Thèse doctorat : Mathématiques : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre.

La majorité des systèmes physiques sont soumis à des limitations de fonctionnement. En effet, ces contraintes peuvent entraîner une dégradation des performances et même une instabilité des systèmes en boucle fermée. Dans ce contexte se situent les travaux de cette thèse qui ont pour objectif de développer des lois de commande adaptative floue à mode glissant pour les systèmes non linéaires avec contraintes de saturation et les appliquer sur le système moteur Diesel. Il s'agit de contrôler les trois actionneurs de la boucle d'air, à savoir: la vanne EGR (Exhaust Gas Recirculation), la vanne VGT (Variable Geometry Turbine) et la vanne papillon pour une poursuite de trajectoires de référence qui sont choisies afin d'optimiser les émissions des polluants et la consommation du carburant. Dans ce mémoire, deux modèles ont été adoptés, à savoir un modèle à deux entrées deux sorties pour lequel la vanne papillon est supposée totalement ouverte et un modèle trois entrées trois sorties. Ces modèles permettent de décrire l'évolution des paramètres les plus significatifs du système : la pression dans le collecteur d'admission, la pression dans le collecteur d'échappement et la puissance du compresseur. Les algorithmes proposés sont validés par simulation et à l'aide du simulateur AMESim / Most physical systems are subject to control constraints. Indeed, these constraints can lead to the degradation of performances and even instability of closed-loop systems. In this context, the main objective of this thesis is to develop adaptive fuzzy control laws for nonlinear systems in the presence of saturation constraints and applying them to the diesel engine system. The objective is to control the three actuators of the air loop of the diesel engine, namely: the Exhaust Gas Recirculation (EGR), the Variable Geometry Turbine (VGT) and the Throttle. The idea is to track a given reference signals which are chosen in order to optimize the pollutant emissions and the fuel consumption. In this thesis, two models have been adopted, a model with two inputs and two outputs in which the Throttle is assumed to be totally opened and a three input three output model. These models describe the significant parameters of the system, such that: the pressure of the intake manifold, the pressure of the exhaust manifold and the compressor power. The proposed algorithms are validated by simulation and using the AMESim simulator

Direct and significant narrations of the Human's past subsume so complex a multitude of problems (historical, anthropological, psychological, epistemological, etc) that, taking exception for some few areas, no formal, quantified and predictive theory of historical reconstitutions (understood in the classical, paradigmatic, sense of physical, quasi-physical or engineering disciplines) has, so far, been constructed. A first step towards overcoming this situation is outlined in the essay. The work is primarily (though not exclusively) devoted to historical/ scientific reconstitutions; special emphasis is laid upon the so called "domain of Natural Science". Throughout it a rather unconventional way of looking upon human's past achievements in that area is proposed, discussed and progressively developed: not as a mere repository of inventions and discoveries (as the usual historical approaches do), not as a simple reproduction of the possible cognitive processes which their authors used' (as the logistic reconstitutions seek) but rather as a cybernetic adaptative learning process (in the sense of G. PASK and H. VON FOESTER). The use of this approach allows, in particular: - to demonstrate that Science may be globally regarded as a (time-"space") growing system; - to give expression to this growth in terms, of an evolutionary model binding the approaches of PIAGET, WALLON, FREUD, HARTMANN etc (in which epistemological, contextual (social), psychological (conscious, unconscious) affective and cognitive paradigms are involved); - to describe this evolution in formal and quantifiable terms (using for it fuzzy "conditioned" automata theories); - to reproduce it in a special purpose cybernetic device (PASK's THOUGHTSTICKER system); - to perform historical experimentation (varying the value of the parameters, relationships and constraints by means of which the system is described). The essay ends with a practical application: the construction of an entailment-mesh of the First (or Greek) Image of Nature.

L’écoute est considérée comme une variable déterminante de la réussite des vendeurs et sa pratique est dépendante de conditions justifiant une recherche sur la relation bruits-écoute. La revue de littérature conduit à définir précisément les concepts de bruits et d’écoute pour les étudier dans un domaine peu exploité : la télévente en centre d’appels. Une étude exploratoire permet de valider et de compléter les construits sélectionnés avant de proposer une conception multidimensionnelle de l’écoute. Cette conception enrichit la théorie par l’intégration de deux écoutes spécifiques : l’écoute adaptative et l’écoute assertive complétant ainsi les techniques d’écoute passive et active. Une typologie des bruits axée sur des bruits externes (bruits de plateforme), des bruits de mission (challenge) et des bruits internes (anxiété, conscience de soi) est retenue pour analyser l’influence des bruits sur l’écoute. Des variables individuelles sont également intégrées à l’analyse. Les résultats de l’étude mettent en valeur l’existence d’influences différentes suivant les bruits expérimentés : les bruits externes et de mission ont une influence négative alors que les bruits internes ont des influences positives et négatives. Ces conclusions permettent d’enrichir les travaux sur le processus de communication-négociation en se situant du côté du téléconseiller « écoutant » et d’envisager des implications managériales en faveur d’une relation client qualitative. / Listening is considered as a determining variable for salespeople’s success and its practice depends on conditions justifying a study on the relation noises-listening. The literature review leads to define precisely the concepts of noises and listening to study them into a field that is less exploited : telesales in call centers. An exploratory study allows to validate and to complete the selected constructs before proposing a multidimensional conception of listening. This conception enriches the theory through the integration of two specific types of listening : adaptative listening and assertive listening thus completing the types of passive and active listening. A typology of noises aimed at external noises (platform noises), mission noises (challenge) and internal noises (anxiety, self-consciousness) is selected to analyse the influence of noises on listening. Individual variables are also integrated in the analysis. The results of the study highlight the existence of influences that are different according to the noises experienced : external and mission noises have a negative influence whereas internal noises have both positive and negative influences. These conclusions allow to enrich the works on the communication-negociation process by positioning oneself near the “listening” telesalesman and to consider managerial implications for a qualitative customer relation

L’imagerie super-résolue délivrée par l’optique adaptative permet d’imager la rétine à l’échelle cellulaire et rentre au service du diagnostic et du suivi de pathologie de l’oeil mais aussi à une meilleure connaissance de l’anatomie, des fonctions et des mécanismes de la rétine.Dans un premier temps nous avons défini la méthode permettant de positionner le centre de la fovéa ainsi que de mesurer la densité des cônes avec la meilleure répétabilité. Le centre de l’ellipse de plus fortes densités permet de positionner le centre de la fovéa. La densité des cônes est mesurée dans une fenêtre de 80 par 80 pixels à une excentricité mesurée sur un montage établi à partir de clichés réalisés tous les 2°.Un des aspects fondamental de ce projet est la réalisation d’une base de données cliniques normatives liées à des bio-marqueurs (densité, espacement et morphologie des cônes). En effet il est nécessaire de fournir des mesures quantitatives des structures visualisées. Cette étude a permis de caractériser la structure rétinienne d’une population saine ne présentant aucune maladie rétinienne, de façon à établir un référentiel de normalité. Cette étude nous a aussi permis de répondre aux questions laissées sans réponse par la littérature. Nous avons constaté que la densité des cônes différait nettement entre les méridiens horizontaux et verticaux. Nous avons également observé que la longueur axiale influait sur la densité des cônes exprimée en unité de surface mais pas en terme d'angle visuel, supportant l'hypothèse que la rétine s'étirait avec l'allongement du globe oculaire. Enfin, l'âge ne semble pas avoir d'impact sur la densité des cônes excepté à 2°.Nous nous sommes ensuite intéressé au lien entre l’acuité visuelle périphérique et l’espacement des cônes. Il est connu que les cellules ganglionnaires midgets (mRGC) sont responsables de la résolution visuelle. Mais, au niveau de la fovéa, chaque cône se connecte, via des cellules bipolaires, à une mRGC ON et OFF. Cette particularité anatomique rend la mesure de l’espacement entre les cônes un substitut observable aux cellules ganglionnaires permettant ainsi le lien avec l'acuité visuelle. Nous avons donc déterminé jusqu'à quelle excentricité les cônes ne sont plus un substitut observable des cellules ganglionnaires. Nous avons constaté que l’acuité visuelle est régit par l’espacement des cônes jusqu’à 2° d’excentricité, à la fois en rétine nasale et inférieure, soutenant l'idée que seulement 50% des mRGC fovéale détermine l’acuité visuelle (mRGC ON ou OFF). Au delà, l’espacement des cônes surestime l’acuité visuelle. Watson a développé un modèle permettant de prédire l’acuité visuelle sur la base de l’espacement entre les mRGC lui-même dérivé de l’espacement entre les cônes. Le modèle 50% (mRGC ON ou OFF) prédit également l’acuité visuelle dans le méridien vertical (inférieur) à 4° et 6° d'excentricité. Le long du méridien nasal, le modèle 50% sous-estime l’acuité visuelle. Un chevauchement partiel des champs récepteurs des mRGC ON + OFF pourrait en être la cause. Nous avons ensuite mesuré la densité des cônes dans les 48° centraux le long du méridien horizontal dans deux groupes, l’un présentant une histoire d’évolution myopique (i.e. allongement de l'oeil) et l'autre non. À ce jour, il n'existe qu’une seule étude ayant des mesures in-vivo de la densité des cônes au delà des 15° centraux. Cette étude nous a également permis d'affirmer que lors de l'évolution myopique, la rétine s’étirerait de manière uniforme dans la zone mesurée, excepté proche de la tête du nerf optique, où il semblerait qu'il y ait une adhérence plus forte. / The high-resolved imagery delivered by the adaptive optic is used to form pictures of the retina at the cellular level and to diagnose and follow up on eyes pathologies, but also to improve knowledge of the anatomy, functions and mechanisms of the retina.First we defined the method that allows us to position the center of the fovea and to measure the density of the cones with the best repeatability. The center of the ellipse of higher densities makes it possible to position the center of the fovea. The cone density is measured in a region of interest of 80 x 80 pixels to an eccentricity measured on a montage established from pictures made every 2°.One of the fundamental aspects of this project is the creation of a normative clinical database linked to bio-markers (density, spacing and morphology of cones). Indeed it is necessary to provide quantitative measures of the structures visualized. This study made it possible to characterize the retinal structure of a healthy population with no retinal disease, so as to establish a reference of normality. This study also allowed us to answer questions left unanswered by the literature. The density of the cones differs sharply between the horizontal and vertical meridians. We have also observed that the axial length influences cone density expressed in metric unit but not in terms of visual angle, supporting the hypothesis that the retina is stretched with the lengthening of the eyeball. Finally, age does not seem to have an impact on cone density except at 2°.We then examined the relationship between peripheral visual acuity and cone spacing. It is known that midget ganglion cells are in charge of visual resolution. But, at the fovea, each cone connects, via bipolar cells, to a midget ganglion cell ON and OFF. This anatomical particularity makes the measurement of the cone spacing an observable substitute for ganglion cells thus allowing the link with visual acuity. We have therefore determined to what eccentricity the cones are no longer an observable substitute for ganglion cells. We found that visual acuity is governed by the arrangement of cones up to 2° of eccentricity, both in nasal and inferior retinas, supporting the idea that only 50% of foveal mRGCs determine VA (mRGC ON or OFF). Beyond this, cone spacing over-samples ganglion cells. Watson developed a model to predict visual acuity based on the mRGC spacing, itself derived from the cone spacing. The 50% model (mRGC ON or OFF) also predicts visual acuity in the inferior meridian at 4° and 6° of eccentricity. Along the nasal meridian, the 50% model underestimates visual acuity. Partial overlap of the mRGC ON + OFF receptive fields may be the cause.Finally, we measured the cone density in the central 48° along the horizontal meridian in two study groups, one with a history of myopic evolution (i.e. elongation of the eye) and the other without. To this date, there is only one study with in-vivo measurements of cone density beyond the central 15°. This study also allowed us to assert that during myopic evolution, the retina stretches uniformly in the measured area, excepted near the optic nerve head, where it appears that there is a stronger adhesion.

Adaptive optical systems have applications in various domains: imaging (zoom and autofocus), medicine (endoscopy, ophthalmology), virtual and augmented reality. Liquid crystal-based lenses have become a big part of adaptive optics industry as they have numerous advantages in comparison with traditional methods. Despite significant progress made over the past decades, certain performance and production limitations still exist. This thesis explores ways of overcoming these problems, considering two types of tunable lenses: liquid crystal lens using dielectric dividing principle and modal control lens.The introduction of this thesis presents the theory of liquid crystals and adaptive lenses, addressing existing liquid crystal lenses as well.In the first and second chapters of this work we demonstrate the results of theoretical modeling of double dielectric optically hidden liquid crystal lens design. We have studied the influence of geometrical parameters, such as thickness of liquid crystal cell, shape and dimensions of dielectrics forming the optically hidden layer, on the optical power of the lens. The dependences of optical power on the relative permittivity and conductivity of dielectrics were obtained. The behavior of such a lens in the presence of temperature variation was analyzed. We have further extended the concept of hidden dielectric layer to exploration of microstructures. Two systems of microlenses and microprisms have been simulated. The comparison of optical phase modulation dependence on spatial frequency of microstructures was obtained. Deviations from ideal wavefronts were evaluated in both cases. We also compared proposed designs with a standard interdigital electrode approach. Suggested devices could be used for continuous light steering or as tunable microlens arrays. In the third and fourth chapters we present our studies of tunable lenses based on modal control principle. We verified simulation results by comparing them with experimentally obtained dependences of optical power and root mean square spherical aberrations. We have explored the following modifications of conventional modal control lens: 1) additional powered ring electrode; 2) floating disk electrode; 3) combination of the first two cases. The influence of each modification was studied and explained. Simulation results showed that using the combination of additional electrodes along with optimal powering technique -the wavefront could be corrected within the entire clear aperture of the lens. Modified lens meets low aberration requirements for ophthalmic applications (for example,intraocular implant). Finally, a new design of a wide aperture tunable modal control Fresnel lens was investigated. Imaging performance of the proposed Fresnel lens was evaluated and compared with the reference lens built using traditional modal control approach. The prototype device demonstrated the increase of optical powerin comparison with a conventional modal control lens of the same aperture size. A theoretical model and numerical simulations of the Fresnel lens design were presented. Simulations demonstrated a possibility of noticeable image quality improvement obtained using optimized voltages and frequencies.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception d'architectures reconfigurables. Plus précisément, il concerne les architectures matérielles adaptatives, ces dernières pouvant être modifiées du point de vue de leurs caractéristiques matérielles au cours de l'exécution d'une application. Nous présentons une méthodologie d'auto-configuration d'une architecture reconfigurable dynamiquement ainsi qu'une architecture permettant d'illustrer l'utilisation de la méthode. L'objectif de la méthode est de réduire la consommation d'énergie en garantissant le respect des contraintes à tout instant. La méthodologie proposée s'adresse aux architectures reconfigurables à grain épais, puisque l'unité fonctionnelle matérielle correspond à une fonction de haut niveau d'abstraction (IDWT, etc.), même si la réalisation de l'architecture est basée sur l'utilisation d'une structure reconfigurable à grain fin (FPGA). Le besoin d'adaptation choisi concerne principalement deux cas de figures. Premièrement, répondre aux variations dynamiques de la charge de calcul en cours de traitement : un accroissement ou une réduction du débit de données conduit à une inadéquation entre l'architecture et son environnement. Deuxièmement, s'adapter aux variations dynamiques de la structure de l'algorithme : dans certaines applications les traitements à effectuer changent en fonction des données qui arrivent. / My PhD project focuses on Dynamic Adaptive Runtime parallelism and frequency scaling techniques in coarse grain reconfigurable hardware architectures. This new architectural approach offers a set of new features to increase the flexibility and scalability for applications in an evolving environment with reasonable energy cost. In this architecture, the parallelism granularity and running frequency can be reconfigured by using partial and dynamic reconfiguration. The adaptive method and architecture have been already developed and tested on FPGA platforms. The measurements and results analysis based on DWT show that the energy efficiency is adjustable dynamically by using our approach. The main contribution to the research project involves an auto-adaptive method development; this means using partial and dynamic reconfiguration can reconfigure the parallelism granularity and running frequency of application. The adaptive method by adjusting the parallelism granularity and running frequency is tested with the same application. We are presenting results coming from implementations of Image processing key application and analyses the behavior of this architecture on these applications.

Em radioterapia externa, uma nova técnica chamada terapia de radiação de intensidade modulada - IMRT - permite delinear a dose de radiação em imagens de 2 ou 3 dimensões, delimitando de forma bastante precisa e não necessariamente uniforme a região a ser irradiada. Assim, ao mesmo tempo que o tumor é irradiado, é possível evitar a irradiação aos tecidos vizinhos íntegros (sãos), limitando os efeitos secundários do tratamento. Para que a radioterapia externa tenha sucesso usando a técnica IMRT, é fundamental delinear previamente de forma precisa o tumor e os órgãos sãos que devem ser protegidos da radiação, garantindo assim a dose exata de radiação nos volumes alvos. O objetivo desta tese é fornecer ferramentas que sejam adequadas ao delineamento automático de estruturas de interesse e à radioterapia adaptativa para tumores da região da cabeça e do pescoço. Atualmente, a segmentação de estruturas de interesse, tais como os órgãos em risco e as regiões de propagação tumoral, é feita manualmente. Esta é uma tarefa que demanda bastante tempo de um especialista, além de ser tediosa. Além do mais, o planejamento em radioterapia é feito baseado na imagem adquirida na semana do pré-tratamento, onde é calculada a dose. Normalmente o tratamento ocorre em várias semanas, porém a dose estimada no início do tratamento é a mesma para todas as outras semanas do tratamento. Calcular a dose e mantê-la nas demais semanas é uma simplificação que não corresponde à realidade, já que ocorrem mudanças anatômicas no paciente ao longo do tratamento. Estas mudanças ocorrem devido ao encolhimento do tumor e ao possível emagrecimento do paciente, provocando alterações anatômicas locais e globais. As contribuições desta tese visam solucionar e avançar nestes problemas e são apresentadas em dois eixos. No primeiro eixo, é proposta uma metodologia para escolher uma anatomia que seja representativa da população, anatomia esta chamada de atlas. O registro do atlas na imagem do paciente permite que estruturas de interesse sejam segmentadas automaticamente, acelerando o processo de delineamento e tornando-o mais robusto. A segunda contribuição desta tese é voltada à radioterapia adaptativa. Para que a dose estimada na primeira semana seja adaptada às modificações anatômicas, é necessária a utilização de métodos de registro não-rígidos. Portanto, nesta etapa é feita uma avaliação e adaptação dos métodos de registros de forma que a região do tumor esteja bem alinhada. / Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT) is a new technique enabling the delineation of the 3D radiation dose. It allows to delineate a radiation zone of almost any shape and to modulate the beam intensity inside the target. If IMRT enables to constrain the radiation plan in the beam delivery as well as in the protection of important functional areas (e.g. spinal cord), it also raises the issues of adequacy and accuracy of the selection and delineation of the target volumes. The purpose of this thesis is to provide tools to automatic delineation of the regions of interest and also to adaptive radiotherapy treatment for tumors located in the head and neck region. The delineation in the patient computed tomography image of the tumor volume and organs to be protected is currently performed by an expert who delineates slice by slice the contours of interest. This task is highly time-consuming and requires experts’ knowledge. Moreover, the planning process in radiotherapy typically involves the acquisition of a unique set of computed tomography images in treatment position on which target volumes (TVs) and normal structures are delineated, and which are used for dose calculation. Restricting the delineation of these regions of interest based solely on pre-treatment images is an oversimplification as it is only a snapshot of the patient´s anatomy at a given time. Shrinkage of the tumor and modification of the patient anatomy at large (e.g. due to weight loss) may indeed occur within the several weeks’ duration of a typical treatment. The main contributions of this thesis aim to advance in the solution to these issues and are presented in two axes. In the first one, it is proposed a methodology to choose an image with the most representative anatomy of a population; such image is called Atlas. The registration of the atlas into a new image of the patient allows to automatically segment the structures of interest, speeding up the delineation process and making it more robust. The second contribution of this thesis is focused on the adaptive radiotherapy. In order to adjust the estimated dose to the anatomical modifications, it is fundamental to have non-rigid registration algorithms. So, the evaluation and adaptation of non-rigid registration methods are required, addressing especially the alignment of the tumor’s region among different moments of the treatment.

La compréhension de la formation des systèmes planétaires, et du système solaire en particulier, est un des buts premiers en planétologie. De nombreuses informations sur les processus ayant eu lieu lors de la formation des planétésimaux sont toujours présentes au sein de la population des petits corps. Par conséquent, l'étude des astéroïdes est de la plus haute importance pour comprendre les mécanismes de formation planétaire, et requiert une connaissance solide de leurs propriétés physiques (taille, forme, densité, période de rotation et coordonnées du pôle) ainsi que de leurs propriétés de surface (distribution d'albédo et minéralogie) Dans ce contexte, j'étudie deux principaux astéroïdes de la ceinture principale cibles de la mission Dawn de la NASA: (1) Cérès et (4) Vesta, au moyen d'observations par imagerie et spectro-imagerie à haute résolution angulaire assistées par optique adaptative. Mes résultats montrent que la planète naine (1) Cérès est différenciée et que certaines marques d'albédo présentes à sa surface pourraient être composées d'un mélange de glace et de silicates. Une relation entre la topographie et la pente spectrale est détectée à la surface de (4) Vesta, ainsi qu'une relation entre l'albédo et la pente spectrale. Divers modèles sont envisagés, et l'hypothèse de présence d'un champs magnétique fossile protégeant la surface de l'altération spatiale due au vent solaire est privilégiée. Je décris également une nouvelle méthode d'analyse des propriétés physiques des petits corps utilisant les images de leur disque apparent ainsi que leurs courbes de lumière, et son application sur deux astéroïdes: (2) Pallas et (41) Daphne, permettant la détermination de leur densité de manière très précise. Une discussion sur les biais et erreurs systématiques des différentes méthodes utilisées dans la communauté est proposée, mettant en avant les avantages de cette nouvelle méthode. L'étude d'un ensemble d'astéroïdes par cette méthode est envisagée, afin de fournir une base de calibration aux grands projets futurs de cartographie du ciel telle que la mission Gaia de l'ESA. Je présente enfin une étude dynamique du système trans-Neptunien triple (136108) Haumea et des effets de marées qui s'y produisent. Une caractérisation des membres de sa famille dynamique est ensuite réalisée et finalement, je décris une tentative d'élargissement du domaine spectral utile (vers l'infrarouge moyen) pour contraindre la minéralogie des astéroïdes par spectroscopie.

Cette thèse, essentiellement théorique, traite de la commande des systèmes non-linéaires dans lesquels certains paramètres, Intervenant linéairement. sont Inconnus, L'objectif est la stabilisation asymptotique d'un point d'équilibre, et l'on se pose la question suivante: Supposons que l'on connaisse, pour chaque valeur possible des paramètres, une 101 qui stabiliserait le système correspondant: comment déduire de cette famille de lois une 101 (adaptative) qui stabilise sans utiliser la valeur des paramètres? On propose une démarche générale fondée sur l'estimation linéaire, et qui permet d'une part de classifier les algorithmes existant dans la littérature et d'autre part d'en écrire de nouveaux, On les compare suivant le critère de "performances" suivant: si chaque 101 de commande de la famille donnée au départ donnait la stabilité asymptotique globale, cette globalité est-elle conservée par la 101 adaptative? Lesavancées par rapport à la littérature existante viennent de ce que d'une part on ne se restreint plus à de la commande de type linéarisation par feedback et difféomorphisme et d'autre part certains contrôleurs trouvés ont de meilleures performances (au sens ci-dessus) que ceux existants. Des Idées nouvelles sont introduites comme l'estimation fondée sur une équation de Lyapunov ou une norma-lisation "réglable" en fonction de la croissance des incertitudes paramétriques, L'étude de la possibilité de compenser. par un terme de commande, les effets de l'adaptation amènent par ailleurs à établir des conditions générales d'équivalence par feedback et/ou difféomorphisme des systèmes d'une famille paramétrée,