Les concepts de ville intelligente et des réseaux intelligents constituent une excellente occasion pour construire des villes inclusives axées sur la qualité de vie. Cependant, ces concepts sont complexes et récents. Leur implémentation nécessite de l'apprentissage à travers des grandes expérimentations. Ce travail concerne s’inscrit dans ce cadre. Il est réalisé dans le cadre du démonstrateur à grande échelle de la Smart City (SunRise) qui est réalisé sur le Campus Scientifique de l'Université de Lille. Il comprend trois parties :La première partie comporte une analyse bibliographique sur les recherches menées dans le domaine de la Smart City. Elle présente les défis de la ville, ensuite, elle traite la mutation numérique et son rôle dans la transformation de la ville en une ville intelligente et la transformation des réseaux urbains en réseaux intelligents. La deuxième partie décrit le système électrique du campus. Elle présente le projet SunRise, qui consiste à construire un démonstrateur des réseaux urbains intelligents sur Campus Scientifique, qui équivaut à une ville d'environ 25 000 habitants. Ensuite, elle présente le campus le système électrique et sa gestion. La dernière partie concerne l'analyse de la consommation électrique. Elle présente la méthodologie développée qui comporte (i) l'enregistrement des consommations et leur transmission au serveur de réseau électrique, (ii) la transmission de données au serveur SunRise, (iii) le nettoyage et le stockage des données, (iv) la construction des profils de consommation des bâtiments et l’analyse de ces profil. Cette méthodologie est appliquée pour l'analyse de la consommation des différents trois bâtiments du campus. / The Smart City and Smart Grids constitute a great opportunity to meet the environmental challenges and to build inclusive cities that focus on the quality of life of citizens. However, these concepts are complex and recent. Their implementation requires learning from large experimentations. This work concerns this issue. It is carried within the large-scale demonstrator of the Smart City (SunRise) which is conducted at the Scientific Campus of the University of Lille. It includes three parts:The first part focuses on literature review of researches and achievements in the field of the Smart City and Smart Grids. It presents the city challenges such as the population growth, energy consumption, greenhouse emission and climate change. Then it discusses the digital mutation and its potential role in transforming the City into a Smart City and the conventional Electrical Grid into a Smart Grid. The second part describes the Electrical Grid of the Scientific Campus. It presents the project SunRise, that consists in the construction of a demonstrator of smart urban networks at the Scientific Campus, which is equivalent of a town with around 25 000 inhabitants. Then, it presents the electrical system of the campus as well as its management.The last part concerns analysis of the electrical consumption of the campus. It presents the methodology developed for data analysis including (i) record of the electrical consumption and transmission to the server, (ii) Data transmission, (iii) Data cleaning, (iv) construction of buildings’ consumption profiles and consumption analysis. This methodology is applied for analysis of the global consumption of the campus and three buildings.

Les preuves par récurrence sont parfaitement adaptées au raisonnement sur des structures de données non-bornées, comme par exemple les entiers et les listes, ou, de manière plus générale, sur des ensembles d’éléments non vides munis d’ordres noethériens. Leur domaine d’application est très vaste, une utilité particulière portant sur la validation des propriétés d’applications industrielles dans des domaines critiques tels que les télécommunications et les cartes à puces. Le principe de récurrence noethérienne est à la base d’un ensemble de techniques de preuve par récurrence modernes, dont celles basées sur la récurrence implicite. Dans cette thèse, nous nous intéresserons à l’intégration du raisonnement par récurrence implicite tel qu’il est implémenté dans le démonstrateur Spike en utilisant l’environnement de preuve certifié Coq. Basé sur la récurrence implicite, Spike est capable de raisonner automatiquement sur des théories conditionnelles de premier ordre. L’implémentation de Spike n’est pas encore certifiée, même si les fondements théoriques sous-jacents ont été approuvés à plusieurs reprises par la communauté scientifique. Une alternative convenable serait de certifier seulement les preuves générées par Spike. Dans ce cas, le processus de certification doit être automatique car les scripts de preuves de Spike sont souvent longs. Des travaux précédents ont montré la possibilité de certifier automatiquement des preuves par récurrence implicite générées par Spike à l’aide de l’environnement certifié de l’assistant de preuve Coq. Nous proposerons des nouvelles tactiques Coq qui seront capables de prouver automatiquement des théorèmes par récurrence implicite. Deux approches seront étudiées. La première approche consiste à utiliser Spike comme un outil externe. Elle est limitée au traitement des spécifications Coq qui peuvent être traduites dans des spécifications conditionnelles, ainsi qu’à des théorèmes convertibles dans des équations conditionnelles. Les traces de preuves générées par Spike sont ensuite traduites dans des scripts Coq qui sont finalement validés par son noyau. Une autre limitation est due à la traduction des applications d’un sous-ensemble de règles d’inférence de Spike. La deuxième approche est l’utilisation des stratégies à la Spike pour construire automatiquement des preuves par récurrence implicite dans Coq. Cette approche se base sur des tactiques Coq qui simulent des règles d’inférence de Spike pour générer de nouveaux sous-buts. Par rapport à la première approche, ces tactiques peuvent utiliser des techniques de raisonnement de Coq qui ne sont pas présentes dans Spike et ouvre la possibilité de mélanger des étapes de preuves automatiques et manuelles. Ces deux approches ont été mises en œuvre et testées sur différents exemples dont des lemmes utilisés dans la preuve de validité de l’algorithme de conformité du protocole de télécommunication ABR / Proofs by induction are perfectly adequate to reasoning on unbounded data structures, for example naturals, lists and more generally on non-empty sets of elements provided with noetherian orders. They are largely used on different fields, particularly for the validation of properties of industrial applications in critical areas such as telecommunications and smart cards. The principle of noetherian induction is the basis of a set of modern techniques of proof by induction, including those based on implicit induction. In this thesis, we will focus on the integration of implicit induction reasoning like it is implemented by spike using the certified proof environnement Coq. Spike is an automatic theorem prover based on implicit induction that is capable of reasoning on conditional first-order theories. The implementation of Spike is not yet certified, even if the underlying theoretical foundations have been approved repeatedly by the scientific community. A suitable alternative is to certify only the proofs produced by Spike. In this case, the certification process must be automatic because scripts of Spike’s proofs are often long. Previous work has shown the possibility of certifying automatically some proofs by implicit induction generated by Spike using the certified environment provided by the Coq proof-assistant. We will propose new Coq tactics that are able to prove automatically theorems by implicit induction. Two approaches will be studied. The first approach consists on using Spike as an external tool. It is limited to process Coq specifications which can be translated in conditional specifications, as well as theorems convertible in conditional equations. Proofs generated by Spike are then translated into Coq scripts finally validated by its kernel. Another limitation is due to the translation of the application of a subset of the Spike inference rules. The second approche is to use strategies à la Spike to automatically build implicit induction proofs in Coq. This approach consists on creating tactics that perform like Spike inference rules to generate new subgoals in Coq. Comparing to the first approach, these tactics permit the use of Coq reasoning techniques which are not present in Spike and opens the possibility of mixing automatic and manual proof steps. Both approaches have been implemented and tested on several examples including lemmas used in the proof of validity of the conformity algorithm for the ABR telecommunications protocol

La recherche de configurations d’aéronefs plus efficaces mène les ingénieurs à explorer de nouveaux concepts tels que l’aile volante, l’aile haubanée ou l’aile en jointive. Contrairement à la configuration classique aile-fuselage, qui est bien connue et étudiée, le comportement en vol de ces nouveaux concepts d'avion est peu connu. Dans ce contexte, la conception, la construction et les essais de modèles à l'échelle aéroélastiquement semblables se présentent comme un moyen peu risqué d'acquérir des connaissances expérimentales sur ces nouveaux concepts. Un modèle aéroélastiquement semblable présente le même comportement aéroélastique (mis à l’échelle) que l’avion de référence à échelle réelle. En général, le même comportement aéroélastique implique de reproduire les mêmes déplacements pour des conditions du flux d’air données, ainsi que les mêmes vitesses de flottement ou de divergence statique mises à l'échelle. Pour résoudre le problème de similitude, l'approche est divisée en trois parties. Dans le premier cas, nous traitons le problème de similitude aéroélastique lorsque les paramètres de similitude du flux aérodynamique peuvent être complètement préservés. Dans cette situation, le problème consiste simplement à reproduire la réponse dynamique modale de l’aile mise à l'échelle en optimisant les propriétés de la structure et de la masse. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur l’optimisation du design de la forme de l’aile pour reproduire la réponse du flottement lorsque les paramètres de remise à l’échelle du flux aérodynamique ne peuvent pas être atteints. / The search for more efficient aircraft configurations leads designers to explore new concepts such as the blended wing body, the strut-braced wing, or the box wing. Unlike the classical wing-fuselage configuration, which is well known and understood, few is known about the in-flight behavior of these new aircraft concepts. In that context, the design, construction, and testing of unmanned aeroelastically scaled models presents itself as a low-risk means of acquiring experimental knowledge on these new concepts. An aeroelastically scaled model exhibits the same scaled aeroelastic behavior as the full-scale reference aircraft. Typically, the same aeroelastic behavior implies matching the displacements for some given scaled airflow conditions, as well as the scaled flutter or static divergence speeds. To address the similarity problem, we divide the approach in three parts. In the first one we deal with the aeroelastic similarity problem when the aerodynamic flow scaling conditions can be completely preserved. In that situation, the problem is reduced to simply matching the scaled modal dynamic response of the wing through optimization of the structure and mass properties. In the second part, we focus on the wing planform design optimization to match the flutter response when the airflow scaling parameters cannot be achieved.

Depuis sa découverte en 1933, le polyéthylène a connu un essor industriel mondial important. Aujourd'hui, le Polyéthylène Basse Densité (PEBD) souffre d'une grande concurrence avec de nombreux polymères. Ainsi, pour conserver ses marchés et répondre exactement aux besoins des clients, des contrôles de laboratoire de plus en plus précis et de nouvelle génération doivent être envisagés dans les usines de production pour obtenir un produit de la meilleure qualité possible. Ce travail de thèse s'inscrit dans cette optique. Dans un premier temps, une étude exploratoire par spectroscopie Raman des différents grades produits par l'usine Total à Carling, avec l'attribution précise des pics du PEBD, la signature des divers réactifs ainsi que le comportement thermique du polymère nous permet une approche microstructurale du problème. Les résultats sont corrélés par Analyse Enthalpique Différentielle (AED) ainsi que par Diffraction des Rayons X (DRX). Ainsi, l'attribution des bandes de vibration en cisaillement des liaisons CH2 s'explique en partie d'un point de vue mécanique et diffère d'un grade à l'autre permettant ainsi leur distinction par spectroscopie Raman. Par ailleurs, au-delà de la mesure de l'indice de Fluidité (IF), du Haze et du dosage des additifs par spectroscopie Raman, les résultats de cette étude montrent qu'il est possible de déterminer et de quantifier la plupart des défauts de production (de type gels, réticulation et oxydation). Des conséquences sur les propriétés applicatives sont mises en évidence et des causes au niveau du procédé de fabrication ont également été recherchées / Since its discovery in 1933, polyethylene has known an important global industrial development. Today, Low Density Polyethylene (LDPE) suffers from high competition with many polymers. In order to preserve its market shares and meet the exact needs of the customers, more and more precise new generation laboratory controls must be considered in production plants to obtain a product with the best possible quality. This thesis work fits into this context. First, an exploratory study by Raman spectroscopy of the various grades produced by Total Carling, with the precise identification of LDPE peaks, the signature of the various reactives, as well as the thermal behavior of the polymer allows us a microstructural approach of the problem. The results are correlated by Differential Scanning Calorimetry (DSC) as well as by X-ray Diffraction (XRD). Thus the attribution of CH2 bending vibration bands is partially comprehensible from a mechanical point of view and differs from one grade to another, allowing their differentiation by Raman spectroscopy. Beyond the measurement of Melt Flow Index (MFI), Haze and additives concentration, the results of this study show that it is possible to determine and to quantify most of the production flaws (gels, cross-linking, and oxidation types). Consequences on the applicative properties are estimated and causes from within manufacturing process were also investigated

La spécification par type abstrait algébrique permet de décrire le comportement de structures de données particulières telles que les files, piles, arbres, etc. D'autre part, la généricité permet de spécifier le comportement de classes de structures. Nous nous intéressons dans cet ouvrage aux types abstraits génériques exprimes dans le formalisme algébrique. Ces spécifications génériques sont souvent liées entre elles par des relations telles que l'importation, la paramétrisation, etc. Toute instance d'une spécification générique s1, paramétrée par une spécification s2, doit vérifier des conditions décrites formellement dans s2. En général, ce type de vérification se traduit par la démonstration de formules logiques dans une théorie particulière. Nous définissons les différentes relations sémantiques qu'il faut valider dans le cadre d'un langage de programmation générique. Nous montrons également les principales caractéristiques de notre implémentation. Celle-ci aide a réaliser les validations sémantiques en utilisant un démonstrateur semi-automatique de théorèmes. Les expériences réalisées avec notre implantation nous ont conduit a constater le besoin de la réutilisation de démonstrations. Aussi avons nous propose les fonctionnalités d'un atelier de démonstration en utilisant le formalisme algébrique

Les réacteurs hybrides, bases sur le couplage entre un accélérateur de particules et un coeur sous-critique via une cible<br />de spallation, présentent des possibilités de réduction de la radiotoxicité des déchets de haute activité et a vie<br />longue promis au stockage. Les différents concepts proposes ces dernières années dans la communauté scientifique montrent<br />la nécessite de réaliser un démonstrateur.<br />Ce travail de thèse a porte sur l'optimisation par simulation Monte Carlo a l'aide du code MCNPX, de la neutronique d'un tel<br />système dans le but de réaliser un réacteur pilote.<br />Tout d'abord, nous avons indique les principales caractéristiques neutroniques d'un réacteur hybride avant de présenter le<br />concept de démonstrateur refroidi au gaz base sur le remontage effectue par la société Framatome ANP. Nous avons<br />caractérise puis optimise la neutronique a travers la géométrie et les matériaux utilises pour ce démonstrateur.<br />Dans le cadre de l'incinération des actinides mineurs, nous avons calcule l'évolution des combustibles envisageables suivant<br />les phases de démonstration prévues. Les grandeurs liées a l'incinération des actinides mineurs sont rapportées. En vue<br />de la transmutation du 99Tc et de l'129I, nous avons calcule les temps caractéristiques et les taux de transmutation<br />a l'équilibre.<br />D'autre part, nous avons analyse le passage du démonstrateur vers un réacteur incinérateur de puissance a partir de<br />critères physiques tels que les facteurs de forme et les niveaux de flux. A partir de cette analyse, des solutions innovantes sont<br />proposées pour améliorer les facteurs de forme d'un incinérateur de puissance.<br />Enfin, dans des perspectives a plus long terme, l'utilisation des réacteurs hybrides dans le cadre de la génération<br />d'233U pour accélérer le démarrage d'une filière de réacteurs a sels fondus basée sur le cycle<br />232Th/233U a été explorée et s'avère particulièrement efficace.

Intégrés dans un projet de développement d'un système multit-robots de neurochirurgie mini-invasive pour l'ablation de tumeurs, ces travaux ont pour objectif la conception et modélisation d'un robot déployable dans le cerveau, selon des trajectoires curvilignes, sans espace libre autour de sa structure et sans guide naturel pour aider à sa progression. Après définition de la tâche de déploiement, un état de l'art recense un large panel de concepts et une évaluation sélectionne un concept continu bio-inspiré des trompes d'éléphant. La solution modulaire du robot est définie et modélisée géométriquement en associant une chaîne cinématique aux mobilités continues du robot. Une statégie de déploiement, reposant sur une succession ordonnée d'extensions/rétractions locales pour une élongation itérative du robot est formalisée pour le cas générique à N modules, puis validée par des plans de simulations de robots ayant 1 à 3 modules (erreur de suivi inférieure à un mm). Sur un modèle d'étude de gels d'agar (texture proche du cerveau), les efforts de pénétration du robot dans le cerveau sont estimés, puis la conception CAO et la programmation d'un démonstrateur à ressorts sont réalisées. Une interface homme/machine, simulant et commandant le robot, est programmée et des tests sont effectués pour valider certains aspects du déploiement. Un deuxième démonstrateur actionné pneumatiquement est à finaliser pour procéder à une étude comparative des deux prototypes. Même si des perspectives d'amélioration restent à explorer, les résultats obtenus sont encourageants. Un travail collaboratif entre spécialistes de différents domaines devrait conduire à l'optimisation de ce robot de déploiement.

Cette thèse s'inscrit dans la démarche de preuve de programmes à l'aide de vérification déductive. La vérification déductive consiste à produire, à partir des sources d'un programme, c'est-à-dire ce qu'il fait, et de sa spécification, c'est-à-dire ce qu'il est sensé faire, une conjecture qui si elle est vraie alors le programme et sa spécification concordent. On utilise principalement des démonstrateurs automatiques pour montrer la validité de ces formules. Quand ons'intéresse à la preuve de programmes qui utilisent des structures de données allouées en mémoire, il est élégant et efficace de spécifier son programme en utilisant la logique de séparation qui est apparu il y a une dizaine d'année. Cela implique de prouver des conjectures comportant les connectives de la logique de séparation, or les démonstrateurs automatiques ont surtout fait des progrès dans la logique du premier ordre qui ne les contient pas.Ce travail de thèse propose des techniques pour que les idées de la logique de séparation puissent apparaître dans les spécifications tout en conservant la possibilité d'utiliser des démonstrateurs pour la logique du premier ordre. Cependant les conjectures que l'ont produit ne sont pas dans la même logique du premier ordre que celles des démonstrateurs. Pour permettre une plus grande automatisation, ce travail de thèse a également défini de nouvelles conversions entre la logique polymorphe du premier ordre et la logique multi-sortée dupremier ordre utilisé par la plupart des démonstrateurs.La première partie a donné lieu à une implémentation dans l'outil Jessie, la seconde a donné lieu à une participation conséquente à l'écriture de l'outil Why3 et particulièrement dans l'architecture et écriture des transformations qui implémentent ces simplifications et conversions.

De récentes études expérimentales sur des situations d'atterrissage d'hélicoptères à grande vitesse dit dur (vitesse supérieure à 2 m/s), ont révélé que de par l'effort structural transmis par les trains d'atterrissage couplés mécaniquement au fuselage, la poutre de queue d'un appareil dont le premier mode de flexion se situe dans les basses fréquences pouvait être excitée. Les oscillations de celle-ci génèrent des contraintes mécaniques au niveau de la liaison entre la cabine et la poutre de queue qui portent atteinte à la pérennité de la structure. Afin de lutter contre ce phénomène problématique, une solution passive consiste à rigidifier la liaison entre la cabine et la poutre de queue. Coûteuse en masse et interférente avec le bon fonctionnement des dispositifs anti-vibratoires dimensionnés en fonction des fréquences propres initiales de l'appareil, celle-ci peut être évitée par une optimisation de l'effort transmis par les trains d'atterrissage en agissant sur le comportement dynamique de ceux-ci. Fort de ce constat, les travaux de recherche présentés dans ce mémoire, concernent l'étude et le développement de méthodes d'optimisation passive et active des trains d'atterrissage en vue de minimiser les efforts supportés par la poutre de queue et induits par l'impact de l'appareil sur le sol. Basé sur une constante synergie entre les aspects théoriques et les aspects expérimentaux appuyés par le développement d'un démonstrateur, cette étude formalise tout d'abord la problématique lié aux atterrissages des aéronefs et se propose d'analyser la physique du phénomène des atterrissages via des outils de modélisation utilisant des approches analytique et multi-corps. Ensuite après une analyse et une identification des paramètres d'optimisation de la dynamique des trains d'atterrissage, des méthodes d'optimisation passive et semi-active sont développées et validées expérimentalement sur un démonstrateur mécaniquement équivalent à l'hélicoptère considéré pour cette étude.

A compact air separator demonstrator based on centrifugally enhanced distillation has been studied. The full size device is meant to be used on board of a Two Stage To Orbit vehicle launcher. The air separation system must be able to extract oxygen in highly concentrated liquid form (LEA, Liquid Enriched Air) from atmospheric air. The LEA is stored before being used in a subsequent rocket propulsion phase by the second stage of the launcher. Two reference vehicles are defined, one with a subsonic first stage and one with a supersonic first stage. In both cases, oxygen collection is performed during a cruise phase (M 0.7 and M 2.5 respectively). The aim of the project is to demonstrate the feasibility of the air separation system, investigate the separation cycle design, and assess that the separator design selected is suitable for the reference vehicles. The project is described from original base ideas to design, construction, extended testing and analysis of experimental results. Preliminary computations for a realistic layout have been performed and the motivations for the choices made during the process are explained. Test rig design, separator design and technical discussion are provided for a subscale pilot unit. Mass transport parameters and flooding limits have been estimated and experimentally measured. Performance has been assessed and shown to be sufficient for the reference Two Stage To Orbit vehicles. The technology developed is found suitable without further optimization, although some volume and mass reduction would be desirable for the supersonic first stage concept. There are many ways of optimisation that can be further investigated. The aim of this program, however, is not to fully optimize the device, but to demonstrate that a device based on a simple, robust, low-risk design is already suitable for the launch vehicles. On top of that analysis, directions for improvements are suggested and their potentials estimated. A complete assessment of those improvements requires further maturation of the technological concept through further testing and practical implementations. Directions for future work, general conclusions and a vehicle development roadmap have also been provided.