Les systèmes implicites (dits aussi " descripteurs ") peuvent décrire des processus régis à la fois par des équations dynamiques et statiques et permettent de préserver la structure des systèmes physiques. Ils comportent trois types de modes : dynamiques finis, infinis (réponse temporelle impulsive (en cas continu) ou acausale (en cas discret)) et statiques. Dans le cadre du formalisme descripteur, les contributions de cette thèse sont triples : i) revisiter des résultats existants pour les systèmes d'état, ii) étendre certains résultats classiques au cas des systèmes implicites, iii) résoudre rigoureusement des problèmes de commande non standard. Ainsi, le présent mémoire commence par revisiter les résultats concernant la caractérisation LMI stricte de la dissipativité, les caractérisations de l'admissibilité et des performances H2 ou H∞ par LMI étendues et les équations de Sylvester et de Riccati généralisées. Il aborde dans un deuxième temps, le problème de stabilisation simultanée, avec ou sans critère H∞, à travers l'extension de certains résultats récents au cas des systèmes implicites. La solution proposée s'appuie sur la résolution combinée d'une équation algébrique de Riccati généralisée (GARE) et d'un problème de faisabilité sous contrainte LMI stricte. Il traite enfin des problèmes H2 et H∞ non standards : i) en présence de pondérations instables voire impropres, ii) sous contraintes de régulation; dans le cas des systèmes implicites. Ces dernières contributions permettent désormais de traiter rigoureusement, sans approximations ou transformations, de nombreux problèmes H2 ou H∞ formalisant des problèmes pratiques de commande, dont ceux faisant intervenir une pénalisation haute fréquence de la commande ou un modèle interne instable des signaux exogènes.

Un des principaux problèmes de notre époque concerne l'énergie électrique. Si l'industrie représente une grande part de la consommation électrique, le secteur domestique n'est pas en reste. Le secteur de l'électroménager se développe dans les pays au rythme de l'augmentation du niveau de vie des habitants. Les appareils ménagers intègrent de plus en plus des fonctions électroniques consommant aussi bien de l'énergie en mode actif qu'en mode " veille ". Dans un souci de diminuer l'énergie consommée par les appareils ménagers, il est important d'exploiter toutes les possibilités que peut fournir l'électronique pour développer de nouveaux produits à faible consommation d'énergie, tout en apportant de la valeur ajoutée en termes de protection et de réduction de coût d'un équipement ménager. Nous nous sommes focalisés sur la recherche de solution pour minimiser l'énergie de commande des interrupteurs AC de type TRIACs ou Thyristors. Nous avons analysé l'ensemble des solutions permettant de commander un TRIAC et de réduire son énergie de contrôle. A partir de ces analyses, nous avons développé une structure bidirectionnelle en courant et en tension de type TRIAC, commandée par l'intermédiaire d'une tension. La deuxième solution mise en œuvre pour réduire la consommation de commande, est d'utiliser deux thyristors sensibles (faible énergie de commande) montés en antiparallèle tout en résolvant le problème de référence avec une solution innovante. La troisième solution a été d'étudier un interrupteur bidirectionnel en courant et en tension dont l'état passant est auto-entretenu (Bistable). Enfin, nous avons quantifié le gain énergétique que l'on pouvait apporter en introduisant de l'électronique pour réduire la consommation électrique dans un réfrigérateur.

La forte et rapide croissance de l'énergie éolienne à travers le monde a nécessité la mise en vigueur de nouveaux critères normalisés permettant de l'intégrer dans les réseaux électriques sans affecter la qualité et la stabilité du système, et qui peuvent demander aux éoliennes de participer au réglage de la fréquence dans les réseaux en cas de besoin. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse visent à proposer une solution de loi de commande qui permette aux éoliennes de participer au réglage de la fréquence du réseau. En analysant les limites des correcteurs classiques de types P, PI et PID, nous avons opté pour la commande LQ munie d'une approche multimodèle et qui a montré de bonnes performances aux résultats de simulation. Certaines améliorations ont été ajoutées à cette loi de commande du genre modèle de référence, action intégrale, ... afin de permettre une poursuite de puissance autour d'une référence donnée qui change selon la fréquence du réseau

Les travaux présentés dans cette HDR visent à mieux comprendre le fonctionnement des mécanismes d'apprentissage qui sont liés au contrôle moteur bas niveau chez l'humain, pour les modéliser et les intégrer dans les contrôleurs des robots humanoïdes. L'objectif est de rendre ces derniers plus robustes face aux perturbations externes dues à l'environnement, ou à leur interaction avec l'humain (forces externes, glissement, pentes ou irrégularités du sol), ou aux dommages internes, soudains ou progressifs, qu'ils peuvent subir et qui mettent en péril leur mission (usures articulaires, amputation de membres moteurs, pertes sensorielles...). Pour ce faire, les capacités de généralisation offertes par les algorithmes d'apprentissage des réseaux de neurones et les synergies de leurs mécanismes adaptatifs (homéostasie, plasticité neuronale et synaptique) ont été étudiées. Les solutions ont été évaluées en soumettant les robots à des perturbations ou à des dysfonctionnements externes ou internes, lents ou brusques. Des réponses aux questions suivantes ont été apportées: comment la marche adaptative des robots peut elle être produite? Comment peut-elle être contrôlée? Quels types d'architecture permettent à la fois la production de rythmes locomoteurs et le contrôle de la posture? Quels sont les mécanismes adaptatifs sensori-moteurs qui régissent ces architectures pour les marches normales et déficientes des robots? Quelles sont les méthodologies possibles pour modéliser et reproduire ces architectures? Quelles sont les limites de ces approches ?.

La conception de lanceurs est un problème d'optimisation multidisciplinaire (MDO) complexe qui a la particularité d'intégrer une optimisation de trajectoire très contrainte, difficile à résoudre et fortement couplée à toutes les autres disciplines entrant en jeu dans le processus de conception (e.g. propulsion, aérodynamique, structure, etc.). Cette thèse s'intéresse aux méthodes permettant d'intégrer judicieusement l'optimisation de la trajectoire au sein du processus d'optimisation des variables de conception. Une nouvelle méthode, appelée "Stage-Wise decomposition for Optimal Rocket Design" (SWORD), a été proposée. Celle-ci décompose le processus de conception suivant les différentes phases de vol et transforme le problème d'optimisation de lanceur multiétage en un problème de coordination des optimisations de chacun des étages, plus facile à résoudre. La méthode SWORD a été comparée à la méthode MDO classique (Multi Discipline Feasible) dans le cas d'une optimisation globale d'un lanceur tri-étage. Les résultats montrent que la méthode SWORD permet d'améliorer l'efficacité du processus d'optimisation, tant au niveau de la vitesse de recherche de l'espace de solutions faisables que de la qualité de l'optimum trouvé en temps de calcul limité. Afin d'améliorer la vitesse de convergence de la méthode tout en ne requérant pas de connaissance a priori de l'utilisateur au niveau de l'initialisation et l'espace de recherche, une stratégie d'optimisation dédiée à la méthode SWORD a été développée.

Les problématiques de recherche abordées dans le cadre de cette thèse sont la localisation et la commande dynamique des robots mobiles à roues lors de leur évolution à grande vitesse en environnements extérieurs. Pour la localisation, nous proposons un filtre de Kalman étendu qui permet d'estimer la position et l'orientation du véhicule dans le plan du lacet en tenant compte des temps de latence lors de la réception de mesures GPS, et vérifie leur pertinence. Ce filtre a été simulé et validé lors de phases expérimentales. Une loi de commande en suivi de chemin, assurant la régulation de l'angle de lacet et de la vitesse d'avance est développée en utilisant les techniques de commande de type mode glissant. Une implémentation de cette loi de commande a été réalisée sur deux types de robots mobiles à quatre roues et à six roues. La seconde commande présentée consiste à moduler les couples appliqués sur chacune des quatre roues d'un véhicule à roues avants directionnelles en s'appuyant sur une analyse de son comportement dynamique pour une compensation des erreurs en vitesse de lacet. Cet algorithme, validé expérimentalement, a ensuite été complété en y intégrant le modèle dynamique d'un robot composé d'un nombre quelconque de roues directionnelles. Enfin, nous étudions le phénomène de dérapage en vue de l'utiliser pour l'optimisation temporelle d'un suivi de chemin.

Cette thèse porte sur le séchage d'un polymère (alcool polyvinylique, PVA) en solution aqueuse associé à un plastifiant et divers additifs. Un chauffage combinant des apports d'énergie par convection et par rayonnement électromagnétique de type infrarouge court est exploité. L'utilisation des infrarouges qui permettent un transfert d'énergie direct et élevé au produit s'avère intéressante à condition de bien quantifier l'impact de l'éclairement infrarouge sur le comportement thermo-hydrique du produit. Dans cette optique, une étude expérimentale et une étude numérique ont été menées. Après avoir caractérisé par différentes mesures les principales propriétés du polymère, des expérimentations ont été réalisées sur un séchoir pilote. L'analyse des cinétiques de séchage a montré la nécessité de développer un modèle de connaissance du comportement thermo-hydrique du produit afin de passer ensuite à une phase d'optimisation du procédé. En parallèle à cette étude expérimentale, un modèle unidimensionnel représentatif des mécanismes gouvernant les transferts de masse et de chaleur au sein du produit a donc été développé. Il permet d'accéder au champ de teneur en eau et à la température au sein du produit, tout en prenant en compte le retrait de la matière. Différentes approches mathématiques ont été envisagées notamment pour s'affranchir des difficultés de résolution liées au retrait de la matière au cours du séchage. La connaissance du coefficient de diffusion en fonction de la température et de la teneur en eau est nécessaire pour une représentation satisfaisante des phénomènes par le modèle. L'estimation de ce paramètre a été réalisée par méthode inverse à partir de cinétiques de séchage en convection forcée. Différentes expérimentations ont servi pour valider ce modèle. A partir du modèle ainsi développé, une approche de type commande optimale a été retenue pour optimiser le procédé de séchage. L'éclairement infrarouge à appliquer au produit est déterminé hors ligne par la minimisation d'une fonctionnelle qui prend en compte des critères au niveau du procédé, notamment la réduction du temps de séchage et le coût énergétique, ainsi que des contraintes sur le produit (température et teneur en eau).

Cette thèse concerne le développement de nouvelles stratégies de contrôle d'unréfrigérateur cryogénique soumis à de fortes variations de charge thermique. De telles perturbationsvont se rencontrer lors du refroidissement des aimants supraconducteurs des futurs réacteurs defusion (tokamak JT-60SA par exemple).La modélisation d'un réfrigérateur de test, offrant une capacité de refroidissement de 800Wà 4.5K, a été effectuée sous le logiciel Matlab/Simulink. Celle-ci est basée sur les équationsthéoriques de la thermodynamique, de la thermique et de l'hydraulique et prend en compte lespropriétés non linéaire de l'hélium à basse température.A partir de ce modèle, une stratégie de contrôle multivariable a été proposée sur les deuxparties du réfrigérateur : la station de compression et la boîte froide. Les résultats expérimentauxmontrent de nettes améliorations et une plus grande stabilité du réfrigérateur en présence decharges pulsées par rapport à la stratégie initiale (PI).Un observateur de la charge thermique du bain d'hélium liquide a également été développé.Le modèle utilisé est construit par identification à partir de mesures internes au réfrigérateur. Ilpourrait servir comme outil de surveillance aux opérateurs.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du rejet adaptatif de perturbations sur des structures de contrôle actif de vibrations. L'objectif était de développer des stratégies de commande adaptatives, pour le rejet actif de perturbations, et de les mettre en œuvre sur des procédés réels se trouvant au sein du département Automatique du laboratoire GIPSA-Lab de Grenoble. En première partie, le rejet de perturbations bande étroites inconnues a été traité en utilisant des lois de commande adaptatives en contre réaction basées sur le principe du modèle interne. Ces lois de commande ont été validées expérimentalement sur une plate-forme de suspension active. En deuxième partie, des algorithmes adaptatifs pour l'atténuation de perturbations bande larges par action anticipatrices " feedforward " ont été proposés, analysés, et testés en pratique sur une structure flexible de contrôle actif de vibrations.

L'univers actuel de l'entreprise moderne se caractérise par la globalisation des échanges commerciaux et la diversification des acteurs qui le composent. pour survivre dans un tel environnement, l'entreprise doit s'adosser à un ensemble d'entreprises partenaires solides et donc s'intégrer à une structure externe qui lui permette non seulement de subsister dans son environnement concurrentiel, la difficulté de prise de décision réside dans le fait que l'entreprise ne maîtrise pas l'ensemble de ces spécificités. Cela implique le besoin de trouver des moyens de coordinatio capables de limiter les effets " néfastes", c'est-à-dire les incohérences issues de la prise de décision. Ce mémoire aborde le problème de prise de décision pour la satisfaction de commandes imprévues. Il est majeur car la satisfaction de commandes est le but essentiel de toute entreprise en réseau. dans le contexte, la prise de décision est opérationnelle car les délais impartis pour répondre à la commande sont courts. En outre, nous nous plaçons volontairement dans la situation pour laquelle les demandes ne correspondent pas aux prévisions préalablement élaborées. Enfin, les entreprises qui forment le réseau considéré sont de nature autonome dans leurs prises de décisions et dans leur système d'information. Il s'agit alors d'une architecture distribuée. L'objectif de ce travail est d'élaborer des processus et des outils d'aide à la décision pour permettre la satisfaction d'une commande imprévue dans le contexte chaîne logistique distribuée