Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques et porte, plus particulièrement, sur le dimensionnement de chaînes d'actionnement et les méthodes à mettre en œuvre pour satisfaire le cahier des charges et réduire au mieux le temps de développement. Afin de suivre l'évolution du marché et faire face à la concurrence croissante, les concepteurs ont eu recours au cycle de conception en Vet au prototypage virtuel. Pour réduire davantage la durée du processus de conception, la formulation du problème de conception sous la forme d'un problème inverse est une solution intéressante. Dans ce contexte, le laboratoire Ampère propose une méthodologie de dimensionnement par modèles bond graph inverses. Ainsi, l’objectif de cette thèse est de contribuer au développement de cette méthodologie d'une part dans sa phase de vérification de l'adéquation des spécifications du cahier des charges à la structure retenue pour le modèle de conception et, d'autre part, par la prise en compte des tolérances dans le problème de conception. Pour la phase de vérification de l'adéquation spécifications/structure, le mémoire présente tout d'abord, l’analyse structurelle du cahier des charges qui permet de vérifier, avant toute simulation et à partir du modèle bond graph, si le problème de conception par modèle inverse est bien posé. Différents niveaux d’analyse sont supposés pour renforcer la démarche chronologique du travail de conception ou de reconception proposée par la méthodologie de dimensionnement. Ensuite, ces niveaux d'analyse sont mis à profit pour définir une procédure de vérification de l'adéquation des spécifications, définies sous forme de comportements type, au modèle de conception. En cas d'inadéquation, des recommandations pour la remise en question des spécifications ou de la structure du modèle de conception sont proposées et ce, selon le niveau d'analyse considéré. Au niveau de l'analyse numérique (le niveau d'analyse le plus bas), cette procédure peut être utilisée pour la synthèse paramétrique ou encore pour la synthèse de tolérance en cas de prise en compte des incertitudes dans le problème de conception. Concernant cet aspect, le mémoire présente également une contribution à la représentation des incertitudes paramétriques dans le formalisme bond graph, formalisme de base de la méthodologie de dimensionnement. Enfin, l'approche probabiliste est utilisée pour la modélisation des incertitudes dans la démarche de dimensionnement des systèmes dynamiques par inversion des modèles bond graph : les deux cas d'inversion, entrées/sorties d'une part (pour la remontée de spécifications), et paramètres/sorties d'autre part (pour la synthèse de tolérances paramétriques), sont abordés. Les règles d'exploitation d'un modèle bond graph probabiliste permettant la propagation des fonctions de densité de probabilité et des grandeurs caractéristiques(espérance et variance) tout le long de la structure énergétique du système sont proposées et illustrées par un exemple. / No abstract

Dans ce travail nous étudions les collisions 40,48 Ca + 40,48 Ca à E = 35 AMeV , mesurées au GANIL avec le couplage unique du spectromètre VAMOS et du multi-détecteur INDRA. Lors de telles collisions les modèles dynamiques prédisent la formation d’un col à basse densité entre deux fragments chauds cinématiquement proches du projectile et de la cible. L’identification isotopique du projectile désexcité (PLF) apportée par VAMOS, et la topologie des espèces détectées en coïncidence dans INDRA, montrent que l’ évolution du rapport N/Z des produits est influencée par le N/Z du système (projectile et cible). Les multiplicités moyennes des particules légères chargées (LCP, Z ≤ 2) suivent en particulier une hiérarchie selon le N/Z du système, et celles des deutons et particules alphas semblent refléter une production dynamique. Une étude des rapports isotopiques a ensuite mis en exergue les mécanismes de transport de l’isospin : la migration et la diffusion de l’isospin, tous deux liés au terme d’ énergie de symétrie de l’ équation d’ état nucléaire. Un objectif de ce travail a été notamment de contraindre les modèles théoriques grâce à l’expérience. Nous avons ainsi appliqué une étude comparative entre les données, le modèle géométrique ELIE et le modèle de transport AMD, désexcités par le code GEMINI++ et filtrés. Cette étude a mis en exergue que le modèle AMD avec un potentiel effectif Gogny asysoft reproduit mieux l’ évolution expérimentale du N/Z du PLF et la hiérarchie des multiplicités des LCP. Enfin nous avons observé que les rapports isotopiques issus des modèles ne reproduisent pas d’enrichissement en neutrons à la mi-rapidité contrairement à l’expérience. / In this work we study the 40,48 Ca+ 40,48 Ca collisions at E = 35 AM eV , measured at GANIL with the coupling of the large acceptance spectrometer VAMOS and the multi-detector array INDRA. During such collisions transport models predict the formation of a low-density neckbetween two hot fragments kinematicaly close to the projectile and the target. The isotopic identification of the projectile-like fragment (PLF) provided by VAMOS, coupled to the topology of the light-charged particles (LCP) detected in coincidence with INDRA, show that the N/Z ratio of the products is influenced by the N/Z of the system (projectile and target). The mean multiplicities associated to the LCP follow a hierarchy according to the system, and the one associated to deuterons and α particles may well reflect a dynamical production. A studyof the isotopic ratios have highlighted isospin transport mechanisms : the isospin drift and the isospin diffusion, both linked to the symmetry energy term of the nuclear equation of state. A goal of this work was also to constrain theoretical models using experiment. We have thenapplied a systematic study to compare data with the geometrical model elie and the transport model amd, both filtered, and using gemini++ as after-burner. This study have highlighted that the amd model with an asysoft equation of state better fits the experimental evolutionof the N/Z of the PLF and also the LCP mean multiplicites shapes. Finally we have observed that the isotopic ratios don’t reproduce the neutron-enrichment of the mid-rapidity observed in the data.

This thesis contains three essays in microeconometrics and applied labor economics. In the first two essays, we estimate dynamic models of schooling choices and employment contract outcomes of the French population. The first essay focuses on the comparison between second-generation immigrants from Africa and their French-natives counterparts. We show that the gap in higher education attainments between those two sub-populations is mainly explained by parents' background and that schooling investment is the main determinant of the gap in permanent employment. The second essay investigates the role played by educational attainments on the employment contract transitions in the early career. We find that a first fixed term contract has a positive impact on the probability of employment in a permanent contract, except for a limited set of the population endowed with particular schooling attainments and unobserved characteristics. Globally, schooling attainments account for around one third of the variance in the probability of permanent employment. The third essay is devoted to the analysis of intra-firm promotions of American executives. We estimate a dynamic model of promotions, in which we disentangle the spurious and the causal impacts of the speed of past advancement. We find that the principal determinant of promotions is unobserved heterogeneity and that the speed of past advancement in the firm's hierarchy (fast tracks) does not have a causal impact on promotions. Functional area has a high explanatory power in promotion outcomes. / Cette thèse présente trois essais en microéconométrie et économie du travail appliquée. Dans les deux premiers essais, nous estimons des modèles dynamiques de choix d'éducation et de contrats de travail en France. Le premier essai s'intéresse à la comparaison entre immigrés de deuxième génération originaires d'Afrique et natifs de parents français. Nous montrons que l'écart dans l'accès aux diplômes d'éducation supérieure entre ces deux sous-populations est expliqué principalement par l'environnement parental et que l'investissement en scolarité est le principal déterminant de l'écart dans l'accès à l'emploi permanent. Le deuxième essai s'intéresse au rôle joué par la scolarité dans les transitions entre contrats de travail en début de carrière. Nous trouvons qu'un premier contrat à durée fixe a un impact positif sur la probabilité d'emploi dans un contrat permanent, excepté pour une partie limitée de la population, dotée de niveaux de scolarité et de caractéristiques inobservables particulières. Globalement, le niveau de scolarité atteint explique environ un tiers de la variance de la probabilité d'emploi permanent. Le troisième essai est dédié à l'analyse des promotions intra-firme de cadres américains. Nous estimons un modèle dynamique de promotion dans lequel nous séparons l'effet causal de l'effet artificiel de la vitesse des avancements passés. Nous trouvons que le principal déterminant des promotions est l'hétérogénéité individuelle inobservable et que la vitesse antérieure de progression dans la hiérarchie de la firme (fast tracks) n'a pas d'impact causal. La division d'appartenance dans l'entreprise a un fort pouvoir explicatif dans les promotions observées.

Cette thèse présente trois articles où des agents optimisateurs tiennent compte dans leurs choix présents de leurs situations futures. Dans le premier essai, nous estimons un modèle dynamique de choix de logement. Nous nous intéressons à la disponibilité à payer pour les caractéristiques du logement en estimant un modèle hédonique dynamique. Notre méthode d'estimation tient compte des caractéristiques inobservables du logement, qui peuvent être de surcroît corrélées aux caractéristiques observées. Nous utilisons la régulation des loyers comme principale source d'identification, qui rend les loyers indépendants des conditions locales du marché du logement. Les résultats indiquent une corrélation négative entre l'hétérogénéité non observée et les paramètres. L'impossibilité de tenir compte de cette hétérogénéité biaiserait les paramètres. Dans le deuxième essai, nous proposons un modèle d'appariement sur le marché du travail pour évaluer la politique publique des zones franches urbaines. Nous modélisons chaque aire urbaine comme un marché local du travail composé d'une localisation centrale et d'une banlieue. Les firmes font des choix de localisation en fonction de leur productivité. La segmentation ainsi générée crée une différence entre les taux d'arrivée des offres des deux localisations. Les résultats démontrent que la politique a un effet très faible sur le chômage. De plus, le modèle suggère qu'il faudrait multiplier par 20 le nombre de firmes en ZFUs afin d'avoir un effet sur le chômage. Enfin, dans le troisième essai, nous analysons la contribution respective des différences individuelles et entre localisations à la dynamique de la ségrégation et des inégalités. Nous développons un modèle dans l'esprit de Bewley-Huggett-Aiyagari où plusieurs frictions sont présentes. Plus précisément, nous introduisons une segmentation entre les propriétaires et les locataires, l'imperfection du marché du crédit et la mobilité au cours du cycle de vie. De plus, la localisation des individus affecte leur productivité, leur accumulation de capital via la dynamique des prix des logements, et le processus d'acquisition de capital humain de la génération. Nous analysons ainsi la mobilité individuelle à partir de ce cadre de travail.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques et porte, plus particulièrement, sur le dimensionnement de chaînes d'actionnement et les méthodes à mettre en œuvre pour satisfaire le cahier des charges et réduire au mieux le temps de développement. Afin de suivre l'évolution du marché et faire face à la concurrence croissante, les concepteurs ont eu recours au cycle de conception en Vet au prototypage virtuel. Pour réduire davantage la durée du processus de conception, la formulation du problème de conception sous la forme d'un problème inverse est une solution intéressante. Dans ce contexte, le laboratoire Ampère propose une méthodologie de dimensionnement par modèles bond graph inverses. Ainsi, l'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de cette méthodologie d'une part dans sa phase de vérification de l'adéquation des spécifications du cahier des charges à la structure retenue pour le modèle de conception et, d'autre part, par la prise en compte des tolérances dans le problème de conception. Pour la phase de vérification de l'adéquation spécifications/structure, le mémoire présente tout d'abord, l'analyse structurelle du cahier des charges qui permet de vérifier, avant toute simulation et à partir du modèle bond graph, si le problème de conception par modèle inverse est bien posé. Différents niveaux d'analyse sont supposés pour renforcer la démarche chronologique du travail de conception ou de reconception proposée par la méthodologie de dimensionnement. Ensuite, ces niveaux d'analyse sont mis à profit pour définir une procédure de vérification de l'adéquation des spécifications, définies sous forme de comportements type, au modèle de conception. En cas d'inadéquation, des recommandations pour la remise en question des spécifications ou de la structure du modèle de conception sont proposées et ce, selon le niveau d'analyse considéré. Au niveau de l'analyse numérique (le niveau d'analyse le plus bas), cette procédure peut être utilisée pour la synthèse paramétrique ou encore pour la synthèse de tolérance en cas de prise en compte des incertitudes dans le problème de conception. Concernant cet aspect, le mémoire présente également une contribution à la représentation des incertitudes paramétriques dans le formalisme bond graph, formalisme de base de la méthodologie de dimensionnement. Enfin, l'approche probabiliste est utilisée pour la modélisation des incertitudes dans la démarche de dimensionnement des systèmes dynamiques par inversion des modèles bond graph : les deux cas d'inversion, entrées/sorties d'une part (pour la remontée de spécifications), et paramètres/sorties d'autre part (pour la synthèse de tolérances paramétriques), sont abordés. Les règles d'exploitation d'un modèle bond graph probabiliste permettant la propagation des fonctions de densité de probabilité et des grandeurs caractéristiques(espérance et variance) tout le long de la structure énergétique du système sont proposées et illustrées par un exemple.

Streptococcus pneumoniae est une bactérie cocci gram positif commensale de la flore oropharyngée qui colonise le rhinopharynx de l’Homme et dont près de 100 sérotypes sont connus. Les nourrissons et les jeunes enfants représentent son réservoir principal. Le pneumocoque peut être à l’origine d’infections graves, telles que la méningite, les bactériémies et la pneumonie, et moins graves mais plus courantes comme la sinusite et l’otite moyenne aiguë. Deux vaccins anti-pneumococciques conjugués ont été introduits en France : le PCV7 (couvrant contre 7 sérotypes) en 2003 et le PCV13 (couvrant contre 6 sérotypes supplémentaires) en 2010. L’objectif général de ce travail de thèse est d’évaluer l’impact des politiques vaccinales sur les infections invasives à pneumocoque en France, en s’intéressant principalement aux évolutions temporelles et géographiques des plus graves : les méningites à pneumocoque (MP). Un premier travail a étudié les dynamiques temporelles des MP sur la période 2001–2014 afin d’identifier l’impact de l’introduction des vaccins conjugués. Des techniques statistiques de modélisations adaptées aux séries temporelles ont été utilisées. Les résultats de ce travail retrouvent des effets rapportés dans la littérature : une réduction des MP à sérotypes vaccinaux mais aussi une augmentation des MP dues aux sérotypes non inclus dans le vaccin (phénomène de « remplacement sérotypique »).Par conséquent, le premier bénéfice, à l’échelle de la population générale, de l’introduction de cette vaccination a été observé seulement onze ans après l’introduction du PCV7, et principalement suite à l’introduction du PCV13 en 2010, avec une diminution de 25% du nombre de MP en 2014. La composante géographique a ensuite été prise en compte afin d’étudier le rôle de la de couverture vaccinale dans la variabilité des MP annuelles entre les départements sur la période 2001-2016. Les résultats confirment l’efficacité des deux formulations du vaccin sur les MP dues aux sérotypes vaccinaux et suggèrent une certaine homogénéité de cet effet entre les différents départements. Inversement, le remplacement sérotypique a été confirmé mais uniquement suite à l’introduction de la première formulation du vaccin et ces effets présentent une répartition géographique hétérogène et variable. La variabilité de la couverture vaccinale entre les départements n’explique pas celle observée dans le nombre de MP, ce qui suggère l’intervention d’autres facteurs tel que la densité géographique. Enfin, une modélisation dynamique, permettant de prendre en compte des aspects fondamentaux des dynamiques de transmission et d’infection du pneumocoque non intégrés dans les méthodes de modélisation statique, a été proposée afin de prédire l’impact de différentes stratégies de vaccination pour les adultes de 65 ans et plus et ainsi évaluer leur rapport coût-utilité. / Streptococcus pneumoniae is a Gram-positive commensal bacterium of the oropharyngeal flora usually colonizing human’s rhino pharynx, of which almost 100 serotypes are known. Infants and young children constitute its main reservoir. Pneumococcus may cause serious infections, such as meningitis, bacteremia and pneumonia, or less serious but more common such as sinusitis and acute otitis media (AOM). Two conjugate pneumococcal vaccines have been introduced in France: PCV7 (covering 7 serotypes) in 2003 and PCV13 (covering 6 additional serotypes) in 2010. The overall objective of this thesis is to assess the impact of vaccination policy on invasive pneumococcal diseases in France, by focusing on temporal and geographical trends of the most serious of them: pneumococcal meningitis (PM). An initial study of PMs temporal dynamics over the 2011-2014 period assessed the impact of conjugate vaccines’ introduction. Statistical modeling techniques were used for time series analysis. The results confirm the effects found in literature: a reduction of vaccine serotypes PMs but at the same time an increase of PMs, due to non-vaccine serotypes (effect of “serotype replacement”). Therefore, the first benefit of vaccine introduction at population scale has been observed no less than 11 years after PCV7 introduction, and then principally after PCV13 was introduced in 2010, with a 25% decrease in PMs in 2014. The geographic component was then implemented to analyze the role of vaccine coverage in annual PM variability between geographic units over the 2001-2016 period. Results confirm the effectiveness of both vaccine compositions on vaccine serotypes PMs and suggest homogeneity of this effect among geographic units. Conversely the serotype replacement has been confirmed only after the first vaccine composition was introduced and presents a variable and heterogeneous geographical repartition. Variability in vaccine coverage among geographic units doesn’t explain the differences in PMs, which could suggest the role of others factors such as demographic density. Finally, a dynamic modeling capable of taking into consideration fundamental aspects of pneumococcus transmission and infection mechanisms not integrated in static modeling has been proposed in order to predict the impacts of different vaccination strategies for 65+ adults and therefore assess their cost-utility ratios.

Cette thèse porte sur la modélisation, la réduction et la commande des grands systèmes électriques.En terme de modélisation et de réduction, l’objectif principal est de développer une méthode de réduction des modèles dynamiques des systèmes électriques. Cette réduction a pour objet de répondre à une situation particulière dans laquelle toutes les données du système à réduire ne sont pas connues.En terme de commande, l’objectif est la conception de commandes robustes coordonnées pour répondre aux nouvelles contraintes des grands systèmes électriques. Ces approches doivent respecter trois niveaux de coordination et deux nouvelles contraintes. Les trois niveaux de coordination concernent la prise en compte simultanée des oscillations électromécaniques interzones et locaux, la coordination de la synthèse de régulateurs pour plusieurs alternateurs, et la coordination du réglage des paramètres (gains et constantes de temps) des régulateurs de tension (les boucles stabilisatrices PSS) avec le réglage des paramètres des régulateurs de turbine des alternateurs. Les contraintes sont liées à la stabilité et la robustesse des régulateurs proposés. / This thesis concerns modeling, reduction, and control of large-scale interconnected power systems. In modeling and reduction term, the main objective is to develop a new method to construct low-order model or dynamic equivalent of a large-scale power system. This method must be used to reduce a power system models even when information of the whole power system is not completely available. In control term, the objective is the synthesis of coordinated and robust controller for large scale power systems. These new approaches have to respect three coordinated levels and two new constraints. The Three coordinated levels concern: simultaneous damping of the electromechanical inter-area and local modes, coordinated synthesis of several alternator regulators and coordinated tuning of parameters of Standard Power Stabilizer (PSS) and speed regulators. The constraints are related to the stability and the robustness of the proposed regulators.

La surveillance des systèmes industriels et/ou embarqués constitue une préoccupation majeure en raison de l’accroissement de leur complexité et des exigences sur le respect des profilsde mission. La détection d’anomalies tient une place centrale dans ce contexte. Fondamentalement,les procédures de détection à base de modèles consistent à comparer le fonctionnement réel dusystème avec un fonctionnement de référence établi à l’aide d’un modèle sans défaut. Cependant,les systèmes à surveiller présentent souvent des dynamiques non linéaires et difficiles à caractériserde manière exacte. L’approche retenue dans cette thèse consiste à englober leur influencepar des incertitudes bornées. La propagation de ces incertitudes permet l’évaluation de seuils dedécision visant à assurer le meilleur compromis possible entre sensibilité aux défauts et robustesseaux perturbations tout en préservant une complexité algorithmique raisonnable. Pour cela, unepart importante du travail porte sur l’extension des classes de modèles dynamiques à incertitudesbornées pour lesquels des observateurs intervalles peuvent être obtenus avec les preuves d’inclusionet de stabilité associées. En s’appuyant sur des changements de coordonnées variant dans letemps, des dynamiques LTI, LPV et LTV sont considérées graduellement pour déboucher sur desclasses de dynamiques Non Linéaires à Incertitudes Bornées continues (NL-IB). Une transformationdes modèles NL-IB en modèles LPV-IB a été utilisée. Une première étude sur les non-linéaritésd’une dynamique de vol longitudinal est présentée. Un axe de travail complémentaire porte surune caractérisation explicite de la variabilité (comportement aléatoire) du bruit de mesure dansun contexte à erreurs bornées. En combinant cette approche à base de données avec celle à basede modèle utilisant un prédicteur intervalle, une méthode prometteuse permettant la détection dedéfauts relatifs à la position d’une surface de contrôle d’un avion est proposée. Une étude portenotamment sur la détection du blocage et de l’embarquement d’une gouverne de profondeur. / The monitoring of industrial and/or embedded systems is a major concern accordingto their increasing complexity and requirements to respect the mission profiles. Detection of anomaliesplays a key role in this context. Fundamentally, model-based detection procedures consist incomparing the true operation of the system with a reference established using a fault-free model.However, the monitored systems often feature nonlinear dynamics which are difficult to be exactlycharacterized. The approach considered in this thesis is to enclose their influence through boundeduncertainties. The propagation of these uncertainties allows the evaluation of thresholds aimingat ensuring a good trade-off between sensitivity to faults and robustness with respect to disturbanceswhile maintaining a reasonable computational complexity. To that purpose, an importantpart of the work adresses the extension of classes of dynamic models with bounded uncertaintiesso that interval observers can be obtained with the related inclusion and stability proofs. Based ona time-varying change of coordinates, LTI, LPV and LTV dynamics are gradually considered tofinally deal with some classes classes of nonlinear continuous dynamics with bounded uncertainties.A transformation of such nonlinear models into LPV models with bounded uncertainties has beenused. A first study on nonlinearities involved in longitudinal flight dynamics is presented. A complementarywork deals with an explicit characterization of measurement noise variability (randombehavior of noise within measurement) in a bounded error context. Combining this data-drivenapproach with a model-driven one using an interval predictor, a promising method for the detectionof faults related to the position of aircraft control surfaces is proposed. In this context, specialattention has been paid to the detection of runaway and jamming of an elevator.

Nous avons développé un modèle de l'activité électrique cardiaque cellulaire dont la structure est moins complexe, sans pour autant affecter les caractéristiques essentielles (potentiel d'action, principaux courants ioniques, courbe de restitution). En outre, nous avons utilisé la même structure de modèle pour représenter l'activité électrique des divers types de cellules cardiaques. Cela permettra de déterminer des régions cardiaques de façon paramétrique et simplifiera l'identification des paramètres dans les modèles numériques de cœur. Par ailleurs, l'analyse de bifurcation nous a permis de retrouver l'origine du régime oscillatoire dans le cas pacemaker, et d'introduire un courant de fuite de calcium qui joue le rôle d'une entrée de commande pour le système nerveux autonome qui lui permet de modifier la fréquence cardiaque. D'autre part, il n'est plus possible de simplifier plus le modèle à l'aide de la méthode des perturbations singulières car ce n'est plus un système de Tikhonov. Le modèle permet une mise en œuvre en boucle fermée tenant compte du contrôle du système cardiovasculaire par l'arc baroréflexe et un couplage excitation-contraction tenant compte de l'effet de la fréquence sur la contractilité. <br />Après avoir démontré la non-existence de solutions périodiques dans le modèle réduit à deux courants ioniques de Mitchell-Schaeffer, nous avons introduit une variante de ce dernier et ainsi étendu ses propriétés d'excitabilité. Le régime oscillatoire est obtenu, soit à travers une bifurcation de Hopf sous ou super critique, soit à travers une bifurcation nœud-col sur cercle invariant. Ce modèle réduit est utilisable dans des applications de traitement du signal ECG.

Cette thèse traite de l'utilisation de méthodes séquentielles et variationnelles de suivi pour des problèmes de suivi dans des séquences d'images. Ces méthodes cherchent à estimer l'état d'un système à partir d'un modèle d'évolution dynamique et d'un ensemble d'observations bruitées et généralement incomplètes de l'état. Ces techniques sont appliquées à divers problèmes de vision par ordinateur: le suivi de courbe, l'estimation de champs de mouvement fluide et le suivi couplé de courbe et de champs de vecteurs. Nous montrons comment l'assimilation de données permet de gérer des occultations totales pendant le suivi d'objets sur une séquence d'images. Nous nous intéressons enfin à l'estimation de mouvement de couches atmosphériques à partir d'images satellitaires, puis étudions l'estimation de coefficients associés à des systèmes dynamiques réduits associés à la visualisation d'écoulements expérimentaux.