Le problème étudié dans cette thèse est la commande en boucle fermée d'un système SCR (Réduction Sélective Catalytique) par l'urée tel qu'utilisé dans les systèmes de dépollution des gaz d'échappement des moteurs diesel automobiles. Une première contribution du manuscrit est en un modèle détaillé de la SCR, soulignant de la nature distribuée (1D) du système considéré, et plusieurs réductions successives de ce modèle de simulation conduisant à un modèle plus simple, utilisable à des fins de synthèse de contrôleur. Une seconde contribution consiste à prendre en compte la sensibilité au NH3 du capteur de NOx utilisé pour la rétroaction lors du développement d'algorithmes de commande (observateur d'état, boucle de rétroaction, séquencement de gain, interprétation du signal capteur). L'observateur-contrôleur présenté possède plusieurs points d'équilibre dues à la sensibilité du capteur de sortie. On montre que seul le point d'intérêt pratique est asymptotiquement stable, les autres étant instables naturellement, rendus instables par une implémentation spécifique ou aisémentdétectés comme indésirables. Ces deux contributions ont été testées expérimentalement et validées. En résumé, la méthode de contrôle proposée dans cette thèse permet, à partir d'un moteur conforme aux exigences Euro 5 et avec une procédure de pré-conditionnement du catalyseur, de satisfaire la norme Euro 6. / The problem studied in this thesis is the closed-loop control of a urea-SCR (urea Selective Catalytic Reduction) as used in aftertreatment systems of diesel vehicles. A first contribution of the thesis is a detailed model for the SCR, highlighting the distributed (1D) nature of the considered system, and several successive reductions of this simulation model leading to a simpler one, better-suited for control design purposes. A second contribution consists in considering the sensitivity to NH3 of the NOx sensor used in a feedback loop, in the development of the control algorithms (state observer, feedback, gain scheduling, measurement interpretation). The ambiguity of the output measurement could be detrimental to the closed loop response, as it generates multiple equilibrium points (artefacts), besides the point of practical interest. A study of the closed-loop dynamics is performed in the vicinity of each point, which shows that the closed loop system naturally converges to the point of interest not to the artefacts. Both contributions have been tested and validated experimentally. In summary, the method proposed in this thesis might allow an engine equipped with Euro 5 hardware to satisfy Euro 6 standard using a preconditioning procedure of the catalyst.

L'avancement de la communication numérique optique dans les réseaux longue distance et d'accès a déclenché les technologies émergentes dans le domaine micro-ondes / ondes millimétriques. Ces systèmes hybrides sont fortement influencés non seulement par les déficiences de liens optiques mais aussi des effets de circuits électriques. Les effets optiques et électriques peuvent être ainsi étudiés en même temps en utilisant des outils assistés par ordinateur en développant des modèles de circuit équivalent de l'ensemble des composants de liaison tels que les lasers à semi-conducteurs, modulateurs, photo-détecteurs et fibre optique. Dans cette thèse, les représentations de circuit des composants de liaison photoniques sont développées pour étudier des architectures différentes. Depuis la source de lumière optique est le principal facteur limitant de la liaison optique, une attention particulière est accordée aux caractéristiques, y compris les plus importants de simples lasers en mode semi-conducteurs. Le modèle de circuit équivalent de laser qui représente l'enveloppe du signal optique est modifié pour inclure les propriétés de bruit de phase du laser. Cette modification est particulièrement nécessaire d'étudier les systèmes où le bruit de phase optique est important. Ces systèmes comprennent des systèmes de télécommande hétérodynes optiques et des systèmes auto-hétérodynes optiques. Les résultats de mesure des caractéristiques de laser sont comparés aux résultats de simulation afin de valider le modèle de circuit équivalent dans des conditions différentes. Il est démontré que le modèle de circuit équivalent peut prédire avec précision les comportements des composants pour les simulations au niveau du système. Pour démontrer la capacité du modèle de circuit équivalent de la liaison photonique pour analyser les systèmes micro-ondes / ondes millimétriques, le nouveau modèle de circuit du laser avec les modèles comportementaux des autres composants sont utilisés pour caractériser différents radio sur fibre (RoF) liens tels que la modulation d'intensité - détection directe (IM-DD) et les systèmes RoF hétérodynes optique. Signal sans fil avec des spécifications conformes à la norme de IEEE 802.15.3c pour la bande de fréquence à ondes millimétriques est transmis sur les liens RoF. La performance du système est analysée sur la base de l'évaluation de l'EVM. L'analyse montre que l'analyse efficace des systèmes de photonique micro-ondes / ondes millimétriques est obtenue en utilisant des modèles de circuit qui nous permet de prendre en compte les comportements à la fois électriques et optiques en même temps / The advancement of digital optical communication in the long-haul and access networks has triggered emerging technologies in the microwave/millimeter-wave domain. These hybrid systems are highly influenced not only by the optical link impairments but also electrical circuit effects. The optical and electrical effects can be well studied at the same time using computer aided tools by developing equivalent circuit models of the whole link components such as semiconductor lasers, modulators, photo detectors and optical fiber. In this thesis, circuit representations of the photonic link components are developed to study different architectures. Since the optical light source is the main limiting factor of the optical link, particular attention is given to including the most important characteristics of single mode semiconductor lasers. The laser equivalent circuit model which represents the envelope of the optical signal is modified to include the laser phase noise properties. This modification is particularly necessary to study systems where the optical phase noise is important. Such systems include optical remote heterodyne systems and optical self-heterodyne systems. Measurement results of the laser characteristics are compared with simulation results in order to validate the equivalent circuit model under different conditions. It is shown that the equivalent circuit model can precisely predict the component behaviors for system level simulations. To demonstrate the capability of the equivalent circuit model of the photonic link to analyze microwave/millimeter-wave systems, the new circuit model of the laser along with the behavioral models of other components are used to characterize different radio-over-fiber (RoF) links such as intensity modulation – direct detection (IM-DD) and optical heterodyne RoF systems. Wireless signal with specifications complying with IEEE 802.15.3c standard for the millimeter-wave frequency band is transmitted over the RoF links. The system performance is analyzed based on EVM evaluation. The analysis shows that effective analysis of microwave/millimeter-wave photonics systems is achieved by using circuit models which allows us to take into account both electrical and optical behaviors at the same time

Pour être utilisé en réfrigération secondaire comme matériau à changement de phase dans un fluide frigoporteur, un hydrate doit posséder une enthalpie de dissociation élevée, à une température adaptée à l’application (positive pour de la climatisation) et à une pression acceptable pour une installation industrielle. De plus, le mélange diphasique doit présenter de bonnes conditions d’écoulement et d’échanges thermiques. Un dispositif dynamique constitué d'un réacteur agité et d'une boucle de circulation, placé dans une chambre climatique, a été développé pour l’étude de coulis d’hydrates de dioxyde de carbone. Pour ce dispositif, un protocole a été mis en œuvre pour le refroidissement d’une solution chargée en CO2, générant des coulis d'hydrate à taux d’hydrate allant jusqu'à 25°% véhiculant une chaleur latente importante (374 kJ.kg-1). Une étude cinétique sur la formation des hydrates de CO2 dans le réacteur agité à été réalisé et montre que la cinétique de formation de ces hydrates est de 2 %.h-1 dans le réacteur pour une pression, une température, et une vitesse d'agitation de départ de 3 MPa, 12 °C et 1042 tr/min et pour une température de consigne du groupe froid de -1 °C. L’étude rhéologique du coulis a permis de mettre en place une corrélation empirique de type Herschel-Bulkley en fonction du taux d’hydrates qui permet une caractérisation satisfaisante du comportement rhéologique du fluide. Les résultats de l’étude thermique ont permis d’établir des corrélations entre les nombres de Nusselt et de Reynolds qui caractérisent les régimes de fonctionnement thermique du système. / To be used as phase change material in a secondary refrigerant, a hydrate must enclose a high dissociation enthalpy, at a temperature adapted to the application (positive for air-conditioning) and a pressure suitable for an industrial facility. Moreover, the two-phase mixture must present good conditions of flowing and heat exchange. A dynamical set-up with a stirred tank reactor with a loop of circulation, placed in a thermostated room, was developed for the study of carbon-dioxide-hydrate slurries. In this set-up, one protocol was carried out: by cooling of a water-CO2 solution, generating slurries hydrate rates 25 %, conveying a high latent heat (374 kJ.kg-1). A study of CO2 hydrate formation kinetics was lead in the tank reactor and the results showed the CO2 hydrate formation kinetics is 2 %.h-1 for a pressure, temperature and a stirring rate at the begin of 3 MPa, 12°C and 1042°rpm and a temperature of the chiller about -1°C. A study rheological allows the development of an empirical Herschel-Bulkley-type correlation as a function of the hydrate rate was achieved for rheological characterization of the fluid behavior. The thermal results obtained allow establishing correlation as a function of Nusselt and Reynolds number which characterize operational regimes of the system thermal.

La miniaturisation toujours plus poussée des composants électroniques génère des contraintes thermiques de plus en plus importantes. Les boucles diphasiques à pompage thermo-capillaire ou LHP suscitent actuellement un intérêt croissant en raison de leurs bonnes performances thermiques, de leur fiabilité et de leur géométrie permettant une grande souplesse d’implantation. Cependant, une meilleure compréhension des phénomènes en jeu dans ces systèmes est essentielle pour optimiser leur conception et prédire leur comportement de manière fiable. Dans ce travail, un modèle analytique est développé qui intègre les paramètres de fonctionnement d’une LHP, afin d’étudier leur influence en fonction des conditions opératoires. Son originalité principale réside dans la détermination précise de la répartition des différents flux thermiques dans l’évaporateur. Une étude de sensibilité est menée pour évaluer les influences de la résistance de contact entre la structure capillaire poreuse et l’enveloppe de l’évaporateur, de la conductivité thermique équivalente du matériau poreux, du coefficient d’accommodation lié aux transferts de chaleur par évaporation et des coefficients de transfert thermique entre la paroi et le milieu ambiant ou la source froide. Cette analyse montre que les paramètres mentionnés ci-dessus peuvent être estimés individuellement, en comparant le modèle à des données expérimentales judicieusement choisies. Un banc expérimental a également été conçu et fabriqué. Partiellement transparent, il permet l’observation de la position des phases liquide et vapeur au cours du fonctionnement. Les influences de la puissance thermique appliquée, de la présence de gaz incondensables et de la température de la source froide sont analysées. Aux puissances thermiques élevées, un régime d’ébullition nucléée est observé dans le réservoir, qui se traduit par une augmentation des flux parasites vers le réservoir donc une dégradation des performances de la LHP. Plusieurs phénomènes oscillatoires sont également observés et corrélés aux observations visuelles des écoulements. Enfin, différents régimes de condensation sont observés et les mécanismes conduisant au détachement des bulles dans le condenseur sont décrits. Un modèle numérique a été développé, afin de simuler le comportement du banc expérimental en se rapprochant au plus près de ses caractéristiques géométriques et thermophysiques. La comparaison entre les prédictions du modèle et les données expérimentales montre les carences des modèles de pertes de charges dans les écoulements diphasiques, pour la configuration étudiée. Les transferts de chaleur et de masse dans l’évaporateur sont analysés, ainsi que l’influence de l’apparition de l’ébullition dans le réservoir et celle de la conductivité thermique de l’enveloppe de l’évaporateur. Les résultats mettent également en évidence l’importance de la conduction thermique longitudinale dans les canalisations dans le cas d’un matériau conducteur. / The increasing development of electronics leads to higher constraints regarding their thermal management. Loop heat pipes (LHP) become more and more attractive because they offer thermal efficiency, reliability and large implementation flexibility. However, a better understanding of the physical phenomena involved within them is required in order to optimise their design and predict accurately their operation. An analytical model is developed to highlight the main parameters of a LHP and their influence depending on the operating conditions. Its main originality lies in a thorough consideration of heat transfer in the evaporator. A sensitivity analysis is conducted to study the influence of the contact thermal resistance between the wick and the body of the evaporator, of the effective thermal conductivity of the wick, of the accommodation coefficient linked to the evaporation heat transfer and of the heat transfer with the ambient and with the heat sink. This analysis shows that these parameters can be individually and separately estimated by comparing the model to a set of well-chosen experimental data. An experimental setup is designed and built. It is partially transparent, to observe the location of the liquid and vapour phases in operating conditions. The effects of the heat input, non-condensable gases and of the heat sink temperature are discussed. Nucleate boiling is observed inside the reservoir for high heat fluxes. This phenomenon increases significantly the parasitic heat flux towards the reservoir and therefore decreases the performance of the LHP. Several oscillating phenomena are also observed and correlated to the flow patterns. Finally, distinct condensation regimes are investigated and the mechanisms leading to the bubble detachment in the condenser are discussed. A numerical model is developed in accordance with the geometrical and thermophysical characteristics of the experimental setup. The model is compared with the experimental data. The comparison shows the lack of accuracy of the two-phase pressure drops models in this configuration. Heat and mass transfer in the evaporator are discussed and the effects of boiling in the reservoir and of the thermal conductivity inside the evaporator casing are investigated. The results highlight the importance of the longitudinal thermal conduction inside the tube in the case of conductive materials.

Les regroupements d'’animaux forment sans doute l’'un des plus fréquents comportements collectifs et peuvent considérablement varier en taille, en forme et en stabilité. Ces structures émergent souvent de processus simples d’'interattraction, basés sur l’'amplification d'’un signal d'’agrégation.Pour autant, la compréhension de la modulation des décisions collectives selon le contexte social et environnemental nécessite une approche globale et multifactorielle. En outre, la complexité du tissu liant les interactions individuelles, l’'environnement et les structures collectives en résultant reste encore mal connue.Les isopodes terrestres forment un groupe remarquable de crustacés terrestres particulièrement grégaires. Dans un premier volet de ce document, nous nous intéressons à la sensibilité de leur comportement d’'agrégation aux facteurs biotiques (densité de congénères, présence de différentes espèces) et abiotiques (luminosité, présence d’hétérogénéités environnementales). Dans un second volet, nous nous intéresserons aux valeurs adaptatives de leur comportement d’'agrégation, c'’est-à-dire aux bénéfices individuels tirés du groupe, notamment au regard de la dessiccation corporelle.Nos résultats montrent principalement que (1) l’'agrégation chez les isopodes terrestres est le fruit d'’un équilibre entre des préférences individuelles pour les hétérogénéités de l’'environnement et d’'une interattraction sociale. Particulièrement, (2) cette composante sociale se caractérise par une modulation des comportements individuels selon la taille du groupe :le temps passé dans l'’agrégat par chaque individu augmente avec le nombre de congénères suite à un effet synergique d’'attraction et de rétention des congénères. Cet effet est à la base des processus d'’amplification nécessaire à l’'émergence d'’un agrégat (3). Par ailleurs, (4) la forme sigmoïdale des fonctions mathématiques sous-jacentes conduisent à effet de seuil densité-dépendant, impliquant un nombre minimum d’'individu pour qu'’un agrégat puisse émerger. Ces règles élémentaires conduisent à une régulation importante de la taille des groupes et de leur distribution spatio-temporelle dans l’'environnement (5). Elles sont également à l’œ'oeuvre dans l’'établissement de groupes mixtes (i.e. composés de plusieurs espèces)dans lesquels nous montrons des processus d'’amplification fortement partagés entre les espèces mais pour lesquels le poids accordé aux informations hétérospécifiques est plus faible (6). Nous discutons de la nature des interactions possiblement impliqués dans l’'émergence des groupes,notamment à travers des modèles de contagion sociale impliquant une mise en repos collective (7). Enfin, (8) nous montrons une relation entre la conformation spatiale des individus agrégés, la taille des groupes et les bénéfices individuels non-linéaires tirés du groupe. L'’ensemble de ces résultats est discuté dans le contexte générique des phénomènes auto-organisés observés chez de nombreux vertébrés et invertébrés grégaires. Nous discutons pour finir de l'’intérêt des isopodes terrestres dans la compréhension du rôle des groupements collectifs dans les transitions écologiques majeures. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La boucle à verrouillage de phase est essentielle dans la génération et la synthèse de fréquence, présent dans les communications RF, l’instrumentation, les capteurs ainsi que beaucoup d’autres domaines. Il existe deux types de dispositifs: la PLL numérique et la PLL analogique. La PLL numérique est essentiellement utilisée dans le domaine de l’instrumentation et dans la génération d’horloge, où les fréquences sont relativement faibles. Quant à la PLL analogique, elle est plus utilisée dans les communications sans fil ainsi que dans les transmetteurs à haut débit, dont la fréquence de fonctionnement est de l’ordre du GHz. Etant donné qu’une PLL est au moins du second ordre, elle peut être sujette à une instabilité pouvant mener à un disfonctionnement du système. Ainsi la méthodologie de conception d’un tel système comporte plusieurs étapes : 1) modélisation linéaire, 2) modélisation comportemental, 3) simulation niveau transistor. Les simulations électriques du comportement transitoire d’une PLL sont très gourmandes en temps. En effet des calculs dont la complexité croit avec le facteur de division sont effectués à chaque itération du signal de référence. Cela constitue un frein technologique, et rend la conception d’une PLL très difficile. Cette thèse se focalise sur le modèle comportemental des PLL analogiques fonctionnant avec des pompes de charge commandées en tension, dont la caractéristique du temps de démarrage qui est hautement non linéaire et même des fois chaotique est sujet critique. L’objectif principal est d’établir une méthodologie de conception efficiente pour les PLL analogiques et leur caractérisation en utilisant la technique évènementielle. / The Charge-Pump Phase Locked Loop (CP-PLL) is a mixed-signal system and the important block for the frequency generation or frequency synthesis in radio frequency communications, instrumentations, metrology, sensors and so on. There are two types of devices: a full digital PLL and an analog PLL. The fully digital PLL is mainly used in instrumentation field and in clock and data recovery circuits where moderate frequency operation is used. For wireless communication or high data-rate optical transceiver analog CP-PLL is the most used architecture where the operating frequency is in the range of GHz. Since a PLL is at least a second order system, it is subjected to an instability that can lead to non-functional device. Thus, common design methodology contains several steps including i) Linear models ii) Behavioral modeling iii) and transistor level simulations. Electrical simulation (like SPICE) of the transient operation of PLL is time consuming and may take up to several weeks. In fact, the simulator must perform, for each time step of the reference signal, calculations where complexity increases with the division factor. This is known as technological bottleneck, designing a PLL at transistor level is very hard in a reasonable time. In this thesis the work is focused on the behavioral modeling of CP-PLL operating with voltage switched charge-pump (VSCP), where the characterization of its transient time “off-locking” and highly non-linear and even in chaotic mode remains a critical issue. The main objective is to establish a fast and efficient modeling and design methodology of high order CP-PLL and its characterization using the event driven technique.

Le but de cette thèse est l'étude et la mise en oeuvre d'un système de localisation sous-marine compact et simple à mettre en place pour une utilisation en zones portuaires, côtières et environnements peu profonds. Nous proposons un système SBL (Small Distance Baseline) avec un nombre réduit de transducteurs (une balise d'émission et deux hydrophones). La configuration géométrique du système étant contraignante (hydrophones proches) la précision du positionnement obtenue par les méthodes classiques est faible. Nous proposons une nouvelle méthode de localisation améliorant la précision. La balise à localiser émet un signal à étalement de spectre. La différence de distance entre les trajets des signaux des hydrophones est mesurée par corrélation. Nous proposons deux boucles de poursuites pour l'estimation conjointe de la fréquence Doppler et du délai entre les signaux reçus. Ces techniques de poursuite basées sur un filtre de Kalman sont implémentées en boucle fermée et ouverte. Les observations TDOA (Time Difference Of Arrival) conduisent à utiliser une technique de localisation hyperbolique. Nous proposons une représentation statistique qui exploite la géométrie de notre système de mesure pour déterminer une zone de localisation probable autour de chaque hyperbole. En utilisant des positions de bateau successives, on construit une densité de probabilité dont le maximum définit la position de la balise. On montre sur données synthétiquesque pour un bruit de mesure réaliste, il est possible de déterminer la position de la balise avec une précision submétrique. Les expérimentations réelles confirment la faisabilité du système et la précision obtenue est dans ce cas métrique. / The purpose of that thesis work is the research and implementation of a compact and simple underwater localization system that aim to be used in ports, coastal areas and other low-depth environments. Our system is SBL (Small Distance Baseline), with a small number of transceivers (only one emitter and two hydrophones). Due to the system's geometric configuration not being optimal (both hydrophones are close to one another), the precision obtained using classical approaches is poor. We therefore propose a new localization approach that will improve it. The emitter we wish to localize emit a spread spectrum signal. The time difference of arrival (TDOA) between the two hydrophones is then determined using correlations methods. We propose in our work two tracking loops that will estimate both the delay and the doppler frequency between the signals. Using a Kalman filter , those methods are implemented respectively in open and close loop. From each TDOA measurement, we can calculatea hyperbolic area of possible emitter location. We thus use a statistical model which takes into account the local geometry of our measurements system in order to create a probable localization area around each hyperbole. By using the measurements at several different boat positions, we create a probability density whose maximum will be centered around the emitter's position. We show that, on simulated data, it is possible to localize the beacon with a precision beneath a meter with a realistic noise level. Experimental work and real data collection confirm that the method can in that context achieve the same result with a precision of a few meters.

La prochaine génération de télescopes spatiaux devra repousser les limites des technologies actuelles afin d’accroitre les performances techniques et opérationnelles. Dans le cas d’observations difficiles, l'utilisation de plus grandes ouvertures des miroirs primaires est essentielle pour obtenir la résolution optique et la sensibilité requises. Toutefois, les grandes ouvertures primaires induisent un certain nombre de défis techniques tels que la masse, le volume et la raideur du miroir. La masse et le volume doivent rester acceptables par rapport au lanceur et la raideur du miroir, qui diminue avec l’augmentation du diamètre du miroir, doit être suffisante afin que les performances ne soient pas altérées par les déformations statiques et dynamiques. Pour surmonter ces limitations, des configurations de miroirs déformables comportant des éléments de contrôle actifs sont étudiées pour les futurs télescopes spatiaux. Les actionneurs piézoélectriques, qui répondent aux exigences de puissance massique et de bande passante, peuvent être utilisés comme éléments de contrôle actifs intégrés dans la structure de miroir. Toutefois, ces actionneurs montrent en fonctionnement en boucle ouverte des comportements non linéaires indésirables, comme le fluage et l'hystérésis, qui peuvent conduire à des inexactitudes indésirables et limiter les performances des systèmes. Par conséquent, pour les miroirs déformables activés par des actionneurs piézoélectriques, la compensation des non linéarités dans les actionneurs piézoélectriques est indispensable.La conception d’un miroir léger, compact et déformable à raideur adéquate est un défi très important pour les télescopes spatiaux mais n'est pas abordée dans cette thèse. Cette thèse porte sur le contrôle de surfaces de miroirs déformables actionnés par des actionneurs piézoélectriques et en particulier sur la compensation du fluage et de l'hystérésis dans les actionneurs piézoélectriques. La technologie de miroir actif étudié (avec des pieds activés, type miroir fakir) requiert un grand nombre d’actionneurs afin de tenir les exigences en termes de planéité de surface et ne permet pas un contrôle en boucle fermée de chaque actionneur (ce type de contrôle est trop exigeant en nombre de capteurs). La compensation du fluage et de l’hystérésis est donc réalisée en boucle ouverte et s’appuie sur des modèles précis des non linéarités à compenser et sur l’implémentation de modèles inverses. Un support d’étude expérimental a été élaboré au cours de la thèse afin de valider les études théoriques par des résultats expérimentaux. Il représente une partie d’un miroir de grande taille et consiste en une plaque de verre circulaire de diamètre 300mm dont la surface peut être actionnée par 7 actionneurs piézoélectriques annulaires.Les premières chapitres de la thèse concernent l’étude de la compensation en boucle ouverte du fluage et de l’hystérésis dans un seul actionneur qui est alors considéré comme un système SISO (single input – single output). Dans le dernier chapitre de la thèse, le fluage et de l’hystérésis sont compensés dans 3 actionneurs simultanément, ceux-ci formant un système MIMO (multi input – multi output). Les apports de la thèse concernent le développement de nouveaux modèles directs et inverses de fluage et d’hystérésis qui ont été validés par des expérimentations réalisées dans un contexte difficile de par la faible étendue des amplitudes de déplacement ( de l’ordre du micromètre). / The next generation of space-based observation systems will make use of larger primary mirrors to achieve higher image resolution. Large primary mirrors lead to the increase of structural flexibility and are more susceptible to distortions. Thus maintaining optical tolerances across the mirror surface becomes increasingly difficult. The techniques of active shape control may be required for spatial mirror surfaces in future space observation systems. Piezoelectric actuators are often studied as embedded elements for the active control of mirror structures due to their excellent properties. However, unwanted nonlinear effects in piezoelectric actuators, i.e., hysteresis and creep, severely limit the service performance. This thesis aims at developing openloopcontrol laws to compensate hysteresis and creep effects in piezoelectric actuators. The studies led during this thesis are applied to the shape control of spatial mirror surfaces. An experimental setup with a small-scale mirror test structure involving multiple piezoelectric actuators is first developed and is used as support for all the measurements conducted during this thesis. Then the open-loop control methodologies of creep compensation, hysteresis compensation, and simultaneous compensation of both the nonlinear effects in a single piezoelectric actuator are respectively developed. To compensate creep, a nonlinear viscoelastic model is used to portray creep, and a new inverse model of creep based on the concept of “voltage relaxation” is proposedRegarding the hysteresis compensation, the classical Preisach model is modified by adding a derivative term in parallel to describe hysteresis more accurately with relatively few measurements, and the new inverse model is constructed in the similar way. For the simultaneous compensation of the two nonlinear effects, the hysteresis is first compensated and then, the creepof the hysteresis-compensated piezoelectric actuator is attenuated by open-loop control. The methodology is first developed for a single actuator. Finally, the shape control of a mirror surface with several piezoelectric actuators is achieved by actuating the points on the mirror surface in such a way as to reach the required displacements. The mirror test structure involving multiplepiezoelectric actuators compensated in hysteresis and creep is considered as a linear system on which the superposition principle can be applied. The influence coefficients characterizing the coupling effect between the piezoelectric actuators are determined by measurements. The influence coefficient matrix is first constructed using the superposition principle, and is then inverted. By insertion of the inverse matrix in cascade with multiple piezoelectric actuators with hysteresis and creep compensation, a feed-forward control approach to actuate the multiple interesting points of the mirror surface is developed. A number of experimental results demonstrate that the developed control methodologies are effective and feasible in practice.

Dans le secteur de la santé et particulièrement en unité des soins intensifs, diverses situations cliniques sont rencontrées et l'interprétation d'une grande quantité de données, y compris celles fournies par les équipements tels que moniteurs et ventilateurs, est exigée pour une prise de décision appropriée. La disparité entre cette quantité importante d'information et la capacité humaine limitée crée une variabilité inutile à la décision clinique. Pour faire face au problème, les experts médicaux ont défini des stratégies en vue de promouvoir une pratique fondée sur les données probantes. Cette méthode est devenue un standard pour la pratique clinique et a montré beaucoup d'avantages en menant à la définition de directives spécifiques ou des protocoles précis à appliquer dans certaines situations. Cependant, l'utilisation de directives/protocoles, particulièrement dans les soins intensifs, exige une participation continue des professionnels au chevet du malade et est ainsi difficile à appliquer en pratique clinique. La définition d'assistants informatisés est une solution technologique intéressante à explorer pour faciliter l'introduction des protocoles dans la routine clinique. En ventilation mécanique, on assiste à une prise de conscience croissante sur le potentiel de l'informatisation et son applicabilité au-delà de la recherche et plus concrètement dans le soutien du clinicien dans sa prise de décision quotidienne. Ceci à travers la prise en charge des tâches répétitives et la proposition de suggestions. Ce domaine constitue un environnement idéal pour de telles applications surtout que les ventilateurs de réanimation son aujourd'hui des équipements électroniques sophistiqués qui peuvent embarquer des protocoles informatisés. L'objectif de cette thèse était d'explorer les aspects de développement, déploiement et d'efficacité des « contrôleurs intelligents » en ventilation mécanique afin d'accélérer leur création et leur adoption. Pour examiner les phases de développement et de déploiement, nous nous sommes concentrés sur l'utilisation et l'extension du SmartCare®, une plateforme logicielle qui facilite l'automatisation des procédures thérapeutiques en ventilation mécanique à partir de la modélisation des connaissances expertes jusqu'à leur exécution en temps réel dans un équipement médical. A travers une approche ascendante, en se basant particulièrement sur notre expérience pratique dans le design de contrôleurs intelligents et après l'examen de divers contrôleurs existants, l'objectif était de définir un catalogue de pièces maitresses pour la représentation des protocoles en ventilation mécanique. L'utilisation d'une ontologie du domaine assure une formalisation saine de ces pièces.Sur base de cette approche, nous avons développé un contrôleur pour l'oxygénation testé au chevet du malade. Nous rapportons ses performances comparées à la pratique standard / In healthcare, especially in critical care, various clinical situations are encountered and a huge amount of data, including those provided by equipment such as monitors and ventilators, are required for an appropriate decision-making. The mismatch between this vast amount of information and the human capability creates unnecessary variability in clinical decision. To cope with this problem, medical experts have defined specific strategy called evidence based medicine. This method has become the standard of practice and showed many benefits by leading to the definition of specific guidelines or precise protocols to follow in specific situations. However, the use of guidelines/protocols, especially in critical care, requires the continuous involvement of professionals at the patient's bedside strongly limiting their application in practice. The introduction of computerized assistants for implementing such guidelines/protocols may be an interesting technological solution. In mechanical ventilation where various protocols are available there is a growing acceptance that such computerization might be useful beyond research, in assisting clinicians in their daily decision making by taking over some routine tasks or providing suggestions. Moreover, this domain constitutes an ideal environment because mechanical ventilators are presently powerful electronic equipments in which computerized protocols can be efficiently embedded. The objective of this thesis was to explore several aspects of the development, deployment, and effectiveness of computerized protocols or smart controllers in mechanical ventilation in order to accelerate their creation and adoption. For this purpose, we focused on the use and the extension of SmartCare®, a computer framework for the automation of respiratory therapy starting from clinical knowledge modelling to execution in real time of specific routines embedded into medical products [1]. Through a reengineering approach, from practical experience in smart controller design and investigation of existing controllers, the objective was to define a catalogue of building blocks to facilitate the creation of new controllers. The modeling of such blocks using dedicated domain ontology ensures a sound formalization. To prove the effectiveness of such a generic approach, we built a smart controller for oxygenation tested on the patient's bedside. We reported its performance compared to standard therapy

OCL1 (Outer Cell Layer 1) est le membre fondateur, chez le maïs, de la famille multigénique regroupant les facteurs de transcription HD-ZIP IV. La plupart de ces gènes s’exprime préférentiellement dans l’épiderme, et chez Arabidopsis l’étude de mutants a montré que certains HD-ZIP IV étaient essentiels pour la différenciation de cette couche cellulaire. Lors de ma thèse je me suis intéressée à la régulation du gène OCL1 par un petit ARN non codant. En effet, la conservation au sein des 3’UTR de plusieurs gènes HD-ZIP IV d’un motif de 21 nucléotides (nt) suggérait l’existence d’un tel mécanisme. J’ai mis en évidence que ce motif de 21 nt était conservé des Bryophytes aux Angiospermes et qu’il était toujours couplé à un second motif conservé d’une taille de 19 nt avec lequel il peut s’apparier pour former une structure secondaire de type tige-boucle. J’ai démontré l’existence d’un petit ARN ayant une séquence (quasi) complémentaire au site de 21 nt. La biogenèse de ce petit ARN de 24 nt que nous avons nommé small1, dépend de RDR2/ MOP1, DCL3 et Pol IV/ RMR6, composants normalement requis pour le mécanisme de RdDM. A l’aide d’un système GFP sensor, j’ai cependant mis en évidence que small1 régulait l’expression de son gène cible par inhibition de la traduction et non par RdDM. Ces expériences ont par ailleurs démontré qu’OCL1 n’est pas régulé uniquement par small1, mais également via un second mécanisme dans lequel pourrait intervenir la structure secondaire de type tige-boucle. Enfin, j’ai montré que small1 possède une extrémité 5’modifiée, expliquant ainsi son absence des banques de données et définissant aussi une nouvelle classe de petits ARN chez les plantes. / Small non-coding RNAs are versatile riboregulators that control gene expression at the transcriptional or post-transcriptional level, governing many facets of plant development and stress responses. We previously suggested the possible regulation of OCL1 (Outer Cell Layer1) by a small RNA based on the intriguing presence of two conserved motives of 19 and 21nt in its 3’UTR. ZmOCL1 is a founding member of the HD-ZIP IV gene family encoding plant specific transcription factors mainly involved in epidermis differentiation and specialization. Here we present evidence for the existence of a 24 nt small RNA complementary to ZmOCL1 3’UTR which accumulates preferentially in maize reproductive organs but also in Arabidopsis flowers and inflorescences. The biogenesis of this 24 nt small RNA (that we named small1) depends on MOP1/RDR2 and RMR6/POLIV and DCL3, components normally required for RNA-dependent DNA-methylation. Unexpectedly GFP-sensor experiments showed that small1 may regulate its target at the post-transcriptional level, mainly through translational inhibition. These experiments further highlighted the importance of additional 3’UTR sequences required for efficient target repression, possibly implicating a secondary stem-loop structure. Finally, we showed that small1 is modified at its 5’ end, which not only explains its absence from the current databases but also defines a novel class of plant small RNAs.