Ce mémoire présente les travaux qui ont été menés conjointement avec l’entreprise Aviatech Services Techniques Inc. (AST) de Trois-Rivières. AST est une firme d’ingénierie se spécialisant dans l’intégration de systèmes avioniques, dans la fabrication de systèmes de levées géophysiques ainsi que dans la conception et la certification de produits aéronautiques. Depuis sa création en 2007, celle-ci a accompli plusieurs projets portant sur des modifications structurales d’aéronefs et sur des essais en vol pour des appareils certifiés sous les catégories FAR 23, 25, 27 et 29. Récemment, l’entreprise s’est impliquée dans le secteur des drones et développe des partenariats avec différentes institutions, dont les universités. Le projet présenté dans ce document s’inscrit dans la lignée des efforts mis par AST afin de développer une version sans pilote (drone) du SA160. De par l’investissement dans le développement technologique du SA160 ainsi que la connaissance des données techniques s’y rattachant, AST est à même de contribuer grandement au développement d’un tel aéronef. Également, l’entreprise est en bonne position afin de proposer des stratégies pour faciliter une future certification de l’appareil ainsi que son intégration dans un espace aérien civil. Le projet de recherche est orienté sur le développement d’un modèle dynamique du SA160, lequel pourra éventuellement servir à des fins de conception de lois de commande et de système de navigation autonome. L’asservissement de ce système complexe requiert une étude approfondie de la dynamique de l’appareil en boucle ouverte. Ainsi, un modèle possédant un haut degré de fidélité est requis afin de démontrer la navigabilité de l’appareil et ses capacités de vol autonome. À cet effet, un modèle dynamique est obtenu à partir de techniques d’identification paramétrique du modèle à temps continu appliquées aux données de vol du SA160. La méthode est appliquée avec l’outil Matlab SIDPAC (System IDentification Program for AirCraft) développé par la NASA. Dans un premier temps, l’instrumentation nécessaire à l’identification du système dynamique a été installée sur l’appareil. Des essais en vol ont permis de recueillir un ensemble de données inertielles et aérodynamiques pour des manœuvres de vol spécifiquement conçues pour maximiser l’efficacité du processus d’identification. Ces manœuvres permettent d’exciter les différents modes de l’aéronef, ce qui permet l’obtention de données riches en information pour l’identification des différents paramètres aérodynamiques du modèle. D’abord, la dynamique couplée à 6 degrés de liberté a été étudiée. À la suite des résultats obtenus, le système a été découplé en deux systèmes indépendants modélisant respectivement la dynamique longitudinale et la dynamique latérale/directionnelle. La méthodologie utilisée a permis d’obtenir un modèle avec de bonnes capacités de prédiction, pour les dynamiques découplées. Une analyse de sensibilité a également été effectuée afin d’identifier le niveau de précision du modèle en regard de l’incertitude statistique des paramètres identifiés. Ces travaux permettent donc d’orienter les efforts de modélisation sur certains paramètres en particulier, en fonction de leur niveau d’influence sur les variables d’état du modèle.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Cette thèse a pour objet la modélisation individu-centrée des systèmes sociaux. Une première partie orientée aide à la décision présente un modèle d’évolution des populations rurales fortement inspiré des données. Une seconde partie, plus théorique, étudie divers mécanismes permettant à un individu d’accepter ou de résister à une influence sociale. Nous proposons tout d’abord un modèle individu-centré de la dynamique des municipalités rurales européennes, implémenté pour le département du Cantal. Nous proposons un nouvel algorithme de génération des populations initiales ne nécessitant pas d’échantillon de population (approche classique). Nous concevons et paramétrons un modèle de la dynamique de l’individu face au marché du travail basé sur les données de la « European Labour Force Survey ». Il inclut des heuristiques originales de transition d’états tel qu’actifs, inactifs, chômeurs, … prenant en compte l’âge, la profession et le secteur d’activité de l’individu. Nous déterminons les dynamiques non fondés sur des données individuelles en testant la capacité de dynamiques simples à produire des résultats proches des données agrégées disponibles. Est ainsi conçu un modèle de mobilité résidentielle, expliquant partiellement la migration et intégrant décision de déménager et choix d’une nouvelle résidence. La seconde partie de la thèse étudie les effets collectifs de différents mécanismes permettant aux individus de résister à ou d’accepter une influence sociale. Un premier mécanisme étudié est un filtre cognitif impliquant qu’un individu ne reçoit pas une information incongruente ou peu importante. Les individus « filtreurs » exhibent le biais de primauté car leur attitude n’est déterminée que par les premiers éléments reçus et se montrent négatifs alors que le message diffusé par un media est neutre. Le taux d’individus négatifs dans la population est accru ou diminuer par l’échange direct d’information entre les individus. Un second mécanisme est un rejet de la tentative d’influence qui mène l’individu à différencier davantage son attitude de celle de son interlocuteur. Il intervient lorsque l’individu éprouve un inconfort lié au fait qu’il est à la fois en accord et en désaccord avec son interlocuteur. Le couplage de ce rejet à un mécanisme d’attraction entre individus en accord entraîne un nombre moindre de groupes d’opinion différentes à l’échelle de la population (ie par rapport au nombre de groupes obtenus avec le seul mécanisme d’attraction). / This thesis is dedicated to individual-based modeling of social systems. While the first part is very practical, decision-support oriented, presenting a model which studies the evolution of a rural population, the second part is more theoretical, interested in various mechanisms allowing individual to accept or resist to social influence. Firstly, we propose an individual-based model of the European rural municipalities implemented for the French Cantal département. We use a new sample-free algorithm for generating the initial population, while classical methods require an initial sample. We design and parameterize the individual activity dynamics with data from the European Labour Force Survey database. The individual dynamics includes an original heuristic for labour statuses and employments changes, based on individual age, profession and activity sector when she is occupied. The last part of the model deals with dynamics that we have not been able to derive from data, mainly the demographic dynamics. Based on the Occam razor principle, we test very simple dynamics and choose them on their capacity to lead to model results close to reference data. In particular, we propose a simple residential mobility model, partly ruling the emigration, which integrates decision to move and location choice. Secondly, we study the collective effects of various mechanisms leading individuals to resist or accept social influence. A first mechanism leads individuals to neglect some features of an object if they are not important enough or incongruent. These individuals exhibit the primacy bias because their attitudes are determined by the first accepted feature. We show that this bias increases when individuals directly exchange about features compared to when they only get the features from the media, in a random order. The second mechanism is a rejection reaction that we suppose occurring because of the discomfort taking place when individuals are close on one dimension of attitude and far on another dimension. The main effect of this rejection mechanism is to lead to a lower number of clusters than with the attraction mechanism alone.

Avec l’accroissement considérable de la puissance de calcul, les simulations aux grandes échelles (SGE) sont maintenant utilisées de façon routinière dans de nombreuses applications d’ingénierie. Les modèles de combustion usuels utilisés dans les SGE sont le plus souvent basés sur une hypothèse d’équilibre entre le mouvement des structures turbulentes et le plissement de la surface de la flamme. Ils s’écrivent alors sous forme d’expressions algébriques fonctions de grandeurs connues aux échelles résolues ainsi que de paramètres dont l’ajustement est à la charge de l’utilisateur selon la configuration étudiée et les conditions opératoires. Le modèle dynamique récemment développé ajuste automatiquement au cours du calcul les paramètres de modélisation qui peuvent alors dépendre du temps et de l’espace. Cette thèse présente une étude détaillée d’un modèle dynamique pour la simulation aux grandes échelles de la combustion turbulente prémélangée. L’objectif est de caractériser, explorer les avantages et les inconvénients, appliquer et valider le modèle dynamique dans plusieurs configurations. / Large eddy simulation (LES) is currently applied in a wide range of engineering applications. Classical LES combustion models are based on algebraic expressions and assume equilibrium between turbulence and flame wrinkling which is generally not verified in many circumstances as the flame is laminar at early stages and progressively wrinkled by turbulent motions. In practice, this conceptual drawback has a strong consequence: every computation needs its own set of constants, i.e. any small change in the operating conditions or in the geometry requires an adjustment of model parameters. The dynamic model recently developed adjust automatically the flame wrinkling factor from the knowledge of resolved scales. Widely used to describe the unresolved turbulent transport, the dynamic approach remains underexplored in combustion despite its interesting potential. This thesis presents a detailed study of a dynamic wrinkling factor model for large eddy simulation of turbulent premixed combustion. The goal of this thesis is to characterize, unveil pros and cons, apply and validate the dynamic modeling in different flow configurations.

Les éleveurs de bovins allaitants sont confrontés à des risques climatiques et à des risques de prix qui peuvent menacer la pérennité de leurs exploitations. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés sur l'évaluation des impacts des aléas de prix de la viande bovine et de climat sur la gestion du troupeau et des cultures par les éleveurs et sur les résultats technico-économiques qui en découlent. Nous avons pour cela combiné de façon originale et complémentaire des méthodes innovantes relatives à l'analyse d'un panel d'exploitations et à la simulation. Nous avons ainsi 1) déterminé les corrélations entre aléas et variables technico-économiques observées, 2) construit un modèle économétrique pour estimer une fonction de production en présence de deux sources de risque et 3) développé un modèle d'exploitation récursif en programmation dynamique stochastique discrète. Nous avons établi sur la base des données observées que les éleveurs sont averses au risque et que cette aversion augmente lorsque leur richesse diminue. Dans nos simulations, les ajustements tactiques de la production aux aléas prennent le pas sur des adaptations plus stratégiques visant à diminuer l'exposition des exploitations aux risques. Les leviers d'ajustement, préférés et préférables, pour faire face aux aléas climatiques défavorables sont 1) l'augmentation de la part des concentrés dans les rations des animaux et l'achat de fourrages de façon à maintenir les objectifs de production du troupeau et 2) l'ajustement des surfaces fauchées afin de privilégier le pâturage. Pour des variations de prix affectant tous les types d'animaux dans les mêmes proportions, la production simulée reste inchangée. Les variations de prix se répercutent directement sur les recettes des ventes bovines. Les aléas climatiques se font sentir essentiellement sur les charges du troupeau de l'année en cours et de l'année suivante. Les pertes causées par des aléas climatiques négatifs ne sont pas totalement compensées par les surplus de gains engendrés lorsque les années sont favorables, et, deux mauvaises années climatiques de suite peuvent entraîner des baisses de profit très importantes. Une augmentation de la fréquence

La métrologie des compteurs d'eau se dégrade au long de leur vie opérationnelle, entraînant, pour la plupart des compteurs actuellement utilisés en France, une sous-estimation du volume d'eau facturé. Ce phénomène est source de problèmes pour les distributeurs d'eau: il se traduit en un manque à gagner non négligeable et détermine une situation d'inégalité entre les usagers. En outre, une réglementation, de plus en plus exigeante, obligera bientôt les distributeurs à limiter la proportion d'appareils à métrologie imparfaite en dessous d'une valeur fixée. La planification des renouvellements des compteurs est, par conséquent, un problème complexe qui demande la mise en place d'une stratégie optimale. N'importe quelle méthode de planification nécessite la connaissance préliminaire de la métrologie des compteurs en conditions réelles d'exploitation. Le but de cette thèse est de fournir des éléments utiles à la mise en place des règles de gestion optimale adoptées par la Compagnie Générale des Eaux. L'étude de la dégradation de la métrologie se fait avec un modèle dynamique (markovien) à quatre états discrets à métrologie de plus en plus dégradée. Les calculs d'inférence sont réalisés dans un cadre bayésien avec des techniques MCMC (Markov Chain Monte Carlo). Cette méthode d'estimation est une alternative, plus que valide, aux procédures basées sur la recherche du maximum de la vraisemblance sous contraintes. Finalement, on montre que le modèle est capable de fournir des prévisions directement utilisables par les décideurs: l'estimation du sous-comptage et de la probabilité de non-conformité, en fonction de l'âge, de l'agressivité du site et de la consommation annuelle.

Le sujet principal de cette thèse est le recalage d'informations issues d'images TEP (Tomographie par Emission de Positons) et CT (Computed Tomography, tomodensitométrie) pour localiser, avec une bonne qualité et de façon robuste, les tumeurs situées dans les régions thoraciques. Pour cela des informations a priori sur l'anatomie et l'agencement des organes dans le corps sont intégrées à différents niveaux. Une première étape consiste à segmenter les organes visibles dans les deux modalités en exploitant pour cela leur agencement spatial structurel et les connaissances a priori sur l'anatomie. En particulier, nous avons développé une méthode originale pour segmenter le cœur sur les images CT non-contrastées. Le noyau principal de cette thèse est la méthode de recalage avec contraintes que nous avons développée. Cette approche s'appuie sur des marqueurs, définis automatiquement sur les surfaces des poumons, et sur des contraintes de rigidité sur les pathologies. Les contraintes de rigidité sur les tumeurs garantissent que l'on ne perd pas les informations sur leur forme et leurs niveaux de gris fournies par l'image TEP. Une autre des originalités de cette thèse est l'introduction d'un modèle de respiration dynamique dans la méthode de recalage. Cet apport semble extrêmement intéressant car il permettra de trouver la trajectoire que suit la tumeur pendant le cycle respiratoire et, de cette façon, le recalage pourra être fait avec une meilleure précision.

La simulation numérique est l'un des outils les plus puissants pour concevoir etoptimiser les systèmes industriels. Dans le domaine de la Dynamique des FluidesNumériques (CFD, "Computational Fluid Dynamics"), la simulation auxgrandes échelles (LES, "Large Eddy Simulation") est aujourd'hui largementutilisée pour calculer les écoulements turbulents réactifs, où les tourbillons degrande taille sont calculés explicitement, tandis que l'effet de ceux de petitetaille est modelisé. Des modèles de sous-mailles sont requis pour fermer leséquations de transport en LES, et dans le contexte de la simulation de la combustionturbulente, le plissement de la surface de flamme de sous-maille doitêtre modélisé.En général, augmenter le plissement de la surface de flamme de sous-maille favorisela combustion. L'amplitude de la promotion est donnée par une fonctiond'efficacité, qui est dérivée d'une hypothèse d'équilibre entre la production etla destruction de la surface de flamme. Dans les méthodes conventionnelles,le calcul de la fonction d'efficacité nécessite une constante qui dépend de lagéométrie de la chambre de combustion, de l'intensité de turbulence, de larichesse du mélange de air-carburant etc, et cette constante doit être fixée audébut de la simulation. Autrement dit, elle doit être déterminé empiriquement.Cette thèse développe un modèle de sous-maille pour la LES en combustionturbulente, qui est appelé le modèle dynamique de flammelette épaissie (DTF,"dynamic thickened flamelet model"), qui détermine la valeur de la constanteen fonction des conditions de l'écoulement sans utiliser des données empiriques.Ce modèle est tout d'abord testé sur une flamme laminaire unidimensionnellepour vérifier la convergence de la fonction d'efficacité vers l'unité (aucun plissementde la surface de flamme de sous-maille). Puis il est appliqué en combinaisonavec le modèle dynamique de Smagorinsky (Dynamic Smagorinskymodel) aux simulations multidimensionnelles d'une flamme en V, stabilisée enaval d'un dièdre. Les résultats de la simulation en trois dimensions sont alorscomparés avec les données expérimentales obtenues sur une expérience de mêmegéométrie. La comparaison montre la faisabilité de la formulation dynamique.

Les conséquences importantes sur l'environnement d'une consommation grandissante d'énergie rendent indispensable une maîtrise du rendement des dispositifs électriques. Il est nécessaire pour améliorer les performances de ces dispositifs de posséder non seulement d'une connaissance fine des phénomènes dissipatifs mais aussi d'outils permettant une simulation- efficace. Parmi tous ces dispositifs, les machines électriques représentent une part très importante. L'énergie dissipée s'y situe, pour une grande partie, dans les tôles électriques utilisées pour la composition de leur circuit magnétique. Une analyse complète du comportement dynamique des ces tôles est menée, elle met en évidence sa sensibilité à la vitesse de variation de l'induction. Cette analyse conduit, grâce à une séparation des aspects statiques et dynamiques, à la définition d'un modèle d'hystérésis dynamique qui permet une représentation précise des tôles électriques. Le modèle d'hystérésis est ensuite combiné à une méthode d'analyse numérique par éléments finis pour évaluer localement la puissance dissipée par le circuit magnétique de la machine. La méthode est validée dans le cas de machines asynchrones de faible puissance. Une analyse complémentaire dans ce cas précis permet de déterminer d'autres phénomènes dissipatifs responsables de pertes supplémentaires. Ils ont pour origine soit des propriétés intrinsèques des matériaux, comme l'anisotropie, soit des opérations du processus de fabrication, comme les courts-circuits en surface du rotor. La prise en compte de l'ensemble de ces phénomènes a conduit à un modèle qui permet de prédire avec précision le rendement des machines électriques.

Le but de cette étude est de proposer une loi de commande permettant de contrôler la qualité d'un polymère en sortie de filière d'une extrudeuse bivis corotative. Pour atteindre cet objectif, nous avons élaboré un modèle dynamique capable de prédire le comportement du système par rapport aux différentes variables d'actions (vitesse des vis, débit d'alimentation, puissances de chauffe des fourreaux et le rapport d'entrée monomère-amorceur). <br />La modélisation a été réalisée en adoptant une démarche mixte alliant l'aspect mécanique des milieux continus à celui du génie des procédés. Le schéma d'écoulement intrinsèquement à paramètres distribués, est approché par une cascade de réacteurs parfaitement agités avec reflux. Les caractéristiques de l'écoulement sont issues de la mécanique des fluides. Le modèle global est alors obtenu en écrivant sur chaque RCPA de la cascade les bilans d'énergie sur la matière, les fourreaux et les vis puis les bilans de masse globaux et par espèce. <br />Cette étape de modélisation a été suivie par une phase d'analyse dans le but de simplifier les phénomènes les moins influents sur l'évolution des variables d'état du procédé (température, pression, viscosité,...) puis par une étape de réduction de modèle. <br /><br />Enfin, la synthèse de la loi de commande a été effectuée à partir du linéarisé autour d'un point de fonctionnement de ce modèle réduit. La technique de commande utilisée a été la synthèse Hinf, avec modèle de référence sur la trajectoire en viscosité. Cette synthèse a abouti à une loi de commande satisfaisante fonctionnant à la fois sur le modèle linéarisé mais aussi sur le modèle complet non linéaire au voisinage du domaine de fonctionnement.