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

Les travaux présentés dans le cadre de cette thèse portent sur l'étude, la conception, le développement et le test d'un système de reconnaissance de structures manuscrites bidimensionnelles. Le système proposé se base sur une architecture globale qui considère le problème de reconnaissance en tant qu'optimisation simultanée de la segmentation, de la reconnaissance de symboles, et de l'interprétation. Le premier cadre d'applications a été celui d'un système de reconnaissance d'expressions mathématiques manuscrites. La difficulté du problème se situe aux trois niveaux évoqués. La segmentation est complexe du fait de la grande liberté de composition d'une expression, avec notamment la possibilité de symboles multi-traits non séquentiels ; la reconnaissance doit affronter un nombre élevé de classes et en particulier, gérer les situations de formes non-apprises ; l'interprétation peut-être ambiguë du fait du positionnement spatial approximatif. La solution proposée repose sur la minimisation d'une fonction de coût global qui met en compétition des coûts de reconnaissance et des coûts structurels pour explorer un vaste espace de solutions. Les résultats obtenus sont très compétitifs et prometteurs comparés à ceux de la littérature. Nous avons finalement montré la généricité de notre approche en l'adaptant à la reconnaissance d'un autre type de langage 2D, celui des représentations graphiques de type organigramme.

La surveillance en-ligne d'un système industriel a pour objectifs de détecter tout dysfonctionnement du procédé, de localiser le ou les éléments défaillants et de déterminer la ou les causes de défaillances. Ces informations sur l'état du système peuvent alors être transmises aux opérateurs qui peuvent agir en conséquence et/ou être utilisées pour modifier, reconfigurer la commande voire le système lui-même ou sa mission. Dans ce mémoire, je présente une synthèse scientifique de mes contributions dans ce vaste domaine de recherche. <br />Toutes les méthodes de surveillance reposent sur la redondance d'information disponible sur le système. L'approche dite « à base de modèle » consiste à vérifier la cohérence des mesures effectuées en-ligne sur l'installation avec un modèle comportemental de celle-ci sous certaines hypothèses de fonctionnement. La première étape consiste à générer un ensemble de signaux indicateurs appelés communément « résidus ». Deux catégories de méthodes sont classiquement utilisées pour générer ces résidus : la méthode à base de Relations de Redondance Analytique et les méthodes à base d'observateurs. Ces méthodes, qui ont été récemment étendues au cas des modèles non-linéaires, présentent chacune des avantages et des inconvénients suivant le type de système (de modèle) considéré et les contraintes imposées pour l'implémentation des algorithmes. Ces travaux, initialement destinés à la surveillance des systèmes continus (ou discrétisés) ont été récemment adaptés et complétés pour traiter le problème de la surveillance des Systèmes Dynamiques Hybrides. Lorsque le système considéré est complexe, c'est à dire lorsque les éléments physiques ou composants qui le constituent sont nombreux, un pré-traitement structurel du modèle peut permettre de déterminer les conditions nécessaires de « surveillabilité » du système. L'analyse structurelle est un outil puissant qui ne nécessite pas la connaissance explicite des équations du modèle. Elle permet cependant de déterminer les sous-systèmes sur lesquels des algorithmes plus sophistiqués de surveillance peuvent être implantés.<br />La surveillance n'est qu'un module d'un processus complet permettant à une installation de fonctionner en respectant des critères de sécurité, de productivité et de qualité même en présence de défaillance. La commande du système peut être conçue de manière à utiliser les informations fournies par le module de surveillance. On parle alors de « commande tolérante aux défaillances »<br />Une réflexion sur les perspectives de recherche est exposée tout au long du manuscrit suivant le thème traité. Ces perspectives sont complétées à la fin du document par quelques orientations de recherche plus générales.

Dans ce travail, on s'intéresse aux problèmes de localisation et de classification des capteurs pour des propriétés de commande et d'observation de systèmes dynamiques. Lorsqu'une propriété considérée du système n'est pas vérifiée avec l'ensemble des capteurs initiaux, on cherche à implanter de nouveaux capteurs pour rendre cette propriété vraie. Lorsqu'une propriété du système est vérifiée avec l'ensemble des capteurs existants, on classe ces capteurs en différentes catégories en fonction de leur importance pour la préservation de cette propriété. On détermine les capteurs essentiels dont la défaillance fait perdre la propriété considérée et les capteurs inutiles qui peuvent tomber en panne sans aucun impact sur la propriété. Pour étudier ces deux problèmes, on utilise l'approche des systèmes linéaires structurés avec les graphes orientés associés. Les systèmes linéaires structurés sont une classe particulière de systèmes linéaires où les éléments des matrices d'état sont soit fixés à zéro soit des paramètres libres. Avec cette approche structurée, on étudie les problèmes de localisation et de classification des capteurs pour le rejet de perturbation par retour de mesure et la détection et localisation de défauts. Les résultats sont représentés en termes graphiques. Mots-Clés:Systèmes linéaires structurés ; Analyse structurelle ; Localisation de capteurs ; Classification de capteurs ; Rejet de perturbation; Détection et localisation de défaut.

A l’ère de l’urbanisation rapide dans les pays en développement, notre monde est aujourd’hui confronte a de nombreux défis en termes de réchauffement climatique. Pour y remédier, certains pays émergents ont commence ces dernières années a privilégier la mise en place croissante et progressive de transport en commun. C’est ainsi qu’en chine, en 2012, 1755 km de ligne de métro est construit pour seize villes. Or, la construction d’un métro possède d’importants risques financiers selon les expériences internationales. Néanmoins, le développement du métro en chine est en surchauffe. Le but global de la recherche est d’étudier les caractéristiques structurelles du réseau métropolitain a paris et son évolution afin de donner des suggestions au développement du métro de Wuhan. Pour atteindre cet objectif, nous avons adopte l’analyse de centralité structuralité pour étudier le réseau de métro parisien, ainsi que le réseau de métro a Wuhan. L’indicateur centralité structuralité (centralité en résume) consiste ainsi a mettre en évidence la distance « la plus simple » a parcourir pour arriver a sa destination, c’est-a-dire la distance a parcourir avec le moins de tournant a réaliser dans le réseau routier pour y arriver. Pour les réseaux de métro, cela signifie moins de changements de lignes. Des résultats nous monte que l’analyse de centralité pourrait indiquer l’importance relative des stations de métro dans un réseau. Cela pourrait permettre aux urbanistes et designers d’estimer le trafic entrant des stations. Eventuellement, cet indicateur pourrait d’être adopte pour analyser et comparer des projets différents du réseau de métro. / In the era of fast urbanisation in the developing countries, our world is now facing many challenges in the context of global warming. In order to solve these difficulties, certain developing countries have started in the last few years to promote increasingly the role of public transportation. It is also the case in china in 2020 that 1755 km of metro line was built in seventeen cities. However, according to the international experiences, there can be great financials risks in construction of metro system. Even though, the metro development in china is overheating. The general research objective is to study the structural characteristic of metro network in Paris and its development in order to give suggestions for the metro development in Wuhan. In order to attain this objective, we have adopted the structural centrality analyse to study the metro network in Paris and Wuhan. The indicator structural centrality (centrality in short) evaluates the simplest distance to reach the destination. It means that with the less turning to do in a road network. For the metro network, it means the less changes of lines. The results showed us that the centrality analyses could indicate the relative importance of the metro stations in a network. It could allow the urban planners and designers to estimate the entering traffic of the stations. Eventually, this indicator could be used to analyse and compare the different plans of metro networks.

Dans ce travail, on s'intéresse aux problèmes de localisation et de classification des capteurs pour des propriétés de commande et d'observation de systèmes dynamiques. Lorsqu'une propriété considérée du système n'est pas vérifiée avec l'ensemble des capteurs initiaux, on cherche à implanter de nouveaux capteurs pour rendre cette propriété vraie. Lorsqu'une propriété du système est vérifiée avec l'ensemble des capteurs existants, on classe ces capteurs en différentes catégories en fonction de leur importance pour la préservation de cette propriété. On détermine les capteurs essentiels dont la défaillance fait perdre la propriété considérée et les capteurs inutiles qui peuvent tomber en panne sans aucun impact sur la propriété. Pour étudier ces deux problèmes, on utilise l'approche des systèmes linéaires structurés avec les graphes orientés associés. Les systèmes linéaires structurés sont une classe particulière de systèmes linéaires où les éléments des matrices d'état sont soit fixés à zéro soit des paramètres libres. Avec cette approche structurée, on étudie les problèmes de localisation et de classification des capteurs pour le rejet de perturbation par retour de mesure et la détection et localisation de défauts. Les résultats sont représentés en termes graphiques. Mots-Clés:Systèmes linéaires structurés ; Analyse structurelle ; Localisation de capteurs ; Classification de capteurs ; Rejet de perturbation; Détection et localisation de défaut. / In this work, we are interested in sensor location and classification problems for control and observation of dynamical systems. When a considered property of the system is not satisfied with the initial set of sensors, we seek to implement additional sensors to make this property true. When a property is satisfied with the existing sensors, these sensors are classified into different categories according to their importance for the preservation of this property. We determine the critical sensors whose failure implies the property loss and the useless sensors which can fail without impact on the property. To study these two problems, we use the structured system approach with the associated directed graphs. Structured linear systems are a particular class of linear systems where the elements of state matrices are either zero or free parameters. With this approach, we study the problems of location and classification of sensors for disturbance rejection by measurement feedback and fault detection and isolation. The results are given in graphic terms. Keywords: Structured linear systems ; Structural analysis ; Sensor location ; Sensor classification; Disturbance rejection ; Fault detection and isolation.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques et porte, plus particulièrement, sur le dimensionnement de chaînes d'actionnement et les méthodes à mettre en œuvre pour satisfaire le cahier des charges et réduire au mieux le temps de développement. Afin de suivre l'évolution du marché et faire face à la concurrence croissante, les concepteurs ont eu recours au cycle de conception en Vet au prototypage virtuel. Pour réduire davantage la durée du processus de conception, la formulation du problème de conception sous la forme d'un problème inverse est une solution intéressante. Dans ce contexte, le laboratoire Ampère propose une méthodologie de dimensionnement par modèles bond graph inverses. Ainsi, l’objectif de cette thèse est de contribuer au développement de cette méthodologie d'une part dans sa phase de vérification de l'adéquation des spécifications du cahier des charges à la structure retenue pour le modèle de conception et, d'autre part, par la prise en compte des tolérances dans le problème de conception. Pour la phase de vérification de l'adéquation spécifications/structure, le mémoire présente tout d'abord, l’analyse structurelle du cahier des charges qui permet de vérifier, avant toute simulation et à partir du modèle bond graph, si le problème de conception par modèle inverse est bien posé. Différents niveaux d’analyse sont supposés pour renforcer la démarche chronologique du travail de conception ou de reconception proposée par la méthodologie de dimensionnement. Ensuite, ces niveaux d'analyse sont mis à profit pour définir une procédure de vérification de l'adéquation des spécifications, définies sous forme de comportements type, au modèle de conception. En cas d'inadéquation, des recommandations pour la remise en question des spécifications ou de la structure du modèle de conception sont proposées et ce, selon le niveau d'analyse considéré. Au niveau de l'analyse numérique (le niveau d'analyse le plus bas), cette procédure peut être utilisée pour la synthèse paramétrique ou encore pour la synthèse de tolérance en cas de prise en compte des incertitudes dans le problème de conception. Concernant cet aspect, le mémoire présente également une contribution à la représentation des incertitudes paramétriques dans le formalisme bond graph, formalisme de base de la méthodologie de dimensionnement. Enfin, l'approche probabiliste est utilisée pour la modélisation des incertitudes dans la démarche de dimensionnement des systèmes dynamiques par inversion des modèles bond graph : les deux cas d'inversion, entrées/sorties d'une part (pour la remontée de spécifications), et paramètres/sorties d'autre part (pour la synthèse de tolérances paramétriques), sont abordés. Les règles d'exploitation d'un modèle bond graph probabiliste permettant la propagation des fonctions de densité de probabilité et des grandeurs caractéristiques(espérance et variance) tout le long de la structure énergétique du système sont proposées et illustrées par un exemple. / No abstract

Dans cette thèse, j'utilise différents outils de l'analyse dynamique pour répondre à des questions liés aux comportements à la retraite et/ou aux marches immobiliers. Dans le premier chapitre, qui s'intitule en anglais "Long-Term Care Insurance, Housing Demand, and Decumulation", j'étudie l'influence de l'immobilier sur la demande d'assurance dépendance en comparant un modèle structurel à des données américaines issues du Health and Retirement Study (HRS). Dans le second, qui a pour titre "Disability in Retirement, Home Production, and Informai Insurance Between Spouses" j'étudie comment l'assurance informelle entre conjoints affecte les comportements de desépargne. Le modèle reproduit certains faits stylisés observés dans les données HRS et dans une enquête qui est liée : le Consumption and Activities Mail Survey ou CAMS. Le troisième chapitre, qui s'intitule "Sectoral Productivity, Collateral Constraints, and Housing Markets" est un travail joint avec Hippolyte d' Albis et Eleni Iliopulos. Nous y étudions les implications de l'introduction d'un marché locatif dans un modèle standard de marchés immobiliers avec contraintes de collatéral. / This thesis applies tools from dynamic analysis to answer questions related to retirement behaviours and/or housing markets. In the first chapter entitled "Long-Term Care Insurance, Housing Demand, and Decumulation", I study the influence of housing on the demand for long-term care insurance comparing a structural mode! with US data from the Health and Retirement Study (HRS). In the second one ("Disability in Retirement, Home Production, and Informai Insurance Between Spouses"), I study how the informai insurance fom a spouse affects dissavings behaviours. The model reproduces some key patterns observed in the HRS and a companion survey the Consumption and Activities Mail Survey (CAMS). The third one entitled "Sectoral Productivity, Collateral Constraints, and Housing Markets" is a joint work with Hippolyte d'Albis and Eleni Iliopulos. We study the influence of introducing a rentai market in an otherwise standard model of the housing market with collateral constraints.

Les MSG (pour « Message Sequence Graphs ») sont un formalisme bien connu et souvent utilisé pour décrire des ensembles de scénarios de manière visuelle dans le domaine des protocoles de communication. Nous nous intéressons dans la première partie de la thèse à la détection de la divergence, la vérification de la coopération globale ainsi que la vérification de propriétés d’accessibilité et de couverture. Notre première contribution consiste à utiliser des solveurs SAT afin de résoudre ces problèmes efficacement. Afin de munir le formalisme des MSG de compteurs, de timers et d’autres aspects, nous introduisons le modèle des PNS (pour « réseaux de Petri avec états ») et une sémantique de processus non-branchants. Ce modèle est non seulement plus expressif que les MSG, mais il permet également des spécifications plus concises. Nous nous intéressons à trois problèmes de vérification classiques sur l’ensemble des marquages accessibles par les préfixes des processus : le caractère borné, la couverture et l’accessibilité. Afin de considérer des systèmes paramétrés, nous introduisons également la notion de borne semi-structurelle. Cela consiste à fixer le marquage initial d’un sous-ensemble approprié de places, puis à vérifier que le système est borné, quelles que soient les valeurs des paramètres. Nous montrons comment un dépliage conduit à un problème plus simple à vérifier. Une caractéristique particulièrement attrayante des MSG et des PNS réside dans leur représentation graphique similaire à un automate. Il est donc intéressant de décrire les bugs de manière visuelle. Nous montrons comment calculer en temps polynomial une représentation simple et concise d’un bug. / Message Sequence Charts (MSCs) are a popular model often used for the docu- mentation of telecommunication protocols. In the first part of the thesis, we focus on detecting process divergence, checking global-cooperation and checking reachability properties. Our first contribution is to use SAT solvers to solve these problems effectively. In order to study MSC specifications with counters, timers and other features, we introduce the model of Petri nets with states together with a non-branching non-sequential process seman- tics. We obtain a framework that is more expressive and more concise than MSGs. We consider then three classical verification problems for the set of markings reached by prefixes of processes : boundedness, covering and reachability. We consider also the notion of semi-structural property in order to study parametrized sys- tems. In this way, only part of the places are provided with an initial marking. Unfolding such a system leads to a simpler problem in the form of a linear programme. A particularly attractive feature of MSG and PNS lies in their graphical representation similar to an automaton. So, it is interesting to describe the bugs visually. We show how to compute in polynomial time a simple and concise representation of a bug.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.