Academic literature on the topic 'Commande basé sur optimisation'

Dans la majorité des pays, il existe des lois strictes pour réglementer la qualité de l'eau provenant des systèmes de traitement d'eaux usées. Ces spécifications légales sont essentiellement influencées par des questions telles que la santé publique, l'environnement et les facteurs économiques. Les objectifs fondamentaux des procédés de traitement des eaux usées sont d'atteindre, avec l'utilisation d'énergie et à des coûts opérationnels minimaux, une concentration de matière biodégradable et de nutriments suffisamment basse dans les effluents et une production minimale de boues. Les systèmes de traitement des eaux usées sont de grandes dimensions et complexes. Ils sont aussi sujets à des variations importantes dans le flux d'entrée et dans la composition de l'eau à l'entrée, qui ne sont pas bien connues. Le procédé est multivariable, avec beaucoup de couplages croisés et nonlinéarités importantes. La dynamique dépend de la variabilité des flux d'entrée et de la complexité des phénomènes physico-chimiques et biochimiques. Le comportement dynamique démontre une énorme variation de temps de réponse (de quelques minutes jusqu'à plusieurs jours). Ces problèmes, combinés aux objectifs les plus importants du traitement des eaux usées, donnent lieu à une demande de techniques de commande avancées, qui peuvent conduire à une réduction du volume à traiter, une diminution importante dans l'utilisation des produits chimiques, et une possibilité d'économie d'énergie et une diminution des coûts d'opération. Dans ce travail, un " benchmark " (modèle de référence) d'un système complet de traitement des eaux usées a été développé, pour évaluer, à partir de simulations, la performance des différentes stratégies de commande proposées, y compris les techniques de respirométrie ("respirometry"). Ce travail s'aparente au Programme Européen d'Action COST (COST 624), et au projet "Respirometry in Control of the Activated Sludge Process (IWA Respirometry Task Group"). Le "Benchmark" représente un procédé de prédénitrification de la boue activée pour éliminer la matière organique et l'azote des effluents domestiques. Le simulateur est basé sur des modèles largement acceptés par la communauté internationale et il a été implanté dans un environnement Matlab/Simulink. La topologie du système et le développement complet du simulateur sont présentés dans ce travail. L'effet des conditions initiales et des caractéristiques du flux d'entrée (valeurs moyennes) sont analysés, aussi bien qu'un test en boucle ouverte. Les stratégies suivantes ont été sélectionnées en guise d'illustration de l'application de la commande automatique dans le "benchmark" (seulement avec commande proportionnel-intégral monovariable): commande basée sur la concentration d'oxygène dissous ("DO concentration-based control"), commande par respirométrie (commande par biomasse active et commande par taux de respiration bactérienne), et commande par concentration de nitrate (commande par dosage externe de carbone et recyclage du flux interne). Le "benchmark" est continuellement mis a jour et sa prochaine version va incorporer des fonctions d'optimisation en temps réel (on line) pour le procédé.

RÉSUMÉLe but de cette étude a été de déterminer si la saison ou la météo, mesurées objectivement, ont affecté les distances des trajets parcourus par les conducteurs âgés (≥ 70 ans, n = 279) à travers sept sites canadiens. Pendant l’hiver, pour tous les voyages effectués, la distance était de 7 pour cent plus court, lors du contrôle pour le site et si le voyage a eu lieu pendant la journée. En outre, pour les déplacements effectués dans les limites de la ville, la distance était de 1 pour cent plus courte en hiver et 5 pour cent plus en cas de pluie, par rapport à aucune précipitation, tout en contrôlant pour le temps (ou la saison, respectivement), le moment de la journée, et le site. La nuit, contrairement à toute attente, la distance des voyages était d’environ 30 pour cent plus, lors de la commande pour la saison et le site (et la météo). Pris ensemble, ces résultats suggèrent que les conducteurs canadiens âgés modifient leurs distances de déplacement basé sur la saison, les conditions météorologiques, et l’heure de la journée, mais pas toujours dans le sens attendu.

L'élevage traditionnel en vigueur en Martinique et en Guadeloupe (F.W.I.) est basé sur le pâturage libre des animaux, peu de parcellement des prairies, aucun contrôle de la reproduction (les mâles sont gardés au sein du troupeau tout au long de l'année) et aucune séparation des différents groupes d'animaux. De mauvaises conditions d'élevage souvent accompagnent de telles pratiques. Collecter des données d'élevage dans de telles conditions est très difficile particulièrement quand il y a un faible effectif de techniciens mis à disposition. L'auteur présente la méthodologie appliquée dans ces îles qui aide les éleveurs à accepter de nouvelles techniques de production et qui permet la collecte des données d'élevage. Cette méthodologie appellée "Opération Pilote" est basée sur des observations, études et expérimentations dans les Centres de Recherche ainsi que sur des observations, applications de résultats et contrôle de performances en fermes. Les résultats peuvent alors être une base de réflexions permettant de conseiller chaque éleveur sur un itinéraire technique spécifique, adapté à ses propres possibilités, en prenant en compte aussi les capacités techniques de l'environnement. Des pratiques de conduite d'élevage stables et améliorées favorisent par ailleurs, un contrôle de performances et une meilleure interprétation des résultats.

Dans ce mémoire d'Habilitation à Diriger les Recherches, seront présentées les recherches menées ces cinq dernières années sur des sujets liés à la commande sous contraintes, à la commande basée sur l'optimisation temps-réel et aux méthodes géométriques en Automatique. La première partie du mémoire d'écrit le parcours académique permettant de recadrer les résultats de recherche dans un parcours scientifique avec toutes ses dimensions la formation, l'enseignement, la recherche, le développement et la participation à la vie de la communauté. Dans la deuxième partie, nous retraçons le chemin de la commande optimale à la commande basée sur l'optimisation. Avec ce panorama historique nous montrerons que les recherches dans ce domaine ont toujours été partagées entre les travaux théoriques et les applications à visée industrielle. Ce panorama sera suivi d'une revue de méthodes géométriques utilisées en automatique, qui identifie une direction dans laquelle s'inscrit notre recherche. Nous insisterons sur les contributions dans le domaine avant d'établir un projet de recherche à court, moyen et long terme. La troisième partie contient une synthèse des travaux de recherche publiés récemment sur les sujets mentionnés précédemment afin d'offrir une image des directions explorées et des concepts clés qui ont guidé nos recherches dans les cinq dernières années. L'analyse des polyèdres paramétrés est présentée comme un problème de géométrie avec des implications multiples dans la commande prédictive sous contraintes dans le cas linéaire et hybride. Spécifiquement pour la commande prédictive des systèmes hybrides, des approches alternatives basées sur l'adaptation du modèle de prédiction en vue de l'exploitation des routines d'optimisation évoluées (algorithmes génétiques, etc.) ont été développées. Les outils géométriques sont utilisés aussi dans des problèmes plus éloignés de la commande prédictive comme le cas de la modélisation des systèmes affectés par un retard variable. Ici, les techni-ques géométriques permettent la description des modèles linéaires polytopiques qui peuvent être utilisés par la suite dans une procédure de synthèse de lois de commande robuste (et prédictive accessoirement). Finalement, dans un tout autre domaine, celui de la commande des systèmes multi-capteurs, on montre que les méthodes ensemblistes peuvent apporter des réponses pour les défis de détection et isolation des défauts. Quant à la commande prédictive, elle offre le cadre approprié pour la reconfiguration, l'autre aspect majeur de ce qu'on appelle communément " la conception d'un système de commande tolérant aux défauts ".

Le secteur du bâtiment, responsable de plus de 40% de consommation d’énergie globale et un tiers des émissions de gaz à effet de serre mondial, est un des centres de préoccupations autour des sujets liés au changement climatique et l’indépendance énergétique. Le travail de recherche a exigé l’apport de connaissances supplémentaires et la création d’outils spécifiques orientés sur l’optimisation globale du management énergétique des bâtiments de type tertiaire. Une problématique industrielle est associée à ces enjeux de transitions énergétique et écologique, à savoir le frein observé à la mise en place de plans d’actions de rénovation. En effet, pour des opérations d’optimisation ou de rénovation de petites-moyennes envergures, les coûts initiaux d’études et de métrologie représentent plus de 50% de leur coût global. Cette mise de fonds induit un retour sur investissement très long. Face à ce paramètre financier prohibitif, beaucoup d’entreprises sont réticentes à mettre en place ce type d’action. L’objectif opérationnel a donc été de proposer une solution permettant de réduire drastiquement ces coûts préliminaires.Les aspects abordés dans la thèse sont : l’état de l’art du fonctionnement du bâtiment et des enjeux associés, la création d’un outil de collecte et de remontée des données de fonctionnement et de performance du bâtiment grâce à un réseau de mesure in-situ dédié, concomitant à l’élaboration d’un modèle thermique simplifié adjoint facilitant la compréhension de son comportement, puis l’identification de ses paramètres "observables" de conception et de fonctionnement par méthode inverse, et enfin le calcul de sa consommation énergétique optimale grâce à une méthode d’optimisation. Plus spécifiquement, l’approche sera orientée vers le développement d’outils pour promouvoir un accès facilité à la réduction des consommations unitaires auprès des entreprises au niveau national et l’intégration d’une intelligence pour l’optimisation énergétique des éléments climatiques du bâtiment ou son usage, ou encore une interface ergonomique homme-machine permettant un management efficace de son fonctionnement. Dans les faits, le problème observé est holistique et ne peut pas être pris en compte de manière sectorielle. Il est impératif d’y intégrer tous les processus impliqués dans le bâtiment et son usage (aspect comportemental des usagers). L’approche utilisée a été orientée afin de prendre en compte ultérieurement des paramètres autres que strictement énergétique, tel que les coûts ou le confort
The building field is responsible of about 40% of global energy consumption and a third of world greenhouse gas emissions. It is a main concern subject in climate change issues and fossil fuel independency. The aim of the PhD work is to bring more knowledge about thermal modeling and to create specific tools which are capable of globally optimize the office building energy management. The industrial purpose is associated with its area of expertise, which is advice in energy and ecologic transition. It concerns the difficulty to implement a retrofit action planning. Indeed, for small or middle retrofit actions, the initial study and metrology costs represent over 50% of the overall cost. This down payment induces a long return of investment. Faced with this prohibitive financial parameter, a lot of companies are reluctant to implement this type of actions. The proposed purpose is a solution that drastically reduces preliminary costs. The aspects addressed in this thesis are: the building operation state of art and its associated issues, the creation of reporting and collecting data tool of building operation and performance thanks to a dedicated in-situ measurement network, concomitant with the development of a simplified adjoin thermal model. It facilitates the understanding of its behavior. Then the final aspect are the two steps of optimization. The first is the observable building design and operation parameters with an inverse method, the second is the calculation of optimal energy consumptions. The approach is specifically oriented through the development of tools allowing a facilitated access to energy reduction action for national companies. This should assist the integration of an intelligence for energy optimization for building climatics and thermal equipments or usage. The result could be a new ergonomic man-machine interface for stock building effective management. In the facts, the problem is holistic and cannot be handle sectorally. It is imperative to integrate all the process involved in the building and its use (user behavior). The approach have been oriented to take later into account other parameters than strictly energy, as costs of comfort

Ce travail est axé sur le contrôle optimal en temps réel d’un système autonome constitué d’un générateur photovoltaïque, d’une pile à combustible de technologie PEM, d’un électrolyseur alcalin, d’une batterie et d’un pack de supercondensateurs pour une application stationnaire. Le couplage de ces différentes sources a pour but d’améliorer les performances, la disponibilité du réseau électrique résultant, la fourniture d’électricité sur des périodes beaucoup plus longues, et surtout la satisfaction de la charge en utilisant chaque source de façon raisonnée.D’abord, une étude approfondie sur la faisabilité du système du point de vue technique, énergétique, économique et environnemental est effectué. En conséquence une méthode de dimensionnement optimal est proposée. Une analyse de sensibilité permettant d’évaluer l’influence du coût et de la taille des sous-systèmes respectivement sur le coût énergétique global et l’équivalent CO2 émis par le système est également effectuée. Ensuite un modèle permettant une mise à l’échelle aisée des composants afin d’atteindre la capacité requise pour le système est développé. Le modèle global du système est obtenu en exploitant la modularité de la REM (représentation énergétique macroscopique), qui est le formalisme utilisé pour la modélisation. Finalement Une méthode de gestion énergétique basé sur l’« Energy consumption Minimization Strategy » (ECMS) est proposée. La stratégie proposée est validée par étude comparative des résultats avec ceux de la programmation dynamique
This work is focused on the real-time optimal control of a stand-alone system consisting of a photovoltaic generator, a PEM fuel cell, an alkaline electrolyzer, a battery and supercapacitor pack for a stationary application. The coupling of these different sources aims to improve performance, the availability of the resulting electrical grid, the supply of electricity over much longer periods, and especially the satisfaction of the load by using each source in a controlled way.First, a thorough study of the feasibility of the system from a technical, energetic, economic and environmental point of view is carried out. As a result, an optimal sizing method is proposed. A sensitivity analysis to evaluate the influence of subsystems cost and the size respectively on the overall energy cost and the equivalent CO2 emitted by the system is also discussed. Then, a model enabling easy scaling of components to achieve the capacity required for the system is developped. The global model of the system is obtained by exploiting the modularity of the formalism used for modeling (the Energetic Macroscopic Representation). Finally, an energy management method based on Energy consumption Minimization Strategy (ECMS) is proposed. A comparative study of the results obtained by the ECMS and those obtained by dynamic programming has enabled the validation of the optimal control strategy developed

Le travail présenté dans cet ouvrage concerne le développement d'une méthodologie d'optimisation des lois de contrôle/commande des stations d'épuration des eaux usées urbaines. Ce travail est basé sur l'utilisation des modèles des procédés de traitement afin de réaliser la simulation de leur fonctionnement. Ces simulations sont utilisées par un algorithme d'optimisation multi-objectifs, NSGA-II. Cet algorithme d'optimisation permet la recherche des solutions optimales en fonction des différents objectifs considérés (qualité de l'effluent, consommation énergétique, etc. ). Il permet également la visualisation claire des compromis entre diverses lois de contrôle ainsi que la détermination de leurs domaines d'application respectifs. Dans une première partie de cet ouvrage, la méthodologie est développée autour de quatre axes principaux : la conception d'une méthode de simulation fiable et robuste, le choix des jeux de données d'entrée à utiliser en simulation, le choix des objectifs et contraintes à considérer et enfin l'évaluation des performances et de la robustesse à long terme des lois de contrôles. L'application de cette méthodologie sur le cas d'école du BSM1 est réalisée dans cette première partie. Dans une seconde partie, la méthodologie développée est appliquée sur le cas réel de l'usine de dépollution de Cambrai. Cette application a nécessité le développement de nouveaux aspects que sont la génération de données d'entrée dynamiques à partir des données d'auto-surveillance de la station d'épuration et la simulation des lois de contrôles basées sur une mesure du potentiel redox. Cette application a permis de visualiser les compromis entre la loi de contrôle actuellement utilisée sur site et une nouvelle loi envisagée. Il a ainsi été possible d'évaluer le gain de performances à attendre de ce changement
The work presented in this thesis concerns the development of an optimization methodology for control laws of wastewater treatment plants. This work is based on the use of WWTP process models in order to simulate their operation. These simulations are used by a multi-objective genetic algorithm, NSGA-II. This optimization algorithm allows the search of optimal solutions when multiple objectives are considered (e. G. The effluent quality, energy consumption, etc. ). It also enables the visualisation of compromises arising between various control laws as well as their respective best domains of application. In a first part of this work, the optimization methodology in developed around four main axes: the conception of a robust simulation procedure, the choice of input datasets for the simulations, the choice of objectives and constraints to consider and the evaluation of long term performances and robustness of control laws. This methodology is then applied on the literature case study of BSM1. In a second part of the work, the methodology is applied on the real case study of Cambrai wastewater treatment plant. This application includes the development of new aspects like the generation of dynamic input datasets out of daily monitoring measurements of the wastewater treatment plant, as well as the simulation of control laws based on oxydo-reduction potential measurements. This application allowed to analyze the compromises between the control law currently tested on the wastewater treatment plant and a new control law foreseen. The benefits of this modification could hence be clearly observed

La porosité d'une plaque composite carbone / époxy de type RTM est connue par tomographie X. Une méthode de détermination de cette porosité par mesure de l'atténuation des ondes longitudinales à travers l'épaisseur de cette plaque est proposée. Ces mesures sont effectuées sur des surfaces de dimensions variables (quelques cm2 à quelques mm2) et permettent l’obtention de cartographies. Une correspondance porosité (tomo X) – atténuation (onde US) est déduite et analysée en fonction de la structure du matériau composite. Dans chaque cas, on estime la qualité des relations obtenues et on en déduit les limites de validité de la correspondance porosité-atténuation. Des premiers résultats de tomographie acoustiques sont obtenus
The porosity of a composite plate in carbon / epoxy of type RTM is known by used of tomography X. A method of determination of this porosity by measure of the mitigation of the longitudinal waves through the thickness of this kind of plate is proposed. These measures are made on surfaces of different sizes (from some cm2 to some mm2) and allow the obtaining of cartographies. A correspondence porosity (tomo X) - Mitigation (US wave) is deducted and analyzed according to the structure of the composite material. In every case, we estimate the quality of the obtained relations and we deduct the limits of validity of the correspondence between porosity and mitigation. First results of acoustic tomography are obtained

L’objectif de cette thèse consiste à proposer des algorithmes ainsi que des approches, basés sur des méthodes avancées de l’automatique, afin de guider la synthèse des traitements de cancer. Cette thèse a également pour but de relever l’importance de la considération des différentes incertitudes stochastiques qui peuvent affecter ce genre de systèmes.Le phénomène de croissance tumorale et ses différentes dynamiques sont encore à nosjours un sujet de recherche ouvert. La complexité de ce type de systèmes vient de leur nature incertaine ainsi que de la méconnaissance de leurs comportements. Par ailleurs, ces systèmes sont souvent décrits par des dynamiques non-linéaires complexes et requièrent la prise en compte de différentes contraintes liées à la physiologie ainsi que la biologie de l’être humain.Ce sujet regroupe plusieurs ingrédients de complexité en termes de synthèse de contrôle, tels que les dynamiques non-linéaires, la prise en considération des contraintes ainsi que des problèmes d’optimalité. Pour cela, nous proposons dans cette thèse d’utiliser une méthode récente de contrôle optimal basée sur l’optimisation par les moments. Cette approche a pour avantage de considérer les différentes variables d’état et de contrôle comme étant des densités de probabilité, rendant la prise en considération d’incertitudes décrites par des distributions de probabilité directe dans le problème de contrôle optimal. Nous utilisons cette méthodologie dans la Partie II afin de synthétiser des contrôles optimauxet robustes, représentant des profils d’injection de médicaments.Le second problème qu’on considère dans la Partie III consiste en l’estimation derégions d’attraction pour des modèles dynamiques de cancer. Ce problème est intéressant dans le contexte de traitements de cancer, car ces régions caractérisent l’ensemble des conditions initiales (volume tumoral et indicateurs de santé), qui peuvent être amenées à une région saine, où le patient est considéré comme guéri. Par ailleurs, on analyse des méthodologies permettant de prendre en considération des modèles dynamiques présentant des incertitudes paramétriques
The main objective of this thesis is to propose frameworks and algorithms that are based on advanced control approaches, in order to guide cancer treatments scheduling. It also aims at pointing out the importance of taking into account the problem of stochastic uncertainties handling in the drug scheduling design, since cancer dynamical systems are considered to be highly uncertain phenomena.Cancer dynamical interactions are still an open research topic which is not fully understood yet. The complexity of such dynamics comes from their partially unknown behavior and their uncertain nature. Additionally, they are often described by nonlinear complex dynamics and require taking into consideration many constraints related to physiology as well as biology.In terms of control design, this topic gathers many complexity ingredients such asnonlinear dynamics, constraints handling and optimality issues. Therefore, in this thesis, we propose to use a recent optimal control approach that is based on moment optimization. This framework has the advantage of considering all the state and input variables as probability densities, allowing therefore to explicitly consider parametric as well as initial state uncertainties in the optimal control problem. We use this framework in Part II, in order to design robust optimal control schedules that represent cancer drugs injection profiles.The second problem that we address in Part III consists in the estimation of regionsof attraction for cancer interactions models. This problem is interesting in the context of cancer treatment design, since it provides the set of all possible initial conditions (tumor and patient health indicators), that can be driven to a desired targeted safe region, where the patient is considered to be healed. Furthermore, we focus on the assessment of methodologies that take into consideration the parametric uncertainties that can affect the dynamical model

Le travail présenté dans cet ouvrage concerne le développement d'une méthodologie d'optimisation des lois de contrôle/commande des stations d'épuration des eaux usées urbaines. Ce travail est basé sur l'utilisation des modèles des procédés de traitement afin de réaliser la simulation de leur fonctionnement. Ces simulations sont utilisées par un algorithme d'optimisation multi-objectifs, NSGA-II. Cet algorithme d'optimisation permet la recherche des solutions optimales en fonction des différents objectifs considérés (qualité de l'effluent, consommation énergétique, etc.). Il permet également la visualisation claire des compromis entre diverses lois de contrôle ainsi que la détermination de leurs domaines d'application respectifs. Dans une première partie de cet ouvrage, la méthodologie est développée autour de quatre axes principaux : la conception d'une méthode de simulation fiable et robuste, le choix des jeux de données d'entrée à utiliser en simulation, le choix des objectifs et contraintes à considérer et enfin l'évaluation des performances et de la robustesse à long terme des lois de contrôles. L'application de cette méthodologie sur le cas d'école du BSM1 est réalisée dans cette première partie. Dans une seconde partie, la méthodologie développée est appliquée sur le cas réel de l'usine de dépollution de Cambrai. Cette application a nécessité le développement de nouveaux aspects que sont la génération de données d'entrée dynamiques à partir des données d'auto-surveillance de la station d'épuration et la simulation des lois de contrôles basées sur une mesure du potentiel redox. Cette application a permis de visualiser les compromis entre la loi de contrôle actuellement utilisée sur site et une nouvelle loi envisagée. Il a ainsi été possible d'évaluer le gain de performances à attendre de ce changement.

Ce sujet de thèse porte sur l’étude de la gestion énergétique reconfigurable d’un véhicule électrique basée sur l’identification en ligne des sources embarquées. Ces dernières années, la gestion d’énergie d’un système hybride pour les applications automobiles a fait l’objet d’un grand nombre de travaux de recherche. Dans cette étude, la chaine énergétique considérée se constitue d’une pile à combustible comme source principale, de sources de stockage à savoir les batteries et/ou les supercondensateurs, de convertisseurs pour chaque source et enfin d’une charge émulant la demande en puissance. En effet, le problème qui se pose dans les systèmes hybrides est de trouver une stratégie permettant une meilleure répartition de la puissance électrique entre les différentes sources embarquées, ce qui constitue l’apport de ce travail de recherche. Ainsi que de définir des lois de gestion énergétique en considérant des mesures faites en temps réel dans le but d’augmenter la durée de vie et la fiabilité des sources d’une part, et la disponibilité du véhicule électrique d’autre part. Dans ce travail de thèse, le contrôle non linéaire nommé IDA-PBC (Interconnection and Damping assignment-Passivity Based Control) est utilisé avec la structure PCH (Port Controlled Hamiltonian) qui permet de présenter des propriétés structurelles du système à savoir l'énergie totale du système, l'amortissement et les interconnexions d'états. La méthode IDA-PBC est une technique non linéaire puissante, elle est considérée comme un moyen général pour stabiliser une grande classe de systèmes physiques. Dans une seconde partie de ce travail, une stratégie de gestion de l'énergie optimale est proposée pour le système hybride étudié qui est la combinaison entre l’IDA-PBC et la méthode d’Hamiltonian Jacobi Bellman. La preuve de stabilité est donnée et l'efficacité de la stratégie proposée est démontrée. Plusieurs validations expérimentales valident ce travail
This thesis deals with the study of the reconfigurable energy management of an electric vehicle based on the online identification of embedded sources. In recent years, the energy management of a hybrid system for automotive applications has been the subject of a great number of research. In this study, the energy chain considered consists of a fuel cell as the main source, storage sources such as batteries and/or supercapacitors, converters for each source and finally a load emulating the power demand. Indeed, the problem in hybrid systems is to find a strategy for a better distribution of electrical power between the different embedded sources, which is the added value of this research work. As well as defining energy management laws by considering real-time measurements in order to increase the lifespan and reliability of sources on the one hand, and the availability of the electric vehicle on the other hand. In this thesis, the nonlinear control called IDA-PBC (Interconnection and Damping assignment-Passivity Based Control) is used with the PCH (Port Controlled Hamiltonian) structure which allows to present structural properties of the system namely total system energy, damping and state interconnections. The IDA-PBC method is a powerful nonlinear technique, it is considered as a general means to stabilize a large class of physical systems. In a second part of this work, an optimal energy management strategy is proposed for the hybrid system under study, which is the combination of IDA-PBC and Hamiltonian's Jacobi Bellman method. Proof of stability is provided and the effectiveness of the proposed strategy is demonstrated. Several experimental validations are presented

Dans le contexte international actuel, les entreprises doivent être capables de développer des stratégies leur permettant d’augmenter leurs performances et d'être plus compétitives. Cet environnement très évolutif introduit de nombreuses incertitudes et contraintes qui rendent beaucoup plus difficile la détermination de la meilleure stratégie à adopter selon les objectifs fixés. Le travail développé dans cette thèse, s’inscrit dans ce cadre et nous nous intéressons plus précisément à l'optimisation du pilotage de systèmes de production soumis à aléas (comme les pannes des machines) de façon à minimiser les coûts globaux. Pour la modélisation, le modèle à flux continus est choisi afin de représenter le flux de matières transitant dans le système. Ce modèle, nous permet également d'intégrer les délais de transfert et de transport entre les différents éléments qui composent le système.La méthode de résolution analytique utilisée est issue des méthodes d’analyse de sensibilité et correspond à la méthode d’analyse des perturbations infinitésimales (IPA). Cette méthode nous permet de déduire à partir d'une étude de trajectoires, un gradient du coût global pour chacune des études menées. Nous prouvons alors que ces gradients ne sont pas biaisés. Cela nous permet de les utiliser dans des simulations numériques. Ces simulations nous permettent de déterminer les variables de décision des stratégies de pilotage du système considéré. Le pilotage intègre la maintenance à la production. Pour le pilotage des systèmes considérés, nous considérons également des contraintes liées aux trois piliers du développement durable. Ces contraintes sont intégrées à nos modèles sous forme de coûts. Ainsi, les coûts globaux peuvent comporter en plus de coûts purement économiques, des coûts environnementaux et sociaux. Nous montrons donc que l'approche de résolution proposée peut être utilisée pour optimiser d'autres objectifs dans un cadre de durabilité
In the current international context, companies need to be able to develop strategies to increase their performance and become more competitive. This rapidly changing environment introduces many uncertainties and constraints, making much more difficult to determine the best strategy according to the objectives set. The work developed in this thesis falls within this context and, more precisely, we are interested in the optimization of the control of production systems subject to uncertainties (such as machine failures) in order to minimize the overall costs. For modeling, the continuous-flow model is chosen to represent the material flow moving through the system. This model allows us to integrate transfer and transportation delays between the different components of the system. The analytical resolution method used is based on the sensitivity analysis methods and corresponds to the infinitesimal perturbation analysis method (IPA). This method allows us to deduce, based on learning from sample-paths, a gradient of the overall cost for each of the studies conducted. We prove that these gradients are unbiased, which allows us to use them in numerical simulations. The simulations allow us to determine the decision variables of control strategies of the studied systems. The control integrates the maintenance to the production. For the control of the considered systems, we also take into account constraints linked to the three pillars of sustainable development. These constraints are integrated into our models in terms of costs. Thus, the overall costs may not only include purely economic costs, but also environmental and social costs. We show that the proposed resolution approach may be used to optimize other objectives within a sustainability framework

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

Dans cette étude, l’algorithme classique du gradient stochastique utilisé en optimisation stochastique est appliqué au cas de l’optimisation multi-objectif pour des fonctions coûts qui sont soit régulières, convexes ou non régulières. Cet algorithme est basé sur l’existence d’un vecteur de descente commun et il est presque sûrement convergent. Une application en optimisation fiabiliste est présentée ainsi que des comparaisons avec d’autres algorithmes.