Dissertations / Theses: 'Prédiction trajectoire'

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Alligier, Richard. "Apprentissage artificiel appliqué à la prévision de trajectoire d'avion." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/12286/1/alligier.pdf.

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Abstract:

L'organisme Eurocontrol prévoit une forte hausse du trafic aérien européen d'ici l'année 2035. Cette hausse de trafic justifie le développement de nouveaux concepts et outils pour pouvoir assurer les services dus aux usagers de l'espace aérien. La prévision de trajectoires d'avion est au coeur de ces évolutions. Parmi ces outils, les outils de détection et résolution de conflits utilisent les trajectoires prédites pour anticiper les pertes de séparation entre avions et proposer des solutions aux contrôleurs aériens. L'horizon de prédiction utilisé pour cette application est de l'ordre de dix à vingt minutes. Parmi les algorithmes réalisant une détection et résolution de conflits, certains sont mis en œuvre au sol, obligeant ainsi les prédictions à être calculées en n'utilisant que les informations disponibles dans les systèmes sols. Dans ces systèmes, la masse des avions ainsi que les profils de vitesse ou de poussée des moteurs ne sont pas connus. Ainsi, le calcul d'une trajectoire prédite avec un modèle physique se fait en utilisant des valeurs de référence pour les paramètres inconnus. Dans ce cadre, nous nous intéressons à la phase de montée pour laquelle ces paramètres influent grandement sur la trajectoire de l'avion. Ce travail s'appuie sur le modèle physique BADA développé et maintenu par Eurocontrol. Ce modèle physique modélise, entre autres, les performances des avions. Il fournit également des valeurs de référence pour les paramètres inconnus comme la masse de l'avion, son profil de vitesse en montée, ou la commande de poussée des moteurs. Ce modèle, largement utilisé dans le monde entier, est particulièrement imprécis pour la phase de montée, car les valeurs réelles de ces paramètres sont parfois très éloignées des valeurs de référence. Dans cette thèse, nous proposons soit d'estimer directement certains paramètres, comme la masse, à partir des points passés de la trajectoire, soit d'utiliser des méthodes d'apprentissage supervisé afin d'apprendre, à partir d'exemples, des modèles prédisant les valeurs des paramètres manquants (masse, loi de poussée, vitesses cibles). Ces différentes méthodes sont testées sur des données radar Mode-C et Mode-S sur plusieurs types d'avions. Les prédictions obtenues avec ces méthodes sont comparées à celles obtenues avec les paramètres de référence. Elles sont également comparées avec les prédictions obtenues par des méthodes de régression prédisant directement l'altitude de l'avion plutôt que les paramètres du modèle physique. Nos méthodes permettent de réduire, suivant le type de l'avion, de 50 % à 85 % par rapport à la méthode BADA de référence, la racine de l'erreur quadratique moyenne sur l'altitude prédite à un horizon de dix minutes.

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Pham, Duc-Thinh. "Prédiction de trajectoire et avis de résolution de conflits de trafic aérien basée sur l’apprentissage automatique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEP027.

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Abstract:

L'augmentation de la demande de trafic a mis à rude épreuve le système de contrôle de la circulation aérienne et les contrôleurs, d'où la nécessité d'un système novateur et efficace de détection et de résolution des conflits. Dans le cadre de cette thèse, nous nous concentrons sur l'étude des défis de la détection et de la résolution des conflits en utilisant des approches d'apprentissage machine. Nous avons essayé d'apprendre et de prédire les comportements des contrôleurs à partir de données utilisant Random Forest. Nous proposons également une nouvelle approche pour la détection probabiliste des conflits en utilisant le Processus Gaussien Hétéroscédastique comme modèles prédictifs et l'optimisation bayésienne pour l'algorithme de détection probabiliste des conflits. Enfin, nous proposons un agent intelligent artificiel capable de résoudre les conflits, en présence de trafic et d'incertitude. La tâche de résolution de conflit est formulée comme un problème de prise de décision dans un espace d'action vaste et complexe, qui est applicable pour l'utilisation d'un algorithme d'apprentissage par renforcement. Notre travail comprend le développement d'un environnement d'apprentissage, la représentation des états des scénarios, la fonction de récompense et l'algorithme d'apprentissage. Les méthodes d'apprentissage machine ont montré leurs avantages et leur potentiel dans la détection et la résolution des conflits. Cependant, d'autres études seraient menées pour améliorer leurs performances, telles que la représentation du réseau de l'espace aérien, l'apprentissage du renforcement multi-agent ou la reconstruction de la stratégie du contrôleur à partir de données
The increasing in traffic demand has strained air traffic control system and controllers which lead to the need of novel and efficient conflict detection and resolution advisory. In the scope of this thesis, we concentrate on studying challenges in conflict detection and resolution by using machine learning approaches. We have attempted to learn and predict controller behaviors from data using Random Forest. We also propose a novel approach for probabilistic conflict detection by using Heteroscedastic Gaussian Process as predictive models and Bayesian Optimization for probabilistic conflict detection algorithm. Finally, we propose an artificial intelligent agent that is capable of resolving conflicts, in the presence of traffic and uncertainty. The conflict resolution task is formulated as a decision-making problem in large and complex action space, which is applicable for employing reinforcement learning algorithm. Our work includes the development of a learning environment, scenario state representation, reward function, and learning algorithm. Machine learning methods have showed their advantages and potential in conflict detection and resolution related challenges. However, more studies would be conducted to improve their performances such as airspace network representation, multi-agent reinforcement learning or controller's strategy reconstruction from data

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Monot, Nolwenn. "Des systèmes d'aide à la conduite au véhicule autonome connecté." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0109/document.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le développement et la conception de fonctions d’aide à la conduite pour les véhicules autonomes de niveau 3 et plus en milieu urbain ou péri urbain. Du fait d’un environnement plus complexe et de trajectoires possibles plus nombreuses et sinueuses, les algorithmes des véhicules autonomes développés pour l’autoroute ne sont pas adaptés pour le milieu urbain. L’objectif de la thèse est de mettre à disposition des méthodes et des réalisations pour permettre au véhicule autonome d’évoluer en milieu urbain. Cette thèse se focalise sur la proposition de solutions pour améliorer le guidage latéral des véhicules autonomes en milieu urbain à travers l’étude de la planification de trajectoire en situation complexe, l’analyse du comportement des usagers et l’amélioration du suivi de ces trajectoires complexes à faibles vitesses. Les solutions proposées doivent fonctionner en temps réel dans les calculateurs des prototypes pour pouvoir ensuite être appliquées sur route ouverte. L’apport de cette thèse est donc autant théorique que pratique.Après une synthèse des fonctions d’aide à la conduite présentes à bord des véhicules et une présentation des moyens d’essais mis à disposition pour la validation des algorithmes proposés, une analyse complète de la dynamique latérale est effectuée dans les domaines temporel et fréquentiel. Cette analyse permet alors la mise en place d’observateurs de la dynamique latérale pour estimer des signaux nécessaires aux fonctions de guidage latéral et dont les grandeurs ne sont pas toujours mesurables, fortement dégradées ou bruitées. La régulation latérale du véhicule autonome se base sur les conclusions apportées par l’analyse de cette dynamique pour proposer une solution de type multirégulateur capable de générer une consigne en angle volant pour suivre une trajectoire latérale quelle que soit la vitesse. La solution est validée tant en simulation que sur prototype pour plusieurs vitesses sur des trajectoires de changement de voie. La suite de la thèse s’intéresse à la génération d’une trajectoire en milieu urbain tenant compte non seulement de l’infrastructure complexe (intersection/rond-point) mais également des comportements des véhicules autour. C’est pourquoi, une analyse des véhicules de l’environnement est menée afin de déterminer leur comportement et leur trajectoire. Cette analyse est essentielle pour la méthode de génération de trajectoire développée dans cette thèse. Cette méthode, basée sur l’algorithme A* et enrichie pour respecter les contraintes géométriques et dynamiques du véhicule, se focalise d’abord dans un environnement statique complexe de type parking ou rond-point. Des points de passage sont intégrés à la méthode afin de générer des trajectoires conformes au code de la route et d’améliorer le temps de calcul. La méthode est ensuite adaptée pour un environnement dynamique où le véhicule est alors capable, sur une route à double sens de circulation, de dépasser un véhicule avec un véhicule arrivant en sens inverse
This thesis is about the design of driving assistance systems for level 3 urban automated driving. Because of a more complex of the environment and a larger set of possible trajectories, the algorithms of highway automated driving are not adapted to urban environment. This thesis objective is to provide methods and algorithms to enable the vehicle to perform automated driving in urban scenarios, focusing on the vehicle lateral guidance and on the path planning. The proposed solutions operate in real-time on board of the automated vehicle prototypes. The contribution of this thesis is as theoretical as practical.After a synthesis of the driving assistance systems available on current cars and a presentation of the prototypes used for the validation of the algorithms developed in the thesis, a complete analysis of the vehicle lateral dynamics is carried out in time and frequency domains. This analysis enables the design of observers of the lateral dynamics in order not only to estimate signals required for the lateral guidance functions but also to increase reliability of available measurements. Based on the conclusions from the analysis of lateral dynamic, a multi-controller solution has been proposed. It enables the computation of a steering wheel input to follow a trajectory at any longitudinal speed. The solution is validated in simulation and on real road traffic for lane change scenarios. Another contribution consist in an analysis on the other vehicles of the environment is conducted in order to identify their behaviors and which maneuver there are performing. This analysis is essential for the path planning function developed in the thesis. This method, based on the A* algorithm and extended to respect geometric and dynamic constraints, firstly focuses on static environment such as a parking lot. Waypoints are added to the method in order to compute trajectories compatible with traffic regulation and improve the computation time. The method is then adapted for dynamic environment where, in the end, the vehicle is able to perform overtaking manoeuvers in a complex environment

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Brault, Patrice. "Estimation de mouvement et segmentation d'image." Paris 11, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011310.

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Abstract:

La première partie de ce mémoire présente une nouvelle vision de l'estimation de mouvement (EM) dans les séquences vidéo. Nous abordons l'EM à partir de familles d'ondelettes redondantes peu connues et adaptées à différentes transformations, dont, plus particulièrement, la vitesse. Les standards de compression actuels prennent en compte une compression objet mais ne calculent toujours que de simples vecteurs de mouvements de ``blocs''. Nous avons mis en œuvre ces familles d'ondelettes car 1) elles sont construites pour le calcul de paramètres sur plusieurs types de mouvement (rotation, vitesse, accélération). 2) à partir des paramètres de mouvement, nous proposons une approche de l'EM basée sur l'identification des trajectoires des objets. L'approche s'apparente alors à une compression contextuelle, fondée sur une compréhension de la scène. La seconde partie présente deux développements concernant la segmentation non-supervisée dans une approche bayésienne. 1) nous réduisons le temps de segmentation d'une séquence par une mise en oeuvre itérative de la segmentation. Nous montrons l'application à l'EM d'une région segmentée. 2) nous réduisons le temps de segmentation en effectuant la projection de l'image dans le domaine des ondelettes. Ces deux développements sont fondés sur une modélisation de Potts-Markov (PMRF) pour les étiquettes des pixels ou des coefficients d'ondelettes. Ils utilisent un algorithme itératif de type Markov Chain Monte Carlo avec échantillonneur de Gibbs. Enfin, dans l'approche par ondelettes, nous avons développé le modèle de Potts-Markov pour l'adapter aux orientations privilégiées des sous-bandes d'ondelettes
The first part of this thesis presents a new vision of the motion estimation (ME) in video sequences. We investigate motion estimation with redundant wavelet families tuned to different kind of transformations and, in particular, to speed. Today video compression standards are supposed to realize the compression in an object-based approach, but still compute raw motion vectors on “blocks”. We thus implemented these wavelet families because 1) they are built to perform motion parameter quantization on several kinds of motions (rotation, speed, acceleration) and 2) based on the motion parameters, we can propose an approach of the ME through the identification of the objects trajectories. The global approach is then closer to a contextual compression, based on the understanding of the scene. The second part introduces two new developments on unsupervised segmentation in a Bayesian approach. 1) we reduce the computation time of a sequence through an iterative implementation of the segmentation. We show an application with the ME of a segmented region. 2) We reduce the segmentation time by making the projection of the image in the wavelet domain. These two developments are based on a Potts-Markov modelling (PMRF) for the labels of the pixels and of the wavelet coefficients. They use a Markov Chain Monte Carlo iterative algorithm with a Gibbs sampler. We also develop a Potts model in the wavelet domain to tune it to the specific orientations of the wavelet subbands

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Houenou, Adam. "Calcul de trajectoires pour la préconisation de manoeuvres automobiles sur la base d'une perception multi-capteur : application à l'évitement de collision." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00977389.

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Abstract:

Les systèmes d'aide à la conduite, en général, et plus particulièrement les systèmes d'aide à l'évitement de collision sont de plus en plus en présents dans les véhicules car ils ont un très fort potentiel de réduction du nombre d'accidents de la circulation.En effet, ces systèmes ont pour rôle d'assister le conducteur, voire de se substituer à lui lorsque la situation de conduite indique un risque de collision important. Cette thèse traite du développement de ces systèmes en abordant quelques problématiques rencontrées.Afin de réagir convenablement, le système a d'abord besoin d'une représentation aussi fidèle que possible de l'environnement du véhicule. La perception est faite au moyen de capteurs extéroceptifs qui permettent de détecter les objets et d'en mesurer divers paramètres selon leur principe de mesure. La fusion des données individuelles des capteurs permet d'obtenir une information globale plus juste, plus certaine et plus variée. Ce travail traite en profondeur des méthodes de suivi d'objets par fusion de données multi-capteur, multimodale au niveau piste. Les approches proposées ont été évaluées puis approuvées grâce à des données de roulage réel et sur des données de conduite simulées.Il est ensuite nécessaire de faire une analyse de la scène perçue au cours du temps afin d'évaluer le risque de collision encouru par le véhicule porteur du système. Cette thèse propose des méthodes de prédiction de trajectoire et de calcul de probabilité de collision, à divers horizons temporels afin de quantifier le risque de collision et d'établir ainsi divers niveaux d'alerte au conducteur. Un simulateur de scénarios automobiles a été utilisé pour valider la cohérence des méthodes d'analyse de scène.Enfin, lorsque le risque de collision atteint un seuil jugé critique, le système doit calculer une trajectoire d'évitement de collision qui sera ensuite automatiquement exécutée. Les principales approches de planification de trajectoires ont été revues et un choix a été fait et motivé en accord avec le contexte de système d'aide à la conduite.

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Messaoud, Kaouther. "Deep learning based trajectory prediction for autonomous vehicles." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS048.

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Abstract:

La prédiction de trajectoire des agents avoisinants d'un véhicule autonome est essentielle pour la conduite autonome afin d'effectuer une planification de trajectoire d'une manière efficace. Dans cette thèse, nous abordons la problématique de prédiction de trajectoire d'un véhicule cible dans deux environnements différents ; une autoroute et une zone urbaine (intersection, rond-point, etc.). Dans ce but, nous développons des solutions basées sur l'apprentissage automatique profond en mettant en phase les interactions entre le véhicule cibles et les éléments statiques et dynamiques de la scène. De plus, afin de tenir compte de l'incertitude du futur, nous générons de multiples trajectoires plausibles et la probabilité d'occurrence de chacune. Nous nous assurons également que les trajectoires prédites sont réalistes et conformes à la structure de la scène. Les solutions développées sont évaluées à à l'aide de bases de données de conduite réelles
The trajectory prediction of neighboring agents of an autonomous vehicle is essential for autonomous driving in order to perform trajectory planning in an efficient manner. In this thesis, we tackle the problem of predicting the trajectory of a target vehicle in two different environments; a highway and an urban area (intersection, roundabout, etc.). To this end, we develop solutions based on deep machine learning by phasing the interactions between the target vehicle and the static and dynamic elements of the scene. In addition, in order to take into account the uncertainty of the future, we generate multiple plausible trajectories and the probability of occurrence of each. We also make sure that the predicted trajectories are realistic and conform to the structure of the scene. The solutions developed are evaluated using real driving datasets

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Ballesteros, tolosana Iris. "Commande Prédictive pour le Véhicule Autonome." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC007/document.

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Abstract:

Le travail de thèse décrit dans ce manuscrit concerne les Systèmes Avancés d’Aide à la Conduite (ADAS) qui sont devenus de nos jours un axe de recherche stratégique chez de nombreux constructeurs automobiles. Ce type de systèmes peuvent être considérés comme la première génération de dispositifs de conduite assistée ou semi-autonome et qui ouvrira la voie aux véhicules pleinement autonomes. La première partie de ce manuscrit concerne l’analyse et la commande pour les applications de contrôle de la dynamique latérale du véhicule – autoguidage par suivi de cible et aide au maintien au centre de la voie (LCA). Dans ce cadre, la sécurité joue un rôle clé, mettant en lumière la mise en oeuvre différentes techniques de commande contrainte pour des modèles linéaires à paramètres variants (LPV). La commande prédictive (MPC) et la commande par interpolation (IBC) ont été sélectionnés dans ce travail. De plus, la conception d’un système de commande robuste qui assure un comportement correct malgré la variation des paramètres du système ou la présence d’incertitudes est une caractéristique critique. Les outils de la théorie de l’invariance positive robuste (RPI) sont pris en considération pour la conception de stratégies de commande robustes LPV par rapport aux larges variations de la vitesse véhicule et aux changements de courbure de la route. Le second axe de cette thèse est la planification optimale de trajectoire pour les manouvres de dépassement et de changement de voie sur autoroute, avec réduction des risques de collision. Pour atteindre cet objectif, la description exhaustive des scénarios possible est présentée, permettant de formuler un problème d’optimisation qui maximise le confort du conducteur et assure la satisfaction des contraintes du système
The thesis work contained in this manuscript is dedicated to the Advanced Driving Assistance Systems, which has become nowadays a strategic research line in many car companies. This kind of systems can be seen as a first generation of assisted or semi-autonomous driving, that will set the way to fully automated vehicles. The first part focuses on the analysis and control of lateral dynamics control applications - Autosteer by target tracking and the Lane Centering Assistance System (LCA). In this framework, safety plays a key role, bringing into focus the application of different constrained control techniques for linear parametervarying (LPV) models. Model Predictive Control (MPC) and Interpolation Based Control (IBC) have been the selected ones in the present work. In addition, it is a critical feature to design robust control systems that ensure a correct behavior under system's variation of parameters or in the presence of uncertainty. Robust Positive Invariance (RPI) theory tools are considered to design robust LPV control strategies with respect to large vehicle speed variations and curvature of the road changes. The second axis of this thesis is the optimization-based trajectory planning for overtaking and lane change in highways with anti-collision enhancements. To achieve this goal, an exhaustive description of the possible scenarios that may arise is presented, allowing to formulate an optimization problem which maximizes passenger comfort and ensures system constraints' satisfaction

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Bimou, Charlotte. "Analyse de trajectoires, perte d'autonomie et facteurs prédictifs : Modélisation de trajectoires." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0030/document.

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Abstract:

La poursuite du rythme d’augmentation de l’espérance de vie des générations issue du baby-boom dans les pays développés serait souvent accompagnée de limitations fonctionnelles, d’incapacité, de plus en plus observées dans la population gériatrique. L'objectif général de cette thèse était de contribuer à la connaissance de l’évolution de l’autonomie fonctionnelle des personnes âgées dans une population hétérogène. Il s’agissait dans un premier temps d'identifier des groupes homogènes dans une population hétérogène de personnes âgées suivant la même trajectoire d'autonomie fonctionnelle sur une période de deux ans, ainsi que des facteurs prédictifs potentiels. Dans un second temps, d’analyser les conséquences cliniques des trajectoires et la survie des patients sur la même période d’observation. Le SMAF (Système de Mesure de l’Autonomie Fonctionnelle) et les échelles ADL (Activities of Daily Living) ont été employés comme indicateurs d’évaluation de l’autonomie. Dans ce contexte, des données de 221 patients issues de la cohorte UPSAV (Unité de Prévention, de Suivi et d’Analyse du Vieillissement) ont été exploitées. Nous avons employé trois méthodes d’analyse de trajectoires dont le GBTM (Group-Based Trajectory Modeling), k-means et classification ascendante hiérarchique. Les résultats ont révélé trois trajectoires distinctes d’autonomie fonctionnelle : stable, stable pendant un temps puis détériorée, continuellement altérée. Les facteurs prédictifs des trajectoires obtenus à l’aide de la régression logistique sont des critères socio-démographiques, médicaux et biologiques. Les personnes âgées affectées à la trajectoire de perte d’autonomie (trajectoire continuellement altérée) ont montré de fortes proportions de chutes dommageables. A partir d’un modèle de Cox, les troubles neurocognitifs, l’insuffisance cardiaque, la perte de poids involontaire et l’alcool ont été révélés comme facteurs prédictifs de la survenue du décès. On conclut de ces travaux que l’analyse longitudinale sur deux ans de suivi a permis de trouver des sous-groupes homogènes de personnes âgées en termes d’évolution de l’indépendance fonctionnelle. Quel que soit le niveau d’autonomie, la prévention de l’UPSAV devient utile même si le niveau d’utilité n’est pas le même. La prévention et le dépistage de la perte d’autonomie de la personne âgée suivie sur son lieu de vie doivent être anticipés afin de retarder la dégradation et maintenir l’autonomie à domicile. Des analyses ultérieures devraient s’intéresser à l’exploration de plus larges cohortes de personnes âgées pour confirmer et généraliser notre travail
The increase in life expectancy of baby boom generations in developed countries would often be accompanied by functional limitations, disability, increasingly observed in the geriatric population. The general objective of this thesis was to contribute to the knowledge of the evolution of the functional independence of older people in a heterogeneous population. First, it was to identify homogeneous groups in a heterogeneous population of elderly people following the same functional independence trajectory over a two-year period, and potential predictive factors. Second, it was to analyze the clinical consequences of trajectories and patient survival over the same observation period. The SMAF (Système de Mesure de l'Autonomie Fonctionnelle) and ADL (Activities of Daily Living) scales were used as indicators for measuring independence. Analysis were performed from a sample of 221 patients of UPSAV (Unit for Prevention, Monitoring and Analysis of Aging) cohort. We used three methods including trajectory analysis including GBTM (Group-Based Trajectory Modeling), k-means and ascending hierarchical classification. The results suggest three distinct trajectories of functional independence: stable, stable then decline, continuously decline. The predictors of trajectories obtained using logistic regression are socio-demographic, medical and biological criteria. Patients assigned to the loss of independence trajectory (continuously altered trajectory) reported high proportions of injurious falls. Based on a Cox model, neurocognitive disorders, heart failure, involuntary weight loss and alcohol were revealed as predictors of death. We conclude from this work that the two-year longitudinal analysis identified homogeneous subgroups of elderly people in terms of changes in functional independence. The prevention of UPSAV becomes a useful even if the utility level is not the same. Prevention and screening of the loss of independence of the elderly person followed at home must be anticipated in order to delay the deterioration and to maintaining the autonomy. Future analyses should focus on exploring large cohorts of older people to confirm and generalize our research

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Lafaye, Jory. "Commande des mouvements et de l'équilibre d'un robot humanoïde à roues omnidirectionnelles." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT052/document.

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Abstract:

La problématique traitée dans cette thèse concerne la commande et l'équilibre des robots humanoïdes disposant d'une base mobile à roues omnidirectionnelles. Les méthodes développées visent à atteindre de hautes performances dynamiques pour ce type de robot, tout en assurant stabilité et équilibre. Les robots humanoïdes ont en général un centre de masse relativement haut en comparaison avec leur surface de contact avec le sol. Ainsi, la moindre accélération des corps du robot induit une large variation de la répartition des forces de contact avec le sol. Si celles-ci ne sont pas correctement contrôlées, alors le robot peut tomber. De plus, le robot disposant d'une base mobile à roues, une perturbation peut l'amener aisément à basculer sur deux roues. Enfin, un intérêt particulier a été apporté à la réalisation d'une commande temps-réel implémentée sur le système embarqué du robot. Cela implique principalement des contraintes concernant le temps de calcul de la loi de commande. Afin de répondre à ces problèmes, deux modèles linéaires du robot ont été réalisés. Le premier permet de modéliser la dynamique du robot lorsque celui-ci possède toutes ses roues en contact avec le sol. Le second permet de modéliser la dynamique du robot lorsque celui-ci bascule sur deux de ses roues. Ces modèles ont été réalisés en prenant en compte la répartition massique du robot. Ainsi, il a été judicieux de le modéliser comme un système à deux masses ponctuelles, pouvant se déplacer sur un plan parallèle au sol. La première correspond au centre de masse de la base mobile, la seconde à celui du reste du robot. Ces modèles sont ensuite utilisés au sein de deux commandes prédictives, permettant de prendre en compte à chaque instant les contraintes dynamiques ainsi que le comportement du robot dans le futur. La première commande permet de contrôler les déplacements du robot lorsque celui-ci possède toutes ses roues en contact avec le sol, lui assurant de ne pas basculer. La seconde permet au robot de se rattraper d'une situation où une perturbation l'amène à basculer, afin de ramener toutes ses roues en contact avec le sol. Aussi, un superviseur disposant d'une machine à état à été réalisé afin de définir quelle loi de commande doit être exécutée à chaque instant. Ce superviseur utilise les capteurs disponibles sur le robot afin d'observer son état de basculement. Enfin, afin de valider expérimentalement le résultat des développements de cette thèse, une série d'expériences a été présentée, mettant en évidence les différents aspects de la loi de commande. Notamment, des essais ont été réalisés concernant le suivi de trajectoires non physiquement réalisables, le rejet de perturbations appliqués à la base mobile, la stabilisation du robot lors de son basculement, ainsi que la compensation de variations de l'inclinaison du sol
The problem of this thesis concerns the control of the movements and the equilibrium of humanoid robots that have a mobile base with omnidirectionnal wheels. The developed methods aim to reach high dynamical performances for this type of robot, while ensuring it stability and equilibrium. Humanoid robots have generally a center of mass relatively high compared to its contact surface with the ground. Therefore, the slightest acceleration of the robot bodies induces a large variation of the distribution of the contact forces with the ground. If they are not properly controlled, the robot can fall. Moreover, the robot having a mobile base with wheels, a disturbance can easily bring it to tilt on two wheels. Finally, a specific interest have been provided about the realisation of a real time controler implemented on the embedded system of the robot. This implies some constraints about the computationnal time of the control law. In order to answer these problems, two linear models of the robot have been developed. The first allows to modelize the dynamics of the robot when it has all of its wheels in contact with the ground. The second allows to modelize the dynamics of the robot when it tilts on two of its wheels. These models have been developed by taking into account the mass distribution of the robot. These models have been subsequently used in two predictive control laws, allowing to take into account at every instant the dynamical constraints as weel as the future behavior of the robot. The first allows to control the movements of the robot when it has all of its wheels in contact with the ground, preventing it for tilting. The second allows the robot to recover itself in a situation when a disturbance bring it to tilt, in order to bring back all of its wheels in contact with the ground. Also, a supervisor that has a state machine has been made in order to define which control law has to be executed at each instant. This supervisor uses the available sensors on the robot in order to observe its tilt state. Finally, in order to validate experimentally the results of the developments of this thesis, a series of experiments has been presented, demonstrating some aspects of the control law. In particular, some tests have been made concerning the tracking of non physically feasible trajectories, the reject of disturbances applied on the mobile base, the stabilisation of the robot during its tilt, and the compensation of the variations of the ground inclination

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Herdt, Andrei. "Commande prédictive d'un robot humanoïde." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01038025.

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L'étendue des mouvements que les robots humanoïdes peuvent réaliser est fortement limitée par des contraintes dynamiques. Une loi de commande qui ne prend pas en compte ses res- trictions, d'une manière ou autre, ne va pas réussir d'éviter une chute. La Commande Prédictive est capable de considérer les contraintes sur l'état et le contrôle de manière explicite, ce qui la rend particulièrement appropriée pour le contrôle des mouvements des robots marcheurs.Nous commençons par dévoiler la structure spécifique de ces contraintes, démontrant notamment l'importance des appuis au sol. Nous développons ensuite une condition suffisante pour l'évitement d'une chute et nous proposons une loi de commande prédictive qui y réponde. Cette formulation nous sert ensuite pour la conception des contrôleurs pratiques, capables d'un contrôle plus efficace et plus robuste des robots marcheurs humanoïdes.

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Asep, Rahmat. "Commande prédictive multidimensionnelle : application à la poursuite de trajectoire avion." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30176.

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Abstract:

Cette these concerne le developpement et la mise en uvre de lois de commande de type predictif pour le suivi de trajectoires 4d. L'application visee concerne le pilotage et le guidage des avions de transport au cours de manuvres rapides. On s'interesse donc a la commande d'un systeme multi-variable fortement nonlineaire au cours de phases evolutives. Dans cette situation les hypotheses necessaires a la mise en uvre des methodes classiques d'elaboration de lois de pilotage automatique n'etant pas satisfaites, il a semble interessant de se tourner vers une approche predictive a caractere fortement adaptatif de la commande automatique qui puisse integrer en ligne des informations sur la trajectoire a suivre. L'analyse de la dynamique du vol a conduit a distinguer deux niveaux pour celle-ci. Une dynamique interne tres rapide et liee aux parametres de pilotage, et une dynamique externe lente et liee aux parametres de guidage. Ceci conduit alors a la definition d'une forme normale limitee pour la representation de la dynamique du vol. Un algorithme d'estimation parametrique et deux structures de commande predictive sont alors developpees dans le cadre de ce formalisme. Constatant que ceux-ci mettent en uvre des parametres multiples de difficile reglage, une couche de supervision, basee sur les techniques de la logique floue, est alors proposee. L'ensemble de ces travaux est illustre dans le cadre de manuvres d'anticollision aeriennes pour des avions de transport

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Rousseau, Gauthier. "Optimal trajectory planning and predictive control for cinematographic flight plans with quadrotors." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC086/document.

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Abstract:

Cette thèse s'intéresse à la réalisation autonome de plans de vol cinématographiques par un quadrotor équipé d'une caméra. Ces plans de vol consistent en une série de points de passage à rejoindre successivement, en adoptant diverses méthodes de prise de vue et en respectant des références de vitesses ainsi que des couloirs de vols. Une étude approfondie de la dynamique du quadrotor est tout d'abord proposée et utilisée pour construire un modèle linéarisé du drone autour de l'équilibre de vol stationnaire. L'analyse de ce modèle linéaire permet de mettre en évidence l'impact de l'inertie des rotors du drone dans sa dynamique, notamment l'apparition d'un comportement à non minimum de phase en roulis ou tangage, lorsque les moteurs sont inclinés. Dans un second temps, deux algorithmes de génération de trajectoires lisses, faisables et adaptées à la cinématographie sont proposés. La faisabilité de la trajectoire est garantie par le respect de contraintes sur ses dérivées temporelle, adaptées pour la cinématographie et obtenue grâce à l'étude du modèle non linéaire du drone. Le premier repose sur une optimisation bi-niveaux d'une trajectoire polynomiale par morceaux, dans le but de trouver la plus rapide des trajectoires à minimum de jerk permettant d'accomplir la mission. Le second algorithme consiste en la génération de trajectoires B-spline non-uniformes à durée minimale. Pour les deux solutions, une étude de l’initialisation du problème d'optimisation est présentée, de même qu'une analyse de leurs avantages et limitations. Pour ce faire, elles sont notamment confrontées à des simulations et vols extérieurs. Enfin, une loi de commande prédictive est proposée pour asservir les mouvements de la caméra embarquée de manière douce et précise
This thesis focuses on the autonomous performance of cinematographic flight plans by camera equipped quadrotors. These flight plans consist in a series of waypoints to join while adopting various camera behaviors, along with speed references and flight corridors. First, an in depth study of the nonlinear dynamics of the drone is proposed, which is then used to derive a linear model of the system around the hovering equilibrium. An analysis of this linear model allows us to emphasize the impact of the inertia of the propellers when the latter are tilted, such as the apparition of a nonminimum phase behavior of the pitch or roll dynamics. Then, two algorithms are proposed to generate smooth and feasible cinematographic trajectories. The feasibility of the trajectory is ensured by constraints on its time derivatives, suited for cinematography and obtained with the use of the nonlinear model of the drone. The first algorithm proposed in this work is based on a bi-level optimization of a piecewise polynomial trajectory, in order to find the fastest feasible minimum jerk trajectory to perform the flight plan. The second algorithm consists in the generation of feasible, minimum time, non-uniform B-spline trajectories. For both solutions, a study of the initilization of the optimization problem is proposed, as well as a discussion about their advantages and limitations. To this aim, they are notably confronted to simulations and outdoor flight experiments. Finally, a predictive control law is proposed to smoothly and accurately control the onboard camera

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Abdi, Hadi Ibrahim. "Détection et prédiction des collisions en environnement non structuré." Amiens, 2014. http://www.theses.fr/2014AMIE0114.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de présenter un système de prédiction de collision entre véhicules dans un environnement non structuré. Le dispositif est destiné à des zones de trafic intense situées sur des ports ou des chantiers de génie civil, milieux dans lesquels la circulation s'effectue sans voie de circulation réellement matérialisée. Si de nombreux travaux ont été réalisés sur la détection des risques de collision en milieu structuré (voies de circulations, routes, intersection, milieu urbain, etc. . . ), très peu concernent les milieux ouverts. Le système proposé est statique, positionné sur des points critiques. À partir des images acquises par des caméras à large champ de vue, on estime la position et la vitesse des éléments mobiles afin d'être en mesure de prévenir les collisions. Nous avons développé, dans le cadre de cette thèse, des méthodes de prédiction et de suivi de trajectoires d'un ensemble de véhicules évoluant dans une scène de surveillance. Ces véhicules sont dépourvus de capteurs spécifiques. La mise en évidence des situations critiques est effectuée dans un premier temps à partir d'une grille d'occupation de la zone traitée. Et dans un deuxième temps, la prédiction de collisions est effectuée à partir d'une approche géométrique, qui exploite des intersections des ellipses d'incertitudes pour justifier le risque de danger existant entre les objets impliqués dans la collision
The objective of this thesis is to introduce a System for predicting vehicle collision in an unstructured environment. The device is designed for high traffic areas located on ports or civil engineering projects, environments in which traffic moves without lane actually materialized. While many studies have been made on the detection of collision risk in structured environment (traffic lanes, roads, intersection, urban, etc. . . ), very few open areas concemed. The proposed system is static, positioned at critical points. From the images acquired by cameras wide field of view, the estimated position and velocity of the moving parts in order to be able to avoid collisions. We have developed in this thesis, methods for predicting and tracking trajectories of a set of moving vehicles in a scene monitoring. These vehicles have no specific sensors. The identification of critical situations is carried out in a first time from a busy grid of the treated area. And in a second step, the prediction of collisions is performed using a geometric approach, the exploitation of intersections of ellipses uncertainties to justify the risk of danger existing between the objects involved in the collision

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Wybo, Sébastien. "Aide à la conduite des systèmes à risques par la prise en compte du risque : exemple de l'application à la conduite automobile." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/878/.

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Abstract:

Les systèmes à risques peuplent aujourd'hui notre quotidien, qu'il s'agisse des centrales nucléaires, du transport aérien ou de l'automobile individuelle. La conduite de ses systèmes diffère grandement entre chaque système. Cependant, un facteur essentiel est commun à chacun de ces systèmes. La conscience de la situation et en particulier la conscience du risque encouru conditionne en effet toute conduite d'un tel système. La défaillance de cette conscience de la situation peut ainsi entraîner des conduites en conditions dégradées plus risquées qui ont plus de risques d'accidents. Cette thèse propose ainsi un concept d'aide à la conduite visant à améliorer le niveau de sûreté de ces systèmes à risques. Pour ce faire on propose d'évaluer le niveau de risque courant et d'en informer le conducteur afin de l'inciter à rester dans une conduite sûre. Ce travail de thèse s'attache ensuite à proposer une telle aide appliquée au domaine de la conduite automobile et en propose une implémentation basée sur l'utilisation de la fusion de données multi capteurs pour détecter l'état de l'environnement, du véhicule et de son conducteur. Cette fusion de données permet par la suite au système de comprendre la situation de conduite courante et d'anticiper son évolution afin de prédire les risques encourus puis d'en informer le conducteur
Nowadays, risky systems are encountered in everyday life, from nuclear power plants to civilian air transport or individual vehicle driving. Driving such systems is greatly different from one system to the next. Yet, an essential factor is shared among all these systems. Situation awareness and risk awareness in particular drive any such system driving. Failure in correctly understanding the driving situation can result in driving in degraded conditions that are riskier and thus have more probability of an accident. This thesis thus proposes a driving assistant system aimed at improving risky systems safety. To reach this goal it is proposed to assess current risk level and to inform the driver to bring him to safer driving conditions. This concept is then applied for automotive driving. This thesis proposes an implementation of such an automotive driving assistant system based on multi sensors data fusion to assess environment, driver and vehicles states. Such fusion is later used by the system to understand current driving situation, predict its evolution to predict the risks applied to the driver and his vehicle so as to inform the driver afterwards

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Floc'H, France. "Prédiction de trajectoires d'objets immergés par couplage entre modèles d'écoulement et équations d'Euler-Newton." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00624098.

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Abstract:

Des instabilités numériques dues à l'inertie du fluide apparaissent lorsque l'on résout les équations du mouvement pour un solide immergé dans un fluide dense tel que l'eau. Dans cette thèse, un schéma numérique stable dans ce cas est proposé. Les simulations tridimensionnelles de mouvements libres d'un objet couplé avec les équations résolvant l'écoulement utilisent trop de ressources informatiques pour étudier un grand nombre de cas. Il fut donc décidé de concevoir et de construire une veine hydrodynamique 2D pour valider le code numérique. Un dispositif en fluide statique est premièrement mis en place pour vérifier la faisabilité de trajectoires 2D correctes. L'aspect chaotique de certaines trajectoires est mis en évidence. Ce comportement est dû aux fortes instabilités du sillage. On observe dans la veine hydrodynamique que l'écoulement stabilise les translations, qui sont correctement prédites. La rotation est, quant à elle, toujours soumises aux instabilités du sillage. D'autant plus que l'objet utilisé est un rectangle qui, de par ses arêtes vives, présente des décollements de sa couche limite au cours de sa trajectoire. Ceci implique de fortes instabilités empêchant une prédiction correcte de l'angle au cours des essais. Cette méthode est également utilisée pour simuler la propulsion biomimétique grâce à un aileron oscillant. Le code hydrodynamique est alors un code potentiel utilisant la méthode des éléments frontières. Afin de comprendre l'influence des différents paramètres sur les performances du mouvement, tous les degrés de liberté sont fixés. Nos résultats pour le coefficient de poussée sont en accord avec la théorie de Theodorsen. L'étude paramétrique confirme que le nombre de Strouhal joue le même rôle pour l'aileron oscillant que le paramètre d'avance joue pour l'hélice. Les rendements propulsifs obtenus pour ces deux moyens de propulsion sont comparables. Une procédure de comparaison générale entre les moyens de propulsion est développée. Cependant, lorsqu'un changement de rythme est nécessaire, une hélice à pas variable donne une meilleure efficacité qu'un aileron changeant d'amplitude de tangage, même si l'amplitude de tangage a le même effet que le pas. Les résultats en mouvements libres mettent en évidence la rapidité du couplage et sa robustesse.

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Zreik, Alaa. "Semantic trajectory analysis for the prediction of the physical state of the collections at the BnF." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASG003.

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Abstract:

La Bibliothèque nationale de France (BnF) a pour mission de collecter, conserver, enrichir et communiquer le patrimoine documentaire national. Elle conserve près de quarante millions de documents.L'une des missions de la BnF est de maintenir les documents qui composent ses collections en bon état afin d'assurer leur disponibilité auprès des lecteurs.La définition d'une politique de conservation/restauration par les experts suppose l'identification des documents qui sont en mauvais état ; pour cela, l'état physique des documents doit être vérifié régulièrement afin d'identifier ceux qui nécessitent des interventions urgentes. Mais cette tâche très chronophage est impossible en pratique en raison du volume très important de documents.L'objectif de notre travail est de fournir un support aux experts dans la définition de leurs politiques de conservation/restauration, et de fournir un système d'aide à la décision permettant de caractériser l'état physique des documents par l'intégration et l'analyse des données disponibles dans les bases de données des différents départements de la BnF.En considérant que chaque document est décrit par un historique de conservation/restauration qui inclut toutes les informations susceptibles d'avoir un impact sur son état physique, les principales questions auxquelles nous sommes confrontés sont d'un part celle de la représentation de ces historiques et leur comparaison en tenant compte de leur hétérogénéité terminologique, d'autre part la définition d'un processus d'analyse de ces historiques permettant de caractériser l'état des documents et de le prédire.Notre travail vise à proposer des contributions pour un système d'aide à la décision pour des experts en conservation/restauration à la BnF. Nous avons proposé une représentation des historiques de conservation--restauration sous la forme de trajectoires sémantiques et nous avons introduit des mesures de similarité adaptées permettant de résoudre l'hétérogénéité terminologique des données en utilisant une base de connaissance externe, élaborée en collaboration avec les experts. Nous avons également défini un processus d'analyse fondé sur un algorithme de clustering afin de caractériser l'état physique des documents. Enfin, nous avons proposé une méthode originale de pondération des concepts qui permet de définir l'importance de ces derniers en considérant une tâche d'analyse spécifique
The mission of the National Library of France (BnF) is to collect, preserve, enrich and make available the national documentary heritage. Its collections comprise nearly forty million documents.One of the BnF's missions is to maintain the documents of its collections in good condition in order to ensure their availability to readers.The definition of a conservation/restoration policy by the experts requires the identification of the documents in poor condition; to this end, the physical state of the documents must be monitored regularly to identify those requiring urgent interventions. But this time-consuming task is impossible in practice due to the large volume of documents.The objective of our work is to provide a support to the experts in the definition of their conservation/restoration policies and to provide a decision support system allowing the characterization of the physical state of documents by the integration and analysis of the data available in the databases of the various departments of the BnF.Considering that each document is described by a conservation/restoration history, which includes all the information likely to have an impact on its physical state, the main questions we are faced with are, on the one hand, the representation of these histories and their comparison taking into account their terminological heterogeneity, and on the other hand, the definition of an analysis process of these histories enabling to characterize the state of the documents and to predict it.Our work aims to propose some contributions towards a decision support system for conservation/restoration experts at the BnF. We have proposed a representation of conservation/restoration histories as semantic trajectories, and we have proposed appropriate similarity measures to resolve the terminological heterogeneity of the data using an external knowledge base developed in collaboration with experts. We also have defined an analysis process based on a clustering algorithm to predict the documents' physical state. Finally, we have proposed a novel concept weighting approach that allows to define the importance of the concepts considering a specific analysis task

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Crognier, Lionel. "Conditions d'expression et rôle des connaissances tactiques dans l'anticipation de trajectoires de balles au tennis." Paris 5, 2003. http://www.theses.fr/2003PA05S023.

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Abstract:

Cette recherche s'inscrit dans le cadre de l'expertise cognitive et vise à comprendre les déterminants de l'anticipation au tennis. Au cours des vingt dernières années, la question "quel type d'information est extraite pour anticiper l'endroit et le moment du rebond de la balle" a reçu deux réponses pricipales. Il a été montré que des indices visuels précoces étaient prélevés sur le mouvement de l'adversaire et que le vol de la balle pouvait spécifier le temps restant avant le contact entre la balle et la raquette. L'objet de cette thèse est de déterminer si l'habilité d'anticipation peut être attribuée à une troisième source d'information : celle qui est liée au contexte tactique du jeu. Autrement dit, la connaissance des épisodes de jeu antérieurs à la trajectoire de la balle à juger peut-elle améliorer la qualité de la prédiction?. . .

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Legrand, Karim. "Correction and Optimization of 4D aircraft trajectories by sharing wind and temperature information." Thesis, Toulouse, INSA, 2019. http://www.theses.fr/2019ISAT0011/document.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans l'amélioration de la gestion du trafic aérien. Le vent et la température sont deux paramètres omniprésents, subis, et à l'origine de nombreux biais de prédiction qui altèrent le suivi des trajectoires. Nous proposons une méthode pour limiter ces biais. Le concept "Wind and Température Networking" améliore la prédiction de trajectoire en utilisant le vent et la température mesurés par les avions voisins. Nous détaillons les effets de la température sur l'avion, permettant sa prise en compte. L'évaluation du concept est faite sur 8000 vols. Nous traitons du calcul de trajectoires optimales en présence de vent prédit, pour remplacer les actuelles routes de l'Atlantique Nord, et aboutir à des groupes de trajectoires optimisées et robustes. Dans la conclusion, nous présentons d'autres champs d'applications du partage de vents, et abordons les besoins en nouvelles infrastructures et protocoles de communication, nécessaires à la prise en compte de ce nouveau concept
This thesis is related to air traffic management systems current changes. On the ground and in flight, trajectory calculation methods and available data differ. Wind and temperature are two ubiquitous parameters that are subject to and cause prediction bias. We propose a concept to limit this bias. Our "Wind and Temperature Networking" concept improves trajectory prediction, using wind and temperature information from neighboring aircraft. We detail the effects of temperature on the aircraft performances, allowing for temperature to be taken into account. The concept evaluation is done on 8000 flights. We discuss the calculation of optimal trajectories in the presence of predicted winds, to replace the current North Atlantic Tracks, and to provide optimized and robust groups of trajectories. The conclusion of this thesis presents other fields of wind sharing applications, and addresses the need for new telecommunications infrastructures and protocols

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Floc'h, France. "Prédictions de trajectoires d'objets immergés par couplage entre modèle d’écoulement et équations d'Euler-Newton." Brest, 2011. http://www.theses.fr/2011BRES2026.

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Abstract:

Des instabilités numériques dues à l’inertie du fluide apparaissent lorsque l’on résout les équations du mouvement pour un solide immergé dans un fluide dense tel que l’eau. Dans cette thèse, un schéma numérique stable dans ce cas est proposé. Les simulations tridimensionnelles de mouvements libres d’un objet couplé avec les équations résolvant l’écoulement utilisent trop de ressources informatiques pour étudier un grand nombre de cas. II fut donc décidé de concevoir et de construire une veine hydrodynamique 2D pour valider le code numérique. Un dispositif en fluide statique est premièrement mis en place pour vérifier la faisabilité de trajectoires 2D correctes. L’aspect chaotique de certaines trajectoires est mis en évidence. Ce comportement est dû aux fortes instabilités du sillage. On observe dans la veine hydrodynamique que l’écoulement stabilise les translations, qui sont correctement prédites. La rotation est, quant à elle, toujours soumise aux instabilités du sillage. D’autant plus que l’objet utilisé est un rectangle qui, de par ses arêtes vives, présente des décollements de sa couche limite au cours de sa trajectoire. Ceci implique de fortes instabilités empêchant une prédiction correcte de l’angle au cours des essais. Cette méthode est également utilisée pour simuler la propulsion biomimétique grâce à un aileron oscillant. Le code hydrodynamique est alors un code potentiel utilisant la méthode des éléments frontières. Afin de comprendre l’influence des différents paramètres sur les performances du mouvement, tous les degrés de liberté sont fixés. Nos résultats pour le coefficient de poussée sont en accord avec la théorie de Theodorsen. L’étude paramétrique confirme que le nombre de Strouhal joue le même rôle pour l’aileron oscillant que le paramètre d’avance joue pour l’hélice. Les rendements propulsifs obtenus pour ces deux moyens de propulsion sont comparables. Une procédure de comparaison générale entre les moyens de propulsion est développée. Cependant, lorsqu’un changement de rythme est nécessaire, une hélice à pas variable donne une meilleure efficacité qu’un aileron changeant d’amplitude de tangage, même si l’amplitude de tangage a le même effet que le pas. Les résultats en mouvements libres mettent en évidence la rapidité du couplage et sa robustesse
Numerical instabilities due to fluid inertia appear when solving the free motion of a solid submerged within a heavy fluid such as water. In the present thesis, a numerical scheme is proposed to overcome this problem. Three-dimensional simulations using Computational Fluid Dynamics and Euler-Newton equations use too much computing resources for a reasonable investigation of the general case. It was therefore decided to design and build a two-dimensional hydrodynamic tunnel in order to validate the numerical tool. First, a static two-dimensional tank has been built to verify the feasibility of such an apparatus. It reveals the chaotic aspect of the trajectories of light objects when viscous forces are highly unsteady. It is observed in the hydrodynamic tunnel that an income flow stabilizes the translations. The evolution of die angle is still controlled by the wake. In the case of a parallelepipedic object, presenting sharp corners, boundary layer separations occur and induce instabilities. The prediction of tire angle is then difficult. This method is then used to simulate biomimetic propulsion using a porpoising foil. The hydrodynamic solver is a potential flow code. To understand the influence of each parameter on the performances, all degrees of freedom are fixed. Our results for the thrust loading coefficient are in conformity with tire Theodorsen theory over the whole range of parameters. The parametric study confirms that the Strouhal number is playing the same role for the oscillating wing, the advance parameter is playing for the propeller. The two propulsion devices are found to be comparable and a general guidance for comparison between the two propulsion systems is developed. When a change of pace is required, the variable pitch propeller is more efficient than a variation of the pitch amplitude during the foil motion. Results in free motion demonstrate the robustness of the method

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Marceau, Caron Gaetan. "Optimization and uncertainty handling in air traffic management." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112183/document.

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Abstract:

Cette thèse traite de la gestion du trafic aérien et plus précisément, de l’optimisation globale des plans de vol déposés par les compagnies aériennes sous contrainte du respect de la capacité de l’espace aérien. Une composante importante de ce travail concerne la gestion de l’incertitude entourant les trajectoires des aéronefs. Dans la première partie du travail, nous identifions les principales causes d’incertitude au niveau de la prédiction de trajectoires. Celle-ci est la composante essentielle à l’automatisation des systèmes de gestion du trafic aérien. Nous étudions donc le problème du réglage automatique et en-ligne des paramètres de la prédiction de trajectoires au cours de la phase de montée avec l’algorithme d’optimisation CMA-ES. La principale conclusion, corroborée par d’autres travaux de la littérature, implique que la prédiction de trajectoires des centres de contrôle n’est pas suffisamment précise aujourd’hui pour supporter l’automatisation complète des tâches critiques. Ainsi, un système d’optimisation centralisé de la gestion du traficaérien doit prendre en compte le facteur humain et l’incertitude de façon générale.Par conséquent, la seconde partie traite du développement des modèles et des algorithmes dans une perspective globale. De plus, nous décrivons un modèle stochastique qui capture les incertitudes sur les temps de passage sur des balises de survol pour chaque trajectoire. Ceci nous permet d’inférer l’incertitude engendrée sur l’occupation des secteurs de contrôle par les aéronefs à tout moment.Dans la troisième partie, nous formulons une variante du problème classique du Air Traffic Flow and Capacity Management au cours de la phase tactique. L’intérêt est de renforcer les échanges d’information entre le gestionnaire du réseau et les contrôleurs aériens. Nous définissons donc un problème d’optimisation dont l’objectif est de minimiser conjointement les coûts de retard et de congestion tout en respectant les contraintes de séquencement au cours des phases de décollage et d’attérissage. Pour combattre le nombre de dimensions élevé de ce problème, nous choisissons un algorithme évolutionnaire multiobjectif avec une représentation indirecte du problème en se basant sur des ordonnanceurs gloutons. Enfin, nous étudions les performances et la robustesse de cette approche en utilisant le modèle stochastique défini précédemment. Ce travail est validé à l’aide de problèmes réels obtenus du Central Flow Management Unit en Europe, que l’on a aussi densifiés artificiellement
In this thesis, we investigate the issue of optimizing the aircraft operators' demand with the airspace capacity by taking into account uncertainty in air traffic management. In the first part of the work, we identify the main causes of uncertainty of the trajectory prediction (TP), the core component underlying automation in ATM systems. We study the problem of online parameter-tuning of the TP during the climbing phase with the optimization algorithm CMA-ES. The main conclusion, corroborated by other works in the literature, is that ground TP is not sufficiently accurate nowadays to support fully automated safety-critical applications. Hence, with the current data sharing limitations, any centralized optimization system in Air Traffic Control should consider the human-in-the-loop factor, as well as other uncertainties. Consequently, in the second part of the thesis, we develop models and algorithms from a network global perspective and we describe a generic uncertainty model that captures flight trajectories uncertainties and infer their impact on the occupancy count of the Air Traffic Control sectors. This usual indicator quantifies coarsely the complexity managed by air traffic controllers in terms of number of flights. In the third part of the thesis, we formulate a variant of the Air Traffic Flow and Capacity Management problem in the tactical phase for bridging the gap between the network manager and air traffic controllers. The optimization problem consists in minimizing jointly the cost of delays and the cost of congestion while meeting sequencing constraints. In order to cope with the high dimensionality of the problem, evolutionary multi-objective optimization algorithms are used with an indirect representation and some greedy schedulers to optimize flight plans. An additional uncertainty model is added on top of the network model, allowing us to study the performances and the robustness of the proposed optimization algorithm when facing noisy context. We validate our approach on real-world and artificially densified instances obtained from the Central Flow Management Unit in Europe

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Susanu, Mara. "Commande prédictive hiérarchisée pour le positionnement des axes de machine-outil à architecture ouverte." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112124.

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Abstract:

Cette thèse propose une contribution à l'amélioration des performances des machines-outils à commande numérique en termes de précision, lors des phases de positionnement de l'outil pendant l'usinage de formes complexes. Pour cela, une structure de commande avancée hiérarchisée à trois niveaux est développée, exploitant la connaissance a priori de la trajectoire de l'outil. Un premier niveau, le plus proche de la machine, considère pour la commande d'axe une structure de commande prédictive avec une option de robustification par la paramétrisation de Youla vis-à-vis de bruits de mesure et d'incertitude sur les paramètres. Un deuxième niveau appelé superviseur de référence modifie de façon prédictive également les consignes axiales afin de minimiser l'impact de saturations des signaux de commande. Enfin, le troisième niveau, dit régénérateur de trajectoire, intervient avec un aspect anticipatif lorsque les consignes axiales modifiées s'éloignent trop des références initiales, pour recalculer la trajectoire spatiale. La stratégie mise en œuvre est conçue sous la forme générique à deux degrés de liberté dite RST, permettant à l'utilisateur d'implanter sa propre loi de commande par adjonction d'un module supplémentaire au sein d'un même formalisme. Cette architecture ouverte apporte une réponse innovante au besoin des commandes numériques actuellement limitées par le caractère fermé de la commande d'axe et du générateur de trajectoire. Afin de valider la structure, une machine-outil virtuelle a enfin été développée, permettant des tests comparatifs entre les stratégies de commande classiques et avancées. Le centre d'usinage Mikron UCP 710 sert de support à cette validation
This PhD thesis proposes improvements of tracking performances of CNC machine tools, especially for tool positioning during complex forms machining. A hierarchical three levels advanced structure is developed based on the a priori knowledge of the toolpath. The first level, close to the machine, considers a predictive control structure for feed drives control. In addition, a robustification option with respect to measurement noises and uncertain parameters using the Youla parameterization is available. A second level called reference supervisor modifies in a predictive way as well the axial setpoints coming from the trajectory generator in order to minimize the impact of the control signals saturation on the tracking accuracy. The third level called trajectory regenerator acts with an anticipative effect when the modified axial setpoints are too distant from the original ones and recomputes the entire toolpath. The developed strategy is designed under the two-degree of freedom RST framework, allowing the user to implement additional control laws modules within the same formalism. This open architecture provides an innovating response to numerical control needs, currently limited by the closed architectures of feed drives control and trajectory generators. In order to validate this structure, a virtual machine-tool was developed, allowing comparative tests between traditional and advanced control strategies. The Mikron UCP 710 machining centre is used as support for the validation

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Yousfi, Chaymae. "Prédiction de troubles psychiatriques à partir des trajectoires neuro-développementales et des déterminants génétiques chez les enfants génétiquement à risque." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/67984.

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Abstract:

La schizophrénie et le trouble bipolaire sont les troubles psychiatriques majeurs pesant colossalement en termes économique, social ainsi qu’humain, menant généralement à une marginalisation de la population affectée, notamment en absence d’intervention psychosociale et familiale. Ce mémoire se consacre à l’étude et prédiction de ces troubles à partir des trajectoires neuro-développementales et des déterminants génétiques, du sexe et du trauma chez les enfants génétiquement à risque étant nés d’un parent affecté par ces maladies. Il s’inscrit dans le cadre de développer un outil prédictif impliquant des scores de risque génétique et des indicateurs de risque, pouvant être utile spécifiquement dans le cadre des cliniques de soins primaires en permettant essentiellement de distinguer la progéniture la plus à risque de celle à faible risque de transition ultérieure vers les troubles en question. Le recours aux modèles mixtes linéaires à classes latentes (JLCM) a permis la modélisation conjointe multivariée de l’évolution dans le temps des indicateurs de quatre domaines cognitifs, à savoir mémoire épisodique, mémoire de travail, vitesse de traitement et fonction exécutive ainsi que de l’événement clinique du diagnostic de la schizophrénie ou du trouble bipolaire pour l’étude d’un échantillon de 67 enfants de la population de l’Est du Québec à stratifier et ce, après avoir présenté leur fondement mathématique théoriquement et examiné leur identifiabilité empiriquement.
Schizophrenia and bipolar disorder are major psychiatric disorders weighing colossally in economic, social and human terms, generally leading to the marginalization of the affected population, mainly in the absence of psychosocial and family therapies. This thesis is devoted to study and predict the development of these psychiatric disorders using neuro-developmental trajectories and genetic determinants for children at genetic risk of schizophrenia (SZ) and bipolar disorder (BP), i.e. those who are born to a parent affected by these illnesses. The main aim is to develop a predictive tool involving genetic risk scores and risk indicators, which may be useful in the intervention in the primary care clinic to distinguish the most offspring at risk of later transition to these disorders among the high-risk children born to a parent affected. The use of joint latent class mixed modeling (JLCM) of time-to-event and the evolution over time of several longitudinal outcomes, while taking into account the confounding variables effects was necessary for the study of a sample of 67 children from the population of Eastern Quebec to be stratified, after having presented theoretically their mathematical basis and examined empirically their identifiability.

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Qian, Xiangjun. "Commande prédictive pour conduite autonome et coopérative." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM037/document.

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Abstract:

La conduite autonome a attiré une attention croissante au cours des dernières décennies en raison de son potentiel impact socio-économique, notamment concernant la réduction du nombre d'accidents de la route et l'amélioration de l'efficacité du trafic. Grâce à l'effort de plusieurs instituts de recherche et d'entreprises, les véhicules autonomes ont déjà accumulé des dizaines de millions de kilomètres parcourus dans des conditions de circulation réelles. Cette thèse porte sur la conception d'une architecture de contrôle pour les véhicules autonomes et coopératifs dans l'optique de leur déploiement massif. La base commune des différentes architectures proposées dans cette thèse est le Contrôle-Commande Prédictif, reconnu pour son efficacité et sa polyvalence. Nous présentons tout d'abord une architecture classique de contrôle hiérarchique, qui utilise la commande prédictive pour planifier un déplacement (choix de trajectoire), puis déterminer un contrôle permettant de suivre cette trajectoire. Toutefois, comme nous le montrons dans un deuxième temps, cette architecture simple n'est pas capable de gérer certaines contraintes logiques, notamment liées aux règles de circulation et à l'existence de choix de trajectoires discrets. Nous proposons donc approche hybride de la commande prédictive, que nous utilisons pour développer une architecture de contrôle pour un véhicule autonome individuel. Nous étudions le problème de contrôler un ensemble de véhicules autonomes circulant en convoi, i.e. maintenir une formation prédéterminée sans intervention humaine. Pour ce faire, nous utilisons à nouveau une architecture hiérarchique basée sur la commande prédictive, composée d'un superviseur de convoi et de contrôleurs pour chaque véhicule individuel. Enfin, nous proposons encore une architecture pour le problème de coordonner un groupe de véhicules autonomes dans une intersection sans feux de circulation, en utilisant un contrôleur d'intersection et en adaptant les contrôleurs des véhicules individuels pour leur permettre de traverser l'intersection en toute sécurité
Autonomous driving has been gaining more and more attention in the last decades, thanks to its positive social-economic impacts including the enhancement of traffic efficiency and the reduction of road accidents. A number of research institutes and companies have tested autonomous vehicles in traffic, accumulating tens of millions of kilometers traveled in autonomous driving. With the vision of massive deployment of autonomous vehicles, researchers have also started to envision cooperative strategies among autonomous vehicles. This thesis deals with the control architecture design of individual autonomous vehicles and cooperative autonomous vehicles. Model Predictive Control (MPC), thanks to its efficiency and versatility, is chosen as the building block for various control architectures proposed in this thesis. In more detail, this thesis first presents a classical hierarchical control architecture for individual vehicle control that decomposes the controller into a motion planner and a tracking controller, both using nonlinear MPC. In a second step, we analyze the inability of the proposed planner in handling logical constraints raised from traffic rules and multiple maneuver variants, and propose a hybrid MPC based motion planner that solves this issue. We then consider the convoy control problem of autonomous vehicles in which multiple vehicles maintain a formation during autonomous driving. A hierarchical formation control architecture is proposed composing of a convoy supervisor and local MPC based vehicle controllers. Finally, we consider the problem of coordinating a group of autonomous vehicles at an intersection without traffic lights. A hierarchical architecture composed of an intersection controller and multiple local vehicle controllers is proposed to allow vehicles to cross the intersection smoothly and safely

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Benlaoukli, hichem. "Méthodes géométriques pour la construction des ensembles invariantsApplication à la faisabilité des lois de commande prédictive." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112323.

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Abstract:

La thèse retrace les principes généraux des formulations explicites pour la commande prédictive et souligne la structure linéaire par morceaux de la dynamique. Les contributions principales de ce travail de thèse résident dans la construction des ensembles invariants pour les systèmes affines par morceaux (PWA). Les résultats se concentrent sur le traitement des systèmes PWA définis sur une partition polyédrale de l’espace d’état même si les principes sont applicables dans un cadre plus général. Trois constructions remarquables peuvent être mises en évidence : la construction expansive, la construction contractive, la construction basée sur les graphes des transitions. Au niveau méthodologique toutes ces constructions étant basées sur la dynamique directe ou en temps inverse des ensembles de l’espace d’état, elles impliquent un traitement géométrique au moins dans la partie de comparaison avec le domaine faisable qui peut s’avérer gourmand en temps de calcul. Une solution innovante a été proposée en exploitant l’analyse par intervalles. Il est intéressant d’observer que la construction des ensembles invariants ouvre la voie au post-traitement des lois de commandes prédictives en vue de la maximisation de leur domaine de fonctionnement avec garantie de sureté. Des comparaisons sont faites entre les différentes structures MPC avec d’une part les formulations qui bénéficient du renforcement de l’invariance dès la phase de synthèse et d’autre part les formulations explicites qui bénéficient de la post analyse pour la caractérisation des domaines viables. En outre, le présent travail fait état des extensions MPC à base de ces méthodes géométriques pour le suivi de trajectoire, pour la prise en compte des incertitudes paramétriques ou d’un retard variable à l’entrée du système. Une grande partie de ces développements théoriques sont illustrés par des exemples au fur et à mesure de leur introduction. Le mémoire contient aussi l’étude d’un problème de suivi de trajectoire et de faisabilité/viabilité d’un certain profil, avec application pour la production d’électricité en conjonction avec la caractérisation d’une vallée hydraulique
The present work is based on the explicit formulations for the predictive control of constrained linear systems and underlines the piecewise linear structure of the resulting closed loop dynamics. The main contributions of this thesis are concentrated around the construction of invariant set for Piecewise Affine Systems (PWA). Practical algorithmical procedures are detailed for the case of PWA system defined over a polyhedral partition in the state space even if the priciples are applicable in the general framework. Three specific techniques are presented : expansive construction, contractive construction, construction based on transition graph. At the methodological level, all these constructions being based on the forward of backord set dynamics in the state space, they imply a geometrical treatment at least in what it may concern the comparison with the original feasible domain. This treatment can lead to complex calculations due to the curse of dimensionality. An innovative solution was proposed by exploiting the analysis by intervals. It is interesting to observe that the construction of the invariant sets opens the way to the post-treatment of the predictive control laws with the aim of the maximization of their domain of functioning with guarantee of safety. In this directions comparisons are carried out between the different MPC structures. The performances of the classical formulations are analysed in comparison with schemes which benefit from the invariance properties from the design stage on one hand and with explicit formulations which benefit from the post analysis for the characterization of the viable domains on the other hand. Furthermore, the present work presents extensions of these geometrical methods for the trajectory tracking, for handling paramer uncertainties or dealing with variable delay in the imput of the system. An important part of these theoretical developments are illustrated by examples along their introduction. The manuscript contains also the study of a trajectory tracking problem and a feasibility/viability analysis of a certain profile in view of the electricity production characterization for a hydraulic valley

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Altché, Florent. "Prise de décision et planification de trajectoire pour les véhicules coopératifs et autonomes." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM061/document.

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Abstract:

Le déploiement des futurs véhicules autonomes promet d'avoir un impact socio-économique majeur, en raison de leur promesse d'être à la fois plus sûrs et plus efficaces que ceux conduits par des humains. Afin de satisfaire à ces attentes, la capacité des véhicules autonomes à planifier des trajectoires sûres et à manœuvrer efficacement dans le trafic sera capitale. Cependant, le problème de planification de trajectoire au milieu d'obstacles statiques ou mobiles a une combinatoire forte qui est encore aujourd'hui problématique pour les meilleurs algorithmes.Cette thèse explore une nouvelle approche de la planification de mouvement, basée sur l'utilisation de la notion de décision de conduite comme guide pour structurer le problème de planification en vue de faciliter sa résolution. Cette approche peut trouver des applications pour la conduite coopérative, par exemple pour coordonner plusieurs véhicules dans une intersection non signalisée, ainsi que pour la conduite autonome où chaque véhicule planifie sa trajectoire. Dans le cas de la conduite coopérative, les décisions correspondent au choix d'un ordonnancement des véhicules qui peut être avantageusement encodé comme un graphe. Cette thèse propose une représentation similaire pour la conduite autonome, où les décisions telles que dépasser ou non un véhicule sont nettement plus complexes. Une fois la décision prise, il devient aisé de déterminer la meilleure trajectoire y correspondant, en conduite coopérative comme autonome. Cette approche basée sur la prise de décision peut permettre d'améliorer la robustesse et l'efficacité de la planification de trajectoire, et ouvre d'intéressantes perspectives en permettant de combiner des approches mathématiques classiques avec des techniques plus modernes d'apprentissage automatisé
The deployment of future self-driving vehicles is expected to have a major socioeconomic impact due to their promise to be both safer and more traffic-efficient than human-driven vehicles. In order to live up to these expectations, the ability of autonomous vehicles to plan safe trajectories and maneuver efficiently around obstacles will be paramount. However, motion planning among static or moving objects such as other vehicles is known to be a highly combinatorial problem, that remains challenging even for state-of-the-art algorithms. Indeed, the presence of obstacles creates exponentially many discrete maneuver choices, which are difficult even to characterize in the context of autonomous driving. This thesis explores a new approach to motion planning, based on using this notion of driving decisions as a guide to give structure to the planning problem, ultimately allowing easier resolution. This decision-based motion planning approach can find applications in cooperative driving, for instance to coordinate multiple vehicles through an unsignalized intersection, as well as in autonomous driving where a single vehicle plans its own trajectory. In the case of cooperative driving, decisions are known to correspond to the choice of a relative ordering for conflicting vehicles, which can be conveniently encoded as a graph. This thesis introduces a similar graph representation in the case of autonomous driving, where possible decisions -- such as overtaking the vehicle at a specific time -- are much more complex. Once a decision is made, planning the best possible trajectory corresponding to this decision is a much simpler problem, both in cooperative and autonomous driving. This decision-aware approach may lead to more robust and efficient motion planning, and opens exciting perspectives for combining classical mathematic programming algorithms with more modern machine learning techniques

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Guo, Chunshi. "Conception des principes de coopération conducteur-véhicule pour les systèmes de conduite automatisée." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0020/document.

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Abstract:

Face à l’évolution rapide des technologies nécessaires à l’automatisation de la conduite au cours de ces dernières années, les grands constructeurs automobiles promettent la commercialisation de véhicules autonomes à l’horizon 2020. Cependant, la définition des interactions entre les systèmes de conduite automatisée et le conducteur au cours de la tâche de conduite reste une question ouverte. L'objectif de cette thèse est de concevoir, développer et évaluer des principes de coopération entre le conducteur et les systèmes de conduite automatisée. Compte tenu de la complexité d'un tel Système Homme-Machine, la thèse propose, en premier lieu une architecture de contrôle coopératif hiérarchique et deux principes de coopération généraux sur deux niveaux dans l’architecture qui serviront ensuite de base commune pour la conception des systèmes coopératifs développés pour les cas d’usages définis. Afin d’assurer une coopération efficace avec le conducteur dans un environnement de conduite dynamique, le véhicule autonome a besoin de comprendre la situation et de partager sa compréhension de la situation avec le conducteur. Pour cela, cette thèse propose un formalisme de représentation de la scène de conduite basé sur le repère de Frenet. Ensuite, une méthode de prédiction de trajectoire est également proposée. Sur la base de la détection de manœuvre et de l'estimation du jerk, cette méthode permet d’améliorer la précision de la trajectoire prédite comparée à celle déterminée par la méthode basée sur une hypothèse d'accélération constante. Dans la partie d’études de cas, deux principes de coopération sont mis en œuvre dans deux cas d’usage. Dans le premier cas de la gestion d’insertion sur autoroute, un système de contrôle longitudinal coopératif est conçu. Il comporte une fonction de planification de manœuvre et de génération de trajectoire basée sur la commande prédictive. En fonction du principe de coopération, ce système peut à la fois gérer automatiquement l’insertion d’un véhicule et donner la possibilité au conducteur de changer la décision du système. Dans le second cas d'usage qui concerne le contrôle de trajectoire et le changement de voie sur autoroute, le problème de partage du contrôle est formulé comme un problème d’optimisation sous contraintes qui est résolu en ligne en utilisant l’approche de la commande prédictive (MPC). Cette approche assure le transfert continu de l’autorité du contrôle entre le système et le conducteur en adaptant les pondérations dans la fonction de coût et en mettant en œuvre des contraintes dynamiques en ligne dans le modèle prédictif, tout en informant le conducteur des dangers potentiels grâce au retour haptique sur le volant. Les deux systèmes sont évalués à l’aide de tests utilisateur sur simulateur de conduite. En fonction des résultats des tests, cette thèse discute la question des facteurs humains et la perception de l'utilisateur sur les principes de coopération
Given rapid advancement of automated driving (AD) technologies in recent years, major car makers promise the commercialization of AD vehicles within one decade from now. However, how the automation should interact with human drivers remains an open question. The objective of this thesis is to design, develop and evaluate interaction principles for AD systems that can cooperate with a human driver. Considering the complexity of such a human-machine system, this thesis begins with proposing two general cooperation principles and a hierarchical cooperative control architecture to lay a common basis for interaction and system design in the defined use cases. Since the proposed principles address a dynamic driving environment involving manually driven vehicles, the AD vehicle needs to understand it and to share its situational awareness with the driver for efficient cooperation. This thesis first proposes a representation formalism of the driving scene in the Frenet frame to facilitate the creation of the spatial awareness of the AD system. An adaptive vehicle longitudinal trajectory prediction method is also presented. Based on maneuver detection and jerk estimation, this method yields better prediction accuracy than the method based on constant acceleration assumption. As case studies, this thesis implements two cooperation principles for two use cases respectively. In the first use case of highway merging management, this thesis proposes a cooperative longitudinal control framework featuring an ad-hoc maneuver planning function and a model predictive control (MPC) based trajectory generation for transient maneuvers. This framework can automatically handle a merging vehicle, and at the mean time it offers the driver a possibility to change the intention of the system. In another use case concerning highway lane positioning and lane changing, a shared steering control problem is formulated in MPC framework. By adapting the weight on the stage cost and implementing dynamic constraints online, the MPC ensures seamless control transfer between the system and the driver while conveying potential hazards through haptic feedback. Both of the designed systems are evaluated through user tests on driving simulator. Finally, human factors issue and user’s perception on these new interaction paradigms are discussed

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Vachon, Alexandre. "Trajectographie d'un lanceur de satellites basée sur la commande prédictive." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/29554/29554.pdf.

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Abstract:

Cette thèse traite de la trajectographie exo-atmosphérique d'un lanceur. Cette probl ématique repose sur la résolution d'un problème d'optimisation contraint : le problème aux deux bouts. Ce dernier consiste à trouver les actions à prendre afin d'atteindre la position et la vitesse désirées en consommant le moins d'énergie possible. Ces actions doivent respecter les contraintes imposées par la dynamique et la structure du véhicule. En plus, dans le cas d'un lanceur, le contrôle s'effectue uniquement en modifiant l'orientation de la poussée. Pour résoudre ce problème, le projet de doctorat est divisé en trois parties distinctes : la modélisation de la dynamique, l'obtention d'une trajectoire de référence et la fonction de guidage. La première partie, la modélisation, consiste à obtenir un modèle précis et réaliste de la dynamique de translation d'un lanceur. Elle passe donc par l'application de la seconde loi de Newton sur le centre de masse du lanceur. Dans cette thèse, ceci est effectué en utilisant trois représentations différentes, dont une nouvelle utilisant un quaternion qui permet de combler le vide entre les deux représentations existantes. À la suite de l'obtention d'un modèle du véhicule à guider, il devient possible de définir une trajectoire de référence régie par cette dynamique. Pour y parvenir, ce projet propose une optimisation directe où l'orientation de la poussée est discrétisée et correspond aux inconnues du problème d'optimisation. Le critère de ce problème d'optimisation inclut des termes utilisant des connaissances a priori de la trajectoire pour améliorer les propriétés de convergence. Le problème d'optimisation inclut également des contraintes, relaxées par des variables d'écart, sur l'orbite d'injection. La trajectoire résultante est utilisée comme consigne dans une fonction de guidage par suivi de trajectoire. Le suivi de trajectoire est une façon contournée de traiter le problème aux deux bouts et d'accélérer la résolution du problème de guidage afinn de s'insérer dans les capacités de calcul embarqué. Les algorithmes développés dans cette thèse sont basés sur la commande prédictive où les sorties du modèle prédictif sont les paramètres orbitaux instantanés de la trajectoire. Le premier algorithme utilise un modèle non-linéaire de prédiction alors que les deux autres sont basés sur une représentation linéaire variante dans le temps et sur une représentation linéaire fractionnelle. Ces trois algorithmes sont comparés à une solution classique en guidage de lanceur qui résout directement le problème aux deux bouts. Bien que les algorithmes développés produisent une orbite plus près de celle désirée et y parviennent en consommant moins de carburant, le temps de calcul nécessaire à leur résolution et leur piètre robustesse font en sorte qu'ils ne constitue pas une alternative intéressante à la solution de référence.
This thesis deals with the exo-atmospheric trajectory of a space launcher. The solution is obtained by solving a constrained optimization problem : the two-point boundary value problem. The solution is the required actions to reach the desired position and velocity while consuming the least energy as possible. These actions must comply with the constraints imposed by the dynamics and the structure of the vehicle. Also, for a space launcher, the control is limited to the thrust orientation. To solve this problem, this project is divided into three distinct parts : modeling the dynamics, obtaining a reference trajectory and the guidance function. The first part, the modeling, is the definition of an accurate and realistic model of the space launcher translational dynamics. Therefore, it requires the application of Newton's second law on the launcher center of mass. In this thesis, this is carried out using three different representations. The representation using a full quaternion is new to this field of application and fills the hole between the two others. With the model of the vehicle to be guided, it becomes possible to define a reference trajectory governed by this model. To do it, this project proposes a direct optimization where the thrust orientation is discretized and becomes the unknown of the optimization problem. The criterion of this optimization problem includes terms for a priori knowledge of the trajectory improving the convergence properties of the optimization. The optimization problem also includes constraints, relaxed by slack variables, on the injection orbit. The resulting trajectory is used as reference in a trajectory tracking guidance function. The trajectory tracking is a way to circumvent the resolution of the two-point boundary value problem, which accelerates the resolution to fit in on-board computing capabilities. The algorithms developed in this thesis are based on predictive control in which the outputs of predictive model are the instantaneous orbital parameters of the trajectory. A first algorithm uses a non-linear model for prediction while two others are rather based on a linear time-varying representation and a linear fractional representation. These three algorithms are compared to a conventional space launcher guidance solution, which directly solves the two-point boundary value problem. Even if the developped algorithms give a more accurate orbit and a less consuming trajectory, their computationnal time and poor robustness properties do not make them a viable alternative to the comparison solution.

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Belaid, Abedessalem. "Modélisation tridimensionnelle du comportement mécanique de la garniture de forage dans les puits à trajectoires complexes : application à la prédiction des frottements garniture-puits." Paris, ENMP, 2005. http://www.theses.fr/2005ENMP1323.

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Abstract:

Réussir le forage d’un puits pétrolier le plus rapidement possible et à moindre coût est devenu un défi continu pour les professionnels du secteur. Pour relever ce défi, un bon dimensionnement des installations de forage s’impose. La meilleure prédiction des pertes liées aux frottements entre la garniture de forage et les parois du puits, notamment pour les puits à trajectoires fortement déviées, est un atout majeur pour ce dimensionnement. Les modèles usuels de prédiction des frottements montrent certaines insuffisances lorsque la trajectoire du puits se complexifie. Un nouveau modèle de calcul de frottements dans les puits de forage à trajectoires complexes a été développé et validé. Ce modèle utilise une méthode tridimensionnelle de reconstitution de la trajectoire intégrant à la fois la courbure et la torsion géométrique. Contrairement aux modèles classiques, qui supposent simplement que la garniture repose par gravité sur la paroi basse du trou de forage et qui négligent souvent la rigidité des tiges, le nouveau modèle rigide calcule la vraie déformée de la garniture de forage à l’intérieur du trou via un algorithme itératif de contact unilatéral. En outre, pour un gain important du temps de calcul, le modèle se base sur une intégration numérique directe des équations d’équilibre local sans avoir recours à la méthode des éléments finis. La comparaison avec un modèle couramment utilisé dans l’industrie de forage, appelé modèle LISSE, a été effectuée sur plusieurs puits réels et théoriques. Il ressort de cette comparaison que le nouveau modèle vient palier plusieurs faiblesses du modèle LISSE dans le cas des trajectoires à géométrie complexe
Drilling an oil well rapidly and at lower cost is now becoming a challenge in the drilling industry. To face and carry out this challenge, a good design of the drilling installation is essential. Therefore, predicting correctly friction losses, known as “Torque&Drag”, between the drill string and the borehole is a major asset especially for directional wells with complex trajectories. The existing models of friction calculation show some weaknesses in the case of complex trajectory wells. A new mechanical model of friction calculations inside complex trajectory wells was developed and validated. This model uses a 3D method of wellpath calculations called “Minimum of Torsion” that includes two geometric parameters: curvature and torsion. Unlike traditional models, which assume that the drilling structure lies, by gravity, on the low side of the borehole and often neglect the stiffness of the drill string, the new “Stiff String” model calculates the deformation state of the drilling assembly inside the hole via an iterative contact algorithm. Furthermore, the new model, by using a direct integration method of equilibrium equations, is much more faster than other one solved with finite element method. A comparison with the widely used “Soft String” model was carried out on several actual and theoretical wells. The comparison shows that the new model rectify many weaknesses of the existing model. Confrontations with measured data, in the case of wells having smooth trajectory (low tortuosity), show agreement of both models with field measurements. However the new model has better friction losses prediction when wellpath tortuosity increases

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Pinaire, Jessica. "Explorer les trajectoires de patients via les bases médico-économiques : application à l'infarctus du myocarde." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTS020/document.

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Abstract:

Avec environ 120 000 personnes atteintes chaque année, 12 000 décès suite à la première crise et 18 000 décès après une année, l'infarctus du myocarde est un enjeu majeur de santé publique. Cette pathologie nécessite une hospitalisation et une prise en charge dans une unité de soins intensifs de cardiologie. Pour étudier cette pathologie, nous nous sommes orientés vers les bases hospitalières du PMSI.La collecte des données hospitalières dans le cadre du PMSI génère sur le plan national des bases de données de l'ordre de 25 millions d'enregistrements par an.Ces données, qui sont initialement recueillies à des fins médico-économiques, contiennent des informations qui peuvent avoir d'autres finalités : amélioration de la prise en charge du patient, prédiction de l'évolution des soins, planification de leurs coûts, etc.Ainsi émerge un autre enjeu : celui de fournir des outils d'explorations des trajectoires hospitalières des patients à partir des données issues du PMSI. Par le biais de plusieurs objectifs, les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont pour vocation de proposer des outils combinant des méthodes issues de trois disciplines : informatique médicale, fouille de données et biostatistique.Nous apportons quatre contributions.La première contribution concerne la constitution d'une base de données de qualité pour analyser les trajectoires de patients. La deuxième contribution est une méthode semi-automatique pour la revue systématique de la littérature. Cette partie des travaux délimite les contours du concept de trajectoire dans le domaine biomédical. La troisième contribution est l'identification des parcours à risque dans la prédiction du décès intra-hospitalier. Notre stratégie de recherche s'articule en deux phases : 1) Identification de trajectoires types de patients à l'aide d'outils issus de la fouille de données ; 2) Construction d'un modèle de prédiction à partir de ces trajectoires afin de prédire le décès. Enfin, la dernière contribution est la caractérisation des flux de patients à travers les différents évènements hospitaliers mais aussi en termes de délais d'occurrences et de coûts de ces évènements. Dans cette partie, nous proposons à nouveau une alliance entre une méthode de fouille de données et de classification de données longitudinales
With approximately 120,000 people affected each year, 12,000 deaths from the first crisis and 18,000 deaths after one year, myocardial infarction is a major public health issue. This pathology requires hospitalization and management in an intensive care cardiology unit. We study this pathology using the French national Prospective Paiement System (PPS) databases.The collection of national hospital data within the framework of the PPS generates about 25 million records per year.These data, which are initially collected for medico-economic purposes, contain information that may have other purposes: improving patient care, predicting the evolution of care, planning their costs, etc.Another emerging issue is that of providing tools for exploring patients' hospital trajectories using data from the PPS. Through several objectives, this thesis aims to suggest tools combining methods from three disciplines: medical computing, data mining and biostatistics.We make four contributions.The first contribution concerns the constitution of a quality database to analyze patient trajectories. The second contribution is a semi-automatic method for the systematic review of the literature. This part of the work delineates the contours of the trajectory concept in the biomedical field. The third contribution is the identification of care trajectories in the prediction of intra-hospital death. Our research strategy is divided into two phases: 1) Identification of typical patient trajectories using data mining tools; 2) Construction of a prediction model from these trajectories to predict death. Finally, the last contribution is the characterization of patient flows through the various hospital events, also considering of delays and costs. In this contribution, we propose a combined-data mining and a longitudinal data clustering technique

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Belaid, Abdessalem. "Modélisation tridimensionnelle du comportement mécanique de la garniture de forage dans les puits à trajectoires complexes : application à la prédiction des frottements garniture-puits." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00579916.

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Abstract:

Réussir le forage d'un puits pétrolier le plus rapidement possible et à moindre coût est devenu un défi continu pour les professionnels du secteur. Pour relever ce défi, un bon dimensionnement des installations de forage s'impose. La meilleure prédiction des pertes liées aux frottements entre la garniture de forage et les parois du puits, notamment pour les puits à trajectoires fortement déviées, est un atout majeur pour ce dimensionnement.
Les modèles usuels de prédiction des frottements montrent certaines insuffisances lorsque la trajectoire du puits se complexifie. Un nouveau modèle de calcul de frottements dans les puits de forage à trajectoires complexes a été développé et validé. Ce modèle utilise une méthode tridimensionnelle de reconstitution de la trajectoire intégrant à la fois la courbure et la torsion géométrique. Contrairement aux modèles classiques, qui supposent simplement que la garniture repose par gravité sur la paroi basse du trou de forage et qui négligent souvent la rigidité des tiges, le nouveau modèle rigide calcule la vraie déformée de la garniture de forage à l'intérieur du trou via un algorithme itératif de contact unilatéral. En outre, pour un gain important du temps de calcul, le modèle se base sur une intégration numérique directe des équations d'équilibre local sans avoir recours à la méthode des éléments finis.
La comparaison avec un modèle couramment utilisé dans l'industrie de forage, appelé modèle LISSE, a été effectuée sur plusieurs puits réels et théoriques. Il ressort de cette comparaison que le nouveau modèle vient palier plusieurs faiblesses du modèle LISSE dans le cas des trajectoires à géométrie complexe (surestimation des zones de contacts et des forces de contact en présence de micro-tortuosité, non sensibilité au signe du gradient d'azimut en présence de fort gauchissement, hypothèse de contact sur la paroi basse du trou pas toujours vérifiée). Par ailleurs, la confrontation avec les mesures du terrain pour la plupart des puits à géométrie bidimensionnelle ou faiblement tridimensionnelle avec des faibles dog legs (ne dépassant pas 2 à 3°/30 m) fournit généralement des concordances entre les résultats des deux types de modèles et les valeurs mesurées. En revanche, en présence de tortuosités et dog legs locaux le nouveau modèle fournit une meilleure prédiction des pertes en frottement.

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Ayadi, Mounir. "Contributions à la commande des systèmes linéaires plats de dimension finie." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT025H.

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Les travaux de cette thèse abordent une nouvelle méthode de calcul d'un régulateur polynomial de type RST pour les systèmes linéaires plats à paramètres constants dans le temps, aussi bien dans le cas continu que dans le cas discret. Dans le cas continu, la méthode proposée repose sur les reconstructeurs intégraux pour le calcul de la sortie plate et de ses dérivées. Le rejet de perturbations additives est également considéré. Dans le cas discret, l'utilisation du principe du modèle interne permet d'assurer la robustesse du régulateur obtenu. Cette méthode apporte une réponse claire sur le choix à effectuer pour les pôles désirés en boucle fermée. La loi de commande élaborée garantit la robustesse par rapport à des perturbations externes et assure une poursuite asymptotique d'une trajectoire de référence générée à partir de la sortie plate. La méthode proposée a été étendue au cas de systèmes linéaires non stationnaires avec la synthèse d'un régulateur de type RST pour le cas discret. Dans le cas continu, la forme d'un régulateur polynomial a été obtenue. La platitude a été également mise à profit pour l'amélioration des performances en poursuite des méthodes GPC (commande prédictive généralisée) et PSMR (commande par modèle de référence à état partiel). L'analyse des fonctions de sensibilité des régulateurs obtenus permet de faciliter le choix des paramètres de réglage de la commande prédictive.

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Lemieux-Beaulieu, Camille. "La violence entre partenaires intimes agie par les jeunes femmes: l’apport prédictif des trajectoires de problèmes de comportement à l’adolescence." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/175.

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Abstract:

La présente recherche s’intéresse au lien entre les problèmes de comportement à l’adolescence et la violence psychologique et physique envers le partenaire intime commise au tournant de l’âge adulte par les jeunes femmes ayant été hébergées en centre de réadaptation à l’adolescence. À la lumière de la littérature existante, il semble clair qu’il existe un lien entre les problèmes de comportements à l’adolescence et la violence agie entre partenaires intimes au tournant de l’âge adulte. Or, il n’existe qu’un nombre limité d’études longitudinales s’étant intéressées à ce sujet spécifiquement chez les jeunes femmes ou ayant traité les sexes de façon distincte. La façon dont les problèmes de comportement ont été mesurés pose également problème puisqu’elle n’est pas constante d’une étude à l’autre, elle ne précise souvent pas les comportements mesurés et permet encore moins de cerner quels comportements distincts sont les plus prédictifs. Quant à la violence envers partenaire intime, les chercheurs se sont intéressés presqu’exclusivement à cette variable sous sa forme physique. De surcroit, bien que les théories criminologiques développementales précisent que l’analyse en terme de trajectoires mérite un intérêt particulier, peu de chercheur se sont intéressés à ce type d’analyse. Le présent projet a pour ambition de tenter de remédier à ces lacunes en proposant un devis longitudinal et en s’intéressant à un échantillon composé de 93 jeunes femmes ayant été hébergées en centre de réadaptation à l’adolescence sous le couvert de la Protection de la jeunesse. Les objectifs sont de (1) décrire l’ampleur de la violence psychologique et physique perpétrée par les jeunes femmes envers leurs partenaires intimes au tournant de l’âge adulte (2) examiner si l’âge d’apparition des problèmes de comportement est prédictif de la violence physique et psychologique perpétrée par les jeunes femmes envers leurs partenaires intimes au tournant de l’âge adulte (3) établir la force des relations entre les trajectoires des problèmes de comportement rapportés à l’adolescence et la violence physique et psychologique perpétrée par les jeunes femmes envers leurs partenaires intimes au tournant de l’âge adulte (4) examiner l’apport prédictif des trajectoires des problèmes de comportement rapportés à l’adolescence sur la violence physique et psychologique perpétrée par les jeunes femmes envers leurs partenaires intimes au tournant de l’âge adulte, en contrôlant pour les antécédents de maltraitance physique et psychologique (5) déterminer si la force de ces relations varie selon la nature des problèmes de comportement. Divers questionnaires auto-rapportés ont été complétés par les filles tout au long de l’adolescence concernant la violence physique, relationnelle et verbale, la consommation de psychotropes, les vols, les activités sexuelles à risque et l’association à des gangs de rue. De ces données, des trajectoires développementales ont pu être créées. Au tournant de l’âge adulte, un questionnaire comprenant 38 items et bâti par Lavoie, Dufort, Hébert et Vézina (1997) a été administré aux jeunes femmes concernant la violence psychologique et physique commise envers leur partenaire intime. Des analyses statistiques (descriptives, corrélations de Pearson, régressions binomiales négatives) ont été effectuées afin d’atteindre les objectifs de recherche fixés. Les résultats démontrent que les jeunes femmes sont davantage portées à utiliser la violence psychologique que la violence physique envers leur partenaire intime. Il appert également qu’il existe un lien entre l’apparition en bas âge des problèmes de comportement et une plus grande variété des gestes de violence commis envers le partenaire intime. Au-delà de l’âge d’apparition des problèmes de comportements, les trajectoires de persistance des problèmes de comportements sont associées à la variable dépendante, surtout en ce qui concerne la violence physique envers le partenaire intime. En effet, cela peut augmenter jusqu’à deux à trois fois la variété des gestes commis au tournant de l’âge adulte. Enfin, la persistance de la consommation de drogues et d’alcool est le comportement qui ressort comme étant le plus fortement lié autant à la violence psychologique que physique envers le partenaire intime. Du côté de la violence physique commise envers le partenaire intime, le lien avec la persistance de la violence physique à l’adolescence semble également solide. De telles conclusions pourraient permettre de sensibiliser la population à l’existence et à l’ampleur de la problématique. Le souci de pouvoir offrir une meilleure connaissance du lien prédictif entre les variables étudiées est également présent. Enfin, cette recherche permet d’offrir des pistes de solution concernant la prévention de la violence commise envers le partenaire intime qui pourraient avoir des retombées au plan de pratique.

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Guechi, El-Hadi. "Suivi de trajectoires d'un robot mobile non holonome : approche par modèle flou de Takagi-Sugeno et prise en compte des retards." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00531738.

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La stabilisation des robots mobiles non holonomes est un problème délicat en robotique. En effet, la condition de Brockett n'étant pas vérifiée, il ne peut pas exister de retour d'état stabilisant de type continu et stationnaire. De nombreux auteurs proposent alors une solution partielle en assurant un suivi de trajectoire à validité locale. Dans ce mémoire, nous avons proposé deux nouvelles approches pour le suivi de trajectoire de robots mobiles non holonomes. La première approche est basée sur l'utilisation d'une classe de modèles polytopiques non linéaires, appelés modèles flous de type Takagi-Sugeno (TS), et la synthèse de lois de commande PDC (Parallel Distributed Compensation). De manière à filtrer les mesures, un observateur flou TS est ajouté à la structure de commande et la stabilité de la boucle fermée complète est assurée en utilisant le principe de séparation. Ce point représente un des intérêts majeurs de la méthode proposée. La deuxième approche proposée dans ce mémoire concerne la détermination d'une loi de commande avec retour de sortie dans le cas de mesures retardées. En effet, dans de nombreuses applications de robotique mobile, un traitement ou une transmission d'information sont nécessaires pour prendre des décisions, déterminer la localisation ou percevoir l'environnement. Ces traitements peuvent introduire des retards plus ou moins importants. Bien que pouvant influer de manière non négligeable sur la qualité des résultats, ces retards ont été jusqu'ici ignorés. Les deux nouvelles approches proposées ont été validées sur la plate-forme de robots mobiles de l'Université de Ljubljana.

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Louis, Maxime. "Méthodes numériques et statistiques pour l'analyse de trajectoire dans un cadre de géométrie Riemannienne." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS570.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'élaboration d'outils de géométrie riemannienne et de leur application en vue de la modélisation longitudinale de sujets atteints de maladies neuro-dégénératives. Dans une première partie, nous prouvons la convergence d'un schéma numérique pour le transport parallèle. Ce schéma reste efficace tant que l'inverse de la métrique peut être calculé rapidement. Dans une deuxième partie, nous proposons l'apprentissage une variété et une métrique riemannienne. Après quelques résultats théoriques encourageants, nous proposons d'optimiser la modélisation de progression de sujets comme des géodésiques sur cette variété
This PhD proposes new Riemannian geometry tools for the analysis of longitudinal observations of neuro-degenerative subjects. First, we propose a numerical scheme to compute the parallel transport along geodesics. This scheme is efficient as long as the co-metric can be computed efficiently. Then, we tackle the issue of Riemannian manifold learning. We provide some minimal theoretical sanity checks to illustrate that the procedure of Riemannian metric estimation can be relevant. Then, we propose to learn a Riemannian manifold so as to model subject's progressions as geodesics on this manifold. This allows fast inference, extrapolation and classification of the subjects

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Homsi, Saed Al. "Online generation of time- optimal trajectories for industrial robots in dynamic environments." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT027/document.

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Nous observons ces dernières années un besoin grandissant dans l’industrie pour des robots capables d’interagir et de coopérer dans des environnements confinés. Cependant, aujourd’hui encore, la définition de trajectoires sûres pour les robots industriels doit être faite manuellement par l’utilisateur et le logiciel ne dispose que de peu d’autonomie pour réagir aux modifications de l’environnement. Cette thèse vise à produire une structure logicielle innovante pour gérer l’évitement d’obstacles en temps réel pour des robots manipulateurs évoluant dans des environnements dynamiques. Nous avons développé pour cela un algorithme temps réel de génération de trajectoires qui supprime de façon automatique l’étape fastidieuse de définition d’une trajectoire sûre pour le robot.La valeur ajoutée de cette thèse réside dans le fait que nous intégrons le problème de contrôle optimal dans le concept de hiérarchie de tâches pour résoudre un problème d’optimisation non-linéaire efficacement et en temps réel sur un système embarqué aux ressources limitées. Notre approche utilise une commande prédictive (MPC) qui non seulement améliore la réactivité de notre système mais présente aussi l’avantage de pouvoir produire une bonne approximation linéaire des contraintes d’évitement de collision. La stratégie de contrôle présentée dans cette thèse a été validée à l’aide de plusieurs expérimentations en simulations et sur systèmes réels. Les résultats démontrent l’efficacité, la réactivité et la robustesse de cette nouvelle structure de contrôle lorsqu’elle est utilisée dans des environnements dynamiques
In the field of industrial robots, there is a growing need for having cooperative robots that interact with each other and share work spaces. Currently, industrial robotic systems still rely on hard coded motions with limited ability to react autonomously to dynamic changes in the environment. This thesis focuses on providing a novel framework to deal with real-time collision avoidance for robots performing tasks in a dynamic environment. We develop a reactive trajectory generation algorithm that reacts in real time, removes the fastidious optimization process which is traditionally executed by hand by handling it automatically, and provides a practical way of generating locally time optimal solutions.The novelty in this thesis is in the way we integrate the proposed time optimality problem in a task priority framework to solve a nonlinear optimization problem efficiently in real time using an embedded system with limited resources. Our approach is applied in a Model Predictive Control (MPC) setting, which not only improves reactivity of the system but presents a possibility to obtain accurate local linear approximations of the collision avoidance constraint. The control strategies presented in this thesis have been validated through various simulations and real-world robot experiments. The results demonstrate the effectiveness of the new control structure and its reactivity and robustness when working in dynamic environments

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Deaconu, Georgia Iuliana. "On the trajectory design, guidance and control for spacecraft rendezvous and proximity operations." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2105/.

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Abstract:

Le succès des missions spatiales repose de plus en plus souvent sur la coopération entre différents engins spatiaux. Le rendez-vous en orbite est une pratique aussi ancienne que la conquête spatiale et qui a généré de nombreux travaux depuis les années 50. Cependant, les motivations et objectifs des récentes missions de rendez-vous orbital ont largement évolués. En effet, les besoins d'une autonomie accrue, d'une plus grande flexibilité et de réduction du coût sont une incitation forte au développement de nouvelles méthodes de guidage et contrôle. Ainsi, la sécurité de chaque mission impose des restrictions sur les trajectoires de rendez-vous. En même temps, les technologies embarquées impliquent la prise en compte des limitations des actionneurs et des imperfection des capteurs. Ce contexte nouveau génère des défis scientifiques que les algorithmes développés dans cette thèse tente de relever. Les travaux de cette thèse sont basées sur l'analyse structurelle des expressions décrivant le mouvement relatif entre deux véhicules en orbite. Une nouvelle paramétrisation du mouvement relatif est déduite de cette analyse. Elle permet de caractériser les trajectoires relatives qui respectent un ensemble de contraintes. En utilisant ce résultat, un lien formel est développé entre les paramètres définissant des trajectoires relatives inscrites dans un polyèdre et le cône des matrices semi définies positives. Ce lien est ensuite exploité dans des algorithmes de design de trajectoires pour des opérations de proximité, sous hypothèse de poussée impulsionnelle. Ces algorithmes ont, entre autre, la propriété de permettre la satisfaction des contraintes sur la trajectoire de manière continue dans le temps, tout en utilisant les outils numériques de la programmation convexe. Le problème spécifique de la robustesse des manœuvres aux incertitudes de la chaîne de mesure est aussi abordé dans ce manuscrit. Des approches de type commande prédictive sont mises en place afin de garantir aux opérations une précision souhaitée en présence de perturbations
Recent space missions rely more and more on the cooperation between different spacecraft in order to achieve a desired objective. Among the spacecraft proximity operations, the orbital rendezvous is a classical example that has generated a large amount of studies since the beginning of the space exploration. However, the motivations and objectives for the proximity operations have considerably changed. The need for higher autonomy, better security and lower costs prompts for the development of new guidance and control algorithms. The presence of different types of constraints and physical limitations also contributes to the increased complexity of the problem. In this challenging context, this dissertation represents a contribution to the development of new spacecraft guidance and control algorithms. The works presented in this dissertation are based on a structural analysis of the spacecraft relative dynamics. Using a simplified model, a new set of parametric expressions is developed for the relative motion. This parametrization is very well suited for the analysis of the geometric properties of periodic relative trajectories and for handling different types of state constraints. A formal connection is evidenced between the set of parameters that define constrained trajectories and the cone of positive semi-definite matrices. This result is exploited in the design of spacecraft relative trajectories for proximity operations, in the impulsive control framework. The resulting guidance algorithms enable the guaranteed continuous constraints satisfaction, while still relying on semi-definite programming tools. The problem of the robustness of the computed maneuvers with respect to navigation uncertainties is also addressed

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Almuhisen, Feda. "Leveraging formal concept analysis and pattern mining for moving object trajectory analysis." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0738/document.

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Abstract:

Cette thèse présente un cadre de travail d'analyse de trajectoires contenant une phase de prétraitement et un processus d’extraction de trajectoires d’objets mobiles. Le cadre offre des fonctions visuelles reflétant le comportement d'évolution des motifs de trajectoires. L'originalité de l’approche est d’allier extraction de motifs fréquents, extraction de motifs émergents et analyse formelle de concepts pour analyser les trajectoires. A partir des données de trajectoires, les méthodes proposées détectent et caractérisent les comportements d'évolution des motifs. Trois contributions sont proposées : Une méthode d'analyse des trajectoires, basée sur les concepts formels fréquents, est utilisée pour détecter les différents comportements d’évolution de trajectoires dans le temps. Ces comportements sont “latents”, "emerging", "decreasing", "lost" et "jumping". Ils caractérisent la dynamique de la mobilité par rapport à l'espace urbain et le temps. Les comportements détectés sont visualisés sur des cartes générées automatiquement à différents niveaux spatio-temporels pour affiner l'analyse de la mobilité dans une zone donnée de la ville. Une deuxième méthode basée sur l'extraction de concepts formels séquentiels fréquents a également été proposée pour exploiter la direction des mouvements dans la détection de l'évolution. Enfin, une méthode de prédiction basée sur les chaînes de Markov est présentée pour prévoir le comportement d’évolution dans la future période pour une région. Ces trois méthodes sont évaluées sur ensembles de données réelles . Les résultats expérimentaux obtenus sur ces données valident la pertinence de la proposition et l'utilité des cartes produites
This dissertation presents a trajectory analysis framework, which includes both a preprocessing phase and trajectory mining process. Furthermore, the framework offers visual functions that reflect trajectory patterns evolution behavior. The originality of the mining process is to leverage frequent emergent pattern mining and formal concept analysis for moving objects trajectories. These methods detect and characterize pattern evolution behaviors bound to time in trajectory data. Three contributions are proposed: (1) a method for analyzing trajectories based on frequent formal concepts is used to detect different trajectory patterns evolution over time. These behaviors are "latent", "emerging", "decreasing", "lost" and "jumping". They characterize the dynamics of mobility related to urban spaces and time. The detected behaviors are automatically visualized on generated maps with different spatio-temporal levels to refine the analysis of mobility in a given area of the city, (2) a second trajectory analysis framework that is based on sequential concept lattice extraction is also proposed to exploit the movement direction in the evolution detection process, and (3) prediction method based on Markov chain is presented to predict the evolution behavior in the future period for a region. These three methods are evaluated on two real-world datasets. The obtained experimental results from these data show the relevance of the proposal and the utility of the generated maps

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Besset, Pierre. "Automatic control of a marine loading arm for offshore LNG offloading offloading." Thesis, Paris, ENSAM, 2017. http://www.theses.fr/2017ENAM0011/document.

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Abstract:

Un bras de chargement de gaz est une structure articulée dans laquelle du méthane peut s’écouler à température cryogénique. En haute mer, ces bras sont installés sur le pont de navires-usines et se connectent à des méthaniers pour leur transférer du gaz. En raison de problèmes de sécurité et de performances, il est souhaité que le bras de chargement soit robotisé pour qu’il se connecte automatiquement. Cette thèse a pour objectif l‘automatisation de la connexion. Cette opération nécessite un pilotage de grande précision vis à vie de la taille du bras. Pour cette raison le bras est d’abord étalonné pour augmenter sa précision statique. Ensuite, des analyses modales expérimentales mettent en évidence l’importante souplesse de la structure des bras de chargement. Pour cette raison un générateur de trajectoires « douces », à jerk limité, est développé afin de piloter le bras sans le faire vibrer. Enfin, un système de compensation actif visant à compenser les mouvements relatifs des deux navires est mis en place. Cette compensation combine la génération de trajectoires douces avec une composante prédictive basée sur des réseaux de neurones. Cette dernière permet de prédire et d’anticiper les mouvements des navires sur l’océan, afin d’annuler tout retard dans la compensation. Finalement, cette thèse présente la première connexion automatique d’un bras de chargement, et démontre la validité de cette approche
Marine loading arms are articulated structures that transfer liquefied gas between two vessels. The flanging operation of the loading arm to the receiving tanker is very sensitive. This thesis aims to robotize a loading arm so it can flange automatically. The required accuracy for the connection is very high. A calibration procedure is thus proposed to increase the accuracy of loading arms. Moreover a jerk-limited trajectory generator is developed to smoothly drive the arm without inducing oscillation. This element is important because the structures of loading arms have a very low stiffness and easily oscillate, as highlighted by modal analyses.A predictive active compensation algorithm is developed to track without delay the relative motion between the two vessels. This algorithm relies on an artificial neural network able to predict the evolution of this relative motion. Finally this thesis presents the first automatic connection of an offshore loading arm. The success of the final tests validate the feasibility the automatic connection and the validity of this approach

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Morette, Nicolas. "Contribution à la navigation de robots mobiles : approche par modèle direct et commande prédictive." Phd thesis, Université d'Orléans, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00517376.

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Abstract:

L'autonomie d'un robot mobile autonome requiert la réalisation coordonnée de tâches de commande et de perception de l'environnement. Parmi celles-ci, la navigation joue un rôle de pivot dans l'interaction du robot avec son terrain d'évolution. Elle consiste en la détermination de trajectoires réalisables par le robot pour suivre un chemin préétabli, tout en assurant la non collision avec les obstacles, mobiles ou fixes. Pour effectuer cette tâche, notre approche s'appuie sur le modèle cinématique direct du véhicule pour générer des trajectoires admissibles par le robot. En premier lieu, une trajectoire de référence est construite à partir du chemin à suivre. Le problème de navigation est alors modélisé sous la forme d'un problème d'optimisation sous contraintes dont la fonction coût quantifie l'écart entre la trajectoire prédite du robot et la trajectoire de référence. Les obstacles sont intégrés sous forme de contraintes en pénalisant le critère, et sa minimisation détermine la commande optimale à appliquer. Cette navigation par commande prédictive nous permet d'anticiper les mouvements de contournement d'obstacles sur l'horizon de prédiction choisi, tout en gardant une certaine réactivité vis-à-vis de la dynamique des obstacles et du robot. En outre, l'utilisation de familles de trajectoires paramétrées permet de maitriser le comportement du véhicule.

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Arnaud, Mado. "Interventions précoces en autisme : trajectoires développementales, prédicteurs de la progression et vécu parental." Thesis, Toulouse 2, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU20011.

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Abstract:

Contexte : Le Trouble du Spectre de l’Autisme se caractérise par une grande hétérogénéité dans l’étiologie et le développement des signes cliniques. La recherche fait état de la nécessité de développer des interventions précoces, d’en évaluer les effets et de réfléchir aux modalités d’inclusion des familles.Étude 1 : Cette étude a pour objectif de déterminer l’effet du contexte sur la régulation de l’attention sociale de jeunes enfants atteints de TSA. Les résultats indiquent que les enfants TSA regardent moins le visage et ce d’autant plus que le contexte est peu engageant socialement. La tâche d’attention sociale peut être utilisée dans la recherche de facteurs prédictifs de la progression des enfants. Étude 2 : L’objectif de cette étude est de caractériser les trajectoires de développement d’enfants bénéficiant d’une intervention précoce et d’identifier des facteurs prédictifs de la progression. Une progression significative de la compréhension et de l’expression est rapportée. Le niveau initial de compréhension du langage est un facteur prédictif de la variabilité dans la progression des enfants dans le domaine du langage expressif. L’attention sociale est un prédicteur du niveau initial d’habileté sociale.Étude 3 : L’objectif de cette étude est d’explorer le vécu des parents concernant la mise en œuvre d’une Intervention Médiatisée par les Parents via un Programme de Télésanté. Les entretiens conduits à l’issue du programme indiquent que la Télésanté pourrait favoriser la dissémination des IMPP mais qui ne doivent pas se substituer aux interventions précoces. Conclusion : L’hétérogénéité des personnes atteintes de TSA s’exprime au travers de différences importantes dans les profils de développement. Cette hétérogénéité se retrouve également dans la réponse des enfants à une intervention. La recherche des facteurs prédictifs et des ingrédients actifs des interventions est nécessaire pour proposer un accompagnement le plus individualisé possible. Enfin, le soutien des parents est primordial pour améliorer leur qualité de vie, soutenir leurs pratiques éducatives et favoriser la continuité dans les parcours
Background: Autism spectrum disorder is characterized by a large heterogeneity at both the level of its etiology and in the developmental course of its core features. In this context, it is worth stressing the need for developing early interventions and evaluate their effects as well as questioning the role of the family.Study 1: This study aims to examine the effect of context on social attention in young children with ASD. Children with ASD look less at the face especially in contexts that are less socially engaging. The present Social attention task may be used as a predictive factor of a child’s progression.Study 2: The objective of this study is to characterize the developmental trajectories of young children who received Early Start Denver model intervention, and to identify factors that may influence their progression. Children show significant improvements in their level of comprehension and expression. Initial level of comprehension is a predictor of children's progress in the field of expressive communication. The social attention task is a predictor of the initial level of social skills.Study 3: In the third study the parental experiences of Parent Mediated Intervention via a telehealth program is explored. Interviews conducted after the program ended indicate that Telehealth may be relevant to the dissemination of Parent Mediated Interventions but caution is also needed as these interventions should not replace early intervention.Conclusion: Heterogeneity in ASD is present from early childhood and is expressed through significant differences in developmental patterns. This heterogeneity is also reflected in the children's response to an intervention. The search for predictive factors and the active ingredients of the intervention is necessary to offer the most individualized support possible. Finally, the support of parents is essential to improve their quality of life, foster their educational practices and to promote paths continuity

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Almuhisen, Feda. "Leveraging formal concept analysis and pattern mining for moving object trajectory analysis." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0738.

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Abstract:

Cette thèse présente un cadre de travail d'analyse de trajectoires contenant une phase de prétraitement et un processus d’extraction de trajectoires d’objets mobiles. Le cadre offre des fonctions visuelles reflétant le comportement d'évolution des motifs de trajectoires. L'originalité de l’approche est d’allier extraction de motifs fréquents, extraction de motifs émergents et analyse formelle de concepts pour analyser les trajectoires. A partir des données de trajectoires, les méthodes proposées détectent et caractérisent les comportements d'évolution des motifs. Trois contributions sont proposées : Une méthode d'analyse des trajectoires, basée sur les concepts formels fréquents, est utilisée pour détecter les différents comportements d’évolution de trajectoires dans le temps. Ces comportements sont “latents”, "emerging", "decreasing", "lost" et "jumping". Ils caractérisent la dynamique de la mobilité par rapport à l'espace urbain et le temps. Les comportements détectés sont visualisés sur des cartes générées automatiquement à différents niveaux spatio-temporels pour affiner l'analyse de la mobilité dans une zone donnée de la ville. Une deuxième méthode basée sur l'extraction de concepts formels séquentiels fréquents a également été proposée pour exploiter la direction des mouvements dans la détection de l'évolution. Enfin, une méthode de prédiction basée sur les chaînes de Markov est présentée pour prévoir le comportement d’évolution dans la future période pour une région. Ces trois méthodes sont évaluées sur ensembles de données réelles . Les résultats expérimentaux obtenus sur ces données valident la pertinence de la proposition et l'utilité des cartes produites
This dissertation presents a trajectory analysis framework, which includes both a preprocessing phase and trajectory mining process. Furthermore, the framework offers visual functions that reflect trajectory patterns evolution behavior. The originality of the mining process is to leverage frequent emergent pattern mining and formal concept analysis for moving objects trajectories. These methods detect and characterize pattern evolution behaviors bound to time in trajectory data. Three contributions are proposed: (1) a method for analyzing trajectories based on frequent formal concepts is used to detect different trajectory patterns evolution over time. These behaviors are "latent", "emerging", "decreasing", "lost" and "jumping". They characterize the dynamics of mobility related to urban spaces and time. The detected behaviors are automatically visualized on generated maps with different spatio-temporal levels to refine the analysis of mobility in a given area of the city, (2) a second trajectory analysis framework that is based on sequential concept lattice extraction is also proposed to exploit the movement direction in the evolution detection process, and (3) prediction method based on Markov chain is presented to predict the evolution behavior in the future period for a region. These three methods are evaluated on two real-world datasets. The obtained experimental results from these data show the relevance of the proposal and the utility of the generated maps

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Guda, Vamsi Krishna. "Contributions à l'utilisation de cobots comme interfaces haptiques à contact intermittent en réalité virtuelle." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2022. http://www.theses.fr/2022ECDN0033.

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Abstract:

La réalité virtuelle (RV) est de plus en plus utilisée dans des simulations industrielles mais la possibilité de toucher les objets manque rapidement par exemple pour juger de la qualité perçue dans la conception de véhicule automobile. Les interfaces haptiques actuels ne permettent de restituer aisément la notion de texture, l’approche envisagée est donc une interface à contact intermittent. Un cobot vient positionner une surface mobile à l’endroit du contact avec un objet virtuel pour permettre un contact physique avec la main de l’opérateur.Les contributions de cette thèse portent sur plusieurs aspects : le placement du robot, la modélisation de l’opérateur, la gestion du déplacement et de la vitesse du robot et la détection des intentions de l’opérateur. Le placement du robot est choisi pourpermettre d’atteindre les différentes zones de travail et pour assurer une sécurité passive en rendant impossible au robot de heurter la têteet le buste de l’opérateur en position normale de travail, i.e. assis dans un fauteuil. Un modèle de l'utilisateur, incluant un torse et desbras, est conçu et testé pour suivre les mouvements de l'utilisateur en temps réel. L’interaction est possible sur un ensemble de pose prédéfinies que l’utilisateur enchaine comme il le désire. Différentes stratégies sont proposées pour prédire les intentions de l'utilisateur. Les aspects clés de la prédiction sont basés sur la direction du regard et la position de la main de l'utilisateur. Une étudeexpérimentale ainsi que l'analyse qui en découle montrent l’apport de la prise en compte de la direction du regard. L’intérêt d’introduire des points dit « de sécurité » pour éloigner le robot de l’opérateur et permettre des déplacements rapides du robot est mis en évidence
Virtual reality (VR) is evolving and being used in industrial simulations but the possibility to touch objects is missing, for example to judge the perceived quality in the design of a car. The current haptic interfaces do not allow to easily restore the notion of texture, therefore an approach is considered “intermittent contact interface” to achieve this. A cobot positions a mobile surface at the point of contact with a virtual object to allow physical contact with the operator's hand. The contributions of this thesis concern several aspects: the placement of the robot, the modeling of the operator, the management of the displacement and the speed of the robot and the detection of the operator's intentions. The placement of the robot is chosen to allow reaching the different working areas and to ensure passive safety by making it impossible for the robot to hit the head and chest of the operator in a normal working position, i.e. sitting in a chair. A model of the user, including a torso and arms, is designed and tested to follow the user's movements in real time Interaction is possible on a set of predefined poses that the user chains together as desired. Different strategies are proposed to predict the user's intentions. The key aspects of the prediction are based on the gaze direction and the hand position of the user. An experimental study as well as the resulting analysis show the contribution of taking into account the gaze direction. The interest of introducing "safety" points to move the robot away from the operator and allow fast robot movements is highlighted

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Giaconi, Smoje Valentina. "Modélisation statistique de l'impact des environnements académiques sur les croyances et la réussite des élèves au Chili." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAH040/document.

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Abstract:

Cette thèse de doctorat est consacrée à la modélisation statistique de l'impact des environnements académiques sur les croyances et la réussite des élèves au Chili. Nous contribuons au domaine de l'efficacité éducative avec une discussion statistique et deux études empiriques. La discussion statique questionne la façon de combiner les modèles multiniveaux avec des méthodes pour le biais de sélection et pour les données manquantes. Cette discussion statistique sera utilisée pour prendre des décisions méthodologiques dans les études empiriques. La première étude empirique consiste en une évaluation d'intervention de l'impact des cours de sciences sur les croyances des étudiants. La deuxième étude empirique concerne l'effet des écoles sur les trajectoires des scores de mathématiques et de lecture des élèves. Dans la partie statistique, nous avons décrit et analysé les méthodes d'ajustement linéaire et d'appariement des scores de propension pour modéliser le biais de sélection. En ce qui concerne les problèmes de données manquantes, nous avons analysé la méthode d'imputation multiple. Chacune de ces méthodes est compatible avec les modèles multi-niveaux. En revanche, l'utilisation combinée de ces méthodes pour des données hiérarchiques n'est pas résolu. Nous présentons alors une discussion statistique qui analyse et classe des stratégies pour combiner ces méthodes.La première étude empirique concerne l'influence des disciplines scientifiques qui s'intéressent à des objets vivants et non-vivants sur les croyances épistémiques et le sentiment d'auto-efficacité des étudiants de secondaire. Nous avons comparé, pour ces croyances, les étudiants qui ont suivi des cours de sciences à un groupe contrôle sur deux temps de mesure, à la fin des cours et 4 mois après. Nous avons constaté un effet positif du travail en laboratoire et des disciplines qui s'intéressent à des objets vivants (en contrôlant les variables confondues). Cette étude met en lumière des différences entre les disciplines qui s'intéressent à des objets vivant et des objets non-vivant qui devront être explorées.La deuxième étude empirique concerne l'effet des écoles sur les trajectoires des scores en mathématiques et en lecture des élèves. Le premier objectif est de décrire les caractéristiques des trajectoires et la variance expliquée par les écoles primaires et secondaires. Le deuxième objectif est de mesurer l'effet du type d'école, publique ou voucher (privée avec un financement de l'état), sur les trajectoires. Nous avons utilisé une base de données nationale longitudinale qui comprenait des mesures pour les mêmes élèves en 4ème, 8ème et 10ème années. Des modèles de croissance multiniveaux ont été utilisés pour modéliser les trajectoires. Nos résultats montrent que les écoles secondaires et primaires ont un effet sur les interceptes et les pentes des trajectoires. Par ailleurs, nous avons constaté un effet négatif de l'école publique, qui est devenu non significatif lorsque nous avons contrôlé la composition socio-économique de l'école et ses pratiques de sélection. Ces résultats illustrent la stratification entre le système public et le système voucher ainsi que la nécessité de questionner l'efficacité des écoles pour chaque système
This PhD thesis is dedicated to the statistical modeling of the impact of academic environments on student’s beliefs and achievement in Chile. We contribute to the field of educational effectiveness with a statistical discussion regarding how to combine multilevel models with methods for selection bias and missing data and two empirical studies. The statistical discussion was used to take methodological decisions in the empirical studies. The first empirical study evaluates the impact of science courses on students’ beliefs. The second empirical study is about school effects on students’ trajectories in mathematics and reading scores. In the statistical part, we analyze linear adjustment and propensity score matching to address selection bias. Regarding the missing data problem, we considered multiple imputation techniques. Each of these methods is compatible with multilevel models. However, the problem of addressing selection bias and missing data simultaneously with hierarchical data is not resolved. We present a statistical discussion that classifies and analyzes strategies to combine the methods. The first empirical study regards the influence of Life and Non-life science courses in secondary students’ epistemic and self-efficacy beliefs related to sciences. We compared students that took summer science courses with a control group in a post and follow-up beliefs questionnaire. We found positive effects of Life courses and courses with laboratory work, controlling for confounding variables. The results show differences between Life and Non-life scientific disciplines that should be explored. The second empirical study concerns school effects on trajectories of Chilean students. It has two aims. The first aim is to describe the characteristics of the trajectories in mathematics and reading scores and the variation explained by primary and secondary schools. The second aim is to measure the effect of public schools in comparison with voucher schools on students’ trajectories in mathematics and reading scores. We used a longitudinal national database which included measures for the same students at 4th, 8th and 10th grade. Multilevel growth models were used to model the trajectories. We found effects of secondary and primary schools on intercepts and slopes. In addition, we found negative effects from public education, which became not significant after controlling for school’ socioeconomic composition and selection practices. The results illustrate the stratification between the public system and voucher system and the need to study inside each system which schools are more efficient

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Bougueroua, Sana. "Caractérisation de structures explorées dans les simulations de dynamique moléculaire." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLV099/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est d’analyser et prédire les conformations d’un système moléculaire en combinant la théorie des graphes et la chimie computationnelle.Dans le cadre des simulations de dynamique moléculaire, une molécule peut avoir une ou plusieurs conformations au cours du temps. Dans les trajectoires de simulation de dynamique moléculaire, on peut avoir des trajectoires n’explorant qu’une seule conformation ou des trajectoires explorant plusieurs conformations, donc plusieurs transitions entre conformations sont observées. L’exploration de ces conformations dépend du temps de la simulation et de l'énergie (température) fixée dans le système. Pour avoir une bonne exploration des conformations d’un système moléculaire, il faut générer et analyser plusieurs trajectoires à différentes énergies. Notre objectif est de proposer un algorithme universel qui permet d’analyser la dynamique conformationnelle de ces trajectoires d’une façon rapide et automatique. Les trajectoires fournissent les positions cartésiennes des atomes du système moléculaire à des intervalles de temps réguliers. Chaque intervalle contenant un ensemble de positions est appelé image. L’algorithme utilise des règles de géométrie (distances, angles, etc.) sur les positions pour trouver les liaisons (liaisons covalentes, liaisons hydrogène et interactions électrostatiques) créées entre les atomes, permettant par la suite d’obtenir le graphe mixte qui modélise une conformation. Nous ne considérons un changement conformationnel que s’il y a un changement dans les liaisons calculées à partir des positions données. L’algorithme permet de donner l’ensemble des conformations explorées sur une ou plusieurs trajectoires, la durée d’exploration de chaque conformation, ainsi que le graphe de transitions qui contient tous les changements conformationnels observés.Les conformations se caractérisent par une énergie appelée énergie potentielle. Cette énergie est représentée par une courbe appelée surface d’énergie potentielle. En chimie théorique et computationnelle, certains s’intéressent à trouver des points particuliers sur cette surface. Il s'agit des minima qui représentent les conformations les plus stables et des maxima ou états de transition qui représentent les points de passage d'une conformation à une autre. En effet, d'une part, la conformation la plus stable est celle de plus basse énergie. D'autres part, pour aller d’une conformation à une autre il faut une énergie supplémentaire, le point maximum représente l'état de transition. Les méthodes développées pour calculer ces points nécessitent une connaissance de l’énergie potentielle ce qui est coûteux en temps et en calculs. Notre objectif est de proposer une méthode alternative en utilisant des mesures ah doc basées sur des propriétés des graphes qu’on a utilisées dans le premier algorithme et sans faire appel à la géométrie ni aux calculs moléculaires. Ces mesures permettent de générer des conformations avec un classement énergétique ainsi de définir le coût énergétique de chaque transition permise. Les conformations possibles avec les transitions représentent respectivement les sommets et les arcs de ce qu’on appelle le “graphe des possibles”. Les hypothèses utilisées dans le modèle proposé est que seules les liaisons hydrogène peuvent changer entre les conformations et que le nombre de liaisons hydrogène présentes dans le système permet de déterminer son coût énergétique.L’algorithme d'analyser des trajectoires a été testé sur trois types de systèmes moléculaires en phase gazeuse de taille et de complexité croissantes. Bien que la complexité théorique de l’algorithme est exponentielle (tests d’isomorphisme) les résultats ont montré que l’algorithme est rapide (quelques secondes). De plus, cet algorithme peut être facilement adapté et appliqué à d’autres systèmes. Pour la prédiction conformationnelle, le modèle proposé a été testé sur des peptides isolés
This PhD is part of transdisciplinary works, combining graph theory and computational chemistry.In molecular dynamics simulations, a molecular system can adopt different conformations over time. Along a trajectory, one conformation or more can thus be explored. This depends on the simulation time and energy within the system. To get a good exploration of the molecular conformations, one must generate and analyse several trajectories (this can amount to thousands of trajectories). Our objective is to propose an automatic method that provides rapid and efficient analysis of the conformational dynamics explored over these trajectories. The trajectories of interest here are in cartesian coordinates of the atoms that constitute the molecular system, recorded at regular time intervals (time-steps). Each interval containing a set of positions is called a snapshot. At each snapshot, our developed algorithm uses geometric rules (distances, angles, etc.) to compute bonds (covalent bonds, hydrogen bonds and any other kind of intermolecular criterium) formed between atoms in order to get the mixed graph modelling one given conformation. Within our current definitions, a conformational change is characterized by either a change in the hydrogen bonds or in the covalent bonds. One choice or the other depends on the underlying physics and chemistry of interest. The proposed algorithm provides all conformations explored along one or several trajectories, the period of time for the existence of each one of these conformations, and also provides the graph of transitions that shows all conformational changes that have been observed during the trajectories. A user-friendly interface has been developed, that can de distributed freely.Our proposed algorithm for analysing the trajectories of molecular dynamics simulations has been tested on three kinds of gas phase molecular systems (peptides, ionic clusters). This model can be easily adapted and applied to any other molecular systems as well as to condensed matter systems, with little effort. Although the theoretical complexity of the algorithm is exponential (isomorphism tests), results have shown that the algorithm is rapid.We have also worked on computationally low cost graph methods that can be applied in order to pre-characterize specific conformations/points on a potential energy surface (it describes the energy of a system in terms of positions of the atoms). These points are the minima on the surface, representing the most stable conformations of a molecular system, and the maxima on that surface, representing transition states between two conformers. Our developed methods and algorithms aim at getting these specific points, without the prerequisite knowledge/calculation of the potential energy surface by quantum chemistry methods (or even by classical representations). By avoiding an explicit calculation of the potential energy surface by quantum chemistry methods, one saves computational time and effort. We have proposed an alternative method using ad doc measures based on properties of the graphs (already used in the first part of the PhD), without any knowledge of energy and/or molecular calculations. These measures allow getting the possible conformations with a realistic energy classification, as well as transition states, at very low computational cost. The algorithm has been tested on gas phase peptides

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Deaconu, Georgia. "Pas de titre en français." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00919883.

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Abstract:

La réalisation des missions spatiales repose de plus en plus souvent sur la coopération entre différents engins spatiaux. Parmi les opérations de proximité, ! le rendez-vous orbital est une pratique aussi ancienne que la ! conquête spatiale, qui continue de générer de nombreux travaux de recherche. Cependant, les motivations et les objectifs des récentes missions de rendez-vous orbital ont largement évolués. En effet, les besoins d'une autonomie accrue, d'une sécurité améliorée, d'une plus grande flexibilité et d'une réduction des coûts, constituent autant d'incitations au développement de nouvelles méthodes de guidage et contrôle. La satisfaction de contraintes très variées, dues à des considérations de sécurité ou à des limitations technologiques incontournables des actionneurs ou des capteurs, contribuent à la richesse du problème posé. Dans ce contexte, le développement de nouveaux algorithmes de commande constitue un vrai défi scientifique que cette thèse tente de relever. Les travaux de cette thèse sont basées sur l'analyse structurelle des expressions décrivant le mouvement relatif entre deux véhicules en orbite. Sur la base d'un modèle simplifié, une nou! velle paramétrisation du mouvement relatif est proposée. Celle-ci, particulièrement adaptée à la caractérisation des trajectoires périodiques, offre la possibilité d'une prise en compte de contraintes d'état très variées. Un lien formel est mis en évidence entre les paramètres définissant les trajectoires contraintes et le cône des matrices semi définies positives. Ces résultats sont exploités dans le développement des algorithmes de design de trajectoires pour des opérations de proximité, sous hypothèse de poussée impulsionnelle. Ces algorithmes ont, entre autre, la propriété de permettre la satisfaction des contraintes sur la trajectoire de manière continue dans le temps, tout en utilisant les outils numériques de la programmation convexe. Le problème spécifique de la robustesse des manœuvres aux incertitudes de la chaîne de mesure est aussi abordé dans ce manuscrit. Des approches de type commande prédictive sont mises en place afin de garantir aux opérations une p! récision souhaitée en présence de perturbations.

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Liang, Shuai. "Contribution to localization and motion control of inertial actuated nano-robotic systems inside electron microscopy." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS204.

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Abstract:

Cette thèse développe une interface générique, intelligente et conviviale, capable de gérer des tâches robotiques élémentaires nécessaires à l'intérieur de SEM en définissant simplement des instructions graphiques sur son écran. Pour faire face à la capacité de grossissement très élevée du SEM et pour pouvoir atteindre n'importe quelle région d'intérêt sur un échantillon dans SEM, les effecteurs terminaux de robot doivent pouvoir naviguer avec mouvement doivent traiter avec des trajectoires multi-échelles, du nanomètre à la millilitre. La plate-forme expérimentale, nano-robotic ISIR-robotex est composé des actionneurs à inertie piézoélectriques et tenant une sonde de microscope à force atomique (AFM) comme effecteur terminal. Les principales contributions sont: Modélisation non linéaire d'actionneurs à inertie piézoélectriques pour traiter les problèmes de représentation dynamique multi-échelles ; Caractérisation de la vitesse et contrôle de la vitesse d'une classe d'actionneurs à inertie piézoélectriques ; Trajectoire multi-échelles de haut niveau suivant le contrôle d’un AFM fonctionnant à l’intérieur de microscopes électroniques. La localisation de la pointe AFM et son suivi dans le cadre d'une vision basée sur Deep Learning à l'intérieur d'un microscope électronique. Suivi de trajectoire basé sur le contrôle prédictif (MPC) et évitement d'obstacles pour un cantilever AFM fonctionnant à l'intérieur d'un microscope électronique. Les méthodes développées enrichissent la capacité de mouvement et la détection de systèmes nano-robotiques fonctionnant dans SEM, accélérant ainsi le processus vers une automatisation complète à des fins de manipulation robotique à petite échelle
This thesis targets the development of a generic, intelligent and user friendly interface that can manage elementary robotic tasks needed inside a SEM by simply defining graphical instructions on the SEM screen. To deal with the very high magnification capability of SEM and to be able to reach any region of interest on sample observed by SEM, the robot end effectors must be able to navigate with a displacement range to resolution ratio of several million times. As such, all the motion control must deal with multi-scale trajectories, i.e. from nano-meter range up to milliliter range. The experimental platform in this thesis is the ISIR-robotex nano-robotic platform. It is composed of a poly-articulated nano-robotic system actuated by piezoelectric inertial actuators (PIAs) and holding a self-sensing Atomic force Microscope (AFM) probe as end effector. The main contributions are : Non-linear modeling of piezoelectric inertial actuators to deal with multi-scale dynamic representation issues. Velocity characterization and velocity control of a class of piezoelectric inertial actuators. High level multi-scale path following control of an AFM operating inside electron microscopes. AFM tip localization and tracking through deep learning based vision inside an electron microscope. Model predictive control (MPC)-based path following and obstacle avoidance for an AFM cantilever operating inside electron microscopes. The developed methods enrich the motion capability and sensing of nano-robotic systems operating inside SEMs, accelerating the process towards a fully-automation for robotic manipulation purposes at the small scales

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Couronné, Raphaël. "Modélisation de la progression de la maladie de Parkinson." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS363.

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Abstract:

Dans ce travail, nous développons des méthodes statistiques pour modéliser la progression de la Maladie de Parkinson (MP) à partir de données répétées. La progression de la MP, très hétérogène, est complexe à modéliser. Pour mieux comprendre la progression des maladies neurodégénératives, des études effectuent un suivi de patients dans le temps, avec une batterie de tests à chaque visite. Ces données permettent d’étudier les différents types de progression par analyse statistique. Dans une première partie, nous modélisons la progression de marqueurs scalaires de la maladie de Parkinson. Nous nous basons sur un modèle longitudinal, le modèle longitudinal spatiotemporel. Nous proposons de gérer les valeurs manquantes, ainsi que de modéliser la progression jointe de marqueurs de différentes natures, comme les scores cliniques, ou les marqueurs extraits de l’imagerie. Avec ce modèle, nous nous concentrons d'abord sur la modélisation des symptômes moteurs précoces dans la MP. Puis nous étudions l'hétérogénéité de la MP, avec un accent sur les troubles du sommeil. Dans une seconde partie indépendante, nous étudions la modélisation de données longitudinales provenant de l'imagerie. Nous proposons d'utiliser un réseau de neurone comme méthode de réduction de dimension afin de construire un système de coordonnées spatiotemporel de progression de la maladie. Nous tirons parti de la flexibilité des réseaux de neurones pour modéliser la progression de données multimodales. Enfin, en supposant la monotonicité des marqueurs au cours du temps, nous nous appuyons sur l’ordre des visites plutôt que l’âge des patients pour modéliser plus finement la variabilité temporelle de nos données
In this work, we developed statistical methods to model disease progression from patient’s repeated measurements, with a focus on Parkinson’s Disease (PD). A key challenge lies in the inherent heterogeneity of PD across patients, to the extent that PD is now suspected to encompass multiple subtypes or motor phenotypes. To gain insights on disease progression, research studies propose to gather a broad range of marker measurements, at multiple timepoints for each patients. These data allow to investigate the disease’s patterns of progression via statistical modeling. In a first part, we modeled the progression of scalar markers of PD. We extended on a disease progression model, namely the longitudinal spatiotemporal model. We then proposed to address data missingness, and to model the joint progression of markers of different nature, such as clinical scores, and scalar measurements extracted on imaging modalities. With this method, we modeled early motor progression in PD, and, in a second work, the heterogeneity of idiopathic PD progression, with a focus on sleep symptoms. In a second, independent, part of the manuscript, we tackled the longitudinal modeling of medical images. For these higher dimensionality data, Deep Learning is often used, but mostly in cross sectional setups, ignoring the possible inner dynamics. We proposed to leverage Deep Learning as a dimensionality reduction tool to build a spatiotemporal coordinate system of disease progression. We first took advantage of this flexibility to handle multimodal data. Then we leveraged the self-supervision induced by assuming monotonicity over time, to offer higher flexibility in modeling temporal variability

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Polack, Philip. "Cohérence et stabilité des systèmes hiérarchiques de planification et de contrôle pour la conduite automatisée." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM025/document.

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Abstract:

La voiture autonome pourrait réduire le nombre de morts et de blessés sur les routes tout en améliorant l'efficacité du trafic. Cependant, afin d'assurer leur déploiement en masse sur les routes ouvertes au public, leur sécurité doit être garantie en toutes circonstances. Cette thèse traite de l'architecture de planification et de contrôle pour la conduite automatisée et défend l'idée que l'intention du véhicule doit correspondre aux actions réalisées afin de garantir la sécurité à tout moment. Pour cela, la faisabilité cinématique et dynamique de la trajectoire de référence doit être assurée. Sinon, le contrôleur, aveugle aux obstacles, n'est pas capable de la suivre, entraînant un danger pour la voiture elle-même et les autres usagers de la route. L'architecture proposée repose sur la commande à modèle prédictif fondée sur un modèle bicyclette cinématique afin de planifier des trajectoires de référence sûres. La faisabilité de la trajectoire de référence est assurée en ajoutant une contrainte dynamique sur l'angle au volant, contrainte issue de ces travaux, afin d'assurer que le modèle bicyclette cinématique reste valide. Plusieurs contrôleurs à haute-fréquence sont ensuite comparés afin de souligner leurs avantages et inconvénients. Enfin, quelques résultats préliminaires sur les contrôleurs à base de commande sans modèle et leur application au contrôle automobile sont présentés. En particulier, une méthode efficace pour ajuster les paramètres est proposée et implémentée avec succès sur la voiture expérimentale de l'ENSIAME en partenariat avec le laboratoire LAMIH de Valenciennes
Autonomous vehicles are believed to reduce the number of deaths and casualties on the roads while improving the traffic efficiency. However, before their mass deployment on open public roads, their safety must be guaranteed at all time.Therefore, this thesis deals with the motion planning and control architecture for autonomous vehicles and claims that the intention of the vehicle must match with its actual actions. For that purpose, the kinematic and dynamic feasibility of the reference trajectory should be ensured. Otherwise, the controller which is blind to obstacles is unable to track it, setting the ego-vehicle and other traffic participants in jeopardy. The proposed architecture uses Model Predictive Control based on a kinematic bicycle model for planning safe reference trajectories. Its feasibility is ensured by adding a dynamic constraint on the steering angle which has been derived in this work in order to ensure the validity of the kinematic bicycle model. Several high-frequency controllers are then compared and their assets and drawbacks are highlighted. Finally, some preliminary work on model-free controllers and their application to automotive control are presented. In particular, an efficient tuning method is proposed and implemented successfully on the experimental vehicle of ENSIAME in collaboration with the laboratory LAMIH of Valenciennes

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Tozlu, Ceren. "Classification et modélisation statistique intégrant des données cliniques et d’imagerie par résonance magnétique conventionnelle et avancée." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1043/document.

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Abstract:

L'accident vasculaire cérébral et la sclérose en plaques figurent parmi les maladies neurologiques les plus destructrices du système nerveux central. L'accident vasculaire cérébral est la deuxième cause de décès et la principale cause de handicap chez l'adulte dans le monde alors que la sclérose en plaques est la maladie neurologique non traumatique la plus fréquente chez l'adulte jeune. L'imagerie par résonance magnétique est un outil important pour distinguer le tissu cérébral sain du tissu pathologique à des fins de diagnostic, de suivi de la maladie, et de prise de décision pour un traitement personnalisé des patients atteints d'accident vasculaire cérébral ou de sclérose en plaques. La prédiction de l'évolution individuelle de la maladie chez les patients atteints d'accident vasculaire cérébral ou de sclérose en plaques constitue un défi pour les cliniciens avant de donner un traitement individuel approprié. Cette prédiction est possible avec des approches statistiques appropriées basées sur des informations cliniques et d'imagerie. Toutefois, l'étiologie, la physiopathologie, les symptômes et l'évolution dans l'accident vasculaire cérébral et la sclérose en plaques sont très différents. Par conséquent, dans cette thèse, les méthodes statistiques utilisées pour ces deux maladies neurologiques sont différentes. Le premier objectif était l'identification du tissu à risque d'infarctus chez les patients atteints d'accident vasculaire cérébral. Pour cet objectif, les méthodes de classification (dont les méthodes de machine learning) ont été utilisées sur des données d'imagerie mesurées à l'admission pour prédire le risque d'infarctus à un mois. Les performances des méthodes de classification ont été ensuite comparées dans un contexte d'identification de tissu à haut risque d'infarctus à partir de données humaines codées voxel par voxel. Le deuxième objectif était de regrouper les patients atteints de sclérose en plaques avec une méthode non supervisée basée sur des trajectoires individuelles cliniques et d'imagerie tracées sur cinq ans. Les groupes de trajectoires aideraient à identifier les patients menacés d'importantes progressions et donc à leur donner des médicaments plus efficaces. Le troisième et dernier objectif de la thèse était de développer un modèle prédictif pour l'évolution du handicap individuel des patients atteints de sclérose en plaques sur la base de données démographiques, cliniques et d'imagerie obtenues a l'inclusion. L'hétérogénéité des évolutions du handicap chez les patients atteints de sclérose en plaques est un important défi pour les cliniciens qui cherchent à prévoir l'évolution individuelle du handicap. Le modèle mixte linéaire à classes latentes a été utilisé donc pour prendre en compte la variabilité individuelle et la variabilité inobservée entre sous-groupes de sclérose en plaques
Stroke and multiple sclerosis are two of the most destructive neurological diseases of the central nervous system. Stroke is the second most common cause of death and the major cause of disability worldwide whereas multiple sclerosis is the most common non-traumatic disabling neurological disease of adulthood. Magnetic resonance imaging is an important tool to distinguish healthy from pathological brain tissue in diagnosis, monitoring disease evolution, and decision-making in personalized treatment of patients with stroke or multiple sclerosis.Predicting disease evolution in patients with stroke or multiple sclerosis is a challenge for clinicians that are about to decide on an appropriate individual treatment. The etiology, pathophysiology, symptoms, and evolution of stroke and multiple sclerosis are highly different. Therefore, in this thesis, the statistical methods used for the study of the two neurological diseases are different.The first aim was the identification of the tissue at risk of infarction in patients with stroke. For this purpose, the classification methods (including machine learning methods) have been used on voxel-based imaging data. The data measured at hospital admission is performed to predict the infarction risk at one month. Next, the performances of the classification methods in identifying the tissue at a high risk of infarction were compared. The second aim was to cluster patients with multiple sclerosis using an unsupervised method based on individual clinical and imaging trajectories plotted over five 5 years. Clusters of trajectories would help identifying patients who may have an important progression; thus, to treat them with more effective drugs irrespective of the clinical subtypes. The third and final aim of this thesis was to develop a predictive model for individual evolution of patients with multiple sclerosis based on demographic, clinical, and imaging data taken at study onset. The heterogeneity of disease evolution in patients with multiple sclerosis is an important challenge for the clinicians who seek to predict the disease evolution and decide on an appropriate individual treatment. For this purpose, the latent class linear mixed model was used to predict disease evolution considering individual and unobserved subgroup' variability in multiple sclerosis

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Aliakbari, khoei Mina. "Une approche computationnelle de la dépendance au mouvement du codage de la position dans la système visuel." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4041/document.

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Abstract:

Cette thèse est centralisée sur cette question : comment est-ce que le système visuel peut coder efficacement la position des objets en mouvement, en dépit des diverses sources d'incertitude ? Cette étude déploie une hypothèse sur la connaissance a priori de la cohérence temporelle du mouvement (Burgi et al 2000; Yuille and Grzywacz 1989). Nous avons ici étendu le cadre de modélisation précédemment proposé pour expliquer le problème de l'ouverture (Perrinet and Masson, 2012). C'est un cadre d'estimation de mouvement Bayésien mis en oeuvre par un filtrage particulaire, que l'on appelle la prévision basé sur le mouvement (MBP). Sur cette base, nous avons introduit une théorie du codage de position basée sur le mouvement, et étudié comment les mécanismes neuronaux codant la position instantanée de l'objet en mouvement pourraient être affectés par le signal de mouvement le long d'une trajectoire. Les résultats de cette thèse suggèrent que le codage de la position basé sur le mouvement peut constituer un calcul neuronal générique parmi toutes les étapes du système visuel. Cela peut en partie compenser les effets cumulatifs des délais neuronaux dans le codage de la position. En outre, il peut expliquer des changements de position basés sur le mouvement, comme par example, l'Effect de Saut de Flash. Comme un cas particulier, nous avons introduit le modèle de MBP diagonal et avons reproduit la réponse anticipée de populations de neurones dans l'aire cortical V1. Nos résultats indiquent qu'un codage en position efficace et robuste peut être fortement dépendant de l'intégration le long de la trajectoire
Coding the position of moving objects is an essential ability of the visual system in fulfilling precise and robust tracking tasks. This thesis is focalized upon this question: How does the visual system efficiently encode the position of moving objects, despite various sources of uncertainty? This study deploys the hypothesis that the visual systems uses prior knowledge on the temporal coherency of motion (Burgi et al 2000; Yuille and Grzywacz 1989). We implemented this prior by extending the modeling framework previously proposed to explain the aperture problem (Perrinet and Masson, 2012), so-called motion-based prediction (MBP). This model is a Bayesian motion estimation framework implemented by particle filtering. Based on that, we have introduced a theory on motion-based position coding, to investigate how neural mechanisms encoding the instantaneous position of moving objects might be affected by motion. Results of this thesis suggest that motion-based position coding might be a generic neural computation among all stages of the visual system. This mechanism might partially compensate the accumulative and restrictive effects of neural delays in position coding. Also it may account for motion-based position shifts as the flash lag effect. As a specific case, results of diagonal MBP model reproduced the anticipatory response of neural populations in the primary visual cortex of macaque monkey. Our results imply that an efficient and robust position coding might be highly dependent on trajectory integration and that it constitutes a key neural signature to study the more general problem of predictive coding in sensory areas

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Dissertations / Theses on the topic 'Prédiction trajectoire'

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