Une structure de contrôle distribué partiellement coopérative est proposée dans cette thèse. La structure est consacrée au problème de commande d’un réseau composé de sous-systèmes non linéaires/linéaires qui sont interconnectés par leurs états et les entrées de commande. Par la coopération partielle, cela signifie que chaque sous-système est capable de préserver son propre objectif en utilisant un indice de la coopération ajustable qui définit dans quelle mesure il accepte de dégrader son propre niveau de performance afin d’aider ses voisins à maintenir leur intégrité sous les interconnexions potentiellement déstabilisantes. La communication entre les sous-systèmes est basée sur l’échange de niveaux de fonction de Lyapunov avec les contraintes associées et la quantité d’information transmise est plutôt réduite par rapport aux travaux les plus récents. Une autre caractéristique intéressante de cet structure de contrôle distribué non linéaire coopératif est l’utilisation de vecteurs prioritaires par chaque sous-système. Ce vecteur définit un ordre hiérarchique de l’importance de ses voisins menant à une stratégie de coopération dans lequel les sous-systèmes critiques dans le réseau peuvent être préservés en dépit des interactions. Une version linéaire de la structure de contrôle distribué coopératif est présenté. Cette conception de structure linéaire conduit à une évaluation rigoureuse de stabilité du réseau en boucle fermée globale. Une méthode d’amélioration de la stabilité est proposée basée sur la résolution d’un problème d’optimisation non convexe avec des degrés de liberté liés au paramétrage de l’affectation de priorité. Pour montrer son efficacité, le contrôle distribué coopératif proposé pour le réseau linéaire est appliqué pour traiter le problème de contrôle de la fréquence de charge dans un réseau d’alimentation et le problème de contrôle du système cryogénique. / In this dissertation, a partially cooperative distributed control framework is proposed. The framework is dedicated to the control problem for a network consisting of linear/nonlinear subsystems that are interconnected through their states and control inputs. By partial cooperation, it means that each subsystem is able to preserve its own objective while using a tunable cooperation index that defines to what extend it accepts to degrade its own performance level so as to help its neighbors maintain their integrity under potentially destabilizing interconnections. The communication between the subsystems is rather reduced comparing to most of the existing contributions. Another attractive feature of the proposed framework is that each subsystem in the network can be assigned with priority indicating the importance of the corresponding subsystem seen by its neighbors. Through proper parameterization of the priority assignment, improved performance of the subsystems and the network can be acheived. In the linear version, a rigorous stability assessment method is presented and a systematic way of proposing an optimized priority assignment for a given network is introduced as well. The proposed scheme is applied to handle the load frequency control problem in a 4-area power network and the control problem of a cryogenic system to illustrate its effectiveness.

<p dir="ltr">Bone health relies on its cells' ability to sense and respond to mechanical forces, a process primarily managed by osteocytes embedded within the bone matrix. The cells reside in the lacuno-canalicular network (LCN), a complex structure, comprised of lacunae (small cavities) and canaliculi (microscopic channels), through which they communicate and receive nutrients. The mechanotransduction (MT) process, by which osteocytes convert mechanical signals from mechanical loading into biochemical responses, is essential for bone remodeling but remains poorly understood. Both in-vitro and in-vivo studies present challenges in directly measuring the cellular stresses and strains involved, making computational modeling a valuable tool for studying osteocyte mechanics.</p><p> </p><p dir="ltr">In this dissertation, we present a coarse-grained, integrative model designed to simulate stress and strain distributions within an osteocyte and its microenvironment. Our model features the osteocyte membrane represented as a network of viscoelastic springs, with six slender, arm-like osteocytic processes extending from the membrane. The osteocyte is immersed in interstitial fluid and encompassed by the rigid extracellular matrix (ECM). The cytosol and interstitial fluid are both modeled as water-like, viscous incompressible fluids, allowing us to capture the fluid-structure interactions crucial to understanding the MT.</p><p> </p><p dir="ltr">To simulate these interactions, we employ the Lattice Boltzmann - Immersed Boundary (LB-IB) method. This approach couples the Lattice Boltzmann method, which numerically solves fluid equations, with the immersed boundary method, which handles the interactions between the osteocyte structures and the surrounding fluids. This framework consists of a system of integro-partial differential equations describing both fluid and solid dynamics, enabling a detailed examination of force, strain, and stress distribution within the osteocyte. Major results include 1) increased incoming flow routes results in increased stress and strain, 2) regions of higher stress and strain are concentrated near the junctions where the osteocytic processes meet the main body.</p>