Un système de solides peut être classé suivant trois états de mobilité: l’état non assemblé, l’état assemblé rigide et l’état assemblé mobile. L’étude se focalise sur les systèmes de solides sur-contraints en boucle fermée. Lors de l’étape de conception ou reconception, les dimensions d’un système de solides sur-contraints sont amenées à être modifiées, ce qui peut avoir pour conséquence la perte de son état de mobilité.L’approche présentée dans cette thèse a pour but de proposer une assistance au concepteur lors du redimensionnement, lui permettant de modifier ou conserver l’état de mobilité d’un système de solides. Le redimensionnement de systèmes de solides sur-contraints nécessite la connaissance de relations dépendant de leurs dimensions: les équations d’assemblage et les conditions de mobilité. Ces relations sont obtenues à l’aide d’un outil de résolution algébrique: les bases de Gröbner. La résolution algébrique est parfois coûteuse, voire impossible en un temps raisonnable, c’est ce qui justifie les méthodes décrites dans cette thèse.La solution proposée est composée de deux étapes principales. Tout d’abord, les représentations algébriques d’un système de solides fermé et mobile sont décrites. Les équations de fermeture d’un système de solides composé de plusieurs boucles sont obtenues en utilisant un paramétrage en coordonnées relatives. Les équations de mobilité sont elles générées à partir des équations de fermeture, à l’aide de méthodes directes ou incrémentales. Ensuite, afin de faciliter la génération des équations d’assemblage et de mobilité, une analyse algébrique reposant sur des outils d’analyse numérique est définie. L’état de mobilité du système de solides à redimensionner est déterminé à partir d’un ensemble de valeurs des paramètres le décrivant. Si le concepteur souhaite modifier l’état de mobilité du système de solides, de nouvelles valeurs sont alors générées. Lorsque l’état de mobilité souhaité est obtenu, il est possible de varier les dimensions tout en conservant cet état. Pour cela, certaines dimensions sont spécialisées afin de faciliter la génération des équations d’assemblage et des conditions de mobilité. Si les paramètres choisis sont liés ou trop nombreux, l’analyse mène inéluctablement à une absence de solutions. Des stratégies de partitionnement pour pallier ces problèmes sont aussi proposées. Enfin, les outils développés dans le logiciel Maple® afin d’illustrer les différents concepts proposés sont présentés, et un outil interactif permettant au concepteur de naviguer sur les équations de fermeture, équations d’assemblage et les conditions de mobilité obtenues après spécialisation, est proposé. / An assembly can be partitioned into three mobility states: the impossible state, the rigid state and the mobile state. The study focuses in over-constrained closed-loop assemblies. During the process of design or re-design, the dimensions of the assembly can vary and this can lead to the loss of its mobility state.The method presented in this thesis aims at helping the designer to resize an assembly. There exist relationships between the dimension of the assembly that ensure the closure and the mobility of over-constrained. These relationships called assembly equations and mobility conditions are hence necessary to resize an over-constrained solid assembly. Assembly equations and mobility conditions are computed by a computer algebra tool: Gröbner bases. However, the algebraic solving using Gröbner bases can be costly and may fail because of unreasonable computing time, this is the main reason of the strategies described in this thesis.The approach proposed in this thesis is composed of two main steps. First of all, an algebraic representation of a closed assembly and a mobile assembly is descibed. The closed-loop equations are written by using a coordinate free method and the mobility equations are generated from the closed-loop equations using direct and incremental methods. To simplify the computation of assembly equations and mobility conditions an algebraic analysis that rely on numerical analysis tools is proposed. Starting from a set of values of the parameters that describe the assembly to resize, the mobility state of the assembly is determined. Then, if the designer want to change the mobility state, a new set of values that have the mobility state chosen by the designer is generated. Once the initial set of values has the right mobility state, some dimensions are specialized to ease the computation of assembly equations and mobility conditions. However, if the parameters chosen are linked or its number is to high, there is a high chance that the study lead to no solution. Strategies to avoid these problems are also proposed. Finally, the tools developped in Maple® software that illustrate the methods proposed are described and an interactive tool that permits the designer to visualize the solutions of the closed-loop equations, assembly equations and mobility conditions computed after specialisation is proposed.

L'objet de cette recherche porte sur une ligne à grande vitesse appelée à desservir la Région Provence-Alpes-Côte d'Azur à l'horizon 2020. La LGV PACA est une infrastructure programmée mais qui n'en est qu'au stade de projet non encore réalisé, c'est pourquoi notre objectif est de proposer des scénarios visant à mesurer les incidences sur l'évolution du territoire transfrontalier franco-italo-monégasque, à partir de la démarche de géoprospective territoriale. Cette approche méthodologique repose ici sur une modélisation spatiale basée sur un modèle d'automate cellulaire contraint du nom de MOLAND. L'application de MOLAND a permis de procéder à une modélisation intégrant transport et usage des sols, ce qui a pour avantage de faciliter la compréhension de l'évolution actuelle et possible du comportement de l'occupation des sols au sein des espaces limitrophes de la frontière. Trois grandes parties sont proposées dans cette thèse. Il est suggéré dans la première partie un cadrage méthodologique portant sur l'interdépendance existante et pouvant exister entre le système territorial et le sous-système des transports. Dans la deuxième partie, nous abordons la problématique de la modélisation et de la simulation spatiale en insistant sur la difficulté du paramétrage des modèles dynamiques et spatialement explicites et notamment sur le paramétrage des modèles basés sur les automates cellulaires contraints. Dans la troisième et dernière partie de cette thèse, c'est la difficulté de l'exercice géoprospectif encore méconnu qui est mise en avant. À partir de différents scénarios géoprospectifs, cette thèse fournit des éléments de connaissance quant à l'avenir possible d'un espace transfrontalier qui s'apprête à accueillir la grande vitesse ferroviaire. Elle apporte des réponses concrètes aux questions liées à la croissance urbaine et à l'accessibilité des territoires jusque-là isolés des grands couloirs européens de communication. Les résultats de cette recherche sont plus que jamais d'actualité car, dans le cadre de l'aide à la connaissance du territoire et de l'aide à la décision, ils permettent de se pencher sur un volet ignoré jusqu'à présent par les études menées par le maître d'ouvrage RFF (Réseau Ferré de France) : la prise en compte simultanée de l'infrastructure de transport et de l'occupation des sols pour l'appréhension et la compréhension des dynamiques d'un territoire en devenir. La prise en compte de l'occupation des sols dans la modélisation géoprospective par automates cellulaires permet au géographe de poser les bonnes questions à partir d'une entrée territoriale. RFF a récemment lancé de nouvelles études sur l'opportunité qu'offre l'infrastructure grande vitesse ferroviaire pour améliorer la desserte de la Région PACA. En permettant de mesurer les impacts nationaux de cette infrastructure sur ce territoire transfrontalier, les simulations réalisées constituent une aide à la décision utile et indispensable.

Les systèmes de navigation par satellites GNSS ne cessent d’évoluer et ils sont déjà utilisés dans de nombreuses applications. Avec la venue des nouveaux systèmes Galileo et BeiDou ainsi que la modernisation des systèmes GPS et GLONASS, de nouveaux satellites ainsi que de nombreuses nouvelles fréquences et de nouveaux signaux feront leur apparition dans les prochaines années et qui vont encore ouvrir la porte à d’innombrables nouvelles applications. L’évolution rapide de la téléphonie mobile nécessite une meilleure exploitation des systèmes de navigation et de positionnement dans les environnements urbains.Jusqu'à maintenant, les signaux de navigation GPS ne peuvent pas être bien captés dans les environnements urbains. Les niveaux des signaux y sont très faibles et il est presque impossible d’acquérir et de poursuivre les signaux de façon autonome à cause de l'importance des obstacles. De plus, le positionnement à l’intérieur et dans les environnements urbains sont aussi soumis aux problèmes de multi-trajets, de masquage, d’interférences et de brouillages. Dans ces conditions, il faut pouvoir traiter des signaux très dégradés ou très courts qui ne permettent pas au récepteur d’effectuer le processus de poursuite. Ainsi, cela nous conduit à la nécessité de repenser l'architecture du récepteur GNSS pour les applications modernes.Ce projet de thèse consiste à développer de nouvelles méthodes et architectures de récepteur GNSS de haute sensibilité et robuste aux dégradations des signaux tout en concevant de nouveaux algorithmes intégrés dans un récepteur GNSS hybride capable de fonctionner dans les environnements urbains profonds ou « intérieurs ».La méthodologie prévoit l’utilisation de la nouvelle approche de « détection collective (CD) » ou « acquisition collaborative ». L'approche collaborative qui traite tous les signaux multi-satellites ouvre une solution intéressante. De nombreuses techniques existent dans la littérature pour résoudre les problèmes de positionnement dans les environnements urbains, mais nous proposons la nouvelle approche de détection collective en raison de sa performance en tant que méthode de positionnement direct et méthode d'acquisition de haute sensibilité, par l'application de la détection vectorielle de tous les satellites visibles. En effet, la bonne combinaison des valeurs de corrélation de plusieurs satellites peut réduire le niveau de C/N0 requis des signaux satellites par les algorithmes standards de traitement (acquisition et poursuite) qui ne peuvent pas être acquis individuellement mais permettent de contribuer de manière constructive à une solution collective de positionnement pour chaque utilisateur. L’objectif est de détecter collaborativement les satellites. La combinaison de différents signaux GNSS peut considérablement augmenter la sensibilité d'acquisition du récepteur. Malgré les avantages de cette approche, elle présente également des inconvénients tels que la charge de calcul élevée en raison du grand nombre de points candidats dans le domaine position/biais d’horloge. Ainsi, le travail proposé dans cette thèse consiste à réduire la complexité du CD en optimisant la recherche de points candidats dans le domaine position/biais d’horloge. Enfin, l'objectif est d'appliquer l'approche de détection collective au positionnement GNSS coopératif pour la navigation moderne dans des environnements difficiles. Pour cela, des algorithmes d'exploitation optimale des ressources du récepteur en sélectionnant les meilleurs satellites ou la station de référence seront développés selon certains critères tels que le niveau du rapport signal sur bruit (C/N_0), l’angle d’élévation des satellites ainsi que la configuration géométrique des satellites visibles. L’objectif final est de proposer une nouvelle architecture de récepteur cognitif de haute sensibilité permettant de recevoir de façon optimale les nouveaux signaux GNSS. / GNSS satellite navigation systems are constantly evolving and have been already used in many applications. With the advent of the new systems Galileo and BeiDou as well as the modernization of GPS and GLONASS systems, new satellites and numerous new frequencies and signals will appear in the coming years and will open door to countless new applications that are currently impossible. The rapid evolution of mobile telephony and personal navigation devices (PND) requires better use of navigation systems in non-ideal environments, especially the need for positioning in deep urban area. On the one hand, users are waiting for a high positioning accuracy, because of the proximity to various points of interest. On the other hand, urban environment brings specific difficulties in receiving GNSS signals.GNSS navigation signals cannot be properly captured in urban and "indoor" environments. Signal levels are very low and it is almost impossible to acquire and track signals autonomously because of the strong attenuation of signals due to obstacles. In addition, indoor and urban positioning are also subject to multipath problems, masking, interference and jamming. Under these conditions, we must be able to process highly degraded or very short signals that do not allow the receiver to go through the tracking process. Thus, this leads us to the need to rethink the architecture of GNSS receiver for modern applications.This thesis project consists of developing new GNSS methods and architectures of high sensitivity and robustness to signal degradations and designing new algorithms integrated into a hybrid GNSS receiver capable of operating in deep urban environments.The methodology involves the use of the new concept of “Collective Detection (CD)”, also called “collaborative acquisition”. The collaborative approach that treats multi-satellite signals all together opens an interesting solution. Many techniques exist in the literature to solve the problems of positioning in urban environments, but we propose the new Collective Detection approach because of its performance as both a Direct Positioning method, providing a coarse position/clock-bias solution directly from acquisition, and High-Sensitivity acquisition method, by application of vector detection of all satellites in view. Indeed, the correct combination of the correlation values of several satellites can reduce the required Carrier-to-Noise Ratio (C/N_0) level of the satellite signals which cannot be acquired individually by standard signal processing (acquisition and tracking) but make it possible to use them constructively to a positioning solution. The combination of different GNSS signals can considerably increase the acquisition sensitivity of the receiver. Despite the advantages of this approach, it also has drawbacks such as the high computational burden because of the large number of candidate points in the position/clock-bias domain. Thus, the work proposed in this thesis consists of reducing the complexity of the CD by optimizing the search for candidate points in position/clock-bias domain. Finally, the goal is to apply the CD approach to Cooperative GNSS Positioning for modern navigation in harsh environments. For that, algorithms for optimally exploiting receiver resources by selecting the best satellites or the reference station will be developed according to certain criteria such as the C/N_0 level, the elevation angle, and the geometric configuration of the visible satellites. The ultimate goal is to propose a design of a new smart receiver “High Sensitivity Cognitive GNSS Receiver (HS-CGR)” to optimally receive and process GNSS signals.

Le système de marquage personnel du kurde centrale, avec un ensemble complexe de paradigmes personnels, présente un bon nombre de problèmes. Par exemple, un enclitique personnel qui marque l’actant oblique, construit avec une préposition dans les constructions au présent, devient un affixe personnel dans les constructions au passé. Les recherches précédentes (Bynon 1979 ; Samvelian 2007 ; Haig 2008 ; Jügel 2009) ont mis en évidence les phénomènes pertinents, mais un traitement global du problème et une explication générale des motivations derrière le phénomène font encore défaut. Nous établissons le statut morphophonologique des paradigmes des personnes et nous examinons en détail le fonctionnement des marques de personnes. Nous proposons une nouvelle analyse du positionnement des enclitiques mobiles en kurde centrale en termes de phonologie prosodique (Selkirk 1995 ; Truckenbrodt 1999 ; Anderson, 2005) selon laquelle une forme de personne enclitique apparait systématiquement après la première phrase phonologique (ou mot prosodique) dans le domaine du syntagme verbal. L’alternance formelle d’un enclitique personnel et d’un affixe personnel est considéré comme le résultat des restrictions sur les combinaisons des enclitiques (Gerlach 2002). D’autres problèmes du système des marques de personnes sont expliqués grâce à un examen plus approfondi des faits de prosodie et par une série de contraintes plus générales de la langue (Prince and Smolensky 1993 ; Yip 1998) qui favorisent l’expression des actants en maintenant distincte l’identité morphologique et phonologique des marques de personnes lorsqu’elles sont en combinaison. / The person-marking system of Central Kurdish, with a complex set of person-marker paradigms, presents a number of problems, especially in the manners in which different person-marker paradigms are distributed for argument-indexing. For instance, a pronominal complement of an adposition is a person form from clitic person markers in a present-tense construction, but the formal expression of the same argument is switched to a verbal affix person marker in a past-tense construction. Previous scholarship (Bynon 1979; Samvelian 2007; Haig 2008; Jügel 2009) has pointed to the relevant phenomena and provided important descriptive facts, but, a comprehensive treatment of the problem is still lacking. In this study, morphophonological status of person marking paradigms is established and argument-indexing function of person-marker paradigms are thoroughly investigated. A novel analysis of clitic placement in Central Kurdish is proposed whereby a clitic is considered to be systematically occurring after a prosodic word. The formal switch from a clitic to a verbal affix person marker in the expression of a number of arguments is analysed as occurring for avoiding certain clitic combinations (Gerlach 2002) since the latter inevitably leads to an improperly placed clitic. A number of other problems relating to seeminlgy non-clitic-

La vision représente un des plus importants signaux en robotique. Une caméra monoculaire peut fournir de riches informations visuelles à une fréquence raisonnable pouvant être utilisées pour la commande, l’estimation d’état ou la navigation dans des environnements inconnus par exemple. Il est cependant nécessaire de respecter des contraintes visuelles spécifiques telles que la visibilité de mesures images et les occultations durant le mouvement afin de garder certaines cibles visuelles dans le champ de vision. Les quadrirotors sont dotés de capacités de mouvement très réactives du fait de leur structure compacte et de la configuration des moteurs. De plus, la vision par une caméra embarquée (fixe) va subir des rotations dues au sous-actionnement du système. Dans cette thèsenous voulons bénéficier de l’agilité du quadrirotor pour réaliser plusieurs tâches de navigation basées vision. Nous supposons que l’estimation d’état repose uniquement sur la fusion capteurs d’une centrale inertielle (IMU) et d’une caméra monoculaire qui fournit des estimations de pose précises. Les contraintes visuelles sont donc critiques et difficiles dans un tel contexte. Dans cette thèse nous exploitons l’optimisation numérique pour générer des trajectoires faisables satisfaisant un certain nombre de contraintes d’état, d’entrées et visuelles non linéaires. A l’aide la platitude différentielle et de la paramétrisation par des B-splines nous proposons une stratégie de replanification performante inspirée de la commande prédictive pour générer des trajectoires lisses et agiles. Enfin, nous présentons un algorithme de planification en temps minimum qui supporte des pertes de visibilité intermittentes afin de naviguer dans des environnements encombrés plus vastes. Cette contribution porte l’incertitude de l’estimation d’état au niveau de la planification pour produire des trajectoires robustes et sûres. Les développements théoriques discutés dans cette thèse sont corroborés par des simulations et expériences en utilisant un quadrirotor. Les résultats reportés montrent l’efficacité des techniques proposées. / Vision constitutes one of the most important cues in robotics. A single monocular camera can provide rich visual information at a reasonable rate that can be used as a feedback for control, state estimation of mobile robots or safe navigation in unknown environments for instance. However, it is necessary to satisfy particular visual constraints on the image such as visibility and occlusion constraints during motion to keep some visual targets visible. Quadrotors are endowed with very reactive motion capabilities due to their compact structure and motor configuration. Moreover, vision from a (fixed) on-board camera will suffer from rotation motions due to the system underactuation. In this thesis, we want to benefit from the system aggressiveness to perform several vision-based navigation tasks. We assume state estimation relies solely on sensor fusion of an onboard inertial measurement unit (IMU) and a monocular camera that provides reliable pose estimates. Therefore, visual constraints are challenging and critical in this context. In this thesis we exploit numerical optimization to design feasible trajectories satisfying several state, input and visual nonlinear constraints. With the help of differential flatness and B-spline parametrization we will propose an efficient replanning strategy inspired form Model Predictive Control to generate smooth and agile trajectories. Finally, we propose a minimum-time planning algorithm that handles intermittent visibility losses in order to navigate in larger cluttered environments. This contribution brings state estimation uncertainty at the planning stage to produce robust and safe trajectories. All the theoretical developments discussed in this thesis are corroborated by simulations and experiments run by using a quadrotor UAV. The reported results show the effectiveness of proposed techniques.

Cette thèse de doctorat représente un effort visant à contribuer à la littérature sur le système d'alerte précoce traitant de la prévision de la crise de la dette souveraine et de la compréhension des comportements d’investissement et de croissance des PME dans le contexte de la crise financière mondiale. Le chapitre 1 adresse les crises de la dette à travers un échantillon d'économies émergentes dans la poursuite d'un modèle d'alerte précoce efficace et précis basé sur trois techniques différentes d'exploration de données. Les chapitres 2 et 3 mettent l'accent sur les mécanismes qui sous-tendent l'investissement et la croissance des PME d'un pays en voie de développement dans le contexte de la CFM. Le chapitre 2, réalisé en collaboration avec Majda Seghir, explore le comportement d'investissement des PME en Serbie relatif à la disponibilité des flux de trésorerie générés en interne dans le cadre de la CFM. Il relie cette sensibilité au niveau de contraintes financières comme approximé par les variables telles que la taille de l'entreprise, la structure de propriété, l'effet de levier et la tangibilité de leurs actifs. Finalement, le chapitre 3, travail conjoint avec Michael Stemmer, s'appuie sur l'idée derrière le chapitre 2 pour étudier l'effet des contraintes financières sur la croissance des PME serbes en utilisant le cadre GMM. Nous opposons nos résultats à une économie avancée en faisant une comparaison avec des entreprises belges. / This doctoral thesis represents an effort aimed to contribute to Early Warning System literature dealing with prediction of sovereign debt crisis and understanding of investment and growth behavior of SMEs inthe setting of the global financial crisis. Chapter 1 deals with debt crises over a sample of emerging economies in pursuit of an efficient and accurate early warning model based on three different datamining techniques. In Chapters 2 and 3 the focus is on the mechanisms behind investment and growth of SMEs in a developing country in the context of GFC. Chapter 2, joint work with Majda Seghir, exploresthe investment behavior of SMEs in Serbia with regard to the availability of internally generated cash flowin the context of GFC. It relates this sensitivity to the level of financial constraints as proxied by variables such as firm’s size, ownership structure, leverage and tangibility of their assets. Finally, Chapter 3, done in collaboration with Michael Stemmer, builds on the idea behind Chapter 2 to investigate the effect of financial constraints on growth of Serbian SMEs using GMM framework. We contrast our results with anadvanced economy by running a comparison with Belgian firms.

La gyrocinétique est un modèle clef pour la microturbulence en physique des plasmas, couramment utilisé pour les plasmas de fusion ou pour la turbulence plasma de petite échelle en astrophysique, par exemple. Ce modèle présente encore plusieurs difficultés, qui pourraient amener à reconsidérer ses équations. Le présent rapport de thèse clarifie trois d'entre elles. Tout d'abord, l'une de des coordonnées était source d'interrogations, tant d'un point de vue physique que d'un point de vue mathématique ; une coordonnée adéquate a été introduite, qui dissipe les difficultés et explique les structures intrinsèques sous-jacentes. Ensuite, le changement de coordonnées perturbatif de la gyrocinétique n'était implémenté qu'aux ordres les plus bas ; des relations de récurrence explicites ont été obtenues pour aller à tous les ordres dans le développement. Enfin, le couplage entre le plasma et le champ électromagnétique n'était pas introduit de manière complètement satisfaisante ; en utilisant la structure hamiltonienne de la dynamique, il a été implémenté d'un façon plus adaptée, avec d'importantes conséquences sur les équations gyrocinétiques, en particulier concernant leur structure hamiltonienne. Pour aborder ces trois principaux points, plusieurs autres résultats sont obtenus, par exemple sur l'origine de l'invariant adiabatique centre-guide, sur une transformation centre-guide minimale très efficace, ou sur un modèle hamiltonien intermédiaire entre Vlasov-Maxwell et la gyrocinétique, dont les caractéristiques de la densité de Vlasov contiennent à la fois la dynamique lente centre-guide et la dynamique rapide du gyro-angle. D'autre part, diverses méthodes de réduction sont utilisées, développées ou introduites, par exemple une transformée des équations du mouvement, une méthode de relèvement pour transférer les réductions de la dynamique des particules à la dynamique des champs correspondante, ou une méthode de troncature reliée à la fois à la théorie des contraintes de Dirac et à une projection sur une sous-algèbre. Outre la gyrocinétique, cela permet de clarifier d'autres réductions hamiltoniennes en physique des plasmas, par exemple pour une dynamique incompressible ou électrostatique, pour la magnétohydrodynamique, ou pour des fermetures fluides incluant des moments de la densité de Vlasov d'ordre deux.

Ce manuscrit présente les travaux que j'ai mené depuis 2002 sur les thématiques d'amélioration de la Qualité de Service (QdS) et de la sécurité des réseaux dans les environnements réseaux dits contraints. Ces travaux ont été menés successivement au travers de différentes structures. Dans un premier temps, j'ai été doctorant puis ATER au LAAS-CNRS et à l'INSA de Toulouse. J'ai eu l'opportunité d'avoir une expérience de post doctorant à l'étranger pendant cette période au sein du KAIST en Corée du Sud. En 2006, j'ai été recruté par l'ENAC et son laboratoire TELECOM pour exercer les fonctions d'enseignant chercheur. Le fil directeur de ma contribution pour ce mémoire d'habilitation à diriger les recherches est centré sur la notion d'environnement réseau contraint. Un environnement réseau contraint dispose par définition d'un niveau limité de ressources (de calcul, réseau ou énergétique) pour rendre un service à ses usagers. Dans ce manuscrit nous nous intéresserons en particulier à l'optimisation de l'utilisation des ressources réseaux : pour cela, les paramètres de QdS tels que la "capacité" ou encore le "délai d'acheminement" des liens réseaux considérés seront déterminant pour l'optimisation de l'utilisation des ressources réseaux. Néanmoins, il est important de noter que nous ne considérons pas spécifiquement la problématique de l'optimisation de la gestion de l'énergie dans cet environnement. Le contexte d'application des réseaux contraints est très vaste. Ainsi, nous nous intéresserons au travers de ce manuscrit aux réseaux mobiles qui peuvent intégrer une ou plusieurs liaisons sans fil (satellite, Wifi, Wimax) qui, par construction, offrent un niveau de service plus faible qu'un réseau classique filaire lorsqu'on considère les paramètres traditionnels d'estimation de la QdS : débit, délai ou encore taux de perte. Nous verrons en particulier comment différentes solutions novatrices ont été proposées par l'intermédiaire des travaux que nous avons menés afin de pouvoir optimiser l'utilisation des ressources réseaux dans ce contexte et élever le niveau de robustesse offert par ce dernier.

Ces travaux de recherche portent sur la synthèse systématique et l’optimisation de correcteurs numériques à structure polynomiale RST par approches métaheuristiques. Les problèmes classiques de placement de pôles et de calibrage des fonctions de sensibilité de la boucle fermée RST sont formulés sous forme de problèmes d’optimisation multi-objectif sous contraintes pour lequel des algorithmes métaheuristiques de type NSGA-II, MODE, MOPSO et epsilon-MOPSO sont proposés et adaptés. Deux formulations du problème de synthèse RST ont été proposées. La première approche, formulée dans le domaine temporel, consiste à minimiser des indices de performance, de type ISE et MO, issus de la théorie de la commande optimale et liés essentiellement à la réponse indicielle du système corrigé. Ces critères sont optimisés sous des contraintes non analytiques définis par des gabarits temporels sur la dynamique de la boucle fermée. Dans la deuxième approche de synthèse RST, une formulation dans le domaine fréquentiel est retenue. La stratégie proposée consiste à définir et calculer une fonction de sensibilité de sortie désirée en satisfaisant des contraintes de robustesse de H∞. L’utilisation de parties fixes dans la fonction de sensibilité de sortie désirée assurera un placement partiel des pôles de la boucle fermée RST. L’inverse d’une telle fonction de sensibilité désirée définira le filtre de pondération H∞ associé. Un intérêt particulier est porté à l’approche d’optimisation par essaim particulière PSO pour la résolution des problèmes multi-objectif de commande reformulés. Un algorithme MOPSO à grille adaptative est proposé et puis perfectionné à base des concepts de l’epsilon-dominance. L’algorithme epsilon-MOPSO obtenu a montré, par comparaison avec les algorithmes MOPSO, NSGA-II et MODE, des performances supérieures en termes de diversité des solutions de Pareto et de rapidité en temps de convergence. Des métriques de type distance générationnelle, taux d’erreurs et espacement sont toutefois considérées pour l’analyse statistique des résultats de mise en œuvre obtenus. Une application à la commande en vitesse variable d’un moteur électrique DC est effectuée, également pour la commande en position d’un système de transmission flexible à charges variables. La mise en œuvre par simulations numériques sur les procédés considérés est également présentée dans le but de montrer la validité et l’efficacité de l’approche de commande optimale RST proposée / This research focuses on the systematic synthesis and optimization of digital RST structure based controllers thanks to global metaheuristics approaches. The classic and hard problems of closed-loop poles placement and sensitivity functions shaping of RST control are well formulated as constrained multi-objective problems to be solved with proposed metaheuristics algorithms NSGA-II, MODE, MOPSO and especially epsilon-MOPSO. Two formulations of the metaheuristics-tuned RST problem have been proposed. The first one, which is given in the time domain, deals with the minimization of several performance criteria like the Integral Square Error (ISE) and the Maximum Overshoot (MO) indices. These optimal criteria, related primarily to the step response of the controlled plant, are optimized under non-analytical constraints defined by temporal templates on the closed-loop dynamics. In the second approach, a formulation in the frequency domain is retained. The proposed strategy aims to optimize a desired output sensitivity function satisfying H∞ robustness constraints. The use of a suitable fixed part of the optimized output sensitivity function will provide partial pole placement of the closed-loop dynamics of the digital RST controller. The opposite of such desired sensitivity function will define the associated H∞ weighting filter. The Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) technique is particularly retained for the resolution of all formulated multi-objective RST control problems. An adaptive grid based MOPSO algorithm is firstly proposed and then improved based on the epsilon-dominance concepts. Such proposed epsilon-MOPSO algorithm, with a good diversity of the provided Pareto solutions and fast convergence time, showed a remarkable superiority compared to the standard MOPSO, NSGA-II and MODE algorithms. Performance metrics, such as generational distance, error rate and spacing, are presented for the statistical analysis of the achieved multi-optimization results. An application to the variable speed RST control of an electrical DC drive is performed, also for the RST position control of a flexible transmission plant with varying loads. Demonstrative simulations and comparisons are carried out in order to show the validity and the effectiveness of the proposed metaheuristics-based tuned RST control approach, which is formulated in the multi-objective optimization framework

La complexité croissante du matériel et du logiciel dans le développement des applications pour les systèmes embarqués induit de nouveaux besoins et de nouvelles contraintes en termes de fonctionnalités, de capacité de stockage, de calcul et de consommation d'énergie. Cela entraîne des difficultés accrues pour les concepteurs alors que les contraintes commerciales liées aux développement et à la production de ces systèmes demeurent impondérables. Un autre défi qui s'ajoute à cette complexité est le développement des applications avec de fortes exigences de sécurité et de fiabilité (S&D) pour des systèmes embarqués contraints en ressources (RCES). De ce fait, nous recommandons d'aborder cette complexité via la réutilisation d'un ensemble d'artefacts de modélisation dédiés. Le "patron" constitue l'artefact de base pour représenter des solutions S&D, à spécifier par les experts de ces aspects et à réutiliser par les ingénieurs pour résoudre les problèmes de l'ingénierie système/logicielle du domaine confrontée à ces aspects. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une approche d'ingénierie à base de modèles pour la spécification, le packaging et la réutilisation de ces artefacts pour modéliser et analyser ces systèmes. Le fondement de notre approche est un ensemble de langages de modélisation et des règles de transformation couplés à un référentiel orienté modèles et de moteurs de recherche et d'instantiation. Ces langages de modélisation permettent de spécifier les patrons, les systèmes de patrons et un ensemble de modèles de propriétés et de ressources. Ces modèles permettent de gouverner l'utilisation des patrons, leur organisation et leur analyse pour d'éventuel réutilisation. Pour les transformations, nous avons conçu un ensemble de règles pour l'analyse de la satisfiabilité des architectures logicielles à base de patrons S&D pour des plateformes matérielles à base de modèles de ressources. Pour le développement du référentiel, nous proposons un processus de spécification et de génération basé sur les langages de modélisation décrits au préalable. Les moteurs permettent de retrouver pour ensuite instantier ces artefacts vers des environnements de développement spécifiques.Dans le cadre de l'assistance pour le développement des applications S&D pour les RCES, nous avons implémenté une suite d'outils, basés sur Eclipse EMF/QVTO, pour supporter la spécification de ces artefacts et l'analyse des applications S&D autour d'un référentiel. Afin de faciliter l'utilisation de l'approche proposée, nous préconisons un ensemble de méthodes pour favoriser l'utilisation de cette suite d'outils tout au long du processus de développement. En outre, nous avons abordé la construction par génération automatique de référentiels orientés modèles, basée sur Eclipse EMF/QVTO et la plateforme Eclispe CDO, accompagné d'un ensemble d'outils pour le peuplement, l'accès et la gestion de ce référentiel. Les problèmes étudiés dans ce travail ont été identifiés dans le contexte du projet européen FP7 TERESA. Les solutions proposées ont ainsi été démontrées et évaluées dans le cadre de ce projet à travers un cas d'étude d'une application de contrôle, exhibant des exigences de fiabilité et de sécurité, pour les systèmes ferroviaires. / Non-functional requirements such as Security and Dependability (S&D) become more and more important as well as more and more difficult to achieve, particularly in embedded systems development. Such systems come with a large number of common characteristics, including real-time and temperature constraints, security and dependability as well as efficiency requirements. In particular, the development of Resource Constrained Embedded Systems (RCES) has to address constraints regarding memory, computational processing power and/or energy consumption. In this work, we propose a modeling environment which associates model-driven paradigm and a model-based repository, to support the design and the packaging of S&D patterns, resource models and their property models. The approach is based on a set of modeling languages coupled with a model-repository, search and instantiation engines towards specific development environments. These modeling languages allow to specify patterns, resources and a set of property models. These property models will allow to govern the use of patterns and their analysis for reuse. In addition, we propose a specification and generation process of repositories. As part of the assistance for the development of S&D applications, we have implemented a suite of tool-chain based on the Eclipse platform to support the different activities around the repository, including the analysis activities. The proposed solutions were evaluated in the TERESA project through a case study from the railway domain.