Master en Automatique

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Contrôle automatique d’un benchmark boues activées-filtration membranaire pour la réutilisation des eaux usées traitées
(University of Tlemcen, 2024-09-26) Boudalia, Mohammed Rayene
La réutilisation des eaux usées traitées est une solution prometteuse pour élever les défis de la raréfaction des ressources en eau de bonne qualité. En adoptant cette méthode, on évite le rejet des eaux traitées dans l’environnement sans les réutiliser, ce qui offre une seconde vie, voire davantage à ces ressources. Nous préconisons un changement de paradigme où les eaux usées ne sont plus perçues comme des déchets à dépolluer, mais comme une ressource précieuse pouvant être traitée selon les besoins spécifiques des utilisateurs et réutilisé dans des installations novatrices de récupération d’énergie, de nutriments et d’autres molécules d’intérêt. Néanmoins, la gestion de cette ressource en eau est confrontée à de nombreux défis, notamment en raison du manque de flexibilité des stations d’épuration actuelles. Pour relever le défi de fournir, de manière dynamique et économiquement viable, une eau traitée de qualité adaptée aux besoins de l’agriculture tout en réduisant les impacts environnementaux, les technologies de l’automatisation jouent un rôle crucial. Cette étude, réalisée principalement en simulation et en dehors des contraintes réglementaires actuelles, présente les résultats préliminaires de recherches visant à développer une plateforme de simulation pour un système flexible combinant des processus de traitement à boues activées et de filtration membranaire. Nous évaluons comment le contrôle de ce système, basé sur l’utilisation de contrôleurs industriels et de méthodes de commande avancée, peut être utilisé pour ajuster en temps réel la qualité de l’eau en fonction des besoins des cultures ou, si nécessaire, pour répondre aux normes de qualité pour le rejet environnemental. Pour adopter cette approche, il est essentiel de bien comprendre les besoins en eau des plantes. Enfin, étant donné que le coût de l’eau traitée par des technologies de filtration membranaire est souvent prohibitif pour les agriculteurs, nous examinons dans quelle mesure l’application d’approches de contrôle optimal, notammentle Principe du Maximum de Pontryagin, pourrait réduire ces coûts en optimisant la gestion du colmatage des membranes et, par conséquent, le coût de fonctionnement de ces systèmes
Contrôle visuel d’un robot aérien
(University of Tlemcen, 2024-09-26) Bouhassane, Salah Eddine; Harchaoui, Bilal Abdessamed
Ce mémoire traite de la conception et de la simulation d’un système de manipulation aérienne autonome, composé d’un drone quadricoptère équipé d’un bras manipulateur et d’une caméra pour le contrôle visuel. L’objectif principal de ce projet est de permettre au drone d’exécuter des tâches de manipulation précises dans des environnements difficiles d’accès,grâce à un asservissement visuel. Deux approches ont été explorées pour la simulation. La première, utilisant les logiciels GazeboetROS ,a révélé des limitations en raison de l’incompatibilité des modèles de drone. La deuxième approche basée sur les logiciels Coppelia Simet MATLAB, a permis de surmonter ces difficultés et de simuler un modèle de drone avec un bras robotique fonctionnel. Les résultats obtenus montrent une efficacité prometteuse du système dans des tâches de manipulation autonomes, avec des applications potentielles dans des secteurs tels que l’inspection, la maintenance et le sauvetage. Cette étude propose également des pistes d’amélioration, notamment pour accroître l’autonomie du drone et optimiser ses performances dans des environnements réels.
Classification of kinematic data from a robotic upper limb rehabilitation orthosis
(University of Tlemcen, 2024-09-22) Boucheta, Mohamed Anes; Bouguetaib, Zakaria
In today’s world, the role of computer science has become so essential that it can be considered mandatory in various aspects of life. Over time, it has seamlessly integrated into nearly every domain, from engineering to biology and even medicine. there are many examples in this matter such as using algorithms to enhance the clarity of radiographic images, improve the quality of echo-cardiograms, and assist doctors in diagnosing patients. These advancements have allowed for more precise diagnoses, quicker decision-making, and overall better patient care. However, what happens when we combine the power of both engineering and computer science? The possibilities for innovation and problem-solving expand tremendously, offering new pathways for creating cutting-edge solutions or improving existing technologies, particularly in fields like rehabilitation. Rehabilitation, while not a novel concept in medicine, has historically been underdeveloped due to limitations in materials and a lack of comprehensive knowledge. Until recently, advancements in rehabilitation had been modest at best. However, with the rapid progress in medical technology, rehabilitation methods have evolved significantly. New techniques, such as brain-computer interfaces (BCIs), stem cell therapy, and functional electrical stimulation, have emerged as promising approaches to patient recovery. Despite these innovations, significant challenges still remain in modern rehabilitation practices. One of the primary issues is the stagnation or plateauing of progress during therapy sessions, often compounded by a heavy dependence on human therapists. Another notable problem is the difficulty in recognizing improvement until much later in the rehabilitation process, making it hard to track incremental progress. These on going challenges underscore the need for more advanced and reliable solutions. One promising approach is the fusion of computer science and engineering to develop more efficient and effective rehabilitation tools. This can be achieved through the creation of robotic rehabilitation systems, where engineering plays a role in the design and development of the robotic device, and computer science, particularly through machine learning, is employed to analyze data collected during rehabilitation sessions. Machine learning algorithms can extract and process vast amounts of kinematic and physiological data from the robotic device, using this data to monitor patient progress, predict outcomes, and adapt therapy protocols in realtime. This integration of computer science and engineering offers a more personalized, datadriven approach to rehabilitation, potentially minimizing reliance on therapists, providing more immediate feedback on patient progress, and leading to better long-term recovery outcomes. By merging these fields, we can build a future where rehabilitation is not only more accessible but also far more efficient, offering real-time improvements and adjustments based on patient data. This represents a significant leap forward from traditional methods, moving toward a more autonomous and intelligent form of therapeutic care, ultimately leading to better recovery experiences for patients. The robot we are discussing is called the Armeo robot and is created by the company HACOMA. This robot is used during rehabilitation sessions for patients with upper limb injuries or abnormalities. It helps patients exercise by engaging in mini-games on a computer that encourage movement of the upper limb. Sensors attached to the patients’ limbs record data on the angles of movement, which is then used in machine learning models to predict outcomes. As part of our research, we aimed to determine which of the well-known algorithms (KNN, SVM, Linear regression) is best suited for this goal. We found that linear regression could not be used for classification, so we used logistic regression instead. During the research, several models were created and divided into two groups. The first group was regression models, creating two models for each of the three algorithms. The models Abstract calculated the range of motion for the entire upper limb using the range of motion of each angle, and predicted the healthiness of each angle as a percentage. In this task, SVM performed better than the other two algorithms according to accuracy tests. The second group consisted of classification models, with three models created for each algorithm. The first model had four classes (good, bad, excellent, severely bad) and classified the patient’s upper limb based on the range of motion obtained from the regression task. Of the three algorithms, KNN performed better according to accuracy test results. We further tested the trajectories and durations to classify the limb into two classes (healthy and unhealthy), with KNN performing well in this task too. It’s worth noting that we employed code enhancements such as incremental learning and dynamic thresholds to achieve our goals. The differences found were attributed to the complexity of the data, as we were working with atypical data that still requires refinement for accurate results. Overall, these experiments provided insights into how the classification algorithms would perform if clinically integrated.
Degré d'observabilité pour la surveillance d'un système physique
(University of Tlemcen, 2024-09-26) Bensedik, Meriem Ilham; Drici Tani, Aya Zahra Hadil
Le diagnostic des pannes est crucial pour garantir la fiabilité et l’efficacité des systèmes. Ce mémoire porte sur la surveillance d’un système en choisissant un degré d’observabilité optimal, permettant ainsi de positionner les capteurs de manière adéquate pour détecter les défauts d’un système physique. Nous avons employé l’outil bond graph afin de vérifier les conditions structurelles de recouvrement des défauts, en tenant compte de l’analyse de commande et des informations issues de l’étape de diagnostic. L’exploitation des propriétés structurelles et causales, ainsi que le degré d’observabilité et le positionnement des capteurs dans l’outil bond graph, nous ont permis d’analyser la surveillabilité, l’observabilité, ainsi que la génération des relations e redondance analytique (résidus, RRA) et des matrices de signatures des défaillances (MSF).
Contrôle d’un système non linéaire: application au double pendule inversé sur chariot
(University of Tlemcen, 2024-06-10) Guenfoud, Assia; Boudghene Stambouli, Dalila
Le double pendule inversé monté sur chariot (DPIC) est un système non linéaire complexe, souvent utilisé pour tester des techniques de contrôle avancées. Le DPIC est modélisé par des équations différentielles non linéaires, prenant en compte les forces gravitationnelles, de friction et les couples d’inertie. Deux techniques de contrôle sont étudiées : le placement de pôles et la commande backstepping. Le placement de pôles positionne les pôles du système linéarisé autour d’un point d’équilibre pour stabiliser le DPIC, tandis que le backstepping stabilise chaque sous-système non linéaire avant de les combiner. Les simulations montrent que le placement de pôles est efficace près de l’équilibre mais peut échouer face à de grandes perturbations, alors que le backstepping, plus complexe, offre une plus grande stabilité même loin de l’équilibre. Ces résultats montrent l’efficacité des deux méthodes pour stabiliser le DPIC et leur potentiel pour les systèmes robotiques et véhicules autonomes.
Program Concrete Block Machine
(University of Tlemcen, 2024-06-13) Abumeizar, Basheer; Sedjelaci, Fadia
Cette étude s’attache à améliorer le système de contrôle et d’automatisation de la MACHINE À BLOCS CHINA GUANGYAN, dédiée à la fabrication de blocs de béton. Le contrôleur logique programmable (PLC) Siemens S7-200, programmé en langage ladder (language graphique), présente des lacunes en termes de flexibilité et de facilité de maintenance. Pour remédier à cela, Une approche novatrice sera mise en œuvre basée sur la programmation en Graphes d’États Séquentiels (SFC) dans FluidSIM, qui sera ensuite traduite en langage ladder via Step 7 après simulation. Une analyse approfondie des opérations de la machine sera réalisée. Par ailleurs, une interface homme-machine (IHM) conviviale sera intégrée au PLC grâce au logiciel Easy Builder Pro, tandis que des schémas électriques détaillés seront élaborés dans SolidWorks. Cette solution, fondée sur les graphes d’états séquentiels et couplée à une IHM intuitive ainsi qu’à une documentation électrique détaillée, permettra d’accroître la flexibilité du système, sa facilité de maintenance et son rendement de production. Elle contribuera à moderniser l’architecture de contrôle de la machine en recourant à des solutions logicielles personnalisées.
Régulateur PI flou d’un moteur à courant continu associé à un Buck
(University of Tlemcen, 2024-06-13) Benturquia, Meryem; Benamar, Yousra
Les machines électriques sont essentielles, surtout dans le secteur industriel, où elles sont souvent utilisées dans des installations à vitesse variable. Toutefois, la régulation de leur vitesse de rotation est une étape fondamentale pour le bon fonctionnement des processus industriels. Le travail présenté dans ce mémoire repose sur l'étude et la simulation sous MATLAB Simulink du fonctionnement d'une machine à courant continu couplée à un convertisseur DC-DC(Buck) et placée dans une boucle de réglage de vitesse. Cependant deux types de régulateurs ont été utilisé à savoir le régulateur PI classique et le régulateur PI-flou avec 3 types de matrices de règles. Il s'agit ensuite de comparer les performances, notamment la vitesse de rotation de la machine, issues de ces simulations
Development of a simulator for flexible wastewater bioprocesses for automatic control
(University of Tlemcen, 2024-09-26) Bouabdallah, Ahmed Adel
En réponse à la raréfaction croissante des ressources en eau, la réutilisation des eaux usées traitées émerge comme une solution durable. Cette thèse développe et teste des modèles de simulation, incluant un système standard à boues activées et un modèle traitant spécifiquement la carbamazépine. Les modèles évaluent les performances du système dans des conditions telles que l’encrassement des membranes et analysent l’impact de différents composés sur le processus. L'accent est mis sur l'optimisation de l'efficacité du traitement, en particulier pour les contaminants difficiles. Le travail intègre également des systèmes de contrôle afin de garantir que les effluents traités respectent constamment les normes, contribuant ainsi à l’amélioration de la réutilisation des eaux usées en agriculture
Pilotage d’un véhicule multitâche
(University of Tlemcen, 2023-06-26) Ghellai, Omar Abderrezak Moncef; Krouchi, Ahmed Choukri
Le travail présenté dans ce mémoire est la conception et le contrôle d'un robot mobile multitâches, doté de plusieurs modes de fonctionnement. En combinant nos connaissances en automatisation, robotique mobile, systèmes embarqués et programmation Arduino, nous avons développé un robot autonome capable de suivre des lignes, d'éviter les obstacles, desegarer de manière autonome, et orant également la possibilité d'être piloté manuellement grâce à la technologie Bluetoothet infra-rouge, permettant à l'utilisateur de contrôler le robot. Notre objectif était de fournir des solutions répondant à des besoins variés, à la fois pratiques et divertissantes.
Commande floue avec optimisation PSO d’un véhicule volant type quadrirotor
(University of Tlemcen, 2024-06-12) Kouloughli, Abdelkarim; Smahi, Benali
Le mémoire explore deux approches de commande pour un quadrirotor: linéaire et non linéaire par logique floue. La première partie aborde la modélisation et la commande en boucle ouverte, ainsi que la commande linéaire avec un régulateur PIDoptimisé par PSO. La deuxième partie se concentre sur la commande non linéaire par logique floue, incluant sa modélisation, sa mise en œuvre sur le quadrirotor, et une comparaison avec la commande linéaire
Commande Hiérarchique d’un Drone Quad rotor
(University of Tlemcen, 2024-06-13) Ziani, Abir; Benhassine, Abdeldjalil
L’objectifprincipaldenotreétudeestdemodéliserunquadrirotoretdedévelopperuneloide commande solide,essentiellepourmainteniruncontrôleprécisdelapositionetdel’orientation d’un véhiculeaérienautonome,garantissantainsiunsuiviprécisdestrajectoiressouhaitées.Nous commençons parfournirunaperçudétaillédelaclassificationdesdronesetdeleurimportance dans ledomainedel’agriculturedeprécision.Ensuite,nousdécrivonsendétaillemodèledudrone ainsi quelesforcesetlesmomentsquiluisontappliqués.Enfin,nousexploronsdeuxapprochesde commande,lerégulateurPIDetlacommandeBackstepping,pourmieuxcontrerlesperturbations affectantlefonctionnementdudrone.Afind’évaluerl’efficacitédecesdifférentesstratégies de commande,nousavonsréalisédessimulationsdechaqueloidecommandesur"MAT- LAB/Simulink"
Modélisation et contrôle d’un manipulateur aérien
(University of Tlemcen, 2024-09-25) Kechiouch, Aymen; Hadj Amar, Abdessamad
Dans l’étude de notre projet de fin d’études, l’objectif principal est de modéliser un manipulateur aérien et de développer une loi de commande robuste pour assurer un contrôle précis de la position et de l’orientation d’un véhicule aérien autonome. Nous avons commencé par définir le concept de manipulateur aérien, en fournissant une classification claire. Ensuite, nous avons modélisé le système en utilisant les équations cinématiques et dynamiques basées sur les méthodes de Newton-Euler et de Newton-Eulerrécursive.Deux stratégies de contrôle, PID et ASMC, ont été mises en œuvre afin de les comparer. Enfin, les simulations ont été réalisées à l’aide de MATLAB et SIMULINK, permettant d’évaluer les performances de ces approches
Commande par mode glissant d’ordre fractionnaire pour un système photovoltaïque autonome
(University of Tlemcen, 2024-06-10) Bouchenne, Mahdi; Boughali, Lokmen
L’énergie généralement est un grand défi en industrie mais l’Energie renouvelable est la solution parfaite pour moins des effets secondaires, l’un de ces énergies est l’énergie solaire qui est très utilises en Algérie, Alors l’optimisation du transfert d'énergie dans la chaine de production est vraiment nécessaire et intéressante pour que sera le rendement de cette source plus important que les frais de l’Equipment, l’installation et la maintenance. Pour cela L'objectif de cette thèse est d’avoir une commande qui permet d’extraire le maximum de puissance d’énergie et qui assure la robustesse des systèmes malgré la présence des perturbations internes et externes. La méthode que nous avons étudiée est la commande par mode glissant d’ordre fractionnaire, cette méthode implique sur le MPPT qui maximise la puissance à partir de la commande applique au Convertisseurs DC/DC (Boost). L’efficacité de cette commande proposée est vérifiée par simulation sous le logiciel Matlab/Simulink. Les résultats sont satisfaisants et démontrent que la technique proposée est robuste vis-à-vis les changements brusques des conditions climatiques et de variation des paramètres internes du système étudié. Ils confirment aussi la rapidité et la précision de la méthode
Vision par intelligence artificielle appliquée à la robotique
(University of Tlemcen, 2024-09-19) Remmani, Yassine
La vision robotique est une technologie qui permet aux robots de percevoir et d'interpréter des informations visuelles à l'aide de caméras et de logiciels spécialisés.La segmentation d'image est cruciale pour la vision robotique.Son principe est d'extraire les primitives ,constituant des informations relatives au contenu de l'image, nécessaires pour un traitement de plus haut niveau.Les primitives ou les indices visuelles sont des informations comme les contours des objets ou les régions homogènes.Ces informations sont obtenues par des calculs directes sur les pixels.Mais jusqu'à présent il n'y a pas de méthode polyvalente pouvant être appliquée à tout type d'images quelle que soient les conditions de prise de vue.Tous les algorithmes de segmentation proposés sont destines à un certain type d'images, dans des conditions bien déterminées.Certains de ces algorithmes opèrent par détermination des points frontières ce qui donne une segmentation par frontière.D'autres algorithmes opèrent sur le groupement des pixels de la même région, se basant sur la notion de similarité, ce qui donne une segmentation par région.Au cours de ce travail , une méthode de segmentation par région est proposée utilisant l'intelligence artificielle(IA) se basant sur les CNN et la LF.Ces deux technologies simulent le fonctionnement du cerveau et donc le jugement des résultats se rapprochera le plus possible du raisonnement humain.
Modélisation et commande de multi-véhicules sous marins autonomes
(University of Tlemcen, 2024-06-13) Souidi, Youcef; Henaoui, Walid
Ces dernières années, les systèmes multi-AUV ont connu un intérêt croissant dans l’exploration des océans grâce à leurs nombreux avantages, notamment leur efficacité, leur faible coût et leur haute tolérance aux capteurs économiques. Le contrôle de formation est devenu un axe important dans la communication sous-marine, contrairement aux systèmes multi-agents terrestres ou aériens. Ce mémoire se concentre sur la conception d’un système multi-AUV composé de trois véhicules : un leader et deux suiveurs, qui doivent suivre une trajectoire de référence identique tout en maintenant une certaine distance entre eux. Notre contribution commence par l’attribution à chaque AUV un modèle cinématique et dynamique compatible. Deux stratégies de commande sont ensuite proposées, à savoir : la commande proportionnelle dérivée (PD) et la commande basée sur la logique floue (FLC), qui ne nécessite pas la connaissance du modèle du système. La navigation en 3D du système multi-AUV est enfin abordée en utilisant une commande floue ou PD avec une méthode de guidage en ligne (LOS), permettant la planification de trajectoires en passants par des points de passage dans un environnement connu. Les simulations réalisées sous Matlab ont permis de vérifier la faisabilité, la stabilité et les performances des stratégies proposées
Pilotage d’un véhicule multitâche
(University of Tlemcen, 2023-06-27) Ghellai, Omar Abderrezak; Moncef, Krouchi Ahmed Choukri
Le travail présenté dans ce mémoire est la conception et le contrôle d'un robot mobile multitâches, doté de plusieurs modes de fonctionnement. En combinant nos connaissances en automatisation, ro-botique mobile, systèmes embarqués et programmation Arduino, nous avons développé un robot autonome capable de suivre des lignes, d'éviter les obstacles, de segarer de manière autonome, et orant également la possibilité d'être piloté manuellement grâce à la technologie Bluetoothet infra-rouge, permettant à l'utilisateur de contrôler le robot. Notre objectif était de fournir des solutions répondant à des besoins variés, à la fois pratiques et divertissantes.
Outdoor Robot localization
(University of Tlemcen, 2023-09) Rezoug , Inas; Sekkal, Mohammed Hebri
La localisation précise des robots dans des environnements extérieurs représente un défi majeur en raison de la nature dynamique et imprévisible de ces paramètres. Les robots doivent faire face à des complexités telles que les changements de conditions d'éclairage, les terrains irréguliers et la présence d’obstacles dynamiques, des éléments pour lesquels les méthodes de localisation traditionnelles peinent à fournir une position précise dans de tels scénarios. à travers notre projet, nous avons proposé l’utilisation de techniques de localisation basées sur le flux optique, qui exploitent les informations visuelles pour estimer le mouvement du robot par rapport à l’environnement. L’adaptabilité du flux optique en temps réel et sa résistance aux variations d’éclairage en font une stratégie prometteuse pour la localisation en extérieur. Cependant, il est essentiel de reconnaître que la localisation basée sur le flux optique présente des limites, telles que sa sensibilité aux occlusions et ses difficultés avec les scènes complexes. En réponse, notre projet intègre une unité de mesure inertielle (IMU) pour renforcer le système. Cette intégration fournit les données d’orientation du robot, améliorant ainsi la précision et la robustesse de notre approche proposée.
La commande par backstepping adaptative appliquée à la machine synchrone à aimants permanents
(University of Tlemcen, 2012) Gorine, Djamal Eddine; Kasmi, Oualid
Le sujet de ce mémoire est la conception d’une loi de commande pour une machine synchrone à aimant permanent alimenté en tension. La méthode utilisée est le backstepping adaptatif qui résulte de la fusion de la synthèse adaptative par Lyapunov et la technique du backstepping classique. La stabilité du système est de réaliser le contrôle en boucle fermée en choisissant une fonction de Lyapunov avec une dérivée négative. Les résultats de simulation visualisent le comportement dynamique de la MSAP avec des bonnes performances.
Supervision d'un systéme dynamique par les bonds graphs
(University of Tlemcen, 2020) Chikh Bekada, Aicha
Dans ce mémoire nous avons étudié une nouvelle approche intégrée pour la supervision, Nous avons utilisé un seul outil pour la modélisation ,la génération des indicateurs de défaillances, l'analyse de la surveillabilité en vue de satisfaire le cahier des charges pour la surveillance, Nous allons voir qu'il est possible de décrire un système physique par ses interactions énergétiques. Par la suite, on exposera le concept le plus fondamental du Bond Graph, c'est la causalité. Nous nous au diagnostic à base du modéle bond graph nous présenterons le l'application des outils développés de cet logiciel sous forme d'une boite à outils dans le système sur le moteur à courant continue
Mοdelling, Cοnceptiοn and realisatiοn οf an anaerοbic chemοstat in cοnsideratiοn οf its autοmatic cοntrοl
(University of Tlemcen, 2022-09-29) Benabdallah, Feryel; Gherara, Ghizelene
We fοcus in this master thesis οn the mοdelling οf anaerοbic chemοstat. In the first sectiοn the mathematical mοdel AM2 οf the anaerοbic digestiοn is intrοduced, a detailed study οf its equilibrium pοints and their stability is given, and numerical simulatiοns οf its dynamical behaviοr are perfοrmed. In the secοnd sectiοn, An attempt οf making an anaerοbic biοreactοr (a labοratοry pilοt) frοm scratch is cοnducted, with the aim οf prοducing biοgas frοm wastewater and cοllect experimental data in οrder tο calibrate the mοdel in the future. Biοgas was prοduced and measured οn a periοd οf 35 days, where we have οbtained a cumulative biοgas vοlume οf arοund 2950 ml. As this is cοnsidered tο be a cοmplex mοdel, a different type οf cοntrοl has been prοpοsed by Michel Fliess which is based οn the calculatiοn οf the derivatives. In οrder tο use this methοd, In the final sectiοn, we develοped a free-mοdel rοbust cοntrοl fοr the AM2 system, based οnly οn input and οutput measurements.Simulatiοn results shοwed the efficiency οf the cοntrοl in regulatiοn, where the biοgas οutput accurately fοllοws the input. The purpοse οf this Master thesis is tο intrοduce the AM2 mοdel and cοnduct its mathematical study as a first step then try tο apply the system in real life, in οther wοrds, cοnduct the cοnceptiοn οf an anaerοbic chemοstat and lastly use the mοdel-free methοd tο cοntrοl it.

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