Scanning Laser Epitaxy (SLE) is a new layer-by-layer additive manufacturing process being developed in the Direct Digital Manufacturing Laboratory at Georgia Tech. SLE allows for the fabrication of three-dimensional objects with specified microstructure through the controlled melting and re-solidification of a metal powder placed atop a base substrate. This dissertation discusses the work done to date on assessing the feasibility of using SLE to both repair single crystal (SX) turbine airfoils and manufacture functionally graded turbine components. Current processes such as selective laser melting (SLM) are not able to create structures with defined microstructure and often have issues with warping of underlying layers due to the high temperature gradients present when scanning a high power laser beam. Additionally, other methods of repair and buildup have typically been plagued by crack formation, equiaxed grains, stray grains, and grain multiplication that can occur when dendrite arms are separated from their main dendrites due to remelting. In this work, it is shown that the SLE process is capable of creating fully dense, crack-free equiaxed, directionally-solidified, and SX structures. The SLE process, though, is found to be currently constrained by the cumbersome method of choosing proper parameters and a relative lack of repeatability. Therefore, it is hypothesized that a real-time feedback control scheme based upon a robust offline model will be necessary both to create specified defect-free microstructures and to improve the repeatability of the process enough to allow for multi-layer growth. The proposed control schemes are based upon temperature data feedback provided at high frame rate by a thermal imaging camera. This data is used in both PID and model reference adaptive control (MRAC) schemes and drives the melt pool temperature during processing towards a reference melt pool temperature that has been found to give a desired microstructure in the robust offline model of the process. The real-time control schemes will enable the ground breaking capabilities of the SLE process to create engine-ready net shape turbine components from raw powder material.

L'agriculture est un secteur d'activité qui est confronté aujourd'hui à des objectifs d'accroissement de productivité pour subvenir aux besoins alimentaires de la population mondiale en pleine explosion démographique. Cependant, cette activité sollicite fortement les biens environnementaux tels que l'eau et le sol, et des solutions sont aujourd'hui recherchées pour limiter l'incidence des pratiques agricoles sur l'environnement. Les systèmes de guidage des véhicules agricoles font partie de ces nouvelles technologies qui contribuent à cet objectif, en offrant la possibilité d'assurer la précision du suivi des trajectoires dans les parcelles, et de favoriser ainsi l'efficacité et la qualité du travail agronomique réalisé. Des fonctionnalités essentielles font néanmoins aujourd'hui défaut à ces systèmes. Citons la capacité à compenser la marche en crabe du véhicule sur les terrains glissants en pente, la capacité à contrôler les trajectoires des outils agricoles traînés, et la capacité à effectuer certaines manoeuvres en zone de fourrière. Ce travail de thèse aborde l'ensemble de ces problématiques au travers l'étude de la commande en milieu naturel de robot mobile poly-articulé à roues (RMPA), composé d'un véhicule " tracteur " à deux trains directeurs associé à n remorques passives à attache déportée. Une modélisation cinématique étendue est d'abord adoptée pour tenir compte des effets induits par les faibles conditions d'adhérence sur le comportement global du RMPA. Les variables de glissement introduites sur chacun des trains directeurs et roulants sont estimées à l'aide d'un observateur bâti à la manière d'une loi de commande. La trajectoire de référence à suivre gamma est quant à elle préalablement apprise ou construite à l'aide de primitives élémentaires et d'arcs de clothoïdes pour générer les manoeuvres de demi-tour. En premier lieu, les deux trains directeurs du RMPA sont exploités pour contrôler avec précision non seulement l'écart latéral mais également l'écart angulaire du véhicule " tracteur " par rapport à gamma : la commande du train directeur avant est basée sur la transformation du modèle en un système chaîné, conduisant à un découplage exact des performances latérales et longitudinales, puis sur des techniques de linéarisation exacte pour assurer la régulation latérale. La commande du train directeur arrière se base sur la dynamique de l'écart angulaire pour compenser les glissements et asservir cet écart sur le point de fonctionnement choisi. En second lieu, ces commandes sont étendues pour asservir latéralement la ieme remorque du RMPA le long de gamma : une approche en cascade est utilisée pour traduire une commande virtuelle de la ieme remorque en terme de commande du train directeur avant du véhicule " tracteur ". La commande longitudinale du RMPA est quant à elle basée sur une stratégie de commande prédictive à modèle interne, afin de suivre avec précision le profil de vitesse associé à gamma. De nombreuses expérimentations en conditions réelles, effectuées sur un RMPA composé d'un véhicule " tracteur " à deux trains directeurs et d'une remorque passive à attache déportée, viennent valider les différentes approches présentées dans ce mémoire et permettent d'apprécier les performances des lois de commande proposées. / Agriculture has today the challenge to increase its productivity in order to supply enough food for the growing needs of the world population. However, this activity strongly damages environmental ressources as water and soil, and new solutions are today required to reduce the impact of agricultural practices on environment. Automatic guidance systems for farm vehicles are some new technologies that contribute to this objective, allowing accurate path following in the fields and therefore improving efficiency and quality of the agricultural work carried out. Essential functionalities are however absent in these systems, as the capacities to compensate for the crabway motion of the vehicle on sliding sloping fields, to control the trajectories of the towed implement,and to perform U-turn maneuvers in headland. This thesis studies these problems through the control in presence of sliding of a poly-articulated wheeled mobile robot called RMPA, composed of a four-wheel-steering vehicle and n passive trailers hooked up at some distance from the rear axle of the previous one. An extended kinematic model of the RMPA is first used in order to take into account for the sliding effects on the overall behaviour of the robot. The sliding parameters, introduced on each rolling and steering axle of the RMPA, are estimated using a state observer built as a control law. The reference path [gamma] to be followed is either previously learned or specially planned using elementary primitives connected together with pieces of clothoid to produce the U-turn maneuvers. In a first step, both front and rear steering actuations of the robot are used to accurately control both lateral and angular deviations of the RMPA's four-wheel-steering vehicle with respect to [gamma] : the control of the front steering wheels is based on the transformation of the extended kinematic model into a chained system, allowing to dissociate the lateral and longitudinal commands, and on exact linearization techniques in order to servo lateral deviation. The control of the rear steering wheels is built from the angular deviation dynamic and ensures the convergence of the vehicle deviation to the desired set point. In a second step, these control laws are extended to control the lateral deviation of the ith trailer of the RMPA with respect to [gamma] : a backstepping approach is proposed to calculate the control law for the RMPA's front steering wheels from the study of a virtual control law for the ith trailer. Finally, the longitudinal control law of the RMPA is based on model predictive control, in order to accurately follow the velocity references linked to [gamma]. Numerous experiments relying on an actual RMPA, composed of a passive trailer hooked up at some distance from the rear axle of a four-wheel-steering vehicle, permit to validate the various approaches presented in this thesis and to appreciate the capabilities of the proposed control laws.

Student Number : 8315331 - MSc dissertation - School of Electrical and Information Engineering - Faculty of Engineering and the Built Environment / In this dissertation an efficient algorithm to calculate the differential of the network output with respect to its inputs is derived for axis orthogonal Local Model (LMN) and Radial Basis Function (RBF) Networks. A new recursive Singular Value Decomposition (SVD) adaptation algorithm, which attempts to circumvent many of the problems found in existing recursive adaptation algorithms, is also derived. Code listings and simulations are presented to demonstrate how the algorithms may be used in on-line adaptive neurocontrol systems. Specifically, the control techniques known as series inverse neural control and instantaneous linearization are highlighted. The presented material illustrates how the approach enhances the flexibility of LMN networks making them suitable for use in both direct and indirect adaptive control methods. By incorporating this ability into LMN networks an important characteristic of Multi Layer Perceptron (MLP) networks is obtained whilst retaining the desirable properties of the RBF and LMN approach.

Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'estimation du flot optique par méthodes variationnelles en petits et en grands déplacements. Nous proposons un modèle basé sur la combinaison locale-globale à laquelle nous ajoutons la prise en compte des variations de la luminosité. La particularité de ce manuscrit réside dans l'utilisation de la méthode des éléments finis pour la résolution des équations. En effet, cette méthode se fait pour le moment très rare dans le domaine du flot optique. Grâce à ce choix de résolution, nous proposons d'implémenter un contrôle local de la régularisation ainsi qu'une adaptation de maillage permettant d'affiner la solution au niveau des arêtes de l'image. Afin de réduire les temps de calcul, nous parallélisons les programmes. La première méthode implémentée est la méthode parallèle en temps appelée pararéel. En couplant un solveur grossier et un solveur fin, cet algorithme permet d'accélérer les calculs. Pour pouvoir obtenir un gain de temps encore plus important et également traiter les séquences en haute définition, nous utilisons ensuite une méthode de décomposition de domaine. Combinée au solveur massivement parallèle MUMPS, cette méthode permet un gain de temps de calcul significatif. Enfin, nous proposons de coupler la méthode de décomposition de domaine et le pararéel afin de profiter des avantages de chacune. Dans une seconde partie, nous appliquons tous ces modèles dans le cas de l'estimation du flot optique en grands déplacements. Nous proposons de nous servir du pararéel afin de traiter la non-linéarité de ce problème. Nous terminons par un exemple concret d'application du flot optique en restauration de films. / The work presented in this thesis focuses on the estimation of the optical flow through variational methods in small and large displacements. We propose a model based on the combined local-global strategy to which we add the consideration of brightness intensity variations. The particularity of this manuscript is the use of the finite element method to solve the equations. Indeed, for now, this method is really rare in the field of the optical flow. Thanks to this choice of resolution, we implement an adaptive control of the regularization and a mesh adaptation to refine the solution on the edges of the image. To reduce computation times, we parallelize the programs. The first method implemented is a parallel in time method called parareal. By combining a coarse and a fine solver, this algorithm speeds up the computations. To save even more time and to also be able to handle high resolution sequences, we then use a domain decomposition method. Combined with the massively parallel solver MUMPS, this method allows a significant reduction of computation times. Finally, we propose to couple the domain decomposition method and the parareal to have the benefits of both methods. In the second part, we apply all these models to the case of the optical flow estimation in large displacements. We use the parareal method to cope with the non-linearity of the problem. We end by a concrete example of application of the optical flow in film restoration.

Un système de puissance électrique est un réseau complexe de composants électriques utilisés pour fournir, transmettre et utiliser l'énergie électrique. Son objectif final est d'offrir un service fiable, sécurisé et ininterrompu à l'utilisateur final, cela signifie, tension constante et fréquence constante en tout temps. Aujourd'hui, la tendance de la production d'électricité est vers un réseau interconnecté de lignes de transmission reliant la génération et les charges dans des grands systèmes intégrés. En fait, un réseau de système de puissance est considéré comme la machine la plus complexe et plus jamais construite par l'homme car elle peut s'étendre sur tout un continent. Pour cette raison, l'amélioration de la stabilité transitoire des réseaux électriques est d'une grande importance dans la société humaine, car si la stabilité est perdue, le collapse de la puissance peut se produire dans une grande zone peuplée et de graves dommages seront portées à l'économie régionale et les conforts des consommateurs. Par conséquent, compte tenu de tous les problèmes présentés avant, ce travail de recherche aborde la stabilisation transitoire des systèmes de puissance multi-machines soumises à des perturbations du réseau à partir de deux approches: la centralisation, qui considère aucune limitation dans l'échange d'informations d'un réseau donné, et d'autre part, la décentralisation, qui suppose l'échange d'informations n'est pas disponible. À cette fin, d'abord, nous introduisons une nouvelle théorie de commande pour stabiliser globalement systèmes triangulaires non linéarisables globalement en utilisant une commande de rétroaction d'état dynamique non linéaire, qui diffère de backstepping puisque la forme stricte de rétroaction n'est plus nécessaire. Ensuite, sur la base de ces nouvelles idées, le problème de stabilisation transitoire des systèmes de puissance est résolu d'un point de vue centralisé, en assurant la stabilité asymptotique globale du point de fonctionnement, dans certaines conditions sur les paramètres physiques du système. Postérieurement, en utilisant uniquement les mesures locales disponibles avec la technologie existante, le contrôleur central précédent est transformé en un décentralisé, à condition que la dérivée de la puissance active à chaque générateur peut être appropriement estimée. La performance des deux contrôleurs est testée par des simulations numériques envisagent plusieurs scénarios de défaut en utilisant le système de 10 machines de Nouvelle-Angleterre. Contrairement aux solutions non linéaires ci-dessus, nous proposons une méthodologie basée sur observateur pour la stabilisation décentralisée des systèmes linéaires invariants dans le temps. L'originalité de ce travail repose sur le fait que chaque contrôleur local est fourni avec des mesures locales disponibles, il met en œuvre un observateur pour reconstruire l'état des autres sous-systèmes et utilise de manière équivalente ces estimations dans la loi de commande. Les observateurs sont conçus en suivant les principes de l'immersion et l'invariance. De plus, la classe des systèmes est identifiée par une solution d'une inégalité matricielle linéaire, à partir de laquelle on obtient les gains d'observateurs. / An electric power system (EPS) is a complex network of electrical components used to supply, transmit and use electric power. Its final goal is to provide reliable, secure and uninterrupted service to the end-user, this means, constant voltage and frequency at all time. Nowadays, the trend in electric power production is toward an interconnected network of transmission lines linking generators and loads into large integrated systems. Actually, a power system network is considered the most complex and bigger machine ever built by man since it can span an entire continent. For this reason, improving power system transient stability is of great significance in human society, since if the stability is lost, power collapse may occur in a large populated area and serious damages will be brought to a regional economy and the consumer's comforts. Therefore, considering all issues presented before, this research work tackles the transient stabilization of a multi-machine EPS subject to network disturbances from two approaches: centralization which considers no limitation in information exchange at any point of a given network, and on the other hand, decentralization which assumes the information exchange is not available. To this end, first we introduce a novel control theory to globally stabilize non-globally linearizable triangular systems employing a nonlinear dynamic state-feedback controller, which differs from standard backstepping since the strict-feedback form is no longer required. Then, based on these new ideas, the transient stabilization problem of EPS is solved from a centralized point of view ensuring, under some conditions on the physical parameters of the system, global asymptotic stability of the operating point. Subsequently, using only local measurements available with existing technology, the previous central controller is transformed into a truly decentralized one, provided that the derivative of the active power at each generator can be suitable estimated. Performance of both controllers is tested via numerical simulations considering several fault scenarios using the 10-machine New England benchmark. In contrast to the nonlinear solutions above, we offer an observer--based methodology for decentralized stabilization of large--scale linear time--invariant systems. The originality of this work relies on the fact that each local controller is provided with available local measurements, it implements a deterministic observer to reconstruct the state of the other subsystems and uses in a certainty--equivalent way these estimates in the control law. The observers are designed following the principles of immersion and invariance. Furthermore, the class of systems to which the design is applicable is identified via a linear matrix inequality solution, from which the observer gains are obtained.

Sistema de controle via rede (NCS) é um sistema de controle distribuído onde os sensores, atuadores e controladores estão alocados fisicamente em locais separados e são conectados através de uma rede de comunicação industrial. O NCS representa a evolução das arquiteturas de controle em rede, fornecendo maior modularidade e descentralização do controle, facilidade de diagnóstico e manutenção e menor custo. O desafio no desenvolvimento de um NCS é contornar os efeitos degenerativos causados por fatores que afetam o seu desempenho e estabilidade. Entre estes fatores estão o período de amostragem dos sinais, a perda de informações transmitidas na rede e os atrasos de comunicação. Buscando superar este desafio, este trabalho apresenta o desenvolvimento de NCS para aplicações em redes CAN baseado no uso da simulação e na proposta de uma estratégia de controle. A utilização de ferramentas de simulação de NCS, selecionadas através de um estudo comparativo e qualitativo, permitiu analisar o impacto de fatores degenerativos no desempenho de controle e estabilidade de NCS. Essa análise por simulação permitiu evidenciar o período de amostragem como o fator de maior influência para o projeto de NCS em redes CAN. Para superar o problema do período de amostragem, uma estratégia de controle adaptativo foi proposta. Essa estratégia usa informações de saída do NCS para automaticamente adaptar o período de amostragem das mensagens, garantindo desempenho de controle e diminuindo significativamente a ocupação da rede CAN. Experimentos realizados em uma plataforma de pesquisa sobre NCS demonstraram a confiabilidade e robustez do uso da estratégia de controle adaptativo, mesmo em condições extremas de operação da rede CAN. Os experimentos também permitiram comprovar a eficácia de uma técnica de identificação de NCS desenvolvida, que apresenta a vantagem de utilizar informações disponíveis na rede para obtenção de um modelo do NCS com precisão aceitável. / Networked control system (NCS) is a distributed control system where the sensors, actuators and controllers are physically separated and connected through an industrial communication network. The NCS represents the evolution of networked control architectures providing greater modularity and control decentralization, maintenance and diagnosis ease and lower cost of implementation. The challenge in the development of NCS is to overcome the degenerative effects of factors which affect its performance and stability. Among these factors are the sampling time, the loss of information on the network and the network delays. Aiming to overcome this challenge, this work presents the development of NCS for applications in CAN-Based networks based on the simulation use and in a control strategy proposal. The use NCS simulation tools, selected by a comparative and qualitative study, allowed to analyze the impact of degrading factors in the NCS control performance and stability. This analysis using simulation highlighted the message sampling time as factor with the biggest influence for the design of CAN-based NCS. To overcome the sampling time problem, an adaptive control strategy was proposed. This strategy uses the NCS output to automatically adapt the message sampling time, ensuring NCS control performance and stability and providing significant reduction of the CAN network load. Experiments carried out on a NCS Research Platform demonstrated the reliability and robustness of the adaptive control methodology application, even under worst case conditions of operation of the CAN-based network. Experiments have also proved the effectiveness of a model identification technique developed for NCS, which presents the advantage of using information available on the network to obtain the NCS model with acceptable accuracy.

This dissertation is cumulative and encompasses three self-contained research articles. These essays share one common theme: the probability that a given stochastic process crosses a certain boundary function, namely the boundary crossing probability, and the related financial and statistical applications. In the first paper, we propose a new Monte Carlo method to price a type of barrier option called the Parisian option by simulating the first and last hitting time of the barrier. This research work aims at filling the gap in the literature on pricing of Parisian options with general curved boundaries while providing accurate results compared to the other Monte Carlo techniques available in the literature. Some numerical examples are presented for illustration. The second paper proposes a Monte Carlo method for analyzing the sensitivity of boundary crossing probabilities of the Brownian motion to small changes of the boundary. Only for few boundaries the sensitivities can be computed in closed form. We propose an efficient Monte Carlo procedure for general boundaries and provide upper bounds for the bias and the simulation error. The third paper focuses on the inverse first-passage-times. The inverse first-passage-time problem deals with finding the boundary given the distribution of hitting times. Instead of a known distribution, we are given a sample of first hitting times and we propose and analyze estimators of the boundary. Firstly, we consider the empirical estimator and prove that it is strongly consistent and derive (an upper bound of) its asymptotic convergence rate. Secondly, we provide a Bayes estimator based on an approximate likelihood function. Monte Carlo experiments suggest that the empirical estimator is simple, computationally manageable and outperforms the alternative procedure considered in this paper.

Sistema de controle via rede (NCS) é um sistema de controle distribuído onde os sensores, atuadores e controladores estão alocados fisicamente em locais separados e são conectados através de uma rede de comunicação industrial. O NCS representa a evolução das arquiteturas de controle em rede, fornecendo maior modularidade e descentralização do controle, facilidade de diagnóstico e manutenção e menor custo. O desafio no desenvolvimento de um NCS é contornar os efeitos degenerativos causados por fatores que afetam o seu desempenho e estabilidade. Entre estes fatores estão o período de amostragem dos sinais, a perda de informações transmitidas na rede e os atrasos de comunicação. Buscando superar este desafio, este trabalho apresenta o desenvolvimento de NCS para aplicações em redes CAN baseado no uso da simulação e na proposta de uma estratégia de controle. A utilização de ferramentas de simulação de NCS, selecionadas através de um estudo comparativo e qualitativo, permitiu analisar o impacto de fatores degenerativos no desempenho de controle e estabilidade de NCS. Essa análise por simulação permitiu evidenciar o período de amostragem como o fator de maior influência para o projeto de NCS em redes CAN. Para superar o problema do período de amostragem, uma estratégia de controle adaptativo foi proposta. Essa estratégia usa informações de saída do NCS para automaticamente adaptar o período de amostragem das mensagens, garantindo desempenho de controle e diminuindo significativamente a ocupação da rede CAN. Experimentos realizados em uma plataforma de pesquisa sobre NCS demonstraram a confiabilidade e robustez do uso da estratégia de controle adaptativo, mesmo em condições extremas de operação da rede CAN. Os experimentos também permitiram comprovar a eficácia de uma técnica de identificação de NCS desenvolvida, que apresenta a vantagem de utilizar informações disponíveis na rede para obtenção de um modelo do NCS com precisão aceitável. / Networked control system (NCS) is a distributed control system where the sensors, actuators and controllers are physically separated and connected through an industrial communication network. The NCS represents the evolution of networked control architectures providing greater modularity and control decentralization, maintenance and diagnosis ease and lower cost of implementation. The challenge in the development of NCS is to overcome the degenerative effects of factors which affect its performance and stability. Among these factors are the sampling time, the loss of information on the network and the network delays. Aiming to overcome this challenge, this work presents the development of NCS for applications in CAN-Based networks based on the simulation use and in a control strategy proposal. The use NCS simulation tools, selected by a comparative and qualitative study, allowed to analyze the impact of degrading factors in the NCS control performance and stability. This analysis using simulation highlighted the message sampling time as factor with the biggest influence for the design of CAN-based NCS. To overcome the sampling time problem, an adaptive control strategy was proposed. This strategy uses the NCS output to automatically adapt the message sampling time, ensuring NCS control performance and stability and providing significant reduction of the CAN network load. Experiments carried out on a NCS Research Platform demonstrated the reliability and robustness of the adaptive control methodology application, even under worst case conditions of operation of the CAN-based network. Experiments have also proved the effectiveness of a model identification technique developed for NCS, which presents the advantage of using information available on the network to obtain the NCS model with acceptable accuracy.

Les effets d’extrémité jouent un rôle important dans la modélisation et la commande de la Machine Linéaire à Induction (MLI). Ces phénomènes augmentent significativement la non-linéarité du modèle de la machine et génèrent plusieurs difficultés pour contrôler et observer ses états avec de bonnes performances. Cette thèse aborde trois problématiques distinctes : la commande robuste de la MLI, l’estimation de la vitesse et du flux de la MLI et le contrôle robuste à base d’observateur en utilisant la théorie du mode glissant d’ordre supérieur.Dans la première partie de la thèse, trois contrôleurs robustes assurant la poursuite de trajectoire de la vitesse et du flux pour la MIL ont été développés : le Super Twisting (ST), le Super Twisting Adaptatif (STA) et le Twisting Adaptatif (TA). Ces commandes ont été testées en simulations et leurs performances ont été démontrées. Ainsi, le ST assure un contrôle continu avec convergence à temps fini de l’erreur à zéro malgré les perturbations, sous l’hypothèse que les bornes des incertitudes sont connues. Cette hypothèse est relaxée dans le cas du TA et du STA grâce à leurs propriétés adaptatives.Dans la deuxième partie de la thèse, un nouveau modèle du MLI a été proposé et son observabilité a été démontrée. Ensuite un Observateur par Mode Glissant d’Ordre Deux (MGOD) et un Observateur par Mode Glissant d’Ordre Supérieur (MGOS) ont été synthétisé afin d’estimer la vitesse et le flux du MLI, uniquement en utilisant la mesure des tensions et des courants statorique. La stabilité des deux observateurs a été prouvée par une approche de Lyapunov et leurs performances ont été démontrées à travers des simulations.Dans la dernière partie de la thèse, deux commandes par rejet actif des perturbations sont synthétisées. Ainsi et dans un premier temps, le modèle de la MLI est décomposé en deux sous-systèmes du second ordre. Ensuite, deux contrôleurs (le twisting et le super-twsiting) ont été synthétisés afin d’assurer la poursuite du flux et de la vitesse. Le MGOS est utilisé pour estimer les dérivées du flux et de la vitesse, ainsi que pour l’estimation en temps réel de la perturbation. Les contrôleurs quant à eux assurent la compensation des perturbations et la poursuite des trajectoires du flux et de la vitesse. La stabilité et la convergence des deux commandes proposées ont été prouvées et leurs performances démontrées par simulation. / Dynamic end effects play an important role in the Linear Induction Machine (LIM) control. They increase significantly the nonlinearity of the machine model and generate several difficulties to control and observe states with good performances. This thesis addresses three distinctissues: LIM robust control, LIM speed and flux estimation and observer-based robust control using higher order sliding mode theory.In the first part, to achieve speed and flux tracking,Super Twisting Controller (STC), Adaptive Super Twisting Controller (ASTC), and Adaptive Twisting Controller (ATC) were proposed and implemented into LIM system with great performance, i.e. finite time convergence and robustness properties. Among them, STC ensures continuous control with finite time convergence of the error to zero despite disturbances, under the assumption that their bounds are known. ATC and ASTC can deal with unknown bounded disturbance thanks to their adaptive properties.In the second part, a novel simplified LIM model was proposed and its observability has been proved. Then, Second Order Sliding Mode Observer (SOSMO) and Adaptive High Order Sliding Mode Observer (HOSMO) were proposed to estimate LIM speed, only by using the measured stator voltages and stator currents. SOSMO observer is based on the super twisting algorithm and its stability has been proved with Lyapunov’s theory, which can guarantee finite time convergence with less chattering. Adaptive HOSMO strategy combines speed adaptive algorithm and HOSMO method together to estimate rotor fluxes and speed simultaneously.In the third part, the LIM is viewed as two second order subsystems. Moreover, only the speed and the flux are supposed to be measured. Based on that two differentcontrollers based on HOSMO were presented in order to achieve flux and speed tracking. In both controllers, the idea of active disturbance rejection control is applied. Hence, the HOSMO is used to estimate the derivatives of the flux and the speed, as well as the disturbance. Then, in order to deal with the uncertainty in the measured variables, two different SM controllers are proposed. Firstly, the TC is applied in the LIM. However, the control signal in this case is discontinuous. Then, in order to provide a continuous control signal, the TC is replaced with STC. The stability and convergence of proposed TC-HOSMO and STC-HOSMO approaches were given and simulation validated their performances.

Les convertisseurs électroniques font actuellement l'objet d'intensives recherches en raison de l'intérêt grandissant pour l'électronique de puissance. Ceci est principalement dû au grand nombre d'applications dans lesquelles ils apparaissent, comme, par exemple, dans les ordinateurs et téléphones portables, les véhicules, les équipements électroniques industriels, les grands systèmes de communication et bien plus encore. Ces investigations portent particulièrement deux points. Le premier concerne la recherche de topologies de convertisseurs dédiées à chaque application. Le second point traite de la conception de mécanismes de contrôle assurant que les objectifs de conversion sont satisfaits. Ma thèse se concentre sur l'élaboration des solutions de contrôle pour deux types de convertisseurs, qui ont des propriétés et des applications intéressantes. Les convertisseurs considérés sont, premièrement, un inverseur type « boost », et ensuite, un convertisseur « DC-DC VddHopping » pour les applications de faible puissance. Dans le premier cas, l'inverseur type boost, l'objectif de contrôle peut être vu comme la génération d'un cycle limite stable. Ce cycle limite est défini par une amplitude et une fréquence données. Les tensions de sortie des deux parties du système présentent, pour cette fréquence, un comportement sinusoïdal avec un changement de phase pré-spécifié. De plus, la loi de commande doit inclure des propriétés de robustesse par rapport à un certain nombre de contraintes. Par exemple, nous considérerons le cas de charges connues mais aussi inconnues. Un autre objectif important est de déterminer un ensemble de valeurs initiales de voltage et de courants, pour lesquelles les variables du système tendent vers leurs équilibres lorsque la loi de commande est appliquée à l'investisseur « boost». La deuxième partie de la thèse met l'accent sur le contrôle du convertisseur Vdd-Hopping DC-DC, consacré à des technologies de faible puissance. Ce travail se situe dans le cadre du projet national français appelé ARAVIS, parrainé par le pôle de compétitivité international Minalogic. Bien que ce soit aussi un convertisseur, la structure et la dynamique de ce système ainsi que les objectifs de contrôle sont radicalement différents du précédent. Ici il s'agit d'un système non linéaire du premier ordre. La sortie doit atteindre une valeur constante désirée et certaines requêtes exigées pour des systèmes de faible puissance doivent être satisfaites, telles qu'une haute efficacité, la stabilité de l'équilibre, la robustesse de l'équilibre incluant des retards et des incertitudes sur les paramètres, des phases transitoires rapides, la fiabilité, etc...