De récentes études utilisent des modèles microscopiques de trafic couplés à des modèles d'émission pour estimer des externalités environnementales, comme les consommations énergétiques. Ces estimations sont importantes pour évaluer l'efficacité des stratégies de trafic visant à réduire l'impact environnemental associé. La précision des estimations fournies par les outils utilisés est essentielle pour garantir le choix de la stratégie la plus adaptée. Les modèles de consommation énergétique compatibles avec une échelle microscopique ont été élaborés en utilisant en entrée des trajectoires construites à partir de données mesurées. Lorsqu'on souhaite alimenter ces modèles avec des trajectoires simulées par un modèle de trafic, se pose la question de la pertinence de ce couplage et de la quantification des erreurs associées. Dans cette perspective, cette thèse évalue l'influence de trajectoires issues de modèles de trafic sur l'estimation des consommations énergétiques des véhicules. Trois aspects du couplage sont évalués : (i) la simplification de la représentation du trafic, (ii) les paramètres des modèles de trafic et (iii) la méthode de calage des modèles de trafic. Pour le premier aspect les consommations énergétiques de trajectoires réelles et simplifiées sont comparées en vue de quantifier l'erreur d'approximation et de déterminer les principales simplifications cinématiques qui conduisent à cette erreur. Pour le deuxième aspect l'influence des lois d'écoulement propres à deux modèles de trafic (Newell et Gipps) a été évaluée. Enfin, pour le troisième et dernier aspect, l'influence de la méthode de calage des modèles de trafic cités a été analysée. Les consommations énergétiques ont été estimées en utilisant une version simplifiée de la bibliothèque Vehlib développée par le LTE/IFSTTAR. Les résultats montrent que, globalement, les estimations des consommations énergétiques restent assez précises tant qu'on respecte bien les paliers de vitesse cibles sur un trajet. L'accélération et les micro-variations de la vitesse apparaissent d'ordre secondaire pour le modèle de consommation utilisé. Ceci cependant n'élimine pas l'importance du choix du modèle de trafic et de la méthode de calage pour l'estimation de la consommation énergétique. En effet, il est bien connu qu'un modèle microscopique ne peut être calé en utilisant les caractéristiques individuelles de chaque véhicule observé. Le biais qui apparaît alors sur les trajectoires se retrouve sur les consommations énergétiques des véhicules. Cet effet est cependant plus limité quand on s'intéresse à un ensemble de véhicules, ce qui est le cadre de l'étude menée. Bien que restant faibles, les erreurs liées au couplage doivent être mises en relation avec le gain attendu par l'implémentation de stratégies de trafic qui peut être inférieur à 5%.

Cette étude aborde le problème de l’aggravation du risque de fractures de côtes chez les automobilistes âgés en choc frontal. L’analyse de la bibliographie fait ressortir que les moyens actuels d’évaluation du risque de fractures ne permettent pas de prendre en compte les différences anatomiques et de propriétés mécaniques du thorax observées chez les personnes âgées. Les modèles éléments finis (EF) personnalisés du corps humain offrent un grand potentiel en tant qu’outil avancé d’évaluation du risque de blessures. Toutefois, des données expérimentales sont nécessaires pour valider ces modèles dans des conditions réalistes. De plus, le choix du niveau de personnalisation et la sensibilité de la réponse du modèle à celle-ci doivent être évaluées. Des expérimentations in vivo menés sur des volontaires ceinturés en choc léger, de différents âges et anthropométries, ont été réalisées. Ces tests ont permis d’étudier l’influence de l’âge et de la corpulence sur la réponse mécanique du thorax et ont permis l’obtention de corridors nécessaires à la validation de modèles EF personnalisés. La géométrie du modèle numérique THUMS a été adaptée à celle des volontaires et les propriétés mécaniques du thorax ont été modifiées au vu du vieillissement pour effectuer une analyse similaire dans le domaine lésionnel. Les simulations numériques ont mis en évidence un risque accru de fracture de côtes pour certains modèles personnalisés. Cette étude devrait permettre de mieux estimer le risque de blessure pour les automobilistes vulnérables. Elle devrait contribuer ainsi à promouvoir les modèles personnalisés du corps humain comme outil avancé d’évaluation du risque de blessures.

The continuous growth of global demand for semiconductor products (in a broad range of sectors, such as security, healthcare, entertainment, connectivity, energy, etc.) has been both enabled and fuelled by Moore's law and regular doubling of circuit density and performance increases. However, as CMOS technology scaling begins to reach its theoretical limits, the ITRS predicts a new era known as "Beyond CMOS". Novel materials and devices show an ability to complement or even replace the CMOS transistor or its channel in systems on chip with silicon-based technology. This has led to the identification of promising phenomena such as ambipolar conduction in quasi one- and zero-dimensional structures, for example in carbon nanotubes, graphene and silicon nanowires. Ambipolarity, in a dual-gate context (DG-FETs), means that n- and p-type behavior can be observed in the same device depending on the backgate voltage polarity. In addition to their attractive performances and the low power consumption, ambipolar double gate devices enable the development of completely new circuit structures and design paradigms. Conventional logic synthesis techniques cannot represent the capability of DG-FETs to operate as either n-type or p-type switches and new techniques must be found to build optimal logic. The work in this thesis explores design techniques to enable the use of such devices by defining generic approaches and design techniques based on ambipolar DG-FETs. Two different contexts are tackled: (i) improving standard cell logic design with more compact structures and better performance, as well as low-power design techniques exploiting the fourth terminal of the device, and (ii) adapting conventional logic synthesis and verification techniques such as Binary Decision Diagrams or Function Classification to ambipolar DGFETs in order to build reconfigurable logic cells. The proposed methods and techniques are validated and evaluated in a case study focused on DG-CNTFET through accurate simulations, using the most mature and recent DG-CNTFET model available in the literature.

Pas de résumé

Le concept de pompage énergétique qui a inspiré de nombreux travaux de recherche depuis plus d'une dizaine d'années, est un phénomène dynamique prometteur susceptible de susciter le développement d'innovations de premier plan. Les absorbeurs non linéaires qui utilisent ce principe de fonctionnement ont démontré une grande efficacité par rapport à des absorbeurs classiques linéaires dans certaines configurations de résonances. Le transfert des développements théoriques vers une application réelle exige une méthodologie d'optimisation des absorbeurs de vibrations non linéaire similaire au cas des absorbeurs linéaires. Un nouvel éclairage est donné dans cette thèse visant à répondre à ce propos en définissant des critères analytiques ou pseudoanalytiques de design optimal de la raideur non linéaire. Sur la base de la méthodologie esquissée, nous avons proposé une application réelle de cette nouvelle génération d'absorbeur non linéaire sur un modèle de véhicule Peugeot 307-CC pour atténuer les vibrations dues au premier mode de torsion de caisse. La présente étude fait l'objet d'une collaboration industrielle PCA/CNRS/ENTPE qui consiste à diminuer la masse des absorbeurs ajoutés en utilisant le pompage énergétique. Des études analytique et numérique sont menées en parallèle avec une campagne d'essai dynamique sur un prototype hébergé à l'école ESTACA simulant le mode de torsion considéré du véhicule. Les premiers résultats semblent attester un début prometteur pour l'emploi des NES dans un cas réel. Pour analyser des signaux de réponse de système dynamique non linéaire, souvent très complexes tant sur le plan temporel que sur le plan fréquentiel, un outil numérique ondelettes a été développé introduisant de nouveaux algorithmes rapides pour rendre efficace les calculs des analyses super-résolutions sur des grilles temps-fréquence denses.

Cette thèse concerne la commande d'un convoi de véhicules avec l'objectif sociétal de réduire les problèmes de pollution et d'engorgement dans les milieux urbains. La recherche se concentre ici sur la navigation coopérative d'une flotte de véhicules communicants en s'appuyant sur une approche de commande globale : chaque véhicule est contrôlé à partir d'informations partagées par l'ensemble de la flotte, en s'appuyant sur des techniques de linéarisation exacte. Le développement de nouvelles fonctionnalités de navigation fait l'objet des deux contributions théoriques développées dans ce manuscrit et leur mise en oeuvre constitue la contribution pratique. Dans un premier temps, on s'intéresse à la mise en place d'un mode manuel de navigation dans lequel le premier véhicule, guidé par un opérateur, définit et retransmet la trajectoire à suivre aux membres du convoi. Il convient que la trajectoire, dont la représentation évolue au fur et à mesure de l'avancée du véhicule de tête, soit numériquement stable afin que les véhicules suiveurs qui sont asservis dessus puissent être contrôlés avec précision et sans subir de perturbations. A ces fins, la trajectoire a été modélisée par des courbes B-Spline et un algorithme itératif a été développé pour étendre cette dernière selon un critère d'optimisation évalué au regard des positions successives occupées par le véhicule de tête. Une analyse paramétrique a finalement permis d'aboutir à une synthèse optimale de la trajectoire en terme de fidélité et de stabilité de la représentation. Dans un second temps, on considère l'intégration d'une stratégie de localisation par vision monoculaire pour la navigation en convoi. L'approche repose sur une cartographie 3D de l'environnement préalablement construite à partir d'une séquence vidéo. Cependant, un tel monde virtuel comporte des distorsions locales par rapport au monde réel, ce qui affecte les performances des lois de commande en convoi. Une analyse des distorsions a permis de démontrer qu'il était possible de recouvrer des performances de navigation satisfaisantes à partir d'un jeu de facteurs d'échelle estimés localement le long de la trajectoire de référence. Plusieurs stratégies ont alors été élaborées pour estimer en-ligne ces facteurs d'échelle, soit à partir de données odométriques alimentant un observateur, soit à partir de données télémétriques intégrées dans un processus d'optimisation. Comme précédemment, l'influence des paramètres a été évaluée afin de mettre en évidence les meilleures configurations à utiliser en vue d'applications expérimentales. Pour finir, les algorithmes développés précédemment ont été mis en oeuvre lors d'expérimentations et ont permis d'obtenir des démonstrateurs en vraie grandeur comprenant jusqu'à quatre véhicules de type CyCab et RobuCab. Une attention particulière a été accordée à la cohérence temporelle des données. Celles-ci sont collectées de manière asynchrone au sein du convoi. L'utilisation du protocole NTP a permis de synchroniser l'horloge des véhicules et le middleware AROCCAM d'estampiller les données et de gérer le cadencement de la commande. Ainsi, le modèle d'évolution des véhicules a pu être intégré afin de disposer d'une estimation précise de l'état du convoi à l'instant où la commande est évaluée.

Ce travail de thèse présente l'élaboration de méthodes de diagnostic pour un système complexe de l'infrastructure ferroviaire, le circuit de voie. La tâche de diagnostic porte sur l'estimation de variables latentes, liées aux défauts, à partir de variables observées, extraites de signaux d'inspection et les solutions proposées s'appuient sur une approche générative permettant de modéliser les liens et relations entre ces variables. Dans le première partie de ces travaux, des méthodes non supervisées ont été envisagées pour le diagnostic. Les approches développées dans ce contexte ont montré l'intérêt de prendre en compte certaines informations a priori sur la structure du modèle ou sur l'aspect temporel de données prélevées séquentiellement. La seconde partie de cette thèse porte sur le diagnostic du système dans un cadre partiellement supervisé et consistait à utiliser des données réelles étiquetées de manière imprécise et incertaine par plusieurs experts lors de l'apprentissage. L'approche proposée repose sur l'utilisation de la théorie des fonctions de croyance pour modéliser et combiner les différents avis avant de les intégrer au modèle statistique proposé. Les résultats obtenus ont permis de montrer l'intérêt d'une telle démarche pour le diagnostic.

For fifteen years many studies have used MIMO systems to increase the Shannon capacity of the traditional SISO systems. To this end, a crucial problem is the design of transmitters which are optimal w.r.t. Shannon capacity, by the use of space-time codes or of prior knowledge on the transmission channel. These problems have been addressed by many studies in the case of frequency flat MIMO channels but are really less mature for frequency selective MIMO channels. This thesis focuses in the first part on the optimization, w.r.t. the ergodic capacity, of the covariance of the vector transmitted, via the Random Matrix Theory. Using multiple transmit antennas also gives rise to diversity, which improves the receiving performance. In the second part, we thus focus on the diversity, in the specific case of a MMSE receiver. Unlike the ML receiver, this receiver is suboptimal but very simple to implement. We first study the diversity at high SNR for frequency selective channels. We then focus on a diversity factor, the use of space-time codes in block (STBC), specifically the use of the Alamouti code. Thus, we propose and analyze in the multiuser context a new MMSE receiver robust to interference thanks to its ability to use optimally the degrees of freedom available in the channel

Dans un contexte de réduction des émissions de polluants et de gaz à effet de serre, mais aussi d'enjeux économiques liés aux ressources en pétrole brut, la nécessité de se diversifier énergétiquement a imposé l'apparition et l'utilisation dans des quantités sans cesse croissantes de carburants de substitution. Ces carburants provenant de nombreuses sources primaires, produits à partir de diverses techniques, possèdent des propriétés physico-chimiques différentes. Les effets de chaque propriété sur le comportement du moteur Diesel (émissions, rendement, etc.) ne sont pas encore compris de manière détaillée. La présente thèse porte sur une étude expérimentale de l'influence des propriétés physico-chimiques des carburants sur les processus physiques se déroulant dans la chambre de combustion pour des applications sur moteurs Diesel. L'originalité de l'approche réside par la définition d'une matrice de carburants (20 carburants au total) dont les propriétés varient de manière indépendante. De plus, les différentes étapes de l'injection Diesel ont été considérées. On s'intéresse par la mise en oeuvre de huit techniques de mesures avancées, à la caractérisation de l'hydraulique dans les orifices de l'injecteur, de la structure du spray, de son atomisation, sa vaporisation et enfin la combustion du mélange résultant. Ces expériences ont été conduites dans des cellules adaptées et sur moteur à accès optiques permettant de reproduire des conditions de fonctionnement représentatives. L'analyse porte essentiellement sur la phase quasi-stationnaire de l'injection pendant laquelle les résultats expérimentaux sont corrélés à des modèles basés sur la physique issus de la littérature et de nouvelles corrélations empiriques sont proposées.

The objective of this thesis is the development and the extension of the SPH method for the analysis of isotropic and multilayered composite shell structures, undergoing dynamic loading. Major defects of the classical SPH method such as the lack of consistency, the tensile instability are solved by "Corrective Smoothed Particle Method", the use of the Total Lagrangian Formulation and artificial viscosity. Mindlin-Reissner Theory is employed for the modeling of thick shells, by using only one layer of particles in the mid-plane. The strong form of the governing equations for shell structures are discretized directly by the modified SPH method and solved using the central difference time integration scheme. An extension of the method has been introduced for the modeling of low-velocity impact of shells by rigid impactors. The contact force is calculated based on the Hertzian contact law. A last extension of the SPH method concerns the integration of Tsai-Wu failure criterion for the modeling of progressive degradation of multilayered structures.