et résonant, et leurs hybridations par connexion série ou parallèle, ont permis de dégager des tendances de miniaturisation, des lois en vue de la prédiction de certaines de leurs performances, notamment le rendement énergétique. Cette étude structurelle est également un déclencheur et un aiguilleur d’évolution des technologies. Par la suite, différents types de contrôle, pour fournir une alimentation stable ou variable rapidement, sont analysés tels que le contrôle analogique et numérique à fréquence fixe ou variable. La contribution est majoritairement orientée vers la proposition de boucles d’asservissement originales, plutôt analogiques, intimement liées au convertisseur. Ces apports à multiples facettes sont autant de clefs vers l’enfouissement des convertisseurs.Je me suis attaché à décrire mes apports repris dans une quinzaine d’articles internationaux, une trentaine de conférences internationales et une dizaine de brevets à ce jour. Je reste également actif dans la mission d’enseignement et contribue à la formation par la recherche dans ce domaine, peu couvert par les formations initiales.Au niveau des perspectives, il paraît nécessaire de continuer à explorer de nouvelles structures ou à revisiter certaines, à la lumière des technologies émergentes sur une échelle de puissance élargie couvrant également le milliwatt. Dans un esprit de décloisonnement et pour créer de nouvelles filières, je souhaiterais porter de nouveaux projets en collaboration avec d’autres chercheurs sur l’analyse du codage logique et les convertisseurs à transduction multi domaines. Enfin, il est nécessaire de penser aux répercussions de la recherche sur la société et les orienter en fonction d’une réflexion globale

Conception et prototypage de décodeurs à seuil itératif à haut débit

Codage de canal -- Système de communication numérique -- Principe du codage correcteur d'erreur -- Les codes LDPC -- Les codes Turbo -- Les codes CDO -- Notions matérielles -- La technologie FPGA -- Les FPGA de la famille Virtex-II pro de Xilinx -- Délai critique d'un circuit numérique -- Stratégie de resynchronisation d'un circuit numérique -- Environnement d'évaluation des performances d'erreur du DSI -- Décodeur à seuil itératif à haut débit des codes CDO -- Architecture du décodeur à seuil -- Le pondérateur -- Les registres à décalage -- Technique de pipelinage du décodeur -- Stratégie de resynchronisation du décodeur -- Emplacements des étages de pipeline -- Capacité de pipelinage d'un codeur CDO -- Implémentation des composants pipelinés -- Système de communication adapté aux codes perforés -- Gestionnaire d'horloge -- Endoceur perforé -- Décodeur à seuil itératif adapté aux codes perforés -- Recherche de générateurs des codes PCDO à taux compatibles et à haute capacité de pipelinage -- Codes convolutionnels doublement orthogonaux à multi-registres à décalage -- Définition des codes M-CDO -- Simplification des codes M-CDO -- Représentation vectorielle des différences simples et doubles -- Simplification des conditions de la définition des codes M-CDO -- Décodeur à seuil itératif à haut débit de codes M-CDO -- Les registres à décalage -- Le noyau de logique combinatoire -- Pipelinage du décodeur à seuil des codes M-CDO -- Nombre d'emplacements des étages de pipeline -- Capacité de pipelinage d'un générateur de codes M-CDO -- Recherche des meilleurs générateurs de codes M-CDO -- Notations utilisées -- Comparaison des délais des deux architectures du pondérateur -- Choix de la résolution interne du décodeur -- Pipelinage du décodeur à seuil -- Influence de l'architecture du registre à décalage élémentaire -- Exemple de pipelinage d'un décodeur à seuil des codes M-CPDO -- Prototypage du DSI des codes PCDO à taux compatibles -- Simulation du gestionnaire d'horloge -- Résultats expérimentaux du DSI des codes PCDO à taux compatibles -- Influence de la potection quasi-EEP sur les performances -- Comparaison des codes doublement orthogonaux

Identification de cristaux par filtrage de Wiener pour tomographe d'émission par positrons et tomodensitomètre à comptage de photons

L'imagerie moléculaire constitue une révolution pour la détection précoce de différentes formes de cancers, pour le développement de nouveaux médicaments et pour l'étude de processus biologiques à la base de la vie. La tomographie d'émission par positrons occupe une place de choix dans ce domaine puisqu'elle permet, d'une part, de comprendre les processus métaboliques au niveau tissulaire voire cellulaire, et d'autre part, par sa capacité d'obtenir des informations ultrasensibles et quantitatives; caractéristiques non présentes dans les autres modalités d'imagerie comme la tomodensitométrie et la résonance magnétique nucléaire. Dans le domaine de la recherche médicale, les sujets sont plus souvent qu'autrement des petits animaux tels que les souris et les rats modifiés génétiquement. Pour tirer profit de l'information transmise du petit animal, la résolution spatiale de l'appareil, mesurée en mm, doit être de 3 à 4 fois meilleure que celle nécessaire chez l'être humain. Les tubes photomultiplicateurs couplés à une matrice de scintillateurs sont très utilisés pour leur faible coût par canal et leur niveau de bruit très bas. Par contre, ceux-ci présentent une incertitude de codage et un effet paralysant important. De leur côté, les photodiodes à avalanche permettent une lecture individuelle des scintillateurs sans erreur de codage et offrent ainsi le potentiel d'améliorer la résolution spatiale. Elles souffrent cependant d'un niveau de bruit électronique élevé qui complexifie la conception de circuits électroniques à très faible bruit. Pour diminuer les coûts du système d'acquisition, quelques cristaux peuvent être accolés à une même photodiode à avalanche. Des techniques de traitement de signaux, analogiques ou numériques, servent alors au démultiplexage des deux cristaux. Certaines de ces techniques sont sous optimales par leur faible rendement ou par leur capacité de démultiplexage limitée. La méthode proposée pour optimiser à la fois le rendement et la capacité de démultiplexage est l'utilisation du filtre de Wiener pour l'identification du cristal excité par le rayonnement issu du sujet placé dans le scanner. Le filtre de Wiener est un filtre optimum faisant partie d'une classe spéciale du domaine du filtrage adaptatif. Sa solution unique se trouve par un calcul mathématique simple et direct qui se prête parfaitement à l'implantation dans une matrice de portes logiques programmable (FPGA). L'implantation de cet algorithme dans le scanner LabPET TM permettra à court terme d'améliorer les performances de démultiplexage des détecteurs à base de photodiodes à avalanche couplés à des cristaux ainsi que d'augmenter le taux de traitement de données à l'intérieur du scanner. À plus long terme, la sensibilité du scanner pourra être bonifiée par le traitement des photons diffusés Compton entre cristaux qui augmenteront de façon importante le débit d'événements à traiter par l'algorithme

Image reconstruction from incomplete information

Imperial Users onl

Génération de nombres pseudo-aléatoires suivant une distribution non-uniforme par circuits intégrés programmables

Génération de la distribution uniforme -- Génération des distributions non-uniformes -- Architectures matérielles des générateurs de nombres aléatoires -- Qualification d'un générateur non-uniforme -- Principe de base du modèle -- Développement du modèle mathématique -- Architectures des générateurs aléatoires -- Architecture universelle -- Application à la distribution exponentielle -- Application à la distribution normale -- Implémentations et résultats expérimentaux -- Simulation algorithmique -- Accélération matérielle

Transmission efficace en temps réel de la voix sur réseaux ad hoc sans fil

La téléphonie mobile se démocratise et de nouveaux types de réseaux voient le jour, notamment les réseaux ad hoc. Sans focaliser exclusivement sur ces réseaux particuliers, le nombre de communications vocales effectuées chaque minute est en constante augmentation mais les réseaux sont encore souvent victimes d'erreurs de transmission. L'objectif de cette thèse porte sur l'utilisation de méthodes de codage en vue d'une transmission de la voix robuste face aux pertes de paquets, sur un réseau mobile et sans fil perturbé permettant le multichemin. La méthode envisagée prévoit l'utilisation d'un codage en descriptions multiples (MDC) appliqué à un flux de données issu d'un codec de parole bas débit, plus particulièrement l'AMR-WB (Adaptive Multi Rate - Wide Band). Parmi les paramètres encodés par l'AMR-WB, les coefficients de la prédiction linéaire sont calculés une fois par trame, contrairement aux autres paramètres qui sont calculés quatre fois. La problématique majeure réside dans la création adéquate de descriptions pour les paramètres de prédiction linéaire. La méthode retenue applique une quantification vectorielle conjuguée à quatre descriptions. Pour diminuer la complexité durant la recherche, le processus est épaulé d'un préclassificateur qui effectue une recherche localisée dans le dictionnaire complet selon la position d'un vecteur d'entrée. L'application du modèle de MDC à des signaux de parole montre que l'utilisation de quatre descriptions permet de meilleurs résultats lorsque le réseau est sujet à des pertes de paquets. Une optimisation de la communication entre le routage et le processus de création de descriptions mène à l'utilisation d'une méthode adaptative du codage en descriptions. Les travaux de cette thèse visaient la retranscription d'un signal de parole de qualité, avec une optimisation adéquate des ressources de stockage, de la complexité et des calculs. La méthode adaptative de MDC rencontre ces attentes et s'avère très robuste dans un contexte de perte de paquets

Reconstruction 3D personnalisée de la colonne vertébrale à partir d'images radiographiques non-calibrées

Les systèmes de reconstruction stéréo-radiographique 3D -- La colonne vertébrale -- La scoliose idiopathique adolescente -- Évolution des systèmes de reconstruction 3D -- Filtres de rehaussement d'images -- Techniques de segmentation -- Les méthodes de calibrage -- Les méthodes de reconstruction 3D -- Problématique, hypothèses, objectifs et méthode générale -- Three-dimensional reconstruction of the scoliotic spine and pelvis from uncalibrated biplanar X-ray images -- A versatile 3D reconstruction system of the spine and pelvis for clinical assessment of spinal deformities -- Simulation experiments -- Clinical validation -- A three-dimensional retrospective analysis of the evolution of spinal instrumentation for the correction of adolescent idiopathic scoliosis -- Auto-calibrage d'un système à rayons-X à partir de primitives de haut niveau -- Segmentation de la colonne vertébrale -- Approche hiérarchique d'auto-calibrage d'un système d'acquisition à rayons-X -- Personalized 3D reconstruction of the scoliotic spine from hybrid statistical and X-ray image-based models -- Validation protocol