De nombreuses recherches se focalisent sur l'étude des aires de distribution des espèces qui se décalent vers des conditions plus adaptées à leurs besoins physiologiques sous l'effet du changement climatique. Le choix des indices utilisés pour caractériser l'écologie des espèces et définir leur vulnérabilité au réchauffement en cours est souvent conditionné par leur disponibilité, alors qu'il devrait être basé sur les connaissances en écophysiologie qui les concernent. D'autre part, la résolution spatiale parfois grossière utilisée n'est pas toujours pertinente au regard de l'échelle à laquelle les processus biologiques se déroulent. Dans ce cadre, l'objectif de ce travail est de cartographier à fine résolution spatiale les bilans en eau des sols et leurs différentes composantes à l'échelle des forêts de France, et d'évaluer leur intérêt pour modéliser la distribution ou la productivité des espèces au regard des indices traditionnellement utilisés. Dans un premier temps, nous avons modélisé et cartographié les différentes composantes du bilan en eau des sols, et tout particulièrement le rayonnement solaire et la réserve utile maximale en eau (RUM) des sols forestiers à partir des relevés de l'Inventaire Forestier National (IFN). Ces données ont été combinées avec des températures et des précipitations pour spatialiser le bilan en eau des sols forestiers de France. Les principaux résultats montrent l'importance de la nébulosité dans la prise en compte du calcul du rayonnement solaire, et l'inefficacité des indices dérivés de l'exposition pour en simuler les valeurs à l'échelle de la France. Nous avons également déterminé qu'il est possible de réaliser avec des informations simples à collecter une carte des RUM des sols forestiers de France. Elle permet de prédire la croissance des essences avec une efficacité comparable aux valeurs relevées sur des placettes et d'améliorer la modélisation de la distribution de certaines essences. Enfin, nous démontrons que les calculs de bilans en eau qui prennent en compte la réserve en eau des sols sont plus efficaces que les bilans hydriques climatiques ou les pluies, particulièrement pour ce qui concerne les espèces hygrophiles ou xérophiles. Ces résultats laissent penser que l'importance de l'eau a été sous-estimée dans l'analyse de la distribution des espèces et l'étude des conséquences du changement climatique sur les plantes. Les données produites permettent de progresser dans la connaissance de l'écologie des espèces et de mieux caractériser la vulnérabilité des espèces, ouvrant la porte à la création d'outils plus fonctionnels pour aider les gestionnaires à évaluer les impacts du changement de climat et à s'y adapter. / Numerous researches focus on species distribution shifts toward ecological conditions most suited to plants under climate change. Ecological indices used to characterize species ecology and to define their vulnerability over broad areas are often at coarse resolution and are determined by data availability. The aim of this work was to map soil water balance and its different components at a fine spatial resolution, and to evaluate their interest to model plant distribution and growth over the whole French forests. We firstly modeled and mapped the solar radiation and the soil water holding capacity of forest soils. These data were combined with temperatures and precipitation to map the soil water balance. For solar radiation, the main results showed that this parameter is only accurately predicted at the French scale when cloudiness is taken into account. We also showed that soil water holding capacity can be mapped at the French scale using the basic information collected on numerous plots from the French national forest inventory. Values extracted from the soil water holding capacity map allowed predicting tree species growth with efficiency similar to values estimated on plots. We also demonstrated soil water balance is more efficient than climatic water balance or precipitation to model species distribution, mainly for hygrophilous and xerophilous species. These results suggest importance of available water could be underestimated when determining the ecological niche of species. These maps allow to improve species ecology knowledge and to help in the determination of their vulnerability area to climate change.

La prédiction d'un événement clinique à l'aide d'outils pronostiques est une question centrale en oncologie. L'émergence des biomarqueurs mesurés au cours du temps permet de proposer des outils incorporant les données répétées de ces biomarqueurs pour mieux guider le clinicien dans la prise en charge des patients. L'objectif de ce travail est de développer et valider des outils pronostiques dynamiques de rechute de cancer de la prostate, chez des patients traités initialement par radiothérapie externe, en prenant en compte les données répétées du PSA, l'antigène spécifique de la prostate, en plus des facteurs pronostiques standard. Ces outils sont dynamiques car ils peuvent être mis à jour à chaque nouvelle mesure disponible du biomarqueur. Ils sont construits à partir de modèles conjoints pour données longitudinales et de temps d'événement. Le principe de la modélisation conjointe est de décrire l'évolution du biomarqueur à travers un modèle linéaire mixte, décrire le risque d'événement à travers un modèle de survie et lier ces deux processus à travers une structure latente. Deux approches existent, les modèles conjoints à effets aléatoires partagés et les modèles conjoints à classes latentes. Dans un premier travail, nous avons tout d'abord comparé, en terme de qualité d'ajustement et de pouvoir prédictif, des modèles conjoints à effets aléatoires partagés différant par leur forme de dépendance entre le PSA et le risque de rechute clinique. Puis nous avons évalué et comparé ces deux approches de modélisation conjointe. Dans un deuxième travail, nous avons proposé un outil pronostique dynamique différentiel permettant d'évaluer le risque de rechute clinique suivant l'initiation ou non d'un second traitement (un traitement hormonal) au cours du suivi. Dans ces travaux, la validation de l'outil pronostique a été basée sur deux mesures de pouvoir prédictif: le score de Brier et l'entropie croisée pronostique. Dans un troisième travail, nous avons enfin décrit la dynamique des PSA après un second traitement de type hormonal chez des patients traités initialement par une radiothérapie seule. / The prediction of a clinical event with prognostic tools is a central issue in oncology. The emergence of biomarkers measured over time can provide tools incorporating repeated data of these biomarkers to better guide the clinician in the management of patients. The objective of this work is to develop and validate dynamic prognostic tools of recurrence of prostate cancer in patients initially treated by external beam radiation therapy, taking into account the repeated data of PSA, the Prostate-Specific Antigen, in addition to standard prognostic factors. These tools are dynamic because they can be updated at each available new measurement of the biomarker. They are built from joint models for longitudinal and time-to-event data. The principle of joint modelling is to describe the evolution of the biomarker through a linear mixed model, describe the risk of event through a survival model and link these two processes through a latent structure. Two approaches exist, shared random-effect models and joint latent class models. In a first study, we first compared in terms of goodness-of-fit and predictive accuracy shared random-effect models differing in the form of dependency between the PSA and the risk of clinical recurrence. Then we have evaluated and compared these two approaches of joint modelling. In a second study, we proposed a differential dynamic prognostic tool to evaluate the risk of clinical recurrence according to the initiation or not of a second treatment (an hormonal treatment) during the follow-up. In these works, validation of the prognostic tool was based on two measures of predictive accuracy: the Brier score and the prognostic cross-entropy. In a third study, we have described the PSA dynamics after a second treatment (hormonal) in patients initially treated by a radiation therapy alone.

La stimulation magnétique répétitive transcrânienne (rTMS) du cortex moteur à visée antalgique réunit deux conditions extrêmement intéressantes: un accès non invasif à une cible corticale éloquente et, par la modulation de son activité, la possibilité d'influencer le transfert et l'intégration du message nociceptif. L'objectif de cette thèse est d'évaluer comment une approche de recherche clinique permet à la fois de progresser dans la compréhension des mécanismes qui sous-tendent l'effet antalgique de la rTMS et d'optimiser cet effet chez le patient. Une première étude paramétrique, concernant la technique de stimulation, a montré que l'orientation du courant était cruciale pour le développement d'un effet antalgique, l'orientation la plus favorable étant celle activant des interneurones corticaux. Nous n'avons toutefois pas objectivé de modification spécifique d'une composante sensorielle de la douleur en rapport avec cet effet local, ni une influence liée au caractère somatotopique de la stimulation. Ainsi, l'efficacité de la stimulation ne semble pas tributaire de sa localisation en regard de la représentation corticale du territoire douloureux. L'action sur la composante sensorielle de la douleur n'expliquant pas à elle seule l'effet antalgique de la rTMS, nous avons analysé les interactions entre effet antalgique et effet placebo : la rTMS a une efficacité propre, indépendante de l'effet placebo et lorsqu'elle est efficace, elle majore l'effet d'une séance placebo réalisée par la suite, par un phénomène de conditionnement. La rTMS active facilite les mécanismes de contrôle central de la douleur grâce à ses connexions à distance et à son action sur les systèmes endorphiniques, également impliqués dans l'effet antalgique du placebo. A la lumière de ces résultats, nous avons analysé les critères cliniques sur lesquels reposent l'efficacité à long terme des procédures de stimulation épidurale antalgique du cortex moteur et la valeur prédictive de la rTMS: l'efficacité de la rTMS apparaît comme un marqueur utile pour prédire l'efficacité au long cours de la stimulation corticale épidurale, lorsque la douleur est évaluée non seulement dans sa dimension sensorielle pure mais également à travers son retentissement psychologique global. L'ensemble de ces travaux suggère une action multiple de la rTMS s'exerçant probablement dans les 3 sphères (sensori-discriminative, affective et cognitive) qui sous- tendent la perception et le vécu de la douleur chronique / Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) of the motor cortex allows a non- invasive access to an eloquent cortical area and, by the modulation of its activity, the possible interference with central integration of pain. ln this thesis we have applied clinical research methods to enhance the understanding of the mechanisms of pain relief by rTMS and to optimize its clinical effect in chronic pain patients. A first parametrical study, concerning technical aspects of the stimulation, showed the crucial role of current orientation to increase the magnitude of analgesic effects, a postero-anterior orientation promoting interneuronal activation being superior to a latero-medial direction. We found neither a selective modification of sensorial component of pain nor a somatotopic effect of the stimulation: indeed, rTMS analgesic efficacy was not dependent upon stimulation being applied to the cortical representation of the painful territory. The impossibility to explain the whole analgesic effect of rTMS by an isolated modulation of sensory components of pain prompted us to study the interactions between real and placebo rTMS analgesic effects. Active rTMS has a specific analgesic effect, and, when efficacious, it was able to enhance the placebo effect of subsequent sham stimulation. The value of rTMS to adequately predict the long-term efficacy of invasive motor cortex epidural stimulation (surgically implanted MCS) was assessed in a further study. The analgesic efficacy of single-point rTMS proved to be useful to predict the long-term outcome of surgically implanted MCS, provided that such outcome assessment was not exclusively founded on pain intensity but also on the psychological consequences of chronic pain. These results suggest that rTMS exerts its analgesic effects at multiple levels, and probably modifies the 3 different spheres (sensori-discriminative, affective and cognitive) at the origin of perception and consequences of chronic pain in daily life

Garantir le confort thermique des bâtiments est directement lié à la consommation d'énergie. Dans les zones tropicales, les systèmes de refroidissement représentent l'un des postes les plus gourmands en énergie. Afin de réduire la consommation d'énergie mondiale, il est primordial d'améliorer l'efficacité de ces systèmes ou bien de développer de nouvelles méthodes de production de froid. Une installation de refroidissement solaire basé sur le cycle à absorption est une alternative pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et la consommation d'électricité. Contrairement aux systèmes classiques de refroidissement à compression mécanique, la production de froid par absorption est un système complexe composé de plusieurs composants comme des panneaux solaires, un ballon de stockage, une tour de refroidissement et une machine à absorption. Outre le dimensionnement des composants, ce système complexe nécessite des actions de contrôle pour être efficace parce que la coordination entre le stockage d'eau chaude, la production et la consommation du froid est nécessaire. Le but de cette thèse est de proposer une structure producteur-consommateur d'énergie basée sur la commande prédictive (MPC). Le système de refroidissement par absorption solaire est considéré comme faisant partie de ce système de production-consommation d'énergie, le système de stockage d'eau chaude est le producteur et la machine à absorption qui distribue de l'eau froide au bâtiment est l'un des consommateurs. Pour que la structure de commande soit modulaire, la coordination entre les sous-systèmes est réalisée en utilisant une approche de partitionnement où des contrôleurs prédictifs locaux sont conçus pour chacun des sous-systèmes. Les contrôleurs des consommateurs calculent un ensemble de profils de demande d'énergie. Ces profils sont ensuite envoyés au contrôleur du producteur qui sélectionne le profil qui minimise le coût global. Dans une première partie, l'approche proposée est testée sur un modèle linéaire simplifié composé d'un producteur et plusieurs consommateurs. Dans une deuxième partie, un cas plus complexe est étudié. Un modèle simplifié d'un système de refroidissement à absorption est évaluée en utilisant l'outil de simulation TRNSYS. Le modèle de production n'est plus linéaire, il est décrit par un modèle non linéaire hybride qui augmente la complexité du problème d'optimisation. Les résultats des simulations montrent que la sous-optimalité induite par la méthode est faible. De plus, la performance de l'approche atteint les objectifs de commande tout en respectant les contraintes. / To guarantee thermal comfort in buildings is directly related to energy consumption. In tropical climates, cooling systems for buildings represent one of the largest energy consumers. Therefore, as energy consumption is a major concern around the world, it is important to improve the systems efficiency or seeking new methods of cooling production. A solar cooling installation based on the absorption cycle is an alternative to mitigate greenhouse gas emissions and electricity consumption. In contrast to conventional vapor-compression based cooling systems, the absorption cooling production involves a complex system composed of several components as collector panel, storage tank, cooling tower and absorption chiller. Besides the sizing of the components, this complex system requires control actions to be efficient as a coordination between hot water storage, cooling water production and consumption is necessary. The aim of this research is to propose a management approach for a production-consumption energy system based on Model Predictive Control (MPC). The solar absorption cooling system is seen as part of this production-consumption energy system where the hot water storage system is the producer and the chiller-building system is one of the consumers. In order to provide modularity to the control structure, the coordination between the subsystems is achieved by using a partitioning approach where local predictive controllers are developed for each of the subsystems. The consumer controllers compute a set of energy demand profiles sent to the producer controller which selects the profile that better minimize the global optimization cost. In a first part, the proposed approach is tested on a simplified linear model composed of one producer and several consumers. In a second part, a more complex case is studied. A simplified model of an absorption cooling system is evaluated using the simulation tool TRNSYS. The producer model is no longer linear, instead it is described by a nonlinear hybrid model which increases the complexity of the optimization problem. The simulations results show that the suboptimality induced by the method is low and the control strategy fulfills the objectives and constraints while giving good performances.

En comparaison avec leurs homologues sériels, les robots parallèles possèdent de nombreux avantages : rigidité, temps de cycle et précision de positionnement. La faible taille de leur espace de travail opérationnel est cependant un inconvénient qui empêche leur développement. L’analyse cinématique décrit la division de l’espace de travail total en aspects, séparés entre eux par des singularités de Type 2. Parmi les solutions d’élargissement de l’espace de travail opérationnel issues de la littérature, que sont comparées entre elles, nous retiendrons la traversée des singularités grâce à une génération de trajectoire et une loi de commande dédiées. Cette solution est cependant sujette aux échecs de traversée et ne permet pas de certifier la réussite de l’opération. La première partie du travail consiste donc à développer un outil permettant de détecter le résultat des traversées. De tels algorithmes n’existent pas dans la littérature ; en effet, les solveurs du problème géométrique direct ne peuvent pas donner de résultats appropriés à proximité des singularités. Cependant les méthodes ensemblistes proposent une manière intéressante de tenir compte de la cinématique du robot. Nous nous basons sur cette considération pour développer un algorithme réalisant le suivi de la pose ainsi que de la vitesse de l’effecteur du robot. En simulation, nous démontrons sa capacité à détecter les changements de mode d’assemblage et son utilité pour générer des trajectoires permettant la traversée. La deuxième problématique consiste à améliorer le suivi de trajectoire par l’utilisation de techniques de commande avancée. Une revue de littérature nous permet d’identifier la commande adaptative et la commande prédictive comme deux schémas intéressants pour notre application. La synthèse d’un loi de commande adaptative par des outils linéaires est proposée et complétée par la prédiction des paramètres dynamiques suivant la méthode Predcitive Functionnal Control. Les gains apportés par les lois de commande proposées sont évalués en simulation. Afin de valider ces contributions, elles sont implémentées sur un robot parallèle plan à deux degrés de liberté nommé DexTAR. Nécessaire à la mise en oeuvre de l’algorithme de détection du mode d’assemblage, un étalonnage géométrique du robot est réalisé et les paramètres estimés sont certifiés de manière ensembliste. La capacité de l’algorithme à statuer sur le mode d’assemblage final est ensuite évaluée sur des trajectoires réelles. Ces résultats sont comparés avec ceux obtenus en simulation. De plus, les lois de commande développées sont implémentées sur le robot DexTAR et testés dans des cas de figure réalistes comme les traversées multiples ou la saisie d’objets.Les propositions formulées dans ce manuscrit permettent de répondre à ces problématiques, afin de faciliter l’utilisation des méthodes d’agrandissement de l’espace de travail par traversée de singularité de Type 2. / Compared to their serial counterparts, parallel robots have the edge in terms of rigidity,cycle time and positioning precision. However, the reduced size of their operationalworkspace is a drawback that limits their use in the industry. Kinematic analysis explainshow the workspace is divided in aspects, separated from each others by so-called Type 2singularities. Among existing solutions for workspace enlargement, which are evaluatedin this thesis, we chose to work on a method based on singularity crossing. This can beachieved thanks to dedicated trajectory generators and control strategies. Yet, failuresin crossing can still happen and crossing success cannot be certified.In consequence, the first part of the thesis consists in the development of an algorithmable to state on the results of a crossing attempt. Such a tool does not exist inthe literature, since solvers for the forward kinematics of parallel robots diverge aroundsingularities. Nonetheless, interval methods allow to bypass this problem by trackingend-effector velocity alongside with its pose. The ability of the algorithm to detect assemblymode change is proven in simulation, and its usefulness for reliable trajectoryplanning is shown.In a second part, we seek to improve trajectory tracking through the use of advancedcontrol techniques. A review on those techniques showed adaptive control and predictivecontrol methods to be well-fitted to our application. Linear synthesis of articularadaptive control is proposed and then derived in order to predict dynamic parametersthanks to the Predictive Functional Control method. Efficiency of the proposed controllaws is evaluated in simulation.1In order to validate both contributions, algorithms and control laws are implementedon a 2-degree of freedom planar parallel robot named DexTAR. As it is mandatory forassembly mode detection, the kinematic calibration of the robot is completed from whichcertified geometric parameters are derived. Assembly mode detection is performed onreal trajectories and results are compared to those obtained in simulation. Moreover,adaptive and predictive control laws are tested in realistic cases of singularity crossingand object manipulation.Overall, proposed contributions answer the problems that were stated previously andform an improvement to the workspace enlargement method based on Type 2 singularitycrossing.

Dans l'industrie sidérurgique, les fours de réchauffage sont les plus grands consommateurs d'énergie après les hauts fourneaux. Réduire leur consommation énergétique est donc la préoccupation majeure de la commande des fours. Dans un four de réchauffage, des brames d'acier sont chauffées en traversant successivement plusieurs zones, de la température ambiante à un profil de température homogène de 1250 °C en sortie du four, avant d’être laminées dans les laminoirs à chaud. La température de brames est contrôlée par une structure de commande hiérarchisée à deux niveaux (niveau 1 et 2).L'objectif de ces travaux est d'améliorer la performance du chauffage et donc de réduire la consommation énergétique du four via une stratégie de commande prédictive distribuée hiérarchisée sur les deux niveaux de commande. Une approche de commande prédictive distribuée est tout d’abord développée pour le niveau 1 afin de suivre les consignes de température de zone, prenant en compte les couplages entre les zones et induisant une moindre complexité d’implantation par rapport à une approche centralisée. L’implantation industrielle a permis une amélioration significative de la précision du suivi de température et une réduction de la consommation d'énergie de 3%. Une deuxième étape propose l’élaboration de la commande prédictive hiérarchisée du niveau 2 afin, à partir de la consigne de température de brame, de déterminer les consignes de température optimales des zones en se fondant sur un modèle de transfert thermique du four. Les résultats de simulation, comparés aux données industrielles, montrent une réduction de la consommation énergétique de 5% et une meilleure qualité de chauffage des brames. L’approche précédente est enfin étendue pour prendre en compte et optimiser le cadencement des brames afin d’augmenter la productivité du four. La simulation montre une augmentation potentielle de productivité du four de 15 tonnes par heure tout en améliorant la qualité de chauffage des brames. / In steel industry, reheating furnaces are the biggest energy consumers after blast furnaces. As a result, reduction of energy consumption is the major concern of furnace control. In a walking-beam slab reheating furnace, steel slabs are heated by moving through successive zones from ambient temperature to a homogenous temperature profile of 1250°C at the furnace exit, to be rolled subsequently in the hot rolling mills. Temperature of slabs is controlled mainly by a two-level hierarchical structure, so called level 1 and level 2.The aim of this thesis is to improve the heating performance and consequently to reduce the energy consumption of the furnace by using hierarchical distributed model predictive control (MPC) strategy for both levels. In a first step, distributed model predictive controllers are developed for the level 1 in order to track zone temperature set-points. The distributed feature of the control law enables to consider coupling effects between zones while reducing the computation complexity compared to a complete centralized approach. The industrial results showed significant improvement on temperature tracking accuracy and an energy consumption reduction of 3%. In a second step, the hierarchical MPC is constructed for the level 2 in order to determine the optimal zones temperature setpoint from the slab temperature setpoint, based on a numerical heat transfer model of the furnace. The simulation results obtained with this strategy compared against industrial data show an energy consumption reduction of 5% and a better heating quality. The previous structure is finally extended to take into account and optimize the scheduling of the slabs within the MPC level 2 in order to increase productivity of the considered furnace. The simulation shows a potential increase of productivity of the furnace of 15 tons per hour while improving the slab heating quality.

Récente dans l’histoire des inventions technologiques, l’intelligence artificielle s’est néanmoins rapidement imposée dans la société, bouleversant à cette occasion l’économie comme le marché de l’emploi. Toutes les professions semblent exposées à la concurrence des agents artificiels ; rares sont les domaines d’activités épargnés. Pourtant, il apparaît que ces deux formes d’intelligences ne peuvent pas être tenues pour équivalentes. Si l’intelligence artificielle emprunte certains aspects de l’intelligence humaine, de nombreux autres lui font défaut. La conscience, la raison comme les émotions sont étrangères aux machines, même intelligentes. Dans ces circonstances, l’application à un système informatique intelligent de règles pensées en considération des personnes humaines peut s’avérer inadaptée. En effet, la confrontation entre le droit et l’intelligence artificielle révèle l’existence d’un paradigme sur lequel se fonde le droit positif. Le droit français s’appuie pour une large part sur la subjectivité inhérente à la personne humaine. Toutes les branches du droit semblent concernées, le droit civil comme le droit pénal ou encore le droit de la propriété intellectuelle. L’objet de cette étude est donc de dissiper les doutes qui entourent la nature de l’intelligence artificielle en vue de la distinguer clairement de l’intelligence humaine. Le constat de l’absence d’identité de ces deux formes d’intelligences induit la reconnaissance d’un ordre public de l’Humanité qui permet la préservation d’un domaine exclusif de l’intelligence humaine. Il est alors utile de formuler des principes généraux du droit de l’intelligence artificielle applicables en toutes circonstances / Even if its appearance is recent among technological inventions history, artificial intelligence has nevertheless quickly established itself, disrupting economy and the job market. Yet, upon assessment, it seems that these two forms of intelligence cannot be regarded as equivalent. Even if artificial intelligence borrows some aspects of human intelligence, many others are missing. Conscience, reason and emotions are unknown to machines, even intelligent ones. Yet, law rests upon such qualities. Hence, applying rules created for human to intelligent computer systems may be inappropriate. Indeed, the confrontation between law and artificial intelligence reveals the existence of a paradigm on which positive law is based. To a large extent, French law relies on the subjectivity proper to humans. All branches of law appear to be concerned, civil law as well as criminal law or intellectual property law. Therefore, the legal regime of artificial intelligence seems very uncertain. Consequently, the purpose of this study is to clear up the doubts surrounding the nature of artificial intelligence in order to neatly distinguish it from human intelligence. Eventually, the acknowledgment of the fundamental difference opposing these two forms of intelligence should lead to the recognition of a new public order of humanity and the preservation of an exclusive field for human intelligence

Cette thèse traite du problème de la chute de robots humanoïdes. L’étude consiste à découpler la stratégie de chute en une phase de pré-impact et une phase de post-impact. Dans la première, une solution géométrique permet au robot de choisir des points d’impact dans un environnement encombré. Pour ce faire, le robot réadapte sa posture tout en évident les singularités de chute et en préparant le seconde phase. La phase de post-impact utilise une commande par Programmation Quadratique (QP) qui permet d’adapter les gains Proportionnels-Dérivés (PD)des moteurs en ligne, ceci afin d’obtenir de la compliance dans les articulations. L’approche consiste à incorporer les gains de raideur et d’amortissement dans le vecteur d’optimisation du QP avec les variables habituelles que sont l’accélération articulaire et les forces de contact. Les contraintes ont été adaptées à ce nouveau QP. Enfin,comme la solution est locale, une commande de modèle prédictif sur un modèle simplifié du robot. A chaque pas du développement, plusieurs expériences et simulations ont été effectuées. / This thesis deals with the problem of humanoid falling with a decoupled strategy consisting of a pre-impactand a post-impact stages. In the pre-impact stage, geometrical reasoning allows the robot to choose appropriateimpact points in the surrounding environment –that can be unstructured and may contain cluttered obstacles,and to adopt a posture to reach them while avoiding impact singularities and preparing for the post-impact. Thepost-impact stage uses a quadratic program controller that adapts on-line the joint proportional-derivative (PD)gains to make the robot compliant, i.e. to absorb post-impact dynamics, which lowers possible damage risks.We propose a new approach incorporating the stiffness and damping gains directly as decision variables in theQP along with the usually-considered variables that are the joint accelerations and contact forces. By doing so,various constraints can be added to the QP. Finally, since the gain adaptation is local, we added a preview ona time-horizon for more optimal gain adaptation based on model reduction. At each step of the development,several experiments on the humanoid robot HRP-4 in a full-dynamics simulator are presented and discussed.

Parmi les dimensions sensorielles engagées dans la perception de la flaveur, la composante odorante est déterminante car elle porte le plus souvent l’identité et la typicité d’un aliment. L’analyse chimique de la composante odorante repose sur une stratégie séparative qui permet d’identifier les différents odorants présents dans l’aliment. Cependant, la perception des odorants en mélange induit des interactions au niveau perceptif qui ne sont pas prises en compte dans les techniques séparatives. Les mécanismes sous-jacents aux interactions perceptives sont mal connus, ce qui limite les possibilités de prédiction de l’odeur d’un aliment sur la base de sa composition chimique. En réponse à cette problématique deux approches émergent de la revue de la littérature. La première est basée sur la prédiction d’odeur d’après la structure moléculaire des odorants. Cependant, les études concernent des odorants seuls et non leurs mélanges. La seconde repose sur la recombinaison d’odorants en mélange après l’étape d’analyse séparative, mais le choix des odorants à associer est essentiellement empirique. Ainsi, deux questions se posent : Comment prédire l'odeur de mélanges de molécules d’après la structure moléculaire des odorants? Comment améliorer l'analyse de la flaveur dans le but de prédire l'odeur d’aliments complexes composés de plusieurs dizaine d’odorants en mélanges? Ces deux questions ont été abordées dans cette thèse dont les travaux sont décrits dans ce manuscrit selon deux axes principaux.Le premier axe décrit l'utilisation et le développement d’un modèle basé sur le concept des distances angulaires calculées à partir de la structure moléculaire des odorants avec pour objectif de prédire la similarité perceptive de mélanges plus ou moins complexes d’odorants. Les résultats soulignent l'importance de prendre en compte la dimension d'intensité des odorants afin d’améliorer la qualité de la prédiction. Des perspectives d’amélioration du modèle sont dégagées pour permettre de dépasser la dimension de similarité et prédire des dimensions qualitatives de l’odeur.Le deuxième axe présente une démarche originale d’intégration de connaissances liées à l’expertise dans la procédure d'analyse de la flaveur. Ainsi, trois types de données hétérogènes sont agrégés dans un modèle mathématique global : des données chimiques, des données sensorielles et des connaissances d’experts aromaticiens. L'expertise est intégrée à travers la création d'une ontologie qui est ensuite associée à une approche de logique floue optimisée par algorithme évolutionnaire. Le modèle développé permet de prédire le profil odorant de seize vins rouges sur la base de leur composition en odorants. Au final, l’ensemble des travaux menés dans cette thèse apporte des résultats originaux permettant une meilleure compréhension de la construction des odeurs des aliments et permet d’élaborer des hypothèses quant aux relations sous-jacentes de l'espace perceptif des odeurs en mélanges complexes. / Among the sensory dimensions involved in food flavor, the odor component is critical because it often determines the identity and the typicality of the food. Chemical flavor analysis provides a list of the odorants contained in a food product but is not sufficient to predict the odor resulting from their mixture. Indeed, odor perception relies on the processing by the olfactory system of many odorants embedded in complex mixtures and several perceptual interactions can occur. Thus, the prediction of the perceptual outcome of a complex odor mixture remains challenging and two main approaches emerge from the literature review. On the one hand, predictive approaches based on the molecular structure of odorants have been proposed but have been limited to single odorants only. On the other hand, methodologies relying on recombination strategies after the chemical analyses of flavor have been successfully applied to identify those odorants that are key to the food odor. However, the choices of odorants to be recombined are mostly based on empirical approaches. Thus, two questions arise: How can we predict the odor quality of a mixture on the basis of the molecular structure of its odorants? How can we improve food flavor analysis in order to predict the odor of a food containing several tens of odorants? These two questions are at the basis of the thesis and of this manuscript which is divided in two main axes.The first axis describes the development of a model based on the concept of angle distances computed from the molecular structure of odorants in order to predict the odor similarity between mixtures. The results highlight the importance of taking into account the odor intensity dimension to reach a good prediction level. Moreover, several perspectives are proposed to extend the model prediction beyond the similarity dimension and to predict more qualitative dimensions of odors.The second axis presents an innovative strategy which allows integrating experts’ knowledge in the flavor analysis procedure. Three different types of heterogeneous data are embedded in a mathematical model: chemical data, sensory data and knowledge from expert flavorists. Experts’ knowledge is integrated owing to the development of an ontology, which is further used to define fuzzy rules optimized by evolutionary algorithms. The final output of the model is the prediction of red wines’ odor profile on the basis of their odorants’ composition. Overall, the thesis work brings original results allowing a better understanding of food odor construction and gives insights on the underlying relationships within the odor perceptual space for complex mixtures.

Le contrôle précis des boucles de régulation existantes sur une machine frigorifique est essentiel à son bon fonctionnement. Il existe plusieurs méthodes de régulation parmi lesquelles on retrouve la plus ancienne et la plus connue : la commande PID (Proportionnelle, Intégrale et Dérivée). Malgré la simplicité apparente des relations mises en jeu, le régulateur PID est assez délicat à ajuster sur des processus présentant de fortes perturbations comme les installations frigorifiques. L’objectif du travail présenté est de mettre en œuvre une commande prédictive fonctionnelle (PFC) afin de réguler la surchauffe en sortie d’évaporateur, la pression de condensation et la puissance frigorifique sur une installation munie d’un compresseur à vitesse variable. L’utilisation d’une commande PFC nécessite de réaliser une prédiction de l’évolution à venir de la sortie du procédé. C’est un modèle interne qui fait office de modèle de connaissance. En assimilant le procédé à un système du premier ordre, la mise en œuvre de cette commande ne nécessite que trois paramètres : un gain statique, une constante de temps et un retard pur. L’originalité de la démarche développée a consisté à réaliser une modélisation physique de la machine afin de déterminer les paramètres précédents par une approche macroscopique. Une bibliothèque de modèles physiques a été élaborée permettant de simuler le comportement de différents évaporateurs, condenseurs, compresseurs ou vannes de détente. La commande développée a ensuite été implantée sur un automate industriel programmable et des expériences ont été réalisées sur deux machines différentes. La première est constituée de deux échangeurs à tubes et calandre et d’un compresseur à pistons, alors que la seconde comprend un évaporateur à plaques, une batterie à ailettes et un compresseur à vis. / An accurate control of fluids flow is essential in any refrigeration system. As the conventional Proportional-Integral-Derivative (PID) control with invariable parameters can lead to unsatisfactory performance because of the variation of refrigeration unit parameters under disturbances, the aim of the work presented here is to develop a method for using Predictive Functional Control (PFC) to regulate the evaporator superheat, the condensing pressure and the cooling capacity on a variable-speed refrigeration system. Using a predictive controller requires to predic future change at the output of the process. This prediction is based on an internal model used as known model. By assuming that the behaviour of refrigerating machine heat exchangers can be represented using a first-order model, the implementation of PFC requires only three parameters: gain, time constant and time delay. In order to determine these parameters an original method has been developed which is based on the physical modelling of the machine. Physical models for different types of evaporator, condenser, compressor or expansion valve have been established to quantify heat transfer and refrigerant flow rate in these components. The control system created has been incorporated into an industrial programmable logic controller and used for experiments on two different refrigerating machines: the first one is composed of two shell and tube heat exchangers and a reciprocating compressor, whereas the second one is composed of a plate evaporator, a finned-tube condenser and a screw compressor. The tests performed show that PFC controller succeed in maintaining a precise chilled liquid temperature.