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" Estimation et diagnostic des systèmes non linéaires décrits par des modèles de Takagi-Sugeno "

(Thèse Dalil ICHALAL)

Les modèles de type Takagi-Sugeno (T-S) constituent des outils privilégiés de représentation des systèmes non linéaires. La forme particulière de ces modèles, i.e. des modèles linéaires interconnectés par des fonctions non linéaires, permet d'exploiter les outils et méthodes mis au point dans le contexte des systèmes linéaires. En particulier, il est possible de construire des observateurs dont la structure est calquée sur celle des modèles. Le gain de ces observateurs est souvent calculé en résolvant des jeux d'inégalités matricielles issus de l'analyse de stabilité s'appuyant sur la seconde méthode de Lyapunov. Selon la modélisation utilisée, les fonctions non linéaires d'interpolation dépendent de variables de décision mesurables ou non mesurables.

Les travaux présentés dans cette thèse traitent le problème de l'estimation d'état des systèmes non linéaires décrits par des modèles de Takagi-Sugeno à variables de décision non mesurables (plus particulièrement l'état du système). Cette structure offre la possibilité d'obtenir une représentation exacte d'un modèle non linéaire en utilisant la transformation par secteurs non linéaires.

Après une brève introduction du problème d'estimation d'état des systèmes non linéaires et de la représentation T-S à variables de décision non mesurables, de nombreuses approches sont proposées pour la conception d'observateurs. Celles-ci sont classées en deux catégories selon les hypothèses de travail : observateurs lipschitziens et observateurs L2. Une extension de ces travaux est ensuite effectuée pour des systèmes affectés par des entrées inconnues.

Les observateurs développés sont ensuite utilisés à des fins de diagnostic. Trois approches sont proposées. La première utilise des observateurs à entrées inconnues afin de découpler l'effet de certaines grandeurs et permettre la détection et la localisation de défauts en exploitant un banc d'observateurs. La seconde approche repose sur l'estimation des défauts en utilisant des observateurs proportionnel-intégral (PI) et proportionnel-multi-intégral (PMI). Enfin, la troisième approche est basée sur le formalisme H_inf développé dans le cas des systèmes linéaires. Cette dernière approche consiste à générer des résidus sensibles aux défauts et insensibles aux perturbations. L'introduction d'un filtre linéaire dans le problème de diagnostic H_inf permet de transformer un problème d'optimisation min/max en un simple problème de minimisation. Ce filtre permet également de modeler la réponse aux défauts du générateur de résidus conduisant ainsi à la détection, l'isolation et l'estimation des défauts.

Enfin, une commande tolérante aux défauts est élaborée. Elle consiste à ajouter à la loi de commande, un terme dépendant des estimés de l'état et des défauts afin de suivre une trajectoire de référence représentant le comportement normal du système. L'estimation de l'état et des défauts est obtenue grâce à un observateur PI ou PMI.

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Mots clés :
Systèmes non linéaires, modèle de Takagi-Sugeno, estimation d'état, entrées inconnues, observateur, diagnostic, commande tolérante aux défauts

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Membres du Jury :

Rapporteurs :

Didier Georges, Professeur à INP-Grenoble Thierry-Marie Guerra, Professeur à l'Université de Valenciennes et du Hainaut Cambrésis

Examinateurs :

Mustapha Ouladsine, Professeur à l'Université d'Aix Marseille 3
Jean Pierre Barbot, Professeur à l'ENSEA
Didier Maquin, Professeur à l'INPL (directeur de thèse)
José Ragot, Professeur à l'INPL (co-directeur de thèse)
Benoît Marx, Maître de conférences à l'INPL (co-encadrant de thèse)

" Spectroscopie optique multi-modalités in vivo : instrumentation, extraction et classification diagnostique de tissus sains et hyperplasiques cutanés "

(Thèse Gilberto DIAZ-AYIL)

Résumé :

Les cancers cutanés font partie des cancers humains les plus fréquents et ce phénomène est en constante progression. Le diagnostic précoce et la caractérisation des stades précancéreux in vivo constituent donc un enjeu important. Dans ce cadre applicatif, nos travaux concernent le développement de méthodes optiques non invasives pour le diagnostic en cancérologie. Notre approche multi-modalité en spectroscopie fibrée résolue spatialement vise à coupler des mesures d'AutoFluorescence (AF) et de diffusion multiple des photons dans les tissus qui portent des informations liées respectivement à l'activité biochimique et à la structure de ces derniers. Le travail est composé de trois parties principales : la construction et implémentation de l'instrumentation, le protocole expérimental et le traitement des données.

La première partie de nos travaux a consisté à développer une nouvelle instrumentation de spectroscopie bimodale fibrée résolue spatialement.
Le bloc source de ce dispositif permet le réglage dynamique du pic central de la longueur d'onde d'excitation de fluorescence (350 < ? < 460 nm) et de la largeur de bande (entre 15 et 25 nm de largeur à mi-hauteur). Pour la diffusion élastique, les bandes spectrales s'étendent de 350 à 800 nm. La collecte des spectres tissulaires rétrodiffusés est réalisée au moyen d'une sonde à 37 fibres optiques et d'un spectrographe imageant multivoies, muni d'un capteur CCD (Symphony 2048 x 512). Une interface dédiée à notre application a été développée en Visual C++.
Notre protocole d'étude expérimental a porté sur les stades précoces de cancers cutanés sur un modèle pré-clinique. Des états hyperplasiques et dysplasiques ont été obtenues par irradiation UV chronique de souris de race SKH1 (albinos et sans poils). Pour la spectroscopie d'AF, 7 longueurs d'onde d'excitations ont été utilisées : 360, 368, 390, 400, 410, 420 et 430 nm. La spectroscopie de RD a été réalisée sur la bande spectrale 390-720 nm. En termes de résolution spatiale, 6 distances entre la fibre d'excitation et les fibres de réception ont été utilisées : deux à 271 µm et les autres à 536, 834, 1076, 1341 µm.
A partir des analyses histopathologiques, 4 classes (états) de référence de tissus cutanés ont été définies : Tissus Sain (S), Hyperplasie Compensatoire (HC), Hyperplasie Atypique (HA) et Dysplasie (D), menant à 6 combinaisons de paires histologiques à discriminer. D'abord un prétraitement des spectres bruts acquis (suppression des artefacts, moyennage, filtrage, etc.) a été réalisé. Suite à l'extraction/sélection/réduction des caractéristiques spectroscopiques les plus discriminantes, plusieurs algorithmes de classification ont été implémentés et leur performance comparées : k-plus proche voisins (k-NN), analyse discriminante linéaire (LDA) et support vector machine (SVM). Egalement les contributions de différentes modalités ont été comparées : mono-excitation d'AF, matrices d'excitation-émission en AF (EEMs), réflectance diffuse (RD), couplage EEMs – RD et couplage EEMs – RD résolue spatialement.
L'efficacité finale de notre méthode diagnostique a été évaluée en termes de sensibilité (Se) et de spécificité (Sp). Les meilleures résultats obtenus sont : Se et Sp ˜ 100% pour discriminer CH vs autres ; Sp ˜ 100% et Se > 95% pour discriminer S vs AH ou D ; Sp ˜ 74% et Se ˜ 63% pour discriminer AH vs D.

Jury :

Prof. Anne HUMEAU (Université d'Angers, Rapporteur)
Prof. Pierre GOUTON (Université de Bourgogne, Rapporteur)
HDR Geneviève BOURG-HECKLY (Université Pierre et Marie Curie, Examinateur)
Prof. François GUILLEMIN (Université Henri Poincaré, Examinateur)
Prof. Yves GRANJON (Institut National Polytechnique de Lorraine, Directeur de thèse)
HDR Walter BLONDEL (Université Henri Poincaré, Co-Directeur de thèse)

" Approche basée sur les ontologies pour l'interopérabilité centrée sur le produit des systèmes d'entreprise de production "

(Thèse Angela TURSI)

Depuis quelques années, l'interopérabilité des applications est devenue le leitmotiv des développeurs et concepteurs en ingénierie système. Cette importance a donné lieu à d'innombrables travaux de recherche avec chacun une définition particulière plus au moins formelle de l'interopérabilité entre applications. La plupart des approches pour l'interopérabilité existant dans l'entreprise ont pour objectif principal l'ajustement et l'adaptation des types et structures de données nécessaire à la mise en œuvre de collaboration entre entreprises. Dans le domaine des entreprises manufacturières, le produit est une composante centrale. Des travaux scientifiques proposent des solutions pour la prise en compte des systèmes d'information issus des produits, tout au long de leur cycle de vie. Mais ces informations sont souvent non corrélées. La gestion des données de produit (PDM) est couramment mise en œuvre pour gérer toute l'information relative aux produits durant tout leur cycle de vie. La modélisation des processus de fabrication et de gestion est largement répandue et appliquée tant aux produits physiques qu'aux services. Cependant, ces modèles sont généralement des "îlots" indépendants ne tenant pas compte de la problématique d'interopérabilité des applications supportant ces modèles. L'objectif de cette thèse est d'étudier cette problématique d'interopérabilité appliquée aux applications utilisées dans l'entreprise manufacturière et de définir un modèle ontologique de la connaissance des entreprises relatives aux produits qu'elles fabriquent, sur la base des données techniques de produits, pour assurer l'interopérabilité des systèmes d'entreprise supports, basés sur un échange d'information centrée sur le produit. Le résultat attendu de ce travail de recherche concerne la formalisation d'une méthodologie d'identification des informations de gestion techniques des produits, sous la forme d'une ontologie, pour l'interopérabilité des applications d'entreprises manufacturières, sur la base des standards existants tels que l'ISO 10303 et l'IEC 62264.

" Théorie du contrôle et systèmes hybrides dans un contexte cryptographique "

(Thèse Phuoc VO TAN)

Résumé :

La thèse traite de l'utilisation des systèmes hybrides dans le contexte particulier des communications sécurisées et de la cryptographie. Ce travail est motivé par les faits suivants. L'essor considérable des communications qui a marqué ces dernières décennies nécessite des besoins croissants en terme de sécurité des échanges et de protection de l'information. Dans ce contexte, la cryptographie joue un rôle central puisque les informations transitent la plupart du temps au travers de canaux publics. Parmi les nombreuses techniques de chiffrement existants,le chiffrement par flot se distingue tout particulièrement lorsqu'on le débit d'une communication sécurisée est privilégié. Les chiffreurs par flot sont construits à partir de générateurs de séquences complexes décrits par des systèmes dynamiques et devant être synchronisés de part et d'autre du canal d'échanges. Les objectifs et les résultats de ce travail se déclinent en trois points. Tout d'abord, l'intérêt d'utiliser des systèmes hybrides en tant que primitives cryptographiques est motivé. Par la suite, une étude comparative est menée afin d'établir une connexion entre les algorithmes de masquage de l'information basés sur le chaos et les algorithmes de chiffrement usuels. L'étude porte exclusivement sur des considérations structurelles et repose sur des concepts de la théorie du contrôle, en particulier l'inversibilité à gauche et la platitude. On montre que la technique de masquage dite par inclusion, qui consiste à injecter l'information à protéger dans une dynamique complexe, est la plus efficace. De plus, on montre que sous la condition de platitude, un système de masquage par inclusion est structurellement équivalent à un chiffreur par flot particulier appelé auto-synchronisant. Enfin, des méthodes de cryptanalyse pour évaluer la sécurité du masquage par inclusion sont proposées pour une classe particulières de systèmes hybrides à savoir les systèmes linéaires à commutations. A nouveau, des concepts de la théorie du contrôle sont utilisés, il s'agit de l'identifiabilité paramétrique et des algorithmes d'identification. Des spécificités relatives au contexte particulier de la cryptographie sont prises en compte. En effet, contrairement à la plupart des cas rencontrés dans le domaine du contrôle où les variables des modèles dynamiques sont continues car relatives à des systèmes physiques, les variables prennent ici des valeurs discrètes. Les modèles dynamiques sont en effet décrits non plus dans le corps des réels mais dans des corps finis en vue d'une implémentation sur des machines à états finis tels ordinateur ou tout autre dispositif numérique.

Mots clés : systèmes hybrides, dynamiques complexes, synchronisation, chiffrement, cryptanalyse.

Composition du jury:

Rapporteurs :      Nacim RAMDANI Maître de Conférences HDR, LIRMM Université Montpellier 2, Montpellier
                         Krishna BUSAWON Professeur, NCRLab Northumbria University, Royaume-Uni

Examinateurs :   Mohammed MSAAD Professeur, GREYC Ensicaen, Caen
                         Philippe GUILLOT Maître de Conférences, LAGA Université Paris 8, Paris

Directeur de thèse : Gilles MILLERIOUX Professeur, CRAN Université Henri Poincaré - Nancy 1, Nancy

Co-directeur de thèse : Jamal DAAFOUZ Professeur, CRAN Institut National Polytechnique de Lorraine, Nancy

"Sur les systèmes à commutation à deux échelles de temps: Une application au contrôle de guidage de bande dans un laminoir à chaud "

(Thèse Ivan MALLOCCI)

Résumé :

Dans cette thèse, on s'est attaché à résoudre un certain nombre de problèmes qui apparaissent lorsqu'on traite des problèmes concrets de contrôle: hénomènes à plusieurs échelles de temps, discontinuités de la commande lors du asculement d'un correcteur à un autre, nécessité de concevoir un nombre limité de correcteurs différents malgré une gamme très importante des produits traités.
Pour illustrer concrètement les résultats obtenus, nous nous sommes appuyés sur un exemple industriel concret, le contrôle de guidage de bande durant le processus de laminage dans un laminoir à chaud. D'abord, nous proposons une solution convexe au problème de commande optimale linéaire quadratique pour les systèmes linéaires à deux échelles de temps en temps discret. Ensuite, nous établissons des conditions suffisantes, formulées sous la forme d'inégalités matricielles linéaires, qui permettent de vérifier la stabilité d'un système à commutation à deux échelles de temps et de synthétiser des correcteurs stabilisants. Nous proposons aussi dans ce travail une méthode pour minimiser les discontinuités sur la commande dans le cadre des systèmes à commutation. Dans le contexte du contrôle de guidage de bande pour un laminoir à chaud, nous ne pouvons pas négliger l'influence des paramètres incertains, qui sont dus principalement au fait que ce genre de système traite une gamme de produits très large. Donc, dans la synthèse du correcteur, nous prenons en compte ces variations en divisant l'ensemble des produits en plusieurs familles et en synthétisant un correcteur différent pour chaque famille.

Jury :

Prof. Germain Garcia    (LAAS-CNRS, Toulouse, Rapporteur)
Prof. Jean Lévine       (Ecole de Mines de Paris, Rapporteur)
Prof. Alessandro Giua   (Università di Cagliari (Italia), Examinateur)
Ing. Christian Moretto (ArcelorMittal R&D, Maizières-lès-Metz, Examinateur)
Prof. Jamal Daafouz     (ENSEM-INPL, Nancy Univeristé, Directeur de thèse)
Prof. Claude Iung       (ENSEM-INPL, Nancy Univeristé, Co-Directeur de thèse)

" Étude des propriétés structurelles d'observabilité et de diagnosticabilité des systèmes bilinéaires par approche graphique "

(Thèse Sébastien CANITROT)

Résumé :

L'automatique, partie intégrante des sciences de l'ingénieur, est une discipline qui traite entre autres de la commande et du diagnostic des systèmes industriels dans l'objectif de rendre ces derniers quasiment ou totalement autonomes. Ce souhait d'autonomie fait qu'un système automatisé se doit d'être, dans la mesure du possible, sûr, fiable et performant. Une première étape à l'obtention de schémas de commande et de diagnostic est d'analyser aussi finement que possible les propriétés du système considéré afin de mieux en connaître ses limites et ses capacités. Les principales propriétés analysées sont la commandabilité, l'observabilité, la diagnosticabilité, la stabilité… Des critères, souvent basés sur des approches algébriques ou géométriques, permettent de caractériser ces propriétés.
En outre, des travaux publiés dans les années 1970 ont permis d'introduire une nouvelle représentation de systèmes à base de graphes orientés. Les résultats alors énoncés, fondés sur l'existence de chemins et de cycles dans ces graphes, ont montré l'intérêt que pouvait avoir une telle approche en termes de complexité algorithmique et d'interprétation des résultats. De ces travaux, il résulte que l'approche graphique fournit des solutions simples et est ainsi très bien adaptée pour analyser des systèmes de grande dimension et/ou incertains. Malheureusement, peu de travaux basés sur des méthodes graphiques traitent des systèmes non linéaires.
Par notre travail, nous avons souhaité combler ce manque en étudiant les propriétés d'observabilité et de diagnosticabilité des systèmes bilinéaires structurés à l'aide d'une approche graphique.
Dans la première partie de notre étude, nous avons tout d'abord analysé la propriété d'observabilité totale. Plus précisément, des conditions graphiques nécessaires et suffisantes d'observabilité totale de l'état d'un système sont formulées. Par la suite, et dans le cas où ces précédentes conditions ne sont pas vérifiées, le problème de placement de capteurs est abordé afin de recouvrer les propriétés d'observabilité totale.
La seconde partie de notre travail a consisté à étudier le problème d'observabilité partielle. Cette étude est intéressante à mener dès lors qu'un système n'est pas entièrement observable ou simplement lorsque l'observation de l'ensemble de l'état n'est pas nécessaire. Comme pour la partie précédente, une étude de placement de capteurs est réalisée afin de recouvrer les conditions d'observabilité d'une partie donnée de l'état d'un système.
Enfin, nous nous sommes focalisés sur la propriété de diagnosticabilité d'un système bilinéaire structuré. Après avoir donné une condition graphique nécessaire et suffisante de solubilité du problème de détection de défauts, nous avons étudié l'influence de la commande sur ce dernier. En effet, contrairement aux systèmes linéaires, dans le cas d'un système bilinéaire, la commande joue un rôle important dans la détection de défauts. Nous avons alors étudié différents cas particuliers de commande afin de donner des conditions de solubilité au problème de détection et de localisation de défauts.

Jury :

M. Guy Bornard (INPG, rapporteur)
M. Vincent Cocquempot (Ecole Centrale Lille, rapporteur)
M. Mustapha Ouladsine (Université Aix-Marseille, examinateur)
M. Gilles Millerioux (UHP, examinateur)
M. Frédéric Hamelin (UHP, directeur de thèse)
M. Taha Boukhobza (UHP, encadrant de thèse)

"Localisation des ganglions sentinelles au moyen de quantum dots. Application au cancer du sein "

(Thèse Emilie PIC)

Titre : Localisation des ganglions sentinelles au moyen de quantum dots. Application au cancer du sein

Le statut ganglionnaire a la valeur pronostique la plus importante chez les patientes atteintes d'un cancer du sein, le taux de survie étant corrélé au nombre de ganglions envahis . Dans le traitement des cancers du sein opérables d'une taille inférieure à 3 cm, la technique du ganglion sentinelle (GS) remplace le curage ganglionnaire de stadification. Toutefois, cette technique nécessite l'emploi simultané de radioisotopes et de colorants physiologiques présentant divers effets secondaires. Ainsi, notre stratégie a été de tester, sur modèle pré-clinique de nouveaux traceurs fluorescents, les Quantum Dots (QDs), pour la technique du GS.

Une étude sur la détection in vivo du ganglion axillaire (GA) par spectrofluorimétrie fibrée après injection sous-cutanée (s.c.) de QDs émettant dans le rouge a été réalisée et leur quantification ex vivo a été effectuée par spectrofluorimétrie jusqu'à 24 h. Ce travail a montré l'accumulation rapide et sélective des QDs dans le GA chez la souris. Une étude sur la localisation in vivo de 2 ganglions régionaux par imagerie de fluorescence a été réalisée suite à l'administration s.c. de QDs émettant dans le proche infrarouge (PIR) ainsi qu'une étude de biodistribution ex vivo par spectrométrie de masse (ICP-MS). Les résultats obtenus ont montré que l'imagerie de fluorescence pouvait être utilisée après injection de QDs pour localiser et suivre leur accumulation dans les ganglions superficiels chez la souris saine. Pour se rapprocher de la clinique, le repérage in vivo du GS axillaire a été investi sur modèle tumoral murin de cancer du sein par imagerie de fluorescence après administration s.c. de QDs émettant dans le PIR. Deux techniques de détection des métastases ganglionnaires ont été utilisées puis comparées : l'histologie conventionnelle et la RT-PCR. Tous les GS axillaires ont été détectés in vivo par imagerie, sauf un GS qui était complètement envahi par les cellules tumorales et la meilleure incidence de métastases ganglionnaire a été observée avec la RT-PCR.

Ainsi, les QDs pourraient être utilisés comme substitut des marqueurs actuellement employés dans la technique du GS pour les cancers du sein.

Mots clés : cancer du sein, ganglion sentinelle, quantum dot, imagerie de fluorescence, proche infrarouge

" Contribution à la prise de décision dynamique en maintenance prévisionnelle par formalisation d'un principe d'opportunité "

(Thèse Edouard THOMAS)

RÉSUMÉ : Les besoins essentiels de produire « plus », « mieux » et « moins cher» s'inscrivent aujourd'hui dans une crise financière qui conduit les entreprises industrielles à faire face à des enjeux économiques liés aux impératifs de gains de productivité, mais aussi à des enjeux sociaux liés aux impératifs de sécurité des hommes et des matériels, aux exigences de protection de l'environnement et de réduction des nuisances. Ces enjeux se déclinent au niveau des équipements par le concept de maintien en condition opérationnelle (MCO). La maintenance en est l'élément principal, et l'un des principaux leviers d'action sur la performance globale des systèmes de production lorsqu'elle est couplée à un processus de pronostic. On parle alors de stratégies de maintenance prévisionnelles. Ces nouvelles formes de maintenance posent de nombreux défis scientifiques et industriels, dont certains sont étudiés dans les présents travaux :
Quel est le « meilleur » instant pour réaliser une intervention de maintenance préventive donnée ? Comment regrouper deux actions de maintenance préventive ? Qu'est-ce qu'une opportunité pour la maintenance ?
Les réponses à ces questions mobilisent des outils mathématiques variés, allant de l'algorithme de Bruss en analyse stochastique aux relations d'équivalence en algèbre. Enfin, une application industrielle sur la plateforme TELMA est présentée.

Mots clés : Maintenance prévisionnelle ; Maintenance opportuniste ; Aide à la décision de maintenance ; Synchronisation maintenance-production ; Algorithme de Bruss ; Relations d'équivalence

Le jury est composé de :

Rapporteurs :
M. Pierre DEHOMBREUX, professeur à la Faculté polytechnique de Mons (Belgique)
M. Antoine GRALL, professeur à l'Université de technologies de Troyes

Examinateurs :
M. Basim AL-NAJJAR, professeur à l'Université de Växjö (Suède)
M. Thomas BRUSS, professeur à l'Université libre de Bruxelles (Belgique)
M. Thierry DIVOUX, professeur à l'Université Henri Poincaré de Nancy
M. Benoît IUNG, professeur à l'Université Henri Poincaré de Nancy
M. Éric LEVRAT, maître de conférence à l'Université Henri Poincaré de Nancy

" Propriétés photophysiques et photobiologiques des formes liposomales de la mTHPC "

(Thèse Dzmitry KACHATKOU)

Pour améliorer les paramètres pharmacologiques d'un photosensibilisateur de seconde génération, la méta-tétra(hydroxyphényl)chlorine (mTHPC), plusieurs formules liposomales commerciales ont été élaborées, parmi elles le Foslip, qui correspond à la mTHPC dans des liposomes conventionnels. L'objectif de ce travail est d'étudier les caractéristiques photophysiques et photobiologiques du Foslip.
L'exposition des suspensions de Foslip à de petites doses de lumière (10 mJ) a conduit à une baisse significative de la fluorescence, qui a cependant été restaurée après destruction des liposomes. Nous attribuons cette caractéristique au quenching de fluorescence photoinduite. Cet effet a été mis en évidence uniquement pour les concentrations locales élevées de mTHPC dans des bicouches lipidiques. Les résultats ont été interprétés en supposant une migration d'énergie entre les molécules rapprochées de mTHPC avec sa dissipation consécutive par les molécules du photoproduit se comportant comme des pièges d'énergie. Le quenching de fluorescence photoinduite ainsi que les techniques de polarisation et de chromatographie liquide ont été appliquées successivement pour estimer le taux de redistribution des molécules de mTHPC des liposomes vers les protéines du plasma et les membranes lipidiques. Les processus de redistribution de la mTHPC après injection intratumorale de mTHPC dans un modèle de récidive de cancer du sein sont en corrélation avec les résultats obtenus dans une étude in vitro de la redistribution du Foslip dans les liposomes DPPC. Il a été démontré que le phénomène de quenching de fluorescence photoinduite doit être pris en compte lors de l'utilisation de techniques optiques pour l'étude des applications in vivo et in vitro des formulations liposomales de mTHPC.

Rapporteurs :
Dr Patricia Vicendo (IMRCP, Toulouse)
Pr Herbert Schneckenburger (Fachhochschule, Aalen)
Jury:
Dr Lina Bezdetnaya-Bolotine (CAV CRAN UMR CNRS 7039)
Pr François Guillemin (CAV CRAN UMR CRNS 7039)
Pr Vladimir ZORIN, Minsk, Biélorusse (BSU, Minsk)
Pr Serguei MELNOV, Minsk, Biélorussie (BSU, Minsk)

" Optimisation des architectures IP/MPLS de transport mutualisé "

(Thèse Olivier FERVEUR)

Résumé :
Avec l'accélération de l'utilisation d'Internet, on assiste à la convergence des secteurs de la téléphonie fixe et mobile, des données et du monde audiovisuel. Les réseaux supportant ces différents services sont historiquement séparés et leurs interactions ne sont possibles que par l'intermédiaire de passerelles centrales. Cependant, la mutualisation en cours des infrastructures physiques maintient une séparation entre les différents protocoles. Ce nouveau modèle engendre une complexi?cation de la gestion des coeurs de réseaux. En effet, ceux-ci restent soumis à des contraintes contradictoires de disponibilité, de qualité ou de flexibilité. La problématique pour les opérateurs réside alors dans l'optimisation de leurs architectures de cœur de réseau. Ce problème peut être traité d'une part avec une gestion des topologies et d'autre part avec une gestion protocolaire spécifique aux divers besoins. Les travaux de recherche actuels se focalisant sur l'étude de la topologie tendent à améliorer la disponibilité, à contrario les études protocolaires sont axées sur la gestion de la qualité de service. Cependant, ces deux approches ne prennent pas complètement en considération la flexibilité, eu égard à la diversité des flux transportés (Audio/visuel, Internet, Téléphonie, Données privées). Notre travail de thèse porte sur l'étude des réseaux de transport mutualisés. Nous avons proposé de réconcilier ces deux approches contradictoires en recherchant de nouvelles méthodes de régulation protocolaires permettant l'amélioration de la flexibilité du réseau. Après une étude de la problématique de gestion de la bande passante et un état de l'art des approches existantes, nous avons développé une propre approche originale appelé TDCN (Tunneling Differentiation on Congestion Notification). La validation de cette proposition a été réalisée par le biais d'une modélisation et d'une maquette.

Composition du jury :
Rapporteurs :
Pr. Didier Georges Professeur, Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)
Pr. Zoubir Mammerri Professeur, Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT)
Examinateurs :
Pr. Hugues Mounier Professeur, Institut d'Electronique Fontamentale (IEF, Paris Sud XI )
Pr. Francis Lepage Professeur, UHP Nancy I (Directeur de thèse)
Dr. Eric Gnadinger Maître de Conférence, ESSTIN-UHP Nancy I (Codirecteur de thèse)
Mr. René Kopp Responsable du département Architectures (TDF)
Pr. Gilles Millerioux Professeur, ESSTIN-UHP Nancy I

" Transmission d'images sur les réseaux de capteurs sans fil sous la contrainte de l'énergie"

(Thèse Cristian Duran-Faundez)

Résumé :

Parmi les nombreuses applications potentielles des réseaux de capteurs sans fil, celles utilisant des capteurs d'image sont appréciables pour tout ce qui concerne la détection, la reconnaissance et la localisation d'objets par la vision. Des capteurs de petite taille, peu gourmands en énergie et dotés d'une caméra existent déjà au stade de prototype, mais des algorithmes de traitement et de compression de données, ainsi que des protocoles de communication de faible complexité et peu coûteux en énergie doivent être développés pour que ces applications puissent être envisagées en pratique.

La contribution de cette thèse porte principalement sur deux aspects.
Premièrement, nous avons proposé un protocole de transmission d'images semi-fiable pour réduire la consommation d'énergie des noeuds relayant les paquets jusqu'au collecteur. Les économies d'énergie sont obtenues en préparant à la source des paquets de différences priorités, grâce à une transformée en ondelettes de l'image, puis en conditionnant l'acheminement des paquets, saut par saut, suivant leur priorité et l'état de charge des batteries. Deuxièmement, nous avons étudié plus profondément les aspects de traitement et codage d'images à la source, et nous avons proposé un nouvel algorithme de compression d'images de faible complexité, combiné avec une technique d'entrelacement de pixels basée sur les automorphismes toriques. Des expérimentations sur une plate-forme réelle de réseau de capteurs d'images ont été réalisées afin de démontrer la validité de nos propositions, en mesurant des aspects telles que la quantité de mémoire requise pour l'implantation logicielle de nos algorithmes, leur consommation d'énergie et leur temps d'exécution, ainsi que la qualité des images reconstituées au récepteur en présence de pertes de paquets.

Mots clefs : Réseaux de capteurs sans fil, communication d'images, conservation de l'énergie.

Composition du jury :

Rapporteurs :
Mme. Christine Fernandez-Maloigne Professeur, Université ´de Poitiers - Xlim-SIC
M. David Simplot-Ryl Professeur, Université Lille 1 - INRIA Futurs

Examinateurs :
M. Christophe Chassot Professeur, INSA de Toulouse - LAAS
M. Jean-Marie Moureaux Professeur, UHP Nancy 1 - CRAN
M. Francis Lepage Professeur, UHP Nancy 1 - CRAN (Dir. thèse)
M. Vincent Lecuire Maître de conférences, UHP Nancy 1 - CRAN (Co-Dir. thèse)

" Contribution à la formalisation unifiée des connaissances fonctionnelles et organisationnelles d'un système industriel en vue d'une évaluation quantitative des risques et de l'impact des barrières envisagées"

(Thèse Aurélie LEGER)

Résumé :

Depuis la révolution industrielle, l'Homme développe des systèmes industriels pour satisfaire ses exigences de production. Mais l'exploitation de telles installations n'est pas sans risques pour ses utilisateurs et son environnement. L'analyse de ces risques s'est par ailleurs considérablement développée durant ces dernières décennies. En effet, si dans les années 1970, les études étaient focalisées sur les défaillances technologiques, différents accidents majeurs ont mis en évidence l'importance du facteur humain et des dysfonctionnements organisationnels dans leur occurrence. Si bien qu'à partir des années 1980, différentes méthodes consacrées à l'identification de ces facteurs ont émergées. La prise en compte de ces ressources dans les analyses de risques semble aujourd'hui incontournable pour les installations classées. Ces études, impliquant des disciplines différentes, étaient jusqu'alors conçues et conduites indépendamment les unes des autres. Cet état de fait amène à une sectorisation des analyses et ne permet pas d'avoir une vision globale de la situation étudiée. Ce n'est que récemment qu'ont émergées des méthodologies proposant une intégration de ces dimensions dans la démarche d'analyse de risques. Cependant les travaux existants sont pour la plupart partiels et spécifiques à un domaine d'activité. Le manque d'intégration dans la démarche d'analyse constitue aujourd'hui une problématique, à la fois scientifique et industrielle, pour les exploitants de systèmes critiques. Ainsi, notre contribution porte sur le développement d'une méthodologie permettant l'analyse de risques de systèmes socio-techniques en exploitation. Ce type d'analyse a comme objectif de probabiliser le risque étudié à des fins d'aide à la décision. C'est pourquoi, nous proposons une démarche de formalisation, d'intégration et de représentation des connaissances fonctionnelles, dysfonctionnelles, comportementales et organisationnelles du système. La démarche de modélisation s'appuie sur le formalisme des réseaux bayésiens qui permet de combiner des données quantifiées et qualifiées dans un même modèle.
Il devient alors possible d'identifier, pour un scénario d'accident donné, l'ensemble des causes menant à son occurrence, en considérant à la fois les données techniques du système mais également les données liées aux opérateurs et à l'organisation.

Jury :

M. Patrick Millot (LAMIH, rapporteur)
M. Daniel Noyes (ENIT, rapporteur)

M. Enrico Zio (Politecnico di Milano, examinateur)

M. Benoît Iung (CRAN, directeur de thèse)

M. Eric Levrat (CRAN, co-encadrant)
M. Philippe Weber (CRAN, co-encadrant)

Mme Carole Duval (EDF R&D, co-encadrante)

M. Regis Farret (INERIS, co-encadrant)

" Corrélation entre les performances physiques mesurées des détecteurs et la qualité diagnostique de l'image en mammographie numérique "

(Thèse Hector PEREZ-PONCE )

En mammographie numérique, il existe deux approches pour évaluer la qualité de l'image. Dans la première approche, une méthode visuelle basée sur un observateur humain permet la détectabilité des lésions en radiographie mammographique. Malheureusement, cette approche de qualité nécessite d'importantes ressources humaines et du temps lors de son implémentation, et elle est affectée par la variabilité inter-évaluateurs. Dans une deuxième approche, des paramètres objectifs et indépendants de l'observateur humain, présentant une relation avec la résolution et le contraste de l'image (MTF et NPS), sont utilisés pour une évaluation de la performance des détecteurs. Cependant, il n'existe pas de relation directe entre ces paramètres et la détectabilité des lésions. Une méthode permettant d'avoir une approche de la qualité de l'image, à la fois indépendante de facteurs humains et présentant une relation directe avec la détectabilité des lésions, permettrait d'utiliser l'équipement mammographique de manière optimale. Ce travail de thèse présente le développement d'une telle méthode, consistant à générer par ordinateur des images virtuelles à partir d'un modèle « Source à rayons X/Détecteur numérique », qui prend en compte les valeurs mesurées de la MTF et du NPS des équipements mammographiques en conditions cliniques d'utilisation. De par les résultats obtenus dans notre travail, nous avons contribué à établir le lien entre les caractéristiques physiques des détecteurs et la qualité clinique de l'image dans les conditions habituelles d'exposition. De plus, nous suggérons que notre modèle de création d'images virtuelles puisse être utilisé pour déterminer rapidement les conditions optimales en mammographie. Il s'agit, en effet, d'un aspect essentiel à considérer pour la radioprotection des patientes, particulièrement dans le cadre du dépistage de masse organisé, et qui est habituellement un processus expérimental long et fastidieux à mettre en œuvre.

Mots-clés : mammographie numérique, qualité de l'image, performances physiques des détecteurs

" Evaluation par simulation de la Sûreté de Fonctionnement de systèmes en contexte dynamique hybride "

(Thèse Gabriel Antonio PEREZ CASTANEDA )

La recherche de solutions analytiques pour l'évaluation de la fiabilité en contexte dynamique n'est pas résolue dans le cas général. Un état de l'art présenté dans le chapitre 1 montre que des approches partielles relatives à des hypothèses particulières existent. La simulation de Monte Carlo serait le seul recours, mais il n'existait pas d'outils performants permettant la simulation simultanée de l'évolution discrète du système et de son évolution continue prenant en compte les aspects probabilistes. Dans ce contexte, dans le chapitre 2, nous introduisons le concept d'automate stochastique hybride capable de prendre en compte tous les problèmes posés par la fiabilité dynamique et d'accéder à l'évaluation des grandeurs de la sûreté de fonctionnement par une simulation de Monte Carlo implémentée dans l'environnement Scilab-Scicos. Dans le chapitre 3, nous montrons l'efficacité de notre approche de simulation pour l'évaluation de la sûreté de fonctionnement en contexte dynamique sur deux cas test dont un est un benchmark de la communauté de la Sûreté de Fonctionnement. Notre approche permet de répondre aux problèmes posés, notamment celui de la prise en compte de l'influence de l'état discret, de l'état continu et de leur interaction dans l'évaluation probabiliste des performances d'un système dans lequel en outre, les caractéristiques fiabilistes des composants dépendent eux-mêmes des états continu et discret. Dans le chapitre 4, nous donnons une idée de l'intérêt du contrôle par supervision comme moyen de la sûreté de fonctionnement. Les concepts d'automate observateur et de contrôleur ont été introduits et illustrés sur notre cas test afin de montrer leur potentialité.

Rapporteurs : Christophe Bérenguer Professeur à l'Université Technologie de Troyes

" Proposition d'un cadre de modélisation multi-échelles d'un Système d'Information en entreprise centré sur le produit . "

(Thèse Jean-Philippe AUZELLE)

Notre thèse porte sur la Modélisation d'Entreprise et plus particulièrement sur une vision Ingénierie Système de celle-ci afin de faciliter son application « à minima » en entreprise. Alors que la modélisation d'entreprise arrive à maturité scientifique et technologique, force est de constater que sa pratique est encore trop peu courante. En outre, il n'existe pas à proprement parler de tâche de modélisation, de maintenance et de gestion de modèles dans l'entreprise. La question s'est alors posée de la relation d'interopération entre les systèmes, d'un Système-Entreprise évolutif, le plus souvent composé de façon ad-hoc de sous-systèmes ( COTS ) , qui ont pour particularité d'encapsuler leur propre Savoir-Faire et leurs Ingénieries respectives, en incluant le Système-Produit (son besoin, son projet, …) à la source de chaque recomposition « à la demande » du Système-Entreprise . Un des objectifs de nos travaux est donc de faciliter l'interopération entre les ingénieries de ces systèmes interopérants (autour du produit A Faire) et l'Ingénierie du Système-Projet d'Entreprise (Pour Faire). Nous nous sommes alors inspirés de la proposition de Kuras pour formaliser notre Système-Entreprise (en fait son Ingénierie) dans d'une sorte de « Système de Systèmes d'Information » (SdSI) en tenant compte de ses aspects récursifs et multi-échelles dans un contexte organisationnel évolutif. De plus, en nous appuyant sur la théorie des patterns, nous avons identifié puis dérivé le « composite - pattern » pour mieux décrire la nature « Tout et Partie » de l'Holon Système-Entreprise utilisé par Kuras pour extraire le patron de conceptualisation le plus adéquat. Parmi tous les points de vue d'un système, cette dérivation nous permet de représenter ceux du Système A Faire et ceux du Système Pour Faire avec son contenu d'Ingénierie associée guidée par le cadre de modélisation de Zachman . Nous avons outillé notre proposition de cadre d' Ingénierie Système Basée sur des Modèles (ISBM) en étendant le méta-modèle de l'outil « MEGA Modelling Suite » ainsi qu'en développant les interfaces utilisateurs nécessaires et nous l'avons appliqué à l'Ingénierie d'un Système de Traçabilité d'un Produit dans le contexte d'un scénario PLM plausible entre l'AIPL et DIMEG.

DIMEG : Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Gestionale – Politecnico di Bari, Italie

Mots clefs : modélisation d'entreprise, interopération, intégration, systèmes d'information, système de systèmes, récursivité, multi-échelles, Zachman, ingénierie système, ingénierie basée sur les modèles, pattern.

M. François Vernadat Professeur, Université de Metz et Chef de service infrastructure IT,
Direction Informatique et Télécommunications,
Cour des Comptes Européenne (Luxembourg)

" Pilotage des cycles limites dans les systèmes dynamiques hybrides. Application aux alimentations électriques statiques. "

(Thèse Diego Alejandro PATINO GUEVARA)

Rapporteurs :

Mazen Alamir Directeur de Recherche au CNRS Gipsa-lab, INPG
Jean Buisson Professeur, SUPELEC,Rennes

Examinateurs :

Jean Pierre Barbot Professeur, ECS - ENSEA, Cergy-Pontoise

Ulf Jonsson Associated Professor, Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, Suède
Jean Marie Rétif Professeur, INSA, Lyon
Pierre Riedinger Maître de Conferences, INP Lorraine (co-directeur de thèse)
Claude Iung Professeur, INP Lorraine (directeur de thèse)

RESUME:

Cette thèse s'intéresse au pilotage des cycles limites pour une classe particulière de systèmes hybrides: les systèmes commutés cycliques. La thématique des systèmes hybrides est née du constat d'insuffisance des modèles dynamiques classiques pour décrire la complexité des comportements notamment lorsque des aspects évènementiels interviennent dans l'évolution de processus continus. Une classe particulièrement importante de systèmes dynamiques hybrides (SDH) en termes d'applications est formée par celle qui présente un régime permanent cyclique (moteur à explosion, convertisseur de puissance, etc.). Ces systèmes se caractérisent par des points de fonctionnement non auto-maintenable: il n'existe pas de commande qui maintienne le système sur le point de fonctionnement désiré. Le maintien n'est alors assuré qu'en valeur moyenne, en effectuant un cycle dans un voisinage du point de fonctionnement par commutation des différents sous systèmes.
L'établissement d'une loi de commutation pour cette classe de systèmes non linéaires doit répondre aux objectifs classiques de stabilité, de performance dynamique et de robustesse mais doit également garantir la satisfaction de critères liés à la forme d'onde du régime permanent (harmonique, oscillations, etc.). A l'heure actuelle, peu de méthodes prennent en compte directement le caractère cyclique du système lors de la phase de synthèse.

Les travaux de cette thèse ont pour objectif de développer des méthodes génériques, performantes et robustes pour piloter cette classe de systèmes. Les algorithmes proposés doivent également pouvoir être implémenté en temps réels. On modélise le système commuté comme un système non - linéaire affine à la commande dont la loi de commande (loi de commutation) apparait explicitement dans le modèle. Ce type de modélisation nous permet d'envisager deux types de synthèse : l'une à base de commande prédictive et l'autre à base de commande optimale. La commande prédictive est bien adaptée au problème de poursuite et de suivi de trajectoire. Elle sera donc privilégiée pour maintenir le
système sur son cycle limite.

Les outils de la commande optimale permettent d'apporter des solutions performantes lors des grands mouvements des phase de ralliement. L'importance jouée par les arcs singuliers dans cette synthèse est
clairement mis en évidence. Ce travail est validé par une partie d'application importante sur des manipulations développées au Cran et dans des laboratoires partenaires du réseaux d'excellence européen Hycon dans le cadre duquel s'est déroulé cette étude.

" Synthèse de Méthodes d'Accommodation Fondée sur l'Information du Second Ordre "

(Thèse Brian Manuel GONZALEZ-CONTRERAS)

Résumé

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse concerne la synthèse de méthodes d'accommodation fondée sur l'information du second ordre (ISO) dans le contexte de la tolérance aux défauts présents au sein des systèmes linéaires. La contribution majeure de ces travaux de recherche concerne l'exploitation de cette information dans l'analyse de la reconfigurabilité (aptitude du système à s'affranchir des défauts) et dans le développement des stratégies d'accommodation de défauts permettant de retrouver les performances nominales en fonction du comportement dynamique et garantissant une information du second ordre donnée.

Dans un premier temps, on propose des approches pour mesurer l'information du second ordre à partir des grandeurs entrée/sortie des systèmes linéaires. Dans une première approche, la réponse (données de sortie) à la condition initiale est considérée. Une alternative intéressante à cette approche, en considérant le problème comme un d'identification et basée sur la réponse impulsionnelle (paramètres de Markov), est proposée afin d'évaluer l'information du second ordre indirectement mais en-ligne en utilisant des grandeurs entrée/sortie. Un indice résultant de cette évaluation est proposé afin de contribuer à l'étude de la reconfigurabilité en ligne d'un système défaillant. Cette estimation en temps réel de l'information du second ordre est étendue aux systèmes commandés en réseau afin d'évaluer l'impact de retards sur la reconfigurabilité du système.

Dans un deuxième temps, des stratégies permettant l'accommodation de défauts du type perte d'efficacité des actionneurs sont proposées, approches considérées dans le contexte de la synthèse de l'information du second ordre par retour d'état. On aborde le cas des systèmes à une entrée, approche proposée et basée sur la méthode de la pseudo inverse modifiée. Ensuite on considère le cas multivariable, approche basée sur la méthode de la pseudo inverse. Des exemples se présentent pour illustrer l'application des approches proposées.

Les éléments développés au cours du mémoire sont illustrés à travers une application couramment étudiée dans la commande de procédés : le système hydraulique des trois cuves. Les simulations effectuées mettent en relief les résultats obtenus et l'apport des méthodes développées.

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Mots clés : information du second ordre, reconfigurabilité, tolérance aux défauts, défauts actionneurs, systèmes linéaires, identification.

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Membres du Jury :

Rapporteurs

Mme. Suzanne LESECQ, Professeur des Universités, UJF, GIPSA-Lab, Grenoble
M. Antoine FERREIRA, Professeur des Universités, Institut PRISME, ENSI, Bourges

Examinateurs :

M. Efrain ALCORTA-GARCIA, IMLS-LAPS (Bordeaux), UANL (Mexique)
M. Gérard BLOCH, Professeur à Nancy-Université, CRAN, ESSTIN
M. Dominique SAUTER, CRAN (directeur de thèse)
M. Didier THEILLIOL, CRAN (directeur de thèse)

"Diagnostic de fonctionnement par analyse en composantes principales : Application à une station de traitement des eaux usées "

(Thèse Yvon THARRAULT)

Résumé :

L'objectif de cette thèse était de valider l'ensemble des informations délivrées par les capteurs utiles à la commande d'une station de traitement des eaux usées. Pour cela, l'analyse en composantes principales (ACP) a alors été utilisée pour effectuer la détection et localisation de défauts de capteurs de la station de traitement des eaux usées. Afin de construire un modèle ACP, nous avons eu recours à une matrice de données constituée de l'ensemble des mesures disponibles (obtenues lors du fonctionnement normal de la station de traitement des eaux usées) dans l'installation. Cependant, afin d'appliquer l'ACP, nous avons rencontré plusieurs difficultés :

1. Présence dans les données de valeurs aberrantes (valeurs obtenues durant des périodes de démarrage, d'arrêt, de fonctionnement dégradé, erreurs de mesure, ...) perturbant la construction d'un modèle ACP.

2. Présence de défauts multiples, ce qui entraîne une explosion combinatoire des scénarii de défauts à considérer

Afin de résoudre le premier point, on s'intéresse aux variantes robustes de l'ACP. L'estimateur robuste MCD (Minimum Covariance Determinant), méthode de référence pour ses performances, nécessite un temps de calcul important, et une connaissance a priori de la quantité de valeurs aberrantes présente dans les données (inconnue). C'est la raison pour laquelle nous avons proposé une nouvelle méthode robuste, basée sur l'utilisation de MM-estimateur, nommée MMRPCA (MM-estimator Robust
Principal Component Analysis). Pour le second point, une méthode d'analyse du modèle en terme de capacité de détection et de localisation est effectuée afin de réduire le nombre de défauts à considérer. Les différentes méthodes développées ont été appliqué avec succès afin de valider les mesures issues des différents capteurs d'une station d'épuration des eaux usées.

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Membres du Jury :

- T. Doenoeux, Professeur à l'Université Technologique de Compiègne
- J.P. Steyer, Directeur de recherche INRA au Laboratoire de
Biotechnologie de l'Environnement (Narbonne)
- S. Gillé, Responsable de l'unité 'Modélisation et Simulation' au
Centre de Recherche Public Henri Tudor (Luxembourg)
- M.-N. Pons, Directeur de recherche CNRS au Laboratoire des Sciences du
Génie Chimique (Nancy)
- M. Batton Hubert, Maître-Assitant à l'ENSM de St-Etienne
- J. Ragot, Professeur à l'INPL (directeur de thèse)
- G. Mourot, Ingénieur de recherche à l'INPL (co-directeur de thèse)

"Étude des concepts de filtrage robuste aux méconnaissances de modèle et aux pertes de mesures. Application aux systèmes de navigation"

(Thèse Vincent SIRCOULOMB)

Résumé :
La résolution d'un problème d'estimation de l'état d'un système nécessite de disposer d'un modèle régissant l'évolution des variables d'état et de mesurer de manière directe ou indirecte l'ensemble ou une partie de ces variables d'état. Les travaux exposés dans ce mémoire de thèse portent sur la problématique d'estimation en présence de méconnaissances de modèle et de pertes de capteurs. La première partie de ce travail constitue la synthèse d'un dispositif d'estimation d'état pour systèmes non linéaires. Cela consiste à sélectionner un estimateur d'état et convenablement le régler, puis à concevoir algorithmiquement, à partir d'un critère introduit pour la circonstance, une redondance matérielle visant à compenser la perte de certains capteurs. La seconde partie de ce travail porte sur la conception, à l'aide de la variance d'Allan, d'un sous-modèle permettant de compenser les incertitudes d'un modèle d'état, ce sous-modèle étant utilisable par un filtre de Kalman. Ce travail a été exploité pour tenir compte de dérives gyroscopiques dans le cadre d'une navigation inertielle hybridée avec des mesures GPS par un filtre de Kalman contraint. Les résultats obtenus, issus d'expériences sur deux trajectoires d'avion, ont montré un comportement sain et robuste de l'approche proposée.

Mots clés :
Estimation d'état, filtrage de Kalman, robustesse, méconnaissances de modèle, perte de capteurs, navigation inertielle, gyroscopes résonnants hémisphériques, variance d'Allan, filtrage sous contraintes.

Jury :
José RAGOT, Professeur à l'INPL, Nancy (Directeur de thèse)
Houcine CHAFOUK, Enseignant-Chercheur, HDR à l'ESIGELEC (co-Directeur de thèse)
Ghaleb HOBLOS, Enseignant-Chercheur à l'ESIGELEC
Dominique SAUTER, Professeur à l'Université Henry Poincaré, Nancy,
Vincent COCQUEMPOT, Professeur à l'Université de Lille I,
Félix MORA-CAMINO, Professeur à l'ENAC, Toulouse,
Xavier BISSUEL, ingénieur expert en techniques inertielles de SAGEM Défense-Sécurité, Eragny sur Oise,
Jean-Paul ISRAEL, ingénieur expert en navigation du LRBA, Vernon

"Approche méthodologique pour l'intégration des systèmes contrôlés par le produit dans un environnement de juste-à-temps: Application à l'entreprise TRANE"

(Thèse Hind EL HAOUZI)

Résumé :

L'objet de cette thèse est de proposer une méthodologie pour l'intégration et le développement de Systèmes Contrôlés par le Produit (SCP). Celle-ci a vocation de permettre d'implémenter une architecture de contrôle par kanbans et/ou produits« actifs », adaptable aux systèmes de production d'une entreprise. Cette architecture doit permettre de résoudre les problèmes de synchronisation entre flux physiques de produits, d'une part, et entre flux physiques et flux d'informations nécessaires au pilotage de ceux-ci, d'autre part. Cette thèse aété réalisée dans le cadre d'un partenariat entre le CRAN et l'entreprise TRANE. Le premier chapitre de la thèse décrit le procédé de fabrication de l'entreprise, l'organisation de ses ateliers suivant la méthode du juste à temps DFT (Demand Flow Technology) et les différents modes de pilotage dans l'entreprise. A l'issue de ce chapitre émerge la problématique industrielle : le problème de synchronisation entre flux physiques et celui de la synchronisation entre flux physiques et flux d'informations. Le second chapitre présente une étude bibliographique relative aux stratégies existantes de pilotage de flux et apportant donc des éléments de réponse aux problèmes précédemment cités. Après avoir montré l'apport des systèmes contrôlés par le produit dans la résolution de ceux-ci, ce chapitre montre le besoin de méthodes d'ingénierie pour concevoir un SCP adapté « au plus juste » au système industriel étudié. Le troisième chapitre est donc consacré à la définition de la problématique scientifique qui fait suite aux problèmes induits par le contexte industriel mais également aux lacunes mises en évidence dans les travaux de recherche sur les méthodes utiles pour la conception et l'implémentation, à l'échelle industrielle, de tels systèmes de pilotage. Ce chapitre présente donc l'état de l'art sur les approches existantes et utilisables pour la construction de SCP. En réponse à cette problématique scientifique, la proposition d'une méthodologie de conception et d'intégration des systèmes contrôlés par le produit est présentée dans le quatrième chapitre. Cette méthodologie s'appuie sur l'approche d'ingénierie système « six-sigmas », en particulier, sur la démarche DFSS (Design for Six-Sigmas) pour piloter le projet de conception du SCP par des indicateurs issus des besoins des utilisateurs. L'enrichissement de l'approche six-sigmas par la simulation événementielle permet, dans un premier temps, de concevoir l'architecture la plus pertinente au regard des indicateurs de performance retenus et, dans un deuxième temps, de valider a priori l'intégration du SCP ainsi conçu dans son environnement. Le dernier chapitre a pour objectif d'illustrer l'approche sur des cas réels d'application et de présenter les travaux de développement qui ont été réalisés lors de cette thèse.

Mots-clés : Synchronisation des flux, systèmes contrôlés par le produit, six-sigmas, simulation à événements discret.

Jury :

RAPPORTEURS :

PR D. TRENTESAU - UNIVERSITE DE VALENCIENNES ET DU HAINAUT-CAMBRESIS
PR H.PIERREVAL - INSTITUT FRANÇAIS DE MECANIQUE AVANCEE

EXAMINATEURS :

PR. V. THOMSON - MAC GILL UNIVERSITY MONTRÉAL (CANADA)
MDC F.OUNNAR - UNIVERSITE D'AIX-MARSEILLE
PR. A. THOMAS - UNIVERSITE HENRI POINCARE (DIRECTEUR DE LA THESE)
MDC, HDR. J.F PÉTIN - UNIVERSITE HENRI POINCARE (CO-DIRECTEUR)

INVITE :
S. HACQUARD RESPONSABLE INDUSTRIALISATION TRANE

" Contribution à l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes instrumentés de sécurité intégrant de l'intelligence "

(Thèse Abdelhak MKHIDA)

Résumé:

Dans ce travail, la modélisation et l'évaluation des performances relatives à la sûreté de fonctionnement des systèmes instrumentés de sécurité (SIS) sont traitées pour des structures intégrant de l'intelligence dans les instruments de terrain. Ces systèmes deviennent des Systèmes Instrumentés de Sécurité à Intelligence Distribuée (SISID). La contribution de l'incorporation de fonctionnalités propres aux instruments intelligents est ensuite évaluée.
L'approche dynamique utilisant les réseaux d'activité stochastiques (SAN : Stochastic Activity Network) qui sont une extension des réseaux de Petri stochastiques (SPN) est proposée. L'introduction d'indicateurs de performances permet de mettre en évidence l'effet de l'intégration des niveaux d'intelligence dans les applications de sécurité. Les paramètres utilisés pour l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des SIS se réfèrent à deux modes de défaillances mentionnées par les normes de sécurité relatives aux systèmes instrumentés de sécurité CEI 61508 et CEI 6151. Ces modes sont le mode de défaillances et dangereuses et le mode de défaillances sûres.

MOTS-CLES :
Instruments Intelligents, Systèmes d'Automatisation à Intelligence Distribuée, Système Instrumenté de Sécurité, Probabilité de défaillances dangereuses, Probabilité de défaillances sûres, SAN (Réseaux à activité stochastique), Indicateurs de performances.

Membre du jury :
Rapporteurs :
Pr. Mireille Bayart(LAGIS,Lille)
Pr. Yvon Voisin (Le2i,Auxerre)
Examinateurs :
Pr. Jean-François Aubry (CRAN,Nancy)
Pr. Jean-Marc Thiriet (Gipsa-Lab,Grenoble)
Pr. Michel Robert(CRAN,Nancy)
Mc. Frédéric Kratz(LVR,Bourges)

" Estimation de l'état des systèmes non linéaires à temps discret. Application à une station d'épuration "

(Thèse Boulaïd BOULKROUNE)

Résumé :

Ce sujet de recherche revêt, d'une part, un caractère théorique puisqu'il aborde le problème d'estimation des systèmes singuliers linéaires et non linéaires à temps discret pour lesquels très peu de résultats sont disponibles et, d'autre part, un aspect pratique, car le modèle utilisé est d'une station d'épuration.

Dans la partie théorique, nous nous sommes intéressés au début à l'estimation d'état des systèmes singuliers linéaires en se basant sur l'approche d'estimation à horizon glissant. Deux estimateurs optimaux, au sens des moindres carrés et au sens de la variance minimale, ont été présentés. L'analyse de la convergence et de la stabilité des estimateurs est abordée. Ensuite, nous avons présenté une approche d'observation pour la classe des systèmes lipschitziens à temps discret. En supposant que la partie linéaire de la classe de systèmes choisie est variante dans le temps, le problème de l'estimation d'état d'un système non linéaire est réduit à un problème d'estimation d'état d'un système partiellement LPV. La condition de stabilité de l'observateur proposé est exprimée en terme d'inégalités matricielles linéaires (LMI).
Enfin, dans la partie pratique, les résultats obtenus sont validés par une application à un modèle d'une station d'épuration à boues activées.

Le jury sera composé de :

Directeur de Thèse : Mohamed DAROUACH, Professeur à l'Université Nancy I Henri Poincaré
Co-encadrant : Michel ZASADZINSKI, Professeur à l'Université Nancy I Henri Poincaré.
Rapporteur : Mohammed M'SAAD, Professeur à l'ENSICAEN.
Rapporteur : Denis DOCHAIN, Professeur à l'Université Catholique de Louvain, Belgique
Examinateur : Didier MAQUIN, Professeur à l'Institut National Polytechnique de Lorraine.
Examinateur : Serge GILLE, Docteur au Centre de recherche Public Henri Tudor, Luxembourg.

" Pour une Meilleure Approche du Management des Risques : De la Modélisation Ontologique du Processus Accidentel au Système Interactif d'Aide à la Décision "

(Thèse Mohamed-Habib MAZOUNI)

Résumé :

Le management des risques a été développé au début des années 40. C'est aujourd'hui la pierre angulaire du Système de Management de la Sécurité (SMS) dans de nombreuses industries.

Malheureusement, la pratique du management des risques accuse une mauvaise compréhension ainsi que de nombreux problèmes d'ordre méthodologique, terminologique, technique ou organisationnel.

Dans une démarche de résolution des problèmes constatés, nous proposons, comme alternative à l'Analyse Préliminaire de Risque, la méthode Management Préliminaire des Risques (MPR). Cette méthode originale est basée sur un processus accidentel générique permettant de canaliser les mécanismes de capitalisation et d'exploitation des connaissances relatives aux scénarios d'accident (causalité, entités, situations, événements, etc.). La méthode MPR, se rattache au Système de Management de la Sécurité (SMS) sur un point d'ancrage essentiel qu'est la gestion des processus techniques et organisationnels.

Notre objectif est triple, d'abord montrer les 10 problèmes majeurs que nous avons constatés en matière de management des risques, ensuite présenter la méthode MPR, basée sur un processus accidentel générique, que nous proposons pour résoudre ces difficultés dans le but d'exploiter efficacement l'échange de savoir-faire en matière de management des risques relatifs à différents systèmes issus de différents domaine, et enfin développer un Système Interactif d'Aide à la Décision (SIAD) permettant d'automatiser cette méthode et apporter des éléments d'aide à la décision en matière de management des risques à travers une interface graphique et ergonomique.

"Observateurs et commande basée sur un observateur pour les systèmes bilinéaires"

(Thèse Benjamin GERARD)

Résumé :

La commande et l'estimation des systèmes bilinéaires restent un problème ouvert en automatique du fait de la nature non linéaire des systèmes. Même si ces systèmes semblent « proches » des systèmes linéaires, leur étude nécessite une approche différente. En effet, les entrées peuvent générer des singularités qui doivent être explicitement prises en compte dans la synthèse de lois de commande et des observateurs. Cette spécifité du rôle des entrées dans les propriétés des systèmes bilinéaires nous a amené à traiter le problème de l'observation à partir de deux approches principales :
- une approche de type LPV (Linear Parameter Varying, Linéaire à Paramètres Variants) s'appuyant explicitement sur le modèle,
- une approche basée sur l'analyse structurelle des systèmes bilinéaires en exploitant différemment les parties uniformément observables et non uniformément observables.
L'une des contributions de mon travail de recherche réside dans l'utilisation de l'approche LPV pour la prise en compte des entrées de commande afin de concevoir un observateur pour les systèmes bilinéaires. L'approche Hinfini pour le filtrage des perturbations a été étudiée pour deux types d'observateurs, l'observateur à grand gain, spécialement adapté aux systèmes uniformément observables et l'observateur fonctionnel. Des approches LMI permettent la synthèse et/ou l'optimisation de ces filtres.
En s'appuyant sur cette approche, différentes commandes saturées basées sur ces observateur ont été proposées:
- la commande bang-bang,
- la commande quadratique,
- la commande linéaire,
- l'utilisation couplée de différentes commandes.
Une autre partie de mon travail a consisté à exploiter la structure des systèmes bilinéaires afin de relaxer le conservatisme dans le traitement des entrées lors de la synthèse d'un observateur. Nous avons ainsi conçu des observateurs à deux étages afin de séparer les dynamiques uniformément observables et elles qui ne le sont pas afin d'y appliquer différents types d'observateurs LPV. Cette approche montre en outre les possibilités d'association de divers types d'observateurs pour les systèmes de grandes dimensions.
En s'appuyant sur la décomposition structurelle évoquer si dessus, nous avons étudié le couplage de diverses commandes et divers observateurs pour les systèmes bilinéaires.

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Mots clés :
Systèmes non linéaires, Systèmes bilinéaires, approche LPV, LMI, grand gain, observateur, commande basée observateur

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Membres du Jury :

Rapporteurs :

Professeur Germain GARCIA, LAAS CNRS
Professeur Mondher FARZA, Laboratoire GREYC, Ensicaen

Examinateurs :

Professeur Michel FLIESS, Laboratoire Lix-Ecole Polytechnique
Professeur Alain Richard, CRAN
Professeur Michel ZASADZINSKI, CRAN,(directeur de thèse)
Harouna SOULEY ALI, Maître de Conférence, CRAN

" Le kanban actif pour assurer l'intéropérabilité décisionnelle centralisé/distribué
Application à un industriel de l'ameublement "

(Thèse Thomas KLEIN)

Résumé :

Pour faire face à la compétition toujours plus grande, les entreprises industrielles doivent gagner en flexibilité pour être capables de répondre aux diverses demandes des clients. Il leur faut également être réactives, afin de les satisfaire rapidement. Enfin, l'entreprise dans sa globalité doit devenir agile, capable de se reconfigurer en fonction des évolutions de son environnement ou de son marché. Ces deux impératifs de satisfaction client et de productivité sont souvent abordés par des solutions difficilement compatibles : planification globale à l'aide des progiciels de gestion industrielle dans le premier cas et décision locale dans le deuxième.

Les travaux présentés dans ce mémoire résultent d'un partenariat entre le Centre de Recherche en Automatique et Nancy et la société Parisot Meubles. Pour répondre aux objectifs antagonistes propres à la production des meubles en kits que sont l'optimisation de l'utilisation de la matière et la performance des machines, l'entreprise a déjà mis en ouvre deux modes de pilotage différents : un ordonnancement centralisé, ne donnant pas satisfaction du point de vue de l'exécution, puis une gestion Kanban, plus proche du flux mais ne permettant pas l'optimisation de l'utilisation des ressources.

Une phase de modélisation a permis d'identifier les points forts de chacune des deux approches, afin de proposer une architecture centrée sur le kanban actif, celui-ci permettant d'une part de diffuser sur le terrain les informations pertinentes pour la prise de décisions de pilotage à même le flux en cohérence avec un cadre fixé de façon centrale, et d'autre part d'assister la prise de décision sur le terrain en jouant un rôle actif dans les processus décisionnels.

Une architecture de validation basée sur un modèle de simulation à événements discrets et sur le concept d'émulation permet d'évaluer la maturité de l'architecture de pilotage proposée et de mesurer ses performances. Enfin, un plan d'expériences a permis de comparer les performances du pilotage par
kanbans actifs aux deux modes précédemment employé, dans différentes situations, et de montrer un intérêt au pilotage par kanbans actifs, tant en terme de productivité que de temps d'écoulement.

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Membres du Jury :

Rapporteurs :

Pierre Castagna, Professeur à l'université de Nantes
Bernard Grabot , Professeur à l'école nationale d'ingénieurs de Tarbes

Examinateurs :

Sophie D'amours, Professeur à l'université de Laval, Québec, Canada
Philippe Torineau, Groupe Parisot, Saint Loup sur Semouse
André Thomas, Professeur à l'université de Nancy (Directeur de Thèse)
Gérard Morel, Professeur à l'université de Nancy (Co-directeur de thèse)

Résumé : La problématique de la qualité de service dans les réseaux locaux sans fils IEEE 802.11 demeure l'un des défis délicats à surmonter par la communauté scientifique. L'étude et l'évaluation des approches apportés pour le support de QoS dans ce type de réseaux que ce soit par des simulations, des modèles analytiques ou des mesures réelles montrent que ces approches sont toujours insuffisantes pour apporter des vraies garanties de qualité de services aux utilisateurs sans fils. Suite à des travaux effectués au CRAN qui ont porté sur l'équilibrage des charges dans les réseaux Ethernet industriels nous avons opté pour une méthode d'équilibrage de charges dans le contexte des réseaux Hotspots 802.11. L'objectif de cette approche est d'équilibrer les charges des points d'accès pour satisfaire aux besoins en termes de qualité de service de l'ensemble des applications sans fils. Ces besoins sont exprimés en termes de disponibilité, de délais, de bande passante, etc. Nous avons alors définis un algorithme d'équilibrage de charges pouvant établir dynamiquement des associations optimales entre les utilisateurs présents dans un Hotspot et les points d'accès en service. Un protocole d'échanges entre les stations sans fils et les points d'accès et entre ces derniers et le serveur d'équilibrage de charges a été établi. Le fonctionnement de ce protocole a été vérifié et simulé en utilisant les outils SDL et MSC. Pour l'évaluation de la performance de l'approche d'équilibrage par rapport à la méthode d'accès de base du protocole, nous avons effectué une ensemble de simulations sur OPNET et montré que cette approche permet d'améliorer un ensemble de paramètres de qualité de service perçu par les utilisateurs d'un réseau Hotspot. Dans le futur, nous continuerons à travailler sur l'évaluation de cette approche couplée avec les nouvelles recommandations du standard IEEE 802.11e et à trouver les solutions techniques nécessaires à son implémentation.

Mots-clés : IEEE 802.11, Qualité de Service, Equilibrage de charges, Protocoles, Simulations.

Directeurs de thèse : M. Thierry Divoux, Professeur à l'Université Henri Poincaré, Nancy1M. Salem Nasri, Professeur à l'Ecole Nationale d'Ingénieurs de Monastir

Rapporteurs : M. Thierry Val, Professeur à l'Université de Toulouse II le Mirail M. Habib Youssef, Professeur à l'Institut Supérieur de l'Informatique et des Technologies de la Communication (Hammam Sousse)

Examinateurs : M. Mohamed Adel Alimi, Professeur à l'Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sfax M. Nicolas Krommenacker (co-encadreur), Maître de conférences à l'Université Henri Poincaré, Nancy 1

"Contribution à l'estimation d'état et au diagnostic des systèmes représentés par des multimodèles"

(Thèse Rodolfo ORJUELA)

Résumé :

Nombreux sont les problèmes classiquement rencontrés dans les sciences de l'ingénieur dont la résolution fait appel à l'estimation d'état d'un système par le biais d'un observateur. La synthèse d'un observateur n'est envisageable qu'à la condition de disposer d'un modèle à la fois exploitable et représentatif du comportement du système. Or, la détermination du modèle et la synthèse de l'observateur sont des tâches d'autant plus difficiles à accomplir qu'il est bien souvent nécessaire d'avoir recours à des modèles de représentation non linéaires. Face à ces difficultés, l'approche multimodèle peut être mise à profit.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur les problèmes soulevés par l'identification, l'estimation d'état et le diagnostic de systèmes non linéaires représentés à l'aide d'un multimodèle découplé.
Ce dernier, composé de sous-modèles qui peuvent être de dimensions différentes, est doté d'un haut degré de généralité et de flexibilité et s'adapte particulièrement bien à la modélisation des systèmes à
structure variable. Il se démarque ainsi des approches multimodèles plus conventionnelles qui utilisent des sous-modèles de même dimension.

Après une brève introduction à l'approche multimodèle, le problème de l'estimation paramétrique du multimodèle découplé est abordé. Puis sont présentés des algorithmes de synthèse d'observateurs d'état robustes vis-à-vis des perturbations, des incertitudes paramétriques et des
entrées inconnues affectant le système. Ces algorithmes sont élaborés à partir de trois types d'observateurs différents dits à gain proportionnel, à gain proportionnel-intégral et à gain multi-integral.
Enfin, les différentes phases d'identification, de synthèse d'observateurs et de génération d'indicateurs de défauts sont illustréesà partir d'un exemple académique de diagnostic d'un bioréacteur.

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Mots clés :
Systèmes non linéaires, approche multimodèle, multimodèle découplé, estimation d'état, entrées inconnues, observateur, identification paramétrique, diagnostic

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Membres du Jury :

Rapporteurs :

Dominique Bonvin, Professeur à l'EPFL
Gildas Besançon, Maître de conférences HDR à l'INPG

Examinateurs :

Ali Zolghadri, Professeur à l'Université de Bordeaux 1
Noureddine Manamanni, Professeur à l'Université de Reims
Didier Maquin, Professeur à l'INPL (directeur de thèse)
José Ragot, Professeur à l'INPL (co-directeur de thèse)
Benoît Marx, Maître de conférences à l'INPL (co-encadrant de thèse)

" Optimisation automatique des incidences des faisceaux par l'algorithme du simplexe et optimisation des contrôles qualité par la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) en Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d'Intensité (RCMI) "

(Thèse Karine GERARD)

La Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d'Intensité (RCMI) est aujourd'hui reconnue comme une technique de référence permettant d'augmenter le contrôle local de la tumeur tout en réduisant la dose reçue par les organes à risques avoisinants. Cependant, son développement est freiné par l'étape de préparation du traitement du patient qui nécessite une charge de travail considérable. Dans le but d'augmenter l'efficience de la mise en œuvre d'un traitement, deux axes de travail ont été déterminés.

Le premier axe concernait l'optimisation automatique des incidences des faisceaux. Nous avons pour cela mis en œuvre un algorithme (le simplexe) qui a été intégré dans le système de planification de traitement. Il permet, à partir des objectifs dosimétriques fixés par l'utilisateur, de déterminer automatiquement les incidences de faisceaux optimales : irradiant suffisamment le volume cible tout en épargnant les organes à risques avoisinants. En plus d'un gain en temps, les résultats du simplexe ont montré – sur trois patients atteints d'un cancer de l'oropharynx – un gain en qualité par rapport à une sélection manuelle des faisceaux. En effet, pour une couverture du volume cible équivalente voire meilleure, il permet de réduire la dose reçue par les organes à risques.

Le second axe concernait l'optimisation des contrôles pré-traitement. Nous avons pour cela utilisé une méthode industrielle : la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) afin d'analyser rétrospectivement les résultats des contrôles de la dose absolue effectués avec la chambre d'ionisation au Centre Alexis Vautrin (CAV). Cette étude a montré l'intérêt de la MSP pour renforcer la sécurité des traitements grâce à la mise en place de cartes de contrôle. Elle a également montré que notre processus de délivrance de la dose était stable et statistiquement capable pour les traitements de la prostate, ce qui implique qu'une réduction du nombre de contrôles peut être envisagée pour ce type de traitement au CAV.

Membres du jury :

Dr. Pierre ALETTI (Centre Alexis Vautrin, Nancy) - Directeur de thèse
Pr. Philippe GIRAUD (Hôpital Georges Pompidou, Paris) - Rapporteur
Dr. Jean-Pierre GRANDHAYE (ERPI-INPL, Nancy)
Pr. François GUILLEMIN (Centre Alexis Vautrin, Nancy)
Dr. Hanna KAFROUNI (DOSISOFT s.a, Cachan)
Dr. Dimitri LEFKOPOULOS (Institut Gustave Roussy, Villejuif) - Rapporteur
Dr. Alain NOEL (Centre Alexis Vautrin, Nancy)
Pr. Didier PEIFFERT (Centre Alexis Vautrin, Nancy)
Pr. Maurice PILLET (SYMME, Polytech'Savoie, Annecy)
Pr. Pierre SCALLIET (Hôpital Universitaire St Luc, Bruxelles (B))

"Contribution au traitement et à l'analyse des signaux issus de processus physiologiques"

(Thèse Fabien LAUER)

Résumé :

La thèse s'intéresse à trois problèmes de modélisation non-linéaire : la classification (ou reconnaissance de formes), la régression (ou approximation de fonctions) et l'identification de systèmes hybrides. Parmi les approches existantes dans la littérature, les machines à vecteurs de support (Support Vector Machines, SVMs) fournissent un cadre général pour la classification et la régression non-linéaires. Ces méthodes récentes, issues de la théorie de l'apprentissage statistique, permettent d'obtenir des modèles boîtes noires, conduisant à de bonnes performances en généralisation, par optimisation convexe. L'étude se concentre dans un premier temps sur l'évolution de ces modèles vers des modèles de type boîte grise, permettant de bénéficier à la fois de la capacité d'approximation universelle des modèles boîtes noires et de connaissances disponibles a priori. Dans ce cadre, la thèse propose une approche générale, permettant d'inclure un grand nombre de connaissances diverses dans l'apprentissage SVM pour la régression, tout en conservant un apprentissage par optimisation convexe. La dernière partie de la thèse propose ensuite d'étendre les SVMs à l'identification de systèmes hybrides (systèmes commutant entre plusieurs modes de fonctionnement). Dans ce contexte, les problèmes de classification et de régression sont liés de manière indissociable. Une méthode basée sur l'optimisation non-convexe est proposée pour résoudre simultanément ces problèmes. Celle-ci permet notamment d'identifier des systèmes hybrides possédant des non-linéarités arbitraires et inconnues.
-- Mots clés : Identification, systèmes non-linéaires, systèmes hybrides, classification, régression, machines à vecteurs de support (SVM)
-- Membres du Jury :
Stéphane Canu (rapporteur)
Joos Vandewalle (rapporteur)
Gérard Dreyfus
Alain Richard
Christoph Schnörr
René Vidal
Gérard Bloch (directeur de thèse)

"Contribution au traitement et à l'analyse des signaux issus de processus physiologiques"

(HDR Valérie LOUIS-DORR)

Résumé

Les travaux présentés dans ce mémoire concernent le traitement et l'analyse des signaux issus de processus physiologiques. La difficulté de traiter ces signaux réside dans la connaissance du processus lui même. En effet, ces systèmes sont souvent modélisés sous l'aspect fonctionnel. Or, il s'avère que les processus vivants requièrent une représentation organisationnelle, structurale, fonctionnelle, mais aussi
géométrique et topologique. L'étape de modélisation est d'un enjeu majeur pour définir la méthodologie de traitement des signaux recueillis. Etant donné les nombreuses interactions que présentent ces systèmes, les étapes de prétraitement et de mises en relations multidimensionnelles des signaux disponibles sont généralement incontournables. Les principales contributions présentées visent la détection précoce du glaucome, la phonotentérographie dans le cadre de l'analyse fonctionnelle digestive et enfin l'épilepsie via la caractérisation des crises au travers des signaux EEG. Les perspectives de ce travail se situent dans la continuité des travaux menés en neurophysiologie. De ce contexte, deux axes principaux sont dégagés : l'étude des mécanismes physiopathologiques qui sous-tendent les crises d'épilepsie portant sur l'identification des réseaux épileptiques et leurs relations avec les réseaux cognitifs normaux et l'identification des réseaux neuronaux qui sont mis en jeu au cours des processus mnésiques physiologiques (encodage, stockage, restitution).

Mots-clés : processus physiologiques, débruitage, modélisation, analyse multidimensionnelle, glaucome, phonoentérographie, EEG, épilepsie, cognition.

"Systèmes Embarqués Communicants Tolérants Aux Fautes dans le cadre du Contrat de Plan Etat-Région MISN 3S - Projet SECTAF "

PROGRAMME
08h45-09h00 Présentation du Projet SECTAF
Didier THEILLIOL & Abbas DANDACHE
09h00-09h45 Sûreté des systèmes embarqués et Simulation des systèmes
hétérogènes
François PECHEUX - LIPSIS Paris VI
09H45-10h30 Modèle Environnemental intégré à la boîte à outils «TrueTime»
Fabrice MONTEIRO - LICM
10h30-10h45 Pause
10h45-11h30 Réseaux de Communication et Applications de Contrôle-Commande
Guy JUANOLE - LAAS CNRS
11h30-12h15 Pont roulant : Du modèle à la commande multivariable dans un
environnement communicant
Joseph YAME - CRAN, Nancy-Université, CNRS
12h15-14h00 Repas
14h00-14h45 Contrôle en boucle fermée à travers un réseau
Jean Pierre RICHARD - EC Lille, LAGIS CNRS et ALIEN INRIA
14h45-15h30 Tolérance aux fautes appliquée à la plateforme de simulation SECTAF
Jean Philippe GEORGES & Didier THEILLIOL - CRAN, Nancy-Université, CNRS
15h30-16h00 Bilan
Didier THEILLIOL & Abbas DANDACHE

"Segmentation, recalage reconstruction 3D de données. Traitement d'images médicales et industrielles."

(HDR Chrisitian DAUL)

Résumé
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Le travail de recherche relaté dans ce manuscrit présente mes activités en traitement d'images que j'ai menées successivement dans trois organismes, à savoir le Laboratoire des Sciences de l'Image, de l'Informatique et de la Télédétection (LSIIT, UMR CNRS/Université Louis Pasteur de Strasbourg), l'"Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik'' (Fraunhofer Institut, Kaiserslautern, Allemagne) et le Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN, UMR CNRS/Nancy Université). D'un point de vue scientifique, mes principales activités en traitement d'images concernent la segmentation d'images dont le contenu, relativement complexe, requiert des algorithmes utilisant des connaissances a priori liées aux objets à segmenter (contours actifs, méthode s'inspirant de la transformée de Hough, etc.). Le recalage de donnée 2D ou 3D et monomodales ou multimodales est un autre aspect scientifique caractérisant le travail décrit ici. Ces thèmes de recherche, ainsi que des méthodes de reconstruction et/ou de superposition de données 3D ont conduit à des solutions originales dans le cadre de problèmes industriels (reconstruction 3D de pièces manufacturées pour une mesure dimensionnelle et classification de surfaces en fonction de leur teinte et texture) ou médicaux (diagnostic précoce du cancer du sein via la reconstruction du foyer de microcalcifications, positionnement de patients en radiothérapie intra-crânienne par recalage 3D multimodal, aide au diagnostic de maladies cardio-vasculaires par la superposition de données multimodales et détection du cancer de la vessie par mosaïquage d'images).

Mots clés :
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segmentation d'images, recalage de données monomodales et
multimodales, reconstruction/superposition 3D de données,
classification selon la couleur, mesure dimensionnelle, mammographie
numérique, endoscopie, coronarographie, medecine nucléaire,
radiothérapie.

Composition jury
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Rapporteurs : Mireille Garreau (Prof., Rennes 1), Joachim Weickert
(Prof. Université de la Saar, Saarbrücken, Allemagne) et Michel
Paindavoine (Prof., Université de Bourgogne, Dijon).
Examinateurs : Ernest Hirsch (Prof., Université Louis Pasteur de
Strasbourg), François Guillemin (PUPH, UHP) et Didier Wolf (parrain
scientifique)

"Contribution à la vérification d'exigences de sécuité : Application au domaine de la machine industrielle"
(Soutenance de Dominique EVROT)

L'introduction des nouvelles technologies de l'information et de la communication dans les systèmes automatisés entraîne un accroissement de la complexité des fonctions qu'ils supportent (commande, surveillance, maintenance voire gestion technique). Des études ont montré que cet accroissement de la complexité a un impact sur la disponibilité, la sûreté de fonctionnement et la sécurité des systèmes. En effet, leurs propriétés ne sont plus réductibles aux propriétés de leurs constituants pris isolément (composants logiciels de commande, circuits électromécaniques ou électropneumatiques, actionneurs et capteurs, etc.) mais émergent d'un réseau d'interactions entre ces constituants qui peut être à l'origine de comportements néfastes et difficiles à prévoir (Chapurlat 2007). Dans le domaine de la sécurité des machines industrielles, cible applicative de l'INRS, cette évolution se traduit par le transfert des applications de commande intégrant des fonctions de sécurité traditionnellement réalisées en logique câblée vers des Automates Programmables Industriels de Sécurité (APIdS). Dans le cadre d'études prospectives visant à anticiper les besoins et trouver de nouvelles méthodes de conception, l'INRS a souhaité approfondir les mécanismes de preuve du code embarqué dans les APIdS.
Notre conviction est que le développement sûr de ces systèmes doit combiner des approches pragmatiques orientées « système », qui tiennent compte du facteur d'échelle réel d'une automatisation pour appréhender le fonctionnement global du système et son architecture, avec des approches plus formelles qui permettent de s'assurer que les propriétés intrinsèques des constituants contribuent efficacement au respect des exigences « système » formulées par les utilisateurs. Ce constat est renforcé par les référentiels normatifs dans le domaine de la sûreté de fonctionnement des systèmes embarquant du logiciel ou de l'électronique, tels que le standard IEC 61508, qui fournissent un certain nombre de recommandations relatives à :

l'utilisation de composants logiciels tels que les composants sur étagère (COTS) permettant d'augmenter la lisibilité de l'application et de faciliter leur validation, en particulier pour les composants supportant une fonction de sécurité,

l'utilisation de méthodes formelles de développement notamment pour les applications critiques.

Pour les aspects sécurité des machines en phase de conception, la Directive Machine 98/37/CE a été déclinée en un référentiel normatif, notamment ISO 12100 et CEI 62061, qui donne la démarche à suivre et reprend les deux premières recommandations énoncées ci-dessus. Dans ce contexte, le problème initial de vérification de code posé par l'INRS, a été élargi dans le cadre des processus techniques de l'ingénierie « système » , notamment des processus de définition du système et de validation & vérification afin de mieux prendre en compte l'analyse et la définition des exigences de sécurité préalablement à toute activité de vérification (IEEE 1220). Le travail présenté dans ce mémoire a donc pour objectif de définir une approche méthodologique permettant l'identification, la formalisation et la structuration d'exigences globales relatives à un système, puis leur projection, sous forme de propriétés invariantes, sur une architecture de composants. Cette approche devra intégrer des outils plus ou moins formels maîtrisables par les ingénieurs travaillant dans le domaine de la machine. La vérification a priori des exigences, notamment de sécurité, repose alors, d'une part, sur un raffinement prouvé des exigences « système » permettant d'établir leur équivalence avec un ensemble de propriétés intrinsèques relatives à chacun des composants en interactions, et d'autre part, sur la vérification formelle de ces propriétés intrinsèques.

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Membres du Jury

Direction de Thèse :
Jean-François Pétin (HdR)
Gérard Morel (Professeur)

Encadrement INRS
Pascal Lamy

Rapporteurs
Vincent Chapurlat (HdR)
Bernard Riera (Professeur)

Examinateurs
Jean-Marc Faure (Professeur)
Lothar Litz (Professeur)

" Modélisation du soudage MIG/MAG en mode short-arc "
(Soutenance de Jean-Pierre PLANCKAERT)

Résumé

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Il existe aujourd'hui de nombreux procédés de soudage répondant à la très grande variété d'assemblage à réaliser et aux caractéristiques des métaux utilisés. Le premier chapitre décrit les différentes sources d'énergie utilisées en soudage. Suite à cela, une explication plus détaillée du soudage à l'arc électrique est donnée. Enfin nous présentons la conception d'une plateforme d'essai de soudage.
Il est possible, bien sûr, d'utiliser une approche empirique pour optimiser un procédé. Néanmoins il y a des avantages à choisir une approche analytique puisqu'on peut en attendre des avancées significatives dans la compréhension
des interactions dynamiques présentes dans l'arc. C'est pourquoi nous présentons dans le chapitre 2 les connaissances théoriques de la physique quant au comportement du métal liquide transféré en soudage MIG/MAG.
Ce travail comporte donc également un aspect expérimental nécessaire à l'élaboration des bases de données utilisées pour la construction des modèles. Les différents enregistrements ont été effectués au CTAS sur une plate formeéquipée d'un système d'acquisition de données pour les mesures de tension, courant, vitesse fil et d'un système de vidéo rapide. Le chapitre 3 présente notre recherche d'une méthode de segmentation permettant d'obtenir le suivi de variables pertinentes. Nous y proposons un capteur logiciel basé sur la théorie des contours actifs et montrons de bons résultats obtenus sur des vidéos expérimentales.
Une étape d'ajustement de certains paramètres est indispensable. Elle est donnée dans le chapitre 4. Le simulateur créé permet d'interpréter certains phénomènes importants en soudage, de réaliser une étude de sensibilité « sans risque » et de donner les signatures théoriques de défauts.

Mots clés: soudage MIG/MAG , modélisation physique, contours actifs dynamiques.

Directeurs de thèse:

    -Pr. David BRIE
    -Dr. El-Hadi DJERMOUNE

*Membres du jury*

Rapporteurs:

    -Pr. Régis LENGELLE
    -Pr. Suzanne LESECQ

Examinateurs:

    -Pr. Gérard GISSINGER
    -Dr. Francis BRIAND

"Modélisation Expérimentale des Systèmes Dynamiques Interconnectés - Applications en Biologie Systémique"

Résumé

Le but de cette thèse est de développer une stratégie pro-apoptotique à partir des paramètres pouvant moduler l'apoptose photoinduite par le Foscan® dans des modèles précliniques d'adénocarcinome humain.

La PDT avec le Foscan® a été appliquée /in vitro/ sur lignées cellulaires où une apoptose modérée a été obtenue /via/ l'implication indirecte de la voie mitochondriale.

La modulation de l'apoptose photoinduite par l'oxygénation a été démontrée sur sphéroïde, modèle de micro-tumeur non vascularisée. Une irradiance faible, garantissant le maintien de l'oxygénation du sphéroïde, favorise l'activation de la caspase-3 photoinduite par le Foscan®. Le deuxième paramètre favorisant l'apoptose photoinduite est l'accroissement du temps d'incubation du photosensibilisateur avec les cellules MCF-7, ce qui modifie sa localisation subcellulaire. Après 3h d'incubation, le Foscan® est essentiellement localisé dans le réticulum endoplasmique (RE) et l'appareil de Golgi. Après irradiation, le stress oxydant du RE évalué par l'induction de la protéine chaperone GRP78 suivie de la réponse apoptotique mitochondriale et de l'activation des caspases a été observée. Après 24h d'incubation avec le Foscan®, la localisation dans le RE est renforcée ainsi que l'expression photoinduite de GRP78 corrélée avec une augmentation de l'activation de la caspase-7 indépendamment de la réponse mitochondriale. Après PDT /in vivo/, l'estimation par immunohistochimie sur coupe tissulaire de l'activation de la caspase-7 et de la caspase-3 montre une activation prédominante de la caspase-3 ce qui suggère une apoptose majoritairement dépendante de la caspase-3 dans les tumeurs d'adénocarcinome colique HT29 traitées par Foscan®-PDT.

*Mots clés*: Thérapie photodynamique, Foscan® (m-THPC), apoptose, caspases

"Modélisation Expérimentale des Systèmes Dynamiques Interconnectés - Applications en Biologie Systémique"

Les travaux présentés concernent le développement d'outils et de méthodes pour la modélisation expérimentale des systèmes dynamiques interconnectés par des représentations modulaires. Contrairement aux approches boîtes-noires, les approches modulaires ne visent pas seulement à décrire le comportement dynamique d'un système dans sa globalité mais aussi à représenter sa structure interne, c.-à-d. ses composants et leurs interactions. Le problème de la modélisation expérimentale des systèmes dynamiques interconnectés est multiple. Il concerne aussi bien la formalisation mathématique des représentations modulaires, leur identifiabilité pratique et l'estimation des paramètres et de leur incertitude.
Le projet de recherche présenté s'inscrit dans le cadre de l'Ingénierie en Biologie Systémique. Il est dans la continuité des travaux précédents et se focalise sur la modélisation expérimentale de systèmes dynamiques interconnectés en cancérologie. Ce projet concerne d'une part la modélisation de la thérapie photodynamique et d'autre part l'identification de réseaux métaboliques. La thérapie photodynamique peut être vue, à plusieurs niveaux, comme un ensemble de systèmes dynamiques interconnectés. Après une présentation des fondements de cette thérapie, trois problèmes de modélisation expérimentale appliqués à la thérapie photodynamique sont posés. Cette modélisation a pour but ultime de répondre à deux questions. La première concerne la maîtrise et la reproductibilité des réponses thérapeutiques et la seconde traite de la caractérisation de l'efficacité de nouveaux agents photosensibilisants. Les problèmes d'automatique associés à ces deux questions traitent d'identifiabilité, d'estimation de paramètres et de stratégie de commande. Les méthodes et outils de planification d'expériences sont proposés en perspective pour aborder tous ces problèmes sous un même angle.

"Analyse structurelle par approche graphique des propriétés d'observabilité et de diagnostic des systèmes linéaires et bilinéaires"

Les travaux présentés concernent le développement d'outils d'analyse par approche graphique de propriétés structurelles liées à l'observabilité et à la problématique du diagnostic pour les systèmes linéaires et bilinéaires.
L'originalité des approches graphiques est de fournir des résultats de faible ordre de complexité et très aisément interprétables. Ainsi, les méthodes proposées sont applicables à des systèmes de grande taille et ce dès la phase de conception car ne nécessitant pas la connaissance exacte des paramètres physiques caractérisant le modèle du système considéré. En effet, seule la connaissance de la structure des systèmes est nécessaire pour la mise en œuvre des outils d'analyse proposés. Ainsi diverses propriétés liées à l'observabilité et à la détection et localisation de défauts ont été caractérisées graphiquement pour des systèmes linéaires standards ou singuliers ainsi que pour des systèmes bilinéaires. Des algorithmes de placement de capteurs pour le recouvrement de la propriété d'observabilité totale ou partielle ont aussi été proposés. Par ailleurs, la majorité de ces résultats et certains autres concernant les systèmes linéaires ont été implémentés et regroupés dans un logiciel ouvert développé sur plateforme libre.

Quelques idées pour l'extension de ces résultats à des structures de systèmes plus complexes sont proposées comme perspectives à ces travaux.

"Influence des fautes transitoires sur la fiabilité des systèmes commandés en réseau "

Résumé:
Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes commandés en réseau. La problématique se trouve à l'intersection de plusieurs axes de recherche : les problèmes de modélisation et d'évaluation, notamment l'évaluation de la sûreté de fonctionnement, et le domaine des réseaux de communications. L'étude de la Sdf des systèmes commandés en réseau n'a longtemps été que partielle. On a pu distinguer deux types
d'approches : les approches orientées "automatique" où le réseau de communication est totalement ignoré et les approches centrées "réseau" où la performance du réseau est utilisée sans prise en compte de l'application. Une difficulté de ce type d'étude est que les fautes n'ont pas toujours le même effet ; par exemple dans une boucle fermée distribuée autour d'un réseau la perte des messages dans la phase transitoire n'a pas le même effet qu'en régime
permanent. Nous nous trouvons dans une situation de « fiabilité dynamique » puisque la relation entre la défaillance du système et la défaillance des composants change au cours du temps. La capacité des systèmes de commandes à
compenser les effets de certaines défaillances de composants (comme le réseau) amène à redéfinir le concept de défaillances du système. La conséquence est que l'évaluation de la fiabilité prévisionnelle du système est dépendante de l'évaluation fonctionnelle et devient très difficile voire impossible avec les méthodes traditionnelles de la sûreté de fonctionnement. Pour surmonter ces difficultés, une approche basée sur la modélisation en vue de la simulation est
proposée. Nous avons choisi les Réseaux d'activités stochastiques (SAN) largement connus dans la modélisation des protocoles de communication ainsi que dans les études de la sûreté de fonctionnement.
Dans un premier temps, nous avons cherché à identifier l'incidence de deux types de défaillances fugitives : la perte d'un échantillon d'une part et le retard d'un échantillon dans la boucle de régulation (sans considérer la présence d'un
réseau) d'autre part. Aprés, nous simulons le comportement en présence des deux types de perturbations simultanément, mettant en évidence des effets cumulatifs. Cependant, contrairement à ce que l'on a coutume de dire dans les systèmes statiques, la probabilité de non défaillance du système n'est pas le produit des probabilités de non occurrence des défaillances. Cette relation ne peut en l'état actuel des connaissances qu'être évaluée par simulation. Si on tient compte maintenant du fait que l'origine des pertes ou retards est due à la présence du réseau, il faut l'introduire dans le modèle. Le caractère aléatoire n'est plus associé directement à la défaillance mais plutôt à la cause qui est susceptible de la produire. On introduit alors dans le modèle global du système la représentation SAN d'un réseau CAN et l'injection des défaillances dans celui-ci. On a recours à la méthode de Monte Carlo pour estimer les indicateurs de sûreté de fonctionnement et on montre l'influence de certains facteurs comme la charge du réseau par exemple.
Nous n'avons pas la prétention de résoudre le problème de l'évaluation de la fiabilité d'un SCR. Ce problème est loin d'être résolu par des approches analytiques tant sa complexité est importante. Nous avons proposé une méthode et les outils associés pour approcher cette évaluation par simulation et ainsi apporter une aide à la conception des systèmes satisfaisant à des exigences critiques sur certains paramètres de performance.

Mots Clés : Fiabilité, systèmes commandés en réseau, réseau d'activité stochastique (SAN), méthode de Monte-Carlo, Controller Area Network (CAN), Modélisation et simulation.

Directeurs de thèse:

Pr. Jean-François Aubry (CRAN, Nancy)
Pr. Jean-Marc Thiriet (Gipsa-Lab, Grenoble)

Membre du jury :

Rapporteurs :
Pr. Jean-Marc Faure (Lurpa ENS Cachan, Paris)
MC-HDR. Laurent Cauffriez (LAMIH, Valenciennes)

Examinateurs :
Pr. Jean-François Aubry (CRAN, Nancy)
Pr. Jean-Marc Thiriet (Gipsa-Lab, Grenoble)
Pr. Eric Rondeau (CRAN, Nancy)
Mc. Pavol Barger (Heudiasyc, Compiègne)

"Analyse des propriétés structurelles d'observabilité de l'état et de l'entrée inconnue des systèmes linéaires par approche graphique"

Le travail de thèse présenté traite de l'analyse de différentes propriétés liées à l'observabilité des systèmes à entrée inconnue par approche graphique dont la simplicité de mise en œuvre permet de se défaire des difficultés numériques inhérentes aux approches géométrique et algébrique. Parmi les propriétés encore non abordées, nous nous sommes intéressés aux propriétés relatives à l'observabilité des variables d'état d'un système pour toute valeur d'entrée ainsi que l'observabilité conjointe de l'état et de l'entrée. Ces propriétés plus fortes que l'observabilité simple ou que l'isolabilité des défauts nous ont paru utiles et pertinentes à étudier. En effet, les outils d'analyse développés peuvent s'avérer importants dans le cadre de la synthèse d'observateurs ou d'estimateurs d'entrées utiles à la synthèse de lois de commandes tolérantes aux défauts ou robustes, ou encore quand il s'agit de vérifier si la propriété d'observabilité d'un système n'est pas altérée lorsqu'il est soumis à des perturbations, voire à des défauts. La première partie de la thèse aborde l'analyse graphique de l'observabilité de tout ou d'une partie de l'état et de l'entrée. La seconde partie consiste à étudier le problème du placement des capteurs afin de recouvrer des propriétés d'observabilité forte abordées précédemment. La troisième partie traite de l'implémentation des résultats établis dans une boîte à outils ( lisa) d'analyse structurelle des systèmes linaires et bilinéaires. lisa , qui est dédiée principalement aux propriétés d'observabilité et de diagnosticabilité, est basée sur l'association de certains algorithmes de base ayant tous des ordres de complexité polynomiaux. Elle est en cela adaptée à l'analyse des systèmes de grande taille.

Mots clés: Systèmes linéaires, systèmes structurés, observabilité forte, observabilité de l'entrée inconnue, théorie de graphes, graphes orientés.

"Modèles Probabilistes de Séquences Temporelles et Fusion de Décisions. Application à la Classification de Défauts de Rails et à leur Maintenance"
(Soutenance de thèse Abdeljabbar Ben Salem)

Résumé: Au-delà des performances économiques classiques, les entreprises sont confrontées aussi aujourd'hui à des exigences plus sociétales liés à la sécurité des hommes et des matériels, à la protection de l'environnement et à la réduction des nuisances... afin de faire face efficacement aux impératifs du marché et des réglementations, aux besoins des clients mais aussi aux nécessités du développement durable. La maîtrise simultanée de ces performances, considérées comme contradictoires, et donc très difficiles à gérer, est ainsi devenue un enjeu stratégique pour améliorer la performance globale de l'entreprise. Cet enjeu se décline concrètement au niveau opérationnel du système industriel par le concept de maintien en conditions opérationnelles (MCO)dont la finalité est d'assurer principalement le bon fonctionnement du système tout au long de la phase d'exploitation.
Par rapport aux différentes composantes du MCO, notamment le soutien technique et le soutien logistique, ces travaux de thèse, initiés dans le cadre d'un partenariat avec l'INRETS, se restreignent au contexte du processus pivot du soutien technique: le processus de maintenance. Ce processus est considéré actuellement comme l'un des principaux leviers d'action sur la performance globale des systèmes industriels avec cependant encore de nombreuses problématiques scientifiques à résoudre pour en garantir son optimisation.
Par conséquent les propositions défendues scientifiquement dans cette thèse, et qui s'adossent au contexte industriel du MCO des rails à la RATP, portent globalement sur une contribution au processus de maintenance en se focalisant plus précisément sur les sous processus complémentaires de diagnostic et d'aideà la décision. En effet, une première contribution a pour objet de proposer le développement d'un système de diagnostic (de détection de rails cassés) basé sur une nouvelle approche permettant de fusionner des connaissances a priori avec des résultats du traitement des mesures réelles issues de capteurs. Une deuxième contribution propose une approche originale d'aide la décision en maintenance des systèmes à n-composants permettant de réduire le coût global de possession (Life Cycle Cost: LCC) d'un système complexe à partir d'une modélisation de la dégradation des composants, et en intégrant simultanément plusieurs types de dépendances telles que les dépendances fonctionnelles et économiques. Cette dernière approche porte sur la politique de maintenance préventive, et plus particulièrement sur la maintenance conditionnelle.

Mots Clés: Maintenance conditionnelle, Séquences temporelles, Aide à la décision, Processus décisionnels de Markov factorisés, IO-HMM

Directeurs de thèse:
      - Benoît IUNG (Professeur, UHP Nancy I)
      - Patrice AKNIN (Directeur de recherche à l'INRETS)

Co-encadrement:
      - Philippe WEBER (CRAN)
      - Laurent BOUILLAUT (INRETS)

Membres du jury :

   * Rapporteurs:

    - Philippe LERAY(Professeur, École Polytechnique de l'Université de Nantes)
    - Christophe BERENGUER (Professeur, Universite de Technologie de Troyes)

   * Examinateurs:

    - Didier THEILLOL (Professeur, UHP Nancy I)
    - Pierre-Henri WUILLEMIN (Maître de conférence, LIP6)

"Contribution méthodologique à la maîtrise conjointe de la qualité d'un produit et de ses processus de production par une modélisation des concepts qualité"
(Soutenance de thèse Salah DEEB)

La qualité est devenue aujourd'hui un véritable outil stratégique, pour faire face aux nouveaux enjeux économiques et sociaux de l'entreprise, grâce à son impact sur la maîtrise conjointe de la qualité du produit et des processus supports à sa production. Cette maîtrise est directement liée à l'organisation cohérente d'un ensemble d'activités qualité qui se positionnent sur les différents niveaux structurels de l'entreprise.
Un des challenges majeurs est donc de faire du processus qualité un processus au sens système, c'est-à-dire un processus intégrant, de façon efficace, les différentes activités qualité sur les différents niveaux et avec les autres processus de l'entreprise. Relativement à ce challenge, plusieurs méthodologies et méthodes qualité supportent tout ou partie de la modélisation du processus qualité, mais leur manque de formalisation nuit à l'efficacité et à l'efficience de leur application.
En réponse à ce double constat d'intégration et de manque de formalisation, notre contribution porte sur la proposition d'une approche qualité générique permettant de formaliser un processus qualité au niveau tactique en lien avec les autres niveaux de l'entreprise. Cette approche se positionne en cohérence avec le TQM dans l'objectif de maîtriser et d'améliorer conjointement la qualité du produit/processus de production. Elle se veut utilisable, par son automatisation avec l'outil MEGA, de la conception à l'exploitation du processus de maîtrise de la qualité.
L'originalité de ces travaux réside dans une première unification, sous la forme de méta-modèles, des concepts qualité sur la base de l'approche processus définit dans la norme ISO9000:2000, de la fonction «management de qualité» telle que prônée par la norme IEC/ISO62264, des méthodes qualité, et finalement de la modélisation d'indicateurs pertinents. La faisabilité de cette approche est montrée sur un cas d'application de type processus manufacturier.

Mots Clés : Processus Qualité, ISO9000:2000, Méta-modélisation, Maîtrise de la qualité, Amélioration de la qualité, Méthodes qualité, TQM.

Rapporteurs:
    - Maurice PILLET ( Professeur, Université de Savoie)
    - Abdessamad KOBI ( Professeur, Université d'Angers)
Examinateurs:
    - Olivier SÉNÉCHAL ( Professeur, Université de Valenciennes)
    - Thierry DIVOUX ( Professeur, UHP Nancy I )
    - Hervé PANETTO ( Maître de conférence, HDR, UHP Nancy I)
    - Benoît IUNG (Professeur, UHP Nancy I )

"Proposition d'une approche intégrée basée sur les réseaux de Petri de haut niveau pour simuler et évaluer les systèmes contrôlés en réseau"
(Soutenance de thèse Belynda BRAHIMI)

Résumé :

L'étude des systèmes en réseau supports d'applications collaboratives, distribuées et interconnectées par un réseau repose sur l'identification des exigences de fonctionnement de l'application appelées Qualité de Contrôle (QdC), et sur l'évaluation des performances du réseau pour obtenir son niveau de Qualité de Service (QdS). « Cette thématique comporte d'importants verrous de nature fondamentale relevant du domaine de l'automatique, de la robotique, des capteurs, de la théorie de l'information, des réseaux. Par souci de simplification, les travaux sur les systèmes en réseau se repartissent selon deux approches: la première compense les perturbations générées par les communications au niveau de l'application (« control over network »). La seconde adapte les performances du réseau en fonction des besoins applicatifs (« control of network »). L'objectif de nos travaux de thèse est donc de proposer un environnement de modélisation intégré permettant de représenter le comportement des SCRs. Nous avons choisi les Réseaux de Petri de haut niveau qui possède un fort pouvoir d'expression, de formalisation et dont la modularité permet d'ajouter et/ou de faire évoluer les modèles qui sont développés dans ce travail. Dans un premier temps, nous avons proposé un modèle Ethernet Commuté gérant des mécanismes d'ordonnancement. Le choix de ce réseau a été guidé par le fait qu'il est de plus en plus utilisé dans les SCRs. Ensuite, le modèle d'un SCR a été proposé, et modélisé par des Réseaux de Petri de haut de niveau, en intégrant au modèle Ethernet Commuté, l'environnement applicatif : Contrôleur, Process,.. Enfin, des stratégies pour commander le réseau de façon à adapter sa Qualité de Service en regard de la Qualité de Contrôle requise par l'application, ont été mises en oeuvre. Pour cela, des ordonnanceurs à priorité stricte et de type WRR sont utilisés. Les résultats de simulation montrent clairement que des dispositifs de compensation du réseau pour améliorer les performances du système de communication, permettent aussi d'améliorer les performances du système à commander.

Mots clés :

Systèmes contrôlés en réseau (SCR), réseau de Petri de haut niveau (RDPHN), qualité de service (QdS), qualité de contrôle (QdC), contrôle du réseau, modélisation intégrée, ordonnanceur Weighted Round Robin, ordonnanceur à priorité stricte.

Directeurs de thèse:

Pr. Eric RONDEAU
Pr. Christophe AUBRUN

Membre du jury :

Rapporteurs :
Pr. Sylviane GENTIL (INPG, Grenoble)
Pr. Guy JUANOLE (LAAS, Toulouse)

Examinateurs :
Pr. Janan ZAYTOON (CReSTIC, Reims)
Pr. Ye-Qiong SONG (LORIA, Nancy)
Pr. Eric RONDEAU (CRAN, Nancy)
Pr. Christophe AUBRUN (CRAN, Nancy)

" Amélioration de la mesure de la bande passante dans un réseau basé sur IP"
(Soutenance de thèse Ahmed AIT-ALI)

Résumé :

Les travaux menés dans cette thèse s'intéressent particulièrement à la mesure de la bande passante disponible qui est un paramètre très important pour le bon fonctionnement de plusieurs applications réseaux et dont la détermination avec précision reste jusqu'à aujourd'hui un défi à relever. Ces travaux visent donc à améliorer les techniques de mesure de ce paramètre en proposant un nouveau
modèle déterministe basé sur la technique de la paire de paquets. Ce dernier est implémenté dans un nouvel outil de mesure appelé IGMPS.
L'évaluation de performances de cette outil ont montré que ce dernier permet de mesurer la bande passante disponible avec une très grande précision. Par ailleurs, une analyse de sensibilité et un calcul des incertitudes sur les modèles étudiés ont montré que les erreurs dues à l'estampillage des paquets sondes au niveau de l'émetteur et du récepteur sont principalement à l'origine de l'imprécision des mesures fournies par les différents outils de mesure de la bande passante disponible.

Mots-clés :
Réseaux de communication, Qualité de service, Métrologie réseaux, Bande passante
disponible, Analyse de sensibilité.

Directeur de thèse :
Francis Lepage, Professeur à l'Université Henri Poincaré, Nancy1

Rapporteurs :
M. Philippe Owezarski, HDR Chargé de recherche au CNRS-LAAS, Toulouse
Mme. Véronique Vèque, Professeur à l'Université Paris Sud, Orsay

Examinateurs :
M. Olivier Festor, Directeur de recherche INRIA au LORIA, Nancy
M. Bernard Thirion, Professeur à l'Université de Haute Alsace, Mulhouse
M. Thierry Divoux, Professeur à l'Université Henri Poincaré, Nancy1

"Stabilité et commande robuste des systèmes à commutation"
(Soutenance de thèse Laurentiu HETEL)

Résumé :

Les travaux de cette thèse portent sur l'analyse de stabilité et la synthèse de commandes robustes pour les systèmes linéaires à commutation en temps discret avec des incertitudes polytopiques et des incertitudes sur la loi de commutation. On considère des lois de commutations arbitraires et on montre que l'utilisation des fonctions de Lyapunov commutées dépendant de paramètres permet de déterminer des critères de stabilité et de stabilisation robuste moins conservatifs. Ensuite, des conditions de stabilité robuste pour les systèmes en temps discret avec une loi de commutation incertaine sont présentées en termes de temps minimum de séjour. Les résultats obtenus s'avèrent utiles dans le contexte de la commande numérique des systèmes continus en présence d'imprécisions sur les instants d'échantillonnage et d'application des commandes. Nous montrons comment une modélisation à base d'évènements permet de ramener le problème original à un problème spécifique aux systèmes à commutation avec des incertitudes polytopiques. Les résultats sont étendus au cas des systèmes à commutation continus commandés par des correcteurs numériques.

Composition du jury :

Rapporteurs :

Jean-Pierre Richard, Professeur, EC Lille

Bernard Brogliato, Directeur de Recherche, INRIA Rhone-Alpes

Examinateurs :

Janan Zaytoon, Professeur, URCA

Maurice Heemels, Professeur, TU Eindhoven

Thierry Divoux, Professeur, UHP - Nancy 1

Hervé Guéguen, Professeur, Supelec, Rennes

Jamal Daafouz, Professeur, INP Lorraine (directeur de thèse)

Claude Iung, Professeur, INP Lorraine (co-directeur de thèse)

" Diagnostic des systèmes linéaires en boucle fermée"
(Soutenance de thèse Emilie PERY)

L'objectif de ce travail de recherche est le développement, la mise au point et la validation d'une méthode de spectroscopie multi-modalités en diffusion élastique et autofluorescence pour caractériser des tissus biologiques in vitro et in vivo . Ces travaux s'organisent en quatre axes. La première partie des travaux présente l'instrumentation : développement, réalisation et caractérisation expérimentale d'un système de spectrométrie bi-modale multi-points fibrée permettant l'acquisition de spectres in vivo (distances variables, acquisition rapide). La deuxième partie porte sur la modélisation des propriétés optiques du tissu : développement et validation expérimentale sur fantômes d'un algorithme de simulation de propagation de photons en milieux turbides et multi-fluorescents. La troisième partie propose une étude expérimentale conduite ex vivo sur des anneaux artériels frais et cryoconservés. Elle confirme la complémentarité des mesures spectroscopiques en diffusion élastique et autofluorescence et valide la méthode de spectroscopie multi-modalités et l'algorithme de simulation de propagation de photons. Les résultats originaux obtenus montrent une corrélation entre propriétés rhéologiques et optiques. La quatrième partie développe une seconde étude expérimentale in vivo sur un modèle pré-clinique tumoral de vessie. Elle met en évidence une différence significative en réflectance diffuse et/ou en autofluorescence et/ou en fluorescence intrinsèque entre tissus sains, inflammatoires et tumoraux, sur la base de longueurs d'onde particulières. Les résultats de la classification non supervisée réalisée montrent que la combinaison de différentes approches spectroscopiques augmente la fiabilité du diagnostic.

" Diagnostic des systèmes linéaires en boucle fermée "
(Soutenance de thèse Hamid BAIKECHE)

Dans la majeure partie des travaux effectués dans le domaine de la surveillance des systèmes, les outils servant à la détection et à la localisation des défauts sont synthétisés à partir d'une représentation en boucle ouverte du système. La génération de résidus indicateurs de défauts en boucle ouverte s'appuie exclusivement sur l'analyse de la cohérence des signaux d'entrées et de sorties du système en les comparant à ceux issus d'un modèle. Or, la réalité des applications industrielles fait que les systèmes sont souvent, pour ne pas dire toujours, insérés dans une boucle de régulation ou d'asservissement. Dans ce contexte, la tâche de diagnostic s'avère particulièrement délicate pour différentes raisons. D'une part, le contrôleur peut atténuer l'effet des défauts ce qui rend difficile leurs détection. D'autres parts, les entrées du système étant corrélées avec les sorties à cause du bouclage engendre une difficulté pour la localisation.
De plus, un rapide examen des rôles de la commande d'un système et de la surveillance de son fonctionnement révèle des objectifs contradictoires : en effet, l'une des caractéristiques d'une commande performante est de minimiser (voire annuler) les effets des perturbations et des défauts sur les sorties du système tandis que le diagnostic a pour fin de souligner la présence de ces défauts.
Les travaux présentés dans cette thèse s'appuient essentiellement sur l'analyse de la sensibilité des différents signaux de la boucle de régulation par rapport aux défauts. En effet, contrairement au diagnostic des systèmes à base d'un modèle en boucle ouverte où seules les sorties sont utilisées par la procédure de diagnostic, d'autres signaux s'avèrent intéressant pour la surveillance des systèmes bouclés. L'analyse systématique des fonctions de sensibilité des différents signaux par rapport aux défauts permet de sélectionner les points de mesures qui contiennent le plus d'information sur les défauts dans les basses, moyennes et hautes fréquences. Il été montré également que l'analyse des fonctions de sensibilité dans les différentes plages de fréquences constitue une base localisation des défauts.
Dans la dernière partie du mémoire, une méthode de détection et de localisation de défauts des systèmes linéaires en boucle fermée soumis à des défauts additifs est présentée. Le principe de la méthode consiste à découpler les défauts. La méthode présentée utilise la théorie de découplage des systèmes linéaires multivariables (notion de degrés relatifs) et s'appuie sur le calcul d'une commande qui permet d'aiguiller chaque défaut vers une seule sortie afin de faciliter sa localisation. Enfin, cette méthode permet d'accomplir la synthèse de correcteur pour satisfaire les objectifs de commande sans nuire au découplage des défauts.

"Construction rapide d'images panoramiques applicables à l'exploration cystoscopique et à l'endoscopie de fluorescence en cancérologie "
(Soutenance de thèse Yahir HERNANDE-MIER)

Cette thèse propose un algorithme de mosaïquage pour la construction d'images panoramiques des parois internes de la vessie. Le temps de construction de ces images correspondant aux parties intéressantes de la vessie doit être infèrieur à la durée d'un examen clinique standard. La méthode de mosaïquage doit être robuste vis-à-vis des variabilités inter-examen liées aux patients et aux instruments. Ces images panoramiques pourront être utilisées par le clinicien comme réfernce pour guider des examens ultérieurs, pour l'archivage des données et pour suivre l'évolution des lésions. La première étape de l'algorithme est le pré-traitement des images cystoscopiques consistant en l'atténuation des inhomogénéités d'illumination et du motif de fibres optiques visible dans les images acquises par un fibroscope. La deuxième étape est le recalage des images. La solution retenue consiste en la corrélation par les transformées de Fourier des images qui fournit des translations initiales à un algorithme itératif basé sur la différence d'intensité entre les images. Ce dernier délivre les paramètres de la transformation perspective reliant deux images en utilisant des transformations globales calculées avec les résultats des recalages. Nous utilisons un moyennage pondéré des intensités des pixels pour atténuer les bords visibles lors de la projection. Les résultats quantitatifs obtenus avec un fantôme et des résultats qualitatifs calculés pour des séquences réelles montrent que notre approche automatique de mosaïquage est robuste et rapide (temps compatible avec la durée d'un examen cystoscopique clinique). Nos tests ont également prouvé que l'algorithme de recalage trouve des transformations géométriques plus grandes que celles rencontrées typiquement entre images d'une séquence vidéo (90% de recouvrement entre images consécutives pour ces dernières).

"Evaluation des paramètres de sûreté de fonctionnement en présence d'incertitudes et aide à la conception : application aux Systèmes Instrumentés de Sécurité"
(Soutenance de thèse Mohamed SALLAK)

Dans une société de plus en plus sensible aux notions de sécurité et de développement durable, les entreprises ont le souci d'éviter les dangers pouvant induire incendies, explosions et autres rejets de matières dangereuses, sources de dommages pour les personnes, l'environnement ou les biens. Les moyens à mettre en oeuvre pour réduire les risques sont nombreux et variés. Il existe différents types de sécurité : les sécurités passives (confinement, rétention, etc.), les sécurités actives présentes sur le procédé (soupapes, etc.) et enfin les sécurités actives instrumentées. Ces dernières appartiennent au Systèmes Instrumentés de Sécurité (SIS, Safety Instrumented Systems). Les principales normes et standards en termes de sécurité (IEC 61508 , IEC 61511, etc.) peuvent être utilisés pour les concevoir. Les méthodes que proposent ces normes sont basées sur une estimation de la réduction nécessaire du risque que doit permettre d'atteindre le SIS. Ces normes définissent un critère important pour caractériser les SIS : le PFD avg (Average Probability of Failure on Demand). La valeur du PFDavg représente la probabilité moyenne de défaillance du SIS lors de sa sollicitation. Les méthodes usuelles de calcul du PFD avg des SIS sont des méthodes probabilistes. Ces méthodes issues des études traditionnelles de sûreté de fonctionnement où les données de fiabilité relatives aux composants peuvent être connues avec précision et validées par le retour d'expérience. On peut cependant s'interroger sur leur adaptation à des systèmes hautement fiables pour lesquels les défaillances sont très rares comme les SIS rarement sollicités. Dans ce cas, le retour d'expérience est insuffisant pour valider avec précision les taux de défaillances. En outre, certaines bases de données de fiabilité fournissent les bornes inférieures et supérieures, les valeurs moyennes et les facteurs d'erreurs des taux de défaillance des composants. Des méthodes autres que les approches probabilistes classiques (ensembles flous, théorie de l'évidence, etc.) peuvent utiliser avantageusement ces valeurs pour prendre en compte l'imprécision (qu'on appelle aussi incertitude de type épistémique) liée à ces taux de défaillance et estimer les probabilités de défaillance des composants ainsi que les PFDavg des SIS.

Cette thèse aborde d'abord la problématique de la prise en compte des incertitudes relatives aux données de fiabilité des composants pour l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des SIS. Dans un premier temps, nous modélisons les imprécisions des taux de défaillances des composants par des nombres flous, puis nous évaluons les probabilités floues de défaillance des composants à partir de ces taux de défaillance imprécis. Dans un second temps, nous proposons l'utilisation du formalisme des arbres de défaillance flous pour évaluer le PFDavg du SIS et le SIL du SIS à partir des probabilités de défaillance floues. L'introduction de deux nouveaux facteurs d'importance flous inspirés des facteurs d'importance classiques permettra de mettre en évidence les composants contribuant le plus à la défaillance du SIS et ceux contribuant le plus à l'incertitude entachant le SIL et de la réduire efficacement.

Le second objectif de la thèse est d'introduire une méthodologie d'aide à la conception des SIS en optimisant le choix des composants et la structure des SIS pour le respect du SIL exigé. L'intérêt de cette nouvelle approche basée sur les réseaux de fiabilité et les algorithmes génétiques réside dans le fait qu'elle peut être appliqué à la conception optimale de tout type de structure complexe en couches pouvant être modélisée par des réseaux de fiabilité. Cette méthode sera étendue par la suite à la conception des SIS avec des composants ayant des taux de défaillances imprécis.

" Apport de la modulation d'intensité et de l'optimisation pour délivrer une dose adaptée aux hétérogénéités biologiques "
(Soutenance de thèse Fleur KUBS)

Les progrès récents en imagerie fonctionnelle par Tomographie d'Emission de Positons (TEP) ouvrent de nouvelles perspectives dans la délimitation des volumes cibles en radiothérapie. L'information fonctionnelle est capitale, on peut envisager d'adapter les doses d'irradiation sur l'activité tumorale (AT) et de réaliser une escalade de dose.
Nos objectifs étaient caractériser la détectabilité en TEP, en quantifiant les incertitudes de contour du volume cible en fonction de la taille des lésions et du seuillage appliqué, de mettre en place la géométrie appropriée pour réaliser une forte irradiation hautement précise basée sur l'AT, d'évaluer l'impact dosimétrique de ce nouveau protocole et de vérifier la bonne délivrance de cette irradiation.
Trois fantômes originaux ont été spécialement conçus pour satisfaire aux contraintes rencontrées, ainsi que deux fantômes virtuels contenant les 3 niveaux de dose recherchés (niveau3=AT). Nos résultats ont montré l'importance de l'effet seuil-volume sur la planification en radiothérapie. Afin d'utiliser cette méthode d'irradiation, le diamètre de 1cm pour le 3ème niveau a pu être atteint. Une escalade de 20Gy a été possible entre le 2ème (70Gy) et le 3ème niveau (90Gy). L'impact dosimétrique évalué sur deux cas réels était satisfaisant (augmentation de COIN de 0,6 à 0,8 et diminution de NTCP d'un facteur 5). En dosimétrie absolue et relative, les tolérances cliniques ont été respectées.
Ainsi toute la chaîne de traitement, allant du diagnostic, avec la TEP pour déceler l'AT, au traitement du patient effectué au préalable sur fantôme, en passant par la balistique et le calcul de dose, a été évaluée et validée selon notre objectif d'adapter l'irradiation aux hétérogénéités biologiques. Cependant de telles hautes doses doivent être évaluées avec précaution avant d'être prescrites en clinique, et des progrès sont aussi attendus en imagerie, puisque la taille minimale que l'on peut irradier est à la limite de la résolution TEP.

Mots-clefs : optimisation biologique, activité tumorale, dosimétrie, RCMI, TEP

" Contribution au Système d'Information d'un Produit "Bois". Appariement automatique de pièces de bois selon des critères de couleur et de texture"
(Soutenance de thèse Emmanuel SCHMITT)

Nos travaux portent sur l'étude d'un capteur flou adapté à l'identification couleur d'avivés. La méthode proposée a pour objectif notamment de prendre en compte la subjectivité de la perception des couleurs par l'être humain et de délivrer ses résultats dans le vocabulaire de l'utilisateur. Le domaine d'applications (industrie du bois) impose certaines contraintes. En effet, les classes de couleurs ne sont pas disjointes (frontières non strictes) et sont représentées par peu d'échantillons. Il en résulte alors des imprécisions et incertitudes dans la définition des classes de sortie. Après un état de l'art sur les techniques de traitement d'images, de reconnaissance de formes et sur la structure des capteurs intelligents, nos travaux sont exposés suivant deux axes : du capteur aux mesures, et des mesures à la décision. Tout d'abord, nous avons évalué et corrigé les perturbations lié à l'environnement ambiant du capteur (température, vieillissement, …). Ensuite, nous avons déterminé l'espace colorimétrique le plus discriminant,et élaboré le vecteur caractéristique composé d'attributs interprétables permettant d'identifier les couleurs. A partir de ces données, nous avons développé le Fuzzy Reasoning Classifier basé sur un mécanisme de règles linguistiques floues agrégeant des règles conjonctives suivant le modèle de Larsen. Enfin, un opérateur flou de fusion de données est utilisé pour des systèmes multi-capteurs. L'exploitation de ce capteur flou a montré le bon comportement du système face aux contraintes temps-réel industrielles ainsi qu'une amélioration des taux de reconnaissance d'environ 10%.

" Evaluation et Pilotage des Flux Manufacturiers: Réflexions et Propositions "
(Soutenance de thèse Khaled ALKASSEM)

Cette thèse aborde le thème de la maîtrise des flux physiques dans les systèmes manufacturiers. Le mémoire présente dans un premier temps quelques réflexions et premières analyses sur les flux en général. Deux éléments particuliers y sont discutés : la nature et l'échelle d'observation des flux. Dans un second temps, deux approches pour le contrôle des flux sont présentées : la première classique est celle du contrôle par les activités et la seconde, plus récente est celle du contrôle par le produit. L'approche proposée dans cette thèse est ensuite positionnée par rapport aux deux approches précédentes.
La partie bibliographique du mémoire expose des définitions courantes et les principes généraux utilisés pour l'étude des flux, puis deux approches particulières : l'approche énergétique et la théorie du trafic. Sur ces bases est ensuite proposée une liste de variables pouvant qualifier un flux à trois niveaux différents et considérés comme complémentaires (les produits dans le flux, les supports du flux et le flux lui-même).
Sur les bases des analyses bibliographiques menées, des propositions de différents ordres sont ensuite faites. La première d'entre elles se concentre sur la définition de variables ou concepts pouvant qualifier un flux hétérogène d'objets discrets. La seconde est une adaptation du tétraèdre de Paynter aux flux manufacturiers. Enfin, un macro-modèle de simulation des flux manufacturiers est proposé.
Ces propositions sont partiellement validées par simulation.

" Transport à fiabilité partielle d'images compressées sur les réseaux à commutation de paquets"
(Soutenance de thèse Thomas HOLL)

Bien que les données qui transitent sur l'Internet et les contraintes inhérentes à leur transmission soient de natures variées, ces transmissions reposent presque toujours sur TCP ou UDP. L'adoption d'une approche de bout en bout impose d'agir sur le service de transport pour s'adapter aux besoins des données en fonction de la qualité de service offerte par le réseau. Les données multimédias en général sont tolérantes aux pertes, elles peuvent alors faire l'objet d'une compression et d'un transport avec pertes tout en conservant
une bonne qualité de l'information reconstruite si les informations perdues sont parfaitement contrôlées. Cela suppose que les applications multimédias puissent compter sur un service de transport adapté à leurs besoins, associant les principes de fiabilité partielle et le contrôle d'erreur déterministe.

Dans cette thèse, nous définissons un service de transport à fiabilité partielle de ce type, utilisé pour la transmission d'images fixes compressées sur les réseaux de type \og best-effort \fg. Les travaux portent sur la conciliation du transport à fiabilité partielle avec les données compressées ainsi que la recherche d'un gain de temps de service et d'une dégradation acceptable. Un protocole de transport appelé 2CP-ARQ est proposé à cet effet. Sa compatibilité avec le transport d'images codées selon le standard JPEG2000 est d'abord étudiée. Les résultats de cette étude nous conduisent à élaborer un schéma de compression et d'organisation des données plus approprié à l'utilisation d'un système de transport à fiabilité partielle basé sur 2CP-ARQ. Les résultats montrent que le réseau peut bénéficier de l'utilisation de ce service de transport, qui se traduit par une moindre sollicitation des ressources du réseau, tout en satisfaisant les contraintes de l'application en termes de qualité des images reconstruites.

"Proposition d'un environnement de modélisation et de test d'architectures de pilotage par le produit"
(Soutenance de thèse Rémi PANNEQUIN)

Le développement des technologies infotroniques, qui permettent de faire porter numériquement des données par le produit afin de lui conférer un rôle actif dans la boucle cybernétique, conduisent à remettre en question l'organisation conventionnelle des systèmes de pilotage, pour s'orienter vers un pilotage par le produit. Il existe un large
consensus sur l'intérêt de cette approche dans la prise de décision tant centralisée que distribuée. Cependant, peu de travaux portent sur l'évaluation de l'efficience du pilotage par le produit dans l'interaction entre des systèmes d'information centralisés de niveau business (ERP) et des systèmes distribués de niveaux process (MES).

Notre contribution porte sur un outil de modélisation et de simulation de systèmes de pilotage contrôlés par le produit afin d'évaluer différentes topologies d'organisation combinant décisions centralisées et/ou distribuées en comparant certains critères de productivité.

Nous présentons d'abord la définition, le développement et la validation d'un environnement d'évaluation orienté composants, basé sur un outil d'émulation et un système multi-agents, permettant d'analyser les performances d'un système de pilotage par le produit et de le comparer avec des approches classiques.

Nous présentons ensuite l'application du pilotage par le produit à partir d'une série d'expériences réalisées à l'aide de l'environnement développé. Ces expériences, menées sur un cas industriel ainsi que sur une plateforme d'expérimentation de laboratoire permettent d'éprouver et de valider la faisabilité du concept de pilotage par le produit en terme d'impact décisionnel et en terme de contraintes techniques.

"Spécifications de fonctions pour un système d'aide à la génération automatique de gamme d'usinage : Application aux pièces aéronautiques de structure, prototype logiciel dans le cadre du projet RNTL USIQUICK "
(Soutenance de thèse Ramy Farid HARIK)

Notre travail de thèse se place dans le cadre du projet RNTL USIQUICK (www.usiquick.com) dont l'objet est de répondre aux besoins des industries aéronautiques dans le domaine de la fabrication de pièce de complexité moyenne à forte (pièce de structure). Il s'agit d'assurer l'automatisation de l'élaboration des posages, de la gamme et des programmes d'usinage de ce type de pièce. Notre contribution se trouve dans l'étude du Transformateur qui est le module de transformation de la géométrie pièce en une géométrie adaptée à la fabrication. Ce Transformateur doit fournir les informations nécessaires aux 2 modules avales d'USIQUICK : le module Préparation et le module Calcul de Trajectoire.

Les fonctions générales nécessaires à l'enrichissement du modèle CAO afin de lui adjoindre les informations nécessaires aux étapes de Préparation et de Calcul de trajectoire sont définies. L'enchaînement des étapes permettant le calcul de ces fonctions est déterminé. Il comporte une 1ère étape de caractérisation de la géométrie afin notamment :

- de distinguer les faces planes et réglées qui ne s'usinent pas de la même manière que les autres faces,

- les congés ou fillets qui sont des entités de raccordement entre faces « fonctionnelles » et qui seront usinés simultanément avec ces dernières,

- de caractériser les arêtes dont la forme (droite, circulaire, quelconque) et la jonction à leurs faces adjacentes influencent directement le mode d'usinage.

Lors de la deuxième étapes l'exploitation de ces informations permet de typer les faces, c'est à dire de déterminer leur mode potentiel d'usinage : UEB (usinable en bout), UEF (usinable en flanc), UQ (autre). Ce typage est complété par le calcul des directions d'usinage nécessaires et des masques qui exclut des faces UEB et UEF les zones non accessibles à l'outil. Les directions d'usinage calculées peuvent entraîner un usinage imparfait des voisinages de congés, les epsi-masques permettent de caractériser qualitativement les arêtes affectées.

La troisième étape analyse le graphe de la géométrie enrichie et détermine les faces pouvant être enchaînées simultanément.

Ces étapes Transformateur sont implémentées dans un Démonstrateur dont la validité est présentée sur quelques exemples. Son degré de robustesse est évalué.

Le mémoire se termine par une synthèse des fonctions qui devraient être implémentées dans le logiciel CATIA afin que le Transformateur devienne un produit industriel.

M. Bernard ANSELMETTI, Professeur, Ecole Normal Supérieur de Cachan
M. Dominique DENEUX, Professeur, Université de Valenciennes

M. Alain BERNARD, Professeur, Ecole Centrale de Nantes
M. Thierry DIVOUX, Professeur, UHP Nancy I (Directeur de Thématique)
M. Patrick MERLAT, Directeur R&D DELMIA, Dassault Systèmes
M. Gabriel RIS, Professeur, UHP Nancy I (Directeur de thèse)
M. Roland MARANZANA, Professeur, ETS Montréal
M. Christian ROUCHON, Chef de projet USIQUICK, Dassault Aviation

M. Jean DUNAT, DG Entreprises, Ministère de l'économie, des Finances et de l'industrie
M. Jean-Marc GRILLET, DG Opérations Industrielles, Dassault Aviation
M. Bernard GOEMAERE, Expert Préparateur, Dassault Aviation

"DEPNET: Une approche support au processus de gestion de conflits basée sur la gestion des données de conception "
(Soutenance de thèse Mohamed Zied OUERTANI)

Résumé :
Dans un contexte de performances de plus en plus exigeantes, la conception de produits est devenue une activité collaborative menée par des acteurs ayant différentes expertises. Une des caractéristiques de la conception collaborative est que les relations de précédence entre les activités créent des dépendances entre les données échangées. Dans un tel contexte, des conflits peuvent apparaître entre les acteurs lors de l'intégration de leurs propositions. Ces conflits sont d'autant plus amplifiés par la multiplicité des expertises et des points de vue des acteurs participant au processus de conception.

C'est à la gestion de ce phénomène, le conflit, que nous nous sommes intéressés dans le travail présenté dans ce mémoire, et plus particulièrement à la gestion de conflits par négociation. Nous proposons l'approche *DEPNET* (product *D*ata d*EP*endencies *NET*work identification and qualification) pour supporter au processus de gestion de conflits basée sur la gestion des dépendances entre les données. Ces données échangées et partagées entre les différents intervenants sont l'essence même de l'activité de conception et jouent un rôle primordial dans l'avancement du processus de conception.

Cette approche propose des éléments méthodologiques pour : (1) identifier l'équipe de négociation qui sera responsable de la résolution de conflit, et (2) gérer les impacts de la solution retenu suite à la résolution du conflit. Une mise en œuvre des apports de ce travail de recherche est présentée au travers du prototype logiciel *DEPNET*. Nous validons celui-ci sur un cas d'étude industriel issu de la conception d'un turbocompresseur.

Jury :

Rapporteurs :
Michel Bigand MdC HDR à l'Ecole Centrale de Lille
Abdelaziz Bouras Professeur à l'Université Lumière - Lyon 2

Examinateurs :
Gérard Morel Professeur à Nancy Université
Michel Tollenaere Professeur à l'INP-Grenoble
Sandor Vajna Professeur à l'Otto-von-Guericke-Universitaet Magdeburg-Allemagne
Gabriel Ris Professeur à Nancy Université
Lilia Gzara Maître de Conférences à Nancy Université

"Validation de données débitmétriques issues de réseaux d'assainissement"
(Soutenance de thèse Farida HAMIOUD)

L'objectif de ce mémoire de thèse est de valider les mesures débimétriques issues des réseaux d'assainissement. Des défaillances techniques dans les capteurs de mesure ou l'existence des phénomènes perturbateurs produisent des anomalies sur ces mesures. Notre travail consiste à proposer une procédure de diagnostic hors ligne capable de détecter et de localiser les défauts de mesures. Cette procédure est à base de modèles analytiques.
Nous avons établi dans un premier temps, un ensemble de modèles linéaires pour générer des résidus. Ces derniers ont permis d'établir la matrice des signatures des défauts expérimentales. Ensuite, une première technique de diagnostic a été considérée. Elle consiste à combiner le test de Page pour la détection des défauts et le calcul de distance Euclidienne entre les signatures des défauts théoriques et la signature expérimentale de chaque défaut pour la localisation des capteurs en défauts. Puis, deux autres techniques ont été proposées. Elles sont basées sur l'analyse conjointe des résidus générés et des symptômes des défauts. L'une est appelée DMP (Model Diagnostic Processor) et l'autre est à base de concepts de la logique floue. A la fin, les performances de ces techniques ont été calculées pour pouvoir les comparer. Nous avons amélioré les performances de la dernière technique en proposant un nouvel opérateur d'agrégation et en considérant la persistance des défauts.

Mots clés: défaut, détection, diagnostic, floue, localisation, redondance, réseau d'assainissement, résidu.

Composition du jury :
Belkacem Ould Bouamama, Professeur, USTL, Villeneuve d'Ascq
Patrice Chatellier, Sous-Directeur Développement et Valorisation, LCPC, Paris
Claude Joannis, Ingénieur, LCPC, Bouguenais
Michel Robert, Professeur, ESSTIN, Vandoeuvre
José Ragot, Professeur, ENSG, Vandoeuvre

"Contribution à la modélisation et à la commande des systèmesélectrohydrauliques"
(Soutenance de thèse Abdelfettah HOCINE)

Ce travail concerne la détection de défaut sur les systèmes sujet à des changements de mode de fonctionnement. Nous avons choisi de modéliser le système réel par un système à commutation markovienne qui est représenté par un ensemble de modèles de fonctionnement (fonctionnements normaux et anormaux) et par une matrice de probabilité de transition de Markov qui contient les probabilités de passage d'un modèle de fonctionnement à un autre. La représentation du système étant fixé, celle-ci offre un cadre idéal à l'application de l'estimation multi-modèle. L'intérêt d'utiliser ce type d'estimateurs réside dans le fait qu'en plus de l'estimation de l'état du système, les estimateurs multi-modèle procurent la probabilité d'occurrence ou d'activation de chaque modèle de fonctionnement. Ces probabilités peuvent être utilisées pour la détection de défaut. Dans ce travail, nous avons utilisé les spécificités de l'estimation multi-modèle afin de procéder à la détection et l'isolation des défauts qui peuvent affecter un système linéaire. Cependant, plusieurs améliorations et aménagements ont été apportés à cet estimateur dans le but d'augmenter les performances du diagnostic.

Rapporteurs :
Michel Vergé, ENSAM Paris Dimitri Lefebvre, Université le Havre

Examinateurs :
Mustapha Ouladsine, LSIS Marseille Didier Theilliol, CRAN, UHP Didier Maquin, CRAN, INPL José Ragot, CRAN, INPL

"Contribution à la modélisation et à la commande des systèmesélectrohydrauliques"

(Soutenance de thèse Mohamed TAFRAOUTI)

Ce mémoire est dédié à la modélisation et à la commande linéaire et non linéaire des systèmes à fluide sous pression et plus particulièrement des actionneurs électrohydrauliques.

Le premier chapitre de ce mémoire est donc dédié à la modélisation des actionneurs électrohydrauliques. Nous y rappelons les notions fondamentales de la mécanique classique, de la mécanique des fluides et les propriétés des fluides hydrauliques usuels pour en déduire les modèles de connaissance des actionneurs électrohydrauliques utilisés pour l’asservissement de position. Les caractéristiques technologiques des pré-actionneurs généralement utilisés en boucle fermée, sont passées en revue afin d’établir leurs modèles statiques et dynamiques. Les modèles obtenus sont des équations différentielles non linéaires seulement continues (c’est-à-dire non dérivables) et décrivent, d’une part, l’évolution de la pression dans chaque chambre du vérin et, d’autre part, les équations de mouvement de l’ensemble charge et vérin.
Nous proposons également un nouveau modèle de dimension réduite qui tient compte de la dynamique de la pression différentielle. Ce modèle de la pression différentielle est moins restrictif que ceux présentés dans la littérature. Les modèles incluant la dynamique du ou des distributeurs, représentée par une équation différentielle linéaire du
premier ordre, sont également proposés. Ces modèles seront utilisés dans les chapitres suivants pour la synthèse des lois de commande.

Le deuxième chapitre est consacré à l’étude de l’ensemble d’équilibre des modèles non linéaires, à l’analyse de la stabilisabilité et de la détectabilité des modèles inéaires obtenus par approximation au premier ordre (au voisinage d’un point d’équilibre) et à la synthèse de lois de commande linéaire des actionneurs hydrauliques. L’analyse de la stabilisabilité et de la détectabilité locale est effectuée pour les différents modèles proposés et montre que ces propriétés dépendent du point de fonctionnement choisi et de la configuration du système. Nous avons montré, plus particulièrement que, dans le cas le plus défavorable, c’est-à-dire pour la position d’équilibre y0=0, il existe un mode stable non observable et non commandable lorsque le pré-actionneur est commandé à travers un distributeur. Dans le cas de deux distributeurs, ce mode est non observable mais commandable. La partie suivante consiste à synthétiser les lois de commande linéaire lorsque le point de fonctionnement est choisi dans ce cas le plus
défavorable. Nous y abordons dans un premier temps la commande par rétroaction de la position en utilisant des correcteurs de type PID.

Nous passons ensuite en revue les différentes façons pour améliorer l’amortissement du système soit en introduisant des éléments dissipatifs comme les fuites par exemple, soit en introduisant des boucles de rétroactions secondaires (rétroaction de la pression différentielle, de l’accélération ou de la vitesse). La dernière partie de ce chapitre concerne la synthèse de correcteur par retour d’état statique de la forme u=-Kx. Les stratégies proposées sont la commande par placement de pôles, la commande optimale et la commande proportionnelle intégrale par retour d’état. Les différentes lois de commande sont simulées sur le modèle non linéaire pour différentes consignes et ne tiennent pas compte de la dynamique du distributeur. Les résultats que nous présentons dans ce chapitre ont un caractère local. Ces résultats ne sont pas toujours satisfaisants lors d’un changement de point de fonctionnement ou lorsque, pour des raisons économiques, un distributeur proportionnel ou un servodistributeur (moins performants que les servovalves) est utilisé pour actionner le vérin.

Le troisième chapitre aborde la commande non linéaire par retour d’état des actionneurs hydrauliques commandés respectivement à travers un ou deux pré-actionneurs. La première partie est consacrée à la stabilisation d’un vérin commandé à travers deux distributeurs. Dans un premier temps, nous proposons un résultat sur la commande par ajout d’intégrateur pour les systèmes dont le champ de vecteur est seulement continu. Il s’agit d’une amélioration des résultats présentés dans la littérature. La première phase de l’application de ces résultats aux systèmes électrohydrauliques consiste à synthétiser une loi de commande stabilisant le système sans la dynamique des distributeurs. Cette loi de commande est obtenue en appliquant une stratégie de type Jurdjevic-Quinn. Ensuite nous déduisons une loi de commande par ajout d’intégrateur qui tient compte de la dynamique des distributeurs et ceci sans effectuer aucune linéarisation. La deuxième partie aborde la stabilisation des actionneurs lectrohydrauliques commandés par un distributeur en utilisant le nouveau modèle réduit proposé au premier chapitre. La démarche adoptée est similaire au cas de deux distributeurs. Notons que les fonctions de Lyapunov, nécessaires à la synthèse de ces lois de commande, sont construites à partir des intégrales premières du système non commandé. Nous avons finalement montré en simulation que les performances des lois de commande proposées sont très peu sensibles aux variations de la dynamique des distributeurs et aux changements de points de fonctionnement. Notons que ces résultats peuvent êtres également transposés à la stabilisation des actionneurs électropneumatiques.

"Estimation de l'état et des entrées inconnues pour une classe de systèmes non linéaires"

(Soutenance de thèse Estelle CHERRIER)

Résumé :

Les systèmes chaotiques constituent une classe de systèmes non linéaires dont le comportement est très complexe. Ils sont si sensibles aux conditions initiales, bien qu'étant régis par des lois rigoureuses et parfaitement déterministes, que toute prévision de leur comportement est impossible : il s'agit du fameux effet papillon . Pourtant, en 1990, la capacité de synchronisation des systèmes chaotiques a été mise en évidence. Par la suite, ce problème de synchronisation a été relié au problème standard d'estimation d'état non linéaire, ce qui a ouvert la voie à des recherches intensives, motivées par les applications potentielles. Parmi celles-ci, les cryptosystèmes (ou systèmes de transmission sécurisée d'information) chaotiques exploitent les propriétés fondamentales des systèmes chaotiques et leur capacité de synchronisation. L'aspect aléatoire des signaux chaotiques est mis à profit pour noyer l'information à transmettre. Par un processus de synchronisation, le récepteur est capable d'estimer l'état de l'émetteur, puis d'effectuer le décryptage du message crypté. L'étape de synchronisation est cruciale : elle permet au récepteur d'estimer les signaux utiles pour la restauration du message, en l'occurrence les états de l'émetteur, sans aucune connaissance sur l'état initial de l'émetteur.
Cette thèse présente une étude fondamentale sur le problème de conception de systèmes de transmission sécurisée d'information exploitant les propriétés des systèmes chaotiques et leur capacité de synchronisation. La conception d'un cryptosystème chaotique passe par trois étapes principales, à savoir le choix de l'émetteur, le développement du récepteur, et la mise au point du processus de transmission de l'information. Le cryptosystème proposé s'inspire du principe de transmission à deux voies : deux signaux sont transmis au récepteur, ce qui permet de découpler totalement les phases de synchronisation et de cryptage.
L'émetteur retenu est un système chaotique comportant un retard. Des récepteurs spécifiques ont été concus sous forme d'observateurs non linéaires. La synchronisation est établie après l'envoi d'un premier signal chaotique. La transmission de l'information repose sur une technique de masquage par modulation de la phase d'un second signal chaotique, en fonction du message. Une analyse de la sécurité de ces deux phases a été menée. La sécurité du processus de cryptage repose sur l'existence d'un clé secrète, qui induit les propriétés de confusion et de diffusion du cryptosystème proposé. Une nouvelle classe de systèmes chaotiques est présentée, ainsi que la synthèse d'observateurs correspondants, dans le but de renforcer la sécurité du processus de synchronisation, sécurité liée à la complexité des signaux transmis au récepteur. Cette méthode s'appuie sur le principe des multimodèles, et définit des multimodèles chaotiques. Le problème de la robustesse du cryptosystème vis-à-vis de bruits de transmission a été abordé.

Rapporteurs :
Geneviève Dauphin-Tanguy, professeur Ecole Centrale de Lille Mohammed M'Saad, professeur Ensicaen

Examinateurs :
Mohamed BOUTAYEB, professeur LSIIT, Illkirch Fabrice HEITZ, professeur LSIIT, Illkirch Gilles MILLERIOUX, professeur, CRAN, Vandoeuvre José RAGOT, professeur, CRAN, Vandoeuvre

Invité :
Moulay A. AZIZ-ALAOUI, professeur LMAH, Le Havre

"Etude des interactions du photosensibilisant méta-tétra(hydroxyphényl)chlorine avec les protéines de plasma et les cellules"
(Soutenance de thèse Siarhei SASNOUSKI)

Rapporteurs :
Dr. S. MacRobert (UCL, Londres)
Dr. D. Brault (BIOMOCETI, UMR CNRS 7033, Paris)

Jury :
Dr. L. Bezdetnaya-Bolotine (CAV CRAN UMR CNRS 7039)
Dr. V. Zorin (BSU, Minsk)
Pr. A. Fedulov (BSMU, Minsk)
Pr. F. Guillemin (CAV CRAN UMR CNRS 7039)

"Diagnostic des systèmes à changement de régime"
(Soutenance de thèse Elom Ayih DOMLAN)

De façon générale, la modélisation de systèmes complexes conduit à l'obtention de modèles non-linéaires dont la dynamique est influencée à la fois par des événements discrets et des dynamiques continus. Le principe de « simplicité » conduit, le plus souvent, à une démarche de modélisation s'appuyant sur l'utilisation d'un ensemble de modèles de structures simples (par exemple linéaires), chaque modèle décrivant le comportement du système dans une zone de fonctionnement particulière. Le comportement global du système est alors décrit à l'aide des modèles locaux et d'un mécanisme de gestion des transitions d'un modèle à un autre. En fonction de la forme des fonctions associées à ces transitions, on obtient différentes classes de modèles, notamment les « multimodèles »dans le cas de transitions lisses (interpolation entre les modèles locaux) et les modèles dits « hybrides »dans le cas de transitions abruptes. Cette dernière classe de modèles, les modèles hybrides, constituent l'objet de cette thèse.
Les modèles hybrides caractérisent des processus physiques régis par des équations différentielles continues et des variables discrètes. Le processus modélisé est ainsi décrit par plusieurs modes de fonctionnement et le passage (commutation) d'un mode de fonctionnement à un autre est régi par l'évolution de variables internes du système ou par une loi externe non maîtrisée. Lorsque la représentation des modes de fonctionnement est faite à l'aide de modèles linéaires invariants, le modèle obtenu appartient à la classe des modèles linéaires par morceaux ou encore celle des systèmes à commutation. Cette classe de modèles est largement utilisée, car les outils d'analyse et de commande pour les systèmes linéaires sont très développés et aussi parce qu'une grande partie des processus réels peut être représentée par les modèles issus de cette classe.
Les recherches sur les systèmes à commutation sont essentiellement concentrées dans les domaines de l'identification, de la synthèse de loi de commande et de l'analyse de la stabilité. Un point crucial, nécessaire pour la mise en ¦uvre de tous ces outils ou qui en simplifierait l'usage, est la reconnaissance du mode de fonctionnement actif à un instant particulier à partir de jeux de mesures. Elle est évidemment plus aisée si le mécanisme de commutation (ou loi de commutation) est maîtrisé. Ceci justifie l'importance de l'identification du mécanisme de gestion des transitions d'un mode de fonctionnement à un autre.
Cette thèse aborde les deux problèmes évoqués précédemment : la reconnaissance du mode de fonctionnement actif à un instant particulier à partir de jeux de mesures et l'identification du mécanisme de gestion des transitions d'un mode de fonctionnement à un autre. Les outils du diagnostic à base de modèle sont utilisés pour la résolution du premier problème, le deuxième étant traité à l'aide des méthodes de reconnaissance de forme et de classification.

Rapporteurs :
Vincent COCQUEMPOT LAGIS Ecole Centrale de Lille Janan ZAYTOON CRESTIC Université de Reims
Examinateurs :
Luc DUGARD, ENSIEG, St Martin d'Hères Michel DE MATHELIN, EAVR LSIIT, Illkirch Didier MAQUIN, ENSEM, INPL José RAGOT, ENSG, INPL

"Analyse automatique des crises d'épilepsie du lobe temporal à partir des EEG de surface"
(Soutenance de thèse Matthieu CAPAROS)

Résumé :

L'objectif de la thèse est le développement d'une méthode de caractérisation des crises d'épilepsie du lobe temporal à partir des EEG de surface et plus particulièrement de la zone épileptogène (ZE) à l'origine des crises.

Des travaux récents validés en stéréoélectroencéphalographie (SEEG) ont démontré une évolution des synchronisations entre structures cérébrales permettant une caractérisation de la dynamique des crises du lobe temporal.

L'originalité des travaux consiste à étendre les méthodes développées en SEEG, à l'étude des signaux EEG de surface. Du point de vue médical, ce travail s'inscrit dans le cadre de l'aide au diagnostic préchirugical.

Des méthodes de mesure de relation, telles que la cohérence, la Directed Transfer Function (DTF), la corrélation linéaire (r²) ou la corrélation non-linéaire (h²), ont été adaptées pour répondre à cette problématique. Différents critères, définis à partir d'indications cliniques, ont permis la mise en évidence des avantages du coefficient de corrélation non-linéaire dans l'étude de l'épilepsie par les EEG de surface.

L'exploitation de l'évolution du coefficient de corrélation non-linéaire est à la base de trois applications de traitement automatique du signal EEG :
    - La première est la détermination de la latéralisation de la ZE au départ d'une crise. Cette information constitue l'étape préliminaire lors de la recherche de la localisation de la ZE.
   - La recherche d'une signature épileptique constitue la seconde application. La signature est extraite par un algorithme de mise en correspondance et de mesure de similarités en intra-patients.
    - Une classification des crises du lobe temporal contitue la troisième application. Elle est réalisée en extrayant un ensemble de caractéristiques des signatures trouvées par l'algorithme de l'étape 2.

La base de données qui contient quarante-trois patients et quatre-vingt-sept crises (deux crises par patient, trois pour l'un d'entre eux) garantit une certaine significativité statistique.

En ce qui concerne les résultats, un taux de bonne lateralisation de l'ordre de 88% est obtenu. Ce taux est très intéressant, car dans la littérature, il peut être quelques fois atteint, mais en exploitant des données multimodalités et avec des méthodes non-automatiques. A l'issue de la classification, 85% des crises mésiales ont été correctement classifiées ainsi que 58% des crises mésio-latérales.

Mots-Clés : épilepsie, EEG de surface, aide au diagnostic, synchronisation, latéralisation, mise en correspondance, extraction de caractéristiques

Rapporteurs :
Catherine Marque    Professeur, Biomécanique et Génie Biomédical, (UTC)
Patrick Chauvel       PUPH, Service de Neurophysiologie Clinique, CHU la Timone

Examinateurs :
Didier Wolf           Professeur, CRAN (INPL) - directeur de thèse
Valérie Louis-Dorr   Maitre de conférence, CRAN (INPL) - co-directrice de thèse
Fabrice Wendling      Chargé de recherche, LTSI, (Université de Rennes 1)
Jean-Pierre Vignal    Docteur, CHU de Nancy, service de Neurologie

Invité
Hervé Vespignani      PUPH, CHU de Nancy, service de Neurologie

"Contribution à la Modélisation et à la Gestion des Interactions Produit-Processus dans la Chaîne Logistique par l'Approche Produits Communicants"

(Soutenance de thèse - Aldo CEA)

Résumé :

Dans le domaine de la chaîne logistique, nous constatons des besoins croissants d'information et d'interactions entre produits, processus et clients, et ceci durant le cycle de vie du produit. Cela entraîne le besoin, au niveau du produit, de nouvelles capacités de communication, de gestion de l'information, de perception et d'action avec son environnement physique. Ces besoins ont engendré le concept de produit ou objet communicant. Un produit avec ces nouvelles capacités pourra interagir avec d'autres entités physiques ou informationnelles dans son environnement et apporter des transformations significatives sur la gestion de la chaîne logistique. Le travail présenté dans cette thèse vise à analyser et contribuer à appliquer la notion d'objet communicant aux produits physiques dans le domaine de la chaîne logistique.
L'approche proposée considère un produit comme un demandeur ou un fournisseur de services. La méthodologie proposée de gestion des produits communicants s'appuie sur la caractérisation d'une architecture de services ambiants devant permettre de gérer les services d'un produit d'une façon automatique et ubiquiste. Nous avons choisi l'architecture UPnP pour gérer les services des objets communicants. La communication directe avec le produit est supportée par les méthodes d'identification automatique RFID. Nous nous sommes appuyés sur le formalisme standard de modélisation UML afin de modéliser les interactions et les services associés à un produit physique. Comme résultat, nous avons élaboré des démonstrateurs de laboratoire validant la faisabilité de notre proposition méthodologique de gestion de la chaîne logistique par les objets communicants.

Composition du jury :

*Rapporteurs :*
M. Jean-Pierre CAMPAGNE Professeur, INSA Lyon
M. Duncan McFARLANE Professeur, Université Cambridge
M. Jean Jacques PANSIOT Professeur, Université Louis Pasteur Strasbourg

*Examinateurs : *
M. Eddy BAJIC Professeur, UHP, Nancy I (Directeur de recherche)
M. Gérard MOREL Professeur, UHP, Nancy I
M. Didier WOLF Professeur, INPL Nancy

"Systèmes dynamiques chaotiques pour le chiffrement : synthèse et cryptanalyse"

(Soutenance de thèse - Floriane ANSTETT)

Résumé

Le travail porte sur la synthèse et la cryptanalyse des schémas de chiffrement basés sur le chaos. Ces schémas utilisent, côté émetteur, des systèmes dynamiques non linéaires exhibant un comportement chaotique. La séquence complexe ainsi produite est utilisée pour masquer une information. Plusieurs modes de chiffrement sont étudiés : la modulation chaotique, la modulation paramétrique, et le chiffrement par inclusion, principalement dans le cas des systèmes chaotiques à temps discret. Pour ces schémas, la reconstruction de l'information, nécessite la synchronisation de l'émetteur et du récepteur. Un observateur joue le rôle du récepteur.
Tout d'abord, le lien entre le chiffrement par le chaos et le chiffrement usuel est établi.
Concernant la modulation chaotique, nous proposons pour le déchiffrement, une méthode systématique de synthèse d'observateur polytopique; tenant compte de la spécificité du problème liée au chaos. Dans la modulation paramétrique, côté émetteur, l'information claire module les paramètres d'un système chaotique. Pour réaliser la synchronisation, un observateur adaptatif polytopique assurant la reconstruction simultanée état/paramètre est proposé.
Enfin, la cryptanalyse du chiffrement par inclusion est effectuée. Nous considérons des systèmes présentant uniquement des non linéarités polynomiales qui englobent un grand nombre de systèmes chaotiques usuels. La sécurité de ce schéma repose sur les paramètres du système chaotique, supposés jouer le rôle de clé secrète. Un formalisme général, basé sur le concept de l'identifiabilité, est élaboré pour tester la reconstructibilité de ces paramètres. Les différentes définitions de l'identifiabilité sont récapitulées et des approches permettant de tester l'identifiabilité sont présentées. Ce formalisme est appliqué sur des schémas usuels de chiffrement par inclusion afin de tester leur sécurité.

Rapporteurs
M. Hasler, professeur à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
G. Garcia, professeur à l'Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse

Examinateurs
L. Denis-Vidal, maître de conférences HDR à l'Université des Sciences et Techniques de Lille
P. Guillot, maître de conférences à l'Université Paris 8

Directeur de thèse
G. Bloch, professeur à l'Université Henri Poincaré - Nancy 1

Co-directeur de thèse
G. Millérioux, professeur à l'Université Henri Poincaré - Nancy 1

"Imagerie cardiaque multimodalités 2D et 3D : application à la coronarographie, tomoscintigraphie, TEP-CT"

(Soutenance de thèse - Juan Manuel LOPEZ-HERNANDEZ)

La coronarographie et la tomoscintigraphie (SPECT, de l'anglais "Single Photon Emission Computed Tomography") sont deux techniques d'imagerie utilisées couramment pour diagnostiquer les maladies cardiovasculaires. La première modalité est constituée de séquences d'images à rayon X visualisant chacune, dans un même plan, les artères coronaires situées sur la face avant et la face arrière du cœur. Les images à rayons X fournissent des informations anatomiques liées à l'arbre artériel et mettent en évidence d'éventuels rétrécissements des artères (sténoses). La modalité SPECT (imagerie nucléaire) fournit une représentation 3D de la perfusion du volume myocardique. Cette information fonctionnelle permet la visualisation de régions myocardiques souffrant de défauts d'irrigations. Le but du travail présenté est de superposer, en 3D, les informations fonctionnelles et anatomiques pour établir un lien visuel entre des lésions artérielles et leurs conséquences en termes de défauts d'irrigation. Dans la représentation 3D choisie pour faciliter le diagnostic, la structure d'un arbre artériel schématique, comprenant les sténoses, est placée sur le volume de perfusion. Les données initiales sont constituées d'une liste de points représentatifs de l'arbre artériel (points d'arrivée et de départs de segments d'artères, bifurcations, sténoses, etc. ) marqués par le coronarographiste dans les images à rayons X des différentes incidences. Le volume de perfusion est ensuite projeté sous les incidences des images de coronarographie. Un algorithme de recalage superposant les images à rayons X et les projections SPECT correspondantes fournit les paramètres des transformations géométriques ramenant les points marqués dans les images à rayons X dans une position équivalente dans les images SPECT. Un algorithme de reconstruction 3D permet ensuite de placer les points artériels et les sténoses sur le volume de perfusion et de former un arbre schématique servant de repère au clinicien. Une base de données formée de 28 patients a été utilisée pour effectuer 40 superpositions 3D de données anatomo-fonctionnelles. Ces reconstructions ont montré que la représentation 3D est suffisamment précise pour permettre d'établir visuellement un lien entre sténoses et défauts de perfusions. Nos algorithmes de superpositions 3D ont ensuite été complétés pour remplacer la modalité SPECT par les données de l'examen bimodal TEP/CT (Tomographie par Emission de Positons/Tomodensitométrie). Les données d'un cas clinique trimodal TEP/CT/coronarographie ont été utilisées pour vérifier l'adéquation de nos algorithmes à la nouvelle modalité d'imagerie.

Mots clés: Recalage 2D multimodal, segmentation des contours myocardiques, reconstruction et superposition 3D, coronarographie, SPECT, TEP-CT, lancé de rayons.

Composition du jury :

Rapporteurs :
Jean Claude CARDOT CHU Jean-Minjoz, FRANCE
Maria da Graça CRISTO dos SANTOS Lopez Ruano University of Algarve, PORTUGAL

Examinateurs :
Gilles KARCHER Directeur de thèse – CHU Nancy, FRANCE
René HUSSON Co-Directeur de thèse – CRAN – Nancy, France
Gérard ETHEVENOT CHU Nancy, FRANCE
Christian DAUL CRAN – Nancy, FRANCE

"Architecture de coopération de réseaux sans fil"

(Soutenance de thèse - Davy DARCHE)

Résumé :

Ce travail de thèse aborde les problématiques de coopération de réseaux hétérogènes et de leurs exploitations par un terminal multi-interfaces en situation de mobilité. Le phénomène de convergence des services vers un support unique place le protocole IP comme moyen de communication universel pour le transport de l'information. Cependant, le modèle TCP/IP actuel ne permet pas d'exploiter simultanément, et efficacement, les différentes connexions radio (UMTS, 02.11, DVB) potentiellement disponibles auprès d'un terminal.
Nous avons réalisé un état de l'art, mettant en exergue les insuffisances des solutions actuelles, et nous permettant de définir les modes de coopération de réseaux. Nous proposons ici une nouvelle architecture protocolaire reposant
sur les protocoles IPv6 et SCTP, et intégrant une entité de gestion des différents réseaux affin d'obtenir une coopération de réseaux optimisée pour un service donné. A travers une expérimentation et diverses simulations, nous avons pu évaluer, par partie, les performances du modèle proposé.

Composition du jury :

Rapporteurs :
Ken Chen
Francine Krief

Examinateurs :
Laurent Toutain
Francis Lepage
René Kopp
Eric Gnaedinger

"Interactions commande-diagnostic. Application à la synthèse simultanée des algorithmes de commande et de détection des défauts."

(Soutenance de thèse - Philippe JACQUES)

Dans la majeure partie des travaux jusqu'alors effectués pour la surveillance des systèmes, les outils servant à la détection et à la localisation des défauts sont synthétisés à partir d'une représentation en boucle ouverte du système. Pourtant, les systèmes industriels sont souvent, pour ne pas dire toujours, insérés dans une boucle de régulation ou d'asservissement.
De plus, un rapide examen des rôles de la commande d'un système et de sa surveillance souligne des objectifs contradictoires : en effet, l'une des caractéristiques d'une commande performante est de minimiser (voire annuler) les effets des perturbations et des défauts sur les sorties du système tandis que le diagnostic a pour fin de souligner la présence de ces défauts. Suite à cette constatation et à la vue des quelques travaux déjà effectués dans le domaine, il apparaît clairement que l'existence d'incertitudes de modèle induit une dégradation dans la qualité du diagnostic du système en raison de sa commande.

La prise en compte de la présence d'incertitudes implique une influence des performances de la commande sur celles du module de diagnostic. Ainsi, la mise au point d'une procédure de diagnostic appropriée aux systèmes bouclés doit tenir compte de leur commande et de leur structure.

Les travaux présentés dans cette thèse sont axés sur l'étude des interactions existant entre la commande et le diagnostic et sur leur prise en compte lors de la synthèse des algorithmes de commande et de détection des défauts.

Dans un premier chapitre, les origines des interactions entre la commande et le diagnostic sont mises en avant et l'étude menée dans cette partie justifie la prise en compte de la loi de commande et de sa structure lors de la synthèse d'un module de diagnostic adapté au système en boucle fermée. Ensuite différentes méthodes existant dans le domaine du diagnostic des systèmes incertains bouclés sont examinées et classées suivant deux critères : le premier et le plus aboutit consiste à synthétiser simultanément la loi de commande et le générateur de résidus tandis que le second propose de prendre en compte la connaissance du correcteur dans la génération et l'évaluation des résidus après avoir synthétisé la loi de commande indépendamment du diagnostic. A partir de cet état de l'art, nous présentons nos motivations et nos objectifs.

Une méthode de synthèse simultanée des algorithmes de commande et de détection des défauts dans le cas de la seule prise en compte du régime de fonctionnement établi des systèmes est présentée au chapitre 2. Les lois de commande proportionnelle et proportionnelle intégrale sont envisagées afin de mettre en avant les conséquences de la présence d'une action
intégrale dans la loi de commande sur notre méthode. Cette méthode se base sur le formalisme des problèmes multi-objectifs : après un état de l'art des méthodes de synthèse multi-objectifs appliquées à l'automatique, notre problème de synthèse simultanée des algorithmes de commande et de détection des défauts est exprimé suivant la méthode min-max. Ce critère fait intervenir deux indices de performances : l'un porte sur les performances de régulation du système tandis que l'autre représente l'amplitude minimale détectable d'un défaut. Le compromis entre les performances de la commande et celles de la détection de défauts s'effectue par le choix de 2 paramètres dont l'influence sur les résultats de l'optimisation du critère multi-objectifs est examinée au travers une courbe de Pareto.
Afin d'assurer un bon comportement dynamique du système bouclé (stabilité et rapidité), l'optimisation du critère multi-objectifs est réalisée sous une contrainte de placement des pôles du système en boucle fermée.
La génération des résidus étant issue d'une synthèse en boucle fermée, une technique d'évaluation des résidus particulière au contexte de boucle fermée est ensuite mise en oeuvre.

Un exemple de simulation est introduit afin d'illustrer l'apport de notre approche par rapport à l'approche classique de synthèse découplée des algorithmes de commande et de détection des défauts. Cet exemple souligne également l'intérêt, tant pour la commande que pour la détection des défauts, de considérer une loi de commande proportionnelle intégrale.

Le chapitre 3 propose d'étendre l'étude menée au chapitre 2 à l'ensemble du fonctionnement des systèmes par la considération de performances dynamiques lors de la synthèse du générateur de résidus. Cette partie s'appuie sur la méthode de l'espace de parité adaptée à la prise en compte d'erreurs de modèle multiplicatives et de perturbations additives.

"Filtrage robuste pour les systèmes stochastiques incertains"

(Soutenance de thèse - Souheil HALABI)

Ce mémoire aborde la synthèse de filtres d'ordre plein et d'ordre réduit pour les systèmes stochastiques à temps continu avec bruits multiplicatifs. Les bruits considérés dans l'équation d'état ou dans l'équation de mesures sont des processus de Wiener.
Les systèmes stochastiques étudiés dans ce mémoire sont écrits sous la forme d'une équation différentielle stochastique au sens d'Itô dans lesquels la dérive ou la diffusion sont linéaires et/ou bilinéaires.
Les systèmes avec plusieurs bruits multiplicatifs et les systèmes dont les mesures sont affectées par des bruits multiplicatifs sont également traités dans ce mémoire. La conception d'une commande basée sur un observateur pour les systèmes stochastiques incertains est étudiée.
Le critère de performance considéré est le critère H-infini du signal de perturbation vers le signal d'erreur d'estimation.
La stabilité retenue pour ces systèmes stochastiques est la stabilité asymptotique en moyenne quadratique.
La méthode utilisée pour trouver les matrices des filtres est basée sur l'utilisation de la théorie de Lyapunov généralisée aux EDS, la formule d'Itô et sur la résolution des LMIs couplées à des contraintes bilinéaires qui assurent la stabilité et la performance.

Mots clés : Systèmes stochastiques, Systèmes stochastiques incertains, Filtrage H-infinie, Filtrage H-infinie d'ordre réduit, Robustesse, Fonction de Lyapunov, Stabilité exponentielle en moyenne quadratique, Formule d'Itô, Inégalité Matricielle Affine (LMI), Processus de Wiener.

Composition du jury :

Rapporteurs :

Germain GARCIA, Professeur, LAAS, INSA, Toulouse,
Driss MEHDI, Professeur, Université de Poitiers,

Examinateurs :

Mohamed DAROUACH, Professeur, CRAN, Université Henri Poincaré, Nancy I,
Rachid OUTBIB, Professeur, L2ES, Université de Technologie de Belfort-Montbéliard,

Encadrants :

Hugues RAFARALAHY, Maître de Conférences, CRAN, Université Henri Poincaré, Nancy I,
Michel ZASADZINSKI, Professeur, CRAN, Université Henri Poincaré, Nancy I

Séparation de sources non-négatives. Application au traitement des signaux de spectroscopie

(Soutenance de thèse - Saïd MOUSSAOUI)

Lors de l'analyse physico-chmique d'une substance multi-composantes par des techniques spectroscopiques, les signaux mesurés sont des mélanges linéaires des spectres purs de différentes composantes de cette substance. L'objectif de l'analyse est d'identifier la composition de la substance via l'estimation des spectres purs et la détermination de leurs concentrations. C'est un problème de séparation de sources dans lequel les spectres purs sont les signaux sources et les coefficients de mélange permettent de déduire les proportions des différentes composantes dans la substance. Dans le cas de données spectroscopiques, la contrainte principale est la non-négativité des signaux sources et des coefficients de mélange. Il s'agit donc d'un problème de séparation de sources non-négatives.

La séparation de sources est un problème fondamental en traitement du signal dont une hypothèse forte est celle de l'indépendance statistique des signaux sources. Compte tenu du recouvrement entre les spectres purs, leur corrélation mutuelle devient parfois importante. Dans une telle situation, l'application d'une méthode fondée sur l'hypothèse d'orthogonalité s'avère infructueuse. Par ailleurs, une analyse des solutions admissibles sous la contrainte de non-négativité montre que cette contrainte toute seule ne permet d'obtenir une solution unique que dans certains cas particuliers. Ces deux constats motivent le d éveloppement de deux méthodes qui considèrent conjointement l'hypothèse d'indépendance et l'information de non-négativité. La première méthode est issue de l'approche de séparation par maximum de vraisemblance et la deuxième se fonde sur une inférence bayésienne. Une évaluation numérique des performances des méthodes développées à l'aide de données synthétiques et le traitement de signaux expérimentaux permettent, d'une part, de mettre en évidence les avantages de ces méthodes par rapport aux approches usuelles et, d'autre part, de déceler leurs limitations. Des applications au traitement de signaux réels issus de trois types de spectroscopies (Infrarouge, Raman et ultraviolet-Visible) illustrent l'apport de la séparation de sources non-négatives à l'analyse physico-chimique.

Composition du Jury :

Rapporteurs,
P.-O. Amblard, Chargé de Recherches au CNRS,
J.-Y. Tourneret, Professeur à l'INP. de Toulouse,

Examinateurs,
C. Jutten, Professeur à l'Univ. Joseph Fourier, Grenoble,
A. Mohammad-Djafari, Directeur de Recherches au CNRS,

Encadrants,
C. Carteret, Maître de Conférences à l'Univ. Henri Poincaré, Nancy 1,
D. Brie, Professeur à l'Univ. Henri Poincaré, Nancy 1,

Invité,
B. Humbert, Professeur à l'Univ. Henri Poincaré, Nancy 1.

"Contribution à la mise en place d'un système multi-capteurs pour la surveillance des eaux de surface : fusion de données et aide à la décision"

(Soutenance de thèse - Ameziane AZZAM)

Le travail de recherche entrepris s'inscrit dans le cadre de la mis en place d'un système de prévention à la pollution des eaux de surface, associant capteurs physico-chimiques et capteurs biologiques.

Dans une première phase, une étude statistique a été effectuée sur un jeu de données historiques du cours d'eau, afin de dégager des tendances entre paramètres.

D'autre part, une campagne de tests de pollutions, notamment par plan d'expérience, a été mené pour évaluer la réactivité des capteurs par rapport à la dynamique de leur signaux respectifs.

Un ensemble de simulations de données a permis de valider des méthodes statistiques pour la détection de changements brutaux dans le signal, notamment en utilisant des calculs de comparaison d'indices sur fenêtres glissantes par les tests de Page-Hinkley et comparaison de variances.

Ces données sont par la suite fusionnées pour établir des profils de pollutions qui sont intégrés dans le système d'aide à la décision proposé. Ce dernier se base sur des méthodes multicritères d'aide à la décision.

Mots Clefs : Aide à la décision, Analyse de variance, Comparaison d'indices par fenêtres glissantes,Fusion de données, Masques de pollution, Multi-Capteur, Multicritères, Plans d'expérience, Traitement de données.

M. POLIT Professeur, Université de Perpignan
J.C. TRIGEASSOU Professeur, Université de Poitiers
H. BEGORRE Professeur, Université Henri Poincaré Nancy 1
J.C. BLOCK Professeur, Université Henri Poincaré Nancy 1
M. ROBERT Professeur, Université Henri Poincaré Nancy 1

"Diagnostic et commande active tolérante aux défauts appliqués aux systèmes décrits par des multi-modèles linéaires"

(Soutenance de thèse - Mickaël RODRIGUES)

Cette thèse porte sur la synthèse de méthodes de diagnostic et de lois de commandes tolérantes aux défauts présents au sein de systèmes décrits par des multi-modèles linéaires. Parmi les approches dévolues à la commande tolérante aux défauts, nos activités de recherche sont consacrées à la voie active dans le cadre des systèmes décrits par des multi-modèles linéaires alliant un module de diagnostic permettant la détection, l'isolation et l'estimation de l'amplitude de défauts avec un module de reconfiguration permettant de re-synthétiser en ligne le régulateur afin d'assurer la stabilité du système en boucle fermée et les performances nominales.

Dans un premier volet consacré à la synthèse de méthodes de diagnostic, deux approches ont été développées faisant l'objet de deux chapitres distincts. La première concerne la synthèse d'un filtre adaptatif permettant de générer deux types de résidus : l'un étant sensible aux défauts et l'autre insensible. Le résidu insensible est utilisé à des fins d'obtention de fonctions de pondérations robustes aux défauts tandis que le résidu sensible est quant à lui utilisé à des fins de détection, d'isolation et d'estimation des défauts capteur ou actionneur. La stabilité de ce filtre adaptatif est analysée au moyen d'Inégalités Matricielles Linéaires (LMI). La seconde approche traite de la conception d'Observateurs polytopiques à entrées inconnues. Cette synthèse permet de rejeter des informations indésirables lors de la génération de résidus telles les erreurs de modélisation au moyen de contraintes égalités et de LMI. L'analyse de la stabilité et le placement de pôles de ces observateurs sont essentiellement basés sur l'analyse convexe par LMI ou ramenés à de tels cas.

Sur la base des travaux précédents, la dernière partie de la thèse est entièrement consacrée à la synthèse par retour d'état et de sortie de lois de commandes actives tolérantes aux défauts. Le cas de défaillances d'actionneurs, pertes d'actionneurs, est abordé en reconfigurant le régulateur tout en préservant la stabilité du système en boucle fermée par placement de pôles en régions LMI. La méthode proposée est étendue aux systèmes Linéaires à Paramètres Variants dans le temps (LPV) mis sous forme polytopique.

Mots clés :
Diagnostic, commande active tolérante aux défauts, multi-modèles, filtre de détection, observateur polytopique à entrées inconnues, stabilité, LMI

Composition du jury :

Rapporteurs :
Ali Zolghadri                     Professeur, LAPS (ENSEIRB, Université Bordeaux I)
Vincent Cocquempot        Maître de conférence HDR, LAGIS (Polytech'Lille,Université Lille I)
Examinateurs :
  Gilles Millérioux        Professeur, CRAN(ESSTIN)
Youmin Zhang        Assistant professor, Aalborg University, denmark
Didier Theilliol    Professeur, CRAN(UHP) – co-directeur de thèse
Dominique Sauter     Professeur, CRAN(UHP) – co-directeur de thèse

"Sur l'observation et la commande des systèmes dynamiques linéaires à retards"

(Soutenance de thèse - Adil ALIF)

Le travail présenté s'inscrit dans le cadre du suivi de trajectoires pour les systèmes à retards avec une approche temporelle. Il se divise en deux parties:

La première partie englobe tous les problèmes liés à l'estimation de l'état d'un système retardé ou neutre, à savoir, le filtrage H-infinity, filtrage à entrées inconnues, commande basée observateur. Des nouvelles approches sont introduites pour résoudre ces différents problèmes. Des comparaisons théoriques et numériques avec d'autres résultats existants dans la littérature sont effectuées pour tester l'efficacité des résultats obtenus.

La deuxième partie, basée sur des approches nouvelles, traite des problèmes du suivi de trajectoire d'un modèle dynamique quelconque. Des procédures pour construire des lois de commandes robustes permettant le suivi asymptotique de trajectoire, tout en garantissant les performances H-infinity, sont présentées. Des exemples numériques et des simulations sont montrés pour illustrer la démarche.

Systèmes retardés, Systèmes neutres, Systèmes linéaires, Approche temporelle, Suivi de trajectoires, Filtrage H-infinity, Filtrage d'ordre réduit, Filtrage à entrées inconnues, Incertitudes paramétriques, Incertitudes structurées, Inégalités matricielles linéaires, Egalités matricielles linéaires, Approche dépendante du retard, Approche indépendante du retard, Suivi de modèles dynamiques, Commande basée observateur.

Composition du Jury :

Rapporteurs :
Silviu-ulian NICULESCU, Directeur de Recherche, CNRS, Heudiasyc, Compiègne
Jean Pierre RICHARD, Professeur, Ecole Centrale de Lille,

Examinateurs:
Michel FLIESS, Directeur de Recherche CNRS, STIX, école polytechnique,
Alain RICHAD, Professeur, Université Henri Poincaré Nancy 1,

Encadrants :
Mohamed DAROUACH, Professeur, Université Henri Poincaré Nancy 1,
Mohamed BOUTAYEB, Professeur, Université de Louis Pasteur Strasbourg

"Approche biométrique pour l'identification automatique des produits bois "
(Soutenance de thèse - Vincent MAZET)

Résumé :

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration avec le LCPME dont l'objectif est de développer des méthodes d'analyse de signaux spectroscopiques.

Dans un premier temps, une méthode déterministe permet d'estimer la ligne de base des spectres par le polynôme qui minimise une fonction-coût non quadratique (fonction de Huber ou parabole tronquée).
En particulier, les versions asymétriques sont particulièrement bien adaptées pour les spectres dont les raies sont positives. Pour la minimisation, on utilise l'algorithme de minimisation semi-quadratique LEGEND.

Dans un deuxième temps, on souhaite estimer le spectre de raies ~ : l'approche bayésienne couplée aux techniques MCMC fournit un cadre d'étude naturel et très efficace. Une première approche formalise le problème en tant que déconvolution impulsionnelle myope non supervisée.
En particulier, le signal impulsionnel est modélisé par un processus Bernoulli-gaussien à support positif~; un algorithme d'acceptation-rejet mixte permet la simulation de lois normales tronquées. Une alternative intéressante à cette approche est de considérer le problème comme une décomposition en motifs élémentaires. Un modèle original a alors été introduit, il a l'intérêt de conserver l'ordre du système fixe.

Les algorithmes sont validés sur des spectres simulés puis sur des spectres infrarouge et Raman réels.

Mots clés :

Spectroscopie infrarouge ; spectroscopie Raman ; correction de la ligne de base ; minimisation semi-quadratique ; approche bayésienne ; déconvolution impulsionnelle positive myope ; décomposition en motifs élémentaires ; simulation de loi normale tronquée.

Composition du jury :

Rapporteurs :
   Thierry Chonavel    professeur, département S&C (ENST Bretagne)
   Guy Demoment        professeur, L2S (Université Paris-Sud 11)
Examinateurs :
   Olivier Cappé       chargé de recherche, LTCI
   Jérôme Idier        chargé de recherche, IRCCyN
   Bernard Humbert     professeur, LCPME (UHP)
   David Brie          professeur, CRAN (UHP) – directeur de thèse
Invité :
   Cédric Carteret     maître de conférences, LCPME (UHP)

" Méthodologie de passage d'un modèle CAO vers un modèle FAO pour des pièces aéronautiques : Prototype logiciel dans le cadre du projet USIQUICK"
(Soutenance de thèse - William DERIGENT)

Résumé :
L'automatisation de la chaîne CFAO nécessite la « transformation » du modèle CAO (Conception Assistée par Ordinateur), issu de la conception, en un modèle FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur), adapté aux tâches de préparation à la fabrication (détermination des posages, génération des gammes et calcul des trajectoires outils).
Notre travail, réalisé dans le cadre du projet RNTL USIQUICK, a pour objectif de proposer une méthodologie de transformation permettant d'aboutir à un modèle FAO dédié à l'usinage 5axes de pièces aéronautiques.

En regard de cette problématique, la première partie de ce mémoire présente un état de l'art des différentes méthodes de transformation de modèles par reconnaissance d'entités et met en évidence l'inadéquation de celles-ci aux pièces aéronautiques. Nous proposons alors d'élaborer pour les tâches de préparation à la fabrication un modèle FAO s'appuyant directement sur le modèle CAO B-Rep, auquel sont ajoutées des informations relatives aux possibilités d'usinages des différentes faces le constituant. Chaque face enrichie du modèle est alors considérée comme une entité d'usinage dite « élémentaire ».

Pour aboutir à ce modèle FAO, nous proposons une méthodologie de transformation composée d'une vue statique (modèle de données) et d'une vue dynamique (processus de transformation). La deuxième partie du mémoire présente la vue statique. Elle s'appuie sur le modèle des données nécessaires au processus de transformation obtenu à l'aide de la méthodologie VIM (Viewpoint Integration Modelling). La vue dynamique, présentée dans la troisième partie, est constituée de deux étapes de traitements : la première dite étape « d'enrichissement » complète le modèle CAO par des attributs géométriques et technologiques, la seconde dite étape « d'analyse d'usinabilité » traite ce modèle enrichi afin d'adjoindre aux faces des informations d'usinage. Elle aboutit finalement au modèle FAO composé d'entités élémentaires.

Pour finir, nous validons, dans la dernière partie, les spécifications proposées par le développement et la mise en œuvre d'un démonstrateur sous CATIAV5®. Nous présentons les résultats obtenus sur quelques pièces aéronautiques.

Jury :
Daniel BRISSAUD, Professeur (rapporteur)
Dominique DENEUX, Professeur (rapporteur)
Alain BOURJAULT, Professeur
Jean-Marc GRILLET, Dassault AVIATION
Gabriel RIS, Professeur
Muriel LOMBARD, Maître de Conférences

Invités :
Patrick MERLAT, Dassault SYSTEMES
Christian ROUCHON, Dassault AVIATION

"Approche biométrique pour l'identification automatique des produits bois "
(Soutenance de thèse - Cecilia FUENTEALBA)

Au travers de problèmes récurrents des filières agroalimentaires et pharmaceutiques, le concept de traçabilité est entré dans la vie courante. Les autres secteurs industriels, s'ils sont soumis à des contraintes de sécurité moindres, sont cependant concernés par le déploiement des technologies liées à ce concept. Ils cherchent par ce biais à faire face à l'exigence croissante des clients en terme de qualité, délais et personnalisation des produits dans un marché de plus en plus concurrentiel.
Le contexte particulier de ce travail est lié aux industries du bois pour lesquelles l'éco-certification et l'amélioration des processus sont deux facteurs de motivation de mise en œuvre de la traçabilité. En effet, les caractéristiques des produits et processus de ces industries rendent complexes la synchronisation entre le flux de produits et le flux d'information, et par conséquent la capitalisation et l'accès aux informations pour tous les acteurs de la chaîne de transformation. Les problématiques soulevées sont donc:
- le manque de moyens d'identification automatique pour le suivi individuel des produits, les systèmes classiques codes-barres ou étiquettes électroniques montrant en effet leurs limites sur certaines parties du cycle de vie,
- et le manque de système d'information capable, en ligne, d'offrir les informations nécessaires à la prise de décision, et capable, a posteriori , d'assurer les fonctionnalités liées à la traçabilité.
Le travail de thèse aborde ces deux problématiques complémentaires. Dans un premier temps la mise en œuvre d'un capteur de Contrôle Non Destructif est proposée pour établir une identification biométrique des produits. Basé sur la technologie micro-ondes, le capteur permet l'acquisition de signaux représentatifs de la structure interne des bois. Ces signaux sont traités, puis servent d'entrée à un algorithme de reconnaissance de formes.
Pour répondre à la seconde problématique, la proposition d'un modèle du système d'information est présentée. Centré sur le produit, ce modèle prend en compte toutes les transformations possibles qu'il est susceptible de subir. De plus, la modélisation met clairement en avant les différents systèmes d'identification qui pourront être utilisés tout au long de la vie du produit.

"Systèmes contrôlés en réseau : Evaluation de performances d'architectures Ethernet commutées"
(Soutenance de thèse - Jean-Phlippe GEORGES)

La recherche dans le domaine des systèmes contrôlés en réseau a considérablement évolué depuis qu'Ethernet est de plus en plus utilisé en remplacement des traditionnels réseaux locaux industriels. Si ce choix d'Ethernet se justifie par sa faculté intrinsèque à supporter toutes les communications de l'entreprise (du bureau à l'atelier), il s'accorde difficilement avec les contraintes temporelles des applications de contrôle / commande distribuées. Contrairement aux réseaux de terrain, l'indéterminisme de l'accès à la voie d'Ethernet ne permet pas de garantir le respect des contraintes temporelles strictes.

La contribution de cette thèse est la définition d'une approche analytique permettant de majorer les délais de communication de bout en bout dans les systèmes contrôlés en réseau lorsqu'ils reposent sur une architecture Ethernet commutée. Les travaux se sont focalisés sur l'adaptation de la théorie du calcul réseau à ce type d'environnement. Dans ce cadre, cette thèse développe la modélisation d'un commutateur IEEE 802.1D ainsi qu'une méthode de calcul des délais de bout en bout basée sur l'augmentation du volume des rafales. Plusieurs expérimentations réelles ont permis de valider l'efficacité des bornes obtenues par calcul.

Outre l'évaluation de performances, ces travaux s'intéressent également à la Classification de Service (IEEE 802.1D/p) et à l'optimisation de l'ordonnancement des trames sur Ethernet. Cette thèse montre enfin comment une méthode d'évaluation de performances peut être utilisée pour dimensionner et optimiser la conception d'architectures Ethernet commutées.

Mots clés :
Systèmes contrôlés en réseau, systèmes temps-réel, évaluation de performances, Network Calculus, Ethernet commuté, classification de service

Composition du jury :

Rapporteurs :
Professeur Jean-Louis Boimond, Université d'Angers, LISA
Professeur Jean-Marc Faure, SupMéca, StOuen, LURPA
Professeur Christian Fraboul, Institut National Polytechnique de Toulouse, IRIT

Examinateurs :
Professeur Sirkka-Liisa Jämsä-Jounela, Université de Technologie d'Helsinki, Finlande

Directeurs de thèse :
Professeur Thierry Divoux, Université Henri Poincaré Nancy 1, CRAN
Professeur Eric Rondeau, Université Henri Poincaré Nancy 1, CRAN

" Contribution à un modèle d'évaluation quantitative des performances fiabilistes de fonctions électroniques et programmables dédiées à la sécurité"
(Soutenance de thèse - Karim HAMIDI)

La prévention des risques joue un rôle de plus en plus important dans les secteurs industriels, les applications de transport et les installations nucléaires. L'ajout d'une fonction dédiée à la sécurité est un choix visant, par la détection précoce d'une situation accidentogène, à éviter un accident par la mise en œuvre de moyens de réaction permettant le retour du système dans un « état sûr ». L'estimation de ses indicateurs de performances doit donc permettre de juger des avantages en terme de réduction du risque, et des inconvénients en terme de perte économique induite par son déclenchement intempestif, que fait porter l'ajout d'une telle fonction à une installation.
L'utilisation d'architectures électroniques programmables (EP) s'est accompagnée de contraintes grandissantes (partage de ressources matérielles, informationnelles, modes dégradés de fonctionnement…), qui tendent à influencer fortement la qualité de service de telles fonctions. Il devient donc très difficile d'évaluer les performances (au sens fiabiliste) de telles fonctions. Devant l'influence grandissante des défaillances multiples sur la fiabilité de fonction de sécurité(CCF, MCF, activation de modes latents, défaillance de partie test et testée…), il nous a semblé important de proposer une méthode permettant, par une meilleure prise en compte de l'aspect temporel, d'estimer de manière plus précise les indicateurs de performances d'une fonction EP dédiée à la sécurité.
Ce travail introduit le concept d'information et interprète un mode de défaillance de la fonction d'étude comme le résultat de l'initiation et de la propagation d'information(s) erronée(s) jusqu'au niveau des actionneurs. Il propose donc de distinguer d'une part les phénomènes d'apparition et de disparition d'erreurs (matérielles et environnementales), et les séquences d'activation de celles-ci (défaillances locales) aboutissant à un mode de défaillance du système. Cette distinction permet d'expliquer le concept de « défaillances simultanées » et d'aborder de manières différentes les problématiques de défaillances de cause commune et d'activation de mode de défaillance latent. On construit, en partant de cette distinction entre existence et activation d'erreur, un modèle dynamique général d'estimation des indicateurs de performances. Il est basé sur un ensemble de modèles stochastiques, permettant de simuler l'évolution temporelle des probabilités d'erreurs matérielles pour chaque ressource (prise en compte implicite d'exposition mutuelle à des contraintes environnementales), et sur deux listes caractéristiques, donnant les combinaisons d'erreurs activées menant à un mode de défaillance du système. La méthode d'identification des listes proposées se base, d'une part, sur une représentation de haut-niveau, de type informationnelle de l'architecture fonctionnelle (incluant les procédures de test et de reconfiguration), et sur une représentation par automate d'état fini du comportement de ses entités constitutives. Elle peut être interprétée comme le résultat d'une propagation de langage (agrégation et réduction) le long de flux élémentaires d'information. Ce processus de construction a fait l'objet d'une automatisation (logiciel AF M CI en Java).
La méthode proposée de construction des processus stochastiques portant sur les états d'erreurs matériels sera, quant à elle, plus classique puisque basée sur des processus markoviens. On privilégiera, néanmoins, l'utilisation de chaîne de Markov non homogènes (taux de transitions non constants) pour permettre de prendre en compte l'influence de l'évolution des contraintes environnementales sur les taux de pannes des composants constitutifs de ces ressources matérielles, et expliquerons leur extension dans le cas de ressources préventivement maintenues.

Mots clés : performances FMDS, flux informationnel, automate d'états, chaînes de Markov, norme IEC61508

"Proposition d'un modèle de désagrégation pour un plan tactique stable dans le contexte des chaînes logistiques et de l'usage d'un APS"
(Soutenance de thèse - Virna A. ORTIZ ARAYA)

Aujourd'hui, les entreprises veulent savoir combien il faut produire, quand et en combien de temps ? De plus, elles veulent avoir une vision globale de leur système de production et de leur logistique. Ainsi, l a gestion de la chaîne logistique est en charge de fiabiliser le niveau de service aux clients, en assurant la meilleure rentabilité pour l'entreprise.
Nous montrons dans cette thèse l'intérêt du plan tactique et la manière de déterminer des plans détaillés, en utilisant une structure HPP. Nous proposons une méthodologie de désagrégation à deux niveaux qui cherche à déterminer des PDP stables , en prenant en compte des plans prévisionnels robustes et stables . Des modèles d'optimisation sont proposés ainsi que des contraintes qui prennent en compte les décisions relatives à chaque niveau, afin d'assurer une certaine cohérence entre eux. Finalement, nous appliquons un modèle de traitement de la demande réelle, en utilisant le processus AR, pour rendre plus stable les PDP déterminés.

Mots Clefs : Chaîne Logistique, APS, Désagrégation, Plan Tactique, HPP, Programme Directeur de Production, Stabilité, AR (p).

Membres du jury :
Mme Colette MERCE, Professeur, LAAS, Toulouse (Rapporteur)
Mr Yves DALLERRY, Professeur, Ecole Centrale de Paris (Rapporteur)
Mr Samir LAMOURI, MdC, LISMMA CESTI, Paris (Examinateur)
Mr Alain RICHARD, Professeur, UHP, Nancy I (Examinateur)
Mr André THOMAS, HDR, UHP, Nancy I (Directeur de thèse)
Mr Cédric HUTT, Chef de produit, Entreprise DynaSys, Schiltigheim (Examinateur)

"Définition d'un système de dosimétrie tridimensionnel en curiethérapie à débit de dose pulsé"
(Soutenance de thèse - Faten AL AHMAD)

L'utilisation de l'imagerie 3D en curiethérapie avec la technique d'irradiation à débit de dose pulsé (PDR) a offert la possibilité d'optimiser la distribution de dose et d'évaluer cette distribution en relation avec l'anatomie du patient. L'intérêt principal de l'optimisation est d'assurer une couverture complète et homogène du volume cible par la dose de traitement tout en préservant les tissus sains et les organes à risque adjacents.
Notre travail a été de mettre en place un système de dosimétrie basé sur l'utilisation des images scanner en curiethérapie PDR. Nous avons abordé, dans ce travail, les éléments essentiels à définir pour aboutir à un système de dosimétrie 3D. Nous avons étudié la possibilité de définir ce système de dosimétrie dans des fantômes simulant des géométries d'implantation régulières et irrégulière, et dans des cas cliniques gynécologiques et ORL. Nous avons montré que la règle du système de Paris concernant la géométrie d'implantation assure une couverture homogène du volume cible, néanmoins, cette règle est parfois difficile à appliquer. Ce qui nécessite une optimisation de la distribution de dose. Nous avons analysé les différentes méthodes d'optimisation, et montré les paramètres spécifiques nécessaires pour l'application de chaque méthode. Nous avons étudié et analysé les capacités et les limites des méthodes d'optimisation basées sur la géométrie d'implantation (optimisation directe). La nécessité d'une méthode d'optimisation basée sur l'anatomie s'impose lorsqu'un système de dosimétrie 3D complet doit être défini. La méthode de la planification inverse (IPSA) a été étudiée pour aboutir à un système de dosimétrie 3D applicable dans tous les cas cliniques. Nous avons complété le système de dosimétrie en définissant une procédure d'évaluation de la distribution de dose tenant compte d'informations anatomiques et d'informations sur l'homogénéité de la distribution de dose.
Ce travail a montré la possibilité d'aboutir à une distribution de dose conforme au volume cible tout en préservant les tissus sains et les organes à risque. Un système de dosimétrie basé sur des méthodes anatomiques peut être applicable dans tous les cas cliniques et adapté à chaque anatomie du patient. Une haute précision de la définition du volume cible et des organes à risque est indispensable pour l'utilisation clinique d'une méthode de calcul de dose basée sur des données anatomiques.

Mots-clefs : Curiethérapie à débit pulsé, images scanner, optimisation directe, planification inverse.

"Analysis of Process Modelling Languages for Enterprise Interoperability"

(Diplôme Universitaire de Recherche Post-Doctorale - Pétia WOHED)

The research regards the domain of interoperability and interoperable information systems. Enterprise
analysis and modelling is an essential tool for achieving interoperability. However, the big number and diversity of enterprise modelling tools and techniques available today challenges the usefulness of enterprise modelling. Addressing this problem, a Unified Enterprise Modelling Language (UEML) is under development. The aim of this language is to function as a bridge between different enterprise modelling techniques and tools facilitating model translation and hence support model exchange and communication. The work presented here is on analysis of UEML and its further development.
Firstly, a number of additional requiems are identified and extensions to UEML for capturing these requirements are proposed.
Secondly, a number of enterprise modelling languages are in deep analysed so that modelling constructs missing from UEML shall be exposed and extension areas outlined.
Thirdly, a pilot study is carried out. In this study a formalisation technique for the purposes of formalising UEML is tested.

Directeur de Recherche: Prof. Gérard Morel
Co-Directeur de Recherche: Hervé Panetto

"Estimation de retard dans des conditions expérimentales passives - Application à l'identification de bief de rivière -"
(Soutenance de thèse - Magalie THOMASSIN)

Cette thèse porte sur l’identification de modèles à temps discret dans des conditions expérimentales passives, et plus précisément, sur l’estimation de retard. Ces travaux sont motivés par une application à des biefs de rivière aménagés pour la production d’énergie hydroélectrique. Le retard est dû au phénomène de transport de l'eau entre deux aménagements généralement distants de plusieurs kilomètres. Les problèmes résident dans la difficulté d'imposer des plans d'expérience, et en particulier, dans l'obligation d'utiliser des données recueillies dans un contexte de régulation avec action anticipatrice effectuée par un opérateur humain.
Après avoir classé les différentes notions d’identifiabilité (nombreuses dans la littérature), une approche permettant de déterminer le degré d’identifiabilité a posteriori des paramètres à partir d’une analyse de sensibilité est proposée. Son application montre la faible identifiabilité a posteriori du retard pour les données disponibles. Une étude d’applicabilité de différentes méthodes d’estimation de retard au cas du modèle simplifié du bief aménagé est menée en motivant les choix retenus. Ceci nous a alors conduit à généraliser une méthode fondée sur les corrélations des signaux d’entrée-sortie au cas de structures bouclées à deux entrées et une sortie.
Afin de pallier les inconvénients engendrés par les conditions expérimentales passives, une méthode originale d’identification bayésienne de réponses impulsionnelles est développée. Cette méthode, non-supervisée, présente l’avantage d’être efficace et simple à mettre en œuvre. La difficulté majeure de son développement réside dans l’estimation des hyperparamètres, due à un problème de dégénérescence d’une densité de probabilité. Ce problème est résolu en intégrant une nouvelle contrainte a priori sur l’hyperparamètre responsable de cette dégénérescence. Les résultats sur les données réelles montrent une diminution sensible de la plage de variation du retard estimé et une cohérence avec les paramètres physiques du bief. Enfin, une représentation originale des réponses impulsionnelles identifiées pour chaque jeu de données facilite la visualisation de leur évolution sur une période d’un an.

Mots-clés :
identification des systèmes, estimation de retard, conditions expérimentales passives, approche bayésienne, identifiabilité, bief de rivière aménagé.

Membres du jury :
Jean-Pierre Richard, Professeur à l’Ecole Centrale de Lille (rapporteur)
Didier Georges, Professeur à l'Institut National Polytechnique de Grenoble (rapporteur)
Michel Fliess, Directeur de Recherche au CNRS
Mohamed Darouach, Professeur à l'Université H. Poincaré, Nancy 1
Alain Richard, Professeur à l'Université H. Poincaré, Nancy 1
Thierry Bastogne, Maître de Conférences à l'Université H. Poincaré, Nancy 1

"Contribution à la maintenance prévisionnelle des systèmes de production par la formalisation d’un processus de pronostic"

L'émergence du concept de « durabilité » en entreprise oblige dorénavant les industriels à intégrer dans leur stratégie de développement, au-delà de la finalité économique habituelle, de nouvelles préoccupations sociales et environnementales. Cet enjeu majeur se décline, au niveau du système d'exécution de la production, par le concept de maintien en conditions opérationnelles (MCO) qui met en oeuvre un ensemble de moyens logistiques et de processus, dont le processus pivot de maintenance, principal levier pour agir sur la performance globale du système de production. Cette performance est d'autant plus difficile à maîtriser que l'évolution continue de l'environnement, le vieillissement des composants… modifient sans cesse les caractéristiques du système à maintenir en opérationnalité. Le MCO doit donc évoluer vers de nouvelles formes plus coopératives et plus proactives.
Cette évolution se traduit pour le processus de maintenance par le déploiement d'un Système Intégré de Maintenance Prévisionnelle (SIMP). Cependant, la mise en œuvre du SIMP dans un cadre industriel complexe et bien que facilitée à l'heure actuelle par le développement des NTIC, reste délicate à réaliser à cause du manque d'outils/méthodes pour la modélisation et l'intégration de ses processus fondamentaux. En ce sens, notre contribution porte sur la formalisation du processus clé de la maintenance prévisionnelle : le pronostic. La démarche de modélisation proposée s'appuie sur le couplage d'une représentation probabiliste de l'état d'un système basée sur le formalisme des Réseaux Bayésiens Dynamiques (RBD), et d'une approche événementielle de la surveillance de la dégradation de ses composants. La mise en œuvre du processus de pronostic sur le système de Déroulage / Pressage de la plate-forme TELMA démontre la faisabilité de la méthodologie proposée aussi bien d'un point de vue « construction des modèles », que d'un point de vue « intégration du processus de pronostic ».

Mots clés :
Maintenance, E-Maintenance, Maintenance prévisionnelle, Pronostic, Dégradation, Surveillance, Approche processus, Analyse dysfonctionnelle, Réseau bayésien dynamique.

"Contribution à la stabilisation des systèmes LPV et des systèmes linéaires à commutation"

L'étude des systèmes LPV a surtout été motivée par les techniques de synthèse de lois de commande dites à séquencement de gains (gain scheduling control) où la synthèse du correcteur se ramène à la synthèse de plusieurs correcteurs linéaires pour une famille de modèles linéarisés et une procédure d'interpolation. Même si l'on aboutit à de bons résultats en pratique, ces heuristiques ne prennent pas en compte les variations paramétriques et ne donnent donc aucune garantie de stabilité et de performance si ce n'est pour des variations très lentes des paramètres. C'est pourquoi l'approche LPV s'est avérée très utile pour simplifier la phase d'interpolation et les problèmes d'implémentation du correcteur à gains séquencés. Elle permet notamment de considérer le correcteur comme une seule entité où l'aspect séquemcement de gains est réalisé par la dépendance paramétrique du correcteur.

En France, l'étude de ces systèmes a commencé au CERT-ONERA où des résultats importants relatifs aux problèmes de robustesse notamment ont été développés avec une application privilégiée dans le domaine de l'Aéronautique. C'est dans ce domaine d'application que l'approche LPV est populaire puisque l'approche pratique et heuristique de la commande par séquencement de gains y trouve son origine. Cette popularité est plus que jamais d'actualité.

* participer à la réduction du conservatisme des conditions de stabilité utilisées pour les systèmes LPV et en privilégiant l'utilisation d'une fonction de Lyapunov qui tient compte de la dépendance paramétrique.

* montrer que la classe des systèmes LPV peut être particularisée pour correspondre à une classe de systèmes dynamiques hybrides et apporter une solution aux problèmes de stabilité correspondants. Cette classe est celle des systèmes linéaires à commutation qui sont composés de systèmes linéaires et d'une loi de commutation gérant le passage d'un système à un autre. Ces systèmes sont dits hybrides puisque le comportement global est le résultat de l'interaction entre un comportement continu et un comportement type événementiel.

* montrer que la synchronisation du chaos appliquée au cryptage de l'information est un domaine d'application nouveau de l'approche LPV.

"Contribution à l'automatisation du processus d'acquisition de formes complexes à l'aide d'un capteur laser plan en vue de leur contrôle géométrique"

De nos jours, il est possible de créer des pièces de formes de plus en plus complexes. La géométrie de telles pièces doit pouvoir être vérifiée rapidement. L'objectif de cette thèse est d'étudier une démarche automatisée de contrôle de pièces définies par leur modèle CAO. Il s'agit notamment de proposer les modèles, les algorithmes et les méthodes associées pour numériser automatiquement une pièce 3D. Actuellement, même si les technologies des différents capteurs s'améliorent tant au niveau performances que facilité d'utilisation, la détermination de la stratégie de numérisation est encore une tâche très interactive. L'expérience de l'opérateur a une grosse influence quand à la qualité du nuage de point. Les critères d'évaluation de la qualité d'un nuage de points sont la précision et la densité. L'approche proposée pour passer du modèle CAO aux trajectoires de numérisation comporte 6 étapes. Dans les étapes 1 à 3, les visibilités locales, globales et réelles sont calculées à partir du modèle CAO grâce à l'utilisation de la théorie des visibilités appliquée à une sphère de Gauss. Ensuite, dans une 4eme étape, le nombre de directions de visibilité nécessaires à la numérisation totale de la pièce est déterminé grâce à une heuristique. Dans la 5eme étape, les modèles surfaciques associés à chaque direction de scanning sont extraits du modèle CAO. Pour terminer, un module de génération de trajectoires planifie les trajectoires du capteur en prenant en compte les qualités optiques du capteur ainsi que sa géométrie afin d'optimiser la qualité du nuage de points et d'éviter les collisions.

Mots Clefs :
Visibilité, Planification de trajectoires, Numérisation 3D, Contrôle géométrique.

"Aide au diagnostic cardio-vasculaire par la superposition en 2D et 3D des images de coronarographie et de tomoscintigraphie. Segmentation de l'arbre coronaire et reconstruction 3D"

Cette thèse s'intègre dans un projet de synthèse d'un outil d'aide au diagnostic et à l'évaluation des maladies coronariennes. Actuellement, ce diagnostic s'effectue grâce aux résultats sous forme d'images de deux examens distincts: la coronarographie et la tomoscintigraphie. L'un décrit l'anatomie des artères, l'autre précise l'irrigation du myocarde.
Chaque image apportant une information complémentaire de l'autre (sténose et ischémie), le but est de générer une seule image contenant les deux renseignements liés entre eux, rapportés à un même repère et à une même échelle afin de rendre plus clair le lien de cause à effet entre les deux.
Le contexte médical de l'application et le partenariat d'industriels impose des contraintes fortes de fiabilité, de robustesse et de portabilité des algorithmes à concevoir. Il faut en particulier faire face à la diversité biologique des patients et à la qualité médiocre des images.
Le coeur est approximativement un ellipsoïde et les artères coronaires sont situées à sa surface. La coronarographie, image de projection, comporte plusieurs incidences sur lesquelles sont visibles à la fois les artères irriguant la paroi directement soumise aux rayons et celles irriguant la paroi opposée. La première partie de la thèse concerne la segmentation automatique des artères sur les coronarographies natives de manière à signifier différemment les artères propres à l'irrigation de chaque face pour ensuite superposer en 2D et 3D les données de perfusion de cette paroi. Un algorithme de poursuite séquentielle détectant l'ensemble de l'arborescence est implémenté, amélioré et testé. Les résultats ne permettent cependant pas une utilisation en routine clinique.

La seconde partie de la thèse propose une représentation 3D du coeur. Cette méthode, affranchie de toute donnée géométrique précise sur la structure des machines utilisées pour les examens, utilise des résultats de recalage pour réaliser, à partir de points homologues, une reconstruction 3D des artères schématiques sur le volume cardiaque de perfusion. Cette modélisation permet ainsi simplement de visualiser le lien entre sténoses et ischémie. Des tests sont ensuite réalisés sur un fantôme et neuf patients.

Mots clefs : segmentation, poursuite séquentielle, reconstruction 3D, coronarographie.

"Définition d'une méthodologie de Conception des Systèmes Mécatroniques Sûrs de Fonctionnement"

Les travaux de thèse développés durant ces trois années s'inscrivent dans la lignée de travaux en sûreté de fonctionnement de Didier JAMPI, à savoir définir une méthodologie de conception des systèmes de contrôle-commande qui intègre les activités de conception tout au long des différents cycles de vie. L'objectif d'une méthodologie est d'apporter une garantie sur la qualité des systèmes développés, tout en considérant les contraintes de coût et de temps.
Le principe général de cette première thèse consistait à exploiter un modèle exprimé dans le formalisme des réseaux de Petri.
L'expérience acquise dans le milieu industriel montre qu'il n'est pas envisageable de bouleverser radicalement les habitudes de conception, notamment en contraignant l'utilisateur à manipuler des langages qui lui sont étrangers, mais par contre que les méthodes actuellement utilisées peuvent être facilement améliorées en apportant des éléments complémentaires.Il est manifeste que la complexité croissante et la spécificité des systèmes embarqués justifieront de plus en plus le besoin de structurer l'ensemble des activités de conception. Vérification, validation, spécification comportementale et bien entendu sûreté de fonctionnement font partie intégrante d'un même processus. A travers cette thèse, nous avons voulu fédérer toutes ces activités autour d'un noyau central : la modélisation du système dans le formalisme habituellement utilisé dans les projets métiers de la conception.
Suite aux travaux précédents, nous avons tout d'abord souhaité améliorer la méthodologie basée sur les réseaux de Petri, et apporter quelques compléments indispensables. L'étude des méthodes formelles a démontré un intérêt certain dans la phase de vérification/validation : la capacité d'élimination d'un maximum d'erreurs permet d'accélérer les phases de tests ; de plus,les méthodes formelles sont applicables à chaque étape du raffinement d'un modèle, évitant ainsi l'introduction de fautes au cours de la conception. Enfin précisons que cette approche comble les limites des méthodes empiriques telles que la simulation ou le test : celles-ci permettent de prouver l'existence d'erreurs, mais jamais de démonter leur absence ! L'approche par « model-checking » garantit formellement que le modèle est sans erreur.
Un travail important a surtout été réalisé sur l'analyse quantitative de la sûreté de fonctionnement. Il semble important de disposer d'une modélisation dysfonctionnelle du système, c'est-à-dire un modèle qui traduit le comportement du système en présence de défaillances, afin d'améliorer la compréhension des mécanismes de ces défaillances et de permettre des échanges entre les différents protagonistes participant à un projet véhicule. Cette modélisation est également nécessaire en vue d'une capitalisation des expériences réalisées tout au long des différents
projets. Nous nous sommes donc orientés vers une méthode graphique et analytique : les graphes de Markov. De plus, la construction d'un tel modèle est facilitée de par son analogie avec les formalismes à états-transitions (Statecharts, réseaux de Petri,'). Néanmoins, il est reconnu que la démarche traditionnelle souffre de certaines limitations liées à la génération de l'explosion combinatoire du nombre d'états, et d'hypothèses restrictives. Les méthodes de simplification trouvées dans la littérature nous ont paru inapplicables au niveau industriel.
Nous avons adapté la méthode markovienne afin que celle-ci puisse être facilement compréhensible. A partir d'un système embarqué quelconque, le graphe de Markov illustrera par exemple les différents modes de fonctionnement existant (modes nominaux, dégradés, états redoutés'), et la façon d'y accéder (les taux de défaillances).
L'objectif principal de la méthode quantitative est de répondre à la problématique de représentation et d'évaluation de la fiabilité des SDH (Systèmes Dynamiques Hybrides). La complexité d'évaluation des attributs de sûreté de fonctionnement est liée à l'interaction permanente entre le comportement du système, et le processus de défaillance.
Le principe général à coupler les deux méthodes d'analyse classiques : la simulation et les graphes de Markov, afin de contourner les limites intrinsèques à ces méthodes (temps de simulation, explosion combinatoire).
L'approche proposée consiste à réaliser une agrégation des états élémentaires d'un graphe de Markov. L'influence du système sur le processus de défaillance est intégrée sur le modèle par le biais de termes de pondération des taux de défaillance. Ceux-ci permettent de prendre explicitement en compte la dynamique interne (rapide) du système. Ces coefficients sont évalués par une simple simulation, permettant ainsi de traiter des systèmes complexes.
Seul ce type d'approche, qualifié de « dynamique », permet de traiter des systèmes fortement dépendant du temps (par exemple, en cas d'existence de reconfigurations matérielles ou logicielles).

Mots clés : formalisme à état/transition, graphe de Markov, agrégation, séparation des dynamiques, simulation, model-checking.

"Commande basée sur des observateurs pour les systèmes non-linéaires en temps discret"

Les travaux de recherche qui ont été menés dans le cadre de cette thèse portent sur la stabilisation, par des commandes basées sur des observateurs, des systèmes non-linéaires en temps discret. Dans un premier temps, après un tour d'horizon des différentes lois de commande développées dans la littérature, nous avons fait le choix de prendre une direction peu exploitée jusqu'à présent, elle s'inspire de la loi de commande optimale pour les systèmes linéaires, et de l'étendre aux systèmes non-linéaires. L'approche que nous avons proposée a l'avantage de ne pas imposer une structure particulière à la sortie du système, contrairement aux méthodes qui se basent sur la théorie de la passivité. En outre, à la différence de la méthode Jurdjevic-Quinn, elle n'exige pas la stabilité de la dynamique libre tout en utilisant une fonction de Lyapunov standard et commune à plusieurs systèmes pour l'analyse de la stabilité. De plus elle a l'avantage d'être simple à implémenter. Utilisant les résultats établis précédemment, la synthèse d'une loi de commande basée sur l'Observateur de Kalman Étendu a été abordée. En non linéaire, l'introduction d'un observateur dans une loi de commande se révélant délicate du point de vue de la stabilité, l'accent a été mis sur l'analyse de la convergence. Des propriétés et des conditions de stabilité, sous forme d'inégalités matricielles, ont été également établies. La troisième partie, présente une loi de commande basée sur un observateur qui stabilise exponentiellement une classe de systèmes non linéaires. L'utilisation d'une loi de commande bornée, associée à un observateur de Luenberger, permet d'assurer la stabilité globale de la boucle fermée. Cette loi de commande peut être appliquée à des systèmes dont les dynamiques libres sont instables. Une extension aux systèmes à retard a été établie. En effet, dans la plupart des systèmes industriels, souvent, les modèles dynamiques sont en présence de retard. Ce dernier est une grande source d'instabilité. Dans la dernière partie, nous avons présenté des conditions sous forme d'inégalités matricielles assez simple à vérifier, qui permettent de stabiliser asymptotiquement une large classe de systèmes à retard non linéaires. D'autres conditions, permettant de générer des observateurs pour différentes classes de systèmes à retard non linéaires, ont été présentées. Les observateurs proposés possèdent la même dimension que les systèmes, car ils ne sont pas basés sur une augmentation de l'état, augmentation qui peut se révéler assez délicate dans le cas des systèmes de grandes dimensions ou avec un retard important. La conclusion dresse enfin le bilan des outils de commande proposés, fixes leurs limites, puis ouvre des perspectives de recherche vers lesquelles il semble intéressant de s'orienter. Mots clés: Systèmes non-linéaires, systèmes en temps discret, stabilisation, commande par retour d'état, commande basée sur un observateur, filtre de Kalman étendu, systèmes à dynamique libre instable, systèmes à retard, observateur, inégalités matricielles linéaires.

Les observateurs polytopiques pour la synchronisation du chaos des systèmes à temps discret

Une spécificité des systèmes dynamiques non linéaires réside dans la nature des leurs régimes permanents. Parmi l'ensemble des régimes permanents autres que ceux de type point fixe ou cycle, les comportements chaotiques se distinguent par leur complexité. Un régime chaotique est caractérisé dans l'espace d'état par des trajectoires non convergentes mais bornées, évoluant dans un domaine appelé ''attracteur chaotique''. Ainsi, la nature erratique et la grande sensibilité aux conditions initiales, constituent des caractéristiques dominantes du chaos. Deux constatations essentielles motivent mes recherches. En premier lieu, dans les années 1990, des travaux ont montré qu'un couplage adéquat entre deux systèmes chaotiques pouvait conduire à leur synchronisation. Par la suite, les conditions d'obtention de la synchronisation du chaos ont été formalisées du point de vue de l'Automatique et le problème subsiste encore en tant que question spécifique ouverte. En second lieu, il s'avère que les caractéristiques essentielles du chaos, à savoir son caractère erratique et sa grande sensibilité aux conditions initiales, peuvent être mises à profit à des fins de cryptage. En effet, ces propriétés sont étroitement liées aux notions de diffusion et de confusion usuellement rencontrées en cryptographie. L'élaboration du schéma de décryptage nécessite de façon conjointe la synchronisation de l'émetteur et du récepteur et la récupération de l'information d'origine. La phase de synchronisation dans ce contexte s'apparente également à la synthèse d'observateurs pour les systèmes non linéaires. La contribution des travaux présentés est double. Une nouvelle classe d'observateurs adaptés aux systèmes chaotiques pouvant être réécrits sous forme Linéaires à Paramètres Variant dans le temps (LPV) est proposée. La synthèse des observateurs est formulée en termes d'Inégalités Matricielles Linéaires. Elle a pour avantages d'être systématique, facilement soluble de par l'existence d'algorithmes numériques efficaces et d'assurer une convergence globale. La convergence est assurée par une fonction de Lyapunov dépendant du temps afin de minimiser le conservatisme des conditions. Dans le contexte appliqué au cryptage, deux nouvelles approches pour récupérer l'information au niveau du récepteur sont proposées et sont basées sur des observateurs polytopiques à entrées inconnues. Elles permettent d'améliorer les techniques de décryptage usuelles et d'élargir la classe des systèmes pouvant être utilisés en tant que générateurs de chaos.

Sûreté de fonctionnement de systèmes d'automatisation à intelligence distribuée

Ce mémoire est consacré à la modélisation et à l'évaluation des paramètres de sûreté de fonctionnement de systèmes d'automatisation à intelligence distribuée (SAID) ou systèmes commandés en réseau. Les systèmes d'automatisation à intelligence distribuée sont des systèmes qui sont composés de capteurs et actionneurs intelligents, architecturés autour d'un réseau de communication, typiquement un réseau de terrain. Les travaux développés traitent de l'évaluation de la sûreté de fonctionnement, notamment la fiabilité et la disponibilité de ces systèmes, en prenant en compte la normalisation. Cette approche s'applique à la fois à des grands systèmes et à des systèmes embarqués. Dans le but de proposer une méthode pour d'aide à la conception des SAID, trois approches sont développées : - une approche statique basée sur la topologie de l'architecture et traitant des fonctions à distribuer sur le SAID : diverses architectures sont évaluées, à l'aide notamment d'une extension des diagrammes de décision binaires, - une approche temporelle ou dynamique mêlant les réseaux de Petri colorés à arcs probabilistes et les simulations de Monte-Carlo et permettant la prise en compte de l'évolution des modes de fonctionnement et états du système, - une approche informationnelle, en cours de développement, par laquelle nous proposons d'aborder l'étude du SAID sous un autre angle, en nous affranchissant de l'architecture elle-même et en nous focalisant sur les informations circulant ainsi que leurs crédibilités. Les autres aspects traités dans ce mémoire concernent l'évaluation du niveau de sécurité de réseaux de terrains de sécurité, ainsi que l'étude, en cours, d'une boucle de sécurité constituée d'instruments intelligents.

Mots-clés : sûreté de fonctionnement – fiabilité – disponibilité – sécurité – système distribué – instrumentation intelligente – réseau de terrain – réseau de Petri stochastique – réseau de Petri coloré – diagramme de décision binaire – "networked control system" – système d'automatisation à intelligence distribuée – répartition de tâches – approche statique – approche dynamique – approche informationnelle

"Contrôle par le produit des systèmes d'exécution de la production : apport des techniques de synthèse"

Résumé: Maîtriser la variabilité des produits impose de pouvoir adapter le contrôle de la production aux particularités de chaque produit et d'assurer individuellement leur traçabilité. En ce sens, le produit peut être considéré comme le pivot devant assurer la cohérence entre les niveaux de gestion et d'exécution de la fabrication. Ainsi, dans un système de production où l'intelligence est distribuée entre les différents acteurs de la production, et notamment dans le produit lui-même, automatiser implique de contrôler par le produit : à l'instant t les ressources qui assurent ses transformations d'états à travers le temps les ressources qui assurent sa transformation à travers les différentes unités de production Ce nouveau modèle d'organisation induit de nouvelles méthodes d'ingénierie. Nous modélisons les systèmes contrôlés par le produit dans le cadre de la théorie du contrôle par supervision, de manière à utiliser les techniques formelles de synthèse pour générer le contrôle par le produit des ressources et de la production.

Mots-clés : Personnalisation de masse, Contrôle par le Produit, Ingénierie d'Automatisation, Modélisation, Synthèse de la Commande, Synthèse de Trajectoires

"Modélisation et simulation de la logistique d'approvisionnement dans l'industrie automobile Application à un grand constructeur"

Face à un contexte de production en constante évolution, les constructeurs automobiles doivent maîtriser leur logistique d'approvisionnement. Aujourd'hui, sa complexité rend difficile l'évaluation globale de sa performance, de la commande d'un véhicule jusqu'à sa livraison au client. Nos travaux veulent contribuer à l'amélioration globale de la flexibilité de la logistique et de la réactivité face aux aléas d'approvisionnements. Nous proposons alors une modélisation des flux logistiques à des fins d'évaluation. Dans le cadre d'une approche systémique un méta-modèle UML des flux est proposé puis instancié sur la chaîne logistique d'approvisionnement PSA. Des indicateurs de flux pertinents sont ensuite proposés pour l'évaluation globale des performances d'un système logistique. Cette modélisation est implémentée dans une plateforme de simulation (SimAppro) de toute la logistique d'approvisionnement de PSA, connectée aux systèmes d'informations propriétaires. Nous proposons et mettons en œuvre ensuite une démarche de validation de l'outil. Enfin nous avons effectué une application industrielle de nos travaux. Son but est d'apporter une réponse pour la juste sécurisation des stocks sans altération de la qualité de service. Les résultats obtenus par le biais de deux heuristiques simples (aspect décisionnel) couplés avec le simulateur SimAppro (évaluation) laissent à penser qu'il est possible de diminuer globalement les niveaux de sécurisation des stocks constituants tout en améliorant le nombre de véhicules « bons » en sortie des lignes de montage.

Mots clés : Modélisation, UML, Systémique, logistique d'approvisionnement, aide à la décision, simulation, industrie automobile

"Identification par les techniques des sous-espaces - Application au diagnostic"

Dans ce document, le problème d'identification des systèmes dynamiques MIMO et de détection et d'isolation de défauts de capteurs est abordé à l'aide des méthodes des sous-espaces dans ce document.
Le chapitre 1 destiné à l'identification des systèmes linéaires, commence par une présentation des méthodes classiques des sous-espaces basées sur l'estimation de la matrice d'observabilité étendue et/ou l'estimation de la matrice des séquences d'état. Ensuite, une nouvelle approche basée sur l'utilisation des modèles FIR et l'estimation des paramètres de Markov permettant d'obtenir une réalisation minimale et équilibrée à l'aide de l'algorithme ERA est proposée. Trois méthodes d'identification basées sur cette approche sont établies pour l'identification des systèmes linéaires en présence de bruits colorés.
Le deuxième chapitre s'intéresse à l'identification des systèmes à commutation à l'aide d'une modélisation multimodèle avec des modèles locaux découplés et des fonctions de pondération binaires. Deux méthodes sont proposées pour résoudre ce problème d'identification non supervisé : la première réalise la classification des données à l'aide des techniques de détection de ruptures de modèle tandis que cette classification est réalisée dans la seconde méthode par la détermination des hyperplans représentant les modèles locaux dans l'espace des sorties et des entrées. Après l'estimation des fonctions de pondération, une réalisation minimale et équilibrée de chaque modèle local est déterminée dans l'une ou l'autre méthode à l'aide de la méthode des moindres carrés pondérés.
Dans le chapitre 3, une méthode d'identification des systèmes non-linéaires avec l'approche multi-modèle est proposée. Contrairement au chapitre précédent, les fonctions de pondération des modèles locaux ne sont plus binaires mais prennent des valeurs comprises entre zéro et un. La méthode proposée suppose les poids connus puis identifie une réalisation minimale et équilibrée de chaque modèle local.
Le dernier chapitre propose une méthode de détection et d'isolation de défauts de capteurs dans le cas où le modèle du système n'est pas connu. La méthode approxime la sortie du système à l'aide d'un modèle FIR puis annule l'influence des entrées par une projection orthogonale ce qui permet d'obtenir un résidu structuré. Les conditions de sensibilité du résidu aux défauts de capteurs sont établies. La méthode proposée s'affranchit des incertitudes paramétriques du fait qu'aucun modèle explicite ou implicite n'est estimé.

Mots clés : méthodes d'identification des sous-espaces, systèmes à commutations, approche multi-modèle, détection et localisation de défaut de capteur, filtre impulsionnel à réponse finie (FIR), paramètres de Markov

"Définition d’un cadre pour l’organisation et l’évaluation des activités du travail coopératif "

Les entreprises se focalisent de plus en plus sur les aspects organisationnels qui leur permettent de se structurer en processus qu'il faut maîtriser. Cette orientation est renforcée par l'évolution des entreprises vers des structures qui privilégient le travail coopératif. Avec ces nouvelles approches, de nouveaux besoins apparaissent pour mieux définir, coordonner et contrôler les équipes et les activités du travail coopératif. Il y a besoin pour cela d'outils et méthodes d'aide à la gestion d'organisations complexes. Complexe signifie que l'organisation concernée met en jeu de nombreuses activités, des intervenants provenant d'horizons différents et surtout de nombreuses interactions entre les différentes activités.

Le travail de thèse porte sur la définition d'un cadre qui permette d'assister le travail coopératif en apportant aux acteurs une aide à la coopération et à l'activité de groupe. La définition de ce cadre s'inspire de la démarche d'amélioration de processus du CMM (Capability Maturity Model) développé par le SEI (Software Engineering Institute), repris par l'ISO 15504 (ISO SPICE). Ce modèle qui a pour objectif de rendre stables, prévisibles et matures un processus organisationnel, est construit selon 4 paliers d'évolution qui permettent à une organisation de franchir progressivement des niveaux de maturité.
Le cadre proposé dans cette thèse est défini selon une approche en 4 axes qui correspondent aux actions progressives à mettre en œuvre pour définir une organisation adéquate des activités coopératives.
L'axe 1 concerne la structuration des activités : analyse des dépendances entre activités, regroupement et/ou décomposition en tâches, planification des groupes de travail.
L'axe 2 concerne la caractérisation des activités en fonction des interactions dans les groupes de travail : définition des rôles interactionnels et gestion des interfaces entre groupes de travail.
L'axe 3 concerne l'évaluation des performances d'une organisation de travail en fonction du nombre d'itérations entre activités : estimation des durées, charges et coûts.
L'axe 4 concerne l'optimisation d'une organisation de travail en fonction des résultats d'évaluation : mise en œuvre de différentes solutions d'organisation et d'exécution des activités. Des méthodes principalement issues de la théorie des graphes et des techniques de partitionnement et évaluation de performance sont proposées en support dans chaque axe. Un outil logiciel mettant en œuvre ces propositions a été développé dans le cadre de ces travaux. Il permet d'analyser, de décomposer et d'évaluer des processus complexes, ce qui en fait un support efficace pour l'aide à la décision en management, le contrôle dynamique des processus coopératif, pour la définition et la reconfiguration d'architecture informatique, et pour la mise en œuvre de logiciels coopératifs (outils de groupware, workflow et portail collaboratif, ...).

Mots clés : Travail coopératif, Organisation, Théorie des graphes, Méthodes de décomposition, Evaluation matricielle

"Conception d'observateurs non linéaires par approche multimodèle : application au diagnostic "

Les méthodes de détection et localisation de défauts pour les systèmes représentés à l'aide d'un modèle dynamique s'appuient sur la génération d'indicateurs de défauts, souvent appelés résidus. Ces derniers sont calculés comme étant la différence entre des mesures prélevées sur le système réel et des estimations calculées à base d'un modèle. De nombreux résultats s'appuyant, en particulier, sur des modèles linéaires ont été développés dans diverses situations. Lorsqu'on souhaite représenter le comportement d'un système à l'aide d'un modèle non linéaire, la conception d'observateurs est en général plus délicate, notamment si l'on souhaite prendre en compte des entrées inconnues et des incertitudes de modèle. Le système peut alors être décrit à l'aide d'un multimodèle.
Dans ce mémoire, nous montrons comment transposer les techniques d'observateurs classiques notamment à mode glissant, appliquées pour l'estimation d'état et d'entrées inconnues de systèmes linéaires, pour la conception de multiobservateurs. La synthèse de ces derniers est basée sur la prise en compte d'un ensemble de contraintes permettant de garantir la convergence asymptotique du multiobservateur, ce qui conduit à la résolution d'un ensemble d'inégalités matricielles bilinéaires (parfois non linéaires) sous des contraintes structurelles. Ces inégalités peuvent être résolues en utilisant des techniques de linéarisation ou à l'aide de formulation LMI (inégalité linéaire matricielle) .

Mots-clés : Approche multimodèle, multiobservateur a entrées inconnues, mode glissant, stabilité quadratique, détection et localisation de défauts.

"Contribution à la modélisation et à la commande des systèmesélectrohydrauliques"
(Soutenance de thèse Abdelfettah HOCINE)