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Centre d’Études Doctorales: Recherche et Innovation pour les Sciences de l’Ingénieur

Proposition des sujets de thèse pour l’année 2014/2015

Sujet

Etude du formage incrémentale multi passes Solution alternative de pompage d’eau alimentée par des énergies renouvelables

Objectif

La production des pièces métalliques pour le prototypage ou des faibles séries à partir de tôles minces, est souvent problématique pour les industriels. Les fabricants doivent réduire le coût du développement d’un ensemble d’outillages et être capable de réagir rapidement pour répondre aux besoins de leurs clients. Dans ce contexte, les procédés de formage non conventionnels se sont beaucoup développés au cours de ces dernières années. Parmi ces procédés, le formage incrémental représente une alternative intéressante à l’emboutissage classique. Son principe est de déformer localement une tôle à l’aide d’un outil rigide à bout hémisphérique. Avec une trajectoire d’outil donnée, la tôle aura la forme finale souhaitée. L’avantage de ce procédé est sa très grande flexibilité et le faible coût de l’outillage. Les objectifs de cette thèse sont les suivants : (1) Réalisation d’une étude bibliographique du Formage incrémentale multi passe ; (2) Caractérisation du comportement des matériaux ; (3) Simulation numérique du procédé et optimisation de la trajectoire de l’outil ; (4) Validation de l’étude par la réalisation des pièces sur le centre CNC de l’école. Pour instaurer les mécanismes d’un développement durable, il est nécessaire de proposer des nouvelles solutions technologiques permettant de résoudre les contraintes liées à l’accès à l’énergie pour tous. Ce projet de thèse vise de comparer les différents concepts possibles pour le pompage de l’eau en utilisant les énergies renouvelables (photovoltaïque, éolienne ou une combinaison des deux…). L’objectif final est de définir les meilleures solutions en vue d’un développement industriel. Il s’agit de : - l’analyse du contexte actuel : Etat de l’art technologique, marché potentiel, acteurs importants… - Etude de faisabilité, dimensionnement du pilote expérimental - composants. - Développement d’une base de connaissances et qualification des modèles des Expérimentation sur pilote et optimisation des solutions matures (PV, Eolien) L’optimisation des solutions retenues doit prendre en compte des critères techniques, économiques et environnementaux. Ce projet de thèse va profiter de notre expérience acquise durant le projet ‘Sahara trade winds to hydrogen: applied research for sustainable energy systems’ financé par l’OTAN, dans le cadre duquel nous avons développé un pilote composé d’une éolienne (3.6 kW) couplée à une électropompe. 1

3 4 Optimisation de la commande pour une gestion intelligente d’énergie dans un véhicule électrique des outils d’aide à la décision pour l’intégration de contraintes logistiques et du PLM (gestion du cycle de vie du produit)

Les recherches actuelles en électronique de puissance dans le domaine des applications automobiles notamment la voiture électrique (EV) et la voiture hybride électrique (HEV) se focalisent essentiellement sur les convertisseurs de puissance destinés à la gestion d’énergie embarquée dans ces véhicules. La disparité des niveaux de tensions et des courants entre les sources (pile à combustible, batteries, supercondensateurs) et les charges de la voiture (moteur de traction, auxiliaires) rend indispensable l’utilisation de tels dispositifs. La plupart de ces recherches proposent des topologies de convertisseurs à tension de bus continu (bus DC) constante dépassant souvent la centaine de volts. La littérature dans le domaine de l’électronique de puissance embarquée démontre que les pertes énergétiques du convertisseur de conditionnement de l’énergie (convertisseur DC-DC) sont d’autant plus importantes (c.-à-d. un rendement d’autant plus faible) que les niveaux de tensions des sources et du bus DC lié à la charge sont éloignés. Les topologies de convertisseurs de puissance proposées dans la littérature pour le conditionnement de l’énergie à bord des EV n’intègrent pas vraiment ce paramètre dans leur choix. Dans ce sujet de thèse, nous allons étudier une nouvelle approche de modélisation et de commande de ces convertisseurs afin de contribuer majoritairement à l’optimisation et la maitrise de gestion d’énergie sur les EVs (ou les HEVs). La partie expérimentale de ce travail sera réalisée avec la collaboration du laboratoire LUSAC de l’Université CAEN de basse Normandie- France. Le tissu industriel actuel relève le défi des coûts-qualité-délai-fiabilité et sécurité environnementale à travers des techniques innovantes pour la conception, l’organisation et le pilotage des systèmes de production. Ces techniques ont connu ces dernières années une avancée incroyable. Les entreprises multi nationales avec des sites répartis dans le monde entier sont capables d’optimiser globalement l’ensemble des activités logistiques pour obtenir des économies importantes. Grâce aux différentes technologies d’optimisation, de communication et d’information, une entreprise peut optimiser son portefeuille avec les différents partenaires de la supply chain. Dès les premières phases de conception de produit, l’entreprise fait participer les différents fournisseurs ainsi que les différents acteurs logistiques pour les choix techniques et économique du produit. Le Product lifecycle management a rendu possible la maîtrise et le suivi des produits. Notre sujet de thèse entre dans ce cadre et consiste à développer des outils de décision et de communication permettant l’optimisation des coûts, des délais, la qualité, la fiabilité d’un ensemble de produits durant leur cycle de vie. Ceci, dès leurs premières phases de conception (au niveau de sa maquette numérique). Un système multi agents est recommandé assurant la coordination et la communication. Les modèles développés doivent être validés sur des cas industriels. 2

5 6 Etude et formulation de nanocomposites à base de polymères thermoplastiques, chargés d’oxydes métalliques et nanotubes de carbone Application de méthodes de la logique floue aux problèmes de management industriel

Depuis une dizaine d’années, on a pu assister à un intérêt grandissant pour une nouvelle classe de matériaux renforcés par des particules de taille nanométriques, les nanocomposites. L’introduction de charges permet d’améliorer les propriétés mécaniques et physiques de la matrice pour un coût de revient modéré. La spécificité de ces nouvelles particules réside dans le fait qu’au moins une de leur dimension est à l’échelle nanométrique. Dans la vaste famille des nanocomposites, nous allons traiter le cas d’une matrice thermoplastique à renfort d’oxydes métalliques ou nanotube de carbone. Le développement de ces matériaux sont multiples et touchent déjà de nombreux domaines d’application comme celui de la construction, des transports, de l’emballage alimentaire, des articles de sport, du textile, etc. En général le projet suivra les étapes suivantes : - Présentation des matériaux à utiliser ; - Etude expérimentale de l’élaboration des nanocomposites à matrice thermoplastiques et comparaison de l’efficacité de chacun. - - Etape de caractérisation : différentes techniques de caractérisation des matériaux élaborés durant le travail. Modélisation de propriétés modifiées en fonction des différents paramètres d’élaboration. La logique floue est une extension de la logique classique qui permet la modélisation des imperfections des données et se rapproche dans une certaine mesure de la flexibilité du raisonnement humain. Elle permet de capturer des concepts tels la granularité et de localité. D’où son intérêt pour les systèmes de gestion industrielle qui sont souvent complexes, demandant des décisions réalistes. La théorie des ensembles flous a été largement appliquée à la commande ou la régulation industrielle par ex. La logique floue a ses domaines de prédilection où elle fait merveille, dès qu’entren en jeu une expertise, une prise de décision nuancée, la prise en compte de phénomènes non-linéaires, de paramètres subjectifs, voire des facteurs de décision contradictoires. Dans ce projet de thèse on s’intéresse aux applications concernant les chaines logistiques, la production la maintenance et aussi la qualité de la production. On traite d’abord, chacun des objectifs séparément et ensuite on fait appel à des modélisations multiobjectifs - avec des aspects flous- demandant plus de travail théorique. Le traitement de cas concrets industriels est obligatoitre, par ex. l’industrie automobile. 3

7 9 8 Optimisation Evolutionnaire pour les problèmes de Gestion Industriel au sein des chaines logistiques Modélisation et Critères d’Efficacité dans la Logistique du Transport (Etude de cas pratiques du transport au Maroc) Etude et Développement d’un système informatique de pilotage de production intégré à base d’une approche Mutli-agents

Plusieurs problèmes industriels -dans les Chaines logistiques- sont naturellement modélisés par des programmes mathématiques avec différents objectifs qui peuvent être en conflits. Les Chaines logistiques sont en gros des réseaux formés par plusieurs entités autonomes, avec plusieurs niveaux de performance et des objectifs mixtes. Par exemple, on peut traiter le problème du VRP (Vehicle Routing Problem). Il est difficile de trouver une solution optimale avec des méthodes rationnelles. D’où on fait appel à des techniques d’intelligence artificielle dont les métaheuristiques par ex les algorithmes génétiques généralisés ici par algorithmes évolutionnaires. Dans ce projet de thèse on va s’intéresser à l’utilisation des techniques multiobjectfs évolutionnaires pour les chaines logistiques entre autres. Faire une modélisation d'une fonction stochastique de production pour le secteur du transport sur la base des données des entreprises qui opèrent dans ce secteur: cette fonction de production est une frontière (une norme d’optimalité) de la production des prestations de transport. Une distinction est faite entre la production du transport et le transport de la production. Le premier point est privilégié dans cette étude. - toute entreprise qui se situe sur cette frontière serait efficace compte tenu de la combinaison des facteurs de production qu'elle utilise. Les autres entreprises qui ne se situent pas sur la frontière seront qualifiées d’inefficaces. -le travail devrait analyser et interpréter les résultats tout en décomposant les paramètres de cette inefficacité. Donc, il s’agit dans ce sujet de l’étude de transport en soi avec une approche de modélisation et de déduction de critères d’efficacité en faisant intervenir éventuellement des paramètres externes revêtant un caractère aléatoire ou bruit statistique. Dans ce sujet de thèse, il faut au préalable étudier les modèles mathématiques des réseaux de transport, pour mener une telle analyse. Les logiciels de pilotage de production MES assurent les fonctions de contrôle d’exécution et permettent de relier le système de gestion et le système de commande et de supervision des différents machines. Avec le succès de l’approche composant dans le domaine informatique, des standards composant ont été développées, pour les systèmes automatisés de production. Une Plate-forme d'Intégration qui comporte les différents composants implémentant différents services permet de créer un système ouvert, réutilisable et intégré. Récemment, il y a eu une tendance vers l’introduction d’une agilité, adaptabilité et autonomie et au niveau des systèmes de production pour affronter les environnements dynamiques et incertains. Cependant, les approches composant actuelles proposent des architectures centralisées de pilotage et sont incapables d’affronter ces nouveaux défis. Pour vaincre la rigidité du pilotage dans les MES centralisé, l'idée d'un MES distribué et intelligent qui coopère avec le système de planification central est un enjeu stratégique. Dans ce sujet de thèse, nous proposons d’aller au delà de l’approche composant et de proposer une nouvelle approche à base de système Multi-agents pour la modélisation et d’implantation d’un Système MES en vue d’un pilotage intelligent du système de production. 4

10 11 12 Modélisation, simulation et stabilité d’un smart grid à base des énergies renouvelables Développement d’une stratégie de diagnostic et de détection des anomalies et des dérives dans un système industriel Transformation de phases et design de microstructure des aciers 3eme génération pour l'allégement de structure des véhicules

Le contexte de la transition énergétique et l’augmentation considérable de la production de l’énergie électrique par des énergies renouvelables (photovoltaïque, éolien, Hydrolien, …) nécessitent le développement de nouvelles méthodes et des outils pour optimiser la gestion de l’énergie entre la demande et la production tout en intégrant le stockage de l’énergie. Ainsi, les réseaux intelligents ou smart-grid sont adaptés à ces modes de production de l’énergie. Cependant il faut développer des méthodes et des outils pour étudier la stabilité des smart grid qui sont soumis à une production intermittentes et à des charges très dynamique (consommation, stockage, charge des batteries des véhicules électriques, …) Le travail proposé consiste dans un premier temps de faire une recherche bibliographique dans le domaine des smart grid. Dans un deuxième temps, il faut modéliser un smart grid en intégrant des sources à base des énergies renouvelables, le stockage et la consommation avec la possibilité de charger des batteries des véhicules électriques. Cette modélisation a pour objectif d’étudier le comportement du smart grid. Le premier résultat de cette thèse sera une méthodologie innovante et un outil de simulation rapide adapté aux problèmes posés par l’intermittence des ENRs et l’aspect dynamique de la charge dans un réseau de distribution dans le contexte des smart grids. Enfin, il faut étudier la stabilité d’un tel smart grid. Ce travail sera réalisé en collaboration entre : l’ENSAM-Meknes-Maroc, l’université de Caen Basse Normandie en France et Tennessee Tech University aux USA. Dans un environnement économique caractérisé par l’incertitude et une concurrence rude, les entreprises se doivent d’être plus réactives et plus innovantes. En effet, les évolutions rapides de la demande rendent de plus en plus difficile la rentabilisation des investissements. Pour faire face à cette situation et réduire les couts liés au développement de ses projets. L’entreprise accorde une importance majeure à la phase d’industrialisation de ces produits. C’est dans cette phase qu’il faut étudier toute les alternatives pour proposer une stratégie de production qui permet de répondre aux mieux à la demande du client et à moindre cout. C’est dans cette optique que s’inscrit cette thèse. Il vise à l’optimisation du processus de fabrication et à donner un diagnostic de détection des anomalies, afin de minimiser les dérives dans un système industriel. Dans l’industrie de transport, il y a un intérêt croissant pour développer de nouveaux aciers, en particulier la troisième génération des aciers avancés (3rd generation of AHSS). Cette troisième génération des AHSSs contient des quantités considérables d’éléments, et de phases contribuant à augmenter leur résistance, comme : la martensite, la bainite et ferrite. Le comportement composé de la structure multiphase et de l’effet TRIP (Transformation Induced Plasticity) ou l’effet TWIP (Twinning Induced Plasticity) lié à la présence de l’austénite résiduelle permet d’obtenir un excellent compromis entre résistance et ductilité qui est désiré pour les procédés de formage. Ce sujet de thèse consiste à étudier les transformations de phase et le design des aciers de troisième génération pour une application en transport, plus particulièrement en automobile. 5

13 14 15 Elaboration d’une commande de poursuite du point à puissance maximale d’un générateur photovoltaïque alimentant une charge alternative via un convertisseur DC/AC Conception en vue de la réalisation d’une commande MPPT pour le fonctionnement à puissance maximale d’un générateur photovoltaïque alimentant une charge à courant continu via un convertisseur DC/DC Modélisation d'écoulement de fluides complexes dans un système énergétique avec transformation de phase

L’adaptation du niveau de tension entre un générateur photovoltaïque (GPV) et une charge alternative via un onduleur d’électronique de puissance vise à transférer le maximum de puissance. Cette adaptation exige une commande adéquate pour un fonctionnement au Point à Puissance Maximale (PPM). La littérature propose des solutions de contrôle pour la recherche du PPM grâce à un convertisseur DC/DC suivi d’un convertisseur DC/AC placés entre le GPV et la charge. La plupart de ces commandes sont caractérisées par leur complexité et leur implémentation risque d’être coûteuse. Les travaux qui seront menés dans Cette future thèse doivent présenter une approche simple et originale de la problématique. Nos travaux concernent l’élaboration d’une commande efficace et robuste de poursuite du point à puissance maximale. Un tel système est composé d’un générateur photovoltaïque, d’une charge alternative et d’un onduleur d’électronique de puissance placé entre eux. Les travaux qui seront présentés dans cette future thèse concernent la problématique du fonctionnement optimal d’un générateur photovoltaïque (GPV). Ce dernier, présente des caractéristiques I(V) non linéaires avec des points où la puissance fournie est maximale. Ces caractéristiques dépendent du niveau d’éclairement et de la température. De plus, selon la caractéristique de la charge alimentée directement par le GPV, nous pouvons trouver un écart entre la puissance maximale du générateur et celle réellement transférée. La solution communément adoptée est de placer un étage d’adaptation entre Le GPV et la charge DC. Cet étage n’est autre qu’un convertisseur statique DC/DC d’électronique de puissance. L’objectif est de faire la conception et la simulation, d’une commande de poursuite du point à puissance maximale du GPV déjà existante théoriquement, en vue de sa réalisation. Ce type de commande est connu sous l’acronyme MPPT qui signifie en anglais "Maximum Power Point Tracking". Notre commande MPPT va faire varier le rapport cyclique du convertisseur de telle sorte que la puissance fournie par le GPV à la charge DC soit maximale. Dans le cadre de cette thèse nous proposons de nous pencher sur des phénomènes de changement de phase solide-liquide en écoulement dans un système énergétique par voie de modélisation. Nous nous attacherons à la modélisation du changement de phase et plus particulièrement à la description des interfaces liquide-solide par des modèles capables d'intégrer la thermodynamique des phénomènes physiques, l’écoulement laminaire/turbulent à l'aide de concepts sophistiqués comme celui des interfaces diffuses pour le changement de phase solide-liquide et des modèles hybrides (RANS/LES) pour l’écoulement. Nous proposons de coupler cette modélisation à la résolution numérique Bidimensionnelle et tridimensionnelle des équations de l'écoulement, du transfert de chaleur et de masse en tenant compte, à terme, des dépendances précités entre rhéologie, composition et température aussi bien dans la phase liquide qu'à l'interface. 6

16 17 18 Modélisation et simulation de la transformation solide liquide : application au stockage de l’énergie solaire Etude du couplage des moteurs Stirling et les champs solaires à miroir de Fresnel Valorisation énergétique des sous produits agricoles par les moteurs Stirling à moyenne et haute température

Le stockage de l’énergie thermique (sensible et latent) est au cœur des enjeux actuels, qu’il s’agisse d’optimiser les ressources énergétiques ou d’en favoriser l’accès. Il permet d’ajuster la « production » et la « consommation » d’énergie en limitant les pertes. L’énergie thermique (la chaleur/froid), stockée lorsque sa disponibilité est supérieure aux besoins, peut être restituée à un moment où la demande s’avère plus importante. Face à l’intermittence ou la fluctuation de production de certaines énergies, par exemple l’énergie solaire, cette opération permet également de répondre à une demande constante. L’objectif de cette thèse est de : Réaliser une étude bibliographique pour sélectionner les matériaux à changement de phase (MCP) permettant de stocker l’énergie thermique à moyenne et à haute température.

Caractériser thermiquement les MCP avec la technique DSC (Differential Scanning Calorimeter).

Proposer un modèle physique permettant de décrire la cinétique de transition de phase solide-liquide.

L’exploitation de l’énergie solaire par un moteur Stirling constitue l’une des préoccupations des chercheurs, en passant par les moteurs à basse température jusqu’a la concentration par les miroirs paraboliques. Cependant, les recherches appliquées traitant du couplage du moteurs Stirling à un champ solaire à miroir de Fresnel ne sont pas suffisamment, voir quasiment ne sont pas, abordées. Le but du sujet proposé, est d’analyser les différents paramètres régissant ce couplage en vue de son optimisation, ce qui présentera une solution alternative aux cycles ORC abondamment étudiés dans la littérature. Une partie du sujet sera également consacrée à l’étude du même couplage aux systèmes thermo acoustiques. Dans un contexte énergétique marocain, caractérisé par une quasi- dépendance en matière de combustibles fossiles, la recherche d’autres alternatives pour la production de l’énergie électrique, constitue un challenge pour les chercheurs marocains. Les Moteur Stirling présentent une solution prometteuse pour l’exploitation des différentes formes d’énergie, en l’occurrence la biomasse, étant donné que ces machines sont des moteurs à combustion externe. L’objective de la présente thèse est l’étude de la valorisation des sous produits agricoles (comme les oliviers) par le biais des moteurs Stirling. 7

19 20 Etude de l’aide à la décision par optimisation multicritère pour l’exploitation des différentes formes d’énergie par une moteur Stirling Elaboration, caractérisation et études des nanocomposites argile / polymère pour usage industriel

Les Moteur Stirling présentent une solution prometteuse pour l’exploitation des différentes formes d’énergie (Solaire, Biomasse, Produits pétrolier,…). Toutefois, l’utilisation d’une telle solution pratique dans notre contexte énergétique marocain et d’une manière efficiente n’est quasiment pas abordée. En plus de la diversité des sources d’énergie qu’on peut exploiter, une multitude de paramètres de conception conditionne le fonctionnement et le rendement d’une telle machine. Le présent sujet vise à produire une base de connaissance afin de contribuer à l’aide à la décision pour l’identification des configurations efficace quand on cherche à utiliser les moteurs Stirling. Les solutions seront évaluées sur une base multicritère. Les fonctions objectifs doivent cibler les performances de la machine, les impacts environnementaux, le coût, etc. A la base de travaux récents publiés par notre équipe de recherche, ce sujet a pour objectif de proposer une démarche d’élaboration et de caractérisation de nouveaux nanocomposites, à matrice argileuse et renforts thermoplastiques ou thermodurcissables. D’un point de vue pratique, les modifications des propriétés physico-chimiques du matériau de base à adopter (l’argile) seront choisies en fonction de besoins réels, relativement à un secteur d’activité donné, tel que le secteur des matériaux de construction (briques réfractaires, isolation thermique et acoustique, etc.), la géotechnique (consolidation du sol et modification du comportement mécanique), etc. En général, le projet se fera en quatre principales étapes : - Etude des matériaux à adopter ; - Proposition de différent protocoles expérimentaux et comparaison de l’efficacité de chacun. Proposition d’un plan d’expériences logique à suivre afin de maximiser l’efficacité des résultats d’essais obtenus ; - Etape de caractérisation : faite tout au long du cycle de vie des matériaux, avant élaboration, au cours de l’élaboration et après élaboration (éprouvette de laboratoire ou à l’exploitation) ; - Modélisation des propriétés modifiées, en fonction des différents paramètres d’élaboration. 8

21 22 Ontologie dans le domaine des systèmes informatiques de pilotage de production Spécification et vérification des produits « Vers un tolérancement multiphysique »

Cette thèse se place au cœur de la problématique de conception des systèmes de production comportant des processus complexes, et contenant un nombre important d'instruments et d'équipements hétérogènes. Augmenter la flexibilité de tels systèmes demande l’utilisation d’outils méthodologiques, organisationnels et technologiques bien adaptés. Cette thèse aura pour but de proposer une méthodologie pour la définition, le choix et l’implémentation des systèmes informatiques de pilotage de production. Cette méthodologie doit intégrer des éléments de flexibilité et de réactivité à toutes les étapes. L’outil de modélisation à utiliser doit être indépendant de la plate-forme, UML par exemple, pour permettre la réutilisation. D’autre part, il faut se baser sur une ontologie du domaine d’automatisation ou si possible utiliser un langage spécifique au domaine d'automatisation, pour modéliser les fonctionnalités, qui soit compatible avec les méthodes standards et les pratiques existantes. L’une des démarches est : 1- Faire un état de l’art dans le domaine des ontologies des systèmes informatiques de pilotage ; 2- Proposer une démanche de conception de ces systèmes et une ontologie pour résoudre les problèmes d’interopérabilité sémantique ; 3- Valider cette démarche par des études de cas de développement de logiciels MES, dans des environnements pédagogiques et industriel, afin de fournir à la communauté des exemples d’école. Afin de garantir les performances et la précision des produits, les concepteurs tendent à serrer les tolérances pour assurer les exigences fonctionnelles alors que les industriels préfèrent des tolérances plus larges pour réduire les coûts et maîtriser la concurrence. Le problème est de déterminer, en prévisionnel, les caractéristiques à vérifier sur chaque pièce prise indépendamment l’une des autres pour que le montage respecte ces exigences, tout en assurant l’interchangeabilité des pièces. Le développement d’outils d’analyse et de synthèse des tolérances est devenu un objectif industriel primordial pour raccourcir les délais d’industrialisation des produits et réduire les coûts induits par une cotation aux tolérances abusives. De plus, l’apparition de nouveaux produits tels que les produits mécatroniques et de nouvelles méthodes de travail telles que l’ingénierie simultanée, nécessite la mise en place d’outils d’aide au tolérancement unifiés entre tous les métiers de la production. 9

23 24 Interaction entre film mince et surfaces rugueuses « Étude Thermoélastohydrody namique des joints à lèvre » Aide à la décision en conception préliminaire par la prise en compte de la vision environnementale

Un joint à lèvre fait partie des éléments d'étanchéité dynamique les plus utilisés dans tous les domaines industriels. En effet, grâce à sa composition structurelle (lèvre en élastomère, ressort de compression métallique, insert en acier) il empêche la fuite du fluide étanché et sa contamination par le milieu environnant, mais aussi il résiste aux effets de frottement entre l'arbre et la lèvre. Depuis les années 70, plusieurs études expérimentales et numériques ont été menées, et ont montré la complexité du modèle théorique à cause des différents facteurs tribologiques qui influent le bon fonctionnement d'un joint, tels que: les états de surface de la lèvre et l'arbre, l'élasticité du joint et surtout l'effet thermique sur le comportement du matériau et les propriétés viscochimiques du lubrifiant. D'après la littérature internationale, aucune étude n'a été menée pour tenir en compte de ses paramètres d'interaction entre lèvre/arbre/film mince en régime transitoire, c'est ainsi que ce travail de thèse, vise principalement à se rapprocher du modèle réel, en accouplant l'équation du film mince avec les lois de comportement de la lèvre et aussi résoudre l'équation de la chaleur pour pouvoir récupérer la température, la pression et l'épaisseur du film en fonction du temps. Ce type de modélisation appelée : "Modèle Thermo-élasto-hydrodynamique", sera confrontée aux résultats expérimentaux existants dans la bibliographie, pour pouvoir la valider et l'exploiter pour des surfaces d'arbre de nouvelle génération en Teflon. L’enjeu économique du développement de produits industriels nécessite la prise en compte du processus de conception dans sa globalité, c’est-à-dire sur l’ensemble du cycle de vie, depuis les premières réflexions sur le besoin du client en passant par la sortie du produit de la chaîne de production, jusqu’à la fin de vie du produit (destruction, recyclage, réutilisation). Ces premières réflexions sont faites pendant la phase de conception préliminaire pour faire apparaître des concepts et des topologies du produit malgré le manque de données disponibles à ce stade. Dans ce travail, nous chercherons à rationaliser l’acte de conception en répondant aux différentes exigences du cahier des charges et des situations de vie du produit et à exploiter les connaissances relatives au produit et à son environnement Ces travail vise donc à : Mettre en place un outil d'aide à la décision d'éco-conception, en phase préliminaire, par la mise en place d'une taxonomie des connaissances pour l'intégration d'impacts environnementaux. Prise en compte pondérée des impacts environnementaux en phase de conception de produits pour par une acv (par exemple) en vu de définir des produits propres à tous les niveaux de son développement, de son utilisation et de sa destruction. Gestion des différents critères d'appréciation et de qualification de solutions de conception pour une garantie de performances techniques optimales et de contraintes environnementales compatibles avec les normes. Ces décisions sont prises dans un contexte où peu de choses sont définies et où les données du problème sont encore mal connues. Les caractéristiques du produit sont incomplètement définies, les connaissances sont faibles L’analyse de cette activité de conception fera apparaître différents types et approches selon les contraintes prises en considération et le contexte industriel concerné. 10

25 26 Commande Non Linéaire Adaptative du Moteur Synchrone à Aimants Permanents Expérimentation de la commande non linéaire d’un robot flexible de soudage/oxycoupage avec contrôle actif des vibrations

Cette thèse est la suite naturelle des travaux de recherche réalisés à l’ENSAM Meknès sur la commande électronique du moteur synchrone à aimants permanents . Des résultats expérimentaux intéressants ont été obtenus dans le cas des commandes trapézoïdale et vectorielle de la machine avec et sans capteur mécanique, et peuvent être exploités dans le cadre du véhicule électrique. Toutefois, les performances de ces commandes sont garanties uniquement en environnement non-perturbé et à paramètres constants, ce qui n’est pas le cas dans un environnement pratique. L’objectif de cette thèse est donc de développer et d’expérimenter de nouvelles commandes non-linéaires et robustes, permettant de conserver un comportement dynamique acceptable en présence de non-linéarités, de perturbations ou de variations paramétriques (commande adaptative). Les techniques de commande non linéaires apparues sont basées sur la théorie de la géométrie différentielle. La plus utilisée est la linéarisation au sens des entrées-sorties, développées depuis les années 70 . D’autres techniques de commande robustes et dites à modes glissants sont apparues plus tard et présentent d’excellentes performances . Plus récemment, la commande non linéaire adaptative dite de Backstepping semble fort prometteuse . Les investigations seront focalisées sur cette dernière technique. Les résultats attendus sont alors comme suit : -Faire la synthèse d’un contrôleur robuste modélisant correctement les non linéarités de la machine tout en simplifiant l’implantation sur un processeur DSP à virgule fixe ; - Analyser les performances en temps réel du contrôleur élaboré et les comparer à celles du contrôleur linéaire ; - Concevoir un observateur d’état non linéaire afin d’estimer les grandeurs inaccessibles directement. Cette thèse est la suite naturelle des travaux de recherche réalisés à l’ENSAM Meknès sur la commande nonlinéaire d’un robot flexible de soudage/oxycoupage avec contrôle actif des vibrations. Ces derniers ont été focalisés sur la modélisation du robot et sur les différentes stratégies de sa commande en position tout en éliminant les vibrations. L’objectif de cette thèse est de monter une plate-forme expérimentale en vue de tester les commandes développées. Le candidat doit trouver un compromis entre la finesse du modèle et la simplicité de son implémentation sur un processeur temps réel de type DSP. Par exemple, en ce qui concerne l’identification numérique des modes propres du système, il trouvera un modèle numérique simple et suffisamment précis construit à partir des premiers modes propres du robot. Notons aussi que l’instrumentation du robot est parmi les tâches les 11

27 Commande Non Linéaire ‘Neuro-Floue’ par modes glissants d’un système hybride Eolien-Solaire

plus ardues du projet. Le candidat doit avoir de bonnes connaissances en électronique. Les résultats attendus sont alors comme suit : - Monter une plate-forme mécatronique destinée à la recherche scientifique. Elle sera constituée du robot de soudage/oxycoupage instrumenté, de son interface électronique de puissance et de sa commande à base de processeur de traitement de signal (DSP) ; - Tester les algorithmes développés et juger de leur pertinence ; - A la lumière des résultats obtenus, concevoir un robot susceptible d’intéresser l’industrie. Le pilotage de ce dernier sera fait via un Ecran graphique. Exemple de Société cible : Air Liquide. L’objectif de cette thèse est de développer de nouvelles stratégies de commande des systèmes non linéaires basées sur les modes glissants et combinant la logique floue et les réseaux de neurones. Un tel couplage permettra de remédier aux faiblesses des différentes méthodes considérées séparément. Les développements mathématiques seront appliqués au cas d’une microcentrale de production électrique hybride jumelant les panneaux solaires à une génératrice éolienne. Il s’agit en effet de maintenir une production optimale en dépit des perturbations atmosphériques et des non-linéarités inhérentes (irrégularité du vent et de l’ensoleillement, non-linéarités du fonctionnement des panneaux solaires et de la génératrice électromécanique, etc.). Les résultats attendus sont les suivants: Développer un système de commande non linéaire de la microcentrale réalisant le compromis entre les deux antagonistes suivants : * Représenter correctement les non-linéarités du système ; * Rendre possible l’implémentation sur un processeur numérique de type DSP. Réaliser une plateforme d’essais afin de rendre possible le test réel des contrôleurs développés. Monter un prototype pour les petites puissances (ménages, monde rural, etc.) susceptible d’intéresser les industriels. 12

28 29 Applications M2M (Machine to Machine communication) dans les réseaux haut débit mobiles (WiMAX, LTE Advanced) Sécurité des communications M2M (Machine to Machine)

Les communications Machine to Machine (M2M) sont des applications complètement automatisée qui impliquent des dispositifs communiquant à travers un réseau sans intervention humaine (tels que l’internet des objets et le smart grid). Elles peuvent être utilisées dans presque toutes les applications de la vie quotidienne. M2M est l’un des sujets les plus importants dans les réseaux haut débit mobiles telles que le réseau WiMAX mobile et 3GPP LTE- Advanced (Long Term Evolution-Advanced) en tant que technologie clé pour les décennies à venir. Dans ce projet, nous nous intéressons à proposer des solutions afin que les réseaux WiMAX/LTE-A puissent supporter les applications M2M avec la performance requise sans pénaliser les applications traditionnelles H2H (Humam to Human) et proposer une solution pour qu’une station de base puisse soutenir un nombre considérablement élevé de dispositifs. Pour atteindre cet objectif, les travaux de cette thèse doivent se dérouler autour des points suivants : 1- Développer des algorithmes de l’allocation des ressources pour accéder massivement communications M2M. 2- Modéliser et Implémenter les protocoles proposés. 3- Evaluer les algorithmes proposés par des simulations dans NS2/NS3 4- Comparer les résultats théoriques avec les résultats de la simulation. Les solutions proposées doivent tenir compte des exigences de la qualité de service et l’économie d’énergie des équipements M2M reste aussi essentielle dans toute solution proposée. Aujourd’hui les communications M2M (Machine à Machine) sont en plein essor dans plusieurs domaines d’application. Les équipements M2M sont de nature à être petits et capables d’opérer sur de longues périodes et transmettent leurs données à travers des liaisons sans fil. Un des challenges auquel nous sommes confrontés dans les communications M2M est la sécurité. En effet, les communications et équipements M2M peuvent être exposés à différents types d’attaques (attaques physiques sur l’équipement et récupération des données sensibles, attaques de configurations pour compromettre le logiciel, attaques sur le protocole de communications,..). Dans le but de renforcer la tendance des réseaux du futur vers le tout-IP, les travaux de thèse auront pour objectif d'adapter les protocoles de sécurité standards pour fonctionner dans les réseaux de communication M2M ou proposer des solutions originales pour la sécurité des communications M2M organisés en structures hiérarchiques. Les services de sécurité ainsi considérés couvriront des couches multiples : protection des paquets saut-par-saut, l'authentification au réseau et le contrôle d'accès, et enfin la sécurité des données bout à bout. 13

30 31 Optimisation de la QOS dans les réseaux de capteurs sans fil Communication inter véhicule : Connectivité, Attaques, sécurité et protocoles de Routage optimal.

Les réseaux de capteurs sans fil (WSN) sont tenus de fournir différents niveaux de qualité de services (QoS) basée sur le type d'applications. Fournir un support QoS dans les réseaux de capteurs sans fil est un domaine émergent de la recherche en raison des contraintes liées aux ressources comme la puissance de traitement, la mémoire, la bande passante et des sources d'énergie dans les réseaux de capteurs. Dans cette recherche nous examinerons les exigences de QoS dans les réseaux de capteurs sans fil en améliorant certaines techniques de routage liées au QoS et à la fiabilité d’échange de l’information dans ce type des réseaux et finalement une solution optimale qui en découle. Les pré-requis demandés aux candidats à ce sujet sont : - Le routage dans les réseaux. - Langage de programmation C ou autres, Outils de simulation Matlab. un autre outil come NS Opnet est un atout. Les systèmes de communications «véhicules à véhicule» ou «véhicule à infrastructure» se multiplient afin d’augmenter l’efficacité des transports et de minimiser l’impact environnemental. Cela soulève des problèmes de cohabitation des systèmes, d’interopérabilité entre systèmes. En outre, ces systèmes doivent garantir des exigences de disponibilité, de continuité de service, hétérogénéité des trafics, de robustesse et de qualité de service des applications visées parfois dans un contexte de forte mobilité et quels que soient les environnements traversés (rural, urbain, tranchées, tunnels...). Certaines normes émergentes (IEEE.802.16m, IEEE.802.20, A-LTE), basées sur la technologie MIMO pourraient répondre aux besoins des VANET en terme de débit. L’objectif serait : Dans un premier temps de développer des méthodes et algorithmes d’allocation de ressources radio permettant d’améliorer les performances de la communication radio cognitive en termes de débit et de qualité de service tout en garantissant la continuité et la qualité de service des réseaux dans un canal à grande vitesse (réseau VANET), en étudiant la relation entre la mobilité des utilisateurs, la bande passante et la vie privée et dans un deuxième temps proposer un système d'authentification efficace de bande passante pour les réseaux Vanet et en détectant et bloquant des différents attaques. 14

32 33 Modulations multi porteuses OFDM : évaluation de l’énergie et d’autonomie dans un environnement radio mobile

L'Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) est considérée comme une technique de modulation efficace pour les systèmes de communication des générations actuelles et futures En plus de son efficacité spectrale, l'OFDM a plusieurs autres caractéristiques intéressantes, par exemple, sa robustesse contre les distorsions du signale dues au canal de transmission, comme les évanouissements sélectifs en fréquence et le bruit impulsif ainsi que sa capacité à atteindre des débits élevés. L'OFDM génère des signaux avec des variations de grandes amplitudes et cela s'est avéré être un inconvénient majeur qui entrave son acceptation. La gravité de ce problème est mesurée par le calcul de la valeur d'un facteur appelé PAPR (peak-to-average power ratio) ou facteur de crête. Pour les signaux OFDM, ces valeurs sont très élevées par rapport aux modulations mono-poreuses. En effet les signaux ayant des valeurs élevés du PAPR dégradent les performances du système et réduisent l'efficacité de l'ampliateur de puissance (HPA) et en réduisant significativement l’autonomie des appareils connecté à un réseau utilisant cette modulation. L’objectif de cette thèse est donc de : - - Évaluer l’énergie consommée lors de l’utilisation de la modulation OFDM Trouver des solutions et techniques permettant de réduire la consommation de l’énergie à traver la reduction de facteur de crête

Analyse de performances et étude dynamique d’un système de transmission à variation continue

(PAPR). Les transmissions à variation continue constitue à l’étant actuel une technologie très prometteuse, en fait, en agençant un ou plusieurs trains épicycloïdaux et un variateur de vitesses, notamment les variateurs hydrauliques, il est possible de transmettre une puissance avec une vitesse variable en continue à la sortie du mécanisme. Ces systèmes peuvent faire l’objet des études de cas suivants : Cas 1 : Etude de leur intégration dans un engin Cas 2 : Etude de leur Intégration dans une éolienne Cette thèse se propose de : - mettre en place un cadre méthodologique pour le dimensionnement et le choix optimal des composants de la dite transmission répondant à un cahier des charges donné - développer une bibliothèque des composants (des blocs sur simulink, Bond Graph) en tenant compte des comportements de ces composants (lois des vitesses, lois des couples, puissances, rendements, …) - analyser différentes configurations afin de les comparer en termes de performances et d’encombrement - réaliser des tests expérimentaux permettant de valider les analyses de prédiction de comportement réalisées auparavant dans une étude de cas. 15

34 35 36 37 Etude, analyse et caractérisation des comportements des structures porteuses, Matériaux de constructions locaux (construction en terre) Modélisation de la superfinition par outil abrasif Contribution à l'amélioration des énergies produites par un système hybride (éolien photovoltaïque) Modélisation et identification des systèmes non linéaires

L’utilisation des matériaux locaux (dans les constructions porteuses en terre crue par exemple) représente une réponse pertinente aux enjeux actuels et futurs du secteur de constructions d’habitation (bâtiment) tant sur le plan environnemental qu’économique. Le présent projet de recherche vise à développer au court et à long termes les points suivants : - Identification des matériaux écologiques de construction locaux (Matériaux composites, fibreux (paille), ligneux (bois), …) qui peuvent faire l’objet d’une utilisation très répandue dans le futur Etude et analyse des comportements, en particulier le comportement mécanique, des structures porteuses en terre (avec ou non l’ajout d’ingrédients) afin de les comprendre, les améliorer ; Détermination du comportement vis à vis le niveau d’humidité : Résistance à la compression, caractéristiques élastiques, … Mise en place des méthodes de calcul de structures relatives à ce type de construction Aspect expérimental : Identification des comportements mécaniques (élastique, critère de rupture, …) Malgré les avancées dans la connaissance des procédés de superfinition par outil abrasif ces dernières années, les mécanismes de coupe et les phénomènes tribologiques qui accompagnent la coupe par abrasion restent mal connus. La recherche dans ce sens aidera à la maitrise et l’optimisation de la superfinition. L’objectif de cette thèse est la compréhension des phénomènes tribo-énergétiques en superfinition abrasive ainsi que la connaissance des mécanismes de coupe par abrasion à travers une modélisation numérique. Ces résultats peuvent être validés par des essais expérimentaux. L’énergie éolienne détient une situation privilégiée grâce à son progrès technologique et à ses coûts associés faibles. L’objectif de cette thèse est de contribuer à l'amélioration des énergies produites par un système hybride (éolien photovoltaïque). La connaissance du système est une étape importante voir indispensable pour la synthèse de diagnostic ou la supervision des systèmes industriels. Dans ce cadre, s’inscrit ce sujet de thèse. L'objectif donc étant la mise en place de méthodologies et d’approches de modélisation et d'identification des systèmes non-linéaires. 16

38 39 40 41 Etude de la corrosion dans les milieux phosphoriques : effets de la microstructure sur la tenue à la corrosion Modélisation de l’impact sur les matériaux composites sandwich Simulation numérique du procédé de rechargement : cas du rechargement par plasma et de rechargement par fil fourré. A Web Decision Support System for Renewable Energy Project

La corrosion qui se définit comme une dégradation des matériaux par l’environnement, concerne aussi bien les métaux que les verres, les plastiques, ou les bétons. La corrosion métallique à laquelle nous nous intéressons particulièrement est en somme un processus permettant aux métaux de retourner à leur état combiné originel sous forme d’oxyde, de sulfure, de carbonate… - forme plus stable par rapport au milieu considéré. Dans le présent sujet, on s’intéressera en particulier aux effets de la structure métallurgique : phases, microstructures, taille de grains, texture etc.… sur la tenue à la corrosion de quelques alliages métalliques en présence d’acides industriels. L’étude comportera des analyses métallographiques des différents alliages métalliques (microscopie optique/ENSAM), des analyses de composition chimiques (Spectrométrie) et des études de tenue à la corrosion (Potentiostat, Brouillard salin, etc…). Jusqu’aujourd’hui, la prise en compte des phénomènes thermique, mécanique induits durant le procédé de rechargement par procédé PTA ou par le procédé GMAW, est considérée très compliquée. En revanche, le développement des techniques de calcul d’une part et les outils informatique très avancés d’autre part pourra aider a surmonté une grande partie de cette complexité. Ce présent sujet de thèse à pour but d’approche les phénomènes thermiques générer dans le procédés PTA et GMAW et comprendre l’interaction procédés matériaux recharger et par conséquence le levés des verrous scientifiques et technologique dans plusieurs domaine industriel (transport, Génie civil,…..). During the last decades, Renewable energy has received a great deal of attention in the Moroccan program sustainable energy development, not only because it is more environmentalfriendly, but also because it provides an excellent solution for energy dependency. With the introduction of new concepts in operation and planning of renewable energy sources, decision-making is becoming more critical than ever before. These concepts include renewable energy planning and policy, evaluation and assessment, project selection and finally the importance of environmental concerns. This thesis aims to present a decision support system (DSS) applied to renewable energy field, based on a new developed relational multi-criteria clustering algorithm. The constructed tool will be a Renewable Energy WEB DSS application (RE-WEB-DSS) combining different layers to achieve the main goal of a stakeholder trying to select the best renewable energy plant projects (REP). The first step is literature review and it consist on a comparison between several existing decision support systems and multi-criteria models, highlighting their applications and limitations in the context of renewable energy. This will be followed by a discussion of the different factors that should be considered to ensure optimal results. The second step isto develop a stochastic model to achieveplanning and coordination of energy resources to satisfy the power demand under uncertain environment. The realization part will introduces and analyses the Web-RE-WEB-DSS approach and methodology. 17

42 43 44 From big data to small data : An algorithmic approach with application to financial big data sources. Etude et caractérisation des défauts d’élaboration des ronds à bétons Une approche de retro-conception pour la modélisation 3D à partir d'images IRM

With the rapid growth of number of data and information collected from open complex giant (OCG) systems, which originated in social system, economical system, geographical system, the complexity of the structures and contents behind of big data is a strong challenge.It should transfer the big data to small data discarding the dross and select the essential. The data should evolve into D-I-K-W process (Data-Information-Knowledge, Wisdom). The aim of this thesis is to develop new algorithms that allow us to extract useful information from OCG systems. The application will be on the financial big data sources to build more efficient analysis and to eliminate data noise and to remove data redundancy in the process. Le chargement à chaud des billettes consiste à laminer ces demi-produits directement après être sorties de l’aciérie, notamment de l’opération de la coulée continue. Avant d’être laminées, elles sont enfournées au niveau d’un four de réchauffage dont le rôle est de donner à l’ensemble des billettes une température homogène qui leur permettront une bonne mise en forme par la suite, c’est à ce stade que le chargement à chaud contribue à un gain énergétique allant jusqu’à 50 % par rapport au chargement à froid, car l’apport de chaleur au cours de ce dernier nécessite une énergie très importante en matière de quantité de fuel consommée. Bien que le chargement à chaud soit très avantageux pour la SONASID, il est souvent accompagné d’une anomalie à la surface, qui se présente au niveau du rond à béton de la nuance FeE500S, sous forme de languette de métal attachée au substrat par une partie de sa périphérie appelée « paille ». Ce défaut est bien abondant quand il s’agit du laminage des petits diamètres du rond à béton et sa distribution est aléatoire sur la surface. Les récents progrès dans le domaine de la vision par ordinateur ont largement modifié notre façon de percevoir les objets. Dans différents processus industriels, une simple photo n’est désormais plus suffisante et le besoin de récupérer en 3D la géométrie d’un produit réel existant, est de plus en plus fréquent. L’analyse et la modélisation tridimensionnelle à partir des images est l'un des défis majeurs actuel de la recherche en reverse engineering. La pratique médicale et les sciences de la vie peuvent bénéficier des progrès spectaculaires enregistrés dans les disciplines de l’ingénierie. À cet égard, l’objectif de cette thèse est de contribuer au développement d’un système, d’aide aux implants assisté par ordinateur (Computer Aided Placement : CAP), basé sur le reverse engineering pour la modélisation tridimensionnelle d’organes humain à partir d’images IRM. 18