Dissertationen zum Thema „Contraintes de saturation“

Cette thèse porte sur l'analyse statique de code par typage dans le but de détecter les erreurs dans les programmes avant leur exécution. Plus précisément, nous nous intéressons ici au domaine du sous-typage, dans lequel les propriétés du code sont représentées par des ensemble de contraintes de la forme (t1 <= t2). Nos mécanismes de vérification sont alors basés sur l'agrégation de contraintes de sous-typage et la vérification de leur compatibilité par saturation. Le langage de base sur lequel nous travaillons est un ML étendu, muni de variants et d'un mécanisme de filtrage de motifs. Nous commençons par définir un formalisme nous permettant d'exprimer nos systèmes de types sous forme de règles d'inférences. Ce formalisme présente l'avantage d'être suffisamment souple pour nous permettre de prouver les propriétés de validité et de terminaison de nos systèmes, et suffisamment précis pour nous permettre d'en dériver une implémentation de manière systématique. Après avoir défini un système de types de base pour notre langage, nous en présentons trois extensions originales : * Une amélioration du typage du filtrage de motifs basée en particulier sur l'ajout d'un opérateur de disjonction entre les contraintes de sous-typage. Cet opérateur permet alors d'exprimer, pour chaque cas de filtrage, le lien entre le filtre et les contraintes extraites du typage de l'expression correspondante. Ceci nous permet en particulier de représenter beaucoup plus finement le type de certaines fonctions et ainsi d'accepter plus de programmes valides. * Une alternative au mécanisme classique de généralisation permettant de distinguer les contraintes associées aux différents usages des paramètres des fonctions. Un tel mécanisme rend en particulier la construction de langage "let" de ML obsolète. Mixé avec la première extension, nous obtenons un système permettant d'encoder dans le langage lui même (c'est à dire sans ajouter de construction supplémentaire), un modèle objet intéressant. * Une formalisation des GADT basée sur une implantation originale des variables de type existentielles. En plus d'être compatible avec le sous-typage, cette variante des GADT présente une amélioration notable par rapport aux GADT standards par le fait qu'elle étend les possibilités d'inférence. Les annotations de type, habituellement obligatoires en présence de GADT, deviennent ici presque toutes facultatives. Bien qu'il soit possible de dériver directement une implémentation de ces systèmes, ce qui est principalement utile pour leur compréhension et leur prototypage, les performances des typeurs obtenus de la sorte ne sont pas suffisantes pour analyser des programmes de taille réelle. Ceci est principalement dû aux différentes extensions que nous apportons au langage des contraintes, en particulier les opérateurs de disjonction et de négation. Nous présentons alors les différentes techniques que nous avons mises en place pour l'implémentation de nos systèmes permettant à nos analyses de passer à l'échelle en pratique
This PHD thesis focuses on static analysis of programs by type inference in order to detect program errors before their execution. More precisely, we focus hear in the field of sub-typing, where program properties are described by sets of constraints of the form (t1 <= t2). Our verification mechanisms are based on the aggregation of sub-typing constraints and checking of their compatibility by saturation. The base language on which we define our type systems is an ML-like language provided with variants and pattern matching. We starts by defining a formalism to express our type systems thanks to inference rules. This formalism has the advantage to be sufficiently flexible to allow proving validity and termination properties of our systems, and sufficiently precise to allow a systematic derivation of our inference rules into a runnable typer. After the definition of a base type system for our language, we present three novel extensions: * An improvement of type inference for the pattern matching based on the addition of the "or" operator between sub-typing constraints. This operator allow to express a link, in each cases of a match, between the pattern and the constraints generated at typing time of the case expression. This allows us to refine the type of some functions, and then to accept more valid programs. * A new implementation of the generalization mechanism. This allows to distinguish constraints associated to the different occurrences of a function parameter in its body. Thanks to this mechanism, the "let" construction from ML is in particular obsolete. By mixing this extension with the first one, we obtain a type system able to encode "objects" without any additional language construction. * A formalization of GADT based on an novel implementation of existential type variables. In addition to be compatible with the sub-typing context of this thesis, this alternative to GADT has the advantage to improve type inference. As a consequence, most of type annotations, usually required in the presence of GADT, are now optional. Despite the fact that it is possible to directly derive an implementation of our type systems from their rules, that is principally interesting for their comprehension and prototyping, the effectiveness of such typer is insufficient to analyze real world programs. This is principally due to the extensions we provide to the language of constraints, and in particular to the "or" and "not" operators. At then end, we present multiple techniques we used in our implementation to extend the scalability of our analysis

Cette thèse porte sur l'analyse statique de code par typage dans le but de détecter les erreurs dans les programmes avant leur exécution. Plus précisément, nous nous intéressons ici au domaine du sous-typage, dans lequel les propriétés du code sont représentées par des ensemble de contraintes de la forme (t1 <= t2). Nos mécanismes de vérification sont alors basés sur l'agrégation de contraintes de sous-typage et la vérification de leur compatibilité par saturation. Le langage de base sur lequel nous travaillons est un ML étendu, muni de variants et d'un mécanisme de filtrage de motifs. Nous commençons par définir un formalisme nous permettant d'exprimer nos systèmes de types sous forme de règles d'inférences. Ce formalisme présente l'avantage d'être suffisamment souple pour nous permettre de prouver les propriétés de validité et de terminaison de nos systèmes, et suffisamment précis pour nous permettre d'en dériver une implémentation de manière systématique. Après avoir défini un système de types de base pour notre langage, nous en présentons trois extensions originales : * Une amélioration du typage du filtrage de motifs basée en particulier sur l'ajout d'un opérateur de disjonction entre les contraintes de sous-typage. Cet opérateur permet alors d'exprimer, pour chaque cas de filtrage, le lien entre le filtre et les contraintes extraites du typage de l'expression correspondante. Ceci nous permet en particulier de représenter beaucoup plus finement le type de certaines fonctions et ainsi d'accepter plus de programmes valides. * Une alternative au mécanisme classique de généralisation permettant de distinguer les contraintes associées aux différents usages des paramètres des fonctions. Un tel mécanisme rend en particulier la construction de langage "let" de ML obsolète. Mixé avec la première extension, nous obtenons un système permettant d'encoder dans le langage lui même (c'est à dire sans ajouter de construction supplémentaire), un modèle objet intéressant. * Une formalisation des GADT basée sur une implantation originale des variables de type existentielles. En plus d'être compatible avec le sous-typage, cette variante des GADT présente une amélioration notable par rapport aux GADT standards par le fait qu'elle étend les possibilités d'inférence. Les annotations de type, habituellement obligatoires en présence de GADT, deviennent ici presque toutes facultatives. Bien qu'il soit possible de dériver directement une implémentation de ces systèmes, ce qui est principalement utile pour leur compréhension et leur prototypage, les performances des typeurs obtenus de la sorte ne sont pas suffisantes pour analyser des programmes de taille réelle. Ceci est principalement dû aux différentes extensions que nous apportons au langage des contraintes, en particulier les opérateurs de disjonction et de négation. Nous présentons alors les différentes techniques que nous avons mises en place pour l'implémentation de nos systèmes permettant à nos analyses de passer à l'échelle en pratique
This PHD thesis focuses on static analysis of programs by type inference in order to detect program errors before their execution. More precisely, we focus hear in the field of sub-typing, where program properties are described by sets of constraints of the form (t1 <= t2). Our verification mechanisms are based on the aggregation of sub-typing constraints and checking of their compatibility by saturation. The base language on which we define our type systems is an ML-like language provided with variants and pattern matching. We starts by defining a formalism to express our type systems thanks to inference rules. This formalism has the advantage to be sufficiently flexible to allow proving validity and termination properties of our systems, and sufficiently precise to allow a systematic derivation of our inference rules into a runnable typer. After the definition of a base type system for our language, we present three novel extensions: * An improvement of type inference for the pattern matching based on the addition of the "or" operator between sub-typing constraints. This operator allow to express a link, in each cases of a match, between the pattern and the constraints generated at typing time of the case expression. This allows us to refine the type of some functions, and then to accept more valid programs. * A new implementation of the generalization mechanism. This allows to distinguish constraints associated to the different occurrences of a function parameter in its body. Thanks to this mechanism, the "let" construction from ML is in particular obsolete. By mixing this extension with the first one, we obtain a type system able to encode "objects" without any additional language construction. * A formalization of GADT based on an novel implementation of existential type variables. In addition to be compatible with the sub-typing context of this thesis, this alternative to GADT has the advantage to improve type inference. As a consequence, most of type annotations, usually required in the presence of GADT, are now optional. Despite the fact that it is possible to directly derive an implementation of our type systems from their rules, that is principally interesting for their comprehension and prototyping, the effectiveness of such typer is insufficient to analyze real world programs. This is principally due to the extensions we provide to the language of constraints, and in particular to the "or" and "not" operators. At then end, we present multiple techniques we used in our implementation to extend the scalability of our analysis

Cette thèse a pour sujet la stabilisation de systèmes non-linéaires avec des mesures partielles et des entrées contraintes. Les deux premiers chapitres traitent du problème des entrées saturées dans le contexte des systèmes de dimension infinie pour des équations nonlinéaires abstraites et une équation aux dérivées partielles nonlinéaire particulière, l'équation de Korteweg-de Vries. Les outils mathématiques utilisés pour obtenir des résultats Le troisième chapitre propose une méthode de synthèse de retour de sortie pour deux équations de Korteweg-de Vries. Le quatrième chapitre concerne la synthèse d'un retour de sortie pour des systèmes non-linéaires de dimension finie pour lequel il existe un contrôle hybride. Une stratégie basée sur des observateurs grand gain est utilisée
This thesis is about the stabilization of nonlinear systems with partial measurements and constrained input. The two first chapters deals with saturated inputs in the contex of infinite-dimensional systems for nonlinear abstract equations and for a particular partial differential equation, the Korteweg-de Vries equation. The third chapter provides an output feedback design for two Korteweg-de Vries equations using the backstepping method. The fourth chapter is about the output feedback design of nonlinear finite-dimensional systems for which there exists a hybrid controller. A high-gain observer strategy is used

Concurrence est concernée par les systèmes informatiques des agents multiples qui interagissent les uns avec les autres. Bisimilarité est l'un des principales représentantes de ces derniers. Programmation concurrente par contraintes (ccp) est un formalisme qui combine le point de vue traditionnel des formules algébriques et opérationnelles des calculs de processus avec une notion déclarative basée sur logique. La définition standard de bisimilarité n'est pas complètement satisfaisante pour ccp car il donne une équivalence qui est trop à grain fin. Nous introduisons une sémantique de transitions étiquetées et une notion de bisimilarité totalement abstraite à l'équivalence observationnelle en ccp. Lorsque l'espace d'état d'un système est fini, la notion ordinaire de bisimilarité peut être calculé par l'algorithme de partition de raffinement, mais, cet algorithme ne fonctionne pas pour la bisimilarité de ccp. Par conséquent, nous fournissons un algorithme que nous permet de vérifier bisimilarité forte pour ccp, en utilisant un pré-raffinement et une fonction de partition basée sur la bisimilarité irredondante. Bisimilarité faible est une équivalence comportementale obtenue en prenant en compte uniquement les actions qui sont observables dans le système. Typiquement, le raffinement de partition standard peut être utilisé pour décider bisimilarité faible simplement en utilisant la réduction de Milner allant de faible à forte. Nous démontrons que, en raison de ses impliquées transitions étiquetées, la technique mentionnée ci-dessus ne fonctionne pas pour ccp. Nous donnons une réduction qui nous permet d'utiliser cet algorithme pour ccp pour décider cette équivalence.

La majorité des systèmes physiques sont soumis à des limitations de fonctionnement. En effet, ces contraintes peuvent entraîner une dégradation des performances et même une instabilité des systèmes en boucle fermée. Dans ce contexte se situent les travaux de cette thèse qui ont pour objectif de développer des lois de commande adaptative floue à mode glissant pour les systèmes non linéaires avec contraintes de saturation et les appliquer sur le système moteur Diesel. Il s'agit de contrôler les trois actionneurs de la boucle d'air, à savoir: la vanne EGR (Exhaust Gas Recirculation), la vanne VGT (Variable Geometry Turbine) et la vanne papillon pour une poursuite de trajectoires de référence qui sont choisies afin d'optimiser les émissions des polluants et la consommation du carburant. Dans ce mémoire, deux modèles ont été adoptés, à savoir un modèle à deux entrées deux sorties pour lequel la vanne papillon est supposée totalement ouverte et un modèle trois entrées trois sorties. Ces modèles permettent de décrire l'évolution des paramètres les plus significatifs du système : la pression dans le collecteur d'admission, la pression dans le collecteur d'échappement et la puissance du compresseur. Les algorithmes proposés sont validés par simulation et à l'aide du simulateur AMESim
Most physical systems are subject to control constraints. Indeed, these constraints can lead to the degradation of performances and even instability of closed-loop systems. In this context, the main objective of this thesis is to develop adaptive fuzzy control laws for nonlinear systems in the presence of saturation constraints and applying them to the diesel engine system. The objective is to control the three actuators of the air loop of the diesel engine, namely: the Exhaust Gas Recirculation (EGR), the Variable Geometry Turbine (VGT) and the Throttle. The idea is to track a given reference signals which are chosen in order to optimize the pollutant emissions and the fuel consumption. In this thesis, two models have been adopted, a model with two inputs and two outputs in which the Throttle is assumed to be totally opened and a three input three output model. These models describe the significant parameters of the system, such that: the pressure of the intake manifold, the pressure of the exhaust manifold and the compressor power. The proposed algorithms are validated by simulation and using the AMESim simulator

La majorité des systèmes physiques sont soumis à des limitations de fonctionnement. En effet, ces contraintes peuvent entraîner une dégradation des performances et même une instabilité des systèmes en boucle fermée. Dans ce contexte se situent les travaux de cette thèse qui ont pour objectif de développer des lois de commande adaptative floue à mode glissant pour les systèmes non linéaires avec contraintes de saturation et les appliquer sur le système moteur Diesel. Il s'agit de contrôler les trois actionneurs de la boucle d'air, à savoir: la vanne EGR (Exhaust Gas Recirculation), la vanne VGT (Variable Geometry Turbine) et la vanne papillon pour une poursuite de trajectoires de référence qui sont choisies afin d'optimiser les émissions des polluants et la consommation du carburant. Dans ce mémoire, deux modèles ont été adoptés, à savoir un modèle à deux entrées deux sorties pour lequel la vanne papillon est supposée totalement ouverte et un modèle trois entrées trois sorties. Ces modèles permettent de décrire l'évolution des paramètres les plus significatifs du système : la pression dans le collecteur d'admission, la pression dans le collecteur d'échappement et la puissance du compresseur. Les algorithmes proposés sont validés par simulation et à l'aide du simulateur AMESim
Most physical systems are subject to control constraints. Indeed, these constraints can lead to the degradation of performances and even instability of closed-loop systems. In this context, the main objective of this thesis is to develop adaptive fuzzy control laws for nonlinear systems in the presence of saturation constraints and applying them to the diesel engine system. The objective is to control the three actuators of the air loop of the diesel engine, namely: the Exhaust Gas Recirculation (EGR), the Variable Geometry Turbine (VGT) and the Throttle. The idea is to track a given reference signals which are chosen in order to optimize the pollutant emissions and the fuel consumption. In this thesis, two models have been adopted, a model with two inputs and two outputs in which the Throttle is assumed to be totally opened and a three input three output model. These models describe the significant parameters of the system, such that: the pressure of the intake manifold, the pressure of the exhaust manifold and the compressor power. The proposed algorithms are validated by simulation and using the AMESim simulator

L'objectif consistait à décrire de manière précise les comportements mécaniques et poromécaniques des grès des Vosges secs et saturés. En ce qui concerne la modélisation du comportement mécanique du grès des Vosges secs, on propose un modèle d'endommagement anisotrope induit par des microfissures. Ce modèle, basé sur les travaux précédents, décrit un comportement mécanique endommagé, en tenant compte du mécanisme du glissement et de l'ouverture des microfissures. Le potentiel complémentaire thermodynamique est caractérisé par sa dépendance linéaire par rapport à variable endommagé et par la présence d'un terme linéaire par rapport au tenseur de contrainte. L'évolution d'endommagement est liée directement à la propagation des microfissures. En particulier, un moyen pour déterminer tous les paramètres a été proposé. La vérification du modèle proposé sur divers chemins de sollicitations a montré une bonne performance. En ce qui concerne la modélisation du comportement poromécanique du grès des Vosges saturé, on développe le modèle d'endommagement anisotrope induit par des microfissures, afin de décrire les comportements poromécaniques. On adopte les paramètres d'essai de compression triaxial drainé, pour simuler les comportements d'endommagements anisotrope des roches drainées et non drainée saturée. En se basant des observations expérimentales, les contraintes effectives de Terzaghi sont utilisées avec le critère de la propagation des microfissures, afin de décrire la caractéristique de la rupture des microfissures. La formulation du potentiel thermodynamique est aussi développée, l'équation d'état peut être obtenue, en utilisant le potentiel dual. La simulation numérique montre que le modèle développé est capable de décrire les principales caractéristiques liées à l'endommagement induit par les microfissurations.

Ce travail de thèse concerne la modélisation du béton et des ouvrages en béton soumis à des sollicitations allant du quasi statique à la dynamique rapide, tout en prenant en compte de la présence d'eau libre dans les pores du béton. L'objectif est la mise au point d'un outil prévisionnel de simulation capable de décrire le comportement du béton et des structures en béton, en tenant compte des effets du taux de saturation. Le choix des Éléments Discrets pour cette modélisation est justifié par les phénomènes discontinus qui apparaissent dans le béton, tel que la fissuration, la fragmentation ou l'écaillage. Les Éléments Discrets permettent de reproduire de manière fiable et efficace le comportement discontinu local ainsi que la réponse globale de la structure.La première partie de ce travail concerne la simulation d'essais quasi-statiques sous sollicitations uniaxiales et triaxiales fortement confinées, avec la prise en compte du phénomène de compaction. Les effets de l'eau libre contenue dans les porosités sont pris en compte par l'introduction d'une dépendance entre le taux de saturation en eau et la déformation inélastique. La procédure d’identification des paramètres du modèle est présentée. Enfin, le modèle est validé en reproduisant le comportement quasi-statique du béton par différents essais. La deuxième partie de ce travail est consacrée au comportement dynamique du béton. L'objectif est d'étendre la validation du modèle en simulant des essais d'impacts. Les effets de vitesse sont pris en comptes et des simulations d'impact sur des dalles en béton de différentes épaisseurs sont effectuées. Les résultats obtenus sont en bonne concordance avec les résultats expérimentaux
This thesis concerns the modeling of concrete and concrete structures subjected to stresses ranging from quasi-static to dynamic loading, taking into account the presence of free water in pores. The objective is the development of a predictive simulation tool capable of describing the behavior of concrete and concrete structures, taking into account the effects of saturation ratio. The choice of discrete elements for modeling is justified by the discontinuous phenomena that appear in the concrete, such as cracking, fragmentation, spalling and scabbing. Discrete Elements can reproduce reliably and efficiently the local discontinuous behavior and the overall response of the structure.The first part of this work concerns the simulation of quasi-static tests under uniaxial and highly confined triaxial loadings, taking into account the compaction phenomenon. The effects of the free water contained in the pores are taken into account by introducing a dependency between the water saturation level and the inelastic deformation. The identification process of the model parameters is presented. Finally, the model is validated by reproducing the quasi-static behavior of concrete in different tests.The second part of this work concerns the dynamic behavior of concrete. The aim is to extend the validation of the model by simulating impact tests on concrete slabs of different thickness. The dynamic effects are taken into account and impact simulations on concrete slabs of different thickness are made. The results are in good agreement with experimental results

Cette thèse a permis d'étudier la perméabilité du béton sous conditions thermiques et hydriques variables, ainsi que l'effet de fissuration. Nombreux essais (mesures de saturation et perméabilité, essai de compressions uniaxiales et triaxiales et hydrostatiques) ont été menés afin d'évaluer l'influence de la température et de la saturation sur le comportement hydraulique du béton sain et microfissuré. En parallèle, un dispositif de mesure de la perméabilité sur béton macro fissuré permet d'étudier le comportement d'une macro-fissure de béton confinée et soumise à écoulement de gaz sec ou l'air très humide à différentes températures. Les essais mécaniques multiaxiaux sont couplés aux mesures de perméabilité sur béton sain et micro-fissuré par gel-dégel, qui permet d'évaluer la perméabilité sous charge déviatorique et l'effet de préfissuration sous contrainte. Nous avons également effectué un essai de perméabilité relative du béton en fonction de la saturation en eau, soumis à la dessiccation ou à la resaturation, en conditionnant par les différentes humidités relatives imposées

Dans un scénario de satellites géostationnaires hautement autonomes, dotés de capacités d'auto-assemblage et d'auto-maintenance, les perturbations des bras manipulateurs couplées à la dynamique de ballotement du carburant représentent un risque significatif de dégradation des performances du système de contrôle d'attitude et d'orbite du satellite. Bien que des solutions passives existent pour amortir le ballotement du carburant et compenser les perturbations des bras manipulateurs, il manque une solution de contrôle actif unique capable de compenser ces perturbations tout en évitant de manière optimale la saturation des actionneurs. Cette lacune suscite un grand intérêt dans l'industrie spatiale en raison de ses implications potentielles dans la réduction du poids, des coûts et de la complexité de la fabrication.Cette étude explore l'intégration de techniques de contrôle robuste basées sur la synthèse $H_{infty}$ et de techniques de contrôle adaptatif par modèle de référence avec des schémas de reference governor. L'objectif est de proposer une solution de contrôle unique garantissant un contrôle précis de l'attitude du satellite en présence de perturbations non modélisées et de contraintes des actionneurs. Les avancées théoriques de cette recherche s'étendent également à des scénarios tels que la gestion des défaillances de propulseur dans les quadricoptères sous contraintes d'état et d'entrée, ainsi qu'à l'optimisation de la conception des modes de guidage pour des missions satellitaires telles que la mission Microcarb du CNES
In a scenario of highly autonomous geostationary satellites, with self-assembly and self-maintenance capabilities, manipulator arms perturbations coupled with fuel slosh dynamics represents a significant risk of performance degradation for the satellite attitude and orbit control system. While passive fuel slosh damping solutions and manipulator arm disturbances compensators exist by their own, a unique active control solution capable of rejecting the perturbations while optimally preventing the actuators saturation is lacking and of great interest in the space industry for weight, cost and complexity of manufacturing reduction. This study explores the integration of $H_{infty}$-based robust control and model reference adaptive control techniques with reference governor schemes. The objective is to propose a unique control solution to guarantee precise satellite attitude control in the presence of unmodeled perturbations and actuator constraints. The theoretical advancements from this research also extend to scenarios such as handling propeller failures in quadrotors under state and input constraints and optimizing the design of the guidance modes for satellite missions like the CNES Microcarb mission

Les travaux de thèse traitent du problème de la planification de manœuvres pour le maintien à poste de satellites géostationnaires équipés de tuyères électriques (à poussée faible). Nous évaluons l'opportunité de substituer une telle planification à celle traditionnellement utilisée pour les satellites géostationnaires équipés de tuyères chimiques (à poussée forte).
Dès son apparition, la technologie des systèmes de propulsion à poussée faible a rencontré un vif intérêt auprès des agences et des sociétés spatiales. Grâce à sa haute impulsion spécifique (qui implique une basse consommation de carburant), cette technologie est devenue très compétitive par rapport à la technologie traditionnelle des propulseurs chimiques à poussée forte, surtout dans les phases de transfert et rendez-vous des missions spatiales.
Pendant la définition des missions à poussée faible, les analyses de faisabilité des phases de transfert et rendez-vous (via la solution de problèmes d'optimisation de trajectoire) ont été réalisées avec des solutions d'optimisation alternatives. En effet, pendant ces phases, il est nécessaire d'activer les systèmes de propulsion à faible poussée sur des longues portions du temps de transfert.
Par conséquent, les problèmes d'optimisation de trajectoire à poussée forte (typiquement formulés en temps discret) ont été remplacés par des problèmes d'optimisation de trajectoire à poussée faible formulés en temps continu et résolus par des techniques de contrôle en temps continu.
Le premier objectif de cette thèse est de comprendre quel est l'impact de la technologie à faible poussée lors de l'analyse de faisabilité de la phase de maintien à poste de satellites géostationnaires. Nous étudions en particulier l'impact de l'utilisation des systèmes de propulsion à faible poussée sur la planification de manœuvres et sur la boucle entière de maintien à poste géostationnaire.
L'étude consiste à déduire si la planification de manœuvres à poussée faible est compétitive au regard des stratégies classiques de planification couramment employées pour des manœuvres à poussée forte.
Généralement, les stratégies classiques à long terme pour le maintien à poste sont déduites de modèles de propagation d'orbite simplifiés (en fonctions des paramètres orbitaux moyennés) par la conjonction des trois facteurs suivants : la forte poussée des propulseurs, la dimension de la fenêtre de maintien à poste pas très contraignante ainsi que la possibilité d'exécuter des manœuvres à basse fréquence.
Dans le cadre de cette thèse, compte tenu du faible niveau des poussées et des contraintes strictes en position (fenêtres de maintien à poste petites), nous considérons comme plus appropriés l'hypothèse d'une plus haute fréquence de manœuvres et l'utilisation d'un modèle de propagation d'orbite en fonction de paramètres osculateurs.
Pour la planification de manœuvres, nous proposons une solution par approche directe : le problème de maintien à poste en tant que problème de contrôle optimal est discrétisé et traduit en un problème d'optimisation paramétrique. Deux techniques différentes d'optimisation sont proposées : l'optimisation sous contraintes à horizon fixe et celle à horizon glissant.
Cette deuxième technique est appliquée aux équations linéarisées du mouvement préalablement transformées via un changement de variable à la Lyapunov sur l'état des déviations des paramètres équinoxiaux osculateurs. Cette transformation de Lyapunov définit des nouveaux paramètres orbitaux. Elle rend le processus de planification plus compréhensible du point de vue du contrôle et plus facile à implémenter d'un point de vue numérique, grâce aux concepts de platitude et inclusion différentielles.
Les résultats de la planification de manœuvres à poussée faible sont obtenus dans un premier temps en fonction des changements de vitesse, dans un deuxième temps en fonction des forces engendrées par les tuyères des systèmes de propulsion classiques. Le but est de déterminer la solution la plus efficace en conditions nominales et en cas de panne d'un des propulseurs.
Le problème du positionnement simultané de plusieurs satellites dans une même grande fenêtre de maintien à poste n'est pas adressé explicitement. Il est implicitement résolu en proposant une technique fine de contrôle pour maintenir chaque satellite à poste dans une fenêtre de dimension très petite.

Nous considérons l'analyse de stabilité et la stabilisation des systèmes linéaires incertains à commande contrainte. A l'aide d'une modélisation polytopique des saturations et de la notion de stabilité quadratique locale, nous proposons tout d'abord une méthode d'analyse de stabilité autorisant les saturations. Par la suite, les propriétés géométriques des ellipsoïdes et polyèdres nous permettent de décrire plusieurs méthodes de synthèse: par commande saturante, par commande linéaire par morceaux et finalement par commande polynomiale. Toutes ces méthodes font systématiquement appel à des outils numériques efficaces et largement répandus: équations algébriques de Riccati, inégalités matricielles linéaires et matrices polynomiales.

Ce travail de recherche vise à améliorer les connaissances et à mieux cerner le comportement thermo-hydro-mécanique des sols fins. Un volet théorique présente un modèle simple de loi de comportement thermohydromécanique (THM). Le concept de contraintes effectives est élargi aux sols non saturés, avec l’introduction d’une contrainte capillaire. Cette contrainte capillaire est basée sur un modèle micro-structural et calculée à partir de forces d’attraction dues aux ménisques d’eau. Le phénomène d’écrouissage dû à la désaturation du matériau et à l’effet thermique sont modélisés avec un nombre réduit de paramètres des matériaux et basé sur des modèles existants. Le comportement THM est qualitativement et quantitativement modélisé en utilisant les données expérimentales, incluant les chemins de drainage sous contrainte mécanique, avec passage entre les états saturé et non saturé, les chemins de chauffe sous une succion constante, et un chemin déviatorique avec succion et une température imposées. Le volet instrumental et expérimental présente le développement d’un oedometre permettant de réaliser des essais à température et succion imposée. Des chargements THM ont été réalisés sur de la kaolinite P300 et de la bentonite du Wyoming
This research work aims to improve knowledge and to better understand the thermohydromechanical behaviour of fine soils. A theorical aspect describes a simple thermohydromechanical (THM) constitutive model for unsaturated soils. The effective stress concept is extended to unsaturated soils with the introduction of a capillary stress. This capillary stress is based on a microstructural model and caculated from attraction forces due to water menisci. The effect of desaturation and the thermal softening phenomenon are modelled with a minimal number of material parameters and based on existing models. THM process is qualitatively and quantitatively modelled by using experimental data and previous work to show the application of the model, including a drying path under mechanical stress with transition between saturated and unsaturated states, a heating path under constant suction and a deviatoric path with imposed suction and temperature. The instrumental and experimental aspect presents a modified oedometer cell to test soils under controlled temperatures and suctions. THM loadings tests have been investigated for two materials: kaolin P300 and Wyoming bentonite

La possibilité d'utiliser les propriétés électriques du béton pour en faire un capteur intelligent capable de détecter de façon autonome des modifications de propriétés mécaniques ou physiques est un sujet très actuel. Cependant jusqu'à ce jour la tendance est d'introduire dans la matrice cimentaire des additions qui vont augmenter la conductivité du béton. La plupart des recherches décrites dans la littérature utilisent des fibres conductrices, à base par exemple de carbone et d'acier, et elles ont démontré une amélioration significative de la conductivité du béton, qui a également amélioré la capacité d'auto-détection. Bien qu'une étude sur l'auto-détection du béton renforcé de fibres métalliques amorphes ait été réalisée au début de cette recherche, l'objectif principal de ce travail est d'étudier les propriétés d'auto-détection du béton sans addition. Cela a été effectué en suivant les modifications de sa résistance électrique en utilisant un pont de Wheatstone. L'avantage d'utiliser ce type de circuit pour mesurer la résistance est lié à sa capacité à détecter et à suivre des changements de résistance électrique du béton, même s'ils sont très faibles. Dans cette thèse, la variation de la chute de tension au pont de Wheatstone a été suivie sous une sollicitation monotone et cyclique. L'influence de la tension électrique, de la fréquence du courant d'alimentation du pont de Wheatstone, du taux et de la vitesse de chargement sur la sensibilité du capteur à différents niveaux de contrainte a été analysée. Il a été constaté que la variation du taux de chute de tension change significativement en fonction de la contrainte appliquée. Il a également été observé que la tension et la fréquence du courant d'alimentation affecte la sensibilité du système, mais que l'effet de la vitesse de chargement ou le taux de contrainte ne semble pas significatif. La comparaison de la sensibilité du capteur en utilisant deux configuration d'électrodes, soit fixées la surface du béton soit noyées dans le béton est également réalisée. La thèse teste également l'efficacité du pont de Wheatstone pour surveiller l'endommagement du béton sans addition. Des essais de traction par flexion sur des poutres entaillées avec contrôle de la propagation de la fissure ont été réalisés. Les résultats ont montré que la réponse du capteur est sensible à la propagation de la dite fissure et surtout à son ouverture. En outre les résultats obtenus sur trois éprouvettes ont démontré la reproductibilité de la réponse du capteur. L'effet de la position des électrodes par rapport à la localisation de l'endommagement sur la sensibilité du capteur a également été évalué. Les résultats ont été confrontés à des mesures de hauteur de fissure obtenues par vidéo-corrélation. La sensibilité du dispositif vis-à-vis de la température et du degré de saturation est décrite dans la dernière partie de cette thèse. Les résultats ont révélé que le capteur est également sensible à ces deux paramètres
It is well known that electrically conductive concrete has a great potential for sensing applications. However, to utilize the full spectrum of sensing applications of electrically conductive concrete composites, most of time, a conductive addition is necessary. Most previous researches using conductive fibers, e.g. in carbon and steel, as the primary conductive material demonstrated a significant improvement in the conductivity of concrete, which also improved the self-sensing ability. Although a study on self-sensing of amorphous metallic fiber-reinforced concrete was carried out at the beginning of this research, the main focus of the work presented was to study the self-sensing properties of plain concrete. This was done by monitoring its electrical resistance by means of a Wheatstone bridge circuit. The advantage of using this type of circuit to measure resistance lies in its great ability to track and detect changes in electrical resistance, even if they are very small. In this thesis, the variation of voltage drop (ΔV) at Wheatstone bridge circuit was monitored under monotonic and cyclic loading. The effects of the voltage input values, stress rate and the alternating current frequency on sensing behaviour at different levels of loading are reported. The variation of voltage drop rate was found to increase with stress rate in non-linear way. It is also found that the voltage input and the frequency affect the sensitivity of the system but the stress rate effect seems to be insignificant. The sensing characteristics of two electrode positions, i.e. attached at the concrete surface or embedded inside the concrete are also investigated. The thesis also examines the efficiency of the Wheatstone bridge to monitor the damage of plain concrete. Three bending tests were performed on notched beams for this study. The results showed that the electrical conductivity was sensitive to cracks. The relationship between ΔV and crack opening was established. The ΔV increased and decreased with crack opening and closing for all cyclic tests. In addition, the effect of electrode positions with respect to the localization of the damage on the sensitivity of the technique was also evaluated. The performance of the Wheatstone bridge circuit to monitor temperature and degree of saturation through electrical resistivity of plain concrete is also reported in the last part of this thesis. The electrical resistivity variation was investigated for four levels of temperature at different degrees of saturation and results showed that the designed tool is efficient to monitor the variation of these conditions

Les travaux de thèse traitent du problème de la planification de manoeuvres pour le maintien à poste de satellites géostationnaires équipés de tuyères électriques (à poussée faible). Nous évaluons l'opportunité de substituer une telle planification à celle traditionnellement utilisée pour les satellites géostationnaires équipés de tuyères chimiques (à poussée forte). Dès son apparition, la technologie des systèmes de propulsion à poussée faible a rencontré un vif intérêt auprès des agences et des sociétés spatiales. Grâce à sa haute impulsion spécifique (qui implique une basse consommation de carburant), cette technologie est devenue très compétitive par rapport à la technologie traditionnelle des propulseurs chimiques à poussée forte, surtout dans les phases de transfert et rendez-vous des missions spatiales. Pendant la définition des missions à poussée faible, les analyses de faisabilité des phases de transfert et rendez-vous (via la solution de problèmes d'optimisation de trajectoire) ont été réalisées avec des solutions d'optimisation alternatives. En effet, pendant ces phases, il est nécessaire d'activer les systèmes de propulsion à faible poussée sur des longues portions du temps de transfert. Par conséquent, les problèmes d'optimisation de trajectoire à poussée forte (typiquement formulés en temps discret) ont été remplacés par des problèmes d'optimisation de trajectoire à poussée faible formulés en temps continu et résolus par des techniques de contrôle en temps continu. Le premier objectif de cette thèse est de comprendre quel est l'impact de la technologie à faible poussée lors de l'analyse de faisabilité de la phase de maintien à poste de satellites géostationnaires. Nous étudions en particulier l'impact de l'utilisation des systèmes de propulsion à faible poussée sur la planification de manoeuvres et sur la boucle entière de maintien à poste géostationnaire. L'étude consiste à déduire si la planification de manoeuvres à poussée faible est compétitive au regard des stratégies classiques de planification couramment employées pour des manoeuvres à poussée forte. Généralement, les stratégies classiques à long terme pour le maintien à poste sont déduites de modèles de propagation d'orbite simplifiés (en fonctions des paramètres orbitaux moyennés) par la conjonction des trois facteurs suivants : la forte poussée des propulseurs, la dimension de la fenêtre de maintien à poste pas très contraignante ainsi que la possibilité d'exécuter des manoeuvres à basse fréquence. Dans le cadre de cette thèse, compte tenu du faible niveau des poussées et des contraintes strictes en position (fenêtres de maintien à poste petites), nous considérons comme plus appropriés l'hypothèse d'une plus haute fréquence de manoeuvres et l'utilisation d'un modèle de propagation d'orbite en fonction de paramètres osculateurs. Pour la planification de manoeuvres, nous proposons une solution par approche directe : le problème de maintien à poste en tant que problème de contrôle optimal est discrétisé et traduit en un problème d'optimisation paramétrique. Deux techniques différentes d'optimisation sont proposées : l'optimisation sous contraintes à horizon fixe et celle à horizon glissant. Cette deuxième technique est appliquée aux équations linéarisées du mouvement préalablement transformées via un changement de variable à la Lyapunov sur l'état des déviations des paramètres équinoxiaux osculateurs. Cette transformation de Lyapunov définit des nouveaux paramètres orbitaux. Elle rend le processus de planification plus compréhensible du point de vue du contrôle et plus facile à implémenter d'un point de vue numérique, grâce aux concepts de platitude et inclusion différentielles. Les résultats de la planification de manoeuvres à poussée faible sont obtenus dans un premier temps en fonction des changements de vitesse, dans un deuxième temps en fonction des forces engendrées par les tuyères des systèmes de propulsion classiques. Le but est de déterminer la solution la plus efficace en conditions nominales et en cas de panne d'un des propulseurs. Le problème du positionnement simultané de plusieurs satellites dans une même grande fenêtre de maintien à poste n'est pas adressé explicitement. Il est implicitement résolu en proposant une technique fine de contrôle pour maintenir chaque satellite à poste dans une fenêtre de dimension très petite.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'utilisation de l'allocation de commande dans le domaine de l'électrotechnique et l'électronique de puissance. Elle comporte deux volets, le premier orienté sur la théorie de l'allocation de commande et le second en lien avec la conception de lois de commande pour les convertisseurs en parallèles. L'allocation de commande donne des solutions pour commander des systèmes redondants en entrée. Toutefois les définitions et caractérisations de cette classe de systèmes souffrent d'un manque d'uniformité. C'est pourquoi dans le premier volet, cette thèse présente de nouvelles définitions et caractérisations générales de systèmes linéaires redondants en entrée en prenant en compte les contraintes d'entrée et d'état. Le cadre d'application de la technique d'allocation dite "géométrique" est également étendu pour prendre en compte des contraintes d'entrée. À la lumière de ces contributions, nous montrons dans le second volet que le système de convertisseurs continus en parallèle alimentant une charge unique est redondant en entrée. Sur ce système, des techniques de commande basées sur l'allocation de commande sont utilisées en apportant des preuves de stabilité et de performance. Ces développements sont appuyés par des simulations et des expérimentations
This thesis is about the use of control allocation theory in the field of electrical engineering and power electronics. It is composed of two parts. The first one is related to control allocation theory and the second one focuses on the control of a particular application: the parallel interconnection of DC/DC converters. The control allocation theory gives tools to design control laws for input redundant systems. However, current definitions about those systems suffer from a lack of uniformity. That is why the first part provides new definitions and characterisations of input redundant systems in order to take input and state constraints into account. Furthermore, the control allocation method named "geometric approach" is enhanced to deal with input constraints while designing the control law. Thanks to those contributions, it is shown in the second part that the system composed of the parallel interconnection of DC/DC converters to a single load is an input redundant system. On this system, some methods of the control allocation theory are used to design a controller with stability and performance guarantees. Simulations and experimentations are given to highlight those development

Ce travail se place dans le contexte de l'utilisation de machines à aimants permanents dans les véhicules hybrides ou électriques. Un modèle analytique, qui prend en compte les effets de la non linéarité du circuit magnétique, permet d'obtenir les pertes (Joule et fer) quel que soit le point de fonctionnement de la machine. Des cartes d'isorendement dans le plan couple-vitesse peuvent être tracées. Ce modèle a ensuite été utilisé pour étudier. Des variantes d'une machine synchrone à aimants. Des comparaisons de consommation sur cycles de route ont été effectuées sur ces machines, ainsi que l'étude d'autres structures de rotor à aimants. Un second modèle a été développé pour répondre à un besoin de' conception. Il a servi pour une optimisation sous contraintes dans un objectif de réduction de coût et de volume
A modelling methodology is proposed to study PM synchronous motor for electric drives. A non-linear model is presented to take saturation effects into account. FEM accuracy is combined. To analytical modelling to quicker reach motor performances whatever operating point. A new FEM magnetic 10ss estimation is exploited to obtain efficiency maps (Copper and core 10ss). Influence of active length shortening is stridied. Surface PM shape modification reduces high speed core. Loss. Inset and Interior PM motors are compared. Driving cycle consumption of Interior PM motor is improved by an airgap induction shape modification. Another analytical model is dedicated to conception. It uses a reluctance network. Constrained optimisation ofPM motors is then performed to reach cost and volume reduction