Le siècle dernier a été le siècle de la révolution technologique. Les combustibles fossiles ont alimenté cette révolution technologique. Les défis auxquels notre société est confrontée, que ce soit le changement climatique ou la situation énergétique mondiale ou l’épuisement des réserves de combustibles fossiles, sont les défis les plus graves auxquels sont confrontés toutes les générations. L'énergie renouvelable est considérée comme la clé des problèmes énergétiques de notre société. De nombreuses technologies innovantes se font concurrence pour alimenter la prochaine révolution énergétique. Sources d'énergies renouvelables telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne, la biomasse, l'hydroélectricité, l'énergie géothermique, etc. Presque tous sont saisonniers, et sont donc des sources d'énergie discontinues et non uniformes. Ils ont également une limitation en termes de choix des sites de production et, en général, nécessitent de grandes étendues de terre pour les plantes, ce qui conduit à une faible densité de puissance par unité de surface.Néanmoins, l'énergie éolienne et solaire a beaucoup attiré l'attention au cours des dernières décennies. Cependant, pour que le monde passe complètement des énergies fossiles et de l’énergie nucléaire à l’énergie éolienne et solaire, il est nécessaire de développer de nouveaux types de systèmes capables de générer de l’énergie à moindre coût avec moins de contraintes de sélection de sites.Dans la quête de la source d'énergie pérenne. Notre société se tourne vers la communauté scientifique pour des solutions innovantes. Cette thèse est une étape vers la recherche de solutions innovantes à nos problèmes énergétiques. Les systèmes d'énergie éolienne à haute altitude (HAWE) ou plus communément appelés systèmes éoliens aéroportés (AWES) sont considérés comme la réponse aux besoins énergétiques des générations futures. L'énergie éolienne aéroportée (AWE) est un concept innovant visant à utiliser l'énergie des courants de vent à haute altitude, car les courants de vent à haute altitude sont presque uniformes dans le monde entier et AWES peut pratiquement être installé partout dans le monde. De plus, les systèmes AWE proposés nécessitent moins de matériau de structure. Ils devraient donc être beaucoup moins chers que toute autre source d’énergie disponible. AWE est donc une perspective prometteuse dans cette quête pour trouver une solution à nos problèmes énergétiques.Dans ce travail, la faisabilité des systèmes d'énergie éolienne aéroportés basés sur Magnus est explorée. Le travail présente en détail un bref historique des systèmes d'énergie éolienne aéroportés et des concepts de base nécessaires pour développer une compréhension de la technologie AWE. Il examine en détail les systèmes aéroportés basés sur Magnus et donne une perspective historique sur les machines basées sur l’effet Magnus. Il présente en détail les propriétés aérodynamiques de l’effet Magnus et présente un modèle aérodynamique pour ces systèmes. Puisque la modélisation est un aspect important de toute technologie. Ce travail présente un modèle détaillé des systèmes AWE basés sur Magnus ainsi que les algorithmes de contrôle nécessaires au fonctionnement de tels systèmes. Les courbes de puissance sont des outils couramment utilisés pour analyser les systèmes d'énergie éolienne. Ce travail présente une approche pour la conception de courbes de puissance pour les systèmes AWE afin d'analyser les capacités de production d'énergie des systèmes d'énergie éolienne aéroportés. / Last century has been the century of the technology revolution. Fossil fuels have fueled this technology revolution. The challenges faced by our society be it the climate change or the world energy situation or the depletion of fossil fuel reserves are the most grievous challenges faced by any generation. Renewable energy is believed to be the key to energy problems of our society. There are many innovative technologies competing against each other to fuel the next energy revolution. Renewables sources of energies such as solar, wind, biomass, hydropower, geothermal etc. Though promising but due to the high economic cost and limited application they are yet to prove their mass scale applicability. Almost all of them are seasonal, hence, are discontinuous and non-uniform sources of energy. They also have a limitation in terms of choice of plant sites, and generally, require large tracts of land for plants which lead to low power density per unit area.Nonetheless, Wind and Solar energy have attracted a lot of attention in the last few decades. However, for the world to fully shift from fossil fuels and nuclear energy to Wind and Solar power, it is necessary to develop new kind of systems which can generate continuous power at a lower cost with fewer site selection constraints.In the quest to find the perennial clean source of energy. Our society is looking towards the scientific community for innovative solutions. This thesis is one such step towards finding innovative solutions to our energy problems. High altitude wind energy systems (HAWE) or more commonly known as Airborne wind energy systems (AWES) are believed to be the answer to the energy needs of the future generations. Airborne wind energy (AWE) is an innovative concept aiming at utilizing the energy of the high altitude wind currents, as high altitude wind currents are almost uniform across the globe, and AWES can be practically set-up anywhere around the world. Also, the proposed AWE systems require less structural material. Thus, they are expected to be much cheaper than any other available energy source. Therefore, AWE is a promising prospect in this quest to find a solution to our energy problems.In this work, the feasibility of Magnus-based airborne wind energy systems is explored. The work presents in detail a brief history of Airborne wind energy systems and the basic concepts needed to develop an understanding about the AWE technology. It discusses in detail Magnus-based airborne systems and gives a historical perspective on the Magnus-effect based machines. It discusses in detail the aerodynamical properties of the Magnus effect and presents an aerodynamic model for such systems. Since modeling is an important aspect of any technology. This work presents a detailed model of the Magnus-based AWE systems along with the control algorithms required for the operation of such systems. A common tool used to analyze wind-based energy systems is power curves. This work presents an approach to design power curves for AWE systems in order to analyze the power producing capabilities of Airborne wind energy systems.

The typical preparation plant producing coal for the utility market targets a relative separation density in the plant of around 1.60 whereas plants generating metallurgical coal use relative cut point density values approaching 1.50. In some cases, achieving the specified coal quality requires operating at lower cut point values, which results in a significant loss of valuable coal. In these situations, a middlings stream can be produced using a secondary separator or a three-product unit, which would allow crushing of the middlings for liberation purposes and re-introduction into the plant feed. In this manner, higher quality coal can be produced while maximizing plant yield. A detailed laboratory analysis was conducted to study the liberation characteristics resulting from the crushing of middlings at different top sizes. The experimental data were later used as input for modeling and simulation of plant flowsheet in LIMN. Simulations were run for several regrinding cases. The results of the current study investigating the economic benefits of middlings liberation and re-treatment are presented and discussed in this thesis. Improvement up to 6% in plant yield with 16-21% reduction in ash and 14-18% sulfur reductions can be achieved by crushing the +1/2 inch middlings to a ½-inch top size.

La modélisation et la spécification de systèmes distribués nécessitent une adaptation des modèles logiques utilisés pour leur représentation. Les notions<br />d'emplacements et de ressources jouent notamment un rôle centrale dans la représentation de ces systèmes.<br /><br />On propose tout d'abord à la proposition d'une première logique, la logique linéaire distribuée et mobile (DMLL) qui intègre les notions de distribution et de mobilité. On propose également une sémantique à la Kripke et un calcul des séquents supportant l'élimination des coupures pour cette logique.<br /><br />Cette première étude a mis en avant le rôle centrale de la sémantique pour la modélisation de systèmes distribués. On propose alors la structure des arbres de ressources, des arbres dont les noeuds possèdent des labels et contiennent des ressources appartenant à<br />monoïde partiel de ressources et BI-Loc, une logique pour raisonner sur ces arbres, un langage permettant de modifier les arbres et son axiomatisation correcte et complète sous forme de triplets de Hoare. Concernant BI-Loc, on détermine des conditions suffisantes pour décider de la satisfaction et de la validité par model-checking et on développe une méthode de preuves fondée sur les tableaux sémantiques correcte et complète.<br /><br />On montre comment on peut raisonner sur les tas de pointeurs grâce aux arbres de ressources. Enfin, on détermine comment le modèle des arbres partiel peut être utilisé pour représenter et spécifier les données<br />semi-structurées et raisonner sur la transformation de ce type de données.

Les prochaines générations de terminaux mobiles devront être capables, de façon autonome, de déterminer au fil des déplacements de l'utilisateur, les standards de communication les plus adaptés pour garantir un niveau de qualité de service satisfaisant pour les applications en cours de fonctionnement. Ces systèmes proposeront de plus une gamme étendue de standards de communication et une offre diversifiée d'applications. Pour intégrer toutes ces fonctionnalités en respectant les contraintes fortes en termes de coût, de consommation et de surface associées à ces systèmes, de nouvelles architectures composées d'un ensemble de ressources hétérogènes et flexibles devront être dimensionnées. Pour correctement dimensionner de telles architectures en respectant des délais de conception de plus en plus courts, des évolutions vont devoir être envisagées afin d'améliorer la productivité des architectes systèmes. La tendance constatée consiste à favoriser la définition de modèles permettant d'évaluer très tôt dans le processus de conception les performances pouvant être obtenues pour différentes solutions d'implantation envisageables. Ces modèles doivent être définis avec un niveau de description permettant une évaluation efficace de l'espace de conception. Le niveau transactionnel intégrant des propriétés temporelles apparaît actuellement comme une solution intéressante pour répondre à ce nouveau besoin. Cependant l'absence de méthodes claires et précises pour la définition de modèles à ce niveau d'abstraction ne facilite pas encore son adoption dans le domaine industriel. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse visent donc à tirer parti des possibilités offertes par le concept de modélisation transactionnelle (TLM) pour réaliser le dimensionnement des futurs terminaux mobiles. Notre travail a porté sur la proposition d'une démarche devant guider l'architecte système jusqu'à la définition précise des ressources matérielles et logicielles satisfaisant aux exigences imposées par ces systèmes. Cette démarche repose sur un ensemble d'étapes pour la création de modèles exécutables de niveau transactionnel. L'originalité de ces travaux réside dans la possibilité de pouvoir représenter au sein d'un même modèle de niveau transactionnel les propriétés fonctionnelles et non fonctionnelles d'un système à dimensionner. Un modèle d'exécution générique a été proposé de manière à faciliter la définition d'instances de modèles décrivant les différentes solutions architecturales à évaluer. L'environnement de modélisation proposé par l'outil CoFluent Studio a été utilisé pour capturer ces modèles afin de générer les modèles SystemC associés. En utilisant l'environnement de simulation proposé par cet outil, il est alors possible d'exécuter le modèle obtenu afin d'observer les performances de l'architecture analysée en appliquant différents types de paramétrage possibles. Pour limiter les temps de simulation nécessaires à l'obtention de résultats, une technique de calcul des propriétés non fonctionnelles a aussi été proposée. Elle permet de diminuer le nombre de transactions devant être initiées lors de la simulation du modèle SystemC ce qui entraine une réduction significative des temps de simulation. L'intérêt de nos travaux a été illustré à travers deux expérimentations. La première concernait le dimensionnement des ressources nécessaires à la mise en œuvre des traitements de la couche physique du futur standard de communication LTE. Les modèles obtenus offrent la possibilité d'évaluer les puissances de calcul et les ressources de mémorisation requises par différentes solutions architecturales et ce selon les différents paramétrages possibles de la couche physique. La deuxième expérimentation a été menée dans le cadre du dimensionnement d'un terminal mobile représentatif des nouveaux besoins applicatifs évoqués. Le travail de modélisation effectué a permis de définir dans un premier temps une description exécutable de niveau transactionnel du système permettant d'observer son comportement en fonction des nombreux scénarios de fonctionnement envisageables. Ce modèle a ensuite été utilisé pour dimensionner les ressources nécessaires à la réalisation de la fonction de décodage canal associée aux deux standards de communication supportés.

Les contraintes sont un moyen générique de représenter les règles qui gouvernent notre monde. Étant donné un ensemble de contraintes, une question centrale est de savoir s'il existe une possibilité de toutes les satisfaire simultanément. Cette problématique est au cœur de la programmation par contraintes, un paradigme puissant pour résoudre efficacement des problèmes qui apparaissent dans de nombreux domaines de l'activité humaine. Initialement dédiée, dans les années 1980, à la résolution de problèmes d'intelligence artificielle à variables entières, c'est dans les années 1990 que la programmation par contraintes a été employée à la résolution de problèmes à variables réelles. Cependant, les problèmes mixtes —utilisant à la fois variables entières et réelles— n'ont été que très peu considérés jusqu'ici par la programmation par contraintes. Dans cette thèse, nous nous plaçons du point de vue de la résolution de problèmes continus. Nous proposons et mettons en oeuvre différentes améliorations de ce cadre de résolution : • Intégration de la notion de recherche rigoureuse d'optimum au cadre classique de résolution sans objectif, afin de modéliser et résoudre un problème de conception en robotique ; • Collaboration de deux solveurs, l'un discret l'autre continu, plus efficace que chacun des outils pour résoudre les problèmes utilisant contraintes continues et contraintes discrètes ; • Comparaison des différentes modélisations et filtrages possibles de la contrainte globale discrète alldifferent, permettant de l'utiliser dans un solveur dédié au continu ; • Spécialisation des techniques de filtrage basées sur l'arithmétique des intervalles, augmentant la puissance de filtrage des contraintes arithmétiques discrètes et mixtes.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation de phénomènes<br />biologiques pour leur expérimentation à travers un système de réalité<br />virtuelle.<br />Son objet est la définition d'un cadre générique de modélisation et<br />d'implémentation adapté à l'étude des systèmes physiologiques.<br /><br />En premier lieu, le modèle générique proposé s'appuie sur le principe<br />de la réification des interactions en objets actifs autonomes.<br />Ensuite, il permet l'organisation des modèles biologiques en un agencement de systèmes autonomes.<br />Il rassemble alors deux conceptions de l'autonomie : <br />l'une est destinée à concevoir les systèmes de réalité virtuelle et<br />l'autre a pour objet la modélisation en biologie. <br /><br />Le modèle générique est dérivé en un certain nombre d'outils de modélisation pour la biologique.<br />La bibliothèque composée du modèle générique et des outils de modélisation permet alors de réaliser différentes applications.<br />La principale application a pour objet la mise en oeuvre d'un modèle du phénomène d'urticaire allergique.<br />Enfin, un modèle de système autopoïétique minimal est proposé pour<br />illustrer les possibilités de la méthode.

La simulation d'éclairage peut être utilisée pour l'étude et l'analyse du confort visuel ou de la performance de dispositifs d'éclairage. Pour répondre à de tels objectifs, les méthodes utilisées doivent résoudre de manière précise et réaliste la problématique de l'illumination globale. De plus, les logiciels de simulation d'éclairage doivent souvent manipuler des scènes géométriquement complexes mais aussi exploiter les propriétés photométriques réalistes des sources artificielles étendues, des sources naturelles et des matériaux. L'objectif du travail de thèse est d'étendre les possibilités de ces outils à la prise en compte d'environnements enfumés dans lesquels la densité et la répartition des fumées évoluent avec le temps, tout en considérant le déplacement d'un observateur virtuel dans la scène. De telles possibilités ouvriraient le champ des possibilités de la simulation d'éclairage à des cas d'étude de la vision dans les fumées pour la sécurité incendie par exemple. Suite à une analyse globale du problème (interaction lumière/matériaux, lumière/fumée, évolution de la fumée dans le temps), le travail de recherche est décomposé en trois parties. Nous présentons dans un premier temps une nouvelle méthode de résolution de l'illumination globale pour les objets surfaciques basée sur la méthode de cache d'éclairement avec des enregistrements dont les zones d'influence s'adaptent à la géométrie et aux variations d'éclairage. Nous appelons ces enregistrements des \textit{enregistrements adaptatifs} Cette technique permet de contrôler plus finement la densité du cache. Par la suite, les travaux s'intéressent en détail à la problématique des milieux participatifs statiques et de leur interaction avec la lumière. Une méthode de résolution, s'appuyant sur les travaux de la première partie, est alors proposée. Les enregistrements adaptatifs sont créés dans l'espace en fonction des caractéristiques de la fumée (coefficients de diffusion et d'absorption) et de son influence sur l'éclairage global. Enfin, l'aspect dynamique est étudié et une extension temporelle de la méthode de simulation d'éclairage en présence de milieux participatifs est alors proposée. Nous introduisons le concept d'enregistrements adaptatifs spatio-temporels (pour les surfaces et les volumes) pour interpoler les variations d'éclairement à la fois dans l'espace et dans le temps.

<p>Information technology (IT) is becoming the primary factordetermining the survival of most organizations. The differenttypes of systems and the wide range of objectives suggest thatdiverse evaluation methods are needed. There is a critical needfor a new approach to managing IT investments, and solving theinformation paradox should be a business imperative for allmanagers today.</p><p>Evaluating IT investments introduces different types ofproblems that investment in traditional assets does notconsider. The focal point shifts from measuring hard andquantifiable benefits that appear on a firm’s incomestatement to measuring soft, diffuse, and qualitativeimpact.</p><p>The decision to acquire new information technology poses anumber of serious evaluation problems for managers because theavailable methods for IT investment evaluation are mostlystatic and they do not consider dynamism in decision-makingprocesses.</p><p>Common problems with the methods for evaluating ITinvestments are related to their inability to take account ofthe full range of potential benefits. There is a gap betweentheory and practice in relation to the use of any method formaking decisions and for continuous evaluation of ITinvestments.</p><p>This thesis presents a new approach to evaluating benefitsof IT investments in a dynamic way, an approach consisting of acombination of dynamic information workflow models and businessprocess simulation techniques. The proposed approach givesmanagers and organizations the possibility of implementingother models for measuring different metrics and aspects of ITinvestments.</p><p>A dynamic information workflow model of an electric utilityandsimulation essays are presented in order to show how theproposed approach is applied. The performance measure selectedfor running experiments was efficiency, which was characterizedby the following selected performance indicators: cycle time,resource utilization, and activity costs. Empirical data wascollected from case studies of different utilities in CentralAmerican countries.</p><p><b>Key words:</b>Business Process Modeling and Simulation,Evaluating IT Investments, Dynamic Information Workflow Model,Electric Utilities.</p>

Nous nous intéressons à l'acquisition temps réel d'informations tridimensionnelles sur une scène à partir de plusieurs caméras dans le contexte des applications interactives. Nous proposons un système de vision complet allant de l'acquisition des images à la modélisation des formes et du mouvement de l'utilisateur. La distribution des tâches sur une grappe de PC, et en particulier la parallélisation de plusieurs algorithmes d'extraction de la géométrie de la scène, permet un fonctionnement temps-réel avec une faible latence. De nombreuses applications sont développées et valident la mise en oeuvre réalisée de ce système. Une approche nouvelle de la modélisation du mouvement est aussi proposée. Celle-ci permet de suivre et d'identifier les membres de l'utilisateur sans connaissance a priori sur la forme de ce dernier.

De nos jours les entreprises dans notre cas les systèmes hospitaliers, ont besoin de modéliser leur organisation, afin d'analyser leur fonctionnement, de détecter les dysfonctionnements et d'inventorier les flux internes et ceux échangés avec l'environnement. La modélisation étant un outil d'aide à la décision permettant d'éviter des investissements inconsidérés. Cette thèse décrit une modélisation et une simulation d'un hôpital moderne du système hospitalier français. Une méthodologie de modélisation ASCI (Analyse, Spécification, Conception et Implémentation) est utilisée pour ce système. Le processus de modélisation proposé fournit des modèles (modèle de connaissances, modèles d'action, modèles de résultats) dont l'évaluation permet de dimensionner le système et d'obtenir ses performances. Dans ce contexte s'inscrit ce travail de recherche, qui consiste à développer et utiliser la méthodologie de modélisation ASCI qui a été développé au sein du laboratoire LIMOS de Clermont-Ferrand pour la classe de systèmes de production et que nous adaptons aux systèmes hospitaliers.