Cette thèse traite de méthodologie pour l'analyse et la commande de systèmes linéaires à retards. On s'intéresse plus particulièrement à trois techniques complémentaires. La première est l'approche géométrique. Les systèmes linéaires à retards peuvent se modéliser par un quadruplet de matrices à coefficients sur un anneau. L'approche géométrique consiste alors à étudier un système avec les propriétés des modules de cet anneau. Dans cette partie, on développe une analyse exhaustive des notions d'invariance de modules, en vue d'applications en commande. Des relations logiques entre différentes formes d'invariance contrôlée et d'invariance conditionnelle sont établies. La deuxième approche étudiée dans cette thèse est algébrique. Pour celle-ci, l'utilisation de pseudo-polynômes, qui sont des opérateurs faisant appel à un nombre fini de dérivateurs, de retards ponctuels et distribués, se révèle fondamentale. On utilise plus précisèment l'anneau des fractions propres et stables de pseudo-polynômes pour résoudre le problème de stabilisation d'un système. Ce problème débouche sur une paramétrisation des compensateurs stabilisants et des matrices de transfert en boucle fermée. On étudie alors divers problèmes de commande, comme le rejet de perturbation, l'atténuation de perturbation, la poursuite de modèle exacte ou approchée, ou la commande optimale au sens L1. Enfin, la troisième et dernière approche est le calcul numérique. Dans cette partie, on utilise le calcul par intervalles pour résoudre des problèmes numériques difficiles, comme la stabilité robuste, la stabilisation, ou encore le respect d'un gabarit de performances et de robustesse.

Cette thèse fournit de nouvelles stratégies de contrôle pouvant s'attaquer aux phénomènes hétérogènes et non-linéaires qui décrivent la régulation de la température dans les bâtiments afin d'obtenir un compromis entre le confort et l'efficacité énergétique. Nous nous intéressons donc au contrôle robuste de systèmes coopératifs avec perturbations bornées. Nous résolvons d'abord ce problème grâce à la notion d'intervalle invariant contrôlé robuste, décrivant un ensemble dans lequel l'état peut être maintenu quelle que soit la valeur des perturbations. Une seconde approche décrit des méthodes symboliques pour la synthèse d'un contrôleur discret sur une abstraction finie du système, réalisant une spécification de sûreté associée à l'optimisation des performances. Nous présentons d'abord une méthode symbolique centralisée utilisant les dynamiques du système correspondant au modèle physique. Pour résoudre ses limitations en termes de passage à l'échelle, nous considérons une approche compositionnelle où les méthodes symboliques d'abstraction et de synthèse sont appliquées à des descriptions partielles du système, sous des obligations de type assume-guarantee supposant que la sûreté est satisfaite pour tous les états non-contrôlés. Dans la dernière partie, les contrôleurs présentés sont combinés et évalués dans le cadre d'une régulation de température pour un bâtiment expérimental équipé de la solution UnderFloor Air Distribution. / This thesis provides new control strategies that deal with the heterogeneous and nonlinear dynamics describing the temperature regulation in buildings to obtain a tradeoff between comfort and energy efficiency. We thus focus on the robust control of cooperative systems with bounded disturbances. We first solve this problem with the notion of robust controlled invariant interval, which describes a set where the state can be maintained for any value of the disturbances. A second approach provides dedicated symbolic methods to synthesize a discrete controller on a finite abstraction of the system, realizing safety specifications combined with a performance optimization. We first present a centralized symbolic method using the system dynamics provided by the physical model. To address its limitation in terms of scalability, a compositional approach is considered, where the symbolic abstraction and synthesis methods are applied to partial descriptions of the system under the assume-guarantee obligation that the safety specification is realized for all uncontrolled states. In the final part, the proposed controllers are combined and evaluated on the temperature regulation for an experimental building equipped with UnderFloor Air Distribution.

Le travail présenté s'inscrit dans le contexte de la théorie des systèmes linéaires dans les dioïdes. La motivation initiale de cette étude a été de contribuer à l'analyse et la commande de systèmes linéaires dans max-plus en utilisant spécifiquement une approche géométrique. La contribution de cette thèse est centrée sur deux problèmes. La première partie est dédiée à l'étude de la relation entre les notions d'invariance contrôlée et d'invariance contrôlée par retour d'état dynamique dans un semi-anneau. Cette relation permet de montrer l'équivalence de ces deux notions. La deuxième partie concerne un problème original dans la théorie des systèmes linéaires dans max-plus, il s'agit de la synthèse d'une loi de commande par retour d'état, qui permette de satisfaire un ensemble de spécifications exprimées sous la forme de restrictions sur l'état du système, avec une approche géométrique. Il s'agit plus précisément de commander des systèmes à événements discrets décrits par un modèle linéaire dans max-plus. Nous définissons et caractérisons l'ensemble des conditions initiales admissibles, lesquelles sont à l'origine de solutions non décroissantes. Les restrictions temporelles imposées à l'espace d'état du système sont décrites par le semi-module défini par l'image de l'étoile de Kleene de la matrice associée aux restrictions temporelles. Les propriétés géométriques de ce semi-module permettant de garantir que l'évolution du système en boucle fermée satisfasse les restrictions sont étudiées. Des conditions suffisantes concernant l'existence d'une loi de commande causale par retour d'état statique sont présentées. Le calcul des lois de commande causales est également présenté. Pour illustrer l'application de cette approche, deux problèmes de commande sont présentés. / This work is in the context of the theory of linear Systems in the dioids. The initial motivation of this study was to contribute to the analysis and control of max-plus linear systems, specifically using a geometric approach. The contribution of this thesis focuses on two issues. The first part is dedicated to study of the relationship between the concepts of controlled invariance and dynamic state feedback controlled invariance in a semi-ring. This relationship allows us to show the equivalence of these two concepts. The second part relates to a new problem in the theory of max-plus linear systems, it is the synthesis, with a geometric approach, of a static state feedback control law, in order to satisfy a set of specifications that apply to the state space of the system. This is specifically to control of discrete event systems described by a linear model in max-plus. We define and characterize the set of admissible initial conditions, which are the cause of non-decreasing solutions. Temporal restrictions on the system state space are described by the semi-module defined by the image of the Kleene star of the matrix associated with time restrictions. The geometric properties of this semi-module are studied. Sufficient conditions for the existence of a causal control law by static feedback are presented. Calculating causal control laws is also presented. To illustrate the application of this approach, two control problems are presented.