Mes activités de recherche sont les fruits de plus de douze ans du travail principalement dans trois différents établissements, à savoir : TIRF à l'INPG, BMC au RIKEN et E3I2 à l'ENSIETA. Mes activités de recherche s'articulent autour de 3 axes principaux:<br /><br />1- Séparation de sources<br /><br />Nos contributions à la séparation de sources peuvent être résumées principalement par:<br /><br />A- Approches par blocs: Nous avons montré que ce système peut se ramener aux solutions des équations du second degré ou du 4ème degré. La séparation proprement dite est immédiate obtenue par une simple inversion de la matrice mélange. Nous avons publié cette approche dans IEEE Trans. on Signal Processing (Vol 44, n°3, 1996).<br /><br />B- Approches adaptatives: Dans cette approche, nous avons proposé une fonction de coût, basée sur un cumulant du 4ème ordre, dont la minimisation par un algorithme de gradient nous conduit à la séparation de deux sources, étude publiée à IEEE Trans. on Signal Processing (Vol 43, n°. 8, 1995). Plus tard et en utilisant une méthode de minimisation dite méthode de Levenberg-Marquardt, nous avons proposé une autre étude pour un nombre quelconque de sources, étude publiée à IEEE Trans. on Signal Processing (Vol 47, n°. 11, 1999).<br /><br />C- Approches géométriques: Nous avons proposé plusieurs algorithmes pour faire la séparation de plusieurs sources, étude publiée dans Signal Processing (Vol 82, 2002). En utilisant un réseau de neurones pour l'estimation des densités de probabilité, on a proposé une autre méthode de séparation publiée dans la revue IEICE Trans on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences en 2001. Cette dernière étude a été complétée par une approche basée sur le principe de "Simulated Annealing" et un réseau de "Competitive Learning" et a été publiée dans NeuroComputing (Vol 49, 2002).<br /><br />D- Approches algébriques: En collaboration avec l'université de Marne la vallée, nous avons suggéré des méthodes de type sous-espace pour séparer un mélange convolutif. Nous avons montré que le mélange convolutif peut être réduit à un mélange instantané en utilisant seulement les statistiques de second ordre. Cette étude a été publiée dans IEEE Trans. on Signal Processing (Vol 48, 2000). Plus tard, nous avons proposé d'autres fonctions de coût dont la minimisation conduit à une estimation plus rapide des paramètres de mélange, Signal Processing (Vol 81, 2001).<br /><br />E- Algorithmes simplifiés: Pour certaines applications, les<br />signaux originaux (sources) inconnus sont caractérisés par des propriétés qui sont eux bien connues. Pour "la capacité auditive" d'un robot qui imite le comportement des humains, seuls les signaux audibles et intelligibles sont à traiter. En utilisant certaines propriétés de ces derniers signaux, nous avons proposé plusieurs approches qui ont été présentées dans plusieurs conférences internationales et une autre approche basée sur l'inégalité de Hadamard a été publiée dans IEICE volJ82-1999.<br /><br /><br />2- Développements statistiques La grande majorité de méthodes dites aveugles exploitent certaines propriétés statistiques de signaux. Nos contributions dans ce domaine se limitent à deux axes:<br /><br />A- Théorique: En étudiant certaines propriétés de l'auto-cumulant d'ordre quatre normalisé, i.e. l'aplatissement (mieux connu sous le terme anglais "Kurtosis").<br /><br />B-Pratique: En faisant une étude comparative entre différents estimateurs et en proposant plus tard certains estimateurs pour les statistiques d'ordre quatre (moments et cumulants).<br /><br />3- Guerre électronique: Lorsqu'on parle de la guerre électronique, on vise principalement l'interception de signaux électromagnétiques dont la totalité de paramètres sont mal-connus ou inconnus.<br /><br />A- "COMmunication INTelligence" & "ELectronique INTelligence": Mes contributions dans ce domaine étaient les fruits de deux collaborations avec deux chercheurs de notre laboratoire D. Le Guen et L. Collin dans le cadre d'un projet industriel, l'encadrement de la thèse de M. Pedzisz et de stages de DEA.<br /><br />B- Tomographie passive est utilisée dans certaines applications militaires dans le cadre de la surveillance maritime ou la guerre électronique dans une façon plus large. Dans cette étude, nous avons modifié et adapté les algorithmes existants en séparation aveugle de sources pour parvenir à faire la séparation de signaux acoustiques de diverses natures et origines (bruits de bateaux ou de crevettes, vocalise de baleine ou de mammifère marin, etc). En 2ème temps, nous avons optimisé les algorithmes ainsi développés pour les adapter à un canal acoustique sous-marin.

Le problème de séparation de sources est un problème relativement récent en traitement du signal, qui consiste à séparer des sources, statistiquement indépendantes, observées par un réseau de capteurs. Dans cette thèse, plusieurs approches ont été étudiées : <br /> <br />Deux approches directes, valables uniquement pour le mélange linéaire instantané, ont été proposées. La première, analytique, est basée sur les statistiques de signaux observés, l'autre géométrique, est basée sur les distributions de ces signaux, dont la densité de probabilité est supposée à support borné. <br /> <br />Pour les signaux de même signe de kurtosis, on a proposé un algorithme adaptatif basé uniquement sur les cumulants croisés (2x2). Ce critère est valable pour les mélanges instantanés, aussi bien pour les mélanges<br /> convolutifs. <br /> <br />L'hypothèse concernant le signe de kurtosis est assez fréquente dans la littérature sur la séparation de sources. Des études sur cette hypothèse, et sur sa relation avec la nature de sources, sont présentées dans cette thèse. <br /> <br />Finalement, en s'inspirant des méthodes d'identification aveugles et à l'aide de deux paramètrisations différentes de la matrice de Sylvester, on montre la possibilité de séparer un mélange convolutif ou le transformer en un mélange instantané, en utilisant les statistiques de second ordre. Dans ce cadre, trois algorithmes de sous-espaces sont proposés.

La première partie de ce travail est consacrée à l'introduction d'un nouvel outil de modélisation - les Réseaux de Petri à Intervalles - pour répondre à un besoin de spécification, validation et évaluation des systèmes de production intégrant des contraintes d'intervalles de validité sur une qualité donnée. Le premier chapitre situe la contribution applicative par rapport à l'état de l'art en la restreignant à la régulation sur la commande locale pour les ateliers en fonctionnements répétitifs. Ensuite, L'extension de certaines propriétés structurelles des réseaux de Petri P-temporels à des problématiques non temporelles est alors étudiée avec ce nouvel outil.<br /> La deuxième partie de ce travail développe une validation applicative sur une manufacture de tabac. Une construction systématique du modèle Réseaux de Petri à Intervalles est proposée. La méthodologie s'appuie sur les statistiques de production de l'atelier. En s'appuyant sur ce modèle, un réglage est analytiquement calculé en prenant en compte les spécifications de robustesse. Ensuite, une commande réactive est proposée pour faire face aux dérives lentes du procédé. Enfin, l'efficacité de la conduite est démontrée en la simulant sur un ensemble de données de production différent de celui qui a été utilisé pour la construction du modèle.<br />Le présent travail a donc introduit un outil de modélisation dont la pertinence est avérée, au moins sur ce type d'application. Reste que l'abstraction fonctionnelle de l'outil ouvre des champs applicatifs qui restent à explorer, tant d'un point de vue analyse que d'un point de vue mise en œuvre.

Les efforts fournis par les exploitants du réseau électrique ont permis d'atteindre, aujourd'hui, un très bon niveau de fiabilité du réseau de transport et une disponibilité des réseaux de distribution tout à fait convenable. Néanmoins, considérant les modifications induites par les connexions de petits producteurs indépendants aux réseaux de distribution, les exploitants expriment un besoin d'évaluer la sûreté de fonctionnement de ces nouveaux réseaux. Les réseaux électriques présentent plusieurs particularités fonctionnelles, mises en évidence par l'étude qualitative des défaillances, comme les charges dispersées à plusieurs endroits du réseau, la topologie variable du réseau et certains phénomènes électrotechniques qui doivent être pris en compte pour modéliser les événements que peut subir le système. La méthode de calculs de sûreté retenue est la simulation Monte Carlo, méthode probabiliste la plus performante et la plus souple d'utilisation au regard de la complexité des réseaux étudiés. Nous avons consacré une première partie des travaux sur le cas d'un départ HTA auquel est connecté une centrale de cogénération. La méthode a été appliquée sur un logiciel de simulation de réseaux de Petri stochastiques. Puis une deuxième partie a concerné l'étude d'un réseau BT alimenté uniquement par des générations dispersées. Ici, la complexité des événements a nécessité de coder et de développer la méthode dans un environnement de programmation permettant l'intégration de modules de calculs de réseaux (répartition de charges, courts-circuits, délestage, gestion des puissances produites,...) afin de pouvoir diagnostiquer l'état du système durant les événements simulés.

This thesis develops a paradigm for conceptual design based on the idea that dimensional analysis can improve the evaluation and comparison of concepts of solution during the conceptual design process. The conceptual design approach developed in this research is a combination of tasks which starts with the identification of the customer needs in a formalized manner is followed by the generation of design concepts taking into account the different phases of the physical life cycle and ends by the evaluation and adequacy analysis of the concepts of solution with the formalized needs.<br /><br />The General Design Theory (GDT) is used as the methodological basis of this work. Using the results of GDT, the research introduces a definition of the concept of function which is generic and not dedicated to a solution-based approach. Consequently the concept of function fulfils its intended objective of modelling the design problems at a general level. In addition to the concept of function, this thesis introduces a series of classifications based on generic concepts and rules aimed at generating concepts of solutions progressively. All these concepts are integrated into the developed metamodel framework. The metamodel provides a group of generic concepts associated with laws and mapped with a normalized functional vocabulary. The metamodel framework is an intermediate structure developed in order to provide guidance during the synthesis process and to meet the initial condition in order to transform the classification structure into a metric space. A metric space is a topological space with a unique metric. The transformation of the initial topological space into a metric space can be obtained when a series of conditions are verified. The first condition consists of clustering the concepts of solutions in order to underline the comparable aspects in each of them. This is done by using a set of dedicated rules. In addition three other fundamental conditions should be obtained. The metamodel framework ensures the first condition; an enhanced fundamental system of unit provides the second condition and a paradigm of separation of concept the third one. When all these three conditions are verified, it becomes possible to transform the design problems modelled by four types of generic variables into a series of dimensionless groups. This transformation process is achieved by using the Vashy-Buckingham theorem and the Butterfield's paradigm. The Butterfield's paradigm is used in order to select the minimum set of repeated variables which ensure the non-singularity of the metrization procedure. This transformation process ends with the creation of a machinery dedicated to the qualitative simulation of the concepts of solutions. The thesis ends with the study of practical cases.

Les travaux présentés tout au long de ce mémoire ont pour objectif la conception d'un convertisseur destiné à produire, à partir d'une PAC de 2,5 kW, un réseau autonome 230V-50Hz. Ces recherches ont été menées en partenariat avec la société Axane (Air Liquide). L'accent a été plus particulièrement mis sur l'étage DC-DC afin de répondre au mieux aux contraintes spécifiques de la PAC, le rendement et la compacité étant les deux principaux critères à améliorer. Sur la base d'une structure de conversion adaptée aux entrées basse tension, nous avons voulu aborder les principaux aspects qui contraignent le concepteur : les semiconducteurs, les composants magnétiques ainsi que les problèmes thermiques. Ces divers points, modélisés à des degrés variables de finesse, nous permettront d'estimer le rendement, de cerner les points à améliorer mais aussi de tenter une optimisation plus globale en prenant en compte un maximum de variables. L'effort a plus particulièrement porté sur les composants magnétiques qui représentent un point d'achoppement à fort courant, ce qui nous a conduit à établir un processus de dimensionnement optimisé pour les inductances. La mise en oeuvre pratique de ce convertisseur fait l'objet de la dernière partie de ce mémoire. Nous proposons à cette occasion une variante originale à commutation douce qui ouvre des perspectives d'amélioration du rendement.

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la problématique du dimensionnement des inducteurs à aimants ferrites pour moteurs d'auxiliaire automobile, aussi bien brushless qu'à courant continu. Un outil informatique permettant de trouver les grandeurs géométriques et physiques optimales pour un inducteur, tout en respectant le cahier des charges, a été réalisé. Cet outil s'appuie sur un modèle analytique de l'inducteur, basé sur la résolution formelle des équations de champ, qui a l'originalité de permettre d'estimer la désaimantation irréversible des segments ferrites ainsi que de prendre en compte leur forme réelle. Il utilise également un modèle économique et industriel qui prête une attention spéciale au coût et à la faisabilité des segments ferrites. Les performances de cet outil ont été démontrées avec succès lors de l'optimisation du coût d'un moteur pour application ABS.

Le travail présenté dans cette thèse constitue une contribution à la modélisation et à l'analyse de performances des systèmes logistiques à l'aide d'un nouveau modèle de réseaux de Petri stochastiques. Il s'agit d'une problématique au centre des préoccupations actuelles des entreprises industrielles mais très peu abordée par la communauté des réseaux de Petri. Dans ce travail, nous développons un nouveau modèle de réseaux de Petri dits réseaux de Petri lots déterministes et stochastiques (BDSPNs) capable de supporter les caractéristiques essentielles des systèmes logistiques et plus généralement des systèmes à événements discrets. Ils sont particulièrement adaptés pour la modélisation de flux évoluant en quantités discrètes (lots de différentes tailles et variables) et ils permettent de prendre en compte des activités plus spécifiques telles que les commandes des clients, l'approvisionnement des stocks, la production et la livraison en mode lot. Les BDSPNs permettent par leur formalisme graphique et mathématique de capturer pertinemment et simplement cet aspect lot omniprésent dans différentes locations de ces systèmes et qui s'implique très considérablement dans leur comportement et par conséquent dans leur analyse. Nos travaux portent à la fois sur la théorie du nouveau modèle, sur ses techniques d'analyse et sur ses applications aux systèmes logistiques. Ainsi, les résultats obtenus et les applications effectuées font des BDSPNs un outil de modélisation performant aussi bien pour l'analyse que pour la simulation.

Cette thèse porte sur la tomographie micro-ondes appliquée à la détection du cancer du sein. Les aspects algorithmiques ainsi que ceux reliés à la configuration du montage de mesure y sont traités.<br /><br />Le temps nécessaire à la reconstruction d'une image étant critique pour d'éventuelles applications cliniques de la tomographie micro-ondes, nous proposons, en première partie, une série d'algorithmes qui offrent un coût de calcul diminué par rapport aux méthodes concurrentes. La méthode « current source inversion » (CSI) est utilisée comme point de départ de la réflexion. On identifie certaines faiblesses de cet algorithme et on en propose deux généralisations, plus rapides et plus robustes. Deux nouvelles familles de méthodes, s'attaquant à différents goulots d'étranglement des méthodes CSI généralisées, sont aussi proposées. Elles sont basées sur deux nouvelles formulations du problème direct. La première est mathématiquement équivalente à celle d'origine alors que la seconde est basée sur des approximations.<br /><br />En ce qui a trait à la configuration du montage de mesures, on montre que la résolution des images reconstruites peut être significativement améliorée en ayant recours à la compression du sein. On propose aussi un montage qui exploite les propriétés des guides d'ondes diélectriques. Celui-ci permet de mesurer le champ dans l'air plutôt que dans un liquide d'adaptation, ce qui ouvre la porte au développement de montages plus compacts.

La conception d'un système électrique de transport ferroviaire est une tâche complexe qui fait appel simultanément à des experts de domaines de compétence différents. Les constructeurs ferroviaires gèrent cette complexité ce qui leurs permet de fabriquer des équipements performants. Néanmoins, dans un marché global, tout gain méthodologique peut se traduire en avantage concurrentiel.<br /><br />La conception systémique optimale de composant électrotechnique est abordée dans cette thèse. Une chaîne de traction électrique est choisie comme exemple représentatif d'un système complexe. La démarche et les outils sont mis en œuvre sur deux applications: la conception d'un moteur de traction et la conception simultanée de plusieurs composants clés.<br /><br />Pour concevoir un moteur de traction, le cycle de fonctionnement et le comportement thermique transitoire sont primordiaux. La bonne adaptation du moteur à sa mission permet de réduire considérablement sa masse. L'approche multidisciplinaire est utilisée pour gérer les interactions entre modèles de disciplines différentes au sein d'un même processus d'optimisation. Suivant la méthode employée, le temps d'optimisation peut être réduit grâce à la répartition des taches par domaine physique et d'en paralléliser l'exécution. Des optimisations multiobjectif ont également été appliquées. Des fronts de Pareto sont obtenus malgré l'utilisation d'un modèle précis mais coûteux, le modèle éléments finis.<br /><br />L'approche décomposition hiérarchique de la méthode "Target Cascading" est appliquée au problème de conception de la chaîne de traction. Le système et ses composants sont conjointement conçus. Cette méthode est bien adaptée à la démarche de conception optimale des systèmes complexes, tout en respectant l'organisation par produit de l'entreprise.