Dans cette thèse, des matériaux alvéolaires modèles sous forme de mousses réticulées et/ou cellulaires en carbone vitreux ont été préparés pour en étudier et en modéliser les propriétés physiques. Les mousses de carbone cellulaires ont été obtenues par pyrolyse sous azote de mousses rigides constituées principalement de tannins et d’alcool furfurylique, issus de la biomasse. Leurs structures poreuses ont été modifiées au travers de la variation des formulations des mousses organiques précurseurs. D’autres mousses réticulées, constituées uniquement d’une ossature sans parois cellulaires, ont été préparées par réplication de mousses polymères commerciales. Les structures de l’ensemble des matériaux ont été caractérisées à l’aide de diverses méthodes telles que la microscopie électronique et la microtomographie X. Leurs propriétés physiques ont été étudiées par des mesures mécaniques, acoustiques, thermiques et électromagnétiques. La caractérisation mécanique a été réalisée en compression quasi-statique en menant une étude comparée avec et sans plaques collées sur les surfaces des échantillons. Les tests acoustiques ont été réalisés avec un tube d’impédance à deux microphones et par mesures de résistivité à l’air. La conductivité thermique a été étudiée par les méthodes Hot Disk et laser flash, cette dernière étant couplée à des mesures de dilatation thermique et de capacité calorifique. Les mesures électromagnétiques ont été effectuées dans une large gamme de fréquences, de 20 Hz jusqu’aux Térahertz et infrarouge lointain à l’aide de ponts RLC, analyseur de réseau et guides d’ondes, et spectromètres Térahertz et infrarouge. Ce travail a permis d’étudier l’influence précise de différents paramètres structuraux tels que la densité, la taille, l’inter-connectivité et la forme des cellules ou encore la tortuosité, sur les propriétés physiques des mousses. Il a été finalement possible, selon les cas, de valider des modèles existants, d’en proposer des versions plus raffinées, ou d’observer de nouveaux phénomènes / In this PhD work, alveolar materials in the form of carbon cellular and/or reticulated foams were produced in order to study and to model their physical properties. Cellular carbon foams were obtained by pyrolysis under nitrogen flow of rigid foams mainly derived from biomass-based tannins and furfuryl alcohol. The structures of these foams were tailored through the modification of the formulation of their organics precursors. The reticulated foams, only comprising a solid skeleton made of struts without cell walls, were prepared from polymeric commercial foams through a template method. The structures of all of these materials were thoroughly characterised by using different methods such as electron microscopy and X-ray microtomography. The physical properties of these foams were investigated through mechanical, acoustic, thermal and electromagnetic measurements. Mechanical characterisations were carried out in quasi-static compression through a comparative study with or without plates glued to the samples surfaces. The acoustic tests were done with a 2-microphones impedance tube and through air resistivity measurements. The thermal conductivity was investigated by Hot Disk and Laser flash methods, the latter being coupled with thermal expansion and heat capacity measurements. The electromagnetic characterisations were performed in a wide range of frequencies, from 20 Hz to terahertz and far infrared through LRC-meter, network analyser and waveguides, and terahertz and infrared spectrometers. This work allowed studying precisely the influence of different structural parameters such as density and cell size, interconnectivity and shape, as well as tortuosity, on the physical properties of foams. It was finally possible, depending on the cases, to check the validity of existing models, to suggest improvements or limitations, or to observe new phenomena.

Cette thèse s'intéresse au problème de la conception de l'architecture d'instrumentation des systèmes de contrôle-commande (C-C). La conception de telles architectures est une activité complexe qui nécessite une vision globale du système. Plus spécifiquement, elle consiste à déterminer l'ensemble des instruments utilisés (nombre et type des capteurs, des actionneurs), leur agencement vis-à-vis du système de C-C. Pour être menée à bien, cette sélection nécessite d'avoir probablement identifié les différentes possibilités quant à la conduite du processus. Ces choix sont contraints par plusieurs critères, d'une part, le coût du système et des différents composants qui se doit d'être minimal, d'autre part, la sûreté de fonctionnement qui s'évalue en termes de la fiabilité d'accomplissement de la mission et enfin par les critères de performances du système à concevoir. Ce domaine de recherche vise à unifier les différentes approches utilisées en automatique, en une méthodologie globale de conception d'architectures de C-C. Ce sujet de thèse s'intéresse à la conception de l'instrumentation d'un système de C-C. Il propose une méthode qui vise à optimiser cette instrumentation sous multicritère: le coût et le critère de sûreté de fonctionnement en fonction de la fiabilité ou le critère de qualité de commande ou le niveau de tolérance aux pannes; cette procédure de conception s'appuie sur un modèle structurel. Cette étude portera sur des systèmes C-C pour l'accomplissement de diverses missions, sans s'intéresser à la représentation interne du système (les équations d'état) mais en utilisant l'analyse structurelle du système, elle se place dès la phase de conception dans le cycle de vie du système. L'intégration de l'aspect de la sûreté de fonctionnement dans la procédure de la méthodologie de conception d'un système C-C peut apparaître ici sous la forme de l'évaluation de fiabilité d'accomplissement de la mission en se basant sur les liens (les liens structurels entre les variables physiques à commander et les instruments) des systèmes étudiés et éventuellement le conditionnement de leur conception sur la base de niveaux de performance et spécification des objectives exigés. / This thesis concerns the design of control system instrumentation architecture. The design of such architectures is a complex activity that requires a global vision of the system. More specifically, it consists to determine the set of instruments (number and type of sensors, actuators), their arrangement according the control system instrumentation. The choice of architecture constrains by main multi criteria's, on the one hand, the cost of the system and the various components that must be minimal, on the other hand, the dependability, which is evaluated in terms of the reliability of fulfillment of the mission of the design system. This field of research aims to unify the different approaches used in automatic in a global design methodology of control system instrumentation. This work proposes a method that aims to optimize the instrumentation using multiple criteria: cost criterion and dependability constraints in terms of reliability, quality of control, quality of performance, fault tolerant level. This design methodology is based on structural modeling. This study will focus on control systems to accomplish various missions without take into account the internal representation of the system (state equations). However, the tool of structural analysis is used for modeling of the system in design phase. The integration of the dependability aspect in the design methodology procedure of control system instrumentation may appear here in the form of the assessment of reliability mission based on structural links between the physical variables and instruments of the system, according to the performance levels and specifications of the required objective design.

Notre travail porte sur l'adaptation du comportement humain dans un environnement où les récompenses obtenues sont distribuées sur une échelle continue. Les travaux précédents se sont principalement intéressés aux cas de récompenses binaires (de type gagné/perdu) et ont montré qu'un algorithme d'apprentissage Bayésien pouvait rendre compte du comportement. Les algorithmes Bayésiens ne marchent pas dans un environnement continu à moins d'utiliser un modèle génératif (une série d'axiomes permettant de cadrer l'interprétation des observations). A l'inverse les algorithmes de renforcement s'y comportent bien car ils peuvent efficacement s'ajuster aux moyennes de distributions de récompense. Que fait donc l'humain ? Un modèle génératif usuel considère que les distributions de récompense associées à chaque action sont Gaussiennes. Un petit nombre d'observations permet de les caractériser en inférant leur moyenne et écart type. Nous proposons un modèle plus général postulant l'existence d'un classement stable de la valeur des différentes actions, ce qui permet d'imaginer la récompense fictive qui aurait été attribuée par les actions non choisies. Pour séparer ces deux modèles ainsi que le renforcement, nous avons construit 3 expériences comportementales dans lesquelles les distributions de récompenses sont bimodales et continues. Notre modèle rend compte du comportement des sujets à l’inverse du modèle Gaussien ou du renforcement. Notre modèle répond à des contraintes évolutionnistes car il s’adapte rapidement dans un grand nombre de contextes, y compris ceux ou les axiomes du modèle génératif ne sont pas respectés, pour déterminer à chaque fois quelles récompenses sont désirables. / Our thesis aims at understanding how human behavior adapts to an environment where rewards are continuous. Many works have studied environments with binary rewards (win/lose) and have shown that human behavior could be accounted for by Bayesian inference algorithms. A Bayesian algorithm works in a continuous environment provided that it is based on a “generative” model of the environment, which is a structural assumption about environmental contingencies. The issue we address in this thesis is to characterize which kind of generative model of continuous rewards characterizes human decision-making. One hypothesis is to consider that each action attributes rewards as noisy samples of the true action value, typically distributed as a Gaussian distribution. We propose instead a generative model using assumptions about the relationship between the values of the different actions available and the existence of a reliable ordering of action values. This structural assumption enables to simulate mentally counterfactual rewards and to learn simultaneously reward distributions associated with all actions. To validate our model, we ran three behavioral experiments on healthy subjects in a setting where actions’ reward distributions were continuous and changed across time. Our proposed model described correctly participants’ behavior in all three tasks, while other competitive models, including Gaussian failed. The proposed model extends the implementation of Bayesian algorithms and establishes which rewards are “good” and desirable according to the current context. It answers to evolutionarily constraints by adapting quickly, while performing correctly in many different settings.

Dans les environnements difficiles résultant de catastrophes naturelles ou d'accidents industriels, des robots mobiles peuvent être utilisés pour réduire les interventions humaines. Ces robots doivent pouvoir parcourir de longues distances, suivre des trajectoires précises, transporter des matériels et instruments, tout en étant robustes aux perturbations et aux défaillances éventuelles de leurs composants (capteurs, actionneurs). Dans cette thèse, nous considérons des systèmes composés de robots mobiles à deux roues motrices (2WD), reliés physiquement entre eux. Nous proposons des lois de commande permettant au système multi-robot de suivre une trajectoire de référence malgré la présence de défauts d'actionneurs. Différentes commandes tolérantes aux fautes (FTC : Fault Tolerant Control) sont proposées. Certaines sont des commandes dîtes passives, qui sont conçues pour être robustes à des défauts actionneurs sélectionnés, d’autres sont dîtes actives puisqu’elles intègrent un algorithme de diagnostic (observateur adaptatif non linéaire) qui détecte, localise et estime les défauts.Des résultats de simulation sont présentés tout au long de la thèse pour vérifier la validité et montrer les performances des algorithmes de commande tolérante proposés. / In harsh environments resulting from natural disasters or industrial accidents, reducing human interventions by increasing robotic operations is desirable. The main challenges to be considered are not only that the robots should be able to go over long distances and operate for relatively long periods, but also make the global system tolerant to actuators’ failures. In this thesis, to overcome these challenges, systems composed of multi-linked two-wheel drive (2WD) mobile robots are considered. The objective of these multi-robot systems is to asymptotically track a reference trajectory, despite the presence of actuator faults. In this thesis, we design original Fault Tolerant Control (FTC) schemes. Some of them are passive methods, i.e. robust control laws to given failures, and other ones are active FTC which include a Fault Diagnosis (FD) algorithm (nonlinear adaptive observer) that detects, localizes and estimates the faults, and finally adapt the control actions to the faulty situations. Simulation results are presented all along the thesis to verify the validity of the proposed control algorithms and to show the performance of the FTC schemes.

Dans les domaines de la réhabilitation, des sciences du sport et de l'ergonomie, l'évaluation des capacités de génération de force (CGF) peut aider à mieux comprendre les capacités motrices humaines. Le but de cette thèse a été d'évaluer les CGF du membre supérieur prédites au moyen de deux types de formalismes. Le premier provient du domaine de la robotique et a été utilisé pour déterminer l'ellipsoïde de force normalisé (EFN) et biomécanique (EFB), le polytope de force normalisé (PFN) et biomécanique (PFB). Pour une posture, ils sont calculés à partir d’un modèle polyarticulé du membre supérieur et de données sur les couples articulaires isométriques maximaux. Le second type fait appel à un modèle musculosquelettique afin de modéliser les CGF sous la forme d’un polytope de forces (PFMS). Tous ces modèles ont été comparés à un polytope de forces mesurées (PFM). Pour le construire, les forces maximales isométriques exercées par le membre supérieur au niveau de la main ont été évaluées dans vingt-six directions différentes. Enfin, le PFMS a été appliqué dans le cadre de la propulsion en fauteuil roulant afin de caractériser l'application des forces lors de cette tâche et un nouvel indice d’évaluation de la performance postural (IPP) a été proposé. / In fields like rehabilitation, sports sciences and ergonomics, the evaluation of the force feasible set (FFS) of the human limbs may help to better understand the human motor abilities. The aim of this thesis was to compare the upper-limb force capacity at the hand predicted by two different kinds of FFS formalism. The first one originating from the robotics field was used to compute the force ellipsoid (FE), scaled force ellipsoid (SFE), force polytope (FP) and scaled force polytope (SFP). For one posture, they are computed from the upper-limb model and hypotheses and data on maximum isometric joint torques. The second one permitted to compute the FFS modeled as a force polytope from a musculoskeletal model (MSFP). All the previously mentioned models were compared with a measured force polytope (MFP). To construct it, the maximum isometric forces exerted at the hand were assessed in twenty-six directions of the Cartesian space. Then, the MSFP was applied to the manual wheelchair propulsion in order to characterize the forces applied on the handrim during this task and a new evaluation index of postural performance (IPP) was also introduced.

Dans les structures confinées, comme les silices mésoporeuses, la mobilité et l'interaction des cations avec les surfaces sont des phénomènes clés. Ils guident les propriétés d'adsorption dont découlent de nombreuses applications, en particulier pour l’extraction et la séparation. Ce travail de thèse en modélisation propose de s'intéresser aux propriétés d'interface, d'équilibre et de transport qui pilotent l'échange ou l'adsorption ionique. Il s’agit de décrire la physico-chimie du processus d’adsorption de cations alcalins à la surface de silices chargée par une approche multiéchelle ayant une base moléculaire. Pour cela une étude de la série des alcalins (Li+, Na+, K+ et Cs+) a été menée. Le cadre théorique est la théorie de Mc Millan Mayer. Celle-ci, fondamentale pour les solutions libres s’est révélée également être une méthode de choix pour les milieux confinés. Le potentiel de force moyenne de McMillan Mayer entre les ions et des sites de surface a pu être calculé par la méthode d'Umbrella Sampling associé à l’algorithme WHAM. Le phénomène qui s’est révélé le plus pertinent correspond à la présence de paires au contact (Contact Ion Pairs - CIP) entre les oxygènes de la surface et les cations, sans molécule d’eau qui les sépare. Ces CIP se traduisent dans les courbes de potentiel par un premier minimum d’intensité supérieure à l’agitation thermique. Pour les petits ions (lithium), ce complexe de surface est particulièrement stable, les constantes d’adsorption et les temps de résidence étant particulièrement élevés, ce qui rend délicat la simulation moléculaire directe de ces phénomènes. Il a été observé une inversion de sélectivité entre les sites silanolates et siloxanes. L'adsorption est différente pour un ion cosmotrope comme Li+ qui doit se déshydrater pour s'adsorber et un ion chaotrope comme Cs+ qui est moins lié au solvant. Les constantes d’adsorption de chaque site de même type ne sont pas toutes égales. L’étude des phénomènes électrocinétiques (électro-osmose et conductivité de surface) a également été menée en comparant les descriptions classiques (modèles de Poisson-Boltzmann, de Smoluchowski, et de Bikerman) aux résultats de dynamique moléculaire. Il est apparu que l'image traditionnelle en plusieurs couches des interfaces (couches de Helmholtz internes et externes, de Stern, de Gouy-Chapman, plan de cisaillement) devait être remplacée par un modèle beaucoup plus simple mais plus efficace. Du point de vue des ions, deux domaines apparaissent : les CIP, globalement fixés à la surface transmettant la force électrique au solide et pas au fluide, et les autres ions, globalement libres, transmettant la force électrique au fluide. Aucune viscosité ou constante diélectrique dépendant de la distance n’a été mise en évidence. Une diminution de la mobilité des ions à proximité de la surface a en revanche été observée. Ce phénomène peut être quantitativement compris comme un effet hydrodynamique du à la présence des surfaces qui gênent le flux en retour du solvant. Ce travail permet ainsi de mieux caractériser l'interface verre chargé-solution pour les applications en science de la séparation. Il a pu montrer comment les simulations moléculaires pouvaient non seulement prédire les paramètres des modèles macroscopiques (constantes d’adsorption, coefficients de transport, etc.) mais surtout modifier ceux-ci pour les rendre en accord avec la description moléculaire. Une telle stratégie pourra par la suite être mise en œuvre sur des systèmes plus complexes, comme des modèles de surfaces greffées. / In confined structures, such as mesoporous silica, the mobility of the cations and the surface/cations interactions are key phenomena. They drive adsorption properties, which control numerous applications, especially for extraction and separation. This modelling work describes equilibrium and transport interface properties that control ion exchange and ionic adsorption. The physical and chemical properties of adsorption processes of alkali cations at the surface of charged silica is studied thanks to a multiscale approach based on a molecular description. The systematic study of alkali serie (Li+, Na+, K+ and Cs+) has been studied to that goal. The theoretical framework is Mc Millan-Mayer theory. The latter, which is known to be of fundamental significance for bulk solutions is found to be also relevant for confined media. The mean force potential of Mc Millan-Mayer between ions and surface sites has been calculated by Umbrella Sampling associated to the WHAM algorithm. The most important phenomenon we identified corresponds to the existence of Contact Ion Pairs (CIP) between the surface oxygen and the cations, without separating solvent molecules. The CIP correspond to the first minima in the potential curves if the associated energy is more than the thermal agitation (kT). For small ions (lithium) this surface complex is especially stable, adsorption constant and residence time being particularly high so that the direct molecular simulations are very difficult. A selectivity inversion has been observed between silanolates and siloxanes. Adsorption is different for kosmotropic ions (as Li+) which has to be dehydrated to be adsorbed and chaotropic ions (as Cs+) for which the solvent bound is weaker. Adsorption constants for sites of the same nature are not equal. The study of the electrokinetic phenomena (electro-osmosis and surface conductivity) has also been performed by comparing the classical descriptions (Poisson-Boltzmann, Smoluchowski, and Bikerman models) to molecular simulations. The traditional picture of the interface with several layers (inner and outer Helmholtz, Stern and Gouy-Chapman layers, shear plane) is found to be replaced by a simpler but more efficient model. For the ions, two domains are obtained: (i) CIPs, firmly bound to the surface that transmit the electrical force to the solid (and not the fluid) (ii) other ions that are globally free that transmit the electric force to the fluid. No space dependent viscosity or dielectric constant have been obtained. On the other hand, a decrease of ion mobility in the vicinity of the surface has been observed. This phenomenon can be quantitatively understood as a hydrodynamic effect that comes from the solid surface, which hinders the backflow of the solvent. This work allows a better characterization of charged glass-solution interfaces for separation science. It shows how molecular simulations can not only predict the parameters of macroscopic models (adsorption constant, transport coefficients), but also modify the latters in order to make them in agreement with molecular descriptions. Such a strategy can be extended to more complex systems, such as models of grafted surfaces.

Les reliefs continentaux sont des interfaces dynamiques entre la lithosphère et l'atmosphère où interagissent une grande diversité de processus en lien avec la géodynamique interne et la géodynamique externe. Ils sont au cœur de la problématique des interactions entre le climat et la tectonique, dont une meilleure compréhension passe nécessairement par une meilleure appréhension des effets du climat et de ses variations sur la morphologie des reliefs et leur érosion. Nous présentons dans ce travail les résultats d'une étude expérimentale, en laboratoire, de la dynamique des reliefs, sous l'effet de forçages tectoniques (taux de surrection) et climatiques (taux de précipitations). A partir de l'élaboration d'une base de données conséquente d'expériences réalisées sous des conditions de surrection et de précipitations différentes, nous montrons que les hauteurs moyennes d'équilibre des reliefs, que leur temps de mise à l'équilibre et que leur morphologie déduite d'analyses de type pente-aire drainée sont des fonctions non- linéaires de la surrection, avec un effet des précipitations qui reste à préciser. Nous montrons que l'altitude moyenne d'équilibre des reliefs expérimentaux est contrôlée par le rapport entre taux de précipitation et de surrection (" water-to-rock ratio ") selon une loi non linéaire bien contrainte par plus de 80 données expérimentales. Le problème de la réponse des reliefs aux variations climatiques a été abordé en considérant l'effet d'une chute de pluviométrie sur un relief initialement à l'équilibre, en considérant différentes durées de chute, à taux de surrection constant. Nous montrons que plus la durée de chute de pluviométrie n'est importante, plus la réponse érosive (chute de vitesse d'érosion) est décalée dans le temps et amoindrie en amplitude. Ce résultat implique que sur les très longues échelles de temps (> quelques Ma), les variations climatiques n'ont probablement que très peu d'impact sur les vitesses d'érosion. Nous montrons également que cette réponse est contrôlée dans nos expériences par un seuil d'érosion. Nous avons également abordé l'impact de variations spatiales de précipitation sur la mobilité des réseaux de rivières et de crêtes. Nous montrons que de telles variations sont à l'origine d'une dissymétrie des vallées et d'une migration des réseaux de drainage qui peuvent aboutir à des captures entre bassins versants. Ces phénomènes observés dans les expériences sont tout à fait cohérents avec les caractéristiques géomorphologiques des vallées du piedmont nord-pyrénéen. Ces différents résultats mettent en évidence le rôle du climat, en l'occurrence les précipitations, sur la dynamique à long-terme des surfaces topographiques. / Continental reliefs are dynamic interfaces between the lithosphere and the atmosphere here a great diversity of processes interact with internal geodynamics and external geodynamics. They are at the essence of the problem of interactions between climate and tectonics. A better understanding of this interactions suggests a better understanding of effects of climate and its variations on the morphology of the landforms and their erosion. We present in this work the results of an experimental study in laboratory of the dynamics of the reliefs, under the effect of tectonic forcing (uplift rate) and climatic (rainfall rate). From the development of a consistent database of experiments carried out under different conditions of uplift and precipitation, we show that the mean steady-state of the reliefs, their update time and their morphology, deduced from slope-area analyzis, are non-linear functions of the uplift, with a rainfall effect that needs to be specified. We show that the mean equilibrium altitude of the experimental landscape is controlled by the ratio between rainfall and uplift "water-to-rock ratio", according to a nonlinear law constrained by more than 80 experimental data. The problem of the response of reliefs to climatic variations was approached by considering the effect of a decrease of rainfall rate on a landscape initially at steady-state, considering different durations of the decrease, with constant rate of rise. We show that more the deacreasing of rainfall asts in time, more the erosive response (erosion rate) is shifted in time and decreases in amplitude. This result implies that over very long-time scales (> a few Ma), climatic variations probably have very little impact on erosion rates. We also show that this response is controlled in our experiments by an erosion threshold. We also discussed the impact of spatial rainfall variations on the mobility of river and ridge networks. We show that such variations lead to a dissymmetry of the valleys and a migration of the drainage networks, which can cause catches between catchments. These phenomena observed in the experiments are in agreement with the geomorphological characteristics of the valleys of the north-Pyrenean piedmont. These results highlight the role of climate, in this case precipitation, in the long-term dynamics of topographic surfaces.

Cette thèse se situe dans la problématique de la conduite en convoi de véhicules autonomes : des ensembles de véhicules qui se déplacent en conservant une configuration spatiale, sans aucune accroche matérielle. Ses objectifs sont d'abord, la définition d'une approche de prise de décision pour les systèmes de convois de véhicules, puis, la définition d'une approche de vérification, adaptée à la preuve de propriétés relatives aux convois de véhicules, avec une attention particulière envers les propriétés de sûreté.L'approche pour la prise de décision est décentralisée et auto organisée : chaque véhicule détermine son comportement de façon locale, à partir de ses propres capacités de perception, sans avoir recours à une communication explicite, de telle sorte que l'organisation du convoi, son maintien et son évolution soient le résultat émergeant du comportement de chaque véhicule. L'approche proposée s'applique a des convois suivant plusieurs types de configuration, et permet des changements dynamiques de configuration.L'approche proposée pour la vérification de propriétés de sûreté des convois de véhicules, adopte le model-checking comme technique de preuve. Pour contourner le problème de l'explosion combinatoire, rencontré dans la vérification des systèmes complexes, nous avons proposé une méthode compositionnelle de vérification, qui consiste a décomposer le système en sous systèmes et à associer une propriété auxiliaire à chacun des sous systèmes. La propriété globale sera ensuite déduite de l'ensemble des propriétés auxiliaires, par l'application d'une règle de déduction compositionnelle. La complexité calculatoire est mieux maîtrisée car le model-checking s'applique aux sous-systèmes. Nous proposons une règle de déduction adaptée aux systèmes de conduite en convoi, en particulier ceux qui sont basés sur des approches décentralisées. La règle considère chaque véhicule comme un composant. Elle est consistante sous la condition que l'ajout d'un nouveau composant au système n'a pas d'influence sur le comportement du reste du système. L'approche décentralisée proposée pour la conduite en convoi satisfait cette condition. Deux propriétés de sûreté ont été vérifiées : absence de collision et évolution confortable pour les passagers / This thesis places in the framework of Platoons, sets of autonomous vehicles that move together while keeping a spatial configuration, without any material coupling. Goals of the thesis are: first, the definition of a decision making approach for platoon systems. Second, the definition of a method for the verification of safety properties associated to the platoon system.The proposed decision making approach is decentralized and self-organized. Platoon vehicles are autonomous, they act based only on their perception capabilities. The configuration emerges as a result of the individual behavior of each of the platoon vehicle. The proposed approach can be applied to platoon with different configurations, and allows for dynamic change of configuration.The proposed verification method uses the model-checking technique. Model checking of complex system can lead to the combinatory explosion problem. To deal with this problem, we choose to use a compositional verification method. Compositional methods decompose system models into different components and associate to each component an auxiliary property. The global property can then be deduced from the set of all the auxiliary properties, by applying a compositional deduction rule. We define a deduction rule suitable for decentralised platoon systems. The deduction rule considers each vehicle as a component. It is applicable under the assumption that adding a new component to an instance of the system does not modify behavior of the instance. Two safety properties have been verified : collision avoidance.

La conception et la réalisation des tests de qualification des engins propulsés nécessitent une connaissance du comportement mécanique des matériaux utilisés pour leur fabrication. Dans ce cadre, une large gamme de vitesses de sollicitation est à considérer, intégrant de nombreuses situations de service des propergols solides. La connaissance de leur comportement doit permettre de prédire les risques associés à une sollicitation imprévue (conditions de transport difficiles, chute). La méthodologie usuelle consiste en la caractérisation des matériaux par un ensemble d’essais de traction uniaxiale, d’essais de DMA et d’essais de traction sous pression pour identifier les paramètres du modèle numérique (HRVM). Cependant, il a été indiqué que la méthodologie usuelle ne permettait pas la réalisation de simulations numériques satisfaisantes lorsque la vitesse de déformation est supérieure à 50 s−1. Ce travail de thèse propose des nouvelles techniques de caractérisation expérimentale permettant de compléter les résultats existants pour une gamme de vitesse de l’ordre de 100 s−1. Des essais originaux assurant des modes de sollicitations dynamiques et homogènes ont été mis au point et validés. Par exemple, un montage expérimental de traction uni-axiale rapide a été conçu pour la caractérisation d’un élastomère composite à matrice p − BHT hautement chargé de particules rigides (une distribution de CaCO3 et une autre d’aluminium). Parmi les autres essais développés, un essai de cisaillement hétérogène d’impact sur tranche a été adapté, cet essai permet d’apprécier l’état d’endommagement dans le matériau pendant et suite à l’impact. Les paramètres de comportement quantifiés dans la gamme de vitesse de déformation prospectée ont été intégrés à la bibliothèque des paramètres existante. Les premières simulations numériques intégrant ces nouveaux paramètres ont permis d’étendre l’utilisation du modèle de comportement utilisé par Ariane Group. / The design and qualification tests of rocket motors require knowledge of the mechanical behavior of the materialsused to manufacture them. In this aim, a large range of strain rates have to be considered, this range integratemany solid propellant service situations. Knowledge of their behaviour should make it possible to predict the risksassociated with unexpected stress on propelled vehicles (difficult transport conditions, falls). The usual methodologyuses both numerical and experimental approaches. This methology is based on several uniaxial tesile tests, DMA andtensile tests under pressure to identify the parameters of the constitutive law (HRVM). However, it was indicatedthat the usual method did not allow satisfactory numerical predictions to be performed when the strain rate isgreater than 50 s−1. This PhD work proposes new experimental characterization techniques to complement existingresults for a range of strain rates of about 100 s−1. Original tests ensuring dynamic and homogeneous loadingshave been developed. A dynamic tensile test has been designed to characterize composites elastomers highly filled(CaCO3 and aluminum). A heterogeneous dynamic shear test of edge-on impact has been also adapted, this testmakes it possible to assess the state of damage in the material during and after the impact. The material parametersquantified with new mechanical tests have been integrated into the existing parameter library. The firsts numericalsimulations using these new parameters have made it possible to extend the practice of numerical model used byAriane Group.

L’objectif de cette thèse est d’étudier le développement des conduites temporelles et leurs changements en fonction des contextes et des capacités cognitives des enfants, afin de proposer un modèle des distorsions du jugement du temps. Un ensemble de 9 études expérimentales ont été réalisées dans cette thèse s’inscrivant dans 3 axes principaux. Axe 1 – Temps et neuropsychologie développementale. Cet axe a pour but d’examiner le rôle des capacités cognitives (attention, mémoire, vitesse de traitement) dans les distorsions du jugement du temps chez l’enfant. Pour cela, des enfants âgés de 5 à 8 ans, ainsi que des adultes, ont été soumis à des paradigmes de distracteur attentionnel et de double-tâche, avec des tâches concurrentes de nature différente, soit non-temporelle (discrimination de couleurs) soit temporelle (discrimination ou reproduction de durées). Les capacités des enfants étaient évaluées au moyen de différents tests neuropsychologiques. Les résultats montrent que les distorsions du temps (sous-estimation du temps) chez l’enfant sont liées à leurs capacités attentionnelles limitées, plus particulièrement à leurs capacités en termes d’attention sélective dans le cas de la double tâche et d’inhibition dans celui de la distraction attentionnelle. Ainsi, deux mécanismes attentionnels impactent le jugement du temps, l’un lié au déclenchement du traitement du temps « attentional switch » et l’autre aux ressources attentionnelles « attentional gate ». Néanmoins, quand le sujet doit traiter deux durées en parallèle, on n’observe pas de sous-estimation temporelle, voire au contraire une surestimation du temps. De plus, cette distorsion du temps n’est plus liée aux capacités cognitives de l’enfant, même s’il est plus difficile pour l’enfant de réaliser une seconde tâche temporelle qu’une seconde tâche non-temporelle. Cela suggère l’existence d’un système d’horloge interne (ou de plusieurs horloges) capable de traiter de façon indépendante de multiples durées. Cependant nos résultats montrent que des processus attentionnels interfèrent avec ce système, causant dès lors des distorsions temporelles. Axe 2 – Temps et contexte. Dans le cadre de cet axe, on a étudié l’influence du contexte temporel sur les distorsions du temps chez l’enfant et l’adulte, selon l’ordre de présentation des durées dans la séance expérimentale, leur modalité sensorielle (visuelle ou auditive), et la signification sociale du stimulus à estimer (état de l’autre). Les résultats montrent la forte influence des contextes sur le jugement des durées chez le jeune enfant. En effet, ils font preuve de plus grandes surestimations du temps quand les durées varient de modalité sensorielle d’un essai à l’autre. Leur jugement temporel est aussi plus influencé par la valeur des durées présentées auparavant. Ils sont également sujets à plus de distorsions temporelles, incorporant dans leurs estimations l’état perçu chez l’autre (mouvement, émotion), bien que l’acquisition explicite de la théorie de l’esprit accentue ces distorsions. De plus, nos résultats montrent que l’amplitude de ces distorsions du temps contextuelles est directement liée aux capacités cognitives de l’enfant, notamment de ses capacités d’attention et de mémoire de travail. Ces résultats témoignent de l’influence déterminante du développement des fonctions cognitives sur le jugement du temps. Axe 3 – Temps et modélisation. Dans ce 3ème axe, on a entrepris une modélisation en réseaux de neurones (Simple Reccurent Network et Multi-Layer Perceptron) permettant de proposer un nouveau modèle développemental du jugement du temps, alliant des processus automatiques d’horloge interne à des processus cognitifs interférents. Notre modèle permet de prédire de façon satisfaisante les distorsions du temps chez l’homme à différents âges. Notre modèle est donc apte à simuler les biais de jugement temporel sur la base des différences cognitives inter- et intra-individuelles. [...] / The aim of this thesis is to study the development of temporal behaviors and their changes according to children's contexts and cognitive abilities, in order to propose a model of the distortions of time judgment. A set of 9 experimental studies were carried out in this thesis belonging to 3 main axes. Axis 1 – Development of time and neuropsychology. This axis aims to examine the role of cognitive abilities (attention, memory, processing speed) in the distortions of time judgment in children. For this reason, children aged from 5 to 8 years, as well as adults, have been subjected to paradigms of attention distractor and double-task, with competing tasks of different natures, either non-temporal (color discrimination) or temporal (discrimination or reproduction of durations). Children's abilities were assessed using different neuropsychological tests. The results show that time distortions (underestimation of time) in children are related to their limited attentional abilities, particularly to their abilities in selective attention in the case of dual tasks and to that of inhibition in attentional distraction. Thus, two attentional mechanisms impact the judgment of time, one linked to the triggering of the "attentional switch" time processing and the other to the "attentional gate" attentional resources. Nevertheless, when the subject has to treat two durations in parallel, one does not observe temporal underestimation, contrarily, an overestimation of the time is revealed. Moreover, this distortion of time is no longer linked to the cognitive abilities of the child, although it is more difficult for the child to perform a second temporal task than a second non-temporal task. This suggests the existence of an internal clock system (or multiple clocks) capable of independently processing multiple durations. However, our results show that attentional processes interfere with this system, thus causing temporal distortions. Axis 2 - Time and context. Within the framework of this axis, we studied the influence of the temporal context on the distortions of time in the child and the adult, according to the order of presentation of the durations in the experimental session, their sensory modality (visual or auditory), and the social significance of the stimulus to be estimated (state of the other). The results show the strong influence of the contexts on the duration’s judgment in the young child. In fact, they show greater time overestimation when the durations vary from sensory modality from one trial to another. Their temporal judgment is also more influenced by the value of the durations presented previously. They are also subject to more temporal distortions, incorporating in their estimations the perceived state of the other (movement, emotion), although the explicit acquisition of the theory of mind accentuates these distortions. Moreover, our results show that the amplitude of these contextual distortions of time is directly related to the cognitive abilities of the child, notably of his attention and working memory abilities. These results testify to the determining influence of the development of cognitive functions on the judgment of time. Axis 3 - Time and modeling. In this third area, a series of neural networks (Simple Recutrent Network and Multi-Layer Perceptron) has been undertaken to propose a new developmental model of time judgment, combining automatic internal clock processes with interfering cognitive processes. Our model allows us to predict significantly the distortions of time in humans at different ages. Our model is therefore able to simulate temporal judgment bias based on inter and intra-individual cognitive differences. This original model should make it possible to systematically study the difficulties of time judgment in different contexts and in various populations with or without disorders.