De nos jours, la gestion des flux de matière autour de la zone decontact représente un des principaux verrous scientifiques pourl'amélioration des simulations des procédés d'usinage comme, parexemple, le procédé FSW. Les méthodes basées sur la mécanique desmilieux continus sont couramment utilisées dans ces simulations maiselles rencontrent de nombreuses difficultés dans les zones decontact. Une explication "physique" à ces difficultés estl'utilisation des équations issues de la mécanique des milieuxcontinus pour décrire des phénomènes discontinus. À ce point, laméthode des éléments discrets s'est révélée être une alternative auxapproches continues pour traiter le problème causé par cesdiscontinuités. Cette méthode est en revanche très gourmande en termede temps de calcul.Une solution à long terme passe par un couplage entre méthodescontinues et discrètes qui requiert une zone de recouvrement où lesdeux approches coexistent. Cette zone est classiquement placée dansune région continue et cela oblige à développer la méthode deséléments discrets pour qu'elle puisse opérer dans ce type derégion. Le travail de thèse présente une méthode pour simuler laconduction de la chaleur et le comportement mécanique des milieuxcontinus élasto-plastiques. Cette méthode peut travailler dans la zonecontinue de recouvrement et, en plus, elle peut être facilementcouplée avec les méthodes discontinues classiques.Le couplage entre l'aspect thermique et l'aspect mécanique estégalement étudié et comparé aux résultats expérimentaux issus de labibliographie.

Le moulage par rotation est une technique de mise en oeuvre des polymères thermoplastiques. Ce procédé fait l'objet de plusieurs études durant cesdernières années. La finalité de notre travail est la modélisation thermique et chimique de ce procédé, tenant compte de la nature des polyamides, du changement de phases et en particulier la cristallisation et la fusion. Ces changements de phases ont été traités numériquement pour chaque couche de polymère, à l'aide d'une méthode dite enthalpique puis par une autre méthode dérivée de la cinétique de cristallisation. Cette dernière a été modifiée et adaptée à notre travail en procédant à un couplage de deux concepts ; le premier traduit le dégagement de la chaleur lors de la transformation dela cristallinité, le deuxième concept est la modélisation chimique de lathermodégradation des polyamides.

The introduction of analytical techniques along the steps of the development of a space launcher will allow significant reductions in terms of costs and manpower, and will enable, by a more systematical way of tuning and assessing control laws, to get flyable designs much faster. In this scope, IQC based tools already present promising result and show that they may be the most appropriate ones for the robustness analysis of large complex systems. They account for the system structure and allow dealing specifically with each subsystems, it means that we can improve the representation contained in the multipliers easily and reuse the set up to assess the improvements. The flexibility of the method is a huge advantage. We experienced it during two phases. The first was dedicated to the analysis of the three-degree-of-freedom uncertain nonlinear equation of motion of a rigid body. Secondly, we studied the influence of the pulse-width modulator behavior of the attitude control system on the launcher stability. IQC-based stability analysis allowed defining estimations of the stability domain with respect to uncertainties and system parameters. Moreover, the results obtained with IQC can go way beyond stability analysis with performance analysis with description of the particular performance criteria of the field with appropriate multipliers. Later on controller synthesis and merging of IQC method with worst-case search algorithms could extend greatly the frame of use of this analytical tool and give it the influence it deserves.

Cette thèse traite de l'étude de méthodes de diagonalisation conjointe de matrices complexes, en vue de la séparation de sources, que ce soit dans le domaine des télécommunications numériques ou de la radioastronomie. Après avoir présenté les motivations qui ont poussé cette étude, nous faisons un bref état de l'art dans le domaine. Le problème de la diagonalisation conjointe, ainsi que celui de la séparation de source sont rappelés, et un lien entre ces deux sujets est établi. Par la suite, plusieurs algorithmes itératifs sont développés. Dans un premier temps, des méthodes utilisant une mise à jour de la matrice de séparation, de type gradient, sont présentées. Elles sont basées sur des approximations judicieuses du critère considéré. Afin d'améliorer la vitesse de convergence, une méthode utilisant un calcul du pas optimal est présentée, et plusieurs variantes de ce calcul, basées sur les approximations faites précédemment, sont développées. Deux autres approches sont ensuite introduites. La première détermine la matrice de séparation de manière analytique, en calculant algébriquement les termes composant la matrice de mise à jour par paire à partir d'un système d'équations linéaire. La deuxième estime récursivement la matrice de mélange, en se basant sur une méthode de moindres carrés alternés. Afin d'améliorer la vitesse de convergence, une recherche de pas d'adaptation linéaire est proposée. Ces méthodes sont alors validées sur un problème de diagonalisation conjointe classique. Puis les algorithmes sont appliqués à la séparation de sources de signaux de télécommunication numérique, en utilisant des statistiques d'ordre deux ou supérieur. Des comparaisons sont également effectuées avec des méthodes standards. La deuxième application concerne l'élimination des interférences terrestres à partir de l'estimation de l'espace associé, afin d'observer au mieux des sources cosmiques, issues de données de station LOFAR.

Ce travail de thèse propose une méthode générale de reconstruction de défauts. Cette méthode donne un aperçu sur le problème d'observabilité des entrées inconnues. Par la suite, une méthodologie de détection et d'isolation de défauts capteurs et actionneurs est proposée. Le schéma de FDI est basé sur une banque d'observateurs. L'implémentation de cette méthode pour un modèle ASM1 réduit conduit à une table de signature fortement localisante.La deuxième partie porte sur la problématique de " l'observation des systèmes non linéaires ". Le filtre de Kalman étendu (FKE) est l'un des observateurs les plus largement utilisé à cette fin. Cependant, la convergence de cet observateur n'est pas prouvée. Lorsque le FKE est appliqué à un système mis sous une forme canonique d'observabilité, il acquiert, des propriétés de convergence exponentielle globales. Cependant, ce dernier entraine une amplification de bruit. Afin de combiner l'efficacité d'un FKE en termes de lissage de bruit, et la réactivité d'un OKE grand gain face aux larges variations, [Boizot et al., 2010] ont proposé un observateur adaptatif. Ainsi, cet observateur est appliqué au système non-linéaire MIMO d'une station d'épuration biologique. Une étude comparative entre ces trois observateurs est menée afin de mettre en évidence la pertinence de l'observateur adaptatif.

Cementitious materials such as concrete, cement and gypsum are widely used in construction, as the raw materials of which they are made are abundant on Earth. Such trend is unlikely to change in the coming decades. But these materials suffer from creep. The creep of cementitious materials is a complex issue. On one hand, in cementitious materials creep is often coupled with other phenomena such as drying, hydration and cracking, and can be influenced by various parameters such as temperature, level of stress, water content and mix design. On the other hand, measuring creep by traditional macroscopic creep testing is time-consuming (creep test on concrete is recommended to be carried out over several months in order to provide a reliable characterization of long-term creep) and tedious, since experimental parameters need to be well controlled over extensive periods of time. This thesis studied microindentation at the scale of cement paste or gypsum plaster for the assessment of long-term basic creep properties of cementitious materials, by comparing creep functions obtained by minutes-long microindentation testing with those obtained with macroscopic creep experiments which lasted up to years. For cement paste, the comparison was made at the scale of concrete with the aid of upscaling tools. The study validated that minutes-long microindentation testing can provide a measurement of the long-term creep properties of cementitious materials. With the validated indentation technique, we studied the effect of microstructure (i.e., the distribution and the spatial organization of phases) and of water on long-term basic creep of cementitious materials. The effect of microstructure was studied on materials such as C3S pastes and C2S pastes as well as on compacts of synthetic C-S-H, portlandite (CH) and their mixtures prepared by compaction of powders. For all samples considered, we identified the right micromechanical model that allows predicting the results. The choice of micromechanical model was consistent with microstructural observations. The effect of relative humidity was studied by conditioning and testing some of those materials (i.e., C3S paste, compact of C-S-H, and compact of CH) in various relative humidities ranging from 11% to 94%. Relative humidity had a significant effect on creep: for all materials tested, a greater humidity led to a greater creep. The compact of portlandite was the most sensitive to relative humidity, probably because creep occurs at interfaces between portlandite crystals. For C3S paste, a linear relation was identified between long-term creep properties and water content at relative humidities ranging from 11% to 75%.Finally, we proposed micromechanical models that allow predicting long-term basic creep properties of cementitious materials with a wide range of volume fraction of crystalline phase and over a wide range of relative humidities

Pour répondre aux demandes de haut débit exigées par les communications mobiles de dernières générations, une solution consiste à augmenter le nombre d'antennes à l'émission et à la réception de la liaison sans fil. On parle alors de technique MIMO (Multiple Input, Multiple Output). De même, pour réduire les évanouissements des signaux provoqués par l'environnement de propagation multi-trajets, la technique de diversité qui consiste à placer une antenne à l'émission et plusieurs antennes à la réception peut être utilisée. Cependant, l'intégration de plusieurs antennes sur le plan de masse d'un même téléphone portable est un challenge délicat. En effet, à cause du volume restreint de l'appareil, une forte isolation entre antennes doit être atteinte afin de maximiser le gain de diversité et/ou d'accroître la capacité de transmission du système global. Le travail de cette thèse a consisté à montrer qu'il était possible à l'aide d'un effet de neutralisation, d'intégrer deux résonateurs quart d'onde étroitement proches sur un PCB, tout en les maintenant fortement isolés du point de vue électromagnétique et présenter ainsi des efficacités totales très satisfaisantes. Ces résultats étaient cependant obtenus pour deux antennes PIFAs n'opérant pas dans la même bande de fréquence (DCS et UMTS). Ce travail a ensuite été étendu avec la mise en oeuvre de la technique de neutralisation pour des systèmes multi-antennes opérant dans la même bande de fréquence UMTS. Plusieurs structures sont réalisées. Leurs performances en diversité et en MIMO sont mesurées dans une chambre réverbérante à Göteborg et dans un environnement réel à Helsinki.

Ce travail porte sur l'étude d'antennes agiles en directivité et polarisation, et de leurs circuits d'alimentation. Cette agilité est obtenue au moyen de différents éléments actifs dont les propriétés sont mises à profit pour modifier le fonctionnement électromagnétique des antennes. Des composants semi-conducteurs classiques comme les diodes PIN ou les varactors sont ainsi reportés sur des circuits d'alimentation des antennes selon les techniques MIC (microwave integrated circuit). Une architecture innovante de coupleur reconfigurable à base de varactors est proposée, étudiée et théorisée. Ce coupleur hybride est associé à une antenne à double alimentation orthogonale. Le système complet permet une reconfiguration de la polarisation de l'onde rayonnée par l'antenne, allant d'une polarisation parfaitement linéaire à une polarisation circulaire. Les mesures de cette antenne montrent un rapport axial pour la polarisation circulaire de 0,8dB. Une seconde application proposée permet de réaliser électroniquement une variation sur un angle de 90° de la direction de polarisation d'une antenne. Les mesures montrent qu'une polarisation linéaire de qualité est conservée tout au long de la rotation. Dans une troisième étude, une antenne microruban est associée à deux éléments parasites sur un même substrat. En modifiant la réactance de charge des deux éléments parasites, une reconfiguration du diagramme de rayonnement de l'antenne est observée. Enfin, différentes solutions sont proposées pour alimenter un réseau linéaire. Une première solution utilisant deux coupleurs hybrides en mode réflexion et des diodes PIN permet de réduire le nombre de composants nécessaires à la conception. Un second déphaseur basé sur le coupleur reconfigurable et la méthode de la sommation des vecteurs en quadrature est étudiée. Ce déphaseur est associé à un réseau de deux antennes pour modifier l'angle de focalisation du réseau. Enfin, une solution totalement intégrée sur Silicium haute résistivité à 60 GHz utilisant des composants microsystèmes est étudiée et réalisée grâce au procédé micro-électronique de la société MEMScap. Les déphaseurs utilisent la technique des lignes commutées. Des commutateurs MEMS de type série et parallèles sont conçus, simulés et réalisés. Le système final occupe une place de 0,5*1mm².

Les performances des algorithmes d'ordonnancement ont un impact direct sur les performances du système complet. Les algorithmes d'ordonnancement temps réel possèdent des bornes théoriques d'ordonnançabilité optimales mais cette optimalité est souvent atteinte au prix d'un nombre élevé d'événements d'ordonnancement à considérer (préemptions et migrations de tâches) et d'une complexité algorithmique importante. Notre opinion est qu'en exploitant plus efficacement les paramètres des tâches il est possible de rendre ces algorithmes plus efficaces et à coût maitrisé, et ce dans le but d'améliorer la Qualité de Service (QoS) des applications. Nous proposons dans un premier temps des algorithmes d'ordonnancement monoprocesseur qui augmentent la qualité de service d'applications hybrides c'est-à-dire qu'en situation de surcharge, les tâches à contraintes souples ont leur exécution maximisée et les échéances des tâches à contraintes strictes sont garanties. Le coût d'ordonnancement de ces algorithmes est aussi réduit (nombre de préemptions) par une meilleure exploitation des paramètres implicites et explicites des tâches. Cette réduction est bénéfique non seulement pour les performances du système mais elle agit aussi positivement sur la consommation d'énergie. Aussi nous proposons une technique associée à celle de DVFS (dynamic voltage and frequency scaling) afin de minimiser le nombre de changements de points de fonctionnement du fait qu'un changement de fréquence implique un temps d'inactivité du processeur et une consommation d'énergie. Les algorithmes d'ordonnancement multiprocesseur basés sur le modèle d'ordonnancement fluide (notion d'équité) atteignent des bornes d'ordonnançabilité optimales. Cependant cette équité n'est garantie qu'au prix d'hypothèses irréalistes en pratique du fait des nombres très élevés de préemptions et de migrations de tâches qu'ils induisent. Dans cette thèse un algorithme est proposé (ASEDZL) qui n'est pas basé sur le modèle d'ordonnancement fluide. Il permet non seulement de réduire les préemptions et les migrations de tâches mais aussi de relâcher les hypothèses imposées par ce modèle d'ordonnancement. Enfin, nous proposons d'utiliser ASEDZL dans une approche d'ordonnancement hiérarchique ce qui permet d'obtenir de meilleurs résultats que les techniques classiques.

La conception des systèmes mécatroniques, vu leur complexité, nécessite d'entreprendre une approche systémique qui implique l'utilisation d'une méthodologie permettant, en premier lieu, de considérer le système avec toutes ces composantes (mécanique, électronique, informatique, etc.), de concevoir et de spécifier ce système par la définition de ces composants et des liens qui existent entre eux. D'autre part, elle doit aussi donner la possibilité de décrire ces composants avec les outils existants des différents domaines technologiques. Nous nous sommes tournés vers des technologies orientées-objet, en l'occurence l'ingénierie guidée par les modèles MDE, pour construire une méthodologie permettant d'entreprendre cette approche systématique supportant les activités d'ingénierie décrites dans le standard ISO/IEC/IEEE 15288. Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie qui répond à ces besoins intitulés MISSyM. Dans MISSyM, les activités de conception sont réalisées sur des modèles SysML étendus par des profils supportant le standard IEEE 15288. De plus, MISSyM intègre le support d'éléments de modélisation spécifiques aux systèmes mécatroniques. Nous avons aussi intégrer dans MISSyM une extension à SysML supportant les Bonds Graphs et permettant d'entreprendre une analyse énergétique. Nous avons par la suite enrichi la méthodologie MISSyM par une méthode de vérification de la qualité de l'architecture qui repose sur un algorithme utilisant des métriques et un algorithme de partitionnement de la matrice de dépendances ou DSM. Nous avons en plus ajouté la génération de codes vers le langage de simulation Modelica. Finalement, nous avons décrit le processus global de la méthodologie basé sur l'architecture de modèles MDA et en concordance avec le standard IEEE 15288. Nous avons fourni un exemple d'application pour permettre aux ingénieurs système de mieux utiliser le langage SysML à travers cette méthodologie.