Ce travail présente une nouvelle approche basée sur l’étude de la stabilité du mouvement de systèmes continus, multivariables, non linéaires. Elle repose sur l’utilisation de la seconde méthode de Lyapunov pour le calcul d’une loi de commande de suivi de trajectoire d’un processus dont l’évolution est décrite par son équation d’état. Cette commande est réalisée à partir d’informations accessibles concernant le processus et son évolution désirée.Cette approche est étudiée dans le cas où cette commande n’est pas définie.Afin d’étudier la robustesse de cette commande, nous présentons une approche basée sur la stabilité des systèmes non linéaires par le calcul des systèmes majorants. Cette approche est appliquée sur les systèmes décrivant l’erreur entre le système perturbé réel présentant d’importantes imprécisions et/ou incertitudes et le modèle théorique / This work presents a new approach based on the study of the stability of motion of continuous, multivariable, nonlinear systems. It relies on the use of the second Lyapunov method for computing a control law trajectory tracking of a process whose evolution is described by the equation of state. This control is made from accessible information about the process and its desired evolution. This approach is studied in the case where the command is not defined. To investigate the robustness of this control, we present an approach based on the stability of nonlinear systems by calculating the overvaluing systems. This approach is applied to the systems describing the error between the actual perturbed system with significant inaccuracies and / or uncertainties and the theoretical model

The amount of digitally-born data has surged in recent years. In many scenarios, this data is inherently uncertain (or: probabilistic), such as data originating from sensor networks, image and voice recognition, location detection, and automated web data extraction. Probabilistic data requires novel and different approaches to data mining and analysis, which explicitly account for the uncertainty and the correlations therein. This thesis introduces ENFrame: a framework for processing and mining correlated probabilistic data. Using this framework, it is possible to express both traditional and novel algorithms for data analysis in a special user language, without having to explicitly address the uncertainty of the data on which the algorithms operate. The framework will subsequently execute the algorithm on the probabilistic input, and perform exact or approximate parallel probability computation. During the probability computation, correlations and provenance are succinctly encoded using probabilistic events. This thesis contains novel contributions in several directions. An expressive user language – a subset of Python – is introduced, which allows a programmer to implement algorithms for probabilistic data without requiring knowledge of the underlying probabilistic model. Furthermore, an event language is presented, which is used for the probabilistic interpretation of the user program. The event language can succinctly encode arbitrary correlations using events, which are the probabilistic counterparts of deterministic user program variables. These highly interconnected events are stored in an event network, a probabilistic interpretation of the original user program. Multiple techniques for exact and approximate probability computation (with error guarantees) of such event networks are presented, as well as techniques for parallel computation. Adaptations of multiple existing data mining algorithms are shown to work in the framework, and are subsequently subjected to an extensive experimental evaluation. Additionally, a use-case is presented in which a probabilistic adaptation of a clustering algorithm is used to predict faults in energy distribution networks. Lastly, this thesis presents techniques for integrating a number of different probabilistic data formalisms for use in this framework and in other applications.

Les techniques d’optimisation non-lisse permettent de résoudre des problèmes difficiles de l’ingénieur automaticien qui étaient inaccessibles avec les techniques classiques. Il s’agit en particulier de problèmes de commande ou de filtrage impliquant de multiples modèles ou faisant intervenir des contraintes de structure pour la réduction des couts et de la complexité. Il en résulte que ces techniques sont plus à même de fournir des solutions réalistes dans des problématiques pratiques difficiles. Les industriels européens de l’aéronautique et de l’espace ont récemment porté un intérêt tout particulier à ces nouvelles techniques. Ces dernières font parfois partie du "process" industriel (THALES, AIRBUS DS Satellite, DASSAULT A) ou sont utilisées dans les bureaux d’étude: (SAGEM, AIRBUS Transport). Des études sont également en cours comme celle concernant le pilotage atmosphérique des futurs lanceurs tels d’Ariane VI. L’objectif de cette thèse concerne l'exploration, la spécialisation et le développement des techniques et outils de l'optimisation non-lisse pour des problématiques d'ingénierie non résolues de façon satisfaisante - incertitudes de différente nature - optimisation de l'observabilité et de la contrôlabilité - conception simultanée système et commande Il s’agit aussi d’évaluer le potentiel de ces techniques par rapport à l’existant avec comme domaines applicatifs l’aéronautique, le spatial ou les systèmes de puissance de grande dimension qui fournissent un cadre d’étude particulièrement exigeant. / Non-smooth optimization techniques help solving difficult engineering problems that would be unsolvable otherwise. Among them, control problems with multiple models or with constraints regarding the structure of the controller. The thesis objectives consist in the exploitation, specialization and development of non smooth optmization techniques and tools for solving engineering problems that are not satisfactorily solved to the present.

Au cours de cette thèse, le problème général de la conception de méthodes couplées de contrôle et d'estimation pour des systèmes dynamiques non linéaires a été étudié. La cible principale était la navigation par corrélation de terrain (TAN en anglais), où le problème était de guider et d’estimer la position 3D d’un drone survolant une zone connue. Dans cette application, on suppose que les seules données disponibles sont la vitesse du système, une mesure de la différence entre l'altitude absolue du drone et l'altitude du sol survolé et une carte du sol. La TAN est un bon exemple d'application non linéaire dans laquelle le principe de séparation ne peut pas être appliqué. En réalité, la qualité des observations dépend du contrôle et plus précisément de la zone survolée par le drone. Par conséquent, il existe un besoin de méthodes couplées d'estimation et de contrôle. Il est à noter que le problème d'estimation créé par TAN est en soi difficile à analyser et à résoudre. En particulier, les sujets suivants ont été traités:• Conception d'observateur non linéaire et commande en retour de sortie pour la TAN avec des cartes au terrain analytiquesdans un cadre déterministe à temps continu.• La modélisation conjointe du filtrage optimal non linéaire et du contrôle optimal stochastique en temps discretavec des informations imparfaites.• la conception de schémas de contrôle prédictif stochastique duaux associés à un filtre particulaire et leur implémentation numérique pour la TAN. / During this PhD, the general problem of designing coupled control and estimation methods for nonlinear dynamical systems has been investigated. The main target application was terrain-aided navigation (TAN), where the problem is to guide and estimate the 3D position of a drone flying over a known area. In this application, it is assumed that the only available data are the speed of the system, a measurement of the difference between the absolute altitude of the drone and the altitude of the ground flied over and a map of the ground. TAN is a good example of a nonlinear application where the separation principle cannot be applied. Actually, the quality of the observations depends on the control and more precisely on the area that is flied over by the drone. Therefore, there is a need for coupled estimation and control methods. It is to be noted that the estimation problem created by TAN is in itself difficult to analyse and solve. In particular, the following topics have been treated:• Nonlinear observer design and outputfeedback control for TAN with analytical ground mapsin a deterministic continuous-time framework.• The joint modelling of nonlinear optimal filtering and discrete-time stochastic optimal controlwith imperfect information.• The design of output-feedback Explicit dual stochastic MPC schemes coupled with a particlefilter and their numerical implementation to TAN.

Cette thèse étudie la conception d’optimisation de la flexibilité de la politique de logistique et de la capacité de logistique avec une demande incertaine. Ces flexibilités jouent un rôle crucial dans la performance en garantissant la qualité du produit et en maximisant le profit. Nous nous concentrons sur la conception de la capacité de politique de logistique et de la capacité de logistique. Cette recherche étudie trois problèmes d’optimisation: une conception de la politique de commande dans le contrat quantité-flexibilité et la conception de la capacité dans deux entrepôts.Nous examinons d’abord la chaîne logistique à deux échelons entre le constructeur automobile et le détaillant, où le détaillant achète des automobiles écologiques au constructeur automobile et reçoit la demande de ses clients respectueux de l’environnement. Nous établissons une politique de commande dans un contrat à flexibilité de quantité qui prend en compte les exigences écologiques. La politique considère que le constructeur automobiledétermine le niveau de verdissement et que le détaillant détermine le prix de vente au détail avant la signature du contrat. Nous construisons les modèles pour décrire ce contrat dans les chaînes logistiques décisionnelles décentralisées et centralisées. Nous optimisons le niveau de verdissement pour maximiser les profits du constructeur automobile et le prix de vente au détail avec une demande sensible au respect de l’environnement visant à maximiser lesprofits du détaillant. Nous considérons en outre la décision d’équilibre entre le niveau de verdissement et le prix de détail pour maximiser les bénéfices de la chaîne logistique.Nous concevons ensuite les capacité s des robots et des cueilleuses dans un système RMFS (Robotic Mobile Fulfillment System), présenté par plusieurs robots soulevant et transportant des é tagres de stockage de meubles depuis les grilles de stockage jusqu’aux préparateurs de commandes. Nous construisons des modèles de Markov de grande-dimension pour décrire ce système avec des classes de clients, calculons le débit de ce système en fonction du nombre de robots et fournissons des règles de conception permettant de déterminer le nombre optimal de robots et leurs capacités, en tenant compte du compromis entre des robots. Nous vérifions les résultats analytiques des modèles de Markov avec des simulations. Nous consiérons en outre RMFS à sélecteur multiple et étudions sa conception optimale. Un autre objectif de la conception des capacités dans RMFS est considéré. Nous construisons des modèles de réseau de files d’attente pour décrire le système RMFS à l’aide de deux protocoles de partage de robots pour les sélecteurs, proposons les algorithmes correspondants, effectuons des analyses numériques et évaluons les performances du système RMFS en calculant letemps de traitement. Nous calculons ensuite le nombre et la vitesse optimaux des robots et fournissons les règles de conception efficaces pour RMFS.Enfin, nous concevons le stockage public. La conception des entrepôts de stockage publics doit s’adapter aux segments du marché afin d’augmenter le revenu moyen dans un environnement de forte demande. Cet article présente un modèle de revenu intégré aux théories de la file d’attente et de la demande de prix afin de résoudre le problème de conception et de tarification des entrepôts de stockage publics. Nous considérons deux cas de demande dans le modèle, à savoir une demande exponentielle et une demande linéaire par morceaux.Nous développons également une solution basée sur des techniques de programmation dynamiques pour résoudre le problème. En utilisant les données d’un entrepôt, nous menons des expériences numériques. Les résultats montrent que notre approche peut améliorer les revenus attendus des entrepôts publics à forte demande de 16,6 % en moyenne. Nous réalisons en outre une analyse de sensibilité du prix et étudions la relation entre le revenu et le prix. / This thesis studies optimal models for the flexibility of supply chain policies and capacities with uncertain demand. This thesis investigates three optimization problems: An order policy design in the quantity-flexibility contract and the capacity design in robotic warehouses and self-storage warehouses.We first consider the two-echelon supply chain between the automobile manufacturer and the retailer, where the retailer purchases green automobiles from the automobile manufacturer and receives the green sensitive customer demand.We make an order policy in a quantity-flexibility contract that considers green sensitive demands. The policy considers that the automobile manufacturer determines the greening level and the retailer determines the retail price before establishing the contract. We build the models to describe this contract in both decentralized and centralized decision-making supply chains. We apply Stackelberg game to optimize the greening level for maximizing the automobile manufacturer's profit and optimize the retail price with green sensitive demand for maximizing the retailer's profit. We further consider the equilibrium decision between the greening level and the retail price for maximizing the profit of the supply chain.We then study capacities of robots and pickers in a Robotic Mobile Fulfillment System (RMFS), featured byseveral robots lifting and transporting movables storage shelves from storage grids to order pickers. We build high-dimension Markov models to describe this system with customer classes, calculate throughput of this system given the number of robots and provide design rules to determine the optimal number of robots and their capacities considering the trade-off between capacities of picker stations and robots. We verify the analytic results of Markov models with simulations. We further consider multiple-picker RMFS and study its optimal design. We consider another objective of designing capacities in RMFS. We build queue network models to describe the RMFS with two protocols in sharingrobots for pickers, propose the corresponding algorithms, conduct numerical analyses, and evaluate the performance of the RMFS by calculating throughput time. We then calculate the optimal number and velocity of robots and provide the effective design rules for RMFS.Finally, we study the self-storage warehouses. The design of self-storage warehouses needs to fit market segments to increase the average revenue in an environment of high demand. This thesis presents a revenue model integrated with queuing and price-demand theories to solve the design and pricing problem for self-storage warehouses. We consider two demand cases in the model, which are exponential demand and piecewise linear demand. We also develop a solution based on dynamic programming techniques to solve the problem. Using data from a warehouse, we conduct numerical experiments. Results show that our approach can improve the expected revenue of public storage warehouses with high demand by 16.6% on average. We further conduct a sensitivity analysis on price and investigate the relationship between revenue and price.

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

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Resumo: Esta tese propõe projetos de controle H_infinito e controle H_infinito chaveado para uma classe de sistemas lineares com incertezas invariantes no tempo, nos quais apenas a derivada do vetor de estado é considerada para realimentação. Neste cenário, as estratégias propostas utilizam dinâmicas auxiliares, cujas variáveis de estado estão disponíveis para realimentação, para controlar a planta original. São propostas estruturas e procedimentos de projeto por meio de desigualdades matriciais lineares. A primeira estrutura de controle apresentada, considera a saturação do atuador e um integrador para definir a estratégia de controle, e se as condições propostas são factíveis, assegura que o ponto de equilíbrio do sistema de malha fechada seja localmente assintoticamente estável, para todas as condições iniciais em uma região elipsoidal, contida em uma determinada região definida para a nova dinâmica. Na segunda estrutura, é proposta uma técnica sem o uso de integradores para definir as estratégias para o controle chaveado e controle H_infinito chaveado, para plantas com e sem saturação da entrada de controle. Na terceira estrutura, considera-se um caso mais geral porém com o uso de integradores para definir as estratégias para o controle chaveado e controle H_infinito chaveado, para plantas sem saturação da entrada de controle. Embora todos os projetos propostos considerem a dinâmica auxiliar, são asseguradas as propriedades de estabilidade, taxa de decaimento e custo garantido pa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis proposes H_infinite switched control designs for a class of linear systems with time invariant uncertainties, where only the derivative of the state vector is considered for feedback. In this scenario, the proposed strategies use auxiliary dynamics, whose state variables is accessible for feedback, to control the original plant. The proposed structures and design procedures are based on LinearMatrix Inequalities (LMIs). The first structure considers the actuator saturation and an integrator to define the control strategy, and if the proposed conditions are feasible, it assures that the equilibrium point of the closed-loop system is locally asymptotically stable, for all initial conditions in an ellipsoidal region, which is within a given region defined for this new dynamic. In the second structure, we adopted a technique without the use of integrators to define the strategies for the switched control and H_infinite switched control, for plants with and without control input saturation. In the third structure, we study a more general case, however, with the use of integrators to define the strategies for the switched control and H_infinite switched control, for plants without control input saturation. Although all proposed designs consider the auxiliary dynamics, it is assured the stability, decay rate proprieties, and H_infinite guaranteed cost for the original plant. Simulation examples and practical implementation illustrate the effectiveness of the proposed app... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Proposing the concept of mimetic uncertainty, this project aims to provide a critical inquiry into the correspondence of unreliable narration and realism. Building on Springett (2013) and Olsen (2003), a distinction between narratorial unreliability and uncertainty is proposed to denote whether a narrator explicitly signals an awareness of their fallible narration. I thereafter indicate how narratorial uncertainty, on the one hand, can serve to evoke a “reality effect” (Barthes 1989) on a receptive aesthetic level; and on the other hand, can provide a form of historicity (Jameson 1985) and discursive realism (Auerbach 2003) on an expressive historical axis. Through this tripartite framework, realism is contextualised within the discourse of unreliable narration, as well as the specific debate which surrounds uncertainty and fallibility. The textual analysis focuses on three separate works—Daniel Defoe’s A Journal of the Plague year (1722), Virginia Woolf’s Mrs Dalloway (1925), and finally, Tao Lin’s Taipei (2013)—with the twofold aim of (1) providing a model for approaching uncertain narration and (2) applying a historically contingent realist reading. I argue that in all three novels, emphasis on how readers may respond to uncertain narration provides insight into socio-historical and discursive points of friction surrounding their authors. The overarching ambition of this study is to provide a more substantial and historicized understanding of the stylistic devices of contemporary authorship, while more broadly signifying the unexpected critical acuity of mimetic approaches as well as the challenges and demands which metamodernist literature approaches.

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire portent sur la synthèse d'observateurs intervalles pour la commande tolérante aux fautes de systèmes incertains. La présence de défauts, d'incertitudes et de perturbations peut provoquer des réactions indésirables du système commandé. Dans ce contexte, nous avons développé deux approches de commande tolérante aux fautes basées sur des observateurs intervalles dans le cas où les défauts et les incertitudes sont inconnus mais bornés. La première approche, dite passive, permet de garantir la stabilité du système en boucle fermée y compris en présence de défauts actionneurs et/ou composants. La seconde approche, dite active, permet de compenser l'effet des défauts et d'assurer la stabilité et les performances désirées du système. Ces contributions sont validées par des simulations numériques. / The research work presented in this thesis focuses on the design of interval observers for fault-tolerant control of uncertain systems. The presence of faults, uncertainties and disturbances in automated systems often causes undesirable reactions. In this context, two approaches of fault tolerant control have been developed based on interval observers in the case where the faults and the uncertainties are unknown but bounded. The first approach is passive and consists in ensuring the closed loop system stability even in the presence of actuator and/or component faults. The second approach, an active one, compensates the fault effect and ensures the system stability and desired performances. These contributions are validated through numerical simulations.

La fabrication additive est un domaine en plein essor. Cependant, les industriels sont aujourd’hui dans une phase d’interrogation sur l’utilisation de ce procédé dans le cadre d’une production de masse. La problématique posée dans le cadre de ces travaux de recherche est : Comment rendre viable, industriellement, le procédé de fusion sur lit de poudre ? Nos travaux abordent la conception et le pilotage d’ateliers intégrant la fabrication additive et le processus complet d’obtention de la pièce selon les trois niveaux de décision : stratégique, tactique et opérationnel. D’un point du vue stratégique, des décisions fortes d’investissement, de sélection de machines et de choix d’organisation sont à prendre avec des enjeux économiques importants. L’objectif est de définir une méthode d’optimisation multicritère pour la conception modulaire d’un système de production intégrant la fabrication additive en présence de données incertaines, optimale sur le long terme et sur le court terme. D’un point de vue tactique, toutes les pièces ne sont pas forcément des candidates pertinentes pour la fabrication additive. Dans ces travaux, nous avons développé un outil d’aide à la décision qui évalue la pertinence ou non de la fabrication additive pour l’obtention des pièces dans une approche globale des coûts. Au niveau opérationnel, nous proposons un outil basé sur la simulation de flux qui permet de passer des commandes aux ordres de fabrication et leur ordonnancement de manière à garantir l’efficience de l’atelier. Ces travaux de recherche sont développés en lien avec des acteurs du monde industriel : AddUp, MBDA et Dassault qui alimentent nos travaux et nous permettent de confronter nos outils à une réalité industrielle. / The additive manufacturing is a field on the rise. However, companies wonder about the use of additive manufacturing for mass production. The problem raised in the context of this thesis is: How to make the process of sintering laser melting industrially viable? Our work focuses on the design and on the management of workshops integrating the additive manufacturing and of the complete process to obtain part according to three levels of decision: strategic, tactic and operational. About the strategic level, strong decisions of investment, machines selection and organization choice are taken with important economic issues. The aim is to define a multicriteria optimization method for the modular design of a production system integrating the additive manufacturing in the presence of uncertain data, optimal in the long term and the short term. From a tactical point of view, not all parts are necessarily relevant candidates for additive manufacturing. In this work, we developed a decision support tool that evaluates the relevance or not of additive manufacturing to obtain parts in a global cost approach. At the operational level, we offer a tool based on flow simulation that allows orders to be placed to production orders and their scheduling in order to guarantee the efficiency of the workshop. This research work is developed in collaboration with companies: AddUp, MBDA and Dassault, who contribute to our work and enable us to compare our tools with an industrial reality.