Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Auto-adaptation et Résilience pour Les Systèmes Robotiques Autonomes à base Intelligence Artificielle

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Labo.conception des système embarqués et autonomes

Master 2 informatique, mathématiques, analyse numérique, simulation

01-04-2019

SL-DRT-19-0757

ansgar.radermacher@cea.fr

Les systèmes robotiques et autonomes sont en pleine révolution technologique, ce qui aura un impact fort sur la plupart des secteurs industriels. Un aspect est que la résilience est des plus en plus important : l´arrêt du système en cas de la détection d'une faute n'est souvent pas une option. Un autre élément est une forte émergence de l'utilisation de l'intelligence artificielle dans le processus de contrôle-commande de ces systèmes. Il est primordial de se poser la question de la sûreté de fonctionnement d'un système dont une partie du comportement est dictée par une intelligence artificielle. L'objectif de cette thèse est d'intégrer des mécanismes de validation dans le système en cours d'exécution, en plus d'exécuter une validation hors connexion (basée sur un modèle). Celles-ci pourraient être basées sur des modèles d'exécution intégrant des contraintes et des exigences de sécurité définies dans les modèles de conception. L´approche doit aussi supporter l´auto-adaptation pour assurer que le système reste opérationnel dans la présence de fautes (résilience). Le travail examinera les cas d'utilisation de projets robotiques existants dans notre laboratoire, notamment de la robotique collaborative (bras robotiques) et du projet européen RobMoSys.

Détection et localisation de défauts dans un câble multiconducteur

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Fiabilité et Intégration Capteur

Théorie et traitement de signal, Electromagnétique, Modélisation, Hyperfréquence, Mathématiques appliquées.

01-09-2019

SL-DRT-19-0758

moussa.kafal@cea.fr

Le bon fonctionnement d'un réseau de distribution dépend de la capacité à détecter rapidement l'apparition de défauts, tels que décharges, court circuits ou encore la pénétration d'humidité dans les câbles. Si la nature de ces défauts dépend du contexte applicatif, les techniques utilisées pour les détecter reposent essentiellement sur la capacité à solliciter un câble avec des signaux de test, et à monitorer l'apparition de signaux de réponse qui témoigneraient de l'existence d'une modification dans les câbles. Alors que cette approche est claire dans le cas de câbles standards constitués de deux conducteurs, le cas des câbles multiconducteur reste plus complexe à traiter. En effet, appliquer des signaux de test à une paire de conducteurs entraîne typiquement une excitation parasite de conducteurs proches, à cause du couplage électromagnétique qui les relie. Ce phénomène peut considérablement complexifier l'interprétation des résultats d'un test, en créant une ambiguïté dans l'identification du conducteur défaillant, car plusieurs conducteurs peuvent se coupler à ceux effectivement sous test. Dans cette thèse, le couplage sera au contraire considéré comme une opportunité, car il permet de sonder un nombre plus important de conducteurs en même temps. L'ambigüité intrinsèque à une telle proposition peut être levée en répétant les tests sur plusieurs paires de conducteurs. Il apparaît alors intéressant de définir des stratégie de choix optimal des conducteurs à tester afin de couvrir le plus large nombre de conducteurs voisins, sans pour autant tester toutes les combinaisons possibles. Dans ce sens, cette proposition se veut parcimonieuse, introduisant la notion de surface efficace de test couverte à partir d'une paire de conducteurs. Une stratégie de décision prometteuse pour l'identification d'un conducteur défaillant est offerte par les approches basées sur les arbres et graphes de classification Bayésiens. Ces outils permettent de croiser les informations obtenus afin d'identifier une modèle explicatif, ici le conducteur défaillant. Parmi les avantages de cette approche nous pouvons compter leur capacité à intégrer des informations qualitatives, comme la typologie du défaut, et le fait de fournir un résultat formulé en termes de probabilités associées à chaque scénario possible, ce qui permet de nuancer l'interprétation des résultats et d'en évaluer la fiabilité, contrairement aux méthodes purement numériques. Il sera alors nécessaire de procéder à un travail préparatoire, permettant d'évaluer la probabilité à priori d'observer des signaux parasites à partir d'un défaut sur un conducteur voisin. Ce travail se basera sur l'étude de la théorie des lignes et fournira le lien entre les aspects physiques de la propagation multiconducteur et les observables considérées pendant les tests.

Modèles MILP pour la gestion optimale des centrales CSP hybrides

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Systèmes Solaires Haute Température

Master EUREC specialisation Solaire Thermique

01-12-2019

SL-DRT-19-0769

valery.vuillerme@cea.fr

L'hybridation des centrales CSP avec des centrales « conventionnelles » (existante ou pas) présente de nombreux avantages, mais apporte en contrepartie plus de complexité dans le contrôle du système et la stratégie de pilotage. À l'heure actuelle, on ne trouve pas dans la littérature d'étude s'intéressant à cette problématique et mettant en avant les principes de gestion prédictive des centrales CSP hybrides. Les travaux envisagés permettront de poursuivre le développement des modèles dynamiques des centrales CSP en tirant parti des possibilités particulières offertes par le code Cathare en environnement de co-simulation (PEGASE). Cet environnement permettra d'adresser les aspects contrôle-commande avancé des systèmes CSP hybrides (biomasse, géothermie, incinération, charbon, nucléaire, H2?), et nous mettrons en ?uvre des exemples permettant de démontrer l'apport de la gestion prédictive pour de tels systèmes contraints par variations de la demande (marché) et de la ressource. À des fins de validation, certains moyens expérimentaux internes et externes seront mis à contribution, comme les prototypes de la zone solaire à Cadarache pour certains éléments relatifs aux couples CSP / stockage, ou les infrastructures mises à disposition dans le cadre du projet SFERA III auquel participe le CEA. In fine, le démonstrateur numérique développé permettra de mettre en avant les systèmes CSP hybrides d'intérêt majeur au niveau national, européen et international.

Etude expérimentale & simulation numérique d'une machine de production combinée de froid et d'électricité

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Systèmes Solaires Haute Température

master2 système thermique

01-10-2019

SL-DRT-19-0770

haitrieu.phan@cea.fr

Le projet TRICYCLE vise à l'étude et au développement d'un cycle thermodynamique de valorisation de la chaleur pour la production combinée de froid et d'électricité de petite puissance (5 kW de froid, 1 kW d'électricité). La plage de température visée est suffisamment basse (80 à 160°C) pour cibler les applications de valorisation de la chaleur fatale industrielle, mais également les réseaux de chaleur et le solaire thermique non concentré. Dans le cadre de travaux précédents, la modélisation thermodynamique du cycle a été réalisée et a permis la définition d'une architecture qui prévoit une intégration en parallèle : la vapeur de fluide frigorigène en sortie du générateur peut être utilisée pour alimenter le détendeur (production d'électricité) et/ou la partie condensation-détente-évaporation (production de froid). Il s'agit d'un cycle unique et non de la juxtaposition de deux machines (froid + électrogène), ce qui en fait un système particulièrement innovant. L'objectif en 2019 du projet est de réaliser un prototype opérationnel du cycle combiné par l'intégration d'un détenteur sur le prototype de machine à absorption disponible au laboratoire. Cette thèse s'inscrit dans la suite de ce projet sous différentes voies : ? Mener les mesures expérimentales de la machine TRICYCLE avec une instrumentation adaptée pour mieux comprendre son comportement (statique et dynamique) ? Mener des simulations numériques de la machine (sous DYMOLA/MODELICA) et valider les modèles en comparant aux mesures ? Simuler le couplage de cette machine avec des add-ons (stockage de chaleur et/ou stockage électrique) dans un système (application : réseau de chaleur, automobile, etc.).

Etude de l'ébullition d'un fluide diélectrique en mini-canal vertical : application au contrôle thermique des packs batteries

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Echangeurs et Réacteurs

Thermique,énergétique, mécanique des fluides

01-10-2019

SL-DRT-19-0782

pierre.coste@cea.fr

Les véhicules électriques utilisent des packs batterie de plus en plus puissants. Un pack batterie est constitué d'un grand nombre de cellules. Un enjeu majeur est la démonstration qu'un pack batterie ne puisse pas subir d'incendie catastrophique suite à l'emballement thermique d'une cellule isolée. Les cellules nécessitent un contrôle efficace de leur température. Le refroidissement par liquide diélectrique est une solution innovante pour l'évacuation du flux de chaleur. Plus récemment ce sont des huiles qui ont été étudiées donc sans possibilité d'ébullition. L'objectif de la thèse est d'introduire des fluides diélectriques capables d'entrer en ébullition et donc de mieux évacuer les flux importants par chaleur sensible. Un avantage décisif de l'ébullition est l'augmentation du coefficient d'échange de chaleur avec déclenchement passif entre la température de saturation et celle d'assèchement. Au-delà, l'assèchement pourrait contribuer à isoler une cellule accidentée de ses voisines. L'objectif est d'explorer les différents modes de refroidissement monophasiques et diphasiques en faisant varier l'espace géométrique. Le travail sera à la fois expérimental (sur une section d'essai à l'échelle du canal entre deux cellules) et théorique (pour l'interprétation et l'exploitation des résultats expérimentaux).

Etude Expérimentale et Modélisation des Limites Dimensionnelles de Composants de Puissance GaN pour Convertisseurs Haut Rendement

Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire Composants Electroniques pour l'Energie

ingénieur ou Master 2 avec spécialité en microélectronique

01-09-2019

SL-DRT-19-0783

julien.buckley@cea.fr

Contexte: Les composants de type HEMT (High Electron Mobility Transistor) reposant sur une hétéro-structure fabriquée sur du nitrure de gallium (GaN) sont très prometteurs pour l'électronique de puissance. Le GaN est un matériau semi-conducteur, à large bande interdite permettant de tenir de forts champs électriques tout en autorisant de faibles pertes en conduction grâce à la mobilité élevée des porteurs du gaz d'électron bidimensionnel (2DEG pour 2 Dimensional Electron Gas) au niveau de l'hétéro-structure. Travail proposé: L'étude portera sur l'identification des limites dimensionnelles des structures actuelles en se basant sur les résultats de caractérisations électriques de différentes géométries de composants déjà fabriqués au CEA. Des simulations de type éléments finis (sous logiciel SYNOPSYS) seront réalisées afin d'interpréter les mesures électriques et tester des hypothèses sur la physique de leur fonctionnement. Résultats attendus: Les avancées réalisées au niveau de la compréhension des composants seront utilisées pour identifier des pistes d'amélioration des architectures étudiées par simulation. Une évaluation électrique des solutions proposées sera effectuée suite à une fabrication technologique menée en collaboration avec l'équipe d'intégration et les responsables de développement des procédés.

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