DESCRIPTION DE LA FORMATION DOCTORALE

D2.1. Axes de recherche :

Axe 1 : Mathématiques et applications

Les thématiques de cet axe sont basées sur la recherche de nouvelles méthodes mathématiques permettant la résolution de certains problèmes intervenant en analyse, algébre, géométrie et statistique :

• Optimisation.
• Recherche de point fixes, ordre flou et analyse mathématique floue.
• Résolution des équations différentielles et aux dérivées partielles.
• Problèmes inveres et approximation numérique des EDP.
• Système dynamique et dynamique de la population.
• Calcul formel, bio-statistique, analyse stochastique et mathématqiues finacières.
• Modèles et outils mathématiques pour l’analyse et la régulation des systèmes.

L’exploitation des résultats de recherche des thématiques, énumérées ci-dessus, permettrait la résolution de certains problèmes en informatique, physique, intelligence artificielle, robotique,  cryptographie, transport radial, géophysique, phyique nucléaire, physique des particules.

Mots clés  : Optimisation, point fixe, ordre flou, EDP, approximation numérique,
problèmes inverses, géométrie algébrique et différentielle, théorie du
contrôle,  statistiques, probabilités.

Axe 2 : Modélisation et simulation 

Les thèmes de recherche s’articulent autour des pôles fondamentaux suivants :

1. La modélisation et la formulation mathématique des problèmes issus de phénomènes naturels ou sociaux qui sont suscités par leurs intérêts socio-économique.
2. La théorie des ensembles flous et ses applications : les modèles mathématiques seront, en fonction des situations, de type discrets ou continus qui contiennent des paramètres incertains ou imprécis, des problèmes de décision et analyse des données, reconnaissance des formes et traitement d’images.

Nos objectifs sont :

• L’élaboration et l’étude des modèles mathématiques pour des systèmes issus du domaine de sciences de la vie ou de l’ingénieur et qui sont exprimés par des équations traduisant les lois physiques aux quelles obéissent le système.
• La formation de chercheurs qui s’inscrira dans le domaine émergeant des «sciences de la complexité». Science qui se réfère à une démarche de modélisation et qui postule que l’on peut extraire de la complexité apparente des règles simples d’organisation et de fonctionnement donc des éléments structurants et des lois d’évolution permettant de mieux décrire, comprendre, contrôler et gérer le comportement de tels systèmes.
• La maîtrise de tous les aspects du calcul scientifique moderne (depuis la modélisation et l’analyse mathématique jusqu’à la résolution numérique et la mise en œuvre effective sur ordinateur).

Mots clés : Fuzzy sets, systèmes dynamiques, problèmes de décision, analyse des données, reconnaissance des formes, programmation UML, simulation.

Axe 3 : Physique et mécanique des matériaux

Le dénominateur commun aux chercheurs impliqués dans cet axe est la mise en évidence et la compréhension des mécanismes physiques fondamentaux gouvernant le comportement des matériaux en relation avec leurs structures, toujours très soigneusement caractérisées.

Nous visons le développement de la physique et de la mécanique des matériaux tant d’un point de vue fondamentale que technologique ainsi que la promotion des applications des techniques d’élaboration, d’analyse et de modélisation dans le domaine des sciences des matériaux.

Les thèmes principaux sont :

• Nanostructures et couches minces : élaboration et caractérisation
• Nanostructures et couches minces : modélisation et simulation
• Mécanique des matériaux

Les chercheurs associés, en particulier, autour des deux thèmes nanostructures et couches minces, cherchent à mettre en réseau des compétences complémentaires dans le domaine de physique et mécanique des matériaux de manière à pouvoir, à terme, rassembler des efforts et résoudre des problèmes difficiles liés aux matériaux pour micro et nanosystèmes. Cette fédération permettra pour l’ensemble des thèmes développés dans cet axe :

- Le transfert de connaissances et de savoir-faire qui constitue un atout majeur pour enrichir nos recherches amont par des problématiques scientifiques issues de problèmes concrets.

- Le développement  des moyens d'études en compatibilité avec la tendance actuelle des recherches avancées.

Mots clés : Elaboration, caractérisation, couches minces, surface, interface, spectrométrie Mössbauer, magnétisme, modélisation et simulation, vibrations, calcul des structures, …

Axe 4 : Modélisation des écoulements et des transferts

Les écoulements des fluides et les transferts (chaleur, masse, …) sont au cœur des grands enjeux de société dans les domaines de l'énergie, des transports ou de l'environnement. Les réponses à ces enjeux nécessitent tout à la fois une connaissance de plus en plus fine des phénomènes, dans toute leur complexité et leurs interactions, ainsi que l'amélioration continue des capacités de modélisation, de simulation et d'optimisation. Dans cette optique, l'ambition et la volonté des chercheurs impliqués dans cet axe sont de contribuer à l'amélioration de la compréhension des phénomènes, isolés ou en interaction, au développement de méthodologies numériques et théoriques permettant une amélioration, une optimisation ou un contrôle des processus ou procédés dans lesquels ils interviennent.

D’un point de vue scientifique, l'équipe détient des compétences et un  savoir-faire en matière de développement et d'exploitation d'outils de modélisation et de simulation numérique, aussi bien en ce qui concerne les écoulements de fluides, Newtoniens ou non-Newtoniens en milieux poreux ou purement fluides, que les transferts de quelle nature qu’ils soient.

Mots clés : Fonction de transfert électrochimique; rehaussement du flux de matière; interactions hydrodynamiques; turbulence; lits fluidisés; écoulements et transferts en milieux Newtoniens et non- Newtoniens; couplage convection naturelle ou mixte et rayonnement; simulation numérique.

Axe 5 : Synthèse, Etude des systèmes électriques et traitement électronique de l’énergie électrique

Les thématiques de recherche sur lesquels opère l’équipe ESESEL sont :

- Commande des machines électriques à vitesse variable :

Il s’agit d’étudier, réaliser et analyser le fonctionnement des convertisseurs statiques permettant de faire varier la vitesse des différents types de machines électriques.          

- Commande optimale des générateurs électriques à base d’énergie renouvelable :

Ce thème de recherche consiste à étudier et réaliser des systèmes de conversion statique de l’énergie électrique permettant l’exploitation optimale des générateurs à base d’énergie renouvelable tels les panneaux photovoltaïques, les éoliennes ou les microcentrales électriques.

- Simulation numérique des convertisseurs statiques et des ensembles convertisseurs-machines

Dans cet axe de recherche, on exploite les avantages et de la rapidité des résultats de simulation numérique dans le domaine de la conversion statique de l’énergie électrique.

- Automatisation et régulation des processus industriels :

L’automatisation des processus industriels est un élément clé dans l’amélioration de la compétitivité de l’entreprise, de l’amélioration de la qualité des produits finis, de l’économie d’énergie… En plus des différents procédés de réglage et de commande, il faut actuellement combiner les méthodes de commande et celles de diagnostic afin d’optimiser l’utilisation de l’équipement.

Mots clés : Commutation haute fréquence, convertisseur statique, entraînement à vitesse variable, energie renouvelable, production décentralisée de l’énergie électrique, commande optimale.

Axe 6 : Génie industriel agroalimentaire et environnement

Le domaine agroalimentaire est un secteur d'emploi par excellence dans notre pays et il est omniprésent dans toutes les zones industrielles ; donc toute activité de formation fondamentale, technique ou de recherche dans ce domaine apportera une valeur ajoutée et une mise à niveau du secteur. Dans un tel contexte, les chercheurs impliqués dans cet axe cherchent à bien comprendre les phénomènes physico-chimiques intervenant dans les matériaux utilisés dans l'agroalimentaire, nous citons autres :

• Analyses physico-chimiques, spectroscopique et microscopie  des surfaces et optimisation des moyens de traitement des surfaces des matériaux.
• Traitement d'images et de signal et modélisation des surfaces.
• Elaboration et caractérisation de matériaux à basses dimensionnalités organiques et inorganiques (nano fil, nanorode).
• Management des ressources de la production industrielle.
• Automatisation des systèmes de contrôle des paramètres physiques in situ.
• Microélectronique électronique et électrotechnique.

Le travail s'articule sur plusieurs axes de recherche à savoir :

• La caractérisation, la modélisation et le suivi in situ des surfaces et des biofilms pour les matériaux utilisés dans les industries agro-alimentaire et  environnement.
• L’automatisation des mesures physiques.

Mots clés : Caractérisation, modélisation, in situ,  surfaces, interfaces, biofilms, matériaux agro-alimentaire,  environnement,  HACCP, procédés agroalimentaires environnement, eau potable, eau usée, automatisation, mesures physiques, microélectronique, basses dimensionnalités, électroniques, électrotechniques, couches minces, passivation, anodisation, revêtements des surfaces, nanotechnologie, quantum DOT.

D2.2. Sujets de recherche prévus :

• Recherche et approximation des points fixes.
• Principes variationnels.
• Optimisation abstraite.
• Equations aux dérivées partielles linéaires  et non-linéaires.
• Equations différentielles et EDP floues.
• Etude des ensembles ordonnés flous.
• Algèbre commutative.
• Géométrie différentielle.
• Calcul formel en algèbre et géométrie.
• Problèmes inverses : étude théorique et simulation numérique.
• Approximation numérique des EDP et EDS.
• Traitement des problèmes d’optimisation de forme.
• Application de la théorie du contrôle à l’analyse des modèles bioéconomiques.
• Modèles et outils mathématiques pour l'analyse et la régulation des systèmes de pêches.
• Modélisation et analyse stochastique.
• Estimation statistique, prédiction et analyse des épidémies.
• Mathématiques financières.

• Modélisation  et étude de certains problèmes issus de phénomènes biologique, écologique, ...
• Etude des problèmes de contrôle avec paramètres incertains ou imprécis.
• Problèmes de décision et analyse des données statistique.
• Etude de quelques équations différentielles à retard et leurs applications.

• Etude des propriétés structurales et magnétiques de couches minces à base de fer
• Modélisation à l’échelle atomique de l’épitaxie de la croissance et de la caractérisation de matériaux semiconducteurs.
• Application de la méthode Monté Carlo pour l’étude du magnétisme dans des matériaux sous forme de couches minces.
• Calcul dynamique des structures mécaniques.
• Loi de comportement et mise en forme.

• Couplage rayonnement-convection mixte dans des géométries rectangulaires.
• Convection naturelle dans les milieux non-Newtoniens poreux ou fluides.
• Convection doublement diffusive dans les milieux non-Newtoniens poreux ou fluides.
• Ecoulements à faibles nombres de Reynolds en milieux non-Newtoniens.
• Commande numérique de la machine asynchrone.
• Interconnexion de plusieurs sources d’énergie renouvelable, stabilité et régulation.

• Etude et caractérisation des surfaces de nouveaux composés.
• Elaboration et Caractérisation  de couches minces.
• Elaboration et caractérisation des structures à basses dimensionnalités.
• Objectiver les critères de HACCP dans les procédés agroalimentaires et environnement  (eau potable, eau usée).
• Passivation et anodisation de métaux de revêtements des surfaces.
• Modélisation et études des couches à bases de composés biologiques.

• Production décentralisée de l’énergie électrique à base de sources à énergie renouvelable.
• Commande numérique des machines tournantes.
• Simulation en non linéaire des ensembles convertisseurs-machines.
• Commutation haute fréquence dans les interrutpeurs de puissance à base de semi-conducteurs.

D2.3. Stages professionnels :

Des stages professionnels peuvent être prévus dans :

• Les laboratoires et écoles avec lesquels nous entretenons des collaborations.
• Les unités de recherche attachées au CNRST (UATRS).
• Certaines entreprises.
• Les établissemements avec lequels nous avons signé des conventions (CDER, ONE, …)

D2.4. Formations complémentaires spécifiques à la formation doctorale :

• Séminaires et conférences.
• Gestion de projet.
• Langues et communication.
• Modélisation et simulation dans le domaine des sciences et techniques.
• Logique floue.
• Techniques d’élaboration et de caractérisation des matériaux.

D2.5. Autres activités :

• Visites à des centres de recherches et à des entreprises.
• Exposés sur l’histoire des sciences.

D2.6. Programmation annuelle des activités :

• Les langues et communication seront programmées courant la première année de thèse.
• Les formations complémentaires spécifiques en relation avec les thématiques développées au sein de cette formation seront programmées courant la première et la seconde année de thèse.
• L’ensemble des activités restantes sera planifié en fonction des situations.

Cette formation s’appuie sur l’ensemble des masters énumérés ci-dessous :

• Master : Génie mathématiques et modélisation
• Master : Sciences et technologie des matériaux.
• Master : Energétique.
• Master : Management de la qualité
• Filière ingénieur en Génie électrique (Option : Electrotechnique et Electronique Industrielle)

1. Diplômes requis : Master ou équivalent

1. Pré-requis scientifiques et pédagogiques

1. Procédures de sélection :

◻  Etude du dossier :

   (Expliciter les critères de sélection : mentions, nombre d’années d’études, notes des matières principales, , etc…)

• Mention
• Nombre d’années d’études

◻  Entretien :

◻  Autres (spécifier) :

1. Effectifs prévus :

Année universitaire     2008/2009   : 15

Année universitaire     2009/2010   : 10

Année universitaire     2010/2011   : 20

Année universitaire     2011/2012   : 10

Total des effectifs prévus   : 55