Nous nous intéressons dans ce mémoire à des méthodes de parallélisation par découplage du système dynamique. Plusieurs applications numériques de nos jours conduisent à des systèmes dynamiques de grande taille et nécessitent des méthodes de parallélisation en conséquence pour pouvoir être résolues sur les machines de calcul à plusieurs processeurs. Notre but est de trouver une méthode numérique à la fois consistante et stable pour réduire le temps de la résolution numérique. La première approche consiste à découpler le système dynamique en sous-systèmes contenant des sous-ensembles de variables indépendants et à remplacer les termes de couplage par l’extrapolation polynomiale. Une telle méthode a été introduite sous le nom de schéma C (p, q, j), nous améliorons ce schéma en introduisant la possibilité à utiliser des pas de temps adaptatifs. Cependant, notre étude montre que cette méthode de découplage ne peut satisfaire les propriétés numériques que sous des conditions très strictes et ne peut donc pas s’appliquer aux problèmes raides présentant des couplages forts entre les sous-systèmes. Afin de pouvoir répondre à cette problématique de découplage des systèmes fortement couplés, on introduit le deuxième axe de recherche, dont l’outil principal est la réduction d’ordre du modèle. L’idée est de remplacer le couplage entre les sous-ensembles de variables du système par leurs représentations sous forme réduite. Ces sous-systèmes peuvent être distribués sur une architecture de calcul parallèle. Notre analyse du schéma de découplage résultant nous conduit à définir un critère mathématique pour la mise à jour des bases réduites entre les sous-systèmes. La méthode de réduction d’ordre du modèle utilisée est fondée sur la décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD). Cependant, ne disposant pas à priori des données requises pour la construction de la base réduite, nous proposons alors un algorithme de construction incrémentale de la base réduite permettant de représenter le maximum des dynamiques des solutions présentes dans l’intervalle de simulation. Nous avons appliqué la méthode proposée sur les différents systèmes dynamiques tels que l’exemple provenant d’une EDP et celui provenant de l’équation de Navier Stokes. La méthode proposée montre l’avantage de l’utilisation de l’algorithme de découplage basé sur la réduction d’ordre. Les solutions numériques sont obtenues avec une bonne précision comparées à celle obtenue par une méthode de résolution classique tout en restant très performante selon le nombre de sous-systèmes définis. / In this thesis, we are interested in parallelization algorithm for solving dynamical systems. Many industrial applications nowadays lead to large systems of huge number of variables. A such dynamical system requires parallel method in order to be solved on parallel computers. Our goal is to find a robust numerical method satisfying stability and consistency properties and suitable to be implemented in parallel machines. The first method developed in this thesis consists in decoupling dynamical system into independent subsystems and using polynomial extrapolation for coupled terms between subsystems. Such a method is called C(p; q; j).We have extended this numerical scheme to adaptive time steps. However, this method admits poor numerical properties and therefore cannot be applied in solving stiff systems with strong coupling terms.When dealing with systems whose variables are strongly coupled, contrary to the technique of using extrapolation for coupled terms, one may suggest to use reduced order models to replace those terms and solve separately each independent subsystems. Thus, we introduced the second approach consisting in using order reduction technique in decoupling dynamical systems. The order reduction method uses the Proper Orthogonal Decomposition. Therefore, when constructing reduced order models, we do not have all the solutions required for the POD basis, then we developed a technique of updating the POD during the simulation process. This method is applied successfully to solve different examples of dynamical systems : one example of stiff ODE provided from PDE and the other was the ODE system provided from the Nervier-Stokes equations. As a result, we have proposed a robust method of decoupling dynamical system based on reduced order technique. We have obtained good approximations to the reference solution with appropriated precision. Moreover, we obtained a great performance when solving the problem on parallel computers.

Continuous optimization problems are optimization problems where all variables<p>have a domain that typically is a subset of the real numbers; mixed discrete-continuous<p>optimization problems have additionally other types of variables, so<p>that some variables are continuous and others are on an ordinal or categorical<p>scale. Continuous and mixed discrete-continuous problems have a wide range<p>of applications in disciplines such as computer science, mechanical or electrical<p>engineering, economics and bioinformatics. These problems are also often hard to<p>solve due to their inherent difficulties such as a large number of variables, many<p>local optima or other factors making problems hard. Therefore, in this thesis our<p>focus is on the design, engineering and configuration of high-performing heuristic<p>optimization algorithms.<p>We tackle continuous and mixed discrete-continuous optimization problems<p>with two classes of population-based heuristic algorithms, ant colony optimization<p>(ACO) algorithms and evolution strategies. In a nutshell, the main contributions<p>of this thesis are that (i) we advance the design and engineering of ACO algorithms to algorithms that are competitive or superior to recent state-of-the-art<p>algorithms for continuous and mixed discrete-continuous optimization problems,<p>(ii) we improve upon a specific state-of-the-art evolution strategy, the covariance<p>matrix adaptation evolution strategy (CMA-ES), and (iii) we extend CMA-ES to<p>tackle mixed discrete-continuous optimization problems.<p>More in detail, we propose a unified ant colony optimization (ACO) framework<p>for continuous optimization (UACOR). This framework synthesizes algorithmic<p>components of two ACO algorithms that have been proposed in the literature<p>and an incremental ACO algorithm with local search for continuous optimization,<p>which we have proposed during my doctoral research. The design of UACOR<p>allows the usage of automatic algorithm configuration techniques to automatically<p>derive new, high-performing ACO algorithms for continuous optimization. We also<p>propose iCMAES-ILS, a hybrid algorithm that loosely couples IPOP-CMA-ES, a<p>CMA-ES variant that uses a restart schema coupled with an increasing population<p>size, and a new iterated local search (ILS) algorithm for continuous optimization.<p>The hybrid algorithm consists of an initial competition phase, in which IPOP-CMA-ES and the ILS algorithm compete for further deployment during a second<p>phase. A cooperative aspect of the hybrid algorithm is implemented in the form<p>of some limited information exchange from IPOP-CMA-ES to the ILS algorithm<p>during the initial phase. Experimental studies on recent benchmark functions<p>suites show that UACOR and iCMAES-ILS are competitive or superior to other<p>state-of-the-art algorithms.<p>To tackle mixed discrete-continuous optimization problems, we extend ACOMV <p>and propose CESMV, an ant colony optimization algorithm and a covariance matrix adaptation evolution strategy, respectively. In ACOMV and CESMV ,the decision variables of an optimization problem can be declared as continuous, ordinal, or categorical, which allows the algorithm to treat them adequately. ACOMV and<p>CESMV include three solution generation mechanisms: a continuous optimization<p>mechanism, a continuous relaxation mechanism for ordinal variables, and a categorical optimization mechanism for categorical variables. Together, these mechanisms allow ACOMV and CESMV to tackle mixed variable optimization problems.<p>We also propose a set of artificial, mixed-variable benchmark functions, which can<p>simulate discrete variables as ordered or categorical. We use them to automatically tune ACOMV and CESMV's parameters and benchmark their performance.<p>Finally we test ACOMV and CESMV on various real-world continuous and mixed-variable engineering optimization problems. Comparisons with results from the<p>literature demonstrate the effectiveness and robustness of ACOMV and CESMV<p>on mixed-variable optimization problems.<p>Apart from these main contributions, during my doctoral research I have accomplished a number of additional contributions, which concern (i) a note on the<p>bound constraints handling for the CEC'05 benchmark set, (ii) computational results for an automatically tuned IPOP-CMA-ES on the CEC'05 benchmark set and<p>(iii) a study of artificial bee colonies for continuous optimization. These additional<p>contributions are to be found in the appendix to this thesis.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'objectif de cette thèse est de concevoir un système automatique constitué d'une ou plusieurs caméras capables de détecter en trois dimensions un amalgame d'objets stockés dans un conteneur. Pour ceci, il est nécessaire de modéliser, de reconnaître et de localiser des formes dans une image. Dans un premier temps, Nous proposons une solution d'optimisation du calibrage de caméras. C'est une tâche essentielle pour récupérer des informations quantitatives sur les images capturées. Cette méthode nécessite des compétences spécifiques en matière de traitement d'image, ce qui n'est pas toujours le cas dans l'industrie. Nous proposons d'automatiser et d'optimiser le système d'étalonnage en éliminant la sélection des images par l'opérateur. Ensuite, nous proposons d'améliorer les systèmes de détection d'objets fins et sans motif. Enfin, nous proposons d'adapter des algorithmes évolutionnaires dans le but d'optimiser les temps de recherche. / The aim of this thesis is to design an automatic system involving one or several cameras capable of detecting in three dimensions a set of abjects placed in a bin. To do this, we must model, recognize and locate shapes in an image. First, we propose a solution to optimize the camera calibration system. This is an essential task for the retrieval of quantitative information about the captured images. However, the current methods require specific skills in image processing, which are not always available in industry. We propose to automate and optimize the calibration system by eliminating the selection of images by the operator. Second, we propose to improve the detection systems for thin and featureless abjects. Finally, we propose to adapt evolutionary algorithms to optimize search times.

Des travaux récents ont montré l’intérêt de la programmation par contraintes pour la fouille de données. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la recherche de motifs sur séquences, et en particulier à la caractérisation, à l’aide de motifs, de classes de séquences pré-établies. Nous proposons à cet effet un langage de modélisation à base de contraintes qui suppose une représentation matricielle du jeu de séquences. Un motif s’y définit comme un ensemble de caractères (ou de patrons) et pour chacun une localisation dans différentes séquences. Diverses contraintes peuvent alors s’appliquer : validité des localisations, couverture d’une classe de séquences, ordre sur les localisations des caractères commun aux séquences, etc. Nous formulons deux problèmes de caractérisation NP-complets : la caractérisation par motif totalement ordonné (e.g. sous-séquence exclusive à une classe) ou partiellement ordonné. Nous en donnons deux modélisations CSP qui intègrent des contraintes globales pour la preuve d’exclusivité. Nous introduisons ensuite un algorithme mémétique pour l’extraction de motifs partiellement ordonnés qui s’appuie sur la résolution CSP lors des phases d’initialisation et d’intensification. Cette approche hybride se révèle plus performante que l’approche CSP pure sur des séquences biologiques. La mise en forme matricielle de jeux de séquences basée sur une localisation des caractères peut être de taille rédhibitoire. Nous proposons donc de localiser des patrons plutôt que des caractères. Nous présentons deux méthodes ad-hoc, l’une basée sur un parcours de treillis et l’autre sur la programmation dynamique. / Recent works have shown the relevance of constraint programming to tackle data mining tasks. This thesis follows this approach and addresses motif discovery in sequential data. We focus in particular, in the case of classified sequences, on the search for motifs that best fit each individual class. We propose a language of constraints over matrix domains to model such problems. The language assumes a preprocessing of the data set (e.g., by pre-computing the locations of each character in each sequence) and views a motif as the choice of a sub-matrix (i.e., characters, sequences, and locations). We introduce different matrix constraints (compatibility of locations with the database, class covering, location-based character ordering common to sequences, etc.) and address two NP-complete problems: the search for class-specific totally ordered motifs (e.g., exclusive subsequences) or partially ordered motifs. We provide two CSP models that rely on global constraints to prove exclusivity. We then present a memetic algorithm that uses this CSP model during initialisation and intensification. This hybrid approach proves competitive compared to the pure CSP approach as shown by experiments carried out on protein sequences. Lastly, we investigate data set preprocessing based on patterns rather than characters, in order to reduce the size of the resulting matrix domain. To this end, we present and compare two alternative methods, one based on lattice search, the other on dynamic programming.

Dans cette thèse, nous comparons la vision humaine à des algorithmes de vision par ordinateur, basés sur un modèle mathématique appelé théorie a-contrario. Pour cela, nous nous concentrons sur deux taches visuelles dont la modélisation d'une part, et l'expérimentation psychophysique d'autre part, sont simples. Celles-ci consistent dans le groupement perceptuel d'éléments orientés appelés patchs de Gabor. Dans la première tache il s'agit de détecter des alignements, et dans la seconde des courbes, soit des configurations plus générales d'éléments en bonne continuation. Dans les deux cas, des expériences psychophysiques ont été menées afin de collecter des données sur la perception visuelle humaine dans un contexte de masquage.Le principe de non-accidentalité désigne le fait que les relations spatiales entre des éléments prennent un sens pour la perception lorsqu'il semble invraisemblable qu'elles soient le fruit du hasard. Ce principe trouve une formalisation dans la théorie a-contrario, qui est utilisée en vision par ordinateur pour déterminer des seuils de détection en accord avec la non-accidentalité. Dans cette thèse, les méthodes a-contrario sont appliquées dans l'implémentation de deux algorithmes conçus pour détecter respectivement des alignements et des courbes non-accidentels. Ces algorithmes ont joué le role de sujets artificiels dans nos expériences.Les données expérimentales des sujets humains ont donc été comparées aux algorithmes sur les memes taches, conduisant à deux principaux résultats. Premièrement, le Nombre de Fausses Alarmes (NFA), qui est la mesure scalaire de non-accidentalité dans la théorie a-contrario, est en forte corrélation avec les taux de détection obtenus par lessujets humains sur un large éventail de stimuli. Deuxièmement, les réponses des algorithmes ressemblent précisément à celles de la moyenne des sujets humains.La contribution de cette thèse est donc double. D'une part, elle valide de façon rigoureuse la pertinence des méthodes a-contrario dans l'estimation de seuils perceptuels, et leur application en vision par ordinateur. D'autre part, elle souligne l'importance du principe de non-accidentalité dans la vision humaine.Dans le but de rendre ces recherches reproductibles, les méthodes décrites dans la thèse ont été publiées dans le journal IPOL. Ces publications fournissent le détail des algorithmes, leur code source commenté, ainsi qu'une démonstration en ligne pour chacun d'eux. / The present dissertation compares the human visual perception to computer vision algorithms based on a mathematical model called a-contrario theory. To this aim, it focuses on two visual tasks that are at the same time easy to model and convenient to test in psychophysical experiments. Both tasks consist in the perceptual grouping of oriented elements, namely Gabor patches. The first one is the detection of alignments and the second one extends to curves, that is to say to more general arrangements of elements in good continuation. In both cases, alignments and curves, psychophysical experiments were set up to collect data on the human visual perception in a masking context.The non-accidentalness principle states that spatial relations are perceptually relevant when their accidental occurrence is unlikely. The a-contrario theory is a formalization of this principle, and is used in computer vision to set detection thresholds accordingly. In this thesis, the a-contrario framework is applied in two practical algorithms designed to detect non-accidental alignments and curves respectively. These algorithms play the part of artificial subjects for our experiments.The experimental data of human subjects is then compared to the detection algorithms on the very same tasks, yielding two main results. First, this procedure shows that the Number of False Alarms (NFA), which is the scalar measure of non-accidentalness in the a-contrario theory, strongly correlates with the detection rates achieved by human subjects on a large variety of stimuli. Secondly,the algorithms' responses match very well the average behavior of human observers.The contribution of this thesis is therefore two-sided. On the one hand, it provides a rigorous validation of the a-contrario theory's relevance to estimate visual thresholds and implement visual tasks in computer vision. On the other hand, it reinforces the importance of the non-accidentalness principle in human vision.Aiming at reproducible research, all the methods are submitted to IPOL journal, including detailed descriptions of the algorithms, commented reference source codes, and online demonstrations for each one.

Dans le contexte des réseaux complexes, cette thèse s’inscrit dans deux axes : (1) Méthodologiede la détection de communautés et (2) Evaluation de la qualité des algorithmes de détection de communautés. Dans le premier axe, nous nous intéressons en particulier aux approches fondées sur les Leaders (sommets autour desquels s’agrègent les communautés). Premièrement, nous proposons un enrichissement de la méthodologie LICOD qui permet d’évaluer les différentes stratégies des algorithmes fondés sur les leaders, en intégrant différentes mesures dans toutes les étapes de l’algorithme. Deuxièmement, nous proposons une extension de LICOD, appelée it-LICOD. Cette extension introduit une étape d’auto-validation de l’ensemble des leaders. Les résultats expérimentaux de it-LICOD sur les réseaux réels et artificiels sont bons par rapport à LICOD et compétitifs par rapport aux autres méthodes. Troisièmement, nous proposons une mesure de centralité semi-locale, appelée TopoCent, pour remédier au problème de la non-pertinence des mesures locales et de la complexité de calcul élevée des mesures globales. Nous montrons expérimentalement que LICOD est souvent plus performant avec TopoCent qu’avec les autres mesures de centralité. Dans le deuxième axe, nous proposons deux méthodes orientées-tâche, CLE et PLE, afin d’évaluer les algorithmes de détection de communautés. Nous supposons que la qualité de la solution des algorithmes peut être estimée en les confrontant à d’autres tâches que la détection de communautés en elle-même. Dans la méthode CLE nous utilisons comme tâche la classification non-supervisée et les algorithmes sont évalués sur des graphes générés à partir des jeux de données numériques. On bénéficie dans ce cas de la disponibilité de la vérité de terrain (les regroupements) de plusieurs jeux de données numériques. En ce qui concerne la méthode PLE, la qualité des algorithmes est mesurée par rapport à leurs contributions dans une tâche de prévision de liens. L’expérimentation des méthodes CLE et PLE donne de nouveaux éclairages sur les performances des algorithmes de détection de communautés / In this thesis we focus, on one hand, on community detection in complex networks, and on the other hand, on the evaluation of community detection algorithms. In the first axis, we are particularly interested in Leaders driven community detection algorithms. First, we propose an enrichment of LICOD : a framework for building different leaders-driven algorithms. We instantiate different implementations of the provided hotspots. Second, we propose an extension of LICOD, we call it-LICOD. This extension introduces a self-validation step of all identified leaders. Experimental results of it-LICOD on real and artificial networks show that it outperform the initial LICOD approach. Obtained results are also competitive with those of other state-of-the art methods. Thirdly, we propose a semi-local centrality measure, called TopoCent, that address the problem of the irrelevance of local measures and high computational complexity of globalmeasures. We experimentally show that LICOD is often more efficient with TopoCent than with the other classical centrality measures. In the second axis, we propose two task-based community evaluation methods : CLE and PLE. We examine he hypothesis that the quality of community detection algorithms can be estimated by comparing obtained results in the context of other relevent tasks. The CLE approach, we use a data clustering task as a reference. The PLE method apply a link prediction task. We show that the experimentation of CLE and PLE methods gives new insights into the performance of community detection algorithms.

La stéganographie numérique est une technique récente qui a émergé comme une source importante pour la sécurité des données. Elle consiste à envoyer secrètement et de manière fiable des informations dissimulées et non pas seulement à masquer leur présence. Elle exploite les caractéristiques des fichiers médias numériques anodins, tels que l’image, le son et la vidéo,et les utilise comme support pour véhiculer des informations secrète d’une façon inaperçue. Les techniques de cryptage et de tatouage sont déjà utilisées pour résoudre les problèmes liés à la sécurité des données. Toutefois,l’évolution des tentatives d’interception et de déchiffrement des données numériques nécessitent de nouvelles techniques pour enrayer les tentatives malveillantes et d’élargir le champ des applications y associées. L’objectif principal des systèmes stéganographiques consiste à fournir de nouveaux moyens sécurisés, indétectables et imperceptibles pour dissimuler des données.La stéganographie est utilisée sous l’hypothèse qu’elle ne sera pas détectée si personne n’essaye de la découvrir. Les techniques récentes destéganographie ont déjà été employées dans diverses applications. La majorité de ces applications ont pour objectif d’assurer la confidentialité des données.D’autres par contre sont utilisées malicieusement. L’utilisation de la stéganographie à des fins criminelles, de terrorisme, d’espionnage ou de piraterie constitue une menace réelle. Ces tentatives malveillantes de communiquer secrètement ont récemment conduit les chercheurs à inclure une nouvelle branche de recherche: la stéganalyse, pour contrer les techniques stéganographique. L’objectif principal de la stéganalyse est de détecter la résence potentielle d’un message dissimulé dans un support numérique et ne considère pas nécessairement son extraction. La parole numérique constitue un terrain de prédilection pour dissimuler des données numériques. En effet, elle est présente en abondance grâce aux technologies de télécommunications fixes ou mobiles et aussi à travers divers moyens de stockage de l’audio numérique. Cette thèse étudie la stéganographie et la stéganalyse utilisant la voix numérisée comme support et vise à (1) présenter un algorithme qui répond aux exigences des systèmes stéganographiques reliées à la capacité élevée, l’indétectabilité et l’imperceptibilité des données dissimulées, (2) le contrôle de la distorsion induite par le processus de dissimulation des données (3) définir un nouveau concept de zones spectrales dans le domaine de Fourier utilisant et l’amplitude et la phase (4) introduire un nouveau algorithme de stéganalyse basé sur les techniques de compression sans pertes d’information à la fois simple et efficace. La performance de l’algorithme stéganographique est mesurée par des méthodes d’évaluation perceptuelles et statistiques. D’autre part, la performance de l’algorithme de stéganalyse est mesurée par la capacité du système à distinguer entre un signal audio pur et un signal audio stéganographié. Les résultats sont très prometteurs et montrent des compromis de performance intéressants par rapport aux méthodes connexes. Les travaux futurs incluent essentiellement le renforcement de l’algorithme de stéganalyse pour qu’il soit en mesure de détecter une faible quantité de données dissimulées. Nous planifions également l’intégration de notre algorithme de stéganographie dans certaines plateformes émergentes telles que l’iPhone. D’autres perspectives consistent à améliorer l’algorithme stéganographique pour que les données dissimulées soit résistantes au codage de la parole, au bruit et à la distorsion induits parles canaux de transmission. / Digital steganography is a young flourishing science emerged as a prominent source of data security. The primary goal of steganography is to reliably send hidden information secretly, not merely to obscure its presence. It exploits the characteristics of digital media files such as: image, audio, video, text by utilizing them as carriers to secretly communicate data. Encryption and watermarking techniques are already used to address concerns related to datasecurity. However, constantly-changing attacks on the integrity of digital data require new techniques to break the cycle of malicious attempts and expand the scope of involved applications. The main objective of steganographic systems is to provide secure, undetectable and imperceptible ways to conceal high-rate of data into digital medium. Steganography is used under the assumption that it will not be detected if no one is attempting to uncover it. Steganography techniques have found their way into various and versatile applications. Some of these applications are used for the benefit of people others are used maliciously. The threat posed by criminals, hackers, terrorists and spies using steganography is indeed real. To defeat malicious attempts when communicating secretly, researchers’ work has been lately extended toinclude a new and parallel research branch to countermeasure steganagraphy techniques called steganalysis. The main purpose of steganalysis technique is to detect the presence or not of hidden message and does not consider necessarily its successful extraction. Digital speech, in particular, constitutes a prominent source of data-hiding across novel telecommunication technologies such as covered voice-over-IP, audio conferencing, etc. This thesis investigatesdigital speech steganography and steganalysis and aims at: (1) presenting an algorithm that meets high data capacity, undetectability and imperceptibility requirements of steganographic systems, (2) controlling the distortion induced by the embedding process (3) presenting new concepts of spectral embedding areas in the Fourier domain which is applicable to magnitude and phase spectrums and (4) introducing a simple yet effective speech steganalysis algorithm based on lossless data compression techniques. The steganographic algorithm’s performance is measured by perceptual and statistical evaluation methods. On the other hand, the steganalysis algorithm’s performance is measured by how well the system can distinguish between stego- and cover-audio signals. The results are very promising and show interesting performance tradeoffs compared to related methods. Future work is based mainly on strengthening the proposed steganalysis algorithm to be able to detect small hiding capacity. As for our steganographic algorithm, we aim at integrating our steganographic in some emerging devices such as iPhone and further enhancing the capabilities of our steganographic algorithm to ensure hidden-data integrity under severe compression, noise and channel distortion.

Au cours de cette thèse, l'exploration de l'espace de solutions par des métaheuristiques est abordée. Les métaheuristiques sont des méthodes d'optimisation utilisées pour résoudre des problèmes NP-difficile. Elles explorent aléatoirement l'espace de recherche pour trouver les meilleures solutions. Dans un premier temps, l'ensemble des solutions est modélisé par un espace unidimensionnel par une Méthode de Conversion de l'Espace de recherche (MCE). Des métriques sont proposées pour évaluer l'exploration de l'espace de recherche par une métaheuristique en identifiant les zones explorées et inexplorées. Ces métriques sont utilisées pour orienter l'exploration de l'espace de recherche d'une méthode d'optimisation.La convergence est améliorée en accentuant le recherche dans les zones explorées. Pour sortir des minimums locaux, l'exploration est diversifiée en la dirigeant vers les zones inexplorées. En associant l'exploration du voisinage des solutions et ces métriques cartographiques, il est possible d'améliorer les performances des métaheuristiques. Plusieurs algorithmes mono-objectifs et multiobjectifs sont implémentés en version classique, hybridé par la recherche locale et par la MCE. Le Flexible Job Shop Problem (FJSP) est utilisé comme problème de référence. Les expérimentations avec les algorithmes hybridés montrent une amélioration des performances / In this thesis, the solution space exploration by the metaheuristic is developed. The metaheuristics optimization methods are used to solve NP-hard problems. They explore randomly the search space to look for the best solutions. In a first step, the solution set is modeled by a one-dimensional space by a Mapping Method (MaM). Metrics are proposed to evaluate the search space exploration by a metaheuristic, identifying the explored and unexplored zones. These metrics are used to guide the search space exploration of an optimization method. The convergence is improved by emphasizing the research in the zones explored. To get out local minima, the exploration is diversified by pointing it towards the unexplored zones. Combining the neighbour discovery of the solutions and these mapping metrics, it is possible to improve the performance of metaheuristics. Several single-objective and multi-objective algorithms are implemented in the classic version, hybridized with local search and MaM. The Flexible Job Shop Problem (FJSP) is used as a reference problem. The experimentations with hybridized algorithms show performance improved

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'étude des modèles comportementaux en mode dégradé des machines pentaphasées à commutation de flux (MCF pentaphasée). Tout d'abord, une comparaison des performances électromagnétiques de cette machine à une machine triphasée équivalente est tout d'abord effectuée. Ces performances sont calculées par la méthode des Eléments Finis (EF 2D) et validées expérimentalement. Les résultats ont montré l'apport de la machine pentaphasée avec un couple massique plus élevé, une ondulation de couple plus faible, un courant de court-circuit plus faible et sa capacité à tolérer des défauts de phases. L'étude de la tolérance aux ouvertures de phases est alors élaborée pour cette MCF pentaphasée. Le comportement de la machine en cas d'ouvertures de phases (du point de vue du couple moyen, de l'ondulation de couple, des pertes Joule et du courant dans le neutre) est présenté. Ensuite, des méthodes de reconfiguration en vue d'améliorer le fonctionnement sont proposées dont une reconfiguration minimale permettant de se retrouver avec une alimentation équivalente à celle d'une machine tétraphasée ou triphasée, un calcul analytique des courants optimaux permettant d'annuler à la fois le courant du neutre et l'ondulation du couple tout en assurant le couple moyen, et finalement une reconfiguration assurée par un algorithme génétique d'optimisation qui est un algorithme non-déterministe multi-objectifs et multi-contraintes. Diverses combinaisons des différents objectifs et contraintes sont, dans ce cadre, effectuées et les courants optimaux sont injectés dans le modèle EF 2D de la machine pour vérifier si les performances ont été améliorées. Le modèle analytique du couple pris en compte dans l'algorithme d'optimisation est alors révisé pour prendre en compte l'influence du mode dégradé. Les différentes solutions du front de Pareto sont analysées et les performances électromagnétiques sont bien améliorées. Cela est vérifié par les calculs EF 2D et suivi d'une validation expérimentale. L'influence des défauts sur les forces magnétiques radiales est également analysée. Dans une seconde partie, l'étude de la tolérance de la machine pentaphasée à commutation de flux aux défauts de courts-circuits est effectuée. Les premières étapes d'isolation des défauts de courts-circuits sont proposées. Par la suite, les courants de courts-circuits, prenant en compte l'effet reluctant de la machine, sont calculés analytiquement et leurs effets sur les performances de la machine sont analysés. Les reconfigurations sont aussi calculées par l'algorithme génétique d'optimisation et les nouvelles références des courants permettent d'améliorer le fonctionnement en mode dégradé. Tous les résultats sont validés par la méthode des EF 2D et expérimentalement. En conclusion, des comparaisons entre la tolérance aux défauts d'ouvertures et de courts-circuits de la machine pentaphasée à commutation de flux sont effectuées et ont permis de conclure quant au fonctionnement de cette machine en modes sain et dégradé avec et sans correction. Les résultats analytiques, numériques et expérimentaux ont montré la bonne efficacité de la commande proposée pour l'amélioration de la tolérance aux défauts d'ouvertures et courts-circuits de phases. / In this thesis, we are interested in the study of a five-phase flux switching permanent magnet machine (five-phase FSPM machine) behavior in healthy and faulty mode. First, a comparison of electromagnetic performances between this machine and an equivalent three-phase machine is carried out. These performances are calculated by a Finite Element (FE 2D) model and validated by experiments. Results showed the five-phase machine contribution with a higher torque density, lower torque ripples, lower short-circuit current and ability to tolerate phases faults. The study of open-circuit tolerance is then developed for this five-phase FSPM. The behavior of the machine (the average torque, torque ripples, copper losses and the current in the neutral) in the case of open-circuit on a single and two adjacent and non-adjacent phases is presented. Then reconfiguration methods to improve the operation are proposed including a minimum reconfiguration allowing to end up with a feeding equivalent to that of a three-phase or a four-phase machine, an analytical calculation of optimal currents to cancel both the neutral current and torque ripples while ensuring the average torque, and finally a reconfiguration performed by a genetic optimization algorithm which is a non-deterministic algorithm multi-objective functions and multi-constraints. In this context, various combinations of different objectives and constraints are proposed and optimal currents are injected into the 2D FE model of the machine to see if performances have been improved. The analytical model of the torque used in the optimization algorithm is then revised to take into account the influence of the degraded mode. Different solutions of Pareto front are analyzed and electromagnetic performances are improved. This is verified by FE 2D calculations and followed by experimental validation. Faults impact on the radial magnetic forces is also analyzed. In the second part of this work, the study of the five-phase FSPM machine tolerance to short-circuit faults is performed. First steps of the faults isolation are proposed. Thereafter, short-circuit currents, taking into account the reluctance machine impact, are calculated analytically and their effects on machine performances are analyzed. Reconfigurations are also calculated by the genetic algorithm optimization and new references currents improved the degraded mode operation. All results are validated by the FE 2D calculation and experimentally. In conclusion, comparisons between fault-tolerance to phases openings and short-circuits of the five-phase FSPM machine are performed. Results led to conclude regarding the operation of this machine in healthy and degraded modes with and without correction. Analytical, numerical and experimental results showed good efficiency of the proposed control to improve fault-tolerance to phases openings and short-circuits.