Cette thèse porte sur les convertisseurs des liaisons à courant continu (HVDC- High Voltage Direct Current). Une nouvelle méthodologie de synthèse des régulateurs des convertisseurs basée sur un modèle de commande a été développée. Ce dernier prend en considération non seulement les deux convertisseurs de la liaison HVDC mais aussi l'ensemble des principaux éléments impactant la stabilité transitoire du système électrique dans lequel la liaison est insérée. Une commande robuste coordonnée est proposée pour, à la fois, répondre au cahier des charges de la liaison et améliorer la stabilité de la zone AC voisine à la liaison. La coordination de la synthèse de régulateurs pour les convertisseurs se fait à deux niveaux : le premier concerne les deux stations de conversion d'une même liaison HVDC et un second consistant en la coordination de plusieurs liaisons HVDC. De plus, seules les mesures disponibles localement (i.e., au niveau des stations de conversion) sont utilisées. Ce nouveau cadre de commande est une alternative à la commande vectorielle classique. L'approche a été validée à la fois sur des benchmarks académiques et en grande taille sur des cas concrets de renforcement du réseau de transport européen. / This thesis focuses on the control of converters of high voltage direct current (HVDC) links. A new methodology of synthesis of the controllers of the HVDC converters based on a control model has been developed. The latter takes into consideration not only the two converters of HVDC link but all the main dynamics affecting the transient stability of the power system in which the link is inserted. In order to improve the stability of the AC zone neighboring the HVDC link, in addition to the local objectives like power and voltage control, a coordinated robust control is proposed. The coordination of the synthesis controllers for converters is done at two levels: the first one is the coordination of the two stations of an HVDC link the second is consisting on the coordination of several HVDC links. In addition, only measures available locally (i.e., at the converter stations) are used. This new control frame is an alternative to the conventional vector control. The approach was validated on both academic benchmark and a large-scale dynamic model of the whole European power system.

Dans l’industrie, l’automaticien doit concevoir une loi de commande unique qu’il valide sur un prototype unique, ayant un degré de robustesse suffisant pour satisfaire un cahier des charges complexe sur un grand nombre de systèmes. Pour cela, la méthodologie de développement qu’il emploie consiste en un processus itératif expérimental (phase d’essai-erreur), qui fait grandement appel à l’expérience de l’ingénieur. Dans cette thèse, on tente de rendre la méthodologie de synthèse des correcteurs des asservissements plus efficace car plus directe et donc moins couteuse en temps de développement en calculant un correcteur final (structuré) par une attaque directe de la spécification système haut niveau. La complexité des spécifications systèmes haut-niveau nous pousse à l’emploi des métaheuristiques : ces techniques d’optimisation ne nécessitent pas la formulation du gradient, la seule contrainte étant la possibilité d’évaluer la spécification. Ainsi avons-nous proposé dans ce travail de reformuler les problèmes de commande robuste pour l’optimisation stochastique : on montre dans ce travail comment on peut synthétiser des correcteurs structurés à partir de problématiques de type H ou -synthèse et on montre que l’intérêt de l’approche formulée réside dans sa flexibilité et la prise en compte de contraintes « exotiques » complexes ; les algorithmes évolutionnaires s’avérant très performants et compétitifs, nous avons finalement développé sur cette base une méthode originale de synthèse de correcteurs structurés et robustes vis-à-vis de critères d’optimisation de forme quelconque. La validation de ces travaux a été réalisée sur des exemples industriels de viseurs. / In the industrial framework, the control engineer must design a unique control law that valid on a single prototype, with a sufficient degree of robustness to satisfy a complex specification on many systems. For that purpose, his development methodology consists of an experimental iterative process (trial and error phase), which relies heavily on the experience of the engineer. In this thesis, we try to make the methodology for computing controllers more efficient and more direct with a less costly development time by calculating a final structured controller by a direct optimization on the high level specification.The complexity of high-level specifications pushes us to the use of metaheuristics: these optimization techniques do not require the formulation of the gradient, the only constraint being the possibility of evaluating the specification. Thus we proposed in this work to reformulate robust control problems for stochastic optimization: we show in this work how to synthesize structured controllers for control problems such H synthesis or -synthesis and show that the interest of the formulated approach lies in its flexibility and the consideration of exotic complex constraints. Evolutionary algorithms proving very effective and competitive, we finally developed on this basis a new method for synthesizing robust and structured controllers with respect to any form of optimization criteria. The validation of this work was carried out on the industrial example of the line of sight stabilization problem.

Cette thèse commence avec un état de l’art des domaines d’études importants pour notre objectif (différentes techniques usuelles de réduction des vibrations en usinage, méthodes de contrôle actif) avant de valider le principe de contrôle actif du fraisage en se plaçant en repère fixe. On a alors développé un modèle d’état d’une poutre d’Euler Bernoulli perturbée en un point et corrigée en un autre via un actionneur piézoélectrique. Ce modèle a permis d’obtenir plusieurs compensateurs, suivant différentes stratégies de commande. Nous avons par la suite procédé, d’un point de vue expérimental, à l’étude sur un dispositif similaire à notre besoin d’un point de vue de l’actionnement et des ordres de grandeurs (amplification mécanique, gamme de fréquences etc.). Les stratégies de commande robustes que nous avons développé pour pouvoir atténuer les déplacements vibratoires de cette poutre ont conduit à des résultats concluants présentés dans le même chapitre, d’abord en simulation (qui nous a permis une étude comparative), avec ou sans la présence du processus d’usinage, puis expérimentalement. La robustesse de ces stratégies de commande a été étudiée (en simulation) en ajoutant des incertitudes au modèle étudié de différentes manières. Ensuite, nous avons identifié le modèle du système étudié, déterminé les correcteurs correspondants et testé ces derniers sur notre banc d’essai pour valider le bon fonctionnement des différentes stratégies de contrôle utilisées tout le long de cette thèse. Enfin, pour préparer un déploiement de ces stratégies en repère tournant (porte-outil de contrôle actif), nous avons modélisé et implémenté les mêmes démarches pour le cas où l’actionnement se situe en repère tournant et concerne deux axes simultanément, situés dans le plan XY du porte-outil. Nous avons d’abord étudié les vibrations transversales d’une poutre en rotation dans le cas général avant de négliger les phénomènes d’inertie et gyroscopique. En effet, on s’intéresse au contrôle actif du fraisage particulièrement dans les applications de finition, là où on utilise des outils longs de faibles diamètres. Les nouvelles expressions des deux fonctions de transfert de notre système usinant ont été déterminées pour obtenir sa représentation d’état, clé du contrôle actif. La projection du processus de coupe sur le repère tournant est indispensable pour effectuer les simulations du fraisage via le porte outil actif. Ce dernier chapitre met en relief les perspectives de cette thèse, à savoir le contrôle actif du fraisage quelque soit le type de l’opération ou du diamètre de l’outil avec un porte outil mécatronique destiné pour ce genre d’opérations. / This thesis deals with the fields of study which are important for our objective (different usual vibration reduction techniques in machining, active control methods) before validating the principle of active control of milling in a fixed reference. We then developed a state space model of an Euler Bernoulli beam excited at one point and corrected in another one by a piezoelectric actuator. This model allowed us to obtain several compensators, according to different control strategies. We then proceeded from an experimental point of view to study a device similar to our need from an actuating point of view and levels of magnitude (mechanical amplification, frequency range, etc.). ). The robust control strategies that we have developed to attenuate the vibratory displacements of this beam have led to conclusive results presented in the same chapter, first in simulation (which allowed us a comparative study), with and without the cutting process and then experimentally. The robustness of these control strategies was studied (in simulation) by adding uncertainties to the model in different ways. Then we have identified the model of the system, calculated the corresponding compensators and tested them on the test bench in order to validate the good functioning of the different control strategies used in this thesis. Finally, in order to use these strategies in rotating reference (active control tool holder), we have modeled and implemented the same steps for the case where the actuation is located in rotating reference and concerns two axes simultaneously, located in the XY plane of the tool holder. We first studied the transverse vibrations of a rotating beam in the general case before neglecting the inertia and gyroscopic phenomena. Actually, we are interested in the active control of milling, particularly in finishing applications, where long tools of small diameters are used. The new expressions of the two transfer functions of the system have been determined to obtain its state space representation, key of the active control. Projection of the cutting process on the rotating reference is essential to perform milling simulations with the active tool holder. This last chapter highlights the prospects of this thesis,that is the active control of the milling for all kinds of milling operations as well as for different tools with a mechatronic tool holder aimed for this kind of operation.

Ce mémoire de thèse s'articule en deux parties. La première partie s'intéresse à la robustesse du nombre de reproduction de base R0 et du nombre de reproduction type (T), qui sont des seuils pour des systèmes épidémiques. Nous montrons que ces paramètres seuils ne sont pas des jauges fiables pour évaluer la distance qui sépare la Jacobiene (J) du système, calculé au point d'équilibre sans maladie à l'ensemble des matrices stables (S) si J est instable, (respectivement où l'ensemble des matrices instables (U) si J est stable). La deuxième partie se penche sur l'étude d'un modèle déterministe (S V E I R), où S représente les susceptibles, (V) les vaccinés,( E) les latents, (I )les infectieux et( R ) les immuns. Dans le dit modèle, les vaccinés sont considérés comme des « susceptibles dans une moindre mesure » du fait que le vaccin ne garantit pas une immunité totale. Le nombre de reproduction de base Rvac qui assure l'existence et l'unicité de l?équilibre endémique est déterminé. La globale stabilité de l'équilibre endémique est établie en utilisant les techniques de Lyapunov quand Rvac > 1. Ce résultat améliore un résultat de Gumel / This memory is divided in two parts. The first part talk about robustness of basic reproduction number R0 and basic reproduction number type S (T) both of them are thresholds for epidemic systems. We show that those thresholds are not good indicators to evaluate the distance between the jacobian matrix J(DFE) of system at the disease free equilibrium (DFE) and the set of stable ( S_t) or unstable (U ) matrix. The second part talk about an deterministic model ( S V E I R) ; where (S) represent the susceptibles ; (V) the vaccined ; (E) the latents,(I) the infectious, and (R) the removed. In this model, the vaccined are considered like susceptibles, because the vaccine don't confers an perfect immunity. The Basic reproduction number, (R_vac), who ensures the existence and unicity of endemic equilibrium is determined. The global stability of endemic equilibrium point is established using Lyapunov technics when (R_vac) is greater than one (R_vac)> 1

Les travaux de cette thèse portent sur l’analyse de stabilité et la synthèse de commandes robustes pour les systèmes affines à commutation en temps continu en présence d’incertitudes paramétriques constantes. On propose deux méthodes de commande permettant de garantir la stabilité asymptotique globale des systèmes affines à commutation avec paramètres inconnus. La première approche est basée sur l’estimation des paramètres inconnus et la reconstruction de l’état d’équilibre associée pour permettre d’appliquer une commande robuste adaptative. La seconde méthode est basée sur une augmentation d’état par l’ajout d’une action intégrale dans la boucle de commande qui garantit une erreur statique nulle. Pour chaque approche, deux lois de commande sont proposées. Une méthode du type « min switching » qui sélectionne la commutation la plus apte à stabiliser le système et une méthode de type « Embedded » permettant de générer une commande polytopique des différents modes possibles. Les résultats sont appliqués aux convertisseurs de puissance de topologie Flyback avec preuve de stabilité dans les deux modes de conduction (continue et discontinue) / This PhD thesis is focused on stability analysis and robust control synthesis for continuous time switching affine systems in presence of constant parametric uncertainties. Two control methods are proposed to guarantee global asymptotic stability of switching affine systems with unknown parameters. The first approach is based on the estimation of the unknown parameters and the reconstruction of the related equilibrium state to allow the application of a robust adaptive control. The second method is based on a state augmentation by adding an integral action in the control loop that guarantees a null steady state error. For each approach, two control laws are proposed. A "min switching" method that selects the most suitable mode to stabilize the system and an "Embedded" method that generates a polytopic control of the different possible modes. The results are applied to Flyback topology power converters with proof of stability in both conduction modes (continuous and discontinuous)

Avec une croissance considérable dans le domaine de la technologie multimédia et de la forte disponibilité des logiciels de traitement d'image, il est désormais facile de manipuler les images numériques. En même temps, il est devenu possible de réaliser des contrefaçons très élaborées, en laissant très peu de traces. Cela présente un grave problème, en particulier, si l'authenticité de l'image numérique est exigée. L'authentification des images devrait se baser sur leurs contenus visuels et non pas sur leurs contenus binaires. Par conséquent, pour authentifier une image, il faut tolérer quelques manipulations acceptables que pourrait subir une image telles que la compression JPEG et l'ajout de bruit Gaussien. En effet, ces manipulations préservent l'aspect visuel de l'image. En même temps un système de hachage perceptuel doit être suffisamment fragile pour détecter les manipulations malveillantes qui modifient l'interprétation du contenu sémantique de l'image comme l'ajout de nouveaux objets, la suppression ou la modification majeure d'objets existants.Dans cette thèse, nous nous intéressons aux fonctions de hachage perceptuel pour l'authentification et le contrôle d'intégrité des images numériques. Dans ce but, nous présentons tous les aspects relatifs aux fonctions de hachage perceptuel. Puis, nous exposons les contraintes qu'un système de hachage perceptuel doit satisfaire pour répondre aux exigences souhaitées au niveau de la robustesse des signatures perceptuelles. Enfin, nous présentons une méthode permettant d'améliorer la robustesse et la sécurité d'un système dehachage perceptuel. / The widespread use of multimedia technology has made it relatively easy to manipulate and tamper visual data. In particular, digital image processing and image manipulation tools offer facilities to intentionally alter image content without leaving perceptual traces. This presents a serious problem, particularly if the authenticity of the digital image is required. The image authentication should be based on their visual content and not on their binary content. Therefore, to authenticate an image, some acceptable manipulations that could undergoes an image, such as JPEG compression and Gaussian noise addition, must tolerated. Indeed, these manipulations preserve the visual appearance of the image. At the same time a perceptual hashing system should be sufficiently sensitive to detect malicious manipulations that modify the interpretation of the semantic content of the imagesuch as adding new objects, deleting or major modification of existing objects.In this thesis, we focus on perceptual hash functions for authentication and integrityverification of digital images. For this purpose, we present all aspects of perceptual hashfunctions. Then, we discuss the constraints that perceptual hashing system must satisfy tomeet desired level of robustness of perceptual signatures. Finally, we present a method toimprove the robustness and security of a system of perceptual hashing.

Cette thèse porte sur trois questions qui se posent en optimisation multi-objectif. Dansun premier temps, nous étudions l’existence de solutions efficaces via des techniquesde scalarisation. On étend le théorème de Benson du cas convexe à un cas général.De plus, nous examinons d’autres techniques de scalarisation. Dans un second temps,nous abordons la question de robustesse. Nous examinons les concepts proposés dansla littérature sur le sujet. On étend au cas d’optimisation multi-objectif non-linéairela définition de Georgiev et ses collaborateurs. Quelques conditions nécessaires etsuffisantes pour obtenir une solution robuste moyennant des hypothèses appropriéessont données. Les relations entre cette notion de robustesse et certaines définitionsmentionnées sont mises en évidence. Deux types de modifications des fonctions objectifsont traités et les relations entre les solutions faibles/propres/ robustes efficacessont établies. Le dernier chapitre est consacré à l’analyse de sensibilité et de stabilitéen optimisation multi-objectif paramétrée. On montre sous des conditions faibles quela multi-application de l’ensemble des solutions réalisables et des valeurs réalisablessont strictement semi-différentiables. On donne quelques conditions suffisantes pourla semi-différentiabilité de l’ensemble efficace et des valeurs efficaces. De plus, nousétudions la pseudo-Lipschitz continuité des multi-applications ci dessus citées. / In this thesis, three crucial questions arising in multi-objective optimization are investigated.First, the existence of properly efficient solutions via scalarization toolsis studied. A basic theorem credited to Benson is extended from the convex caseto the general case. Some further scalarization techniques are also discussed. Thesecond part of the thesis is devoted to robustness. Various notions from the literatureare briefly reviewed. Afterwards, a norm-based definition given by Georgiev, Lucand Pardalos is generalized to nonlinear multi-objective optimization. Necessary andsufficient conditions for robust solutions under appropriate assumptions are given.Relationships between new robustness notion and some known ones are highlighted.Two kinds of modifications in the objective functions are dealt with and relationshipsbetween the weak/proper/robust efficient solutions of the problems, before and afterthe perturbation, are established. Finally, we discuss the sensitivity analysis andstability in parametrized multi-objective optimization. Strict semi-differentiability ofset-valued mappings of feasible sets and feasible values is proved under appropriateassumptions. Furthermore, some sufficient conditions for semi-differentiability of efficientsets and efficient values are presented. Finally, pseudo-Lipschitz continuity ofaforementioned set-valued mappings is investigated

Dans les grands réseaux de transport, certains éléments du réseau peuvent être responsables du traitement d’importants volumes de trafic. Cela rend ces réseaux vulnérables aux pannes telles que les coupures de câbles. Des mécanismes appropriés pour le recouvrement du trafic doivent être mis en oeuvre pour éviter les ruptures de service. Une des meilleures techniques pour protéger les réseaux de transport consiste à prévoir des mécanismes de restauration au niveau de la couche transport elle-même afin que chaque opérateur de transport puisse sécuriser son propre réseau et offrir un service de transport fiable aux autres acteurs tels que les opérateurs IP. D’autres mécanismes de protection pourront alors être déployés aux niveaux supérieurs sans interférences avec la restauration au niveau transport. Outre les pannes pouvant touchers ses composantes, un réseau doit aussi faire face à l’incertitude de la matrice de trafic qu’on chercher à acheminer dans le réseau. Cette incertitude est une conséquence de la multiplication des applications et services faisant appel au réseau. La mobilité des usagers ainsi que les pannes touchant le réseau contribuent également à cette incertitude. La thèse se découpe donc en deux parties. Dans la première partie, nous nous intéressons à la complexité des différents mécanismes de sécurisation des réseaux. Dans la seconde partie, nous nous intéressons à l’incertitude de la matrice de trafic et notamment au modèle polyédrique / In the thesis robust routing design problems in resilient networks are considered. In the first part computational complexity of such problems are discussed. The following cases are considered: - path protection and path restoration - failure-dependent and failure-independent restoration - cases with and without stub-release - single-link failures and multiple-link failures (shared risk link group) - non-bifurcated (unsplittable) flows and bifurcated flows For each of the related optimization cases a mixed-integer (in the non-bifurcated cases) or linear programming formulation (in all bifurcated cases) is presented, and their computational complexity is investigated. For the NP-hard cases original NP-hardness proofs are provided, while for the polynomial cases compact linear programming formulations (which prove the polynomiality in the question) are discussed. Moreover, pricing problems related to each of the considered NP-hard problems are discussed. The second part of the thesis deals with various routing strategies in networks where the uncertainty issues are modeled using the polyhedral model. In such networks two extrema are possible. The simplest in terms of implementation, and simultaneously the least effective strategy, is the robust stable routing. On the other hand, the most effective strategy, i.e., the dynamic routing, is virtually impossible to implement in real world networks. Therefore, the major aim of this part of the thesis is to present novel routing strategies that merge the simplicity of the robust stable routing with the efficiency of the dynamic routing

Face à un contexte croissant d'incertitude, les systèmes agricoles doivent être performants, non seulement dans des conditions moyennes, mais aussi quand les perturbations sont plus importantes. Récemment, de nombreux concepts ont été développés pour étudier la durabilité des systèmes dans des environnements changeants, dont celui de robustesse. Néanmoins, son transfert aux systèmes de grandes cultures reste limité. L'objectif de la thèse est alors de proposer un cadre d'évaluation de la robustesse qui soit opérationnel en conditions de grandes cultures. Nous nous sommes focalisés sur la culture du blé tendre et avons défini la robustesse comme la capacité d'un système agricole à maintenir ses performances de rendement malgré l'apparition de perturbations. Un modèle économétrique défini à l'échelle du système de culture a été développé pour évaluer cette robustesse face à des conditions météorologiques et des niveaux de pression maladies changeants. Il a été appliqué sur 145 exploitations agricoles françaises et 2300 parcelles de blé enquêtées sur la période 2011-2014. Les résultats montrent que la robustesse aux perturbations abiotiques et biotiques varie d'un système de culture à l'autre. Les systèmes les plus robustes (respectivement, les moins robustes) ont pu être identifiés, en tenant compte des niveaux de rendement atteints en conditions moyennes et de la sensibilité de ces rendements à des variations climatiques. Alors que les situations de rendements "élevés" versus "faibles" s'expliquent surtout par des pratiques agronomiques dites d'intensification, ce sont surtout des variables dites de flexibilité qui expliquent la robustesse versus la sensibilité aux perturbations abiotiques. Au-delà de l'intérêt de cette approche pour mieux appréhender la robustesse des systèmes agricoles, la méthodologie développée présente l'avantage de pouvoir être appliquée à d'autres performances et/ou d'autres aléas. / Given increasing uncertainties surrounding the future of agriculture, farming systems need to perform well both in average conditions and in situations presenting substantial variations. Different concepts have been developed in recent years to assess the sustainability of agricultural systems within a context of global change, including the concept of robustness. But its empirical operationalization remains a challenge, particularly with regard to arable cropping systems. The aim of this thesis is to propose a methodological framework for assessing robustness which is operational for arable conditions. Focusing on wheat production, the robustness is defined as the ability of a cropping system to maintain yield performances despite the presence of perturbations. An econometric model defined at the cropping system level is used to assess yield robustness in the face of changing weather conditions and fungal disease pressures. It is then applied to data from 145 French wheat-growing farms and 2,300 wheat plots surveyed over the period 2011-2014. The results show that yield robustness varies widely from one cropping system to another. Cropping systems showing the most and the least robustness to abiotic perturbations were identified on the basis of yield performances under both normal and changing weather conditions. While several management intensification and crop rotation practices differentiate high versus low wheat yield cropping systems, it appears to be flexibility practices that distinguish robust versus sensitive cropping systems. Beyond the interest of this approach per se to understand and improve the robustness of agricultural systems, this methodological framework could also be used to assess other performances and/or risks.

Dans cette thèse, on s'est attaché à résoudre un certain nombre de problèmes qui apparaissent lorsqu'on traite des problèmes concrets de contrôle: phénomènes à plusieurs échelles de temps, discontinuités de la commande lors du basculement d'un correcteur à un autre, nécessité de concevoir un nombre limité de correcteurs différents malgré une gamme très importante des produits traités. Pour illustrer concrètement les résultats obtenus, nous nous sommes appuyés sur un exemple industriel concret, le contrôle de guidage de bande durant le processus de laminage dans un laminoir à chaud. D'abord, nous proposons une solution convexe au problème de commande optimale linéaire quadratique pour les systèmes linéaires à deux échelles de temps en temps discret. Ensuite, nous établissons des conditions suffisantes, formulées sous la forme d'inégalités matricielles linéaires, qui permettent de vérifier la stabilité d'un système à commutation à deux échelles de temps et de synthétiser des correcteurs stabilisants. Nous proposons aussi dans ce travail une méthode pour minimiser les discontinuités sur la commande dans le cadre des systèmes à commutation. Dans le contexte du contrôle de guidage de bande pour un laminoir à chaud, nous ne pouvons pas négliger l'influence des paramètres incertains, qui sont dus principalement au fait que ce genre de système traite une gamme de produits très large. Donc, dans la synthèse du correcteur, nous prenons en compte ces variations en divisant l'ensemble des produits en plusieurs familles et en synthétisant un correcteur différent pour chaque famille.