Avec la crise pétrolière annoncée depuis quelques années déjà, le recours aux énergies alternatives connait une forte expansion ; parmi elles, l'énergie photovoltaïque, est une technologie prometteuse en termes de sécurité d'approvisionnement et de préservation de l'environnement. Néanmoins, elle présente deux principaux inconvénients : la production d'énergie n'est pas continue et la tension aux bornes des panneaux dépend fortement de la charge connectée. A travers nos travaux de recherche, nous proposons un système photovoltaïque autonome avec stockage permettant de réduire les contraintes citées plus haut. D'une part, un algorithme MPPT (Maximum Power Point Tracking) auto-adaptatif permet aux panneaux photovoltaïques de fonctionner suivant leur tension optimale, fournissant ainsi le maximum de puissance. D'autre part, l'unité de stockage d'électricité a été optimisée : en plus des batteries au plomb conventionnellement utilisées, des supercapacités ont été ajoutées en vue d'obtenir une unité hybride de stockage. Ainsi, les supercapacités remplissent une fonction « puissance » en faisant face aux pics de puissance, et les batteries la fonction « énergie » . L'ajout des supercapacités permet ainsi de mieux préserver les batteries en leur évitant de profondes décharges. Enfin, une gestion globale efficace permet au système de fournir un rendement optimal. / With the oil crisis announced in recent years, the use of alternative energy is experiencing strong growth, among them; photovoltaic energy is a promising technology in terms of supply security and environmental preservation. However, it has two main disadvantages: the production of energy is not continuous and the voltage across the PV panels heavily depends on the connected load. Through our research, we propose an autonomous photovoltaic system with storage to reduce the constraints mentioned above. On one hand, an auto-adaptive MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm allows photovoltaic panels to operate according to their optimal tension, thus providing maximum power. On the other hand, the storage device has been optimized: supercapacitors are added to lead-acid batteries to obtain a hybrid storage unit. Thus, supercapacitors perform a "power" function by facing power peaks, and batteries, an "energy" function. The addition of supercapacitors preserves the batteries by avoiding deep discharge. Finally, an effective overall management allows the system to provide optimal performance.

Les circuits modernes sont de plus en plus sensibles aux variations technologiques et environnementales qui n'ont plus seulement un effet global sur les circuits mais aussi un effet local sur ceux-ci.Dans ce contexte, les composants reprogrammables que sont les FPGA représentent un support technologique intéressant. En effet, ces composants permettent d'adapter l'implantation physique du système grâce à une simple reconfiguration du circuit.C'est pourquoi, dans ce manuscrit, nous présentons un flot d'adaptation complet visant à compenser les variations des circuits. Pour cela, une étude de toutes les phases de conception des capteurs numériques est réalisée. Nous proposons ensuite une approche originale et unique de caractérisation basée sur l'analyse électromagnétique. Il est notamment montré que cette approche permet de se défaire des biais de mesure engendrés par les méthodes de mesure directe. L'utilisation conjointe des capteurs et de cette méthode d'analyse permet une caractérisation fine et précise des variations technologiques de n'importe quel type de circuit FPGA.Enfin, la cartographie issue de la phase de caractérisation permet ensuite de calibrer les capteurs pour une utilisation en ligne. Nous utilisons donc ensuite ces capteurs pour le monitoring dynamique d'un système MPSOC. / Modern circuits are more and more sensitive to environmental and technology changes.In this context, reprogrammable components like FPGAs represent an interesting technological support. Indeed, these components can adapt the physical layout of the system through a simple reconfiguration of the circuit.In this manuscript, we present a comprehensive adaptative flow to compensate the variations in circuits.For this, a study of all phases of digital sensor design is realized. We then propose a novel and unique characterization approach based on the electromagnetic analysis. It is particularly shown that this approach allows to get rid of measurement bias caused by direct measurement. The joint use of sensors and the method of analysis allows a detailed and accurate characterization of technological variations of any type of FPGA.Finally, the cartography issued from the characterization phase is then used to calibrate the sensors for online use. Then, we employ these sensors for monitoring the dynamics of a system MPSOC.

Les calculs de CFD industriels pour les écoulements turbulents commencent par une phase complexe de réalisation de maillage (calculs de fond de cuve, de plénum supérieur ou d’assemblages combustibles par exemple dans le domaine nucléaire). Les premières contraintes prises en compte sont le plus souvent géométriques (complexité, détail, intuition ou retour d'expérience concernant les endroits « importants » où le maillage doit être raffiné). On doit cependant respecter des contraintes inhérentes aux modèles de turbulence RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) utilisés notamment la taille de la première cellule de calcul à la paroi. Si on utilise un modèle dit « Haut-Reynolds » (k- ε standard, SSG, …), on ne devrait trouver que des cellules de paroi ayant un centre à une distance adimensionnelle au moins égale à 20 pour pouvoir d’une part justifier l'utilisation de la loi « universelle » logarithmique pour la vitesse et d’autre part, ce qui souvent occulté, respecter le fait que ces modèles ne sont pas conçus pour des distances plus basses. En revanche, si on utilise un modèle dit « Bas-Reynolds » (BL-v²/k, EB-RSM, …), on devrait partout avoir des cellules de paroi ayant un centre à une distance adimensionnelle de la paroi très faible. Si ces modèles sont utilisés avec une partie des cellules en paroi ayant une distance adimensionnelle nettement supérieure, les résultats peuvent être catastrophiques (le calcul peut ou bien diverger ou bien donner des résultats avec une physique totalement fausse). Cette thèse propose le développement d'un nouveau modèle de turbulence avec lois de paroi adaptatives qui donne des résultats satisfaisants quelque soit le type de maillage utilisé, en particulier quand ce dernier contient à la fois des cellules dont le centre est à une distance « Bas-Reynolds » et « Haut-Reynolds ». Étant donné les écoulements complexes des configurations industrielles, ce nouveau modèle s'appuie sur l'utilisation d'un modèle du second ordre connu pour son bon comportement : le modèle EB-RSM. Ce modèle permet de reproduire l'anisotropie de la turbulence et comble certaines lacunes des modèles du premier ordre. Ce modèle est disponible dans Code_Saturne, code open source développé par EDF et au sein duquel les développements ont été réalisés. / CFD computations of turbulent flows always begin with a complex meshing process (upper plenum, fuel assembly in the nuclear industry for example). Geometrical constraints are the first ones to be satisfied (level of details, important zones to refine regarding “user experiences”). One has however to satisfy constraints that are inherent to the RANS model (Reynolds Averaged Navier Stokes) used for the computation. For example, if a « High-Reynolds » (k-ε standard, SSG, …) model is used one should only have wall cells with a dimensionless distance to the wall greater or equal to 20 to justify the use of the universal “law of the wall”. On the other hand, if a « Low-Reynolds » (BL-v²/k, EB-RSM, …) model is used, one should only find wall cells with a dimensionless distance to the wall below 1. If those models are used in an inappropriate way the results could be dramatic (computations can either diverge or give unphysical results). This thesis proposes the development of a new turbulence model with adaptive wall treatments that gives satisfactory results on all types of meshes. In particular, the model will be able to cope with meshes containing both « High-Reynolds » and « Low-Reynolds » wall cells. Given the complex flows encountered in the nuclear industry this thesis will use a model known for its good behavior: the EB-RSM model. This model is able to reproduce the anisotropy of the turbulence and give more satisfactory results than eddy viscosity models in different configurations. This model is available in Code_Saturne, an open source code developed at EDF. Al the developments are made in this code.

Les travaux de recherche de cette thèse concernent principalement l‘aide à la navigation individualisée dans un hypermédia épistémique. Nous disposons d‘un certain nombre de ressources qui peut se formaliser à l‘aide d‘un graphe acyclique orienté (DAG) : le graphe des épistèmes. Après avoir cerné les environnements de ressources et de parcours, les modalités de visualisation et de navigation, de traçage, d‘adaptation et de fouille de données, nous avons présenté une approche consistant à corréler les activités de conception ou d‘édition à celles dédiées à l‘utilisation et la navigation dans les ressources. Cette approche a pour objectif de fournir des mécanismes d‘individualisation de la navigation dans un environnement qui se veut évolutif. Nous avons alors construit des prototypes appropriés pour mettre à l‘épreuve le graphe des épistèmes. L‘un de ces prototypes a été intégré à une plateforme existante. Cet hypermédia épistémique baptisé HiPPY propose des ressources et des parcours portant sur l‘apprentissage du langage Python. Il s‘appuie sur un graphe des épistèmes, une navigation dynamique et un bilan de connaissances personnalisé. Ce prototype a fait l‘objet d‘une expérimentation qui nous a donné la possibilité d‘évaluer les principes introduits et d‘analyser certains usages. / This research work mainly concerns means of assistance in individualized navigation through an epistemic hypermedia. We have a number of resources that can be formalized by a directed acyclic graph (DAG) called the graph of epistemes. After identifying resources and pathways environments, methods of visualization and navigation, tracking, adaptation and data mining, we presented an approach correlating activities of design or editing with those dedicated to resources‘ use and navigation. This provides ways of navigation‘s individualization in an environment which aims to be evolutive. Then, we built prototypes to test the graph of epistemes. One of these prototypes was integrated into an existing platform. This epistemic hypermedia called HiPPY provides resources and pathways on Python language. It is based on a graph of epistemes, a dynamic navigation and a personalized knowledge diagnosis. This prototype, which was experimented, gave us the opportunity to evaluate the introduced principles and analyze certain uses.

Dans le domaine de la simulation numérique en électromagnétisme, l'évaluation d'erreur en régime magnétodynamique n'a pas trouvée de réponse pleinement satisfaisante jusqu'à maintenant. Après avoir introduit la méthode des éléments finis à partir d'une approche thermodynamique de l'électromagnétisme, nous proposons un nouveau critère d'erreur énergétique, qui permet d'évaluer l'erreur dans les parties conductrices sièges de courants de Foucault. Les caractéristiques de ce critère en fonction de la formulation et de l'ordre des éléments sont détaillées. Nous présentons ensuite une procédure de maillage adaptatif reposant sur ce critère appliquée à un cas en régime magnéto-harmonique 2D. Une extension aux régimes transitoires est introduite. La convergence des grandeurs énergétiques globales valide la pertinence du critère d'erreur proposé.

Dans un contexte où les systèmes communicants fleurissent, les Convertisseurs Analogique Numérique CAN doivent suivre les demandes des nouveaux standards de télécommunications. Un convertisseur seul, ne peut pas allier rapidité, précision et faible consommation de puissance. Dans le cadre de nos travaux, nous somme intéressé à une structure prometteuse de CAN basée sur l'entrelacement temporel de plusieurs convertisseurs, TIADC. Le taux d'échantillonnage augmente proportionnellement avec le nombre de CAN mais des problèmes de disparité entre les différents CAN réduisent la résolution effective du TIADC. Dans ce mémoire, nous avons contribuer à l'étude de ces convertisseurs, notamment aux pertes engendrées par les disparités entre les différents convertisseurs. La structure du TIADC a été modélisé dans un environnement de description matérielle. Plusieurs solutions de calibrations existantes ont été simulé afin de vérifier leur fonctionnement et de pouvoir proposer deux méthodes de correction. Une première méthode en différé visant le domaine de l'instrumentation et une seconde, en ligne visant des application de élécommunications. La première méthode a été vérifié par des données expérimentales, la seconde était implémenté dans un FPGA et vérifié par des tests et des mesures.

Lors du développement des applications de traitement numérique du signal, les algorithmes sont spécifiés en virgule flottante pour s'affranchir des problèmes liés à la précision des calculs. Cependant, pour satisfaire les contraintes de coût et de consommation, l'implantation de ces applications dans les systèmes embarqués nécessite l'utilisation de l'arithmétique virgule fixe. Ainsi, l'application définie en virgule flottante doit être convertie en une spécification virgule fixe. Pour réduire les temps de mise sur le marché des applications, des outils de conversion automatique de virgule flottante en virgule fixe sont nécessaires. Au sein de ces outils, une étape importante correspond à l'évaluation de la précision de la spécification virgule fixe. En effet, l'utilisation de l'arithmétique virgule fixe se traduit par la présence de sources de bruits liées à l'élimination de bits lors d'un changement de format. Ces bruits se propagent au sein du système et modifient la précision des calculs en sortie de l'application. La dégradation de la précision des calculs doit être maîtrisée afin de garantir l'intégrité de l'algorithme et les performances de l'application. La précision de l'application peut être évaluée par des simulations virgule fixe, mais celles-ci requièrent des temps de calcul élevés. L'utilisation de ce type d'approche pour l'optimisation d'une spécification virgule fixe conduit à des temps d'optimisation prohibitifs. De ce fait, l'objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle approche pour l'évaluation automatique de la précision des systèmes en virgule fixe basée sur un modèle analytique. La précision est évaluée en déterminant l'expression du Rapport Signal à Bruit de Quantification (RSBQ) de l'application considérée. Des méthodes ont été proposées pour traiter les systèmes linéaires et invariants dans le temps (LTI) ainsi que les systèmes non-LTI non-récursifs. Ainsi, l'objectif de la thèse est de proposer une méthode d'évaluation automatique de la précision en virgule fixe pour tout type de système et notamment, les systèmes non-LTI présentant une recursion dans le graphe, comme les filtres adaptatifs. Dans un premier temps, des modèles d'évaluation de la précision dédiés aux filtres adaptatifs sont proposés. Dans un second temps, une extension vers un modèle général pour tout type de système est présentée. Le premier aspect de ce travail concerne le développement de modèles analytiques d'évaluation de la précision dédiés à des applications particulières issues du domaine du filtrage adaptatif. En effet, ces applications non-LTI ne peuvent être traitées par les techniques automatiques classiques. Pour ces systèmes, les modèles dédiés existants ne sont valables que pour une loi de quantification par arrondi convergent. Les modèles proposés par notre approche prennent en compte toutes les lois de quantification, notamment la loi de quantification par troncature. Pour les différents algorithmes adaptatifs et notamment les algorithmes du gradient, une expression analytique de la puissance du bruit en sortie du système est proposée. Ces modèles ont été intégrés au sein d'un générateur d'IP (Intellectual Properties) permettant de générer un composant matériel ou logiciel optimisé d'un point de vue arithmétique. Le second aspect de notre travail correspond à la définition d'une approche générale d'évaluation analytique de la précision valable pour l'ensemble des systèmes composés d'opérations arithmétiques. Cette méthode se base sur une approche matricielle permettant de traiter plus facilement certains algorithmes de transformée (FFT, DCT). Pour les systèmes récursifs, le déroulement de la récurrence est mis en oeuvre. La complexité de notre approche a été déterminée et un modèle de prédiction linéaire a été proposé afin de réduire celle-ci. Ce modèle permet d'accélérer le déroulement de la récurrence. Le modèle a été implanté sur l'outil Matlab et s'intègre au flot général de conversion automatique de virgule flottante en virgule fixe. Cette approche permet ainsi d'optimiser la largeur des opérateurs dans un processus d'optimisation du coût de l'application (consommation d'énergie, surface de l'architecture). Ces deux approches sont évaluées et comparées en termes de précision et de temps de calcul pour différentes applications, et plus particulièrement, le Least Mean Square (LMS) ou les Algorithmes de Projection Affine (APA). Les deux méthodes permettent d'obtenir des valeurs de la puissance du bruit en sortie du système très proches des valeurs réelles. Le temps d'exécution du modèle sous Matlab a été évalué. L'approche par prédiction linéaire permet de réduire de manière significative le temps de calcul de la puissance du bruit. Les temps d'exécution, dans le cas d'un processus d'optimisation de la largeur des opérateurs, ont été mesurés et comparés à ceux obtenus par une approche par simulations virgule fixe. Notre approche permet de réduire le temps de calcul par rapport aux approches basées sur la simulation au bout de quelques itérations seulement. Ces résultats montrent l'intérêt de notre méthodologie pour réduire le temps de développement des systèmes en virgule fixe.

Pour un malentendant, le déficit auditif peut représenter un handicap majeur tant du point de vue physique que du point de vue social. Pour cette raison, la réhabilitation auditive constitue un champ d'application particulièrement important du traitement du signal audio et ses enjeux dépassent le seul contexte technologique. C'est dans ce cadre, et en particulier dans celui de la réhabilitation auditive par port de prothèses externes, que se situe ce travail de thèse. L'audition étant un sens particulièrement performant et complexe, compenser les pertes auditives des malentendants est une tâche difficile et délicate. En outre, les appareils sont conçus à partir d'éléments miniaturisés de pointe, notamment les micro-processeurs, ce qui impose des contraintes de fonctionnement très strictes. Au cours de nos recherches, nous avons travaillé sur la réalisation d'un module de rehaussement du signal de parole utilisant une technique d'atténuation spectrale à court-terme mise au point par Ephraïm et Malah. A l'issue de ce travail, nous avons proposé d'adapter cette méthode en réalisant l'analyse spectrale selon une échelle en fréquence conforme à notre perception auditive, l'échelle ERB (Equivalent Rectangular Bandwith) qui modélise la résolution fréquentielle des filtres auditifs. Dans un deuxième temps, nous avons étudié le problème de retour acoustique entre les transducteurs de la prothèse. Ce retour acoustique est source d'instabilité pour le système et aboutit fréquemment à la production d'un effet Larsen. Ce type de désagrément est extrêmement gênant et contraint l'audioprothésiste à limiter le gain d'amplification de la prothèse. De ce fait, la réhabilitation auditive ne peut pas être optimale. Pour pallier ce problème, nous proposons d'utiliser une méthode de filtrage adaptatif multi-délais basée sur le LMS (Least Mean Square) et réalisée dans le domaine de la transformée de Hartley. Du fait du retour acoustique, une prothèse auditive est un système électro-acoustique en boucle fermée. Les conditions d'application sont donc contraires aux hypothèses de convergence du LMS. Pour assurer la convergence de l'algorithme de descente de gradient, nous proposons une nouvelle méthode de définition du pas d'adaptation. Afin de vérifier le bon fonctionnement de la méthode proposée dans des conditions réalistes, nous avons mis en place une plate-forme de test en temps-réel basée sur un prototype de prothèses.

Actuellement, les industries cimentières utilisent des polymères, appelés superplastifiants, pour faciliter la mise en place des pâtes de ciment. Cependant, ces suspensions, en présence de superplastifiants, deviennent souvent instables et sédimentent. Nous avons montré que l'utilisation de polymères thermoassociatifs permet en changeant la température, de préparer des suspensions qui d'une part ne sédimentent pas et de l'autre ont un faible seuil d'écoulement. Les données rhéologiques ont été corrélées avec des mesures d'adsorption du polymère sur les particules de ciment. . Nous avons ainsi pu prouver que la partie du polymère thermoassociatif active dans l'épaississement était celle qui était adsorbé à la surface des particules. Une autre partie de cette thèse consistait à utiliser des systèmes modèles (particules de silices monodisperses et bidiperses, quartz) afin d'obtenir une meilleure compréhension du comportement rhéologique des pâtes de ciment sans ou en présence de polymère.

La sensibilité au contexte est une propriété qui identifie les systèmes dont le comportement repose sur l'exploitation d'un ensemble d'informations, appelé contexte d'utilisation. Malgré leur hétérogénéité, l'évolution rapide et soutenue des dispositifs mobiles (DM) vers des terminaux multifonctionnels, multi-capteurs et connectables sur le Web, a transformé ces DM en des environnements d'accueil idéaux pour l'exécution d'applications sensibles au contexte. Les DM deviennent également, par leur popularité, les principaux outils de création de documents multimédias personnels (DMP). Dans ce nouveau cadre d'usage, l'information qualifiée de contexte joue un rôle déterminant. En effet, le contexte capté lors de la création d'un DMP peut offrir des informations, appelées métadonnées, suffisamment riches pour le décrire, et, par la suite, l'identifier. Ce travail de thèse se situe ainsi à l'intersection de deux thématiques de recherche : l'Informatique Sensible au Contexte et la Gestion de Documents Multimédias. La prise en compte du contexte de création dans la gestion de DMP est une thématique nouvelle pour laquelle l'adoption d'un modèle sémantique de représentation pour les informations contextuelles, et l'élaboration de mécanismes d'acquisition et d'exploitation de ces informations, sont encore des problèmes non résolus. Nous proposons une architecture sensible au contexte, appelée CoMMediA (Context-aware Mobile Multimedia Architecture), pour la gestion de DMP, inspirée des architectures d'adaptation de Systèmes d'Information (SI) mobiles. Notre contribution s'articule autour : i) d'un modèle sémantique de représentation des métadonnées (ContextMultimedia), décrit en OWL et reposant sur une nouvelle notion de contexte, ii) d'un intergiciel adaptatif de capture du contexte de création de DMP (appelé DevAC), qui prend en compte l'hétérogénéité et les limitations intrinsèques des DM lors du déploiement d'applications mobiles, et iii) d'une plate-forme d'enrichissement de métadonnées contextuelles (ContextAnnotator). Notre objectif est de promouvoir la découverte automatique de métadonnées et d'illustrer également l'exploitation de la richesse sémantique des métadonnées pour l'organisation, l'annotation, le partage et la recherche de DMP. De plus, DevAC et nos applications mobiles de gestion de DMP s'appuient sur une infrastructure à composants, et sur une description sémantique des services offerts par une application. Le but ultime est d'aider le concepteur à développer et à déployer des applications multimédias et sensibles au contexte qui puissent s'adapter aux modèles des dispositifs mobiles des utilisateurs, sans qu'il soit besoin de réécrire le code d'une même application.