Cette thèse traite de problématique de dimensionnement d'un système technique complexe. L'objectif est de proposer et d'outiller un processus de conception selon lequel le dimensionnement statique de l'architecture initiale d'un système satisfait dès le début les exigences statiques et dynamiques sans nécessité de redimensionnement. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle démarche de conception dans laquelle la prise en compte des exigences statiques et dynamiques est effectuée de maniéré simultanée et globale dans la phase de conception préliminaire. Cette démarche se base sur les exigences pour déterminer les solutions admissibles et utilise des méthodes de résolution ensemblistes telles que la méthode de calcul par intervalle et la méthode de propagation par contraintes. En effet, les variables de conception sont exprimées par intervalles et les exigences statiques et dynamiques sont implémentées dans un même modèle NCSP. Les exigences dynamiques sont plus difficiles à intégrer. Il s'agit des exigences fonctionnelles du système, de la résonance et des critères de stabilité, de commandabilité et de transmittance. Dans un premier temps, nous avons réussi à intégrer le comportement dynamique d'un système technique sous forme d'équation différentielle ordinaire par intervalles et dans un deuxième temps, nous avons traduit les exigences dynamiques sous forme de contraintes algébriques définies par un ensemble d'équations et inéquations. La solution générée représente les valeurs admissibles des variables de conception satisfaisant simultanément les exigences statiques et dynamiques imposées. Ce couplage entre le dimensionnement statique et dynamique dans l'approche de conception proposée permet d'éviter le sur-dimensionnement puisque les exigences dynamiques interviennent dans le choix des coefficients de sécurité, et d'éviter les boucles de redimensionnement en cas d'échec ce qui permet de gagner en temps de calcul et de réduire le coût de conception. La démarche de conception proposée est validée par application sur le cas de dimensionnement d'un système de suspension active MacPherson. / This thesis deals with design problems of a complex technical system. The objective is to find a design process which the static design of the initial architecture of a system meets from the first static and dynamic requirements with no need to resize it. Thus, we propose a new design approach which the consideration of static and dynamic requirements is done simultaneously and globally in the preliminary design phase. This approach is based on the requirements to determine admissible solutions and uses set-based methods such as interval computation and constraint propagation. Indeed, the design variables are expressed by intervals and the static and dynamic requirements are implemented in a NCSP model. The dynamic requirements are more difficult to integrate. They represent the functional requirements of the system, the resonance and stability criteria, controllability and transmittance. On the one hand, we succeed to integrate the dynamic behavior of a technical system in the form of ordinary differential equation by intervals. On the other hand, we formalize the dynamic requirements in the form of algebraic constraints defined by a set of equations and inequalities. The generated solution is the set of acceptable values of design variables satisfying simultaneously static and dynamic requirements. This coupling between the static and dynamic sizing steps in the proposed design approach avoids over- sizing of the system as the dynamic requirements involved in the choice of safety factors. Il also avoid resizing loops in case of failure, which saves significant computation time and reduce the cost of design. The proposed design approach is applied on the sizing of a MacPherson active suspension system.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

.

.

Ce travail s'attache à l'observation des dynamiques émergentes de développement économique des territoires ruraux par le prisme de la marchandisation des activités récréatives. Pour cela il propose de comprendre les effets des entrepreneurs de l'encadrement sportif de nature sur les systèmes territoriaux, touristiques et ruraux. Les sports de nature sont des activités émergentes qui se sont dotées depuis quelques dizaines d'années d'une dimension commerciale et qui s'inscrivent largement dans les espaces ruraux. Dès lors, les sports de nature constituent localement des filières professionnelles suivant lesquelles les opérateurs se structurent, se localisent ou échangent dans le but de développer leurs activités. Celles-ci s'accompagneraient alors d'impacts économiques et territoriaux. Toutefois, ces retombées sont particulièrement complexes à discerner ou à évaluer, se diffusant ou se dissimulant suivant les caractéristiques socio-spatiales des sports de nature marchands. Cependant, des logiques spatiales puis territoriales apparaissent au sein même du marché du tourisme sportif de nature si l'on observe le groupe des entrepreneurs de l'encadrement marchand représentant l'essentiel de l'offre commerciale de sports de nature en milieu rural. Ces logiques peuvent être comparées à celles touchant la répartition et la localisation des sites sportifs ou de l'économie touristique. La problématique de cette recherche est alors la suivante : Comment le marché du tourisme sportif de nature interagit-il avec les territoires ruraux ? Les sports de nature marchands participent à la constitution d'une ressource territoriale, construite puis activée par des facteurs culturels, environnementaux et économiques auxquels s'ajoute un appui de la sphère publique pour qui ces activités sont des moyens d'impulser une nouvelle forme de développement rural diffus. Les territoires ruraux sont les supports d'un marché touristique et sportif de nature dont les effets sur l'économie locale dépendent de la diversité des formes de pratique et de la structuration de cette filière. Cette complexité sociale et spatiale conduit cette recherche à observer les modes de structuration du marché du tourisme sportif de nature en milieu rural qui conditionnent "l'effet territoire", les avantages liés à la territorialisation des entrepreneurs et de leurs offres, à la fois du coté des systèmes productifs, des systèmes sociaux et des systèmes administratifs. Cette recherche se base sur l'exemple du département de l'Ardèche pour illustrer ces mécanismes socio-spatiaux. Ce territoire est une destination sportive de nature historique en France où d'une part le marché du tourisme sportif de nature s'est suffisamment développé pour que la répartition de ces opérateurs, ses acteurs et ses sites de pratique constituent ensemble un objet géographique quantitatif et qualitatif. D'autre part, les institutions publiques et sportives y participent avec les acteurs locaux à la gestion et au développement des activités sportives de nature dans ce milieu rural, au travers des procédures de gestion concertée. Elles soulignent donc bien l'existence d'un système économique local portant sur le tourisme sportif de nature, un marché de l'encadrement professionnel de cette filière en Ardèche. On utilisera ce terrain dans l'objectif d'appuyer des logiques introduites à l'échelle nationale et que l'on confirmera avec une étude approfondie du territoire de l'Ardèche. On aura recourt pour cela à une approche quantitative, statistique et cartographique d'un côté puis qualitative en s'appuyant sur des entretiens semi-directifs réalisés auprès d'un échantillon d'entrepreneurs des sports de nature, d'une part, puis des acteurs locaux de ces activités d'autre part.

Ces travaux s'appuient sur le socle formé par les simulations orientées agents (SOA), les simulations par automates cellulaires (AC) et la théorie des fonctions de croyance. Les objectifs sont de proposer des solutions aux problèmes complexes et de développer une architecture de système d'aide à la décision (SAD) organisée autour de ces trois outils. Dans la mesure où ce système fait appel à la théorie des fonctions de croyance (aussi appelée théorie de l'évidence), nous l'avons nommé SEAD, c.-à-d., système évidentiel d'aide à la décision. Le SEAD tente de fournir des explications à une observation effectuée sur un système réel complexe. Il utilise:- les SOA et les AC pour simuler le système complexe d'étude;- les fonctions de croyance pour représenter et manipuler les informations au sein et autour des simulations.L'architecture est validée dans le cadre d'un système d'aide à la décision, nommé ForenSeek, dédié aux experts en entomologie médico-légale. l'entomologie médico-légale est un procédé d'estimation de l'instant de la mort : à partir de la détermination des espèces et âges des insectes prélevés sur un cadavre. Cette technique est confrontée à un ensemble de phénomènes complexes, difficilement perceptibles des experts et ayant des impacts sur leurs décisions finales. Le SEAD forenSeek a recours aux SOA et aux AC pour modéliser la décomposition d'un cadavre. Il intègre un grand nombre de paramètres écosystémiques et teste une quantité importante de modèles biologiques. La théorie des fonctions de croyance est au centre de ce système de fusion. Des premiers résultats à partir de véritables expertises judiciaires sont présentés. / This work is based on the agent simulations (ABS), the cellular automata based simulations (CABS) and the theory of belief functions. The purposes consist in proposing solutions to complex problems and developping a general architecture for decision support system (DSS) organized around these three tools. Because this system resorts to the theory of belief functions (also called the evidence theory), we called it EDSS, i.e., evidential decision support system. The EDSS tries to explain an observation made on a complex real system. It uses:- ABS and CABS to simulate the complex system of study;- the belief function theory to represent and manipulate information within and around the simulations.The architecture is validated through a decision support system, named ForenSeek, dedicated to experts in forensic entomology. Forensic entomology is a method for estimating the time of death from determining the ages and species of insects collected on a cadaver. This technique faces with a set of complex phenomena, not easily discernible by the experts and having an impact on their final decisions. The EDSS ForenSeek uses the ABS and CABS to simulate the corpse decomposition. It incorporates a large number of ecosystem parameters and tests a large quantity of biological models. The theory of belief functions is central to this information fusion system. First results from real forensic expert's reports are presented.

Nous considérons deux classes de systèmes fractionnaires linéaires invariants dans le temps avec des ordres commensurables et des retards discrets. La première est composée de systèmes fractionnaires à entrées multiples et à une sortie avec des retards en entrées ou en sortie. La seconde se compose de systèmes fractionnaires de type neutre avec retards commensurables. Nous étudions la stabilisation de la première classe de systèmes à l'aide de l'approche de factorisation. Nous obtenons des factorisations copremières à gauche et à droite et les facteurs de Bézout associés: ils permettent de constituer l'ensemble des contrôleurs stabilisants. Pour la deuxième classe de systèmes, nous nous sommes intéressés au cas critique où certaines chaînes de pôles sont asymptotiques à l'axe imaginaire. Tout d'abord, nous réalisons une approximation des pôles asymptotiques afin de déterminer leur emplacement par rapport à l'axe. Le cas échéant, des conditions nécessaires et suffisantes de stabilité H-infini sont données. Cette analyse de stabilité est ensuite étendue aux systèmes à retard classiques ayant la même forme. Enfin, nous proposons une approche unifiée pour les deux classes de systèmes à retards commensurables de type neutre (standards et fractionnaires). Ensuite, la stabilisation d'une sous-classe de systèmes neutres fractionnaires est étudiée. Premièrement, l'ensemble de tous les contrôleurs stabilisants est obtenu. Deuxièmement, nous prouvons que pour une grande classe de contrôleurs fractionnaires à retards il est impossible d'éliminer dans la boucle fermée les chaînes de pôles asymptotiques à l'axe imaginaire si de telles chaînes sont présentes dans les systèmes à contrôler. / We consider two classes of linear time-invariant fractional systems with commensurate orders and discrete delays. The first one consists of multi-input single-output fractional systems with output or input delays. The second one consists of single-input single-output fractional neutral systems with commensurate delays. We study the stabilization of the first class of systems using the factorization approach. We derive left and right coprime factorizations and Bézout factors, which are the elements to constitute the set of all stabilizing controllers. For the second class of systems, we are interested in the critical case where some chains of poles are asymptotic to the imaginary axis. First, we approximate asymptotic poles in order to determine their location relative to the axis. Then, when appropriate, necessary and sufficient conditions for H-infinity-stability are derived. This stability analysis is then extended to classical delay systems of the same form and finally a unified approach for both classes of neutral delay systems with commensurate delays (standard and fractional) is proposed. Next, the stabilization of a subclass of fractional neutral systems is studied. First, the set of all stabilizing controllers is derived. Second, we prove that a large class of fractional controllers with delays cannot eliminate in the closed loop chains of poles asymptotic to the imaginary axis if such chains are present in the controlled systems.

Un Système de Systèmes (SdS ou System of Systems - SoS) est un système complexe résultant de l'assemblage de composants existant ou à créer, de nature hétérogène (e.g. des systèmes techniques ou socio techniques appelés sous-systèmes, dispositifs techniques, acteurs ou organisations, ou encore des infrastructures plus ou moins complexes pouvant être perçues comme des SdS). Cet assemblage est nécessaire à ces composants pour agir et interagir avec d'autres composants afin de réaliser une mission commune, éventuellement limitée dans le temps et qu'aucun de ces composants ne pourrait réaliser seul. De fait, un SdS possède des caractéristiques particulières comme l'hétérogénéité, la possible émergence de propriétés et de comportements durant les interactions entre les composants et à leurs interfaces, la préservation de l'autonomie managériale et opérationnelle de ces composants, la répartition géographique de ces composants, un cycle de vie particulier, etc. L'Ingénierie Système (IS ou Systems Engineering - SE) propose et promeut un ensemble de concepts, de processus maintenant standardisés, l'usage incontournable de modèles (on parle alors de Model Based Systems Engineering – MBSE) et de bonnes pratiques pour concevoir et réaliser des systèmes complexes. Du fait de ses caractéristiques particulières, la conception et le développement d'un SdS (SoS Engineering - SoSE) est elle-même particulière même si elle emprunte à l'IS nombre de traits communs. En effet, le choix et l'assemblage des composants, leurs besoins en termes d'interfaces pour faciliter leurs interactions entre eux et avec l'environnement du SdS, les propriétés et comportements émergents entres autres caractéristiques, impliquent des efforts de la part des personnes en charge d'un SdS. Il faut alors, pour les aider dans leurs tâches, conceptualiser et développer des langages, méthodes et outils supports. Le SoSE a en effet des besoins particuliers de modélisation, de vérification, de validation de modèles. Il nécessite également de disposer de moyens de simulation et d'évaluation du comportement global du SdS et de ses propriétés, par exemple, lorsqu'il doit faire face à des événements redoutés (e.g. ajout, modification ou retrait d'un composants, évolution de la mission, etc.). Le but est que ces personnes puissent progresser en confiance et leur donner les moyens de fournir des modèles de SdS avec lesquels l'analyse des propriétés du SdS devient possible, avant même d'alimenter les activités de décision et d'optimisation en cours de conception du SdS. Ce travail s'intéresse à une propriété importante pour les SdS et leurs composants : l'interopérabilité. Elle est vue ici comme une exigence sommative des capacités et des capabilités des composants à être et rester compatibles, à inter opérer efficacement, à rester autonome pendant l'interaction et à la réversibilité de la relation d'interaction lorsque celle-ci s'achève. L'interopérabilité garantit donc ou, à défaut, maximise la capacité d'un composant à travailler sans perte et harmonieusement avec un autre composant, dans différentes situations et avec un niveau de performance attendu, tout en respectant un ensemble d'autres exigences venant des parties prenantes impliquées ou concernées par le SdS visé.Cette thèse consiste à formaliser et à développer une méthode pour accompagner la modélisation, la vérification de modèles et l'analyse de l'interopérabilité dans un SdS. En conséquence elle repose sur 1) un ensemble de concepts et de relations entre ces concepts pour décrire un SdS et la propriété d'interopérabilité, 2) des langages spécifiques de modélisation (DSML) pour manipuler ces concepts et relations et donc créer des « modèles » de SdS, 3) d'un processus opératoire et 4) d'outils de modélisation, de vérification des modèles, de simulation du comportement et d'évaluation de l'interopérabilité et de son influence sur la performance, la stabilité et l'intégrité du SdS en cours de fonctionnement. / A System of Systems (SdS) is a complex system which is seen as a group of, in most cases, existing and heterogeneous entities (e.g. technical systems or socio-technical called subsystems, actors or organizations or even complex infrastructures that can be considered as SoS) assembled together in order to interact, during a timeframe to produce some kind of capabilities, products or services and to achieve a global mission that a system alone cannot fulfill. Moreover, the SoS has some particular characteristics such as: Operational Independence and Managerial Independence (autonomy), Evolutionary Development, Emergent Behavior, Geographic distribution, Connectivity and Diversity etc. The systems engineering (SE) provides and promotes a set of concepts, principles, processes, standards, an essential use of models (Model Based Systems Engineering - MBSE)and a good practice to design and conduct complex systems. However, even if the System of Systems Engineering (SoSE) shares some common features with the SE, SoS characteristics, assembling, interfacing and interactions between its entities, induce an additional effort, required from the persons responsible of the SoS, over the SE. Therefore, and in order to help these persons in their tasks, it is necessary to conceptualize and develop languages, methods and tolls supports. The SoSE has special needs in terms of modeling and models' verification and validation. Moreover, it requires to have means to simulate and evaluate the global behavior of the SoS and its properties, for example, when it has to face dangerous events (e.g. adding, removing or modifying a component, mission's evolution etc.). The aim is to help designers and engineers to progress in confidence by giving them the means to have SoS models with which the analysis of the SoS properties becomes possible. In this work, a particular attention is given to an important property of the SoS and its components: the interoperability. It is seen here as a summative requirement of components capacities and capabilities to remain compatible, to interoperate and to remain autonomous during the interactions and reversible after it. The interoperability guarantees or, by default, maximizes the capacity of a component to work, harmoniously and without any loss, with another component, in various situations and with an expected level of performance while respecting a set of requirements (stakeholders involved or concerned by the SoS).This thesis consists in formalizing and developing a method to support modeling, model's verification and the analysis of the interoperability in a SoS. Therefore, it is based on 1) a set of concepts and relationships between these concepts to describe a SoS as well as the interoperability property, 2) Domain Specific Modeling Languages (DSMLs) to manipulate these concepts and relationships and thus creating a SoS' model, 3) an operating process and 4) a modeling and verification tools, simulating behavior and evaluation of the interoperability and its impact on the SoS performance, stability and integrity while it is operating.

Le Conseil Régional de Champagne-Ardenne porte un intérêt particulier aux formations supérieures professionnalisantes en sciences et techniques. Dans ce cadre, il a été proposé de permettre l'utilisation de Systèmes Automatisés de Production (SAP) par des apprenants. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la conception de la commande de systèmes manufacturiers par des automaticiens au niveau de compétence variable, pouvant aller du novice jusqu'à l'expert. L'utilisation de Parties Opératives (PO) réelles, en particulier de façon distante à travers le web, par des automaticiens, qui sont tous susceptibles de commettre des erreurs de conception, soulève des problèmes originaux à la fois théoriques de validation et de vérification de la commande mais aussi de prise en compte du concepteur. Ces problèmes, que l'on retrouve dans l'industrie, nécessitent une approche de l'automatisation prenant en compte la composante humaine (expert - formateur, concepteur - apprenant) du Système Homme-Machine. Les contributions développées dans cette thèse portent sur l'adaptation du système aux savoirs du concepteur et la sécurisation de l'installation. Concernant le premier point, il est mis en évidence l'importance pédagogique de travailler sur toute l'installation plutôt que sur une partie. Une approche méthodologique est proposée, et consiste à décomposer fonctionnellement la PO en vue de pouvoir adapter le cahier des charges au concepteur, tout en conservant la vision globale du système manufacturier. Concernant le second point, deux approches sont envisagées pour assurer la sécurité de la Partie Opérative. La première, hors ligne, repose sur des travaux antérieurs de l'équipe « SED et Supervision du CReSTIC » dans le domaine de la synthèse par Ramadge et Wonham pour l'obtention d'une commande sûre, robuste et sans blocage. Celle-ci a été adaptée pour assurer d'une part que les modèles de PO et de spécifications sont justes, et d'autre part que la commande proposée respecte le comportement maximum admissible par le système, compte tenu des spécifications du cahier des charges. La seconde approche, en ligne, utilise un filtre, qui consiste à n'envoyer vers la PO que des commandes validées. La principale difficulté de ce type d'approche réside dans les spécifications du filtre, et dans son implémentation. Une structure de filtre à 2 niveaux, ayant des capacités explicatives pour le concepteur, est proposée. Le premier appelé « filtre de validation système » permet de sécuriser la PO et repose sur la spécification de contraintes logiques. Le second appelé « filtre de validation fonctionnel » permet de vérifier le respect du cahier des charges et n'a pas été développé dans cette thèse. Une erreur au niveau de la définition des spécifications de sécurité entraîne une validation de la commande erronée et met ainsi le système en danger. L'approche proposée pour s'assurer que les contraintes sont correctement définies, consiste à vérifier formellement, avant l'implémentation dans l'Automate Programmable Industriel (API), au moyen du model-checker UPPAAL, qu'elles sont nécessaires et suffisantes pour éviter toutes situations de détérioration de l'installation (éléments de PO et produit), et cela en considérant la commande la plus permissive possible. Le filtre de validation système revient à garantir un filtrage « robuste » sécuritaire des commandes. Deux applications du filtre « robuste » de commande sont présentées et permettent de montrer d'une part l'intérêt des concepts, méthodes et outils proposés et d'autre part leur applicabilité. La première concerne un système réel de conditionnement de médicaments. L'approche de sécurisation de la PO et d'adaptation au concepteur est mise en ?uvre. Celle-ci a été testée et son intérêt montré au moyen d'expérimentations menées avec des automaticiens novices et plus expérimentés. La seconde application concerne une simulation de magasin automatisé. Le filtre est utilisé dans ce cas, non pas pour éviter les détériorations, mais pour apporter des explications. Ces exemples mettent aussi en évidence les limites et les perspectives de ces travaux.

L'étude consiste à estimer des paramètres pour un système dynamique régi par une équation différentielle stochastique, linéaire, unidimensionnelle, excitée par des bruits brownien et poissonnien, en présence de contrôles adaptés à l'état du système. On suppose que les paramètres des bruits sont connus, et on montre que l'on peut estimer les paramètres de dérive par une famille, convergente et asymptotiquement normale, d'estimateurs de maximun de vraisemblance quand deux stratégies sont choisies: l'une étagée par rapport à une partition de l'intervalle de temps [O,T]; l'autre markovienne, définie en temps continu. Pour cela on prouve l'existence de solutions stationnaires de l'équation d'évolution. On s'intéresse, enfin, au caractère d'optimalité du contrôle choisi, pour un critère lié à la matrice d'information de FISCHER