La simulation numérique de la propagation des ondes électromagnétiques sur de longues distances et au-dessus de terrain a ces dernières années reçu une attention particulière du fait de son fort impact sur les systèmes radar et de télécommunications. Habituellement, il est considéré une modélisation bidimensionnelle pour traiter ces problématiques, cependant par une telle approche il est impossible de considérer les effets transverses au plan vertical passant par l'émetteur et le récepteur ainsi que la dépolarisation de l'onde. Pour pallier ces problèmes, une approche tridimensionnelle doit obligatoirement être considérée.<br /><br />La méthode de modélisation proposée est basée sur l'Equation Parabolique 3D (EP3D). Deux résolutions de celle-ci ont été considérées : nommées Split-Step Fourier (SSF) et Différences Finies (DF). La résolution SSF est basée sur une décomposition en un spectre angulaire d'ondes planes par l'intermédiaire d'une transformée de Fourier. La résolution de l'EP3D par DF développée utilise quant à elle un algorithme dit de Crank-Nicholson. Afin d'optimiser le temps de calcul et l'espace mémoire nécessaire, la méthode des directions alternées a été appliquée pour résoudre cette équation de propagation. Toutes deux ont été couplées avec la condition aux limites de Léontovich pour pouvoir prendre en compte le relief 3D.<br /><br />Ces deux méthodes ont été implémentées et validées sur différents cas tests canoniques. On a ainsi pu constater la capacité de ces méthodes à modéliser les phénomènes de réflexion, diffraction et réfraction. Celles-ci ont ensuite été appliquées au-dessus de scènes tridimensionnelles réalistes. Ces applications ont permis de comparer les deux méthodes développées ainsi que de mettre en relief les effets 3D dus au terrain et souligné les avantages d'une résolution tridimensionnelle.

ON ETUDIE LA RESOLUTION DES SOUS-PROBLEMES INDEPENDAMMENT LES UNS DES AUTRES POUR ARRIVER A LA SOLUTION DU PROBLEME GLOBAL EN FAISANT LA SYNTHESE D'UNE LOI ADAPTATIVE DECENTRALISEE, MOYENNANT DES CONDITIONS PAS TROP RESTRICTIVES, SUR LA MATRICE D'INTERCONNEXION. LES LOIS DE COMMANDE ADAPTATIVE DECENTRALISEES DEVELOPPEES SONT APPLIQUEES EN SIMULATION A UNE CENTRALE SOLAIRE A TURBINE A GAZ (PROJET SIROCCO), PROCESSUS COMPOSE DE QUATRE SOUS-SYSTEMES INTERCONNECTES

Les réacteurs nucléaires à neutrons rapides sont une solution à long terme pour la production d’énergie car ils valorisent le Plutonium et peuvent utiliser tout le stock de d’Uranium appauvri. Les contraintes actuelles en termes de sûreté requièrent néanmoins des innovations pour favoriser un comportement naturel du cœur lors de transitoires incidentels en augmentant le temps de grâce et la marge à la fusion. Les innovations apportées aux cœurs (hauteur réduite, cœur hétérogène, puissance volumique limitée) induisent un accroissement de la taille des réacteurs. Cette évolution a des conséquences de sûreté essentiellement positives comme la réduction de l’effet de vidange mais d’autres comme la déformation de la nappe de puissance méritent attention. Cette thèse a permis de mieux appréhender ces spécificités au travers du calcul et de l’analyse des harmoniques du flux puis des matrices de fission. Ces études, en soutien au cœur d’ASTRID, ont permis de conforter les options de conception. / The need for energy is a matter of growing concern in the world today, in relation to global climate change. Nuclear energy is of interest because it does not produce greenhouse gases, and it is able to generate a substantial amount of energy at a given time. However, it needs fissile material to operate. Fuel economy is then a sine qua none condition for the development of this energy. Sodium Fast Reactors are a solution for the future of nuclear energy. These reactors are indeed able to use much less Uranium for the same amount of energy released. However, the safety constraints in accordance with todays standards (“forgiving behavior”) require new core designs, which are highly heterogeneous axially and rather flat. Finally, this evolution in reactor design (reduced power density and limited axial height) implies a significant increase in the reactor diameter. It has consequences from both an economic (Pu inventory, vessel size) and operational (power shape stabilization during irradiation) point of view. The understanding of this phenomena is the topic of this PhD.

L’utilisation de scanners 3D permet d’obtenir, en fin de chaîne de traitement, des modèles tridimensionnels de haute résolution d’objets ou de sites. Ces modèles combinent une représentation formée d’un très grand nombre de points, couplée avec des textures photographiques pour simuler au mieux la réalité. Ils peuvent servir de base à de futures recherches, au calcul de diverses informations, à des propositions de restitutions, comme illustration, ou encore à l’archivage.Pour pouvoir être manipulées et exploitées, il est nécessaire de corriger ces données. Différents traitements doivent ainsi être appliqués :la suppression des défauts dus au processus de digitalisation ou à l’environnement de numérisation, la mise en correspondance de balayages partiels, l’élimination des objets parasites ou encore l’homogénéisation de l’aspect des surfaces. Les méthodes actuelles ne permettent pas d’effectuer aisément ces traitements de manière rapide et performante. Elles requièrent de nombreuses interventions manuelles, souvent lourdes et fastidieuses.Cette thèse vise à définir une méthodologie et à fournir les algorithmes et les outils nécessaires au post-traitement de ces acquisitions tridimensionnelles de grande taille, de manière automatisée tout en tenant compte des volumes de données à manipuler. Une structure de données adaptée au problème est proposée ainsi qu’une base d’outils destinée au traitement de volumes importants de points, en considérant la mémoire nécessaire et le temps de calcul requis. Nous proposons sur cette base une chaîne de traitement pour gérer les erreurs géométriques, liées au processus de numérisation, ainsi que les problèmes de colorisation, liés à l’acquisition de photographies dans des conditions variables (éclairage non contrôlé). Nous pouvons identifier quatre types d’erreurs géométriques qui vont ainsi être traitées :le bruit de mesure, la présence de valeurs aberrantes, les trainées de points et les inconsistances dans le modèle. La colorisation se base sur l’utilisation de l’ensemble des photographies effectuées sur le terrain en tenant compte de la variabilité des conditions d’acquisition (éclairage naturel, présence d’ombres, risque de surexposition, ). La solution proposée est compatible avec un calcul en temps réel comparativement à la durée d’acquisition sur le terrain, permettant d’obtenir des informations pertinentes pour guider le travail de terrain. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Avec la complexité croissante des systèmes dynamiques qui apparaissent dans l'ingénierie et d'autres domaines de la science, l'étude des systèmes de grande taille composés d'un ensemble de sous-systèmes interconnectés est devenue un important sujet d'attention dans différents domaines, tels que la robotique, les réseaux de transports, les grandes structures spatiales (panneaux solaires, antennes, télescopes,...), les bâtiments,… et a conduit à des problèmes intéressants d'analyse d'identification paramétrique, de contrôle distribué et d'optimisation. L'absence d'une définition universelle et reconnue des systèmes qu'on appelle "grands systèmes", "systèmes complexes", "systèmes interconnectés",..., témoigne de la confusion entre ces différents concepts et la difficulté de définir des limites précises pour tels systèmes. L'analyse de l'identifiabilité et de l'identification de ces systèmes nécessite le traitement de modèles numériques de grande taille, la gestion de dynamiques diverses au sein du même système et la prise en compte de contraintes structurelles (des interconnections,...). Ceci est très compliqué et très délicat à manipuler. Ainsi, ces analyses sont rarement prises en considération globalement. La simplification du problème par décomposition du grand système en sous-problèmes de complexité réduite est souvent la seule solution possible, conduisant l'automaticien à exploiter clairement la structure du système.Cette thèse présente ainsi, une approche décentralisée d'identification des systèmes de grande taille "large scale systems" composés d'un ensemble de sous-systèmes interconnectés. Cette approche est basée sur les propriétés structurelles (commandabilité, observabilité et identifiabilité) du grand système. Cette approche à caractère méthodologique est mise en œuvre sur des applications thermiques des bâtiments. L'intérêt de cette approche est montré à travers des comparaisons avec une approche globale. / With the increasing complexity of dynamical systems that appear in engineering and other fields of science, the study of large systems consisting of a set of interconnected subsystems has become an important subject of attention in various areas such as robotics, transport networks, large spacial structures (solar panels, antennas, telescopes, \ldots), buildings, … and led to interesting problems of parametric identification analysis, distributed control and optimization. The lack of a universal definition of systems called "large systems", "complex systems", "interconnected systems", ..., demonstrates the confusion between these concepts and the difficulty of defining clear boundaries for such systems. The analysis of the identifiability and identification of these systems requires processing digital models of large scale, the management of diverse dynamics within the same system and the consideration of structural constraints (interconnections, ...) . This is very complicated and very difficult to handle. Thus, these analyzes are rarely taken into consideration globally. Simplifying the problem by decomposing the large system to sub-problems is often the only possible solution. This thesis presents a decentralized approach for the identification of "large scale systems" composed of a set of interconnected subsystems. This approach is based on the structural properties (controllability, observability and identifiability) of the global system. This methodological approach is implemented on thermal applications of buildings. The advantage of this approach is demonstrated through comparisons with a global approach.

L'étude des systèmes aux équations différentielles ordinaires vise à prédire le futur des systèmes considérés. La connaissance de l'évolution dans le temps de toutes les variables d' état du modèle permet de prédire de possibles changements radicaux des variables ou des défaillances, par exemple, un moteur peut exploser, un pont peut s'écrouler, une voiture peut se mettre à consommer plus d'essence. De plus, les systèmes dynamiques peuvent contenir des dérivées spatiales et leur discrétisation peut ajouter un très grand nombre d'équations. La résolution des équations différentielles ordinaires est alors une étape essentielle dans la construction des systèmes physiques en terme de dimensionnement et de faisabilité. Le solveur de tels systèmes EDOs doit être rapide, précis et pertinent.En pratique, il n'est pas possible de trouver une fonction continue qui soit solution exacte du problème EDO. C'est pourquoi, des méthodes numériques sont utilisées afin de donner des solutions discrèes qui approchent la solution continue avec une erreur contrôlable. La gestion précise de ce contrôle est très importante afin d'obtenir une solution pertinente en un temps raisonnable.Cette thèse développe un nouveau solveur qui utilise plusieurs méthodes d'amélioration de la vitesse d'exécution des systèmes EDOs. La première méthode est l'utilisation d'un nouveau schéma numérique. Le but est de minimiser le coût de l'intégration en produisant une erreur qui soit le plus proche possible de la tolérance maximale permise par l'utilisateur du solveur. Une autre méthode pour améliorer la vitesse d'exécution est de paralléliser le solveur EDO en utilisant une architecture multicoeur et multiprocesseur. Enfin, le solveur a été testé avec différentes applications d'OpenModelica. / The study of systems of Ordinary Differential Equations aims at predicting the future of the considered systems. The access to the evolution of all states of a system's model allows us to predict possible drastic shifts of the states or failures, e.g. an engine blowing up, a bridge collapsin, a car consuming more gasoline etc. Solving ordinary differential equations is then an essential step of building industrial physical systems in regard to dimensioning and reliability. The solver of such ODE systems needs to be fast, accurate and relevant.In practice, it is not possible to find a continuous function as the exact solution of the real ODE problem. Consequently numerical methods are used to give discrete solutions which approximates the continuous one with a controllable error. The correct handline of this control is very important to get a relevant solution within an acceptable recovery time. Starting from existing studies of local and global errors, this thesis work goes more deeply and adjusts the time step of the integration time algorithm and solves the problem in a very efficient manner.A new scheme is proposed is this thesis, to minimize the cost of integration. Another method to improve the execution speed is to parallelize the ODE solver by using a multicore and a multiprocessor architecture. Finally, the solver has been tested with different applications from OpenModelica.

Cette thèse s'intéresse à des méthodes de points intérieurs et de quasi-Newton en optimisation non linéaire et à leurs mises en oeuvre. On présente le code NOPTIQ utilisant les formules de BFGS à mémoire limitée pour résoudre des problèmes de grande taille. L'originalité de cette approche est l'emploi de ces formules dans le cadre des méthodes de points intérieurs. L'espace mémoire et le coût en opérations du calcul d'une itération sont alors faibles. Le code NOPTIQ est robuste et a des performances comparables avec les codes de références l-BFGS-B et LANCELOT. On présente aussi un algorithme non réalisable utilisant les méthodes précédentes pour résoudre un problème non linéaire avec contraintes d'inégalité et contraintes d'égalité linéaire. L'idée est de pénaliser le problème à l'aide de variables de décalage et d'une variante de la méthode big-M. La convergence q-superlinéaire des itérés internes et la convergence globale des itérés externes sont démontrées.

Les exigences croissantes sur l'efficacité énergétique des bâtiments, l'évolution du {marché} énergétique, le développement technique récent ainsi que les particularités du poste de chauffage ont fait du MPC le meilleur candidat pour la régulation thermique des bâtiments à occupation intermittente. Cette thèse présente une méthodologie basée sur la commande prédictive distribuée visant un compromis entre l'optimalité, la simplicité et la flexibilité de l'implantation de la solution proposée. Le développement de l'approche est progressif : à partir du cas d'une seule zone, la démarche est ensuite étendue au cas multizone et / ou multisource, avec la prise en compte des couplages thermiques entre les zones adjacentes. Après une formulation quadratique du critère MPC pour mieux satisfaire les objectifs économiques du contrôle, la formulation linéaire est retenue. Pour répartir la charge de calcul, des méthodes de décomposition linéaire (comme Dantzig-Wolfe et Benders) sont employées. L'efficacité des algorithmes distribués proposés est illustrée par diverses simulations.

METHODE DE DECOMPOSITION COORDINATION: STRUCTURES A DEUX NIVEAUX. SYSTEME LINEAIRE A CRITERE QUADRATIQUE: OBTENTION D'UNE LOI DE COMMANDE EN BOUCLE FERMEE. COMMANDE HIERARCHISEE EN BOUCLE FERMEE DES SYSTEMES DYNAMIQUES NON LINEAIRES. AMELIORATION EN LIGNE DE LA LOI DE COMMANDE.

De nos jours, l'économie d'énergie est devenue un enjeu crucial. Les bâtiments des différents pays ont été identifiés comme étant une source importante de perte énergétique. De ce constat a émergé le projet RIDER (Reasearch for IT Driven EneRgy efficiency). Ce projet a pour objectif de développer un système d'information innovant permettant d'optimiser la consommation énergétique d'un bâtiment ou d'un groupe de bâtiments. Ce système est basé sur des composants logiciels, notamment une solution générale de modélisation du bâtiment, une solution de fouille de données, une solution de visualisation. Chacun de ces composants est destiné à améliorer le modèle de données de RIDER. Dans ce manuscrit, nous nous intéressons à la partie visualisation et nous proposons donc une solution d'amélioration du modèle par cette méthode. Dans ces travaux, nous allons présenter les solutions que nous avons mises en place pour modéliser le bâtiment ; pour ce faire nous avons utilisé une solution à base de particules dont la valeur est interpolée par rapport aux différents capteurs du bâtiment. Nous présentons également les différentes solutions mises en place pour visualiser les données et les méthodes d'interactions pour améliorer le modèle du bâtiment. Enfin, notre dernière partie présente les résultats de notre solution au travers de deux jeux de données. / Energy efficiencies are became a major issue. Building from any country have been identified as gap of energy, building are not enough insulated and energy loss by this struc- ture represent a major part of energy expenditure. RIDER has emerged from this viewpoint, RIDER for Research for IT Driven EneRgy efficiency. This project has goal to develop a new kind of IT system to optimize energy consumption of buildings. This system is based on a component paradigm, which is composed by a pivot model, a data warehouse with a data mining approach and a visualization tool. These two last components are developed to improve content of pivot model.In this manuscript, our focus was on the visualization part of the project. This manuscript is composed in two parts: state of the arts and contributions. Basic notions, a visualization chapter and a visual analytics chapter compose the state of the art. In the contribution part, we present data model used in this project, visualization proposed and we conclude with two experimentations on real data.