L’analyse de flux d’évènements pour reconnaître des comportements complexes prédéfinis (Complex Event Processing – CEP) permet d’interpréter et de réagir à des quantités importantes de données ne pouvant être appréhendées telles quelles. Dans cette thèse, nous fournissons le cadre théorique général d’un CEP en adoptant une approche purement formelle qui assure une possibilité de vérification et d’analyse du processus de reconnaissance. Nous définissons un langage, le langage des chroniques, permettant de décrire les comportements complexes à reconnaître. Nous formalisons la notion de reconnaissance de chronique à l’aide d’une sémantique ensembliste fondée sur une représentation arborescente des reconnaissances. Dans une visée applicative, nous développons ensuite deux modèles du processus de reconnaissance. Le premier est réalisé avec le formalisme des réseaux de Petri colorés et permet de valider les principes de reconnaissance en faisant notamment ressortir les problèmes de concurrence et de modularité. Le second implémente directement le formalisme mathématique sous la forme d’une bibliothèque C++ appelée Chronicle Recognition Library (CRL) et disponible en open source. Nous tirons parti de cette implémentation pour traiter deux cas d’applications liés à l’insertion des drones dans l’espace aérien. La première vise à surveiller la cohérence d’un système de drones insérés dans le trafic aérien, en cas de pannes de liens de communication. Notre application permet d’une part de vérifier la cohérence des procédures actuellement mises en place en cas de pannes ; et d’autre part de compléter ces procédures par des alarmes dans les situations inévitables causées par des erreurs humaines. La seconde application surveille le bon respect des procédures de sécurité d’un drone partant en mission et traversant diverses zones, contrôlées ou non, de l’espace aérien. / Recognising complex predefined behaviours by the analysis of event flows (Complex Event Processing - CEP) alows to interpret and react to large quantities of data wich one would not be able to apprehend alone. In this Ph.D. thesis, we provide a general theoretical framework for CEP through a purely formal approach ensuring the possibility to check and analyse the recognition process. We define a language, the chronicle language, allowing the description of the complex behaviours to be recognised. We formalise the notion of chronicle recognition through a set semantics based on an arborescent representation of recognitions. In order to use this framework, we then develop two models of the recognition process. The first relies on coloured Petri nets and allows the validation of recognition principles including concurrency and modularity issues. The second model directly implements the mathematical formalism in a C++ library, chronicle recognition library (CRL), wich is avaible in open source. We use this implementation to fulfil two applications linked to the insertion of unmanned aircraft system inside air traffic in case of communication link breakdowns. This application allows, on the other hand, to check the consistency of the procedures currently followed in case of failures ; and, on the other hand, to complete these procedures with alarms in case of unavoidable situations caused by human errors. The second application oversees that the security procedures of an unmanned aircraft flying through controlled or uncontrolled airspace are correctly followed.

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L'astrophysique des écoulements hypersoniques fortement hors équilibres, telle qu'on la trouve comme mécanisme générateur de perte de masse dans les enveloppes circumstellaires d'étoiles évoluées, ou dans les enveloppes circumstellaires de binaires chaudes ou froides en interaction, trouve une contrepartie dans la physique très appliquée et proche des problèmes de l'industrie des écoulements dits ”hyperenthalpiques” soit de plasmas collisionnels dans des tubes à chocs, soit autour de corps naturels ou artificiels pénétrant à très grande vitesse dans des atmosphères planétaires. Lors des rentrées atmosphériques, un choc détaché se forme à l'avant du véhicule spatial. Le plasma de la couche de choc ainsi formée est fortement collisionnel, et les flux de chaleur incidents à la paroi du véhicule sont dominés par les flux radiatifs provenant principalement du continuum. Il est alors nécessaire de prendre en compte le couplage entre l'écoulement et le rayonnement. Pour des nombres de Mach élevés, le plasma de la couche de choc est en d´eséquilibre thermo- chimique et radiatif. Les processus collisionnels (collisions entre particules lourdes et collisions électroniques) et radiatifs (émission et absorption de rayonnement) doivent être traités de façon complètement couplée. Contrairement aux hypothèses les plus fréquemment utilisées jusqu'ici, chaque niveau électronique de l'atome est considéré comme une espèce différente. Les processus collision- nels et radiatifs sont présents dans les équations de conservation de la masse des espèces sous forme de termes sources. Un terme de divergence du flux radiatif intervient dans l'équation sur l'énergie totale du mélange de gaz. Une méthode des volumes finis implicite est utilisée pour le traitement du système d'équations. Cela nécessite le calcul des Jacobiens numériques pour la linéarisation des termes sources chimiques. Un calcul de rentrée atmosphérique à 15 km/s a été effectué et met bien en évidence le déséquilibre thermochimique du plasma. Une diminution de la distance choc/paroi montre l'importance du rayonnement sur la structure de la couche de choc.

Ce mémoire de maîtrise s'inscrit dans la lignée des travaux en Technologies de l'Information supportant la collaboration et la communication au sein des équipes. Ce travail vise à éclairer les relations de travail des équipes de développement de nouveaux produits dans le domaine de l'aérospatial, sous la lumière des capacités de traitement de l'information. L'objectif principal de recherche est de déterminer l'influence spécifique des capacités de traitement de l'information (gestion de contenu, gestion de fichier et partage d'information) sur la qualité de l'information échangée, la propension à innover, l'efficacité de la relation et sur la gestion des problèmes. Suite à des entretiens avec des personnes des différents secteurs réalisant des activités de développement de nouveaux produits, un questionnaire électronique a été élaboré et administré auprès d'une organisation particulière. Ce mémoire dresse une synthèse du développement de cet instrument de mesure et présente les premiers résultats obtenus à partir de l'étude de 20 relations de travail. Les résultats, obtenus à partir de corrélations, sont de nature exploratoire et des terrains de recherche sont à mener afin de pouvoir réellement tester la causalité des propositions de cette recherche. Toutefois et de manière synthétique, cette étude montre que l'ensemble des capacités de traitement de l'information a une influence significative sur la propension à innover, la qualité de l'information échangée et la gestion des problèmes. Les résultats les plus probants concernent l'influence des capacités de partage d'information et celles de gestion de fichier sur la propension à innover. Par ailleurs, les résultats présentent aussi le fait que l'ensemble des capacités de traitement de l'information n'a pas d'influence significative sur l'efficacité de la relation. La contribution majeure est d'ordre méthodologique avec la mise en place d'un instrument de mesure des communications et des capacités de traitement de l'information au niveau des relations de travail en ingénierie.

Cette thèse propose de développer des mécanismes déployables pour applications spatiales ainsi que des modes d’actionnement permettant leur déploiement et le contrôle de l’orientation en orbite de l’engin spatial les supportant. L’objectif étant de permettre le déploiement de surfaces larges pour des panneaux solaires, coupoles de télécommunication ou sections de station spatiale, une géométrie plane simple en triangle est retenue afin de pouvoir être assemblée en différents types de surfaces. Les configurations à membrures rigides proposées dans la littérature pour le déploiement de solides symétriques sont optimisées et adaptées à l’expansion d’une géométrie ouverte, telle une coupole. L’optimisation permet d’atteindre un ratio d’expansion plan pour une seule unité de plus de 5, mais présente des instabilités lors de l’actionnement d’un prototype. Le principe de transmission du mouvement d’un étage à l’autre du mécanisme est revu afin de diminuer la sensibilité des performances du mécanisme à la géométrie de ses membrures internes. Le nouveau modèle, basé sur des courroies crantées, permet d’atteindre des ratios d’expansion plans supérieurs à 20 dans certaines configurations. L’effet des principaux facteurs géométriques de conception est étudié afin d’obtenir une relation simple d’optimisation du mécanisme plan pour adapter ce dernier à différents contextes d’applications. La géométrie identique des faces triangulaires de chaque surface déployée permet aussi l’empilement de ces faces pour augmenter la compacité du mécanisme. Une articulation spécialisée est conçue afin de permettre le dépliage des faces puis leur déploiement successivement. Le déploiement de grandes surfaces ne se fait pas sans influencer lourdement l’orientation et potentiellement la trajectoire de l’engin spatial, aussi, différentes stratégies de contrôle de l’orientation novatrices sont proposées. Afin de tirer profit d’une grande surface, l’actionnement par masses ponctuelles en périphérie du mécanisme est présentée, ses équations dynamiques sont dérivées et simulées pour en observer les performances. Celles-ci démontrent le potentiel de cette stratégie de réorientation, sans obstruction de l’espace central du satellite de base, mais les performances restent en deçà de l’effet d’une roue d’inertie de masse équivalente. Une stratégie d’actionnement redondant par roue d’inertie est alors présentée pour différents niveaux de complexité de mécanismes dont toutes les articulations sont passives, c’est-à-dire non actionnées. Un mécanisme à quatre barres plan est simulé en boucle fermée avec un contrôleur simple pour valider le contrôle d’un mécanisme ciseau commun. Ces résultats sont étendus à la dérivation des équations dynamiques d’un mécanisme sphérique à quatre barres, qui démontre le potentiel de l’actionnement par roue d’inertie pour le contrôle de la configuration et de l’orientation spatiale d’un tel mécanisme. Un prototype à deux corps ayant chacun une roue d’inertie et une seule articulation passive les reliant est réalisé et contrôlé grâce à un suivi par caméra des modules. Le banc d’essai est détaillé, ainsi que les défis que l’élimination des forces externes ont représenté dans sa conception. Les résultats montrent que le système est contrôlable en orientation et en configuration. La thèse se termine par une étude de cas pour l’application des principaux systèmes développés dans cette recherche. La collecte de débris orbitaux de petite et moyenne taille est présentée comme un problème n’ayant pas encore eu de solution adéquate et posant un réel danger aux missions spatiales à venir. L’unité déployable triangulaire entraînée par courroies est dupliquée de manière à former une coupole de plusieurs centaines de mètres de diamètre et est proposée comme solution pour capturer et ralentir ces catégories de débris. Les paramètres d’une mission à cette fin sont détaillés, ainsi que le potentiel de réorientation que les roues d’inertie permettent en plus du contrôle de son déploiement. Près de 2000 débris pourraient être retirés en moins d’un an en orbite basse à 819 km d’altitude. / This thesis presents the design of deployable mechanisms for space applications and means of actuation for the control of their deployment and the attitude control of their satellite base. For this purpose, the triangular geometry is selected as a planar deployable basic unit to tessellate any surface. Each such module needs to achieve a high expansion ratio. From the literature, planar mechanisms based only on rigid links and developed for deployable Platonic solids are optimized and adapted for open geometries such as a cupola. The resulting expansion ratio is above 5, but the corresponding prototype shows instability of the deployment movement close to the retracted position. The paradigm of power transmission is revised to reduce the sensitivity of the mechanism to its internal transmission angles. The novel solution, based on timing belts, can achieve expansion ratios above 20 in particular configurations. The influence of the principal geometric parameters of design on the expansion ratio is discussed to allow the derivation of a simple optimization relation. The optimization can be performed to adapt this mechanism to different contexts of application. In order to further improve the compactness of the mechanism for transport purposes, a novel joint is presented, allowing two successive phases of rotation on non parallel axes. This way the triangular units can be piled before being deployed. The deployment of a large surface in orbit is prone to impact the spacecraft attitude and maybe its course. Hence, control strategies are proposed to manage these effects. Since the deployment targets a large surface, its edges are far from the centre of mass and are advantageous to induce torque from the linear motion of point masses. The dynamic equations are derived based on the conservation of the angular momentum and the resulting matrix form of the equation set is used to simulate the system and assess its performances. The results validate the strategy for orientation control without obstruction of the spacecraft central space, but a flywheel of equivalent mass still outperforms this design. Redundant actuation by flywheel on each link of a multibody mechanism composed only of passive revolute joints is presented. The dynamic equations are derived for a two-body architecture and a four-bar planar mechanism. The closed-loop control of the four-bar mechanism is using a PD controller to achieve the control of a scissor mechanism unit. The results are then extended to a four-bar spherical mechanism and its simulation demonstrates the potential of this strategy for the control of both the configuration and the orientation of a spatial mechanism. A two-body prototype, linked by a passive revolute joint, is manufactured and controlled with visual tracking feedback. The results confirm that the system is controllable in orientation and configuration. This thesis ends with a case study for the application of the main components developed in this research. The capture of small to medium sized orbital debris is introduced. The triangular deployable unit based on timing belts is replicated in order to create a cupola of hundreds of metres to catch and slow down the debris. The parameters of such a mission are detailed as well as the flywheel potential to control the spacecraft attitude on top of the mechanism deployment. It is estimated that almost 2000 pieces of debris can be removed from the orbit at 819 km altitude in a one year mission.

Ce mémoire a pour but de comparer deux méthodes de contrôle non destructif : la thermographie modulée et la thermographie puisée, l'étude a été faite sur différents échantillons utilisés dans la construction aéronautique et est présentée sous forme de comparaison quantitative et qualitative, avec une explication des avantages et des inconvénients de chaque méthode.

Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse « Analyse de robustesse par contraintes intégrales quadratiques - Application aux lanceurs spatiaux » ont été menés en collaboration entre le Département Automatique de Supélec, EADS Astrium ST, l’Agence Spatiale Européenne (ESA) et l’université de Stuttgart. Le but était d’adapter et d’utiliser des méthodes analytiques de validation de loi de commande d'un lanceur en phase balistique pour améliorer les résultats obtenus par l’approche probabiliste fondée sur des simulations, technique actuellement majoritaire dans l’industrie. Dans ce cadre, l’utilisation des contraintes intégrales quadratiques (IQC) a permis de caractériser la stabilité et la performance robuste de la loi de commande d’un modèle représentatif du lanceur. Nous avons étudié l’influence de la dynamique non-linéaire des lanceurs sur la stabilité et la performance robuste. Dans ce cadre, nous avons factorisé les équations du mouvement en prenant en compte les incertitudes de la matrice d’inertie ainsi que les couplages gyroscopiques. Le second axe traita de l’influence des actionneurs de type modulateur de largeur impulsions (PWM) sur la stabilité du système par deux études IQC. La conclusion de ces travaux de thèse met l’accent sur l’importance de l’utilisation de méthodes analytiques dans le domaine spatial. Ces méthodes permettent l’obtention de garanties rigoureuses de stabilité et de performance des systèmes. De plus, toutes les méthodes d’analyse possèdent leur extension pour la synthèse de correcteurs robustes. Ainsi on imagine aisément l’immense gain que pourrait produire l’utilisation de ces méthodes pour la synthèse de correcteurs robustes. / 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.

Les entreprises de haute technologie ont tendance à se regrouper autour des institutions productrices des connaissances. L'industrie aérospatiale n'échappe pas à ce phénomène, et il y a des exemples bien connus des grappes aérospatiales autour des avionneurs d'ordre mondial. Récemment, des entreprises renommées dans cette industrie ont établi des usines de production au Mexique. Les objectifs de cette thèse sont de distinguer les types d'activités menées au sein de ces entreprises au Mexique, ainsi que d'analyser les forces qui attirent ce mêmes entreprises à des villes mexicaines, et d'examiner si les mesures de politique publique mises en place par le gouvernement mexicain sont adéquates pour encourager la réalisation d'activités à fort contenu de connaissances. Pour comprendre quelles seraient les activités les plus probables d'être transférées dans un pays en voie de développement comme le Mexique, nous utilisons des concepts tels que la modularité du produit, la théorie du cycle de vie du produit et de la industrie, et les grappes industrielles le tout dans une approche évolutive. Nous comptons trouver des entreprises dédiées notamment à des activités de manufacture, et du côté institutionnel peu d'incitatifs de politique publique. Les sources d'information de cette thèse sont une enquête menée auprès d'une trentaine d'entreprises aérospatiales distribuées dans cinq villes mexicaines, et des entrevues avec des bureaux de promotion économique de quatre états du Mexique. Les résultats montrent que les forces d'agglomérations au Mexique sont reliées à des avantages de coût de manufacture, et les mesures de politique publique semblent être insuffisantes pour encourager les entreprises à se doter d'activités avec un plus grand contenu technologique. Nous pensons que les autorités mexicaines devraient reconnaître que la production d'avions représente un défi tout nouveau et pour cela les mesures devraient être plus ambitieuses et concentrées dans un petit nombre de villes. Même si des avantages autres que l'innovation sont les responsables de la présence des entreprises aérospatiales dans les grappes mexicaines, leur installation au Mexique représente un mérite étant donné les hauts standards de qualité qui caractérisent l'industrie. Une gestion adéquate de ces avantages peut représenter la base d'un futur développement dans le secteur. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : industrie aérospatiale, grappes industrielles, pays émergents, transfert de technologie, politique d'innovation et de technologie.

La théorie de la commande a évolué de façon significative dans le domaine de l'automatique non-linéaire. Cependant, les méthodes utilisées actuellement dans l'industrie aérospatiale sont le plus souvent basées sur des techniques de commande linéaire. Les spécifications, toujours plus exigeantes en termes de fiabilité et performance, imposent l'utilisation de techniques de plus en plus complexes. Ainsi, l'industrie cherche des solutions dans les nouvelles techniques de la théorie de la commande non-linéaire. En particulier, la limitation des actionneurs représente un phénomène non-linéaire commun dans la plupart des systèmes physiques. Des actionneurs saturés peuvent engendrer la dégradation de la performance, l'apparition de cycles limites ou d'états d'équilibre non désirés et même l'instabilité du système bouclé. Le but de la thèse est d'adapter et de développer les techniques de synthèse anti-windup à la commande de haute précision des axes angulaires et linéaires de satellites. Dans le domaine spatial, cet objectif se retrouve dans les missions de commande en accélération et aussi du vol en formation. Ces missions utilisent des propulseurs de haute précision où leur capacité maximale est très basse. Ces systèmes propulsifs présentent une modélisation particulière. Des fonctions de répartition adaptées à la synthèse anti-windup ont été étudiées. De plus, en tenant compte de l'état de l'art de la synthèse anti-windup, il y a un vrai besoin d'utiliser des techniques de symétrisation pour la fonction saturation. Le but principal de ce travail consiste à utiliser les techniques développées sur une application aérospatiale. A titre d'exemple, une stratégie complète est proposée afin de contrôler l'attitude et la position relative d'une mission de vol en formation.

De nos jours, l’industrie aérospatiale est composée d’acteurs internationaux.Due à la complexité de leur production (taille, nombre de composants,variété des systèmes, ...), la conception d’un avion ou d’un lanceurnécessite un grand nombre d’ingénieurs avec des domaines d’expertises variés.De plus, les industries aérospatiales sont distribuées de par le monde. Dans cecontexte complexe, il est nécessaire d’utiliser la réalité virtuelle afin de proposerdes environnements virtuels accessibles depuis des sites distants afin departager une expérience collaborative. Des problèmes particuliers, alors, surviennent,particulièrement par rapport à la perception des autres utilisateursimmergés.Cette thèse, en partenariat avec Airbus Group, se concentre sur la conceptionde techniques d’interaction collaboratives efficaces. Ces sessions collaborativespermettent de connecter plusieurs sites distants via le même environnementvirtuel. Ainsi, des experts de domaines variés peuvent travailler ensembleen étant immergés simultanément. Par exemple, si un problème survient durantles dernières étapes d’assemblage d’un lanceur, il peut être nécessairede rassembler des experts qui étaient impliqués en amont du projet (bureaud’étude pour la conception, usine pour la fabrication des systèmes), afin deconcevoir des solutions pour résoudre le problème.Dans cette thèse, nous proposons différentes techniques d’interactions afinde faciliter la collaboration à différents niveaux d’un projet industriel. Nousnous sommes intéressés à la communication et la perception entre collaborateursimmergés, à la prise d’annotation et la circulation de ces annotations età la collaboration asymétrique entre une salle de réunion et un environnementvirtuel à l’aide d’outil de réalité mixte. / The aerospace industry is no longer composed of local and individualbusinesses. Due to the complexity of the products (their size, the numberof components, the variety of systems, etc.), the design of an aircraft or alauncher involves a considerable number of engineers with various fields of expertise.Furthermore, aerospace companies often have industrial facilities allover the world. In such a complex setting, it is necessary to build virtual experimentsthat can be shared between different remote sites. Specific problemsthen arise, particularly in terms of the perception of other immersed users.We are working with Airbus Group in order to design efficient collaborativeinteraction methods. These collaborative sessions allow multiple sites to beconnected within the same virtual experiment and enable experts from differentfields to be immersed simultaneously. For instance, if a problem occurs duringthe final stages of a launcher assembly, it may be necessary to bring togetherexperts on different sites who were involved in previous steps ( initial design,manufacturing processes). In this thesis, we propose various interaction technique in order to ease thecollaboration at different moments of an industrial process. We contributedin the context of communication between immersed users, taking notes inthe virtual environment and sharing it outside virtual reality and asymmetriccollaboration between a physical meeting room and a virtual environment.