Cette thèse traite de problématique de dimensionnement d'un système technique complexe. L'objectif est de proposer et d'outiller un processus de conception selon lequel le dimensionnement statique de l'architecture initiale d'un système satisfait dès le début les exigences statiques et dynamiques sans nécessité de redimensionnement. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle démarche de conception dans laquelle la prise en compte des exigences statiques et dynamiques est effectuée de maniéré simultanée et globale dans la phase de conception préliminaire. Cette démarche se base sur les exigences pour déterminer les solutions admissibles et utilise des méthodes de résolution ensemblistes telles que la méthode de calcul par intervalle et la méthode de propagation par contraintes. En effet, les variables de conception sont exprimées par intervalles et les exigences statiques et dynamiques sont implémentées dans un même modèle NCSP. Les exigences dynamiques sont plus difficiles à intégrer. Il s'agit des exigences fonctionnelles du système, de la résonance et des critères de stabilité, de commandabilité et de transmittance. Dans un premier temps, nous avons réussi à intégrer le comportement dynamique d'un système technique sous forme d'équation différentielle ordinaire par intervalles et dans un deuxième temps, nous avons traduit les exigences dynamiques sous forme de contraintes algébriques définies par un ensemble d'équations et inéquations. La solution générée représente les valeurs admissibles des variables de conception satisfaisant simultanément les exigences statiques et dynamiques imposées. Ce couplage entre le dimensionnement statique et dynamique dans l'approche de conception proposée permet d'éviter le sur-dimensionnement puisque les exigences dynamiques interviennent dans le choix des coefficients de sécurité, et d'éviter les boucles de redimensionnement en cas d'échec ce qui permet de gagner en temps de calcul et de réduire le coût de conception. La démarche de conception proposée est validée par application sur le cas de dimensionnement d'un système de suspension active MacPherson. / This thesis deals with design problems of a complex technical system. The objective is to find a design process which the static design of the initial architecture of a system meets from the first static and dynamic requirements with no need to resize it. Thus, we propose a new design approach which the consideration of static and dynamic requirements is done simultaneously and globally in the preliminary design phase. This approach is based on the requirements to determine admissible solutions and uses set-based methods such as interval computation and constraint propagation. Indeed, the design variables are expressed by intervals and the static and dynamic requirements are implemented in a NCSP model. The dynamic requirements are more difficult to integrate. They represent the functional requirements of the system, the resonance and stability criteria, controllability and transmittance. On the one hand, we succeed to integrate the dynamic behavior of a technical system in the form of ordinary differential equation by intervals. On the other hand, we formalize the dynamic requirements in the form of algebraic constraints defined by a set of equations and inequalities. The generated solution is the set of acceptable values of design variables satisfying simultaneously static and dynamic requirements. This coupling between the static and dynamic sizing steps in the proposed design approach avoids over- sizing of the system as the dynamic requirements involved in the choice of safety factors. Il also avoid resizing loops in case of failure, which saves significant computation time and reduce the cost of design. The proposed design approach is applied on the sizing of a MacPherson active suspension system.

Les robots à câbles (CDPRs) se présentent comme une nouvelle classe de robots parallèles. Ces robots, décrits par l'architecture RRPS des hexapodes, utilisent des câbles enroulés pour leurs jambes plutôt que les chaînes d'éléments rigides des robots parallèles classiques. Cette technologie est dépendante des câbles, donc sujette à l'unilatéralité des efforts exercés par les câbles sur la plate-forme, l'élasticité, ou bien l'affaissement dû à la flexibilité et à la masse. Dans un premier temps nous revisitons la modélisation de ce type de robot, en particulier pour le comportement de type chaînette élastique, approprié pour les robots de grandes dimensions. Dans un second temps nous traitons de la détection de collision, et ce aussi bien entre les câbles, qu'avec et entre les objets que sont la plate-forme et d'éventuels obstacles. S'agissant d'une problématique de sûreté, la détection se doit d'être garantie face aux incertitudes et face à la forme complexe des câbles. Elle est déclinée pour le modèle RRPS et le modèle chaînette élastique. L'analyse par intervalles est utilisée pour traiter les incertitudes, et les objets sont munis de définitions hiérarchiques. Enfin, nous aborderons un processus de conception, qui a pour objectif de répondre au besoin exprimé par une application. À cette fin, il cherche l'ensemble des valeurs des paramètres d'un modèle générique de CDPR, permettant de satisfaire un ensemble de contraintes. Ces paramètres sont toutefois soumis à leurs propres incertitudes. Aussi, on assure la faisabilité de la conception en garantissant et la validité de tous les robots possibles donnés par les intervalles de solutions, et la largeur minimale. / Cable-Driven Parallel Robots form a new class of parallel robots. Those robots, described by the RRPS architecture of hexapods, use coiled cables for their legs instead of rigid element chains of classical parallel robots. This technology is subject to the specifics of cables, particularly the unilateral aspect of the forces exerted by the cables on the platform, the elasticity, the sagging caused by the flexibility and the mass of the cables. We start by revisiting the model of those robots. We do so by considering the elastic catenary behavior of the cables, suitable for large dimension robots. Then we handle interference detection of such a robot, which concern just as much interference between cables, than with and between objects. Said objects are the platform and arbitrary obstacles. Being a safety matter, interference detection must be guaranteed in front of uncertainties and of the complex shapes of the cables. The detection scheme is issued for the RRPS model and the elastic catenary one. Interval analysis methods are used to deal with uncertainties; hierarchic definitions are used for objects. Lastly, we deal with a design process for those robots. This process aims at fitting a robot that satisfy the expressed needs of a given application. To this end, the process looks for the set of values of parameters of a CDPR generic model. Those values allow the resulting robot to satisfy a set of constraints. Those parameters are subject to their own uncertainties. We guarantee the practical usability of the design both by guaranteeing the suitability of all possible robots given by the intervals of the solutions for the parameters, and with minimal widths.

L’écriture est une habileté motrice au service du langage. Écrire nécessite donc la prise en compte de contraintes motrices (périphériques) et linguistiques (centrales). Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux influences linguistiques qui s’exercent sur la sortie graphique, et à leur impact éventuel sur notre façon d’écrire. En parallèle, nous avons recherché les contraintes motrices qui règlent localement l’organisation de la sortie graphique. Ces différents niveaux d’organisation du langage écrit doivent interagir.Nous avons analysé l’écriture des majuscules chez l’adulte, en examinant les indices temporels et cinématiques de l’intervalle inter-lettres. La 1ere expérience était destinée à mettre en évidence des regroupements syllabiques de lettres dans les mots. Les résultats préliminaires nous ont orienté vers l’étude d’autres contraintes, motrices, d’organisation de l’écriture. Des regroupements de lettres peuvent en effet se produire aussi sur la base de critères moteurs. Il pourrait exister une certaine ‘compatibilité motrice’ entre les lettres qui serait susceptible de moduler l’expression des effets linguistiques. Dans l’expérience 2, nous avons mis en évidence une compatibilité subjective entre certaines lettres. Nous avons ensuite proposé des règles d’associations motrices des lettres que nous avons testées dans les expériences 3A et 3B. Au cours de l’expérience 3A, nous avons étendu la compatibilité motrice à d’autres caractères graphiques, tels que les chiffres. Dans l’expérience 3B, nous avons vérifié avec des gauchers que les règles de compatibilité dépendent de la façon d’écrire les lettres et, dans une certaine mesure, de leur fréquence dans la langue.Ces résultats suggèrent que la direction et l’amplitude du mouvement nécessaire pour enchainer certaines lettres majuscules peut les rendre moins aisées à écrire. D’autres expériences doivent confirmer et préciser ces règles de compatibilité. Finalement, nous envisageons les conséquences théoriques de nos résultats sur les modèles de traitement du langage écrit. / Hand-writing is a motor activity which is at the service of language. The act of writing therefore entails both motor (peripheral) and linguistic (central) constraints. In this study, we have focused on the linguistic influences upon graphical output, and on their potential impact upon our way of writing. At the same time, we have studied the immediate motor constraints which determine how graphical output is produced. These different layers are bound to interact in the production of written language.We analyzed adult hand-written capital letters, by examining evidence of the interval, in time and in movement, between the formation of consecutive letters. The first experiment was designed to highlight syllabic groupings of letters within words. Our preliminary findings directed us towards the study of other, motor, constraints upon the production of hand-writing. In effect, letter groupings can also be created on the basis of motor criteria. A certain "motor compatibility" between letters could exist, which would be capable of modulating what is produced by linguistic factors. In the second experiment, we focused on subjective compatibility between certain letters. We then proposed rules for motor associations of letters which we tested in experiments 3A and 3B. In the course of experiment 3A, we extended motor compatibility to other graphical symbols, such as numbers. In experiment 3B, we ascertained with left­ handed subjects, that the rules for compatibility depend upon the way letters are writ ten and to a certain extent, on their recurrence in the language.These findings suggest that the direction and range of movement required to produce certain capital letters can make them less easy to write. Other experiments should confirm and refine these compatibility rules. Finally, we anticipate the theoretical consequences of our findings for existing models of understanding written language.

Cette thèse développe des outils permettant de prouver qu’un système dynamique est sûr. En supposant qu’une partie de l’espace d’état est dangereuse, un système dynamique est dit sûr lorsque son état n’atteint jamais cette partie dangereuse au cours du temps, quel que soit l’état initial appartenant à un ensemble d’états initiaux admissibles et quel que soit le niveau de perturbation restant dans un domaine admissible. Les outils proposés cherchent à établir des preuves de sûreté pour des systèmes décrits par des modèles dynamiques non-linéaires et des modèles dynamiques hybrides. Prouver qu’un système dynamique est sûr en calculant explicitement l’ensemble des trajectoires possibles du système lorsque le modèle dynamique est non-linéaire et perturbé reste une tâche très difficile. C’est pourquoi cette thèse aborde ce problème à l’aide de fonctions barrières paramétrées. Une barrière, lorsqu’elle existe, permet de partitionner l’espace d’état et d’isoler l’ensemble des trajectoires possibles de l’état du système de la partie dangereuse de l’espace d’état. La fonction paramétrique décrivant la barrière doit satisfaire un certain nombre de contraintes impliquant la dynamique du modèle, l’ensemble des états initiaux possibles, et l’ensemble dangereux. Ces contraintes ne sont pas convexes en général, ce qui complique la recherche de fonctions barrières satisfaisantes. Précédemment, seules des fonctions barrières polynomiales ont été considérées pour des modèles dynamiques polynomiaux. Cette thèse considère des systèmes dynamiques relativement généraux avec des barrières paramétriques quelconques. Les solutions présentées exploitent des outils de satisfaction de contraintes sur des domaines continus et des outils issus de l’analyse par intervalles. Dans un premier temps, cette thèse considère des systèmes dynamiques non-linéaires à temps continu. Le problème de conception d’une barrière paramétrique est formulé comme un problème de satisfaction des contraintes sur des domaines réels avec des variables quantifiées de manière existentielle et universelle. L’algorithme CSC-FPS a été adapté afin de résoudre le problème de synthèse de barrière. Cet algorithme combine une exploration de l’espace des paramètres de la barrière et une phase de vérification des propriétés de la barrière. A l’aide de contracteurs, il est possible de significativement accélérer la recherche de solutions. Dans un second temps, ces résultats sont étendus au cas de systèmes décrits par des modèles dynamiques hybrides. La propriété de sûreté doit être prouvée lors de l’évolution à temps continu du système dynamique, mais aussi pendant les transitions du système. Ceci nécessite l’introduction de contraintes supplémentaires qui lient les fonctions barrières associées à chaque mode à temps continu entre elles. Réaliser la synthèse de toutes les fonctions barrières pour les différents modes simultanément n’est envisageable que pour des systèmes de très petite dimension avec peu de modes. Une approche séquentielle a été proposée. Les contraintes liées aux transitions sont introduites progressivement entre les modes pour lesquels une barrière a déjà été obtenue. Lorsque certaines contraintes de transition ne sont pas satisfaites, une méthode de backtracking doit être mise en œuvre afin de synthétiser des barrières offrant une meilleure prise en compte des contraintes de transition non satisfaites. Ces approches ont été évaluées et comparées avec des techniques de l’état de l’art sur des systèmes décrits par des modèles à temps continu et des modèles hybrides. / This thesis addresses the problem of proving the safety of systems described by non-linear dynamical models and hybrid dynamical models. A system is said to be safe if all trajectories of its state do not reach an unsafe region. Proving the safety of systems by explicitly computing all its trajectories when its dynamic is non-linear or when its behavior is described by an hybrid model with non-linear dynamics remains a challenging task. This thesis considers the barrier function approach to prove the safety of a system. A barrier function, when it exists, partitions the state space and isolates the trajectories of the system starting from any possible initial values of the state and the unsafe part of the state space. The set of constraints, which have to be satisfied by a barrier function are usually non-convex, rendering the search of satisfying barrier functions hard. Previously, only polynomial barrier functions were taken in consideration and for systems with polynomial dynamics. This thesis considers relatively general dynamical systems with generic non-linear barrier functions. The solutions presented are based on template barrier functions, constraint satisfaction problems, and interval analysis. The first part of the thesis focuses on non-linear dynamical systems. The barrier function design problem is formulated as a constraint satisfaction problem that can be solved using tools from interval analysis. This formulation allows one to prove the safety of a non-linear dynamical system by finding the parameters of a template barrier function such that all constraints are satisfied using the FPS-CSC algorithm, which has been adapted and supplemented with contractors to improve its efficiency. The second part of the thesis is dedicated to the design of barrier functions for systems described by hybrid dynamical models. Safety properties have to be proven during the continuous-time evolution of the system, but also during transitions. This leads to additional constraints that have to be satisfied by candidate barrier functions. Solving all the constraints simultaneously to find all the barrier functions is usually computationally intractable. In the proposed approach, the algorithm explores all the locations sequentially. Transition constraints are introduced progressively between the already explored locations. Backtracking to previous location is considered when transition constraints are not satisfied. The efficiency of the proposed approaches has been compared with state-of-the-art solutions.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le cycle régulier des contractions des oreillettes, suivi par des contractions ventriculaires, pompe le sang de manière efficace à travers le coeur. Par contre, lorsque le fin équilibre qui régule le mécanisme est débalancé, les arythmies peuvent s'installer. Parmi les multiples facteurs qui peuvent affecter l'équilibre électrophysiologique cardiaque, il faut noter une maladie métabolique dont la prévalence ne cesse d'augmenter dans la population mondiale : le diabète de type 2. En effet, cette maladie augmente les risques de souffrir d'arythmie. Nous avons d'abord développé un modèle de cobaye diabétique de type 2 par une alimentation avec une diète spéciale sur une période de 200 jours. Ces animaux nous ont permis d'obtenir nos résultats dans des conditions ex- et in-vivo. Par la suite, nous avons évalué une hypothèse selon laquelle, en présence de diabète, l'ajout d'un bloquant d'IcaL évite la prolongation excessive du QT et la pro-arythmie, lorsque d'autres médicaments prolongeant le QT sont utilisés de manière concomitante. Nous avons quantifié l'effet de l'amlodipine (Norvasc®), un médicament bloquant d'IcaL et du dofétilide (Tikosyn®), un médicament bloquant d'iKr- Les résultats obtenus ont montré que l'amlodipine renverse partiellement l'effet pro-arythmique du dofétilide et protège contre la prolongation excessive de l'intervalle QT et la pro-arythmie médicamenteuse, particulièrement en présence de diabète de type 2. En parallèle, nous avons qualifié et quantifié l'effet pro-arythmique du bupropion (Wellbutrin®, Zyban®), un antidépresseur et adjuvant à la cessation tabagique. Des élargissements du QRS avaient été rapportés lors de surdosages de bupropion. Nous avons voulu vérifier l'hypothèse selon laquelle le bupropion affecte la conduction cardiaque par un bloc des jonctions gap. À l'aide des résultats obtenus, nous avons pu dire que, contrairement aux anti-arythmiques de classe I, le bupropion n'élargit pas le QRS en bloquant IN3, mais plutôt en inhibant les jonctions gap. C'est une propriété pharmacologique exceptionnelle observée chez aucun autre médicament actuellement disponible sur le marché. L'élargissement du QRS et les troubles de conduction cardiaques s'observent à des concentrations de bupropion facilement atteignables en clinique.

Ce mémoire porte sur la simulation d'intervalles de crédibilité simultanés dans un contexte bayésien. Dans un premier temps, nous nous intéresserons à des données de précipitations et des fonctions basées sur ces données : la fonction de répartition empirique et la période de retour, une fonction non linéaire de la fonction de répartition. Nous exposerons différentes méthodes déjà connues pour obtenir des intervalles de confiance simultanés sur ces fonctions à l'aide d'une base polynomiale et nous présenterons une méthode de simulation d'intervalles de crédibilité simultanés. Nous nous placerons ensuite dans un contexte bayésien en explorant différents modèles de densité a priori. Pour le modèle le plus complexe, nous aurons besoin d'utiliser la simulation Monte-Carlo pour obtenir les intervalles de crédibilité simultanés a posteriori. Finalement, nous utiliserons une base non linéaire faisant appel à la transformation angulaire et aux splines monotones pour obtenir un intervalle de crédibilité simultané valide pour la période de retour. / This master's thesis addresses the problem of the simulation of simultaneous credible intervals in a Bayesian context. First, we will study precipation data and two functions based on these data : the empirical distribution function and the return period, a non-linear function of the empirical distribution. We will review different methods already known to obtain simultaneous confidence intervals of these functions with a polynomial basis and we will present a method to simulate simultaneous credible intervals. Second, we will explore some models of prior distributions and in the more complex one, we will need the Monte-Carlo method to simulate simultaneous posterior credible intervals. Finally, we will use a non-linear basis based on the angular transformation and on monotone splines to obtain valid simultaneous credible intervals for the return period.

Cette thèse est d'abord motivée par le souci d'élucider certains liens existant entre la théorie des ensembles flous et celle des probabilités, en les replaçant toutes deux dans un contexte plus général de mesures dites « d'incertitude ». Sur cette base, on développe des outils mathématiques susceptibles d'exprimer rigoureusement, de façon quantitative, les concepts duaux de possibilité et de nécessité. On montre notamment qu'on peut par là généraliser les opérations logiques ainsi que d'autres notions, telles que la cardinalité, à des ensembles dont les frontières sont mal définies, représentés par le biais d'une fonction d'appartenance, qu'on peut voir comme une distribution de possibilité. On développe, dans le cadre de la théorie des possibilités, un calcul analogue à celui des fonctions de variables aléatoires, appelé calcule des intervalles flous, qui généralise le calcule d'erreurs. Des éléments d'analyse de fonctions floues, étendant l'analyse des correspondances, sont fournis, notamment l'intégration de Riemann.<br /><br />Ces outils mathématiques sont appliqués à la formulation et à la résolution de problèmes d'analyse de la décision et de recherche opérationnelle. On étudie plus particulièrement l'agrégation de critère, l'évaluation des décisions et le choix en environnement incertain et imprécisément décrit, les algorithmes de plus courts chemins dans les graphes imprécisément valués, la programmation linéaire avec contraintes floues. On tente dans chaque cas de discuter les mérites et les limites de la théorie des possibilités par rapport à celle des probabilités, tant sur le plan de leur pouvoir descriptif que sur celui des calculs qu'elles entraînent, et des résultats qu'elles permettent d'obtenir.

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

Dans ce mémoire, nous traiterons du théorème de Lebesgue, un des plus frappants et des plus importants de l'analyse mathématique ; à savoir qu'une fonction à variation bornée est dérivable presque partout. Le but de ce travail est de fournir, à part la démonstration souvent proposée dans les cours de la théorie de la mesure, d'autres démonstrations élaborées avec des outils mathématiques plus simples. Ma contribution a consisté essentiellement à détailler et à compléter ces démonstrations, puis à inclure la plupart des figures pour une meilleure lisibilité. Nous allons maintenant, pour ce théorème qui se présente sous d'autres variantes, en proposer l'historique et trois démonstrations différentes. / In this dissertation, we will be handling a theorem of Lebesgue, one of the most stricking and ultimate of mathematical analysis ; namely a function with bounded variation has a derivative almost everywhere. The aim of our research is to provide, apart from the proof usually offered in measure theory courses, other demontrations achieved with more simple mathematical tools. My contribution was primarily to simplify and to complete these demonstrations, to include the most of the drawings in order to visualize what is being said. For this theorem, which has other presentations, we will give now the history and three different demonstrations.