Le diagnostic des défaillances des systèmes industriels est à l'origine de nombreux travaux depuis ces dernières années. Il est défini comme l'opération permettant de détecter et de localiser un défaut. La détection de défauts consiste à rendre une décision sur l'état du système qu'il soit en fonctionnement normal ou défaillant. Cette opération est ensuite suivie d'une étape de localisation du défaut afin d'identifier ses causes et son origine.<br />Ce mémoire de thèse présente une approche décentralisée avec coordinateur pour le diagnostic des Systèmes à Evénements Discrets (SED) et plus particulièrement pour les systèmes manufacturiers composés de capteurs et d'actionneurs discrets. Cette approche considère la Partie Opérative (PO) comme un ensemble d'éléments composé d'un actionneur et d'un ensemble de capteurs. La construction des diagnostiqueurs s'appuie sur une modélisation modulaire des éléments de la Partie Opérative, d'un modèle des spécifications de la Partie Commande (PC) et d'une information temporelle liée à la réactivité des actionneurs. Chaque diagnostiqueur représente un observateur de l'état du système affecté d'une étiquette de décision, cette décision étant le résultat de l'observation des événements, des conditions sur les états du système et/ou sur le temps de retard entre événements.<br />Afin de définir la capacité de l'ensemble des diagnostiqueurs locaux à diagnostiquer un ensemble de défauts dans un délai fini, une notion de codiagnosticabilité a été établie. Dans cette thèse, cette notion tient compte de la modélisation des défauts à base d'événements, à base d'états et à base d'informations temporelles. Elle détermine ainsi l'ensemble des défauts que la structure décentralisée peut diagnostiquer.<br />L'ensemble des décisions locales doit être ensuite agrégé afin d'obtenir une décision globale sur l'état du système. Cette fusion est réalisée par un coordinateur construit à partir d'un ensemble de règles permettant de résoudre les différents problèmes d'indécision et d'ambiguïté entre les diagnostiqueurs locaux. Ce coordinateur permet d'obtenir des performances de diagnostic équivalentes à celles d'un diagnostiqueur centralisé. Deux exemples d'applications manufacturières illustrent l'efficacité et l'intérêt de la structure décentralisée en terme d'explosion combinatoire. Un simulateur basé sur Stateflow de Matlab permet de tester et valider l'approche proposée.

Nous avons présenté dans cette thèse deux contributions au problème de la synthèse de contrôleur pour les<br />systèmes à événements discrets modélisés par des Grafcets.<br />La théorie de la supervision des systèmes à événements discrets (SED) initiée par les travaux de Ramadge et<br />Wonham, n'est pas directement implantable sous la forme d'une commande opérationnelle. Nous pouvons<br />trouver dans la littérature diverses extensions de l'approche RW dans lesquelles le superviseur peut forcer des<br />événements, parmi celles-ci il y a la commande supervisée proposée par François charbonnier dans sa thèse<br />(1996). Nous avons fait une extension de cette approche, dans le cas où le langage des spécifications n'est pas<br />contrôlable par rapport au langage du procédé étendu. Pour implanter l'automate de superviseur obtenu, nous<br />avons proposé une méthode systématique de passage de l'automate superviseur vers le Grafcet superviseur de<br />manière structurelle. Cependant dans cette approche, le Grafcet final de superviseur obtenu contient un<br />nombre important d'étapes qui est identique à l'automate synthétisé. Donc la complexité des superviseurs reste<br />toujours prohibitive. C'est pourquoi nous avons proposé une approche de synthèse structurelle, dans laquelle<br />la taille de Grafcet obtenu est réduite et implantable sur les automates programmables. Cette méthode est basée<br />sur les invariants de marquage qui permettent de déterminer un certain nombre d'étapes à ajouter au modèle<br />initial pour faire respecter les spécifications de commande. Nous avons établi des propriétés générales qui ont<br />permis de trouver l'ensemble des contraintes linéaires à partir de l'ensemble des états interdits. La solution<br />obtenue donne un contrôleur optimal. Cette optimalité provient de l'équivalence entre l'ensemble des<br />situations autorisées et l'ensemble des contraintes linéaires. Elle a été prouvée grâce au caractère booléen du<br />marquage d'un Grafcet.

Les travaux présentés dans cette thèse constituent une contribution à la modélisation, à l'analyse et à la commande des systèmes de transport public par l'adaptation des réseaux de Petri (RdP) et algèbre des dioïdes. Nous étudions en particulier la gestion optimisée des correspondances par une planification des horaires d'un réseau de transport en commun. Nous développons dans ce sens des modèles capables d'apporter des solutions aux problèmes d'amélioration de la qualité de service de transport en commun, par les minimisations des temps de correspondance et des ressources matérielles utilisées. Notre travail est effectué en considérant deux études de cas de fonctionnement des bus au niveau des arrêts de correspondance où des échanges de passagers sont susceptibles de se produire. Un fonctionnement synchronisé pour lequel nous utilisons un modèle graphe d'événements temporisés (GET) et un modèle (max, +) linéaire stationnaire qui lui est associé. Un fonctionnement non-synchronisé modélisé par un graphe d'événements temporisés avec retrait dynamique de jetons (GETRDJ). Ce dernier modèle graphique, possédant des conflits structurels, a une description analytique dans l'algèbre (max, +) de forme linéaire non-stationnaire. La résolution mathématique du modèle obtenu passe par une politique de résolution des conflits associés au modèle graphique. Nous proposons dans ce sens une politique de routage déterminée a priori prenant en compte les caractéristiques du système. Cette politique permet d'une part, d'arbitrer les conflits sur le modèle graphique, et d'autre part, de résoudre le modèle mathématique. L'analyse des solutions obtenues ainsi que les éléments propres de la matrice caractéristique du modèle (max, +) permet de déterminer les différents temps de correspondance des voyageurs et d'estimer ainsi les performances du système étudié. Dans le souci de minimiser les temps de correspondance des voyageurs et améliorer la qualité de service, nous proposons une politique de commande de ces réseaux de bus. Deux approches sont alors proposées. La première permet de synthétiser une commande basée sur les techniques développées dans le cadre de la théorie de la résiduation dans les dioïdes. La seconde est fondée sur des résultats de simulation qui permettent d'obtenir une commande à partir des optima globaux des fonctions objectifs. Les résultats obtenus sont validés sur une partie du réseau de transport en commun de la ville de Montbéliard.

Le projet de recherche présenté dans cette thèse a été réalisé avec la collaboration de la Direction de l'Ingénierie SNCF et le CReSTIC de l'Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA). L'objectif de ce projet est de contribuer à l'amélioration des études de conception du contrôle/commande des projets d'électrification menées par les chargés d'études. Ce projet doit répondre à des objectifs humains, économiques et techniques exprimés par la SNCF, notamment appliqué au domaine des Equipements d'Alimentation des Lignes Electrifiées (EALE). Pour répondre à ces problématiques, une méthodologie pour les études d'automatisation est proposée. Elle intègre deux axes de recherche. Le premier axe est la génération automatique de livrables (codes, documents, schémas…). Celle-ci repose nécessairement sur une standardisation et une modélisation du « métier ». L'approche MDD (Model Driven Development) du génie logiciel et l'approche DSM (Domain Specific Modeling), apporte des éléments de solution reposant sur l'utilisation de « templates métiers ». Toutefois, il est fondamental de générer des livrables de qualité et du code API (Automates Programmables Industriels) sûr de fonctionnement. Le second axe de recherche s'intéresse à la commande sûre de fonctionnement. Trois approches de synthèse de la commande (la Supervisory Control Theory (SCT), la synthèse algébrique, la commande par contraintes logiques) permettant a priori de répondre à ces objectifs de sûreté sont présentées et discutées. La commande par contraintes logiques présente l'avantage majeur de séparer la sécurité (qui est vérifiée formellement hors ligne par model-checking) et le fonctionnel, et de pouvoir être utilisée avec des programmes API existants, ne remettant pas ainsi en cause la méthodologie de travail des chargés d'études. / The research project presented in this thesis has been realized with the collaboration of the Engineer Department of the SNCF and the CReSTIC of the University of Reims Champagne-Ardenne. The goal of this project is to contribute to the improvement of the control studies of the electrification projects realized by the design engineers. This project must meet human, economic and technical aims expressed by the SNCF applied to the field of the Power Supply Equipments of the Electrified Lines (EALE in french). To answer these problems, a methodology for the automation studies is proposed. It integrates two research orientations were studied. The first axis is the automatic generation the deliverables (codes, documents, diagrams…). This axis is based on standardization and modeling of the “work”. MDD (Model Driven Development) and DSM (Domain Specific Modeling) approaches, brings suggestions for solution based on the use of “work templates”. However, it is fundamental to generate quality deliverables and safe PLC (Programmable Logic Controller) code. The second research orientation is interested in safe control. Three approaches of control synthesis (Supervisory Control Theory (SCT), the algebraic synthesis, the control by logical constraints) permitting a priori to reach these aims of safety are presented and discussed. The major advantage of the control by logical constraints is to separate the safety (which is checked formally off line by model-checking) and the functional parts. It can be used with existing PLC programs, which doesn't change thus the working methodology of the design engineers.

L’étude de la conflictualité armée dans les pays en développement et des effets des interventions extérieures visant à la circonscrire constitue un enjeu majeur et multidisciplinaire. La complexité des processus sociaux entrelacés dans de tels contextes génère des défis particuliers pour les approches de modélisation et simulation informatique. En effet la forme des conflits actuels, centrés autour des populations locales, a amené les forces de stabilisation à développer des actions dites d'influence, qui se donnent pour but de convaincre les locaux de la légitimité des opérations. Ce travail en retient trois (opérations psychologiques OMI/PSYOPS, opérations civilo-militaires et Key Leader Engagements) et propose une modélisation permettant de représenter la propagation de leurs effets au sein d'une population virtuelle réaliste. Cela nécessite une représentation détaillée des mécanismes psychologiques de persuasion et d’influence et des structures sociales considérées, et constitue donc un apport à l’analyse des processus de communication au sein de réseaux sociaux. On fait le choix d'une simulation sociale orientée agents permettant de représenter d'une part un échantillon composé uniquement d'individus (jusqu’à environ 10 000) dotés de mécanismes de traitement réalistes, et d'autre part la complexité des sphères de sociabilité collective en générant cette population sous forme d'un réseau multicouche. Le modèle conceptuel ainsi conçu permet d’intégrer pour chaque étape des critères pertinents pour la simulation des actions, mais aussi, eut égard à la nature même de celles-ci et de leurs enjeux, d’éclairer certains mécanismes sociaux caractéristiques d’un conflit armé / The study, analysis and understanding of armed violence phenomenons in developing countries and of the effects of international military interventions aimed at resolving them is a crucial contemporary issue. These situations coincidentally present, considering the plethora and complexity of the implicated and intertwined social processes, a challenge for social computing, modeling and simulation. A challenge but also an opportunity, as the evolution of the forms of conflict, today centered on the local populations, has prompted the armies tasked with implementing stabilization missions to develop influence actions. Such operations, overall concerned with persuading the locals of the legitimacy of the operations, allow a more comprehensive approach to conflict resolution, beyond the simple use of force. Modeling some of these specific actions (PSYOPS, CIMIC, and Key Leader Engagement) is a credible project and a contribution to analysis of communication and persuasion processes in social networks by taking into account detailed and specific social and cultural factors. This research thus presents a conceptual model allowing simulation of the effects of these specific actions of influence in a realistic civilian population. We chose an agent-based approach as these lend particularly well with this type of research, allowing us to generate a group of up to 10,000 agents, composed solely of individuals for a detailed cognitive treatment, and structured as a multilayer network for representing complex sociality. Given the nature of such actions and their context of application, such a model also highlights some social mechanisms typical of armed conflict situations