Les centaines de millions de véhicules du parc automobile mondial nous rappellent à quel point notre société dépend du moteur à combustion interne. Malgré des progrès significatifs en termes d'émissions polluantes et de consommation, les moteurs à essence et diesel demeurent l'une des principales sources de pollution de l'air des centres urbains modernes. Ce constat motive les autorités à renforcer les normes anti-pollution, qui tendent à complexifier la définition technique des moteurs. En particulier, un nombre croissant d'actionneurs fait aujourd'hui, du contrôle de la chaîne d'air, un challenge majeur. Dans un marché de plus en plus mondialisé et où le temps de développement de moteurs se doit d'être de plus en plus court, ces travaux entendent proposer une solution aux problèmes liés à cette augmentation de la complexité. La proposition repose sur une approche en trois étapes et combine : modélisation physique du moteur, contrôle prédictif non linéaire et programmation multiparamétrique. Le cas du contrôle de la chaîne d'air d'un moteur à essence suralimenté sert de fil conducteur au document. Dans son ensemble, les développements présentés ici fournissent une approche quasi-systématique pour la synthèse du contrôle de la chaîne des moteurs à essence suralimentés. Intuitivement, le raisonnement doit pouvoir être étendu à d'autres boucles de contrôle et au cas des moteurs diesel.

Cette thèse s'intéresse au problème du contrôle actif des vibrations structurelles d'une aile d'avion induites par le ballottement du carburant dans les réservoirs qu'elle contient. L'étude proposée ici est concentrée sur l'analyse d'un dispositif expérimental composé d'une longue plaque rectangulaire en aluminium équipée d'actionneurs et de capteurs piézoélectriques et d'un réservoir cylindrique. La difficulté principale réside dans le couplage complexe entre les modes de vibration de l'aile et les modes de ballottement du liquide. Un modèle de ce dispositif à l'aide d'équations aux dérivées partielles est tout d'abord construit. Ce modèle de dimension infinie couple une équation des plaques avec l'équation de Bernoulli pour le mouvement du fluide dans le réservoir. En analysant la contribution énergétique des modes, une approximation en dimension finie, de type espace d'état est alors construite. Après une méthode de recalage fréquentiel du modèle, un contrôle est réalisé en utilisant dans un premier temps une méthode par placement de pôle et dans un deuxième temps, la théorie de la commande robuste H-infini. La dimension du modèle et les performances demandées imposent le calcul d'un contrôleur H-infini d'ordre réduit, conçu en utilisant la librairie HIFOO 2.0 et testé sur le dispositif expérimental pour différents niveaux de remplissage. Finalement, le problème de la correction simultanée avec un correcteur HIFOO d'ordre réduit est aussi analysé.

Les travaux de thèse portent sur la conception et la réalisation d'un circuit intégré de commande rapprochée générique pour les transistors à grille isolée comme les MOSFETs et les IGBTs dans les structures de conversion d'énergie de l'électronique de puissance. L'objectif principal est de concevoir un système de commande simple à mettre en oeuvre, compact et configurable pouvant servir un panel varié d'applications dites multi-transistors. Le mémoire de thèse se structure en quatre chapitres : état de l'art de la commande rapprochée des transistors à grille isolée, présentation et validation d'une nouvelle topologie de commande rapprochée à base de transformateur d'impulsion, présentation et validation d'une version améliorée pour travailler à large spectre de fréquence et de rapport cyclique, conception et validation du driver intégré générique. Les champs d'application de ce concept du driver sont multiples, celui-ci favorise la simplicité de la conception et de la mise en oeuvre des système de commande pour l'électronique de puissance.

L'utilisation de correcteur discret à période d'échantillonnage variable peut être intéressante dans plusieurs cas, par exemple lorsque la mesure, bien qu'envoyée de façon périodique, est reçue à intervalle variable. C'est le cas en milieu marin lorsque la mesure d'altitude est effectuée avec un capteur à ultrason (la durée du trajet du signal dans l'eau dépend de la distance par rapport au fond). Le délai variable entre deux réceptions de mesures, peut être vu comme une variation de période d'échantillonnage pour le contrôleur. La synthèse de lois de commande discrète à période d'échantillonnage variable a déjà été étudiée pour des systèmes stationnaires. On se propose ici d'étendre cette méthode pour des systèmes Linéaires à Paramètres Variants (LPV), qui permettent de conserver des paramètres importants d'un système non-linéaire en temps que paramètres d'un système linéaires. La synthèse de contrôleur repose sur le méthodologie H∞, appliquée aux systèmes LPV. En particulier, on s'intéressera à deux approches existantes dans la littérature : l'approche polytopique (où le paramètre variant évolue dans un volume convexe) et la Représentation Linéaire Fractionnelle (LFR). La méthode proposée est appliquée au contrôle d'un AUV (Autonomous Underwater Vehicle), qui est système difficile à contrôler du fait d'importantes non-linéarités. Des résultats de simulations permettront de montrer l'intérêt de la méthode pour le contrôle d'altitude d'un AUV, et notamment les améliorations apportées par l'ajout de paramètres issus du système non-linéaire au modèle utilisé pour la synthèse des régulateurs.

Ce travail de thèse a été effectué au sein du Laboratoire GIPSA-Lab de Grenoble, sous la direction de Carlos Canudas de Wit et co-encadré par Franck Quaine et Violaine Cahouët.Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet ANR-09-VTT-14-01/06 " VOLHAND ". Il s'inscrit dans le contexte général des nouvelles générations de Direction Assistée Electrique (DAE, ou EPAS en anglais pour Electronic Power Assistance Steering) avec pour objectif spécifique de tenir compte des caractéristiques des conducteurs à mobilité réduite. En effet, à ce jour, il n'existe pas de système de direction assistée adapté aux capacités articulaires (rhumatismes divers), musculaires (diminution de force, sénescence), ou encore aux douleurs ressenties par le conducteur. Le principal objectif de cette thèse est donc de proposer une méthodologie générale permettant d'adapter une DAE standard aux conducteurs à mobilité réduite. Le mémoire est organisé en cinq chapitres.Chapitre 1, intitulé Context and objectives of the study presente l'impact économique et sociétal, la problématique et l'objectif. Ensuite, la stratégie permettant d'atteindre l'objectif ainsi spécifié est précisée.Chapitre 2, intitulé Models for simulation, est dédié à l'établissement d'un modèle mathématique du système de DAEs prenant bien en compte l'élasticité en torsion de la colonne de direction due à la présence d'un capteur de couple. Parmi les entrées de ce modèle à deux degrés de liberté, une attention est faite en ce qui concerne la description du couple de frottement du contact pneumatique-route. Un modèle de frottement dynamique, basé sur le modèle de LuGre, est développé pour décrire ces phénomènes. Une amélioration du modèle est ainsi proposée.Chapitre 3, intitulé Oscillation annealing and torque observer design, commence par mettre en évidence les conséquences de la présence du mode souple associé à l'élasticité en torsion du capteur de couple sur le ressenti au niveau du volant. Une commande LQ est proposée pour limiter les oscillations dues à ce mode souple. Enfin, un observateur pour estimer le couple conducteur et le couple résultant du frottement pneumatique route est développé.Chapitre 4, intitulé Power steering booster stage, se focalise dans un premier temps sur la nature des courbes d'assistance utilisées dans le cadre des DAE. En effet, l'état de l'art sur le sujet met en évidence l'absence de justification de la forme de ces courbes généralement fonction de la vitesse du véhicule et du couple appliqué par le conducteur. Dans ce chapitre on propose de calculer de nouvelles lois en se fondant sur l'approche par optimisation (minimisation du jerk couplé avec la loi de puissance de Steven). Les résultats obtenus montrent que la minimisation du critère fondé sur le jerk du volant et la loi de puissance de Steven peut permettre de reproduire les lois existantes d'assistance et leur apportent une justification. Ils confirment également la forte influence du frottement (couple) au niveau du contact roue-sol. La seconde partie de ce chapitre est consacrée au développement d'une méthodologie générale d'adaptation des lois d'assistance (cartographie standard initiale) aux exigences du conducteur à mobilité réduite (typiquement ici une personne présentant une asymétrie.Chapitre 5, intitulé Experimental validation NeCS-Car benchmark, commence par détailler la plateforme expérimentale présente au laboratoire GIPSA-LAB et utilisée pour évaluer et valider les nouvelles lois d'assistance adaptées au conducteur à mobilité réduite. La stratégie globale d'assistance de couple au volant pour un conducteur présentant une asymétrie, est testée sur le banc avec la NeCS-Car. Les résultats issus du protocole montrent la validité de la stratégie proposée.Ce mémoire se termine avec une partie General conclusions and perspectives où les principales contributions sont d'abord rappelées, puis où des perspectives pour compléter et prolonger ce travail sont proposées.

L'objectif de ma thèse étant d'étudier certains systèmes linéaires continus à paramètres variant dans le temps (LPV), certains travaux sur l'analyse, synthèse et aussi études de performances relatives à ces systèmes ont pu être effectués. Les incertitudes peuvent avoir une structure qui varie, qui peut être polytopique, affine ou autre... Les conditions que l'on propose exigent de diminuer le conservatisme engendré au préalable par certaines conditions données dans ce contexte dans la littérature. Egalement, nous sommes appelés à mettre en place des représentations nouvelles de la dérivée temporelle du paramètre temps-variant et de l'intégrer dans nos conditions. En effet, il a été prouvé que le problème de commande robuste, peut être tourné en un ensemble d'inégalités matricielles linéaires. Les problèmes LMIs étant convexes, et nombreux algorithmes polynomiaux d'optimisation, sont disponibles pour les résoudre. Dans ce contexte, les études sur ces systèmes continus Linéaires à Paramètres temps Variant a pris de l'ampleur durant ces dernières années. C'est dans ce sens que j'ai essayé de présenter ma thèse. Les modèles qui ont été considérés dans mon mémoire sont à temps continu. Une étude bibliographique sur les systèmes admettant un modèle incertain linéaire à temps invariant (LTI) a été faite dans une première partie, puis tous les résultats relatifs aux systèmes LPV ont succédés dans des parties ultérieures.

Dans ce manuscrit, nous nous intéressons au problème de la navigation d'un robot mobile par commande référencée multi-capteurs. Notre objectif est d'effectuer des tâches de navigation guidées par la vision dans des environnements d'intérieur structurés peu connus, possiblement évolutifs et où l'homme peut être présent. Les missions considérées pourront inclure de longs déplacements et consisteront à positionner le robot vis-à-vis d'un amer ou d'une personne d'intérêt. Leur position dans la scène étant inconnue, ils seront repérés par la vision. Afin de pouvoir réaliser de telles missions, différents problèmes doivent être traités : le mouvement vers le but, l'évitement d'obstacles, le traitement des occultations, la réalisation de longs déplacements. Si les trois premiers points ont un caractère intrinsèquement local, le dernier nécessite des compétences globales. Les travaux que nous avons menés cherchent à répondre à ces différents problèmes. Tout d'abord, nous nous sommes focalisés sur les aspects "locaux". Nous avons ainsi exploité l'asservissement visuel 2D pour réaliser la tâche de navigation nominale et permettre au robot de converger vers un amer ou une personne d'intérêt. Cependant, bien que cette technique présente de bonnes propriétés de robustesse, elle ne permet pas à elle seule de traiter efficacement les problèmes de collisions et d'occultations. Une de nos premières contributions a donc consisté en le développement de stratégies de commande garantissant la non collision en présence d'obstacles non occultants. Sur la base de ces résultats, nous nous sommes intéressés à la gestion des occultations et avons développé des algorithmes permettant de reconstruire les indices visuels lorsque ceux-ci sont indisponibles. Nous les avons ensuite couplés à nos stratégies de commande afin que le robot puisse évoluer à partir des indices visuels réels ou reconstruits selon le cas. L'association de ces différents techniques et algorithmes a permis de réaliser effica cement des tâches de navigation référencées vision en présence d'obstacles occultants et non occultants. Cependant, elle nécessite que l'amer ou la personne d'intérêt soit visible dès le début de la mission, ce qui n'est pas le cas lorsque l'on souhaite réaliser de longs déplacements. Nos dernières contributions sont donc focalisées sur ce problème. Afin de conférer au robot les compétences globales nécessaires, nous avons couplé une carte topologique représentant l'environnement à un algorithme de supervision gérant la stratégie de commande. Le robot est ainsi devenu capable d'effectuer de longs déplacements dans des scènes peu connues. L'ensemble de ces travaux a été validé en simulation et expérimentalement sur les différents robots à disposition. Les résultats obtenus montrent la pertinence de l'approche proposée et ouvrent des perspectives prometteuses dans et hors du contexte de la navigation.

La vision artificielle est un moyen de perception très apprécié en robotique. Les applications les plus courantes de la vision en robotique manipulatrice sont l'estimation de pose et la commande. D'un point de vue conceptuel, l'utilisation de la vision artificielle permet d'améliorer les performances de la commande des robots en termes de précision et de robustesse (vis-à-vis des erreurs sur les paramètres géométriques du robot). De plus, cette mesure est d'autant plus pertinente pour les robots parallèles puisque l'état de ces derniers est généralement mieux défini par la pose de l'effecteur que par les mesures articulaires, traditionnellement utilisées en commande. Cependant, les systèmes de vision classiques ne permettent pas de satisfaire les exigences des commandes hautes performances à cause de leur période d'acquisition et de leur temps de latence trop grands. Pour pallier ce problème, l'approche proposée dans cette thèse est de procéder à une acquisition séquentielle de fenêtres d'intérêt. En effet, le fait de ne transmettre que les régions de l'image contenant les primitives visuelles utiles a pour effet de diminuer la quantité de données à transmettre ce qui permet réduire la période d'acquisition et le temps de latence. De plus, l'acquisition non simultanée des primitives offre la possibilité d'estimer la pose et la vitesse du robot de façon conjointe. Différentes méthodes d'estimation et plusieurs schémas de commandes cinématiques et dynamiques utilisant ce mode d'acquisition ont ainsi été proposés dans ce document. Les résultats expérimentaux obtenus en commande dynamique par vision d'un robot parallèle montrent, pour la première fois, que la commande référencée vision peut être plus performante que la commande articulaire.

Les conditions actuelles de transport démontrent par elles-même l'urgence qu'il y'a à intervenir dans la sécurisation des routes par des moyens autres que purement repressifs. Le recours aux véhicules intelligents dotés de technologies de perception et de commande avancées, capables de prendre en charge, au moins en partie, certaines tâches de conduite, semble justier ce point de vue. Dans cette thèse, nous proposons une stratégie de commande basée sur un modèle d'accélération non linéaire de type exponentiel, sûre, robuste, confortable et compatible aussi bien avec les applications de régulation de vitesse intelligente (ACC) qu'avec les applications Stop&Go. Nous proposons également, une stratégie de détection par dépointage de faisceau d'antenne qui augmente sensiblement la distance de détection et permet l'identication de scénarios du trac routier, toutes choses importantes pour la mise en ÷uvre d'une stratégie de commande ecace.

Le but de cette thèse est le développement et l'optimisation de la chaine électrique d'une hydrolienne fluviale. L'approche est d'abord traitée en simulation pour ensuite finir par la conception et la mise au point d'un prototype. La partie simulation concerne la modélisation des ensembles turbines, génératrices et électronique de puissance mais aussi le développement des diverses lois de commandes. Ces commandes peuvent intervenir à différents niveaux du contrôle jusqu'à la supervision complète du système, permettant de gérer des défauts, des algorithmes de MPPT (extraction maximale de puissance), des synchronisations entre colonne, ... Le prototype d'hydrolienne fluviale sera ensuite présenté, de la mise au point des parties mécaniques jusqu'aux résultats expérimentaux. Les travaux nombreux autour de ce prototype ont permis d'obtenir des résultats satisfaisants et encourageants qui corroborent la théorie.