Les pays réforment leurs services publics de l’eau en introduisant un nouveau système de régulation, soit la gestion intégrée des ressources en eau gire par le haut (centralisation) ou par le bas (décentralisation) ou intermédiaire. Quelle est la dynamique derrière ce choix ?On étudiera les apports de la religion, du droit, de l’économie, de la science politique et de la gestion à la régulation qu’elle combine avec les apports des théories du courant néo-institutionnel et de la bureaucratie pour créer ses outils comme la yardstick competition, la ring fencing competition et la price-cap regulation.Seront ensuite étudiés le service public, la public utility et le service universel et les spécificités de l’eau, du gaz, de l’électricité et des télécommunications pour mettre en relief les caractéristiques du service de l’eau.Pour déceler la politique du choix d’un système de régulation dans le service public de l’eau, on adoptera une étude quantitative basée sur les grounded theories et sur la narration analytique. Appliquée à l’étude de cas approfondie du service public de l’eau dans deux pays à modèles de référence, dans six pays à modèles hybrides et à deux modèles hybrides de référence, on aura un modèle qualitatif avec des core et des ancillary dynamics. Les techniques quantitatives confirmeront/infirmeront cette dynamique. Un questionnaire sera testé sur une banque de données sur le service public de l’eau dans 106 pays et un modèle quantitatif en ressort.Enfin, la comparaison des deux modèles qualitatif et quantitatif produira le modèle final de la dynamique du choix d’un système de régulation dans le service public de l’eau qui sera argumenté théoriquement. / Countries are reforming their water public utilities in order to introduce a new regulatory system called Integrated Water Resources Management (IWRM). IWRM may be centralized, decentralized or in-between. What is the dynamic behind this rationale?We will examine the contributions of religion, law, economics, political science and management to regulation. These contributions shall be combined with those of neo-institutional and bureaucracy theories in order to create some regulatory tools such as yardstick competition, ring fencing competition and price-cap regulation.We will also study public service, public utility and universal service. We will also examine water, gas, electricity and telecommunications characteristics in order to highlight the water utility specificities.We will use grounded theories and analytic narrative elements in studying in-depth the water public utility regulation in two countries with reference models, in six countries with hybrid models and two international reference hybrid models. A qualitative model with core and ancillary dynamics will be sketched.Quantitative techniques will confirm/infirm this dynamic through a questionnaire that will be tested on a database consisting of 106 countries in order to produce a quantitative model of this dynamic.Finally, the qualitative and quantitative models will be compared in order to produce a final model of water public utility dynamics of regulation which will be theoretically discussed.

Ce document rapporte le travail effectué dans le contexte d'une thèse de Doctorat en Automatique et Productique à l'Institut National Polytechnique de Grenoble INPG, préparée au Laboratoire d'Automatique de Grenoble LAG (LAG est une Unité mixte de recherche UMR 5528 de l'INPG, de l'université Joseph Fourier et du CNRS). Cette thèse a été partiellement soutenue par ARCOS (ARCOS est un programme français sur le véhicule et la sécurité routière. Pour des détails, voir la page web http://www.arcos2004.com).<br /><br />Les contributions de ce travail concernent principalement le développement d'un nouveau modèle de référence de l'inter-distance, la conception d'un contrôleur longitudinal associé et son application aux systèmes d'aide à la conduite, comme les systèmes d'avertissement de l'inter-distance, les systèmes d'anti-collisions et les systèmes de mitigation des collisions. Le modèle de référence de l'inter-distance peut être employé dans des scénarios comme l'Adaptive cruise control et le Stop&go. Le modèle proposé est non-linéaire et fournit des solutions dynamiques qui a priori vérifient simultanément des critères de confort (accélérations et jerk bornés) et des critères de sécurité (c.-à-d. la prévention de collisions). Le modèle de référence de l'inter-distance est basé sur des lois physiques de contact mécanique. Une particularité de ce modèle est que ses solutions peuvent être décrites par des courbes intégrales explicites. Ceci permet de caractériser explicitement l'ensemble des états initiaux pour lequel les critères de sécurité et de confort sont vérifiés.<br /><br />La commande longitudinale et le modèle de référence de l'inter-distance ont été testés tant en simulation qu'en expérimentation, ce qui permet d'évaluer la performance et la potentialité é de cette approche.

Dans le domaine de la commande par roues à réaction de l'attitude des satellites, la synthèse de correcteurs couvrant des plages de fonctionnement étendues reste un problème ouvert. En effet, les limitations des actionneurs font que l'utilisation d'une loi invariante sur tout le domaine considéré ne peut pas être envisagée. Apparait ainsi un besoin de mettre en place des stratégies de commande à temps variant. Ce besoin a motivé nos travaux de recherche, orientés vers la commande LPV et la commande adaptative directe. Après la présentation d'une solution de commande existante en début de nos travaux, nous nous orienterons, au cours de cette présentation, vers la commande adaptative. Ce domaine inclut la plupart des contributions, aussi bien théoriques que pratiques, apportées au cours de la thèse. Plus spécifiquement, les lois de commande auxquelles nous nous sommes intéressées s'expriment sous la forme d'un retour de sortie qui varie en fonction de signaux mesurés. A ce niveau, les outils que nous avons développés permettent de synthétiser des lois structurées, l'adaptation de chaque gain de commande étant réalisée de manière indépendante, en fonction des spécificités du procédé à contrôler. Les preuves de stabilité en boucle fermée se basent sur des outils de la théorie de Lyapunov, spécifiques à la commande adaptative, mais également à la commande robuste. Cette combinaison permet d'établir des preuves de stabilité asymptotique pour des lois d'adaptation structurées faisant apparaitre, entre autre, la sigma-modification. De nombreux degrés de liberté sont laissés à la disposition du concepteur de la loi de commande, la structure proposée présentant ainsi une grande flexibilité. D'autres paramètres sont déterminés de façon systématique pour garantir stabilité et robustesse. Au niveau de la commande du satellite nous avons obtenu, grâce à ces résultats, des correcteurs permettant d'adapter l'agilité de la structure en fonction des capacités disponibles du système d'actionnement à bord. Ces développements ont été récemment validés par la campagne d'essais en vol mise en place par le Cnes sur le satellite Picard. Ces essais, dont nous présenterons les résultats en avant-première lors de la soutenance, illustrent que les lois de commande proposées sont appropriées à une mise en œuvre pratique. Elles se montrent en effet robustes aux différentes non-linéarités du système ainsi qu'aux perturbations liées à l'environnement orbital.

Le prestataire de services logistiques (3PL) réorganise les activités de ses entrepôts afin d’être performant (C.-L. Liu and Lyons 2011). De fait, le 3PL a besoin d’une connaissance détaillée du coût des activités de ses entrepôts. Le cadre théorique de cette thèse se situe à l’intersection entre l’entrepôt, la conception, et les coûts. Dans le cadre de la conception des entrepôts, la sélection et plus particulièrement l’identification de l’ensemble des ressources de l’entrepôt est peu étudiée (S. S. Heragu et al. 2005; Gu, Goetschalckx, and McGinnis 2010). Parallèlement, l’activity-based costing (ABC) est une méthode de calcul de coût peu appliquée pour obtenir le coût des entrepôts (Pirttilä and Hautaniemi 1995). Plusieurs freins entravent son application, dont le manque de formalisation dans la définition des activités (Waeytens and Bruggeman 1994). À l’aide d’une recherche qualitative au sein de l'entreprise FM Logistic, une classification des ressources de l’entrepôt et un modèle de référence des activités de l’entrepôt sont proposés. La classification des ressources de l’entrepôt permet l’identification de l’ensemble des ressources de l’entrepôt. La classification est ensuite utilisée au sein du modèle de référence des activités de l’entrepôt. Le modèle de référence facilite l’application de l’ABC en standardisant le vocabulaire utilisé pour définir les activités de l’entrepôt. Le modèle de référence est ensuite mobilisé lors de différentes applications, dans le cadre de la conception des activités de l’entrepôt d’un prestataire de services logistiques. / The logistics service provider (3PL) is reorganizing the activities of its warehouse to be efficient (C.-L. Liu and Lyons 2011). In fact, 3PL needs a detailed knowledge of the cost of the activities of its warehouses. The theoretical framework of this thesis lies at the intersection between warehouse, design and costs. Concerning the design of the warehouses, the selection, and especially the identification of all resources, are not much studied (S. S. Heragu et al. 2005; Gu, Goetschalckx, and McGinnis 2010). Concurrently, activity-based costing (ABC) is a cost calculation method which is little applied for obtaining warehouse costs (Pirttilä and Hautaniemi 1995). Several obstacles hinder its application, including the lack of formalization in the definition of activities (Waeytens and Bruggeman 1994).Using qualitative research within the enterprise FM Logistic, a classification of warehouse resources and a reference model of warehouse activities are proposed. The warehouse resource classification allows the identification of all the warehouse resources. The classification is then mobilised within the reference model of warehouse activities. The reference model facilitates the application of the ABC by standardizing the vocabulary to define the activities of the warehouse. The reference model is then employed for different applications, as part of the design of warehouse activities of a logistic service provider.

Cette thèse porte sur la commande variant dans le temps avec comme fil directeur l’application au contrôle d’attitude de satellites. Nous avons étudié trois types de commande: une commande à commutation, une commande LPV et une commande adaptative directe. Pour cette dernière nous avons proposé des résultats théoriques nouveaux portant sur la structuration du gain et de l’adaptation. Les résultats ont été validés en simulation et sont testés à bord d’un satellite. En partant de la loi à commutation actuellement utilisée sur les satellites Myriade, une première partie de nos travaux est dédiée à la commande LPV. Notre approche, basée sur la spécification des objectifs de commande à travers un modèle de référence LPV, permet d'obtenir de nouveaux algorithmes exprimés dans ce formalisme. Testées en simulation, ces lois de commande répondent à la problématique de notre application. Toutefois, le choix du modèle de référence LPV s'avère délicat. Cette difficulté a été levée en utilisant la commande adaptative. Dans cette approche, les spécifications sur le comportement temps-variant sont traduites par des contraintes au niveau des lois d'adaptation des gains de commande. Nous introduisons ainsi une nouvelle méthode de synthèse de lois adaptatives structurées. Les preuves de stabilité établies s'appuient sur des outils de la théorie de Lyapunov. Les résultats obtenus sur un simulateur complet montrent l'intérêt de tels algorithmes adaptatifs. Ils permettent en particulier de modifier la dynamique du satellite selon les capacités disponibles des actionneurs. Sur la base de ces résultats, une campagne d’essai en vol sur le satellite PICARD est actuellement en cours. / This manuscript considers time varying control, with a strong emphasis on a satellite attitude control application. Three types of control structures have been studied: a switch-based approach, LPV control and direct adaptive control. In this last field we have introduced new theoretical results which allow structuring the gain and the adaptation law. The results have been validated in simulation and are currently tested on board a satellite. Starting from the switch-based control law currently implemented on the Myriade satellites, a first part of our work isdedicated to LPV control. Based on the specification of the control objectives by using of an LPV reference model, our approach allows obtaining new control algorithms expressed within this framework. The simulations carried out with theLPV algorithms obtained by using this method show that they meet the needs of our application. Nonetheless, the choice of a reference model proves to be difficult. This obstacle has been surpassed by using direct adaptive control. In this approach, specifications regarding the timevarying behaviour are added through constraints on the laws defining the control gains adaptation. We thus introduce anew synthesis method, based on which structured adaptive control laws are obtained. Stability proofs are established based on tools of the Lyapunov theory.The results obtained on a complete simulator show the interest of using such adaptive algorithms, which allow in particular to modify the satellite dynamics depending on the available capacity of the actuators. Based on these positive results, a fight-test campaign on the PICARD satellite is underway.

Cette thèse s'intéresse à l'adaptation des lois de pilotage d'un avion de transport civil aux différentes incertitudes qui peuvent affecter sa dynamique. Le procédé de pilotage adaptatif est censé fonctionner en temps réel à bord de l'avion afin d'optimiser la performance boucle fermée en fonction des conditions dans lesquelles il évolue. Les incertitudes peuvent être liées à la méconnaissance des conditions de vol (par exemple la vitesse et l'altitude), à des non-linéarités aérodynamiques inconnues ou encore à la méconnaissance du pilote aux commandes. Les procédés adaptatifs qui répondent à ces problèmes se doivent d'être performants sur l'ensemble du domaine opérationnel de l'avion en présence de perturbations réalistes. D'autres contraintes spécifiques peuvent être ajoutées en fonction du contexte (par exemple des charges limites, la stabilité aéroélastique, etc.). Plusieurs méthodes adaptatives sont testées afin d'adapter le système aux larges incertitudes qui le composent. Elles associent en général un estimateur en ligne (aussi appelé loi de mise-à-jour) à une loi de commande structurée. La synthèse de ces deux éléments peut être réalisée simultanément pour les méthodes adaptatives dites " directes ", comme par exemple le Model Reference Adaptative Control qui utilise la stabilité au sens de Lyapounov. Mais cette synthèse peut aussi être découplée pour les méthodes adaptatives dites "indirectes", ce qui offre un large choix de techniques pour chaque élément (comme les Moindres Carrés pour l'estimation de paramètres physiques incertains et la synthèse sous forme LFR pour le correcteur). Le choix de la méthode dépend fortement du contexte applicatif et des nombreuses contraintes associées. Trois applications sont au cœur de ce mémoire. Elles traitent de l'ajustement de lois de guidage à un modèle pilote inconnu, du contrôle longitudinal de non-linéarités de l'avion, et de la mise au point de lois longitudinale et latérale de pilotage manuel qui s'adaptent à des conditions de vol inconnues. Des méthodes avancées d'analyse linéaire et non-linéaire (dérivées de la µ-analyse et d'algorithmes d'optimisation) sont aussi mises en place pour valider ces systèmes sophistiqués adaptatifs en temps réel. D'une façon générale, les méthodes adaptatives indirectes ont donné le plus de satisfaction. Leur performance est aussi bonne que celle des méthodes directes, mais le fait qu'elles estiment en ligne des paramètres physiques facilite la surveillance temps réel du procédé adaptatif et sa validation. / This thesis deals with adapting flight control laws of a civil transport aircraft to various incertainties which can affect its behaviour. The adaptive flight control system is supposed to run in real time onboard the airplane so that its closed-loop performance is optimized with respect to the current conditions. These incertainties may be linked to unknown flight conditions (e.g. unknown airspeed and altitude), or unknown aerodynamics non-linearities or even unknown behaviour of the pilot in command. The adaptive schemes that are derived to answer these problems must be valid on the whole flight envelope with realistic disturbances but other additional contraints may exist depending on the context (e.g. loads limits, aeroelastic stability, etc.). To accommodate for large uncertainties on the system, adaptive methods are investigated. They usually combine an online estimator (also called an update law) with a structured flight control law. The synthesis of both elements may be simultaneous on 'direct' adaptive methods, e.g. on Model Reference Adaptive Control, using Lyapunov's stability theory. But it can also be decoupled on 'indirect' adaptive methods, giving a full spectrum of techniques for both elements (such as Least-Squares for estimating unknown physical parameters and the LFR framework for designing controllers). The choice of a specific method really depends on the application context and the related constraints.Three applications are the core of this report. They deal with adjusting guidance law to the pilot's unknown behaviour, controlling a longitudinal non-linearity, and providing manual longitudinal and lateral flight control laws which adapt to unknown flight conditions. Advanced linear and non-linear analysis techniques (based on µ-analysis or on optimization algorithms) are also applied to validated these sophisticated real-time adaptive systems. Results showed that indirect adaptive schemes were generally the most satisfactory. Their performance is similar to the one of direct schemes but as indirect methods provide physical parameter estimates, real-time monitoring and offline validation seem quite easier.

Cette thèse porte sur la représentation T-S des systèmes non linéaires et les non-linéarités qui leur sont associées (saturation et paramètres variants dans le temps) pour la commande et le diagnostic. Ainsi, une nouvelle approche utilisant la transformation par secteurs non linéaires permet de ré-écrire le système sous forme polytopique en prenant en compte la présence de paramètres variants dans le temps. Cette forme polytopique est ensuite utile pour la synthèse d'observateurs assurant l'estimation simultanée de l'état et des paramètres du système. Une application au diagnostic est également considérée en comparant les valeurs des paramètres estimés en ligne avec leurs valeurs nominales supposées connues et représentatives du mode de fonctionnement non défaillant. Concernant la commande, la contrainte de saturation est représentée sous forme de modèle T-S et est intégrée au modèle du système. La synthèse de plusieurs lois de commande assurant la stabilité du système bouclé, en prenant en compte les limites de saturation est proposée. La poursuite de modèle de référence est également traitée avec la mise en évidence des conditions structurelles de poursuite pour les modèles non linéaires sous forme T-S. L'accent est mis sur les différents critères de choix de commande en fonction des buts recherchés / A first contribution of this thesis is to propose a systematic procedure to deal with the state and parameter estimation for nonlinear time-varying systems. It consists in transforming the original system into a T-S model with unmeasurable premise variables using the sector nonlinearity transformation. Then a joint state and parameter observer is designed and the convergence conditions of the joint state and parameter estimation errors are established. The second contribution of this thesis is the stabilization problem under saturation constraints. In fact, we aim to present a new approach for the saturation nonlinearity study, where the sector nonlinearity transformation is used to represent the nonlinear behaviour of a saturated actuator under a T-S form. The T-S representation of the saturation is used to integrate the limitation constraints into the control synthesis, such that the system stability is ensured and the controller gains are calculated according to the saturation level. The model reference tracking control problem is also addressed. It aims to highlight the encoutered difficulties and the proposed solutions to achieve the tracking objective. Through analytical studies, by presenting clear structural conditions and control strategies, we try to point and answer some major interogations, that are : "how the model reference is to be chosen ? " and "which tracking criterion to consider to achieve a certain objective ? ". The case of constrained control input is also considered with a special focus on the anticipation for the saturated control

Cette thèse concerne la commande des systèmes dont la dynamique peut être convenablement décrite par une approche multimodèle à partir d'une étude d'affinement des performances d'un système de commande adaptative avec modèle de référence. Quatre approches de commande multimodèle ont été proposées. La première approche est basée sur la commande avec modèle de référence sur la sortie. Une validation expérimentale réussie a été effectuée sur un réacteur chimique. La seconde approche est basée sur la commande prédictive avec modèle de référence sur l'état partiel. Des résultats de simulation, obtenus à partir d'un modèle physique d'un bioréacteur, ont montré que les performances du système de commande multimodèle sont semblables à celles obtenues par un système de commande non linéaire appropriée du type backstepping. La troisième approche est consacrée à la compensation des perturbations harmoniques dans le cas où la dynamique du système peut être raisonnablement décrite par une famille de modèles linéaires invariants. La quatrième approche est basée sur une commande prédictive multimodèle avec modèle de référence sur l'état partiel issue d'une synthèse LMI.

Ce travail de recherche s'intéresse à la commande sans capteur mécanique du moteur synchrone à aimants permanents (MSAP) à pôles saillants, particulièrement en basse vitesse, avec détection de la position initiale du rotor. Après une présentation des techniques et approches qui ont initié nos travaux, en terme d'estimation de la vitesse et/ou de la position, nous avons choisi celles qui présentent plus d'intérêt de point de vue stabilité, robustesse, précision et simplicité d'implémentation. La première approche est basée sur le Système Adaptatif avec Modèle de Référence (MRAS). Quant à la deuxième, elle est réalisée autour d'un observateur non-linéaire pour l'estimation de la position et de la vitesse du MSAP à pôles saillants. Les deux techniques d'observation de la vitesse sont associées à une commande par orientation du flux rotorique avec la technique MLI vectorielle. Pour détecter la position initiale du rotor, nous avons utilisé une nouvelle approche qui permet d'estimer cette position avec une incertitude de ±5° mécanique. Cette nouvelle approche est basée sur l'application de signaux tests aux bornes des phases statoriques du MSAP. Des résultats de simulation et expérimentaux sont présentés tout au long de ces travaux pour valider les études théoriques de la commande vectorielle sans capteur mécanique du MSAP. Enfin, nous avons étudié et analysé les performances de la commande tolérante aux défauts sans capteur mécanique du MSAP en présence de défaillances de types transistors à l'état-off. / This research focuses on the sensorless vector control of a salient pole permanent magnet synchronous motor (PMSM), particularly at low speed, with detection of the initial rotor position. In first step, an overview of the state of the art concerning the estimation of the rotor speed as well as the initial rotor position of PMSM is addressed. From such a study, we have adopted an interesting strategy based on the model reference adaptive system (MRAS). The second step in this research consists in studying the performances and the feasibility of a non-linear observer for closed-loop vector control of salient pole PMSM. The MRAS technique as well as the non-linear observer is associated to a vector control scheme based on the field oriented strategy with space vector pulse width modulation (SVPWM). To detect the initial rotor position, we have proposed a new approach which estimates the position with a resolution of ±5° mechanical degrees. This new approach is based on applying short voltage pulses to the stator winding of salient pole PMSM. Several simulation and experimental results are presented to confirm the theoretical studies of the sensorless vector control of the salient pole PMSM drive. Finally, we have analyzed the performances of the sensorless speed fault tolerant control (FTC) of salient pole PMSM under failures related to the voltage source inverter (open circuit fault). The experimental results obtained based on the proposed techniques using nonlinear and MRAS observers have been improved in term of the reliability and allow a continuous operation of the salient pole PMSM drive even when it is supplied with two inverter legs.

Les travaux de recherche développés, dans ce rapport de thèse de Doctorat traitent la commande vectorielle indirecte par orientation du flux statorique d'une machine asynchrone avec ou sans capteur de vitesse. L'approche développée utilise la méthode adaptative avec modèle de référence. Le modèle de référence ainsi que le modèle ajustable, qui sont développés dans un repère lié au stator, sont utilisés pour l'estimation de la vitesse de rotation, de la résistance rotorique et enfin l'estimation mutuelle de la vitesse de rotation et de résistance rotorique d'une machine asynchrone à partir de la connaissance des courants et tensions statoriques. Pour annuler l'erreur statique lors de la régulation de la vitesse et améliorer par la suite les performances des résultats obtenus, le couple résistant, qui peut être considéré comme une perturbation, a été estimé en se basant sur les variables d'état du moteur à commander. Pour cela une procédure d'estimation du couple résistant de la même machine a été développée en se basant sur un observateur de type Luenberger. Les résultats de simulation numérique obtenus dans l'environnement Matlab- Simulink ainsi que les résultats expérimentaux, obtenus sur deux plates formes d'essais de machines asynchrones équipées chacune d'une carte de commande temps réel de type DS1104, valident bien les algorithmes développés. / The research developed in this PhD report deal with indirect stator field oriented control (ISFOC) of an induction motor drive (IM), with and without speed sensor. The developed approach uses the method with Model Reference Adaptive System (MRAS). The reference model and the adjustable one, which are developed in stationary stator reference frame, are used to estimate the rotor speed, the rotor resistance and the simultaneous estimation of speed and rotor resistance of the (IM) from the knowledge of the stator currents and voltages. To cancel the static error in the speed control and ameliorate subsequently the performance results, the load torque, which can be considered as a disturbance, has been estimated based on the state variables of the motor to be controlled. For this, a procedure was developed to estimate the torque of the same machine based on a Luenberger observer. The numerical simulations results obtained with Matlab-Simulink software package as well as the experimental results, obtained on two platforms for testing asynchronous machines each equipped with a real time controller board of dSPACE, validate the developed algorithms.