Afin d'améliorer la qualité des produits et tendre vers des conceptions fiables et robustes, la simulation numérique joue de nos jours un rôle clé dans de nombreux secteurs de l'ingénierie. Malgré l'utilisation de modèles de plus en plus complexes et réalistes, les corrélations entre les mesures expérimentales et les simulations déterministes ne s'avèrent pas toujours évidentes, en particulier, si le phénomène observé est de nature fugace. Afin de prendre en compte les variations possibles de comportement, des techniques de tirages multiples comme les plans d'expériences, les analyses de sensibilité ou les approches non déterministes peuvent être exploitées. Cependant, ces simulations avancées conduisent inévitablement à des temps de calcul prohibitifs qui ne sont pas en adéquation avec des phases de conception de plus en plus courtes.L'objectif de cette thèse est d'explorer de nouvelles stratégies de résolution pour les problèmes mécaniques, où la non-linéarité de contact frottant et des variations sur les paramètres du modèle numérique sont considérés en même temps. Pour y parvenir, nous avons, dans un premier temps, étudié l'intégration de contrôleurs, basés sur la logique floue, pour résoudre un problème de contact frottant. L'idée proposée est de transformer le problème non linéaire en un ensemble de problèmeslinéaires de tailles réduites que l'on peut réanalyser grâce des développements homotopiques et des techniques de projection. Dans un second temps, nous avons étendu la démarche proposée au cas des problèmes de vibrations induites par le frottement comme le crissement. / To improve the quality of products and tend to reliable and robust designs, numerical simulations have nowadays taken a key role in many engineering domains. In spite of more complex and realistic numerical models, the correlation between a deterministic simulation and experimentations are not obvious, especially if the observed phenomenon have a fugitive nature. To take into account possible evolutions of behaviour, multiple samplings techniques such as designs of experiments, sensitivity analyses or non-deterministic approaches are currently performed. Nevertheless, these advanced simulations necessarily generate prohibitive computational times, which are not compatible with more and more shorter design steps.The aim of this work is to explore new numerical ways to solve mechanical problems including both the contact nonlinearity, the friction and several variability on model parameters. To achieve this objective, the integration of Fuzzy Logic Controllers has been first studied in the case of static frictional contact problems. The proposed idea is to decompose the non linear problem in a set of reduced linear problems. These last ones can be reanalyzed thanks to homotopy developments and projection techniques as a function of introduced perturbations. Second, the proposed strategy has been extended to the case of friction induced vibrations problems such as squeal.

Cette thèse porte sur l'estimation d'état des systèmes dynamiques à temps discret dans le contexte de l'intégration d'incertitudes statistiques et à erreurs bornées. Partant du filtre de Kalman intervalle (IKF) et de son amélioration (iIKF), nous proposons un algorithme de filtrage pour des systèmes linéaires dont les bruits sont gaussiens incertains, c'est-à-dire de moyenne et matrice de covariance définies par leur appartenance à des intervalles. Ce nouveau filtre de Kalman intervalle (UBIKF) repose sur la recherche d'une matrice de gain ponctuelle minimisant une borne majorante de l'ensemble des matrices de covariance de l'erreur d'estimation en respectant les bornes des incertitudes paramétriques. Un encadrement de tousles estimés possibles est ensuite déterminé en utilisant l'analyse par intervalles. Le filtre UBIKF permet de réduire à la fois la complexité calculatoire de l'inversion ensembliste des matrices intervalles présent dans le filtre iIKF et le conservatisme des estimations. Nous abordons ensuite différents cadres permettant de représenter des connaissances incomplètes ou imprécises, y compris les fonctions de répartition, la théorie de possibilité et la théorie des fonctions de croyance. Grâce à cette dernière, un modèle sous forme d'une fonction de masse pour une distribution gaussienne multivariée incertaine est proposé. Un filtrage particulaire ensembliste basé sur cette théorie est développé pour des systèmes dynamiques non linéaires dans lesquels les bruits sur la dynamique sont bornés et les erreurs de mesure sont modélisées par une fonction de masse gaussienne incertaine. Enfin, le filtre UBIKF est utilisé pour la détection et l'isolation de défauts en mettant en œuvre le schéma d'observateurs généralisé et l'analyse structurelle. Au travers de différents exemples, la capacité d'isolation de défauts capteurs/actionneurs de cet outil est illustrée et comparée à d'autre approches. / This thesis deals with state estimation in discrete-time dynamic systems in the context of the integration of statistical and bounded error uncertainties. Motivated by the drawbacks of the interval Kalman filter (IKF) and its improvement (iIKF), we propose a filtering algorithm for linear systems subject to uncertain Gaussian noises, i.e. with the mean and covariance matrix defined by their membership to intervals. This new interval Kalman filter (UBIKF) relies on finding a punctual gain matrix minimizing an upper bound of the set of estimation error covariance matrices by respecting the bounds of the parametric uncertainties. An envelope containing all possible estimates is then determined using interval analysis. The UBIKF reduces not only the computational complexity of the set inversion of the matrices intervals appearing in the iIKF, but also the conservatism of the estimates. We then discuss different frameworks for representing incomplete or imprecise knowledge, including the cumulative distribution functions, the possibility theory and the theory of belief functions. Thanks to the last, a model in the form of a mass function for an uncertain multivariate Gaussian distribution is proposed. A box particle filter based on this theory is developed for non-linear dynamic systems in which the process noises are bounded and the measurement errors are represented by an uncertain Gaussian mass function. Finally, the UBIKF is applied to fault detection and isolation by implementing the generalized observer scheme and structural analysis. Through various examples, the capacity for detecting and isolating sensor/actuator faults of this tool is illustrated and compared to other approaches.

La caractérisation des tremblements de terre est un domaine de recherche primordial en sismologie, où l'objectif final est de fournir des estimations précises d'attributs de la source sismique. Dans ce domaine, certaines questions émergent, par exemple : quand un tremblement de terre s’est-il produit? quelle était sa taille? ou quelle était son évolution dans le temps et l'espace? On pourrait se poser d'autres questions plus complexes comme: pourquoi le tremblement s'est produit? quand sera le prochain dans une certaine région? Afin de répondre aux premières questions, une représentation physique du phénomène est nécessaire. La construction de ce modèle est l'objectif scientifique de ce travail doctoral qui est réalisé dans le cadre de la modélisation cinématique. Pour effectuer cette caractérisation, les modèles cinématiques de la source sismique sont un des outils utilisés par les sismologues. Il s’agit de comprendre la source sismique comme une dislocation en propagation sur la géométrie d’une faille active. Les modèles de sources cinématiques sont une représentation physique de l’histoire temporelle et spatiale d’une telle rupture en propagation. Cette modélisation est dite approche cinématique car les histoires de la rupture inférées par ce type de technique sont obtenues sans tenir compte des forces qui causent l'origine du séisme.Dans cette thèse, je présente une nouvelle méthode d'inversion cinématique capable d'assimiler, hiérarchiquement en temps, les traces de données à travers des fenêtres de temps évolutives. Cette formulation relie la fonction de taux de glissement et les sismogrammes observés, en préservant la positivité de cette fonction et la causalité quand on parcourt l'espace de modèles. Cette approche, profite de la structure creuse de l’histoire spatio-temporelle de la rupture sismique ainsi que de la causalité entre la rupture et chaque enregistrement différé par l'opérateur. Cet opérateur de propagation des ondes connu, est différent pour chaque station. Cette formulation progressive, à la fois sur l’espace de données et sur l’espace de modèle, requiert des hypothèses modérées sur les fonctions de taux de glissement attendues, ainsi que des stratégies de préconditionnement sur le gradient local estimé pour chaque paramètre du taux de glissement. Ces hypothèses sont basées sur de simples modèles physiques de rupture attendus. Les applications réussies de cette méthode aux cas synthétiques (Source Inversion Validation Exercise project) et aux données réelles du séisme de Kumamoto 2016 (Mw=7.0), ont permis d’illustrer les avantages de cette approche alternative d’une inversion cinématique linéaire de la source sismique.L’objectif sous-jacent de cette nouvelle formulation sera la quantification des incertitudes d’un tel modèle. Afin de mettre en évidence les propriétés clés prises en compte dans cette approche linéaire, dans ce travail, j'explore l'application de la stratégie bayésienne connue comme Hamiltonian Monte Carlo (HMC). Cette méthode semble être l’une des possibles stratégies qui peut être appliquée à ce problème linéaire sur-paramétré. Les résultats montrent qu’elle est compatible avec la stratégie linéaire dans le domaine temporel présentée ici. Grâce à une estimation efficace du gradient local de la fonction coût, on peut explorer rapidement l'espace de grande dimension des solutions possibles, tandis que la linéarité est préservée. Dans ce travail, j'explore la performance de la stratégie HMC traitant des cas synthétiques simples, afin de permettre une meilleure compréhension de tous les concepts et ajustements nécessaires pour une exploration correcte de l'espace de modèles probables. Les résultats de cette investigation préliminaire sont encourageants et ouvrent une nouvelle façon d'aborder le problème de la modélisation de la reconstruction cinématique de la source sismique, ainsi, que de l’évaluation des incertitudes associées. / The earthquake characterization is a fundamental research field in seismology, which final goal is to provide accurate estimations of earthquake attributes. In this study field, various questions may rise such as the following ones: when and where did an earthquake happen? How large was it? What is its evolution in space and time? In addition, more challenging questions can be addressed such as the following ones: why did it occur? What is the next one in a given area? In order to progress in the first list of questions, a physical description, or model, of the event is necessary. The investigation of such model (or image) is the scientific topic I investigate during my PhD in the framework of kinematic source models. Understanding the seismic source as a propagating dislocation that occurs across a given geometry of an active fault, the kinematic source models are the physical representations of the time and space history of such rupture propagation. Such physical representation is said to be a kinematic approach because the inferred rupture histories are obtained without taking into account the forces that might cause the origin of the dislocation.In this PhD dissertation, I present a new hierarchical time kinematic source inversion method able to assimilate data traces through evolutive time windows. A linear time-domain formulation relates the slip-rate function and seismograms, preserving the positivity of this function and the causality when spanning the model space: taking benefit of the time-space sparsity of the rupture model evolution is as essential as considering the causality between rupture and each record delayed by the known propagator operator different for each station. This progressive approach, both on the data space and on the model space, does require mild assumptions on prior slip-rate functions or preconditioning strategies on the slip-rate local gradient estimations. These assumptions are based on simple physical expected rupture models. Successful applications of this method to a well-known benchmark (Source Inversion Validation Exercise 1) and to the recorded data of the 2016 Kumamoto mainshock (Mw=7.0) illustrate the advantages of this alternative approach of a linear kinematic source inversion.The underlying target of this new formulation will be the future uncertainty quantification of such model reconstruction. In order to achieve this goal, as well as to highlight key properties considered in this linear time-domain approach, I explore the Hamiltonian Monte Carlo (HMC) stochastic Bayesian framework, which appears to be one of the possible and very promising strategies that can be applied to this stabilized over-parametrized optimization of a linear forward problem to assess the uncertainties on kinematic source inversions. The HMC technique shows to be compatible with the linear time-domain strategy here presented. This technique, thanks to an efficient estimation of the local gradient of the misfit function, appears to be able to rapidly explore the high-dimensional space of probable solutions, while the linearity between unknowns and observables is preserved. In this work, I investigate the performance of the HMC strategy dealing with simple synthetic cases with almost perfect illumination, in order to provide a better understanding of all the concepts and required tunning to achieve a correct exploration of the model space. The results from this preliminary investigation are promising and open a new way of tackling the kinematic source reconstruction problem and the assessment of the associated uncertainties.

La chaîne d’approvisionnement des entreprises industrielles (Supply Chain (SC) en anglais) devient de plus en plus complexe de par le nombre d’interactions et interdépendances entre les différentes entités, acteurs, processus et ressources qui la composent. Ainsi, les entreprises s’intéressent de plus en plus à l’étude de leurs systèmes de performances pour aider à piloter et améliorer leurs processus. Les diverses approches existantes traitent essentiellement de la mesure et de l’évaluation de la performance des processus internes de l’entreprise. Notre approche, par la systémique, nous permet de prendre en compte toutes les parties prenantes intervenantes dans les chaines de valeurs globales, allant du besoin à la satisfaction du besoin. Dans le cas spécifique du secteur aéronautique (européen), le défi est d’autant plus important qu’il a été identifié que 70 à 80% de la valeur ajoutée (VA) est produite chez les fournisseurs de rang 1 et 2. C’est la raison pour laquelle nous nous intéressons dans cette thèse au périmètre de la sous-traitance de la production.Nos travaux de recherche sont organisés en trois parties :1) Une modélisation systémique au sein de la SC afin de considérer son système de performance dans sa globalité partant des objectives stratégiques (en termes d’indicateurs globaux) jusqu’à la re-conception des processus créateurs de valeurs internes. Cette modélisation permet d’identifier un sous-systèmeà étudier, les acteurs concernés et les attentes traduites par des indicateurs de performances qui sont mesurés à travers les processus internes. Nous identifions des indicateurs à prioriser et à améliorer en consensus avec les experts industriels.2) Un traitement de l’indicateur priorisé : « la Livraison à temps des fournisseurs (Supplier On Time Delivery) ». Dans un premier temps, nous analysons la mesure de cet indicateur, ses variables et ses paramètres qui l’impactent et nous approfondissons l’étude en se concentrant sur les dysfonctionnements (destructeurs de valeurs) qui empêchent d’atteindre les objectifs stratégiques fixés. Après cette phase d’analyse, nous proposons une simulation des impacts de dysfonctionnements sur l’indicateur et menons ensuite des analyses de sensibilité sur les variables identifiées afin de quantifier ces impacts et leur évolution.3) Une méthodologie d’établissement de plan d’actions d’amélioration à appliquer dans le périmètre étudié. Nous proposons une analyse qualitative sur l’implémentation des leviers et leur efficacité afin d’améliorer la performance.Des conclusions et limites de notre approche sont discutées et nous donnons des perspectives de recherche sur la re-conception et l’amélioration des performances de systèmes au sein de la chaîne d’approvisionnement. / The Supply Chain of industrial companies is becoming more complex due to the high number of interactions and interdependencies between different entities, actors, processes and resources belonging to the supply process. Thus, companies are increasingly interested in the study of their performance systems to help managing and improving their processes. The various existing approaches deal mainly with the measurement and the evaluation of the performance of internal business processes. Our work, based on the systemic approach, allows us to take into account all stakeholders involved in the global value chain, from the need to the fulfillment of it. In the specific case of the aeronautics (European), the challenge is even more important in as much as it was identified that 70 to 80% of value added (VA) occurred with the first and second-tier suppliers. This is why we focus our work within the scope of the outsourcing of aircraft production.Our research is organized in three parts:1) A systemic modeling within the SC is realized to consider the performance of the overall system, starting from the strategic objectives (in terms of global indicators) to the re-design of theinternal processes creating values. This model identifies asubsystem to be studied, stakeholders involved, and their expectations reflected by the performance indicators measured through internal processes. We identify indicators to be prioritized and improved by consensus with industrial experts.2) A treatment of the prioritized indicator "Supplier On Time Delivery" is proposed: first, we analyze the measurement of this indicator, its variables and parameters that impact it, and we go into the study in depth focusing on the dysfunctions (destroying values) that prevent achieving the strategic goals. After this phase of analysis, we propose a simulation of the dysfunctions’ impacts on the indicator and we then conduct sensitivity analysis of the identified variables of interest in order to quantify these impacts and their evolution.3) A methodology leading to an establishment of an improvement actions plan is presented in the perimeter studied. We provide a qualitative analysis on the implementation and effectiveness of the levers improving the performances.Conclusions and limitations of our approach are discussed and we provide research perspectives on the re-design and the improvement of the system’s performance within the supply chain.

Lors de l'étude du comportement des systèmes mécaniques, les modèles mathématiques et les paramètres structuraux sont généralement considérés déterministes. Néanmoins, le retour d'expérience montre que ces éléments sont souvent incertains, dû à une variabilité naturelle ou manque de connaissance. La quantification de la qualité et la fiabilité du modèle numérique d'un assemblage industriel reste alors une question majeure en dynamique basse-fréquence. L'objectif de cette thèse est d'améliorer le dimensionnement vibratoire des assemblages boulonnés par la mise en place d'un modèle dynamique de connecteur prenant en compte différents types et sources d'incertitudes sur des paramètres de raideur, de manière simple, efficace et exploitable dans un contexte industriel. Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du projet SICODYN, piloté par EDF R&D, visant à caractériser et quantifier les incertitudes sur le comportement dynamique des assemblages industriels boulonnés sous les aspects numérique et expérimental. Des études comparatives de plusieurs méthodes numériques de propagation d'incertitudes montrent l'avantage de l'utilisation de la théorie des méconnaissances. Une caractérisation expérimentale des incertitudes dans les structures boulonnées est réalisée sur un banc d'essai dynamique et sur un assemblage industriel. La propagation de plusieurs faibles et fortes incertitudes à travers différents modèles dynamiques d’assemblages mécaniques permet d'aboutir à l’évaluation de l'efficacité de la théorie des méconnaissances et son applicabilité en milieu industriel. / When studying the behaviour of mechanical systems, mathematical models and structural parameters are usually considered deterministic. Return on experience shows however that these elements are uncertain in most cases, due to natural variability or lack of knowledge. Therefore, quantifying the quality and reliability of the numerical model of an industrial assembly remains a major question in low-frequency dynamics. The purpose of this thesis is to improve the vibratory design of bolted assemblies through setting up a dynamic connector model that takes account of different types and sources of uncertainty on stiffness parameters, in a simple, efficient and exploitable in industrial context. This work has been carried out in the framework of the SICODYN project, led by EDF R&D, that aims to characterise and quantify, numerically and experimentally, the uncertainties in the dynamic behaviour of bolted industrial assemblies. Comparative studies of several numerical methods of uncertainty propagation demonstrate the advantage of using the Lack-Of-Knowledge theory. An experimental characterisation of uncertainties in bolted structures is performed on a dynamic test rig and on an industrial assembly. The propagation of many small and large uncertainties through different dynamic models of mechanical assemblies leads to the assessment of the efficiency of the Lack-Of-Knowledge theory and its applicability in an industrial environment.

Les objectifs récents en ce qui concerne la durabilité des systèmes électriques et l'atténuation des menaces liées au changement climatique modifient la portée des exigences de planification de ces systèmes. D'une part, les systèmes durables d'énergie à faible émission de carbone qui comportent une part élevée de sources d'énergie renouvelables intermittentes(IRES) se caractérisent par une forte augmentation de la variabilité intertemporelle et nécessitent des systèmes flexibles capables d'assurer la sécurité de l'approvisionnement électrique. D'autre part, la fréquence et la gravité accrues des phénomènes climatiques extrêmes menacent la fiabilité du fonctionnement des réseaux électriques et exigent des systèmes résilients capables de résister à ces impacts potentiels. Tout en s'assurant que les incertitudes inhérentes au système sont bien prises en compte directement au moment de la prise des décisions de planification à long terme. Dans ce contexte, la présente thèse vise à développer une modélisation technicoéconomique et un cadre d'optimisation robuste pour la planification des systèmes électriques multi-périodes en considérant une part élevée d'IRES et la résilience aux phénomènes climatiques extrêmes. Le problème spécifique de planification considéré est celui du choix de la technologie, de la taille et du programme de mise en service des unités de production conventionnelles et renouvelables sous des contraintes techniques, économiques,environnementales et opérationnelles. Dans le cadre de ce problème, les principales questions de recherche à aborder sont : (i) l'intégration et l'évaluation appropriées des besoins de flexibilité opérationnelle en raison de la variabilité accrue des parts élevées de la production d'IRES, (ii) la modélisation et l'intégration appropriées des exigences de résilience contre les phénomènes climatiques extrêmes dans la planification du système électrique et (iii) le traitement des incertitudes inhérentes de l'offre et la demande dans ce cadre de planification. En résumé, les contributions originales de cette thèse sont :- Proposer un modèle de planification du système électrique intégré multi période avec des contraintes dynamiques et en considérant un pourcentage élevé de pénétration des énergies renouvelables.- Introduire la mesure du déficit de flexibilité prévu pour l'évaluation de la flexibilité opérationnelle.- Proposer un ensemble de modèles linéaires pour quantifier l'impact des vagues de chaleur extrêmes et de la disponibilité de l'eau sur le déclassement des unités de production d'énergie thermique et nucléaire, la production d'énergie renouvelable et la consommation électrique du système.- Présenter une méthode permettant d'intégrer explicitement l'impact des phénomènes climatiques extrêmes dans le modèle de planification du système électrique.- Traiter les incertitudes inhérentes aux paramètres de planification du système électrique par la mise en oeuvre d'un nouveau modèle d'optimisation adaptatif robuste à plusieurs phases.- Proposer une nouvelle méthode de solution basée sur l'approximation des règles de décision linéaires du modèle de planification robuste.- Appliquer le cadre proposé à des études de cas de taille pratique basées sur des projections climatiques réalistes et selon plusieurs scénarios de niveaux de pénétration des énergies renouvelables et de limites de carbone pour valider la pertinence de la modélisation globale pour des applications réelles. / Recent objectives for power systems sustainability and mitigation of climate change threats are modifying the breadth of power systems planning requirements. On one hand, sustainable low carbon power systems which have a high share of intermittent renewable energy sources (IRES) are characterized by a sharp increase in inter-temporal variability and require flexible systems able to cope and ensure the security of electricity supply. On the other hand, the increased frequency and severity of extreme weather events threatens the reliability of power systems operation and require resilient systems able to withstand those potential impacts. All of which while ensuring that the inherent system uncertainties are adequately accounted for directly at the issuance of the long-term planning decisions. In this context, the present thesis aims at developing a techno-economic modeling and robust optimization framework for multi-period power systems planning considering a high share of IRES and resilience against extreme weather events. The specific planning problem considered is that of selecting the technology choice, size and commissioning schedule of conventional and renewable generation units under technical, economic, environmental and operational constraints. Within this problem, key research questions to be addressed are: (i) the proper integration and assessment of the operational flexibility needs due to the increased variability of the high shares of IRES production, (ii) the appropriate modeling and incorporation of the resilience requirements against extreme weather events within the power system planning problem and (iii) the representation and treatment of the inherent uncertainties in the system supply and demand within this planning context. In summary, the original contributions of this thesis are: - Proposing a computationally efficient multiperiod integrated generation expansion planning and unit commitment model that accounts for key short-term constraints and chronological system representation to derive the planning decisions under a high share of renewable energy penetration. - Introducing the expected flexibility shortfall metric for operational flexibility assessment. - Proposing a set of piece-wise linear models to quantify the impact of extreme heat waves and water availability on the derating of thermal and nuclear power generation units, renewable generation production and system load. - Presenting a method for explicitly incorporating the impact of the extreme weather events in a modified power system planning model. - Treating the inherent uncertainties in the electric power system planning parameters via a novel implementation of a multi-stage adaptive robust optimization model. - Proposing a novel solution method based on ``information basis'' approximation for the linear decision rules of the affinely adjustable robust planning model. - Applying the framework proposed to a practical size case studies based on realistic climate projections and under several scenarios of renewable penetration levels and carbon limits to validate the relevance of the overall modeling for real applications.

Les travaux présentés dans ce mémoire constituent une contribution à la conception de méthodes systématiques pour l’analyse et la commande de systèmes périodiques et incertains. Une partie importante de cette thèse est également consacrée au contrôle d’attitude de satellites dont la dynamique se prête naturellement à une représentation sous forme de modèles périodiques soumis à des incertitudes. La première partie propose une présentation unifiée des résultats d’analyse et de synthèse de modèles périodiques et incertains à temps-discret via des méthodes basées sur des inégalités linéaires matricielles (LMI) et en s’appuyant sur la théorie de Lyapunov. Par la suite, l’accent est mis sur une nouvelle classe de correcteurs périodiques à mémoire pour lesquels l’entrée de commande est construite en utilisant l’historique des états du système conservés en mémoire. Des exemples numériques démontrent que ces nouveaux degrés de liberté permettent de repousser les limites des performances robustes. La seconde partie s’intéresse aux aspects de périodicité et de robustesse du contrôle d’attitude de satellite rencontrés notamment lors de l’utilisation des magnéto-coupleurs. Ces actionneurs s’appuient sur le champ géomagnétique variant périodiquement le long de l’orbite du satellite. Différentes stratégies de commande sont mises en œuvre et comparées entre elles avec le souci constant de tenir compte des principales limitations des actionneurs. Cette démarche conduit à une nouvelle loi de commande périodique régulant le moment cinétique des roues à réactions sans perturber le contrôle d’attitude dont l’effort de commande est réparti sur l’ensemble des actionneurs. / This manuscript reviews contributions to the development of systematic methods for analysis and control of periodic uncertain systems. An important part of this thesis is also dedicated to the design of attitude control systems for satellites whose dynamics is naturally represented as a periodic model subject to uncertainties. The first part is devoted to the developpement of a unifying presentation of the analysis and synthesis results of periodic, uncertain and discrete-time models via methods relying on linear matrix inequalities (LMI) and based on Lyapunov theory. Subsequently, the focus is on a new class of periodic control laws with memory for which the control input is constructed using history of the states of the system kept in memory. Numerical experiments show that these new degrees of freedom can outperformed the existing results. The second part deals with periodic and robustness aspects of attitude control of a satellite using magnetorquers. These actuators use the geomagnetic field that varies periodically along the orbital trajectory. Different control strategies are implemented and compared with one another with the constant concern of taking the main limitations of the actuators into account. This approach leads to a new control law regulating the momentum of the reaction wheels without disturbing attitude control for which the control effort is shared by all actuators.

Une démarche globale pour l'estimation et l'élaboration de la fiabilité de systèmes mécaniques aux différentes étapes de leur processus de conception est proposée. Elle repose sur une approche multidisciplinaire exploitant une représentation système, physique et probabiliste des scénarios de défaillance. Combinant leurs interprétations système sans physique et physique sans système, elle assure la construction de modèles de fiabilité à la fois physiques et systèmes. Plusieurs stratégies d'évaluation sont alors déployées. Utilisant les outils du couplage mécano-fiabiliste (e.g. chaos polynomial, FORM/SORM), elles fournissent des mesures de fiabilité traditionnelles et permettent également la définition de chaînes de mesures d'importance originales. Celles-ci détaillent le poids et l'influence de chaque scénario et de chacun de leurs paramètres sur la réalisation des défaillances. L'optimisation de la conception est alors en partie assurée par l'analyse de fiabilité elle-même

Même si la coopération policière transnationale est l’objet ces dernières années d’un engouement souvent attribué à des vertus d’efficacité, il reste que relativement peu d’informations sont disponibles sur le processus en lui-même. L’objectif général de la thèse était de fournir une analyse englobant à la fois les préoccupations des autorités politiques et celles des acteurs judiciaires et policiers. Ces acteurs occupent tous des rôles nécessaires dans le système de la coopération policière transnationale, mais outre cette constatation, les études à leur sujet ne se recoupent pas véritablement. C’est donc dire que, d’une part, les études sur les acteurs politiques se concentrent sur les décisions prises par ceux-ci, sur l’élaboration de concepts et sur la signature de conventions. D’autre part, les études sur les acteurs policiers et judiciaires mettent l’accent sur le déroulement quotidien des activités policières transnationales et sur ce qui s’ensuit, c’est-à-dire les procédures judiciaires. À l’aide de concepts tels que la discrétion et la souplesse, la familiarité, la confiance, la méfiance, le scepticisme et l’évitement, nous tentons de rallier les récents concepts de reconnaissance mutuelle et de confiance mutuelle avec ce qui se passe effectivement dans le monde opérationnel. La thèse, qui s’intéresse principalement à la coopération policière transnationale en matière de trafic de drogues, s’appuie sur deux types de données. Tout d’abord, des entrevues qualitatives semi-dirigées ont été menées auprès de 21 policiers et procureurs. Ensuite, une analyse documentaire a été effectuée sur des documents canadiens, soit les sept jurisprudences sur l’extranéité et un guide rédigé par un procureur à l’intention des enquêteurs œuvrant dans les enquêtes. Nous allons présenter rapidement les résultats les plus importants de la thèse. Dans le premier chapitre, il a été question de deux niveaux de structures de pouvoir, qui n’évoluent pas en vases clos, mais qui s’influencent mutuellement. C’est dire que le levier d’influence des acteurs étatiques sur les acteurs du policing transnational peut être relativement puissant, mais que des parades peuvent toujours être utilisées par les policiers dans des cas spécifiques. Nadelmann (1993) avait raison lorsqu’il a soutenu qu’une norme adoptée au niveau transnational n’est pas nécessairement utile à la réalisation des objectifs communs des États, c’est-à-dire l’immobilisation des criminels. La norme est le produit d’une négociation politique et d’un jeu de pouvoir. Au final, elle n’influe pas énormément sur les décisions prises par les policiers dans les enquêtes à composantes transnationales. Au mieux, elle est un guide de règles à ne pas violer ouvertement et impunément. De plus, alors que les pays et les organisations utilisent un système de récompense, d’incitatifs ou de menace de sanctions pour favoriser la coopération policière transnationale en vu d’une participation à une enquête à composantes transnationales, les individus qui travaillent dans les enquêtes à composantes transnationales utilisent la familiarité et valorisent la confiance comme moyen pour établir et maintenir des liens. Ces individus ne peuvent pas s’obliger entre eux, alors qu’il existe la possibilité d’imposer des sanctions réelles entre acteurs étatiques. Il s’agit donc de deux niveaux d’analyse, dans lesquelles la configuration des relations est différente. Dans le deuxième chapitre d’analyse, nous avons examiné les jurisprudences canadiennes et le guide d’un procureur à l’intention des policiers, ce qui nous a amené à constater la discrétion laissée par les agents judiciaires aux policiers travaillant au sein d’enquêtes à composantes transnationales. En fait, nous avons trouvé que les agents judiciaires sont conscients des difficultés des enquêtes à composantes transnationales et qu’ils sont plus flexibles dans ces cas que dans les enquêtes nationales. Le troisième chapitre d’analyse a montré que de nombreux moyens sont à la disposition des agents de l’enquête, et qu’une certaine logique sous-tendait les choix des policiers. Plus particulièrement, c’est la gestion des incertitudes, la nature de l’information et son utilisation envisagée qui importe pour les agents de l’enquête à composantes transnationale. Finalement, le dernier chapitre d’analyse illustre les différents types de relations entretenues entre agents de l’enquête. Nous avons trouvé que le scepticisme est prépondérant mais que la coopération demeure le plus souvent possible, lorsque les acteurs ont des intérêts en commun. Une certaine familiarité entre les acteurs est nécessaire, mais la confiance n’est pas toujours essentielle à la mise en œuvre des activités policières transnationales. En fait, cela dépend du niveau d’échanges nécessaires et du contexte. Gambetta (1988) avait d’ailleurs montré qu’une structure sociale relativement stable puisse se maintenir dans un contexte généralisé de méfiance. / In recent years, transnational police cooperation has been the subject of much attention, often with a prioritization on efficiency. However, relatively little information is available on the process itself. The main objective of the thesis is to formulate an analytical framework that integrates the concerns of political authorities and those of judicial and law-enforcement actors. Past research has illustrated that such actors are all pivotal in the transnational police cooperation system. Yet, in spite of such findings, researchers have generally approached this setting without placing the consistent overlap and interactions between such actors at the forefront. This has left us with a separate set of studies on political actors and the decisions taken by them in regard to the development of concepts and the signing of agreements and studies on police and judicial actors that are more concerned with the daily conduct of transnational policing and what follows (i.e., court proceedings). Using concepts and terms such as discretion, flexibility, familiarity, (dis)trust, scepticism, and avoidance, this thesis proposes an integrative framework designed to rally more recent concepts of mutual recognition and mutual trust with what actually happens in real life police operations. The study focuses primarily on transnational drug trafficking cases within the Canadian context and is based on two types of data. First, qualitative interviews were conducted with 21 police investigators and prosecutors. Next, a content analysis was performed on seven jurisprudences on transnational cases and a guide written by an attorney for investigators. The most important results of the thesis are presented here. In the first chapter, two power structures that are in constant interaction are revealed. Such interaction illustrates that the lever of influence of state actors on transnational policing actors can be quite powerful, but facades can still be used by police officers in specific cases. This supports Nadelmann (1993), who argued that a standard adopted at the transnational level is not necessarily helpful to achieve the common goal of states, which is to contain and immobilize offenders. The norm is the product of political negotiations and an ongoing power struggle, which, in the end, does not have a strong influence on the decisions taken by the police in transnational investigations. At best, formal agreements between states serve as an impunity guide for police actors on what not to violate openly. Furthermore, as countries and organizations use a system of rewards, incentives or threats of sanctions to promote cooperation in transnational policing, individuals working in transnational investigations uses familiarity and trust as a means to establish and maintain relationships. These individuals cannot bind themselves. On the contrary, there is the possibility to impose real sanctions between state actors. This problem is approached with two levels of analysis that reveal different relational patterns. In the second chapter of analysis, Canadian jurisprudence and a prosecutorial guide that was written for investigators are examined. These documents demonstrate the discretion left by judicial actors on those working in transnational police investigations. In fact, we found that judicial actors are well aware of the difficulties related to transnational investigations. They are more flexible in those cases than in national investigations. The third chapter pursues such discretion and highlights the many paths available to police actors involved in transnational cooperation. In particular, it is the management of uncertainty, the nature of information and its intended use that are important to them. Finally, the last chapter of analysis assesses the different types of relationships maintained between actors in transnational investigations. We found that, while scepticism overrides most relationships, cooperation continues as often as possible, at least when actors have interests in common. A level of familiarity between actors is necessary, but trust is not always essential to achieve transnational policing. In fact, it depends on the requested level of exchanges and in the context and is consistent with previous work by Gambetta (1988), who shows that even in a generalized context of distrust, a relatively stable social structure can maintain itself.

Cette thèse traite de l'optimisation sous incertitude de fonctions coûteuses dans le cadre de la conception de systèmes aéronautiques.Nous développons dans un premier temps une stratégie d'optimisation robuste multiobjectifs par modèles de substitution. Au-delà de fournir une représentation plus rapide des fonctions initiales, ces modèles facilitent le calcul de la robustesse des solutions par rapport aux incertitudes du problème. L'erreur de modélisation est maîtrisée grâce à une approche originale d'enrichissement de plan d'expériences qui permet d'améliorer conjointement plusieurs modèles au niveau des régions de l'espace possiblement optimales.Elle est appliquée à la minimisation des émissions polluantes d'une chambre de combustion de turbomachine dont les injecteurs peuvent s'obstruer de façon imprévisible.Nous présentons ensuite une méthode heuristique dédiée à l'optimisation robuste multidisciplinaire. Elle repose sur une gestion locale de la robustesse au sein des disciplines exposées à des paramètres incertains, afin d'éviter la mise en place d'une propagation d'incertitudes complète à travers le système. Un critère d'applicabilité est proposé pour vérifier a posteriori le bien-fondé de cette approche à partir de données récoltées lors de l'optimisation. La méthode est mise en œuvre sur un cas de conception avion où la surface de l'empennage vertical n'est pas connue avec précision. / This PhD thesis deals with the optimization under uncertainty of expensive functions in the context of aeronautical systems design.First, we develop a multiobjective robust optimization strategy based on surrogate models.Beyond providing a faster representation of the initial functions, these models facilitate the computation of the solutions' robustness with respect to the problem uncertainties. The modeling error is controlled through a new design of experiments enrichment approach that allows improving several models concurrently in the possibly optimal regions of the search space. This strategy is applied to the pollutant emission minimization of a turbomachine combustion chamber whose injectors can clog unpredictably. We subsequently present a heuristic method dedicated to multidisciplinary robust optimization. It relies on local robustness management within disciplines exposed to uncertain parameters, in order to avoid the implementation of a full uncertainty propagation through the system. An applicability criterion is proposed to check the validity of this approach a posteriori using data collected during the optimization. This methodology is applied to an aircraft design case where the surface of the vertical tail is not known accurately.