Дисертації з теми "Systèmes adaptatifs (technologie) – Simulation, Méthodes de"

Les architectures reconfigurables à base de FPGA sont capables de fournir des solutions adéquates pour plusieurs applications vu qu'elles permettent de modifier le comportement d'une partie du FPGA pendant que le reste du circuit continue de s'exécuter normalement. Ces architectures, malgré leurs progrès, souffrent encore de leur manque d'adaptabilité fasse à des applications constituées de tâches matérielles de taille différente. Cette hétérogénéité peut entraîner de mauvais placements conduisant à une utilisation sous-optimale des ressources et par conséquent une diminution des performances du système. La contribution de cette thèse porte sur la problématique du placement des tâches matérielles de tailles différentes et de la génération efficace des régions reconfigurables. Une méthodologie et une couche intermédiaire entre le FPGA et l'application sont proposées pour permettre le placement efficace des tâches matérielles de tailles différentes sur des partitions reconfigurables de taille prédéfinie. Pour valider la méthode, on propose une architecture basée sur l'utilisation de la reconfiguration partielle afin d'adapter le transcodage d'un format de compression vidéo à un autre de manière souple et efficace. Une étude sur le partitionnement de la région reconfigurable pour les tâches matérielles de l'encodeur entropique (CAVLC / VLC) est proposée afin de montrer l'apport du partitionnement. Puis une évaluation du gain obtenu et du surcoût de la méthode est présentée
FPGA-based reconfigurable architectures can deliver appropriate solutions for several applications as they allow for changing the performance of a part of the FPGA while the rest of the circuit continues to run normally. These architectures, despite their improvements, still suffer from their lack of adaptability when confronted with applications consisting of variable size material tasks. This heterogeneity may cause wrong placements leading to a sub-optimal use of resources and therefore a decrease in the system performances. The contribution of this thesis focuses on the problematic of variable size material task placement and reconfigurable region effective generation. A methodology and an intermediate layer between the FPGA and the application are proposed to allow for the effective placement of variable size material tasks on reconfigurable partitions of a predefined size. To approve the method, we suggest an architecture based on the use of partial reconfiguration in order to adapt the transcoding of one video compression format to another in a flexible and effective way. A study on the reconfigurable region partitioning for the entropy encoder material tasks (CAVLC / VLC) is proposed in order to show the contribution of partitioning. Then an assessment of the gain obtained and of the method additional costs is submitted

Les circuits modernes sont de plus en plus sensibles aux variations technologiques et environnementales qui n'ont plus seulement un effet global sur les circuits mais aussi un effet local sur ceux-ci. Dans ce contexte, les composants reprogrammables que sont les FPGA représentent un support technologique intéressant. En effet, ces composants permettent d'adapter l'implantation physique du système grâce à une simple reconfiguration du circuit. C'est pourquoi, dans ce manuscrit, nous présentons un flot d'adaptation complet visant à compenser les variations des circuits reconfigurables. Pour cela, une étude de toutes les phases de conception des capteurs numériques est réalisée. Nous proposons ensuite une approche originale et unique de caractérisation basée sur l'analyse électromagnétique. Il est notamment montré que cette approche permet de se défaire des biais de mesure engendrés par les méthodes de mesure directe. L'utilisation conjointe des capteurs et de cette méthode d'analyse permet une caractérisation fine et précise des variations technologiques de n'importe quel type de circuit FPGA. Enfin, la cartographie issue de la phase de caractérisation permet ensuite de calibrer les capteurs pour une utilisation en ligne. Nous utilisons donc ensuite ces capteurs pour le monitoring dynamique d'un système MPSOC.

Cette thèse propose une méthode originale pour la génération automatique d'un code de simulation pour les systèmes à événements discrets. Cette méthode utilise l'information de localisation des produits lors du fonctionnement du système. Ce flux composé par des tuples (product id, location, time) constitue le point d'entrée pour l'algorithme proposé de génération d'un modèle de simulation de type réseau de files d'attente. Ce type d'approche permet, outre un gain important de temps pour la conception initiale du modèle, une maintenance et reconfiguration " on line " du modèle. La thèse est composée de 5 chapitres. Le premier chapitre pose la problématique et fixe le cadre théorique de la thèse. Le second chapitre est une revue de la littérature sur la simulation en général et sur les travaux utilisant la notion de trajectoires à des fins de modélisation. Le troisième chapitre sert à mettre en avant la proposition au coeur de cette thèse. Le quatrième chapitre décrit le générateur développé. Le cinquième et dernier chapitre présente les travaux d'expérimentation et de validation du générateur
This thesis work proposes a novel method for the automatic generation of simulation code of discrete event systems. This method uses the location information of the products during operation of the system. This flow, of tuples (product id, location, time) is the input of the proposed algorithm that generates a queueing-network simulation model. This type of approach can achieve a significant time gain for the design, maintenance and on-line reconfiguration of the model. The thesis is composed on five chapters. The first chapter poses the problem and fixes the theoretical framework of the thesis. The second chapter is a literature review of the broad sense of simulation and present works using the notion of trajectories for modeling. The third chapter is to highlight the proposal of the heart of this thesis. The fourth chapter describes the generator developed. The fifth and final chapter presents the experiments and the validation of the generator

Les progres en integration micro-electronique permettent la realisation sur une meme puce de systemes complets, alliant les circuits digitaux de tres grande vitesse tels que les microprocesseurs, et les circuits analogiques hautes performances. Ces nouveaux systemes integres en technologies submicroniques ont vu l'apparition de phenomenes parasites. Ce travail de these, se situe en relation avec la nouvelle norme cee du 1#e#r janvier 1996, concernant la prise en compte de la compatibilite electromagnetique des systemes electroniques. L'approche theorique concerne la modelisation des interconnexions et du phenomene de diaphonie, pour les elements constituant le systeme, circuit integre, boitier d'encapsulation et substrat multi-chip module. Une resolution numerique de l'equation de laplace par la methode des elements finis permet l'extraction, depuis une geometrie de conducteurs donnee, des elements capacitifs et inductifs des conducteurs. L'implantation de ces algorithmes a permis la realisation d'un logiciel, baptise capitool, qui est utilise dans le milieu industriel par certains fondeurs. La resolution analytique dans le domaine temporel, du bruit electromagnetique induit en mode conduit, a ete integree dans un environnement cao, qui permet la prediction des zones couplees sur un dessin de circuit integre. A partir du developpement de notre atelier logiciel, un ensemble de simulations permettent de classifier la susceptibilite des interconnexions, afin d'editer pour les concepteurs, des regles de dessin. L'approche experimentale vient ensuite valider, par une methodologie specifique de test, les modeles proposes. Un nouveau capteur implante sur silicium est presente, avec une evolution vers la mesure de bruit externe. Ce systeme est aujourd'hui utilise dans le milieu industriel, pour caracteriser les nouvelles technologies

Dans le domaine de la chimie fine ou pharmaceutique, le reacteur discontinu est l'appareil autour duquel s'organise la production. La conduite de ces reacteurs revient a un probleme de controle thermique qui reste difficile a maitriser. La difficulte provient, d'une part, de la nature discontinue des modes operatoires, et d'autre part, du caractere polyvalent des reacteurs. Dans ce travail on propose une nouvelle approche du probleme qui vise a la fois a definir un systeme thermique presentant une plus grande pilotabilite et a developper un systeme de conduite permettant de resoudre simultanement les problemes de supervision et de commande. Le systeme thermique propose (en cours de brevet) combine les avantages des systemes monofluide et a fluides alternes. La gestion thermique est assuree par un melange eau-vapeur comme monofluide dans la gamme de fonctionnement intermediaire. Quand un refroidissement ou une chauffe important est necessaire, on utilise respectivement l'eau glycolee ou la vapeur. La commande calculee par un regulateur est interpretee comme le flux thermique qu'il est necessaire de fournir au milieu reactionnel pour atteindre la temperature de consigne. De plus, on calcule, pour chacun des fluides, les flux thermiques minimal et maximal que peuvent fournir ce fluide. Le flux permet alors de choisir le fluide, puis par une modelisation thermique de calculer la commande a appliquer sur ce fluide. Un dispositif experimental automatise a ete concu et realise autour d'un reacteur pilote de 16 litres. L'interet de la demarche proposee a ete valide a la fois en simulation et experimentalement sur l'installation pilote. Les resultats illustrent le principe de gestion thermique developpe et montrent la reproductibilite et les bonnes performances de cette strategie de commande. De plus, une variante du systeme permet de minimiser la quantite d'energie depensee en recyclant le melange eau-vapeur

Cette thèse propose une méthode originale pour la génération automatique d'un code de simulation pour les systèmes à événements discrets. Cette méthode utilise l'information de localisation des produits lors du fonctionnement du système. Ce flux composé par des tuples (product id, location, time) constitue le point d'entrée pour l'algorithme proposé de génération d'un modèle de simulation de type réseau de files d'attente. Ce type d'approche permet, outre un gain important de temps pour la conception initiale du modèle, une maintenance et reconfiguration " on line " du modèle. La thèse est composée de 5 chapitres. Le premier chapitre pose la problématique et fixe le cadre théorique de la thèse. Le second chapitre est une revue de la littérature sur la simulation en général et sur les travaux utilisant la notion de trajectoires à des fins de modélisation. Le troisième chapitre sert à mettre en avant la proposition au cœur de cette thèse. Le quatrième chapitre décrit le générateur développé. Le cinquième et dernier chapitre présente les travaux d'expérimentation et de validation du générateur.

Ce mémoire de thèse propose une méthodologie pour tenter de résoudre les problèmes de pilotage dans les systèmes flexibles de production effectuant des opérations d'assemblage. Pour représenter tout système, l'auteur propose d'abord une modélisation suivant la hiérarchie atelier-cellule-poste dans laquelle il redéfinit la notion de cellule en fonction des contraintes d'assemblage. Le pilotage est une gestion à court terme dont le problème principal dans le cas de l'assemblage est d'assurer l'arrivée des pièces à temps et en même temps sur les postes. Le but de la conduite à temps est de respecter les dates au plus tard des ordres de fabrication des produits à réaliser dans le système : la fonction lancement détermine les dates de lancement des pièces brutes et la fonction affectation des priorites permet de controler le retard de chacun des ordres. Le but de la conduite en meme temps est de respecter les rendez-vous des pieces sur les plots d'assemblage: on gere donc les stocks situes en amont de ces rendez-vous pour eviter les blocages et limiter les attentes sur ces plots. Cette conduite se décompose suivant la hiérarchie de la modélisation en trois problèmes : le choix de la destination suivante pour une pièce, l'autorisation de départ de la pièce vers la destination et le choix du ou des prochaines pieces pour un plot se liberant. L'auteur decrit ensuite le logiciel de simulation aspa (analyse des systemes de production d'assemblage) mis au point pour valider la modelisation et pour tester les politiques de gestion. On recherche les politiques les plus adaptées dans l'étude de deux applications industrielles : un atelier possedant une boucle centrale et une cellule constituée de convoyeurs en ligne. La conclusion met en valeur l'intérêt du logiciel de simulation développé et de l'approche générale qui permet de modéliser et de piloter tout système de production d'assemblage.

L'indisponibilite, meme partielle, d'un systeme automatise est fort prejudiciable en regard des investissements mobilises pour sa conception et sa mise au point. La prise en compte des defaillances des la conception est donc primordiale. Apres avoir presente les moyens d'etude habituels (modelisation et simulation), nous etudierons les defaillances susceptibles d'affecter un systeme automatise ainsi que les moyens a mettre en uvre pour limiter leurs consequences. L'outil developpe permet la simulation de defauts et met a la disposition de l'utilisateur des procedures de surveillance et de repli qui permettent la validation du logiciel de commande d'un automatisme en presence de defaillance

L'objet de la thèse est d''évaluer l'approche géodécisionnelle pour l'analyse des risques naturels dans le secteur de l'assurance en France. Pour une société d'assurance souhaitant améliorer sa visibilité sur les risques naturels l'objectif est double ; d'une part s'assurer de la meilleure qualité possible de la politique de prévention mise en œuvre par les pouvoirs publics, d'autre part s'assurer de sa solidité financière pour faire face à des catastrophes naturelles pouvant survenir sur ses portefeuilles d'assurés. Les sociétés d'assurance françaises disposent d'une offre d'outils et de services ne répondant que partiellement à ces besoins tant au niveau de la prévention qu'au niveau de l'optimisation de ses processus métiers (en particulier la souscription, la gestion de sinistres et la réassurance). Les raisons de ce constat réside d'une part dans le contexte réglementaire du régime d'indemnisation des catastrophes naturelles reposant exclusivement sur un principe de solidarité (n'ayant pas suffisamment incité les assureurs à évaluer l'exposition physique des assurés aux risques naturels) et d'autre part dans la forte hétérogénéité des données géographiques et non géographiques rendant complexe l'appropriation de la problématique et l'exploitation des outils par les professionnels du secteur. La thèse propose une approche dite « géodécisionnelle » englobant une méthodologie de modélisation de données (modélisation spatiale multidimensionnelle) mais aussi un ensemble de composants technologiques informatiques (moteurs d’extraction, de transformation, de chargement de données et outils de restitution et d’analyse) pour explorer les indicateurs agrégés et détaillés selon plusieurs critères et dont les valeurs sont issues de croisements de données géographiques et non géographiques. L'idée est d'appliquer cette approche sur un ensemble cohérent d'indicateurs pour analyser la vulnérabilité des assurés sous l'angle « collectif » pour l'intérêt général de la profession et sous l'angle « individuel » vu d’une société d'assurance en particulier. A partir d'un certain nombre d'hypothèses formulées, les modèles proposés exploitent des données sur les aléas naturels comme les modélisations de crues pour les inondations, des données sur le zonage du risque dans les plans d'urbanisme (au travers des « Plans de Prévention des Risques) mais aussi des données cadastrales et des données statistiques ainsi que des données assurantielles types d'une société d’assurance. La thèse présentera l'état de l'art de la problématique et proposera une démarche de modélisation ainsi qu'une démarche d'implémentation de prototypes exploratoires sur des cas d'étude concrets tirés des activités de recherches contractuelles existantes autours de cette thématique. La technologie choisie pour les expérimentions est Spatial OLAP conçue et développée au Centre de Recherche en Géomatique à l'Université Laval de Québec
The aim of the thesis is to evaluate the contribution of geodecisional approach for better analysing the problematic of natural disaster impacts on the French insurance market. An insurance company aims to get better insight on the natural disaster vulnerability. Two concerns have been identified: the first concern is “mutual” by reinforcing the efficiency of the public policy of natural disaster prevention, the second concern is “individual” by reinforcing the financial solidity of the company facing natural disaster event that could occur on their insurance portfolio. The offers in terms of tools and services to cover these requirements are limited for the French insurance market for two main reasons: first of all the French natural disaster indemnification system is based on a solidarity principle which has never encouraged the insurers to evaluate precisely the level of exposure of their clients to natural hazard, also, the second point is the heterogeneity of the spatial and non spatial data on the territory which has generated more complexity for the appropriation of the problematic by the French insurance companies. The thesis propose the “geodecisional approach” including a data modelling methodology (spatial multidimensional modelling) and technological components (for extraction, transformation, loading, restitution) in order to propose interface for exploring detailed and aggregated indicators combining spatial and non spatial analysis in a logical view according to the enterprise strategy. The idea is to adapt this approach to consolidate indicators for natural disaster vulnerability on the “mutual” and on the “individual” perspective. The different models are combining natural hazard maps like flood modellings, risk zoning maps in urbanism plans (“Plan de Prévention des Risques”) but also cadastral data and maps, geostatistical data about exposures and insurance data from an insurance company. The thesis will present the state of the art of the problematic and will propose a method for modelling and for implementing exploratory prototypes on case studies. The technology chosen to build the prototypes is Spatial OLAP developed at the Center of research in Geomatics at Laval University in Quebec

Ces travaux s'intéressent à l'estimation de la fiabilité des évacuateurs de crues vannés. Le comportement fiabiliste de ces systèmes hydrauliques dépend à la fois d'événements aléatoires discrets, mais aussi de l'évolution d'une variable déterministe continue : ce sont des systèmes dynamiques hybrides. Pour ces systèmes, l'événement redouté est réalisé lorsque le niveau de la retenue atteint un seuil de sûreté. La démarche de fiabilité dynamique proposée dans cette thèse vise à prendre en compte l'information temporelle, de la modélisation à la synthèse d'indicateurs fiabilistes pour l'aide à la décision et développe deux contributions : 1) L'élaboration d'une base de connaissances dédiée à la description des évacuateurs de crues en termes de fiabilité dynamique. Chaque classe de composants est décrite par un automate stochastique hybride dont les états sont les différentes phases de son fonctionnement. 2) Le suivi de la simulation de Monte Carlo, le traitement et l'analyse des "histoires" (séquence de tous les états activés et des dates d'activation) obtenues en simulation. Cela permet de construire des indicateurs de fiabilité classique (probabilité d'occurrence de l'évènement redouté, identification des coupes équivalentes prépondérantes, ...). Des indicateurs de fiabilité dynamique basés sur la classification des histoires en fonction des dates de défaillance des composants concernés et sur l'estimation de l'importance dynamique sont aussi proposés.

Dans cette these, nous avons mene, sur la base de travaux experimentaux et de modelisations numeriques, une etude de la chromatographie preparative non-lineaire, en phase inverse et en echange d'ions. Dans la revue bibliographique sont exposes les modeles decrivant la percolation d'un liquide a travers un milieux poreux, et les equilibres physico-chimiques entre solutes et support. Au chapitre suivant nous presentons le modele, dit modele semi-ideal, que nous avons choisi pour decrire la migration de substances biochimiques dans une colonne chromatographique, et les deux algorithmes numeriques, inspires de la methode des differences finies, que nous avons utilise pour l'integrer. En phase inverse, nous mettons en evidence la difficulte inherente au choix d'un modele d'isothermes competitives pour simuler des separations preparatives de petites biomolecules. Nous precisons qu'a ce probleme s'ajoute celui de savoir comment determiner les parametres de ces memes modeles. En echange d'ions, nous faisons l'etude theorique d'une separation preparative d'un melange de deux proteines, en utilisant le modele de deplacement stoechiometrique (m. D. S. ) pour decrire les interactions proteines-surface chargee. Par le calcul de la productivite, du rendement et du taux d'enrichissement de chaque separation dans differentes conditions operatoires, nous montrons les caracteristiques respectives de deux modes chromatographiques, l'elution isocratique et l'elution par gradient. Au dernier chapitre, nous tentons d'ameliorer la modelisation que l'on peut avoir de la chromatographie preparative des proteines en echange d'ions

Cette thèse a pour objectif l'étude d'un capteur à base de résonateur planaire rectangulaire pour applications au contrôle non destructif (CND). Dans ce contexte, deux approches ont été définies. La première décrit la conception, la modélisation, la simulation et la réalisation de prototypes de résonateurs patch rectangulaires (RPR). La structure étudiée comporte un substrat anisotrope et un superstrat isotrope. Un modèle analytique du RPR a été développé à l'aide de la Méthode des Moments (MoM) et validé avec deux logiciels électromagnétiques du commerce (HFSS et CST). La seconde approche s'est focalisée sur la caractérisation de matériaux biologiques utilisant les prototypes de RPR comme applicateur pour le contrôle non destructif, le superstrat étant remplacé par le matériau étudié. Notre centre d'intérêt a été de déterminer les propriétés diélectriques de divers matériaux biologiques afin d'en extraire la permittivité diélectrique complexe. Les mesures ont été effectuées au Laboratoire d'Électronique et Électromagnétisme (L2E) sur plusieurs échantillons de tissus (foie, graisse, poulet, beurre, foie gras, etc…). Les mesures couplées aux simulations électromagnétiques ont permis d'obtenir les paramètres diélectriques microondes de ces matériaux
The objective of this thesis is the study of a sensor based on a rectangular planar resonator (RPR) for applications to Non-destructive Evaluation (NDE). In this context, two approaches were defined. First one, conception, modeling, simulation and realization have been made on rectangular structures with an anisotropic substrate and an isotropic superstrate. An analytic model was developed by using the Moments Method (MoM) and validated with two electromagnetic commercial softwares (HFSS and CST). The second approach of this work was focused on the characterization of biological materials with the RPR prototypes used as an applicator for Non-destructive Evaluation in the medical domain. Our center of interest was oriented towards the measurements of dielectric properties of biological tissues replacing the superstrate in order to extract their complex permittivity. Measurements were made in the Laboratoire d'Électronique et Électromagnétisme (L2E) on several samples (liver, fat, chicken, butter, foie gras, etc…). Measurements associated with electromagnetic simulations have enabled to obtain microwave dielectric parameters of these materials

Le projet PLEIA regroupe au sein d’une plateforme méthodologique un ensemble d’outils logiciels pour l’aide à l’évaluation d’interfaces pour des personnes en situation de handicap. Cette plateforme est constituée de différents modules : PLEIA Eveil fonctionnel est destiné à l’étude des interactions entre un périphe��rique d’interface et un système d’éveil (jouets ou robots), PLEIA Exercice est destiné aux interfaces de pointage (ordinateurs personnels), PLEIA fonctionnel est destiné aux interfaces de commande pour des aides techniques (fauteuils roulants électriques). Ces modules, destinés aux thérapeutes, permet de créer un environnement d’évaluation basique ou écologique. Il s’agit de pouvoir créer des tests, intégrant la configuration des interfaces, ainsi qu’une analyse objective du comportement réalisé par la personne évaluée. Cette thèse est centré sur l’outil PLEIA Exercice et l'évaluation associée. Des résultats expérimentaux sont présentés sur des enfants myopathes
PLEIA project is a methodological platform of different software tools for the evaluation of different interfaces for persons with disabilities. This platform is based on different modules: PLEIA Functional awaking which is used to study the interactions between the interfaces peripheral and awaking systems (toys and robots), PLEIA Exercise which is based on the pointing devices for a personal computer, PLEIA Functional which is oriented to the command interfaces for the technical aids such as electric powered wheelchair. These modules are used by occupational therapists to create a basic evaluation. It tries to create tests with the integration of interfaces and performance analysis of patients. This thesis is based on PLEIA Exercise and Evaluation modules. The experimental results are shown for myopathic Children. The obtained results are promising

La simulation depuis les grands développements de l'informatique et de sa démocratisation est devenue un outil indispensable dans la conception de systèmes. Notamment en microelectroelectronique elle peut être actuellement considérée comme une nécessité absolue, les circuits intégrés ne permettant plus de faire un maquettage et n'autorisant aucun ajustement ou droit à l'erreur. Notre travail se situe en phase première de conception et réalisation d'un logiciel de simulation de circuits analogiques ouvert et structuré.

Cette thèse est consacrée à l'analyse de performance de Régulateurs de Vitesse Adaptatifs Coopératifs(CACC) pour un train de véhicules intelligents afin de réduire la congestion du trafic et améliorer la sécurité routière.Premièrement, la politique d'espacement, à Intervalles Constants de Temps (CTH) est introduite. Basé sur cette politique d'espacement, un nouveau système décentralisé de Deux-Véhicules-Devant CACC (TVACACC) est proposé, dans lequel l'accélération souhaitée de deux véhicules précédents est prise en compte. Ensuite, la stabilité de la chaîne du système proposé est analysée théoriquement. Il est démontré que grâce à l'aide de la communication multiple entre véhicules, une meilleure stabilité de la chaîne est obtenue par rapport au système conventionnel. Un train de véhicules dans le scénario Stop-and-Go est simulé avec une communication parfaite puis dégradée. Le système proposé donne un comportement stable de la chaîne, correspondant à l'analyse théorique.Deuxièmement, une technique de dégradation pour CACC est présentée comme stratégie alternative lorsque la communication sans fil est partiellement ou complètement perdue. La stratégie proposée, appelée DTVACACC, utilise le filtre de Kalman pour estimer l'accélération actuelle du véhicule précédent qui remplace l'accélération souhaitée. Il est démontré que la performance pour le DTVACACC, peut être maintenue à un niveau beaucoup plus élevé.Enfin, une approche d’Apprentissage par Renforcement (RL) pour système CACC est proposée. L' algorithme politique- gradient est introduit pour réaliser le contrôle longitudinal . Ensuite, la simulation a montré que cette nouvelle approche de RL est efficace pour CACC
This PhD thesis is dedicated to the performance analysis of Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC) system for intelligent vehicle platoon with the main aims of alleviating traffic congestion and improving traffic safety. At first, the Constant Time Headway (CTH) spacing policy for vehicle platoon is introduced. Based on this spacing policy, a novel decentralized Two-Vehicle-Ahead CACC (TVACACC) system is proposed, in which the desired acceleration of two front vehicles is taken into account. Then the string stability of the proposed system is theoretically analyzed. It is shown that by using the multiple wireless communication among vehicles, a better string stability is obtained compared to the conventional system. Vehicle platoon in Stop-and-Go scenario is simulated with both normal and degraded communication.Secondly, a graceful degradation technique for CACC was presented, as an alternative fallback strategy when wireless communication is lost or badly degraded. The proposed strategy, which is referred to DTVACACC, uses Kalman filter to estimate the preceding vehicle’s current acceleration as a replacement of the desired acceleration. It is shown that the performance is maintained at a much higher level.Finally, a Reinforcement Learning (RL) approach of CACC system is proposed. The policy-gradient algorithm is introduced to achieve the longitudinal control. Then simulation has shown that this new RL approach results in efficient performance for CACC

Les travaux présentés dans cette thèse sont divisés en deux parties. La première partie est consacrée au développement d’un code de calcul électromagnétique basé sur la méthode TLM (Transmission Line Matrix) pour la modélisation des géométries très hétérogènes, nécessitant la prise en compte de maillages non-conformes localement raffinés. Cet aspect multi-échelle consiste à résoudre un problème de couplage spatio-temporel. Le couplage spatial est mis en oeuvre en utilisant la technique des transformateurs introduite par Wlodarczyk. Notre effort s’est porté plus particulièrement sur le couplage temporel afin de pouvoir utiliser le pas temporel maximum dans chaque sous-maillage. Des techniques d’interpolation temporelle de type Taylor de second ordre et cubique Spline ainsi qu’une méthode de prédiction temporelle inspirée de la méthode de Prony-Pisarenko pour l’analyse spectrale ont été mises en oeuvre et évaluées. La deuxième partie est consacrée à la conception de rectennas. Ces structures non linéaires, à la géométrie complexe et hétérogène, intégrant des diodes Schottky, sont les éléments clés des systèmes de transmission ou de récupération d’énergie sans fil. Leur simulation globale (circuit-électromagnétique) dans le domaine temporel par la TLM constitue un avantage par rapport aux logiciels commerciaux qui nécessitent des ajustements de certains paramètres SPICE par des réalisations et caractérisations expérimentales à priori, compliquant ainsi le processus de conception. Cela a permis de prédire avec précision le rendement de conversion d’une rectenna globale et de développer puis caractériser expérimentalement deux rectennas compactes fonctionnant à 2. 45GHz
The work presented in this thesis is divided into two parts. The first part is devoted to the development of a computational electromagnetic code based on the TLM method (Transmission Line Matrix) to simulate structures with multi-scale aspects, requiring multigrids-subgrids locally refined. This leads to solve a simultaneous spatial and time domain coupling problem. As it was proved to be very effective for spatial domain coupling, the technique using transformers introduced by Wlodarczyk is implemented. Actual work is focussed on the time domain coupling to allow using the maximum time step in each sub grid. Interpolation techniques such as Taylor second order and cubic Spline and also a prediction technique inspired from the Prony-Pisarenko method for power spectral density estimation were implemented and evaluated. The second part is devoted to the design of rectennas. Such non linear and multi-scale structures, integrating Schottky diodes, are key elements of wireless power transmission or energy harvesting systems. It is demonstrated that modelling rectennas with a global circuit-electromagnetic simulation tool in time domain as with TLM provides a substantial advantage compared to commercial simulation softwares that requires various experimental adjustments, rendering complex the design process. It becomes then possible to accurately predict the conversion efficiency of an entire rectenna. The design and complete experimental characterization of two compact rectennas operating at 2. 45GHz are finally presented

A chaque fois que les hommes communiquent de manière technique, le contenu univoque des messages transmis se fait dans un langage implicite. Dans l'enseignement scientifique et technologique, les élèves rencontrent des difficultés pour produire des artefacts satisfaisants car les objets référents ne sont pas nettement définis et les renseignements fournis par les représentations externes sont parfois inexploitables ce qui rend difficile la construction des représentations internes des acteurs, notamment lorsqu'il s'agit de dessins techniques. Pour accéder à la connaissance adéquate des objets technologiques sur lesquels ils travaillent, les élèves ont donc besoin d'instruments favorisant la construction de leurs représentations et la conception d'artefacts. Dans cette thèse, nous avons mis en évidence que la décomposition des objets techniques puis l'ordonnancement des objets technologiques en formes et en fonctions semblent nécessaires mais insuffisantes lorsque les objets référents sont très complexes. La nature du mode d'illustration de la définition des objets technologiques semble alors déterminante pour que les élèves simulent mentalement avant de concevoir et produire des artefacts.

L'objectif de nos travaux est de développer un cadre méthodique afin de modéliser les préférences, les changements de comportement des individus ainsi que leurs impacts sur l'état d'un système complexe dans un contexte dynamique. L'utilisateur doit simuler les conséquences des politiques de transports et d'urbanisme sur l'offre et demande de stationnement, étape essentielle. Modéliser les préférences hétérogènes des usagers, intégrer des connaissances, selon des logiques comportementales différentes, ont justifié l'approche multi agents. Afin d'avoir des représentations adaptatives et évolutives des comportements des agents individus, les processus décisionnels et d'apprentissage sont modélisés au moyen d'un panier d'outils issus de l'optimisation des procédés industriels, des techniques Data Mining, de marketing. L'emploi personnalisé du simulateur avec l'interactivité utilisateursimulateur a motivé l'adaptation de ce cadre méthodique à la simulation des systèmes complexes sociétaux.

Quand les robots doivent affronter le monde réel, ils doivent s'adapter à diverses situations imprévues en acquérant de nouvelles compétences le plus rapidement possible. Les algorithmes d'apprentissage par renforcement (par exemple, l'apprentissage par renforcement profond) pourraient permettre d’apprendre de telles compétences, mais les algorithmes actuels nécessitent un temps d'interaction trop important. Dans cette thèse, nous avons exploré des méthodes permettant à un robot d'acquérir de nouvelles compétences par essai-erreur en quelques minutes d'interaction physique. Notre objectif principal est de combiner des connaissances acquises sur un simulateur avec les expériences réelles du robot afin d'obtenir un apprentissage et une adaptation rapides. Dans notre première contribution, nous proposons un nouvel algorithme de recherche de politiques basé sur un modèle, appelé Multi-DEX, qui (1) est capable de trouver des politiques dans des scénarios aux récompenses rares, (2) n'impose aucune contrainte sur le type de politique ou le type de fonction de récompense et (3) est aussi efficace en termes de données que l'algorithme de recherche de politiques de l’état de l’art dans des scénarios de récompenses non rares. Dans notre deuxième contribution, nous proposons un algorithme d'apprentissage en ligne basé sur un répertoire, appelé APROL, qui permet à un robot de s'adapter rapidement à des dommages physiques (par exemple, une patte endommagée) ou à des perturbations environnementales (par exemple, les conditions du terrain) et de résoudre la tâche donnée. Nous montrons qu'APROL surpasse plusieurs lignes de base, y compris l'algorithme d'apprentissage par répertoire RTE (Reset Free Trial and Error), en résolvant les tâches en un temps d'interaction beaucoup plus court que les algorithmes avec lesquels nous l’avons comparé. Dans notre troisième contribution, nous présentons un algorithme de méta-apprentissage basé sur les gradients appelé FAMLE. FAMLE permet d'entraîner le modèle dynamique du robot à partir de données simulées afin que le modèle puisse être adapté rapidement à diverses situations invisibles grâce aux observations du monde réel. En utilisant FAMLE pour améliorer un modèle pour la commande prédictive, nous montrons que notre approche surpasse plusieurs algorithmes d'apprentissage basés ou non sur un modèle, et résout les tâches données en moins de temps d'interaction que les algorithmes avec lesquels nous l’avons comparé
As soon as the robots step out in the real and uncertain world, they have to adapt to various unanticipated situations by acquiring new skills as quickly as possible. Unfortunately, on robots, current state-of-the-art reinforcement learning (e.g., deep-reinforcement learning) algorithms require large interaction time to train a new skill. In this thesis, we have explored methods to allow a robot to acquire new skills through trial-and-error within a few minutes of physical interaction. Our primary focus is to incorporate prior knowledge from a simulator with real-world experiences of a robot to achieve rapid learning and adaptation. In our first contribution, we propose a novel model-based policy search algorithm called Multi-DEX that (1) is capable of finding policies in sparse reward scenarios (2) does not impose any constraints on the type of policy or the type of reward function and (3) is as data-efficient as state-of-the-art model-based policy search algorithm in non-sparse reward scenarios. In our second contribution, we propose a repertoire-based online learning algorithm called APROL which allows a robot to adapt to physical damages (e.g., a damaged leg) or environmental perturbations (e.g., terrain conditions) quickly and solve the given task. In this work, we use several repertoires of policies generated in simulation for a subset of possible situations that the robot might face in real-world. During the online learning, the robot automatically figures out the most suitable repertoire to adapt and control the robot. We show that APROL outperforms several baselines including the current state-of-the-art repertoire-based learning algorithm RTE by solving the tasks in much less interaction times than the baselines. In our third contribution, we introduce a gradient-based meta-learning algorithm called FAMLE. FAMLE meta-trains the dynamical model of the robot from simulated data so that the model can be adapted to various unseen situations quickly with the real-world observations. By using FAMLE with a model-predictive control framework, we show that our approach outperforms several model-based and model-free learning algorithms, and solves the given tasks in less interaction time than the baselines

La conception de systemes complexes necessite une decomposition du probleme en plusieurs sous-problemes, resolus separement. Un logiciel est ainsi generalement concu comme une hierarchie fonctionnelle de sous-systemes modulaires. Cette hierarchie se retrouve egalement dans l'architecture du logiciel, du fait des constructions syntaxiques utilisees. La conception d'application distingue frequemment la definition d'un comportement habituel de l'application de celle d'un comportement exceptionnel, a la fois dans le temps et dans la localisation. Le but de notre etude consiste a evaluer les consequences d'une prise en compte distincte des evenements exceptionnels sur la structure d'une application logicielle prealablement definie. L'architecture etablie ayant ete conditionnee par la conception du traitement courant, elle pourra etre remise en cause lorsque les traitements exceptionnels seront consideres. Le concepteur doit disposer de moyens permettant de maitriser ces evenements (moyens d'eviter leur apparition, ou moyens de detection et de reaction). Apres avoir rappele les principes et techniques de la surete de fonctionnement, en etudiant principalement les aspects structurels, nous comparons les mecanismes d'exception de divers langages de programmation en degageant leurs caracteristiques communes vis-a-vis de la structure des programmes les utilisant. Cette synthese nous permet de mettre en evidence les caracteristiques du langage ada par rapport a son mecanisme d'exception utilise pour implanter les traitements d'evenements exceptionnels specifies. Les difficultes rencontrees et l'importance des modifications de traitements nous ont conduit a etudier et a implanter un prototype d'aide a l'evaluation des consequences de la prise en compte d'un evenement exceptionnel sur la structure syntaxique. Cette etude est basee sur le graphe de controle de l'application d'origine et sur les modifications de structure engendrees pour l'obtention du comportement exceptionnel souhaite. Les utilisations, extensions ou ameliorations possibles de cet outil sont ensuite developpees, concluant notre redaction

Dans le cadre de l'environnement multi-agents AMICAL, cette thèse se propose d'étudier les problématiques liées à la conception de l'agent gestionnaire du modèle de l'apprenant (AGMA). Par gestion du modèle de l'apprenant, nous entendons à la fois la construction de ce modèle ainsi que la réponse aux interrogations des autres agents de l'environnement concernant le contenu de celui-ci. Nos problématiques sont à la fois de réfléchir à une formalisation du modèle de l'apprenant dans un domaine particulier qu'est l'apprentissage de la lecture ainsi que de proposer des mécanismes de construction de ce modèle intégrés à AGMA. Pour remplir son rôle de modélisation, AGMA va analyser le compte-rendu de la session de travail réalisée avec l'apprenant puis intégrer les nouvelles hypothèses issues de cette analyse au modèle existant. La contribution apportée par nos travaux est de deux ordres. Premièrement, nous proposons une représentation du modèle de l'apprenant sous forme de système multi-agents cognitifs où chaque agent sera en charge d'une partie du modèle. Deuxièmement, nous proposons de voir l'architecture d'AGMA comme un système multi-agents. À partir de l'analyse des différents rôles d'AGMA, nous avons dégagé une architecture modulaire : un module communication responsable de la communication entre les modules d'AGMA et le reste du système, un module analyse en charge de l'analyse des séquences de travail avec l'apprenant et un module modèle en charge de stocker et de maintenir à jour le modèle en intégrant les nouvelles hypothèses issues de l'analyse. Pour accroître la rapidité d'exécution nous avons représenté chaque module comme un système multi-agents.

Les architectures reconfigurables à base de FPGA sont capables de fournir des solutions adéquates pour plusieurs applications vu qu'elles permettent de modifier le comportement d'une partie du FPGA pendant que le reste du circuit continue de s'exécuter normalement. Ces architectures, malgré leurs progrès, souffrent encore de leur manque d'adaptabilité fasse à des applications constituées de tâches matérielles de taille différente. Cette hétérogénéité peut entraîner de mauvais placements conduisant à une utilisation sous-optimale des ressources et par conséquent une diminution des performances du système. La contribution de cette thèse porte sur la problématique du placement des tâches matérielles de tailles différentes et de la génération efficace des régions reconfigurables. Une méthodologie et une couche intermédiaire entre le FPGA et l'application sont proposées pour permettre le placement efficace des tâches matérielles de tailles différentes sur des partitions reconfigurables de taille prédéfinie. Pour valider la méthode, on propose une architecture basée sur l'utilisation de la reconfiguration partielle afin d'adapter le transcodage d'un format de compression vidéo à un autre de manière souple et efficace. Une étude sur le partitionnement de la région reconfigurable pour les tâches matérielles de l'encodeur entropique (CAVLC / VLC) est proposée afin de montrer l'apport du partitionnement. Puis une évaluation du gain obtenu et du surcoût de la méthode est présentée
FPGA-based reconfigurable architectures can deliver appropriate solutions for several applications as they allow for changing the performance of a part of the FPGA while the rest of the circuit continues to run normally. These architectures, despite their improvements, still suffer from their lack of adaptability when confronted with applications consisting of variable size material tasks. This heterogeneity may cause wrong placements leading to a sub-optimal use of resources and therefore a decrease in the system performances. The contribution of this thesis focuses on the problematic of variable size material task placement and reconfigurable region effective generation. A methodology and an intermediate layer between the FPGA and the application are proposed to allow for the effective placement of variable size material tasks on reconfigurable partitions of a predefined size. To approve the method, we suggest an architecture based on the use of partial reconfiguration in order to adapt the transcoding of one video compression format to another in a flexible and effective way. A study on the reconfigurable region partitioning for the entropy encoder material tasks (CAVLC / VLC) is proposed in order to show the contribution of partitioning. Then an assessment of the gain obtained and of the method additional costs is submitted

Conformance testing is the process of checking that a system possesses a set of desired properties and behaves in accordance with some predefined requirements. In this context, passive testing techniques are used when the system under test cannot be interrupted or access to the system's interfaces is unavailable. Passive testing relies on the observation of the implementation during runtime, and the comparison of the observation with the expected behavior, defined through conformance properties. The objective of this thesis is to define a novel methodology to validate communicating protocols by passive testing. Existing approaches are derived from works with finite-state and labelled transition specifications and as such, they presume there exists a causality relation between the events observed in the implementation (the trace). When dealing with message-based protocols, such as the Session Initiation Protocol (fundamental for IMS services), such causality does not necessarily exist and furthermore, it may only be determined through data parts. Since existing techniques are optimized for dealing with control parts, they present limitations for testing based on data parts: reduced expressibility and succinctness of conformance properties, as well as problems to deal with satisfaction of properties including future conditions. In this work we present a message-based/data-centric approach for dealing with these issues. Observations in a trace are in the form of messages. Expected behavior is defined in a bottom-up fashion, starting from expected criteria that must be fulfilled by one or more messages, defined as constraints between the message data fields. Temporal relations by quantification over the criteria, e.g. a property may require that certain criteria "must be held for all messages in the trace". Our approach allows to express formulas about the future and past of the trace, allowing to define more general criteria than through control parts alone. Issues related to satisfaction of properties and declaration of conformance verdicts are also discussed here. Although observation of a behavior defined as a property is indication of conformance, lack of observation is not necessarily indicative of a fault. Several solutions to this issue have been proposed and implemented in this work. Finally, our work presents interesting perspectives, in terms of extensibility for online detection or improved expressiveness, but also since a message-based approach provides an alternative view to traditional testing techniques

Le problème traité dans cette thèse concerne l'individualisation de l'apprentissage dans un Système Tutoriel Intelligent dédié à l'apprentissage de la lecture pour les enfants en CP. On considère que l'individualisation de l'apprentissage est à la charge des agents rationnels qui se basent sur le modèle de l'apprenant pour intervenir sur les trois niveaux de l'individualisation : -individualisation de l'objectif de la prochaine session d'apprentissage, -individualisation de la séquence de situations didactiques types (plan d'enseignement) pour cet objectif, et enfin, -individualisation de l'activité didactique elle-même, pour arriver à la présentation de situations didactiques instanciées à l'élève. L'approche objet pédagogique a été adoptée pour représenter l'activité didactique et bénéficier de tous les avantages du paradigme orienté objet (réutilisation, adaptation souplesse). L'objet pédagogique ouvre sur des problèmes techniques (exigences technologiques) et d'autres pédagogiques (exigences théoriques ou rationnelles). La prise en compte des exigences théoriques nous a conduit à travailler sur la relation théorie-méthode, c'est-à-dire, proposer une méthode de conception prenant pour base théorique la théorie instrumentale pour concevoir l'objet pédagogique. Le travail de thèse montre comment utiliser le concept d'instrument pédagogique et le représenter dans le système informatique. Ce concept constitue aussi la clé de conception de l'agent d'individualisation intégré dans l'objet pédagogique. La conception d'un objet pédagogique intelligent intégrant l'agent d'individualisation de l'activité didactique introduit une nouvelle approche de conception appelée Agent-Objet pédagogique. Cette approche se base sur le principe du design pédagogique pour assurer une meilleure gestion de la tâche d'individualisation de l'activité didactique. Le rôle de l'agent d'individualisation de l'activité didactique est celui de l'instanciation des paramètres des modèles spécifiant les instruments pédagogiques (modèle de contenu, modèle cognitif, modèle d'interface et modèle didactique).On présente dans cette thèse des éléments théoriques et pratiques contribuant effectivement à la conception de l'agent d'individualisation de l'activité didactique. L'idée de base est que chaque agent utilise des connaissances complexes à partir du modèle de l'apprenant (connaissances à faire acquérir, cognition, attitudes, motivation, émotion et style d'apprentissage) pour scénariser l'activité didactique en suivant 3 phases : instanciation des paramètres de contenu pour la construction de la matière primaire pédagogique, préparation du matériel pédagogique représenté par l'ensemble d'instruments pédagogiques constituant l'activité didactique et finalement, adaptation du scénario d'utilisation des artefacts associés aux instruments pédagogiques.

The main contribution of this thesis consists on the proposition and development a Model-driven Engineering (MDE) framework, in tandem with a component-based approach, for facilitating the design and implementation of Dynamic Partially Reconfigurable (DPR) Systems-on-Chip. The proposed methodology has been constructed around the Metadata-based Composition Framework paradigm, and based on common standards such as UML MARTE and the IEEE IP-XACT standard, an XML representation used for storing metadata about the IPs to be reused and of the platforms to be obtained at high-levels of abstraction. In fact, a componentizing process enables us to reuse the IP blocks, in UML MARTE, by wrapping them with PLB (static IPs) and proprietary (DPR blocks) interfaces. This is attained by reflecting the associated IP metadata to IP-XACT descriptions, and then to UML MARTE templates (IP reuse). Subsequently, these IP templates are used for composing a DPR model that can be exploited to create a Xilinx Platform Studio FPGA-design, through model transformations. The IP reflection and system generation chains were developed using Sodius MDWorkbench, an MDE tool conceived for the creation and manipulation of models and their meta-models, as well as the definition and execution of the associated transformation rules.