Pour des systèmes mécaniques fortement sollicités et lubrifiés (en roulement avec ou sans glissement), les performances des lubrifiants se caractérisent par l’évolution de l’usure des surfaces. Celle-ci peut se manifester par un micro-écaillage qui conduit à une dégradation des fonctionnalités des surfaces. Pour quantifier la durabilité du mécanisme, il est donc important de pouvoir caractériser l’usure du contact : quantifiable à l’échelle du composant par la mesure de la perte de masse par exemple. Notre approche tentera de caractériser l’usure des surfaces dans ses premières heures de fonctionnement (phase de rodage) se manifestant par des modifications locales de la rugosité et non par la perte de masse qui est peu significative. Notre étude a pour objectif d’établir une relation entre l’évolution des paramètres surfaciques durant cette phase de rodage et la résistance à l’usure des surfaces. Des paramètres tridimensionnels sont ainsi identifiés, permettant de connaître assez tôt, les performances des lubrifiants la fin de longs essais d’endurance. / For lubricated mechanical systems and working with heavy loading (rolling with or without sliding), the lubricants performances are characterized by the evolution of the wear on surfaces. This wear can take the form of micro-pitting which leads to a functional surface degradation. To quantify the durability of the mechanism, it is thus important to be able to characterize the wear of the contact: quantifiable on the scale of the component by the measure of the loss of mass for example. Our approach stands to characterize the wear of surfaces during the first hours of functioning (running-on phase), showing itself by local modifications of the roughness and not by the loss of mass which insignificant. Our study has for objective to establish a relation between the evolution of the surface parameters during the running-in phase and the wear of the surfaces. Tridimentional parameters are so identified, to know early enough the performances of lubricants, without waiting the end of long endurance tests.

Avec l’homogénéisation d’un mode de développement à l’image de celui des pays occidentaux les ressources terrestres sont de plus en plus mises à mal rendant de plus en plus urgent un développement durable. Pour atteindre un tel développement, il est nécessaire d’intégrer la dimension environnementale dès les premières étapes du processus de conception de produits. De nombreux outils d’écoconception ont été développés pour satisfaire aux conditions du développement durable. Cependant, ces outils ne sont généralement pas adaptés à la conception de systèmes mécaniques complexes car soit trop spécifiques soit trop généraux ou reposent sur des règles empiriques souvent invérifiables. C'est pourquoi nous proposons dans ce travail de recherche de mettre en place une méthodologie et des outils adaptés à la conception de systèmes complexes. Les travaux effectués nous ont amenés à développer 4 approches méthodologiques permettant à chaque fois d’apporter des réponses aux aspects problématiques identifiés : 1. Les outils d’écoconception actuels sont-ils adaptés à la prise en compte des dimensions multiples de la conception de systèmes ? 2. Comment identifier et hiérarchiser les axes d’amélioration environnemental les plus prometteurs ? 3. Comment déterminer les solutions technologiques adaptées à un système complexe et garantissant la meilleure performance environnementale ? 4. Quelles fonctionnalités pour des performances environnementales optimales pour un système complexe? D’abord, l’approche Pareto/ ACV, introduit dans le chapitre 3, repose sur une simplification du système en considérant que les principales sources d’impact sont générées par une faible partie du système. C’est une approche qui consiste à réaliser une succession d’ACV pour chaque alternative proposée, c’est un processus d’optimisation fastidieux. Toutefois Cette approche fourni des résultats « justes » et est bien adaptée aux raisonnements des concepteurs. En effet par leur expérience du métier et par leur connaissance du produit, le concepteur peut facilement identifier les principaux contributeurs d’impacts. Nous avons, ensuite, développé une approche combinant plans d’expériences et ACV, présentée dans le chapitre 4. Cette approche s’appuie sur une modélisation complète du produit. Le principal apport de la méthode DoE/ ACV est la possibilité de hiérarchiser les paramètres du système en fonction de leur influence sur la performance environnementale du système. Afin de répondre aux limites identifiées lors de l’étude des deux outils précédents nous avons proposé une nouvelle approche basée sur la satisfaction des contraintes (CSP) combinée avec l’ACV et présentée dans le chapitre 5. La phase la plus fastidieuse consiste à modéliser le système (définition des variables de conception, des contraintes du système sous la forme d’équation et des variables de performances que l’on souhaite satisfaire). Il est nécessaire de recueillir des informations sur chaque processus et composants du système, sur la phase d’usage, la maintenance, etc. L’avantage par rapport aux outils précédents est la capacité de l’outil à garantir un ensemble complet de solutions et permet au concepteur de choisir une solution valable selon des variables de performance (amélioration de la performance environnementale selon des indicateurs environnementaux) et contraintes spécifiées lors de la définition du cahier des charges. En complément à l’approche CSP/ ACV, nous avons proposé l’approche EcoCSP, dans le chapitre 6, dans laquelle les spécifications fonctionnelles ne sont plus figées. La méthode ecoCSP permet d’appréhender la configuration de l’architecture produit correspondant à une évolution des performances fonctionnelles. L’approche méthodologique EcoCSP est utilisée pour faire des arbitrages fonctionnels qui modifient l’unité fonctionnelle du système avec les conséquences que cela entraine / The tendency towards a homogenous mode of development modeled on that of Western countries means that sustainable development has become increasingly urgent. In order to implement such development, it is not enough to make superficial reductions of environmental impacts; it is necessary to thoroughly redefine products and their expected performances in such a way that the consequences are compatible with sustainable development. Many ecodesign tools have been developed to meet the requirements of sustainable development. However, these tools are not generally suitable for the design of complex systems because there are either too specific, too general or based on rules of thumb often unverifiable. That is why we propose in this research to develop a methodological approach for ecodesign complex systems. This research work has led us to develop four methodological approaches each time to provide answers to the identified problem areas: 1. Are the current eco-design tools adapted to take into account the multiple dimensions of system design? 2. How to identify and hierarchize the most promising areas of environmental improvement at the early stages of the design process? 3. How to determine technological solutions adapted to a complex system and guarantee the best environmental performance? 4. Which are the necessary features for optimal environmental performances for a complex system? First, the Pareto / LCA approach, introduced in Chapter 3, is based on a simplification of the system considering that the main sources of impact are generated by a small part of it. It consists of a succession of LCA for each proposed alternative; it is a tedious process optimization. However, this approach provides “good” results and is well suited to designers’ reasoning. Indeed by their industry experience and knowledge of the product, the designer can easily identify the main contributors to impacts. Then we developed an approach presented in Chapter 4 that combines Design of Experiment (DoE) and LCA. This approach is based on a complete modeling of the product. The main contribution of the DoE / ACV approach is the ability to prioritize the system parameters according to their influence on the environmental performance of the system. To address the limitations identified in the study of the two previous tools we have proposed a new methodological approach based on Constraint Satisfaction Problem (CSP) combined with LCA and presented in Chapter 5. The most time consuming step is to model the system (definition of design parameters, constraints, equation and performance). It is necessary to gather information about each process and system components, the use phase, maintenance, etc. The advantage over previous tools is the ability of the approach to ensure a complete set of solutions, allowing the designer to choose a good one that complies to environmental performance and constraints specified in the definition specifications. In addition to the CSP / LCA approach, we propose an EcoCSP approach, in Chapter 6. In it, the functional specifications are no longer “frozen”. The approach EcoCSP allows us to understand the configuration of the product corresponding to a change in functional performance. The EcoCSP is used to make functional trade-offs that affect the functional unit of the system with the consequences this entails.

Nous présentons de nouveaux outils pour l'analyse de la stabilité et de la robustesse des systèmes dynamiques non-linéaires. Nous proposons un cadre précis pour l'étude de la stabilité uniforme semiglobale et/ou pratique asymptotique. Le terme ``semiglobal'' signifie que le domaine d'attraction n'est pas l'espace d'état tout entier, mais un ensemble compact pouvant être arbitrairement agrandi par le réglage de certains paramètres. Le mot ``pratique'' concerne le fait qu'un voisinage arbitrairement petit de l'origine (au lieu de l'origine elle-même) est asymptotiquement stable. Contrairement à de nombreux concepts similaires, ces propriétés autorisent que l'estimée des solutions dépende du paramètre de réglage et ainsi, potentiellement, des rayons du domaine d'attraction et de la boule attractive désirés. Comparativement aux résultats classiques sur la stabilité globale asymptotique, cette caractéristique impose une hypothèse supplémentaire sur les bornes de la fonction de Lyapunov. Nous illustrons l'importance de cette hypothèse en montrant que, lorsqu'elle est violée, aucune propriété de stabilité ne peut être garantie. Nous proposons aussi un résultat converse pour la classe des systèmes USPAS dont l'estimée des solutions est indépendante du rayon de la boule vers laquelle les solutions convergent. La fonction de Lyapunov ainsi générée est spécialement façonnée pour une utilisation dans un contexte cascade puisque son gradient est borné par un fonction indépendante du temps. A partir de ce cadre théorique pour la stabilité semiglobale et pratique, nous proposons des outils qui garantissent la préservation de ces propriétés sous l'interconnection en cascade. De la même manière que pour la stabilité globale asymptotique, il est supposé que les solutions de la cascade sont uniformément bornées et qu'une fonction de Lyapunov est connue pour le sous-système aval. Le théorème converse que nous proposons permet en outre de supprimer cette dernière hypothèse pour une large classe de systèmes. Ceci s'avère particulièrement efficace lors de l'utilisation de techniques de moyennage, ainsi que l'illustre l'exemple du contrôle par retour de sortie du double intégrateur affecté par un signal d'excitation persistante. Dans le cas de la stabilité uniforme globale pratique asymptotique, l'hypothèse de bornitude des solutions peut être avantageusement remplacée par des restrictions d'ordre de croissance sur le terme d'interconnection. Ceci fait de ce résultat un outil aisé à appliquer dans nombre d'applications spécifiques. Nous illustrons son utilisation en quantifiant l'effet du lissage des fonctions ``signe'' dans le rejet de perturbations. Nous montrons que, si des ensembles donnés (non nécessairement compacts) sont globalement asymptotiquement stables (GAS) pour deux sous-systèmes pris séparément, alors leur produit Cartésien est GAS pour la cascade correspondante si les solutions de cette dernière sont globalement bornées. Dans certaines situations, cette hypothèse peut être remplacée par une simple restriction de l'ordre de croissance du terme d'interconnection (plus la complétude positive). Ces travaux incluent, comme cas particulier, la stabilité partielle des systèmes en cascade. En guise d'illustration, nous proposons une preuve concise d'un résultat récemment établi sur le contrôle de la formation de navires le long d'une trajectoire rectiligne avec une vitesse prédéfinie. Nous analysons la stabilité des systèmes en cascade avec entrée en proposant des conditions suffisantes sous lesquelles la stabilité intégrale entrée-état est préservée par l'interconnection cascade. Ces conditions sont d'abord exprimées par rapport à des fonctions de Lyapunov, puis sur les estimées des solutions des sous-systèmes pris individuellement. Nous illustrons la pertinence de nos résultats théoriques en résolvant des problèmes de contrôle ouverts dans le domaine des systèmes mécaniques. Nous analysons la robustesse des robots manipulateurs contrôlés par PID vis-à-vis des frottements, des incertitudes de modèle, de la dynamique des actionneurs, etc. Une autre application concerne le contrôle d'une formation de véhicules spatiaux. Nous établissons la stabilité globale pratique asymptotique du système correspondant lorsque seules des bornes sur les paramètres orbitaux du véhicule leader sont disponibles. Enfin, nous montrons qu'une propriété de stabilité similaire peut être obtenue pour la synchronisation de deux navires lorsque peu d'information sur le navire leader est disponible.

Avec l'homogénéisation d'un mode de développement à l'image de celui des pays occidentaux les ressources terrestres sont de plus en plus mises à mal rendant de plus en plus urgent un développement durable. Pour atteindre un tel développement, il est nécessaire d'intégrer la dimension environnementale dès les premières étapes du processus de conception de produits. De nombreux outils d'écoconception ont été développés pour satisfaire aux conditions du développement durable. Cependant, ces outils ne sont généralement pas adaptés à la conception de systèmes mécaniques complexes car soit trop spécifiques soit trop généraux ou reposent sur des règles empiriques souvent invérifiables. C'est pourquoi nous proposons dans ce travail de recherche de mettre en place une méthodologie et des outils adaptés à la conception de systèmes complexes. Les travaux effectués nous ont amenés à développer 4 approches méthodologiques permettant à chaque fois d'apporter des réponses aux aspects problématiques identifiés : 1. Les outils d'écoconception actuels sont-ils adaptés à la prise en compte des dimensions multiples de la conception de systèmes ? 2. Comment identifier et hiérarchiser les axes d'amélioration environnemental les plus prometteurs ? 3. Comment déterminer les solutions technologiques adaptées à un système complexe et garantissant la meilleure performance environnementale ? 4. Quelles fonctionnalités pour des performances environnementales optimales pour un système complexe? D'abord, l'approche Pareto/ ACV, introduit dans le chapitre 3, repose sur une simplification du système en considérant que les principales sources d'impact sont générées par une faible partie du système. C'est une approche qui consiste à réaliser une succession d'ACV pour chaque alternative proposée, c'est un processus d'optimisation fastidieux. Toutefois Cette approche fourni des résultats " justes " et est bien adaptée aux raisonnements des concepteurs. En effet par leur expérience du métier et par leur connaissance du produit, le concepteur peut facilement identifier les principaux contributeurs d'impacts. Nous avons, ensuite, développé une approche combinant plans d'expériences et ACV, présentée dans le chapitre 4. Cette approche s'appuie sur une modélisation complète du produit. Le principal apport de la méthode DoE/ ACV est la possibilité de hiérarchiser les paramètres du système en fonction de leur influence sur la performance environnementale du système. Afin de répondre aux limites identifiées lors de l'étude des deux outils précédents nous avons proposé une nouvelle approche basée sur la satisfaction des contraintes (CSP) combinée avec l'ACV et présentée dans le chapitre 5. La phase la plus fastidieuse consiste à modéliser le système (définition des variables de conception, des contraintes du système sous la forme d'équation et des variables de performances que l'on souhaite satisfaire). Il est nécessaire de recueillir des informations sur chaque processus et composants du système, sur la phase d'usage, la maintenance, etc. L'avantage par rapport aux outils précédents est la capacité de l'outil à garantir un ensemble complet de solutions et permet au concepteur de choisir une solution valable selon des variables de performance (amélioration de la performance environnementale selon des indicateurs environnementaux) et contraintes spécifiées lors de la définition du cahier des charges. En complément à l'approche CSP/ ACV, nous avons proposé l'approche EcoCSP, dans le chapitre 6, dans laquelle les spécifications fonctionnelles ne sont plus figées. La méthode ecoCSP permet d'appréhender la configuration de l'architecture produit correspondant à une évolution des performances fonctionnelles. L'approche méthodologique EcoCSP est utilisée pour faire des arbitrages fonctionnels qui modifient l'unité fonctionnelle du système avec les conséquences que cela entraine

Dans les systèmes mécaniques ou mécatroniques, les actionneurs sont les composants utilisés pour convertir l’énergie d’entrée, généralement l’énergie électrique, en tâche mécanique telles que le mouvement, la force ou une combinaison des deux. Actionneur analogique et actionneur numérique sont les deux types d’actionneurs les plus communs. Les actionneurs numériques possèdent les avantages du contrôle en boucle ouverte, faible consommation d’énergie par rapport aux actionneurs analogiques. Cependant, les actionneurs numériques présentent deux inconvénients majeurs. Les erreurs de fabrication de ces actionneurs doivent être contrôlées précisément parce que, contrairement à des actionneurs analogiques, une erreur de fabrication ne peut pas être compensée par la loi de commande. Un autre inconvénient est leur capacité à réaliser les tâches continues en raison de leur corse discrète. Un assemblage de plusieurs actionneurs numériques peut néanmoins réaliser des tâches multiples discrètes. Cette thèse porte sur la caractérisation et l’optimisation d’une conception expérimentale actionneurs tableau numériques pour l’application planaire de transport. Le premier objectif principal de la présente thèse est axé sur la caractérisation de l’ensemble des actionneurs existants et aussi une application planaire de transport sur la base du tableau des actionneurs. A cette fin, une modélisation de la matrice des actionneurs essais expérimentaux ont été effectués afin de déterminer l’influence de certains paramètres sur le comportement des actionneurs de tableau. Le deuxième objectif est de concevoir une nouvelle version du tableau actionneurs sur la base de l’expérience du premier prototype. Une optimisation de la conception a ensuite été réalisée en utilisant des techniques d’algorithmes génétiques tout en tenant compte de plusieurs critères. / In mechanical or mechatronical systems, actuators are the components used to convert input energy, generally electrical energy, into mechanical tasks such as motion, force or a combination of both. Analogical actuator and digital actuator are two common types of actuators. Digital actuators have the advantages of open-loop control, low energy consumption and etc compared to analogical actuators. However, digital actuators present two main drawbacks. The manufacturing errors of these actuators have to be precisely controlled because, unlike to analogical actuators, a manufacturing error cannot be compensated using the control law. Another drawback is their inability to realize continuous tasks because of their discrete stroke. An assembly of several digital actuators can nevertheless realize multi-discrete tasks. This thesis focuses on the experimental characterization and optimization design of a digital actuators array for planar conveyance application. The firs main objective of the present thesis is focused on the characterization of the existing actuators array and also a planar conveyance application based on the actuators array. For that purpose, a modeling of the actuators array and experimental test has been carried out in order to determine the influence of some parameters on the actuators array behavior. The second objective is to design a new version of the actuators array based on the experience of the first prototype. An optimization of the design has then been realized using genetic algorithm techniques while considering several criteria.

D'un point de vue industriel, la mise en place de nouvelles architectures de systèmes mécaniques nécessite un long processus de conception permettant de définir et d'anticiper le comportement. Dans le cas particulier des systèmes aéronautiques tels que les moteurs d'avions, un certain nombre de pièces sont particulièrement sensibles car elles doivent répondre à des impératifs stricts en termes d'encombrement, de performance et de tenue mécanique. Dans ce contexte, la prévision du comportement vibratoire revêt une importance particulière puisqu'elle permet d'évaluer le niveau des sollicitations cycliques appliquées sur le système et guide ainsi la détection en amont d'éventuels problèmes de fatigue des matériaux. La plupart du temps, des modèles numériques sont utilisés pour représenter les structures, et le comportement est simulé en résolvant un ensemble d'équations. Pour atteindre un niveau de détail répondant au besoin industriel, ces modèles peuvent être particulièrement gros, et la résolution des équations associées demande des ressources et des temps de calcul considérables. De plus, pour rendre compte au mieux des comportements observés expérimentalement, il est souvent nécessaire de prendre en compte des phénomènes non-linéaires, ce qui augmente encore la difficulté. Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent cette problématique du comportement vibratoire des structures non-linéaires et s'orientent autour de deux axes : la réduction de modèle et le calcul des solutions multiples. L'objectif du premier axe est de contribuer à la construction de modèles numériques non linéaires réduits utilisables en conception de systèmes industriels et de proposer des outils d'exploitation et d'interprétation de ces modèles. En particulier, on considère le cas des méthodes de projection de Galerkin et on montre qu'elles sont à même de construire des modèles réduits réalistes. Des méthodes complémentaires de réduction de modèles sont également présentées dans le cas particulier de la recherche de solutions par la méthode de la balance harmonique (HBM) : on s'intéressera en particulier à des méthodes de sélection d'harmoniques. Après avoir comparé les différentes méthodes proposées sur un exemple simple de poutre non-linéaire, elles sont appliquées à un modèle de structure industrielle représentant une aube d'hélice d'open rotor. Le second axe de ces travaux concerne le calcul de solutions multiples pour les systèmes dynamiques non-linéaires. Une particularité de ces systèmes est en effet de présenter plusieurs configurations stables pour un état de sollicitation donné. Il s'agira ici de proposer des méthodes de calcul permettant de dresser la liste exhaustive des solutions possibles. Le travail présenté se concentre sur la recherche de solutions périodiques par la méthode de la balance harmonique pour des systèmes possédant des non-linéarités polynomiales. Ces restrictions conduisent à la résolution de systèmes polynomiaux pour lesquels il existe des méthodes permettant de calculer l'ensemble des solutions. En particulier, on propose l'utilisation originale de méthodes basées sur le calcul de bases de Groebner pour la résolution de systèmes polynomiaux issus de la mécanique. Les différentes méthodes présentées sont illustrées et comparées sur des exemples simples. Les résultats montrent que même pour des systèmes simples, le comportement dynamique peut être très complexe. / In an industrial context, the design of new mechanical systems requires long design processes in order to define and to anticipate the behavior of all the constitutive parts. In the particular case of aeronautical structures such as plane engines, design is especially critical since they have to meet various and strict needs (life duration, performances . . .). Then, anticipating vibratory behavior is very important as this provides information about cyclic solicitations and fatigue. Most often, numerical models are used to mimic the structure and mechanical behavior is simulated by solving a set of differential equations. In the case of industrial structures, such models can be quite large and their resolution very time-consuming. Moreover, in order to model experimental behavior realistically, it is often necessary to take nonlinear phenomena into account and thus increase the required computational effort. The work presented in this PhD deals with the study of mechanical nonlinear systems. It focuses on two principal directions : model reduction and multiple solutions computation. The goal of the first direction is to contribute to the building of numerical reduced order models usable in industrial context and to propose tools to exploit an interpret them. Particularly, Galerkin projection methods are investigated in the context of nonlinear systems reduction, showing that those methods are, under certain conditions, able to give a reliable picture of full system behavior. In the case of the harmonic balance method, complementary methods are also proposed to reduce the size of the algebraic equations system by using harmonic selection techniques. The presented methods are firstly illustrated and compared on a simple nonlinear beam example ; they are then applied to an industrial model of open rotor blade. The second direction of this work deals with the computation of multiple solutions arising in nonlinear dynamical systems. Indeed, it has been shown that such systems can present different stable configurations for a given solicitation. The objective here is to provide tools for computing such multiple solutions. We only consider the case of periodic solutions for systems with polynomial nonlinearities, treated with harmonic balance method. These hypotheses enable one to search for multiple states as solutions of polynomial algebraic systems of equations, for which some methods exist to compute the entire set of solutions. In particular, we propose to use methods relying on Groebner basis computation, in order to compute the whole set of solutions. The proposed methods are illustrated and compared on simple examples, showing that even such simple systems can present very complex dynamical behavior.

Cette thèse porte sur la conception de commandes robustes pour les systèmes non linéaires, mettant l'accent sur les systèmes mécaniques. Des résultats concluants sont présentés pour résoudre deux situations très abordées dans la théorie du contrôle : 1) La stabilité des systèmes non linéaires perturbés ; 2) Le suivi global de trajectoire dans les systèmes mécaniques en ayant seulement connaissance de la position. Nous avons commencé par donner une méthode de conception des commandes robustes pour assurer une régulation de sortie non passive. En outre, si le système est perturbé (pas appariés), des preuves rigoureuses pour les rejeter sont fournies. Ce résultat est principalement inspiré d'un changement de coordonnées et de l'action intégrale dynamique. Si le scénario à traiter concerne des systèmes mécaniques avec des perturbations variant dans le temps, nous dotons le système de propriétés comme IISS (Integral Input- State Stable) et ISS (Input-State Stable). Ce résultat est obtenu en modifiant la procédure de conception de manière à rejeter les perturbations constantes (pas appariés). Cependant, en raison de la non-linéarité du système, les commandes qui en résultent ont une grande complexité. Pour le même problème, un deuxième et élégant résultat est donné au cas où un changement préalable de variable (impulsions) est réalisé. Finalement, une réponse convaincante au problème de suivi de trajectoire pour les systèmes mécaniques est donnée en tenant compte uniquement des informations de position. Nous résolvons ce problème en deux étapes. Premièrement, quelques modifications sont apportées à la preuve de stabilité d'un observateur de vitesse basée sur la théorie de l'invariance et l'Immersion récemment publié. Notez que ceci est un observateur satisfaisant la convergence exponentielle de vitesse dans les systèmes mécaniques. Deuxièmement et sur la base du changement de coordonnées (impulsions), un contrôleur de suivi avec stabilité exponentielle, tenant compte de la position et de la vitesse, est proposé. De telle sorte qu'avec la combinaison des deux résultats, le suivi de trajectoire exponentielle avec retour de position est donné.

Ces travaux de recherche concernent le domaine de l'ingénierie des connaissances pour laconception de produits et plus particulièrement les phases amont du couple produit-simulation dansle processus de conception.Au cours de ces différentes phases amont, les acteurs d'un même projet utilisent simultanément denombreuses modélisations géométriques et comportementales du produit. Ils peuvent aussi avoirrecours à plusieurs outils logiciels hétérogènes, communiquant très difficilement entre eux.Dans ce contexte, le partage des connaissances entre les différents modèles métiers apparait commeune nécessité. En effet, concevoir un produit implique une gestion des connaissances d'unegranularité fine en tenant compte de leur niveau de maturité et de leur cohérence.Le recours à de nouvelles méthodes et de nouveaux outils est alors nécessaires dans le but desoutenir l'approche globale PLM et continuer à optimiser et rationaliser le processus de conceptionde produits.Dans ce cadre, nous proposons une approche qualifiée de KCM - Knowledge ConfigurationManagement, basée sur la gestion des connaissances de granularité fine, en configurations. Cetteapproche est de nature à favoriser la collaboration entre les acteurs d'un projet, en améliorant lacapitalisation, la traçabilité, la réutilisation et la cohérence des connaissances, utiliséessimultanément dans plusieurs activités en parallèle du processus de conception.Les principaux résultats de notre travail de recherche se structurent autour de trois axes :* Une méthodologie de gestion des connaissances en configurations qualifiée de KCMethod.* Un méta-modèle, baptisé KCModel, de structuration des concepts manipulés parKCMethod.* Une maquette de faisabilité sous forme d'outil logiciel ADES, permettant d'expérimenteret valider notre approche.L'ensemble des résultats obtenus s'articule autour d'une solution logicielle de nouvelle génération,qualifiée de KCManager, permettant de déployer en entreprise l'ensemble de la démarche proposée.

De par le fonctionnement de son rotor, l'hélicoptère est le siège de vibrations mécaniques importantes impactant notamment la fatigue des pièces mécaniques et le confort des passagers. La liaison BTP-Fuselage équipé du système SARIB est un système anti-vibratoire qui permet d'atténuer mono-fréquentiellement les vibrations transmises au fuselage. Des solutions intelligentes semi-actives sont donc étudiées afin que la filtration soit réglable en fonction des vibrations excitatrices. Ce type d'études souffre, par contre, d'un manque d'outils et de méthodes indispensables, d'une part, à la modélisation de systèmes mécaniques complexes et d'autre part, à l'élaboration d'une liaison intelligente. Ces travaux proposent une démarche de modélisation à partir d'un outil de modélisation structurel tel que le multi-bond graph (MBG) permettant une vision global et modulaire pour l'étude de systèmes mécaniques complexes tels qu'on peut les trouver sur un hélicoptère. Dans un premier temps, une analyse des outils de modélisation conduisant au choix du MBG a été présentée. Dans un second temps, les développements ont porté sur la modélisation MBG de la liaison BTP/ Fuselage 3D d'un banc d'essai réel qui a été conçu et réalisé au sein du laboratoire. Cette liaison est un système mécanique cinématiquement bouclé. Les équations de la dynamique d'un tel système forment un système d'équations algébro-différentiel (DAE) nécessitant des techniques de résolution spécifiques. Le modèle MBG de la liaison BTP-fuselage entier a été simulé à l'aide du logiciel 20-sim. Les résultats obtenus ont été vérifiés à l'aide du logiciel multicorps LMS Virtual Lab. Une comparaison des résultats obtenus par les deux méthodes a donné, pour différents cas d'excitations de la BTP (pompage, roulis, tangage), une corrélation très satisfaisante. Dans un troisième temps, le modèle MBG a été exploité pour la mise en place d'un dispositif de contrôle semi-actif. Le modèle du dispositif SARIB développé également sous 20-sim permet de régler la position des masses mobiles en fonctionnement de manière à minimiser le niveau de vibratoire du fuselage. L'algorithme de contrôle (algorithme de gradient) permet de calculer les consignes de position des masses mobiles sur les batteurs SARIB. La position des masses mobiles actionnée par un moteur électrique à courant continu et un système vis-écrou est ensuite asservie aux consignes générées par l'algorithme de contrôle. Enfin, la commande a pu être mise en place sur un modèle bond graph non-linéaire qui n'a pas nécessité une linéarisation en vue d'une transformation en fonction de transfert. / Due to the operation of the rotor, the helicopter is subject to important vibrations affecting namely the fatigue of mechanical parts and the passengers comfort. The MGB-Fuselage joint equipped with the DAVI system is an anti-vibration system that helps to reduce, in a single frequency way, vibrations transmitted to the fuselage. Semi-active intelligent solutions are studied so that the filtering can be adjusted according to the vibration sources. Such studies suffer from a lack of tools and necessary methods, firstly, for the design of complex mechanical systems and secondly, for the development of an intelligent joint. This work proposes a modeling approach using a structural modeling tool : the multi-bond graph (MBG) which offers a global and modular view for the study of complex mechatronic systems such as helicopter. At first, an analysis of modeling tools leading to the selection of MBG is presented. Secondly, developments have focused on the MBG modeling of the 3D MGB-fuselage joint of an experimental setup which was designed and built in the laboratory. This joint is a mechanical system with kinematic loops. The equations of the dynamics of such system are a differential-algebraic system (DAE) requiring specific solving methods. The MBG model of the MGB-fuselage was simulated using the 20-sim software. The results were verified using the multibody software LMS Virtual Lab. A comparison of results obtained by the two methods led to a very good correlation to various cases of excitations of the MGB (pumping, roll, pitch). Thirdly, the MBG model was used for the establishment of semi-active control system. The model of the DAVI device also developed in 20-sim allows to adjust the position of the moving masses in operation so as to minimize the level of vibration of the fuselage. The control algorithm (gradient algorithm) enables to calculate the setpoint positions of the moving masses on the DAVI beaters. The position of the moving masses driven by an electric DC motor and a screw-nut system is then controlled to the setpoints generated by the control algorithm. Finally, the command could be implemented on a non-linear bond graph model which did not require a linearization to get a transfer function.

Cette thèse porte sur la conception de commandes robustes pour les systèmes non linéaires, mettant l'accent sur les systèmes mécaniques. Des résultats concluants sont présentés pour résoudre deux situations très abordées dans la théorie du contrôle : 1) La stabilité des systèmes non linéaires perturbés ; 2) Le suivi global de trajectoire dans les systèmes mécaniques en ayant seulement connaissance de la position. Nous avons commencé par donner une méthode de conception des commandes robustes pour assurer une régulation de sortie non passive. En outre, si le système est perturbé (pas appariés), des preuves rigoureuses pour les rejeter sont fournies. Ce résultat est principalement inspiré d'un changement de coordonnées et de l'action intégrale dynamique. Si le scénario à traiter concerne des systèmes mécaniques avec des perturbations variant dans le temps, nous dotons le système de propriétés comme IISS (Integral Input- State Stable) et ISS (Input-State Stable). Ce résultat est obtenu en modifiant la procédure de conception de manière à rejeter les perturbations constantes (pas appariés). Cependant, en raison de la non-linéarité du système, les commandes qui en résultent ont une grande complexité. Pour le même problème, un deuxième et élégant résultat est donné au cas où un changement préalable de variable (impulsions) est réalisé. Finalement, une réponse convaincante au problème de suivi de trajectoire pour les systèmes mécaniques est donnée en tenant compte uniquement des informations de position. Nous résolvons ce problème en deux étapes. Premièrement, quelques modifications sont apportées à la preuve de stabilité d'un observateur de vitesse basée sur la théorie de l'invariance et l’Immersion récemment publié. Notez que ceci est un observateur satisfaisant la convergence exponentielle de vitesse dans les systèmes mécaniques. Deuxièmement et sur la base du changement de coordonnées (impulsions), un contrôleur de suivi avec stabilité exponentielle, tenant compte de la position et de la vitesse, est proposé. De telle sorte qu'avec la combinaison des deux résultats, le suivi de trajectoire exponentielle avec retour de position est donné. / This thesis focuses on the design of robust control for nonlinear systems, mainly on mechanical systems. The results presented are to two situations widely discussed in control theory: 1) The stability of nonlinear systems disturbed; 2) The global tracking trajectory in mechanical systems having only knowledge of the position. We started giving a design method of robust controls to ensure regulation on non-passive output. In addition, if the system is perturbed (constant unmatched), rigorous proof to its rejection is provided. This result is based mainly on change of coordinates and integral dynamic control. When the scenario to deal are mechanical systems with time-varying matched and unmatched, disturbance, the system is endowed with strong properties as IISS (Integral Input-State Stable) and ISS (Input-State Stable). This is achieved based on the design method to rejection of constant disturbances (unmatched). However, due to the nonlinearity of the system, the controllers have a high complexity. For the same problem, a second and elegant result is given making a initial change of coordinate on the momenta variable, such that the controller significantly simplifies, preserving the aforementioned robustness properties. Finally, a convincing answer to the problem of global exponential tracking of mechanical systems is given taking into account only the position information. We solve this problem in two steps. First, some slight variation is presented to the proof of stability of a speed observer based on Immersion and Invariance theory recently published. Note that this is a speed observer satisfying the exponential convergence speed in mechanical systems. Secondly, and based on the change of coordinates (momenta), a globally exponentially stable tracking controller with position and velocity known is proposed. The combination of both results give the first global exponential tracking controller of mechanical systems without velocity measurements.