Réseau de résonateurs couplés auto-apprenants et adaptatifs pour la récupération d'énergie vibratoire // Self-learning and adaptive coupled resonator network for vibration energy harvesting

Ce projet de thèse vise à développer de nouvelles approches pour la récupération d'énergie à partir des vibrations ambiantes, afin d'alimenter des dispositifs autonomes sans recourir aux batteries. Les solutions actuelles, principalement basées sur des résonateurs linéaires (poutres piézoélectriques), présentent une efficacité limitée dans des environnements où les spectres vibratoires sont variables et complexes. Pour dépasser cette limite, nous proposons de concevoir un réseau de résonateurs linéaires et/ou non linéaires couplés. Ce réseau, en exploitant les couplages entre oscillateurs, permet d'ajuster dynamiquement la réponse du système à des spectres vibratoires complexes.

La thèse démarrera par l'étude et la modélisation de systèmes simples constitués deux oscillateurs couplés, afin de comprendre l'évolution de la dynamique d'un système couplé tout en restant avec un nombre de variables d'état raisonnable. La suite de la thèse consistera à monter en complexité vers des réseaux de résonateurs plus importants (5-10+ oscillateurs) et fortement interconnectés. L'intégration de phénomènes non linéaires et de concepts issus du « reservoir computing » nous permettra d'envisager, à terme, un système auto-adaptatif – un objectif déjà ambitieux et avancé. L'objectif final est de réaliser un métamatériau énergétique universel, robuste et performant, capable d'adapter ses propres couplages pour optimiser l'extraction d'énergie à partir des vibrations ambiantes et de contribuer à des solutions robustes pour l'autonomie énergétique.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

The objective of this thesis project is to develop new approaches for recovering energy from ambient vibrations, to power autonomous devices without recourse to batteries. Current solutions, mainly based on linear resonators (piezoelectric beams), present limited efficiency in environments where vibration spectra are variable and complex. To overcome this limitation, we propose to design a network of coupled linear and/or non-linear resonators. By exploiting the couplings between oscillators, this network can dynamically adjust the system's response to complex vibration spectra.

The thesis will start with the study and modeling of simple systems consisting of two coupled oscillators, to understand the evolution of the dynamics of a coupled system while keeping to a reasonable number of state variables. The next stage of the thesis will involve increasing complexity towards larger (5-10+ oscillators), highly interconnected resonator networks. The integration of non-linear phenomena and concepts from “reservoir computing” will enable us to envisage, in the long term, a self-adapting system - an already ambitious and advanced objective. The ultimate goal is to create a universal, robust and high-performance energy metamaterial, capable of adapting its own couplings to optimize energy extraction from ambient vibrations and contributing to robust solutions for energy autonomy.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2025

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Université de Savoie Mont-Blanc

634 Sciences Ingénierie Environnement

Nous recherchons un ou une candidat.e issu.e d'un cursus généraliste en sciences de l'ingénieur, avec une connotation en informatique ainsi qu'en physique appliquée. Il ou elle devra être capable de combiner modélisation mathématique, simulation numérique et avoir un attrait pour le développement expérimental, l'instrumentation et la physique appliquée. Le ou la candidat.e devra maitriser python ainsi que ses librairies scientifiques de calculs intensifs (Numpy, Jax). Le ou la candidat.e devra apprécier travailler de manière collaborative dans un environnement pluridisciplinaire, avoir une maitrise de l'anglais ainsi que des qualités rédactionnelles. Il ou elle devra bénéficier d'une bonne capacité d'analyse et d'innovation et avoir une expérience dans la conduite de projets de recherche.
We are looking for a candidate with a general background in engineering sciences, with a strong foundation in computer science and applied physics. The ideal candidate should be able to combine mathematical modeling and numerical simulation, and show a genuine interest in experimental development, instrumentation, and applied physics. Proficiency in Python and its scientific computing libraries (such as NumPy and JAX) is essential. The candidate should enjoy working collaboratively in a multidisciplinary environment, demonstrate strong written and verbal communication skills in English, and possess solid analytical and innovative thinking abilities. Previous experience in managing or contributing to research projects will be considered a valuable asset.