La réalité virtuelle est un domaine touchant à plusieurs disciplines. Par le biais de l'interaction 3D l'Homme peut accomplir des tâches dans un environnement virtuel en utilisant des techniques d'interaction 3D. Ces techniques sont souvent mono-tâches et s'appuient sur l'utilisation de matériel de réalité virtuelle bien spécifique. Le passage d'une tâche de l'interaction 3D à une autre est le plus souvent à la charge de l'utilisateur, ou bien du programmeur. Cependant de nombreux problèmes sont présents dans ces systèmes, dits de réalité virtuelle. En effet, des problèmes matériels le plus souvent dû aux technologies utilisées sont présents et peuvent induire un comportement erratique du système. De plus, il peut arriver que les techniques d'interaction 3D ne soient pas adaptées à l'application de réalité virtuelle, ou que celles-ci soient trop complexes à utiliser pour le novice. Tous ces problèmes nuisent à l'immersion de l'être humain dans l'environnement virtuel ainsi qu'aux performances de l'interaction 3D et donc à l'accomplissement de la tâche dans l'application de réalité virtuelle. L'objectif de ce travail est de proposer un système d'interaction 3D adaptative. Par interaction 3D adaptative, on cherche à définir une interaction 3D qui soit continue tant au niveau des données qu'au basculement d'une tâche à l'autre. Nous avons donc modélisé et conçu un ensemble de composants pour accomplir cet objectif. Nous avons modélisé une technique d'interaction 3D pouvant être utilisé de manière continue même lors du basculement d'une tâche. Nous avons également conçu un système qui permet d'automatiser le basculement d'une tâche de l'interaction 3D vers une autre en estimant la tâche que souhaite accomplir l'utilisateur. Enfin, un dernier composant a pour rôle d'améliorer la précision et de garantir la continuité du tracking.

Les réseaux de capteurs sans fils sont de plus en plus utilisés dans des applications de surveillance de grands systèmes (feux de forêt, gaz dans les galeries minières, éthologie, ...). Une caractéristique de ces applications est que la topologie du réseau va être dynamique : soit les capteurs sont géographiquement mobiles (dispersion d'une nappe de pétrole), soit les conditions environnementales évoluent et modifient les capacités de communication des capteurs entre eux. Aussi, d'un système connexe, on peut évoluer vers un système clustérisé qui présente une rupture de la connectivité globale, et donc du système d'information. Une solution consiste à utiliser un (ou des) collecteur(s) des mesures (par exemple un robot mobile) qui va rétablir une connectivité discrète pour reconstituer à des échéances fixes un système d'information cohérent. Nous avons proposé un algorithme de clustering du réseau de capteurs sans fils adapté à la dynamique de sa topologie. La métrique choisie prend en compte la densité et la mobilité des nœuds, ainsi que leur énergie résiduelle. Ensuite, nous avons conçu un protocole de couche session permettant au collecteur de reconstruire le contexte de communication avec les clusters précédemment visités, sachant qu'ils ont pu évoluer en nombre, dispersion, fusion, ... Pour ce faire, il faut générer dynamiquement une trajectoire optimale du collecteur, en se basant sur un modèle d'estimation de la topologie, en prenant en compte les exigences applicatives (fréquence et volume des informations remontées). Pour la validation de l'algorithme de clustering et du protocole de couche session proposés, nous avons défini un modèle de nœud capteur que nous avons intégré à l'environnement de simulation Opnet.

Ce mémoire concerne l'étude de la stabilité en temps fini et de la stabilisation de systèmes dynamiques non linéaires, décrits par des équations différentielles ordinaires ou des inclusions différentielles ordinaires ou des équations fonctionnelles retardées. Après un chapitre d'introduction avec quelques rappels sur la stabilité et la stabilisation des systèmes dynamiques, la première partie est consacrée à l'étude de la stabilité en temps fini qui est un cas particulier de la stabilité asymptotique où les solutions d'un système atteignent en temps fini l'équilibre de ce système. Le travail présenté utilise les fonctions de Lyapunov pour obtenir des conditions de stabilité en temps fini. <br />La deuxième partie de ce mémoire est consacrée à la stabilisation en utilisant les fonctions de Lyapunov contrôlées. Une large part est dédiée à la stabilisation en temps fini.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet européen PAPYRUS (7th FWP (Seventh Framework Program) et concerne le développement de modèles et d'outils permettant l'analyse d'un procédé industriel en interaction avec les indicateurs des performances du système. Ainsi que la synthèse d'algorithmes "Plug & Play" de diagnostic de défauts. Plus précisément, le premier objectif de la thèse est de proposer des modèles et des critères qui permettent, pour un procédé complexe de grande dimension, de savoir si des objectifs, exprimés en termes de performances (coût, de sûreté de fonctionnement, etc.), sont atteignables. Dans le cadre de la modélisation de causalité du système, une méthode, basée sur le transfert entropie, est proposée afin d'identifier le modèle de causalité du système à partir des données. On s'intéressera aussi à l'influence de divers défauts sur cette atteignabilité. Les outils utilisés sont principalement basés sur l'analyse par approche graphique (graphe de causalité) conjointement avec des outils statistiques. Le second objectif concerne la mise en oeuvre d'algorithmes de diagnostic de défauts. Une procédure hiérarchique de diagnostic de défauts s'appuyant sur les modèles de causalité du système est mise en oeuvre. Cette étape a aussi pour objectif de permettre l'évaluation des performances du système. La cible est le procédé d'application du projet PAPYRUS (papeterie Stora Enso d'IMATRA en Finlande).

Les études menées permettent de prendre en main un système depuis l'identification jusqu'à la commande robuste des systèmes non entiers. Les principes de la platitude permettent de parvenir à la planification de trajectoire à condition de connaître le modèle du système, d'où l'intérêt de l'identification des paramètres du système. Les principaux travaux de cette thèse concernent l'identification de système par modèles non entiers, la génération et la poursuite robuste de trajectoire par l'application des principes de la platitude aux systèmes non entiers. Le chapitre 1 rappelle les définitions et propriétés de l'opérateur non entier ainsi que les diverses méthodes de représentation d'un système non entier. Le théorème de stabilité est également remémoré. Les algèbres sur les polynômes non entiers et sur les matrices polynômiales non entières sont introduites pour l'extension de la platitude aux systèmes non entiers. Le chapitre 2 porte sur l'identification par modèle non entier. Après un état de l'art sur les méthodes d'identification par modèle non entier, deux contextes sont étudiés : en présence de bruit blanc et en présence de bruit coloré. Dans chaque cas, deux estimateurs optimaux (sur la variance et le biais) sont proposés : l'un, en supposant une structure du modèle connue et d'ordres de dérivation fixés, et l'autre en combinant des techniques de programmation non linéaire qui optimise à la fois les coefficients et les ordres de dérivation. Le chapitre 3 établit l'extension des principes de la platitude aux systèmes non entiers. La platitude des systèmes non entiers linéaires en proposant différentes approches telles que les fonctions de transfert et la pseudo-représentation d'état par matrices polynômiales est étudiée. La robustesse du suivi de trajectoire est abordée par la commande CRONE. Des exemples de simulations illustrent les développements théoriques de la platitude au travers de la diffusion thermique sur un barreau métallique. Enfin, le chapitre 4 est consacré à la validation des contributions en identification, en planification de trajectoire et en poursuite robuste sur un système non entier réel : un barreau métallique est soumis à un flux de chaleur.

Notre travail s'intègre dans la tendance actuelle concernant le développement durable et la gestion intégrée des zones côtières. Plus précisément, nous nous sommes intéressés aux besoins de la communauté opérationnelle dépendante du littoral, et au développement et à l'évaluation de méthodologies ad hoc. Nous proposons un ensemble de procédures et d'outils de suivi et de simulation d'environnements littoraux, reposant sur l'utilisation conjointe de données de télédétection, de modèles numériques du transfert radiatif dans la mer et l'atmosphère et éventuellement de mesures in situ, permettant de dériver des informations pertinentes sur la distribution spatiale des propriétés optiques dans les eaux du cas II. Nous montrons que des méthodes robustes de traitement des images à haute résolution spatiale, facilement transposables d'un site à l'autre, sont au coeur du besoin pour un meilleur suivi du domaine littoral par télédétection. Nous dressons un panorama comparatif et critique des méthodes historiques et précisons le cadre opérationnel de leur application. Une analyse détaillée du transfert radiatif dans les eaux littorales turbides permet d'identifier les processus optiques prépondérants et dont la prise en compte est nécessaire à une modélisation satisfaisante de ces environnements. Nous proposons des approches innovantes reposant sur des solutions au problème inverse appliqué à l'optique marine. Ces procédures et méthodes sont intégrées dans un outil logiciel dédié, incluant différents modèles de simulation du transfert radiatif dans les eaux côtières, et un ensemble d'outils de traitement d'image de la couleur de la mer, adaptés au contexte de travail d'un utilisateur opérationnel. La robustesse des méthodes développées est évaluée au travers d'analyses de sensibilité. Cette approche nous a permis de prendre en compte les caractéristiques des capteurs futurs ayant un fort potentiel pour l'étude des zones côtières (MERIS, NEMO-COIS). L'intégration du prototype dans un Système d'Information Marin fournira à terme les conditions d'exploitation optimale de l'outil.

Les systèmes multi-capteurs exploitent les complémentarités des différentes sources sensorielles. Par example, le capteur visuo-inertiel permet d'estimer la pose à haute fréquence et avec une grande précision. Les méthodes de vision mesurent la pose à basse fréquence mais limitent la dérive causée par l'intégration des données inertielles. Les centrales inertielles mesurent des incréments du déplacement à haute fréquence, ce que permet d'initialiser la vision et de compenser la perte momentanée de celle-ci. Cette thèse analyse deux aspects du problème. Premièrement, nous étudions les méthodes visuelles directes pour l'estimation de pose, et proposons une nouvelle technique basée sur la corrélation entre des images et la pondération des régions et des pixels, avec une optimisation inspirée de la méthode de Newton. Notre technique estime la pose même en présence des changements d'illumination extrêmes. Deuxièmement, nous étudions la fusion des données a partir de la théorie de la commande. Nos résultats principaux concernent le développement d'observateurs pour l'estimation de pose, biais IMU et l'autocalibrage. Nous analysons la dynamique de rotation d'un point de vue nonlinéaire, et fournissons des observateurs stables dans le groupe des matrices de rotation. Par ailleurs, nous analysons la dynamique de translation en tant que système linéaire variant dans le temps, et proposons des conditions d'observabilité uniforme. Les analyses d'observabilité nous permettent de démontrer la stabilité uniforme des observateurs proposés. La méthode visuelle et les observateurs sont testés et comparés aux méthodes classiques avec des simulations et de vraies données visuo-inertielles.

Les convertisseurs de puissance multicellulaires trouvent une place privilégiée dans le contrôle des systèmes de très forte puissance. Dans ce travail de thèse une nouvelle classe de convertisseurs de puissance est étudiée les Convertisseurs Multicellulaires Parallèles (CMP). La topologie de ces convertisseurs repose sur une association de n cellules de commutationinterconnectées par l'intermédiaire d'inductances indépendantes, appelées aussiinductances de liaison. Le CMP permet d'atteindre un courant de sortie égal à n fois le courant d'entrée du convertisseur, l'inconvénient majeur de ce type de convertisseur est le déséquilibrage des courants de branches . Dans le but de réduire et d'économiser le nombre de capteurs, nous avons proposé dans la première partie de la thèse une analyse d'observabilité spécifique à une classe de système dynamique hybride appelée Z(TN)-Observability et synthétisé un observateur hybride en utilisant l'algorithme super twisting. La deuxièmepartie du travail a été consacrée à la synthèse d'une loi de commande pour la régulation des courants de branches. En effet, le régulateur proposé est un régulateur hybride en basant sur la modélisation par réseaux de pétri de l'algorithme de contrôle. Enfin, Les deux parties théoriques sont suivies par une réalisation pratique d'un CMP à trois cellules de commutation pour valider les deux approches proposées. Les résultats expérimentaux nous ont montré les performances de l'observateur et le régulateur de courant et de tension de sortie.

Dans cette thèse, nous nous intéressons aux problèmes de pilotage d'activités de service et d'affectation de ressources humaines, en particulier dans les ateliers de maintenance automobile.<br />Nous présentons une approche à deux niveaux pour la planification des demandes. Le premier niveau permet de vérifier de manière agrégée et en coopération avec le client la faisabilité des prestations ; une fois la demande acceptée, le deuxième niveau aide à affecter les acteurs en recherchant la meilleure adéquation entre les activités à planifier et les qualifications requises, chaque acteur pouvant présenter un profil multi-compétences dans le cadre de sa spécialité.<br />Notre objectif est de fournir aux responsables un outil d'aide à la décision pour mieux utiliser les compétences des techniciens en fonction des interventions et de mieux planifier ces interventions vis à vis de la demande du client en termes de délai et qualité. Pour cela nous caractérisons l'adéquation activités/acteurs par profils modélisés par un ensemble de compétences disjonctives. Nous validons, pour la détermination des rendez-vous de façon coopérative et en temps réel avec le client, une fenêtre d'intervention qui soit fiable et cohérente compte tenu de la capacité de l'atelier et du planning existant. Nous abordons ce problème comme celui de l'insertion d'un ensemble de tâches non préemptives dans un ordonnancement flexible (modèle en temps continu avec dates limites et contraintes énergétiques), la polyvalence des opérateurs étant modélisée sous la forme de pôles de ressources cumulatives non disjoints.

De nos jours, pour maîtriser la complexité structurelle et fonctionnelle associées à la conception et au développement d'un système complexe tel qu'un avion, les entreprises mettent en place des organisations elles aussi complexes, à la fois hiérarchisées et distribuées. Ainsi le développement du système est confié à différentes équipes provenant d'entreprises aux métiers différents mais complémentaires. Ces équipes fonctionnent en ingénierie concourante et doivent se coordonner lors de la conception (échanges de résultats intermédiaires concernant des sous-systèmes à différents niveaux de maturité) et lors de l'intégration (travail en " plateaux "). Ce travail se focalise plus particulièrement sur le pilotage des activités d'ingénierie au sein d'une équipe, compte tenu de contraintes globales sur les ressources (nombres de personnes allouées) et sur les délais (fenêtres temporelles des activités), mais aussi compte tenu des contraintes de synchronisation que traduisent l'interdépendance des équipes. L'originalité de ce travail est de proposer une caractérisation énergétique des activités et des contraintes qui les lient et de valider la cohérence des décisions de pilotage (avance ou retard des activités, allocation de ressources supplémentaires) par l'utilisation d'un outil rigoureux basé sur la programmation par contraintes. Les mécanismes de propagation de contraintes peuvent être utilisés pour valider différentes simulations afin de servir de références pour la renégociation de contraintes lorsque celle-ci devient obligatoire. Une première spécification des modes d'utilisation d'un outil d'aide à la décision est également proposée. Nous concluons sur les extensions du modèle et sur les travaux d'expérimentation et de validation qui doivent prolonger ce travail afin de parvenir à un outil opérationnel diffusable à l'ensemble des équipes partenaires d'un projet de développement d'un système complexe.