Dissertations / Theses: 'Inversion linéaire'

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Sladen, Anthony. "Modélisation non-linéaire des grands séismes de subduction." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112098.

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Abstract:

Avec la mise en place, dans les années 1980, des réseaux mondiaux de sismographes large-bande, il est devenu possible d'étudier le processus de rupture des séismes à partir de données enregistrées en champlointain. L'inversion des sismogrammes pour ``imager'' la rupture, qui est connue pour être un problème fortement non-linéaire, est encore largement traitée par des approches linéarisées. Partant de ce constat, nous avons développé une méthode d'inversion basée sur l'algorithme de Monte-Carlo, l'algorithme de voisinage. Cependant, le grand nombre de variables nécessaires à une inversion cinématique est un frein important à la convergence des solutions. L'aternative développée consiste à utiliser un algorithme d'exploration locale, le downhill simplex, en relais de la phase d'exploration. Dans l'optique de développer une méthoded'inversion simple et globale, nous adoptons une paramétrisation simplifiée de la faille et les sismogrammes sont générés à partir de la théorie des rais. Cette méthodologie, destinée à des applications pratiques, est également une manière privilégiée d'évaluer l'unicité du problème, ainsi que sa résolution. Nous avons donc mis en oeuvre un certain nombre de tests synthétiques et adopté le très étudié séisme d'Antofagasta (30/07/1995), comme cas d'étude. A travers ces différents exemples, nous nous concentrons sur certains points essentiels comme la résolution des ondes P sur le moment sismique, sur la distribution latérale et verticale du taux demoment et sur l'inversion de la vitesse de rupture. La méthode est appliquée aux séisme d'Aréquipa, Pérou, du 23 juin 2001 (Mw=8. 4) et au séisme de Colima, Mexique, du 22 janvier 2003 (Mw=7. 6)
With the setting up of seismographic broad-band networks world wide in heighties, it has been possible to study the rupture process using information recorded in far-field. The inversion of seismograms to image the rupture, which is known for being highly non linear, is still commonly analysed using linearized methods. Based on this statement, we have developped an inversion method based on a stochastic algorithm called neighbourhood algorithm which has a certain number of avantages over other widely used algorithms. However, the need for a great number of variables for a kinematic inversion make it difficult to reach a good convergence. The alternative solution is to use a local exploration algorithm, the downhill simplex, in conjunction with the exploration phase. With a view to developping a simple and global method of inversion we use a simplified parametrization of the fault and the seismograms are generated from the ray theory. The methodology, aimed at pratical applications, is also a good way to evaluate the unicity of the problem and its resolution. We then set up a certain number of synthetic tests and used the well studied Antofagasta earthquake (30/07/1995) has a case study. Through this different examples we have concentrated on a certain number of essential points such as the resolution of P wave on the seismic moment, on the lateral and vertical distribution of the seismic rate and on the inversion of rupture velocity. We then invert for two major recent earthquakes : the Peruvian Aréquipa earthquake of the June 23rd, 2001 (Mw=8. 4) and of the Mexican Colima earthquake of January 22nd, 2003 (Mw=7. 6)

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Agullo, Yohan. "Inversion stratigraphique multicomposante avant sommation." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112338.

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Abstract:

Cette thèse est l'extension à des données multicomposantes d'une méthode d'inversion stratigraphique de données sismiques monocomposantes avant sommation, l'objectif étant d'améliorer la détermination des paramètres élastiques du réservoir. En complément des ondes de compression PP, les ondes converties PS ont prouvé leur intérêt pour l'imagerie sous des zones saturées en gaz et leur potentiel est très important pour la caractérisation de la lithologie, des fluides, de la fracturation. . . Néanmoins traiter simultanément les données PP et PS reste problématique car elles sont disponibles à des échelles de temps différentes. Pour utiliser conjointement les données PP et PS, nous proposons une méthode en trois étapes : inversions stratigraphiques monocomposantes des données PP puis PS ; détermination de la loi de correspondance des temps PP et PS ; inversion stratigraphique multicomposante. La méthode de détermination de la loi de correspondance PP-PS est basée sur la minimisation de l'écart entre les impédances S obtenues par les inversions stratigraphiques monocomposantes PP et PS. L'inversion stratigraphique monocomposante avant sommation a été adaptée au cas de données multicomposantes en laissant chaque type de données dans sa propre échelle de temps afin d'éviter de déformer l'ondelette sismique. Les résultats obtenus sur un jeu de données synthétiques PP-PS réalistes montrent d'une part que la détermination de la loi de conversion PP-PS suivant la méthode proposée est réalisable, et d'autre part que l'inversion jointe des données PP et PS avec la loi de conversion PP-PS obtenue améliore les résultats du modèle de sous-sol par rapport aux inversions monocomposantes
This thesis present the extension of monocomponent seismic prestack data stratigraphic inversion method to multicomponent data, with the objective of improving the determination of reservoir elastic parameters. In addiction to the PP pressure waves, the PS converted waves proved their interest for imaging under gas clouds ; and their potential is highly significant for the characterization of lithologies, fluids, fracturations. . . Nevertheless the simultaneous use of PP and PS data remains problematic because of their different the time scales. To jointly use the information contained in PP and PS data, we propose a method in three steps: first, monocomponent stratigraphic inversions of PP then PS data; second, estimation of the PP to PS time conversion law; third, multicomponent stratigraphic inversion. For the second point, the estimation of the PP to PS conversion law is based on minimizing the difference between the S impedances obtained from PP and PS monocomponent stratigraphic inversion. The prestack monocomponent stratigraphic inversions was adapted to the case of multicomponent data by leaving each type of data in its own time scale in order to avoid the distortion of the seismic wavelet. The results obtained on a realistic synthetic PP-PS case show on one hand that determining PP to PS conversion law (from the monocomponent inversion results) is feasible, and on the other hand that the joint inversion of PP and PS data with this conversion law improves the results compared to the monocomponent inversion ones. Although this is presented within the framework of the PP and PS multicomponent data, the developed methodology adapts directly to PP-SS data for example

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Jurado, Fabrice. "Modélisation sismique et inversion non linéaire pour les milieux 3D élastiques tabulaires." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20244.

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Abstract:

L'objet de cette these est l'etude de l'inversion d'un milieu 3d elastodynamique stratifie plan a partir de donnees de sismique reflexion. Les equations de propagation des ondes sont simplifiees par application d'une transformation de hankel. La resolution numerique se fait par une methode de differences finies sur un schema en quinconce en profondeur ou en temps de parcours, et en temps. La transformee de hankel inverse est calculee suivant l'algorithme de candel. Le probleme inverse est resolu par une methode d'optimisation interactive. Le gradient de la fonction a minimiser est calcule par la technique de l'etat adjoint adaptee a la transformee de hankel. Une parametrisation en couches du milieu a retrouver est developpee en complement a la parametrisation sur le schema des differences finies. Une strategie interpretative d'inversion, basee sur la parametrisation en couches, l'utilisation de la variable temps de parcours et une continuation vers le bas, est proposee et appliquee sur un grand modele

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Sanchez, Reyes Hugo Samuel. "Inversion cinématique progressive linéaire de la source sismique et ses perspectives dans la quantification des incertitudes associées." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAU026/document.

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Abstract:

La caractérisation des tremblements de terre est un domaine de recherche primordial en sismologie, où l'objectif final est de fournir des estimations précises d'attributs de la source sismique. Dans ce domaine, certaines questions émergent, par exemple : quand un tremblement de terre s’est-il produit? quelle était sa taille? ou quelle était son évolution dans le temps et l'espace? On pourrait se poser d'autres questions plus complexes comme: pourquoi le tremblement s'est produit? quand sera le prochain dans une certaine région? Afin de répondre aux premières questions, une représentation physique du phénomène est nécessaire. La construction de ce modèle est l'objectif scientifique de ce travail doctoral qui est réalisé dans le cadre de la modélisation cinématique. Pour effectuer cette caractérisation, les modèles cinématiques de la source sismique sont un des outils utilisés par les sismologues. Il s’agit de comprendre la source sismique comme une dislocation en propagation sur la géométrie d’une faille active. Les modèles de sources cinématiques sont une représentation physique de l’histoire temporelle et spatiale d’une telle rupture en propagation. Cette modélisation est dite approche cinématique car les histoires de la rupture inférées par ce type de technique sont obtenues sans tenir compte des forces qui causent l'origine du séisme.Dans cette thèse, je présente une nouvelle méthode d'inversion cinématique capable d'assimiler, hiérarchiquement en temps, les traces de données à travers des fenêtres de temps évolutives. Cette formulation relie la fonction de taux de glissement et les sismogrammes observés, en préservant la positivité de cette fonction et la causalité quand on parcourt l'espace de modèles. Cette approche, profite de la structure creuse de l’histoire spatio-temporelle de la rupture sismique ainsi que de la causalité entre la rupture et chaque enregistrement différé par l'opérateur. Cet opérateur de propagation des ondes connu, est différent pour chaque station. Cette formulation progressive, à la fois sur l’espace de données et sur l’espace de modèle, requiert des hypothèses modérées sur les fonctions de taux de glissement attendues, ainsi que des stratégies de préconditionnement sur le gradient local estimé pour chaque paramètre du taux de glissement. Ces hypothèses sont basées sur de simples modèles physiques de rupture attendus. Les applications réussies de cette méthode aux cas synthétiques (Source Inversion Validation Exercise project) et aux données réelles du séisme de Kumamoto 2016 (Mw=7.0), ont permis d’illustrer les avantages de cette approche alternative d’une inversion cinématique linéaire de la source sismique.L’objectif sous-jacent de cette nouvelle formulation sera la quantification des incertitudes d’un tel modèle. Afin de mettre en évidence les propriétés clés prises en compte dans cette approche linéaire, dans ce travail, j'explore l'application de la stratégie bayésienne connue comme Hamiltonian Monte Carlo (HMC). Cette méthode semble être l’une des possibles stratégies qui peut être appliquée à ce problème linéaire sur-paramétré. Les résultats montrent qu’elle est compatible avec la stratégie linéaire dans le domaine temporel présentée ici. Grâce à une estimation efficace du gradient local de la fonction coût, on peut explorer rapidement l'espace de grande dimension des solutions possibles, tandis que la linéarité est préservée. Dans ce travail, j'explore la performance de la stratégie HMC traitant des cas synthétiques simples, afin de permettre une meilleure compréhension de tous les concepts et ajustements nécessaires pour une exploration correcte de l'espace de modèles probables. Les résultats de cette investigation préliminaire sont encourageants et ouvrent une nouvelle façon d'aborder le problème de la modélisation de la reconstruction cinématique de la source sismique, ainsi, que de l’évaluation des incertitudes associées
The earthquake characterization is a fundamental research field in seismology, which final goal is to provide accurate estimations of earthquake attributes. In this study field, various questions may rise such as the following ones: when and where did an earthquake happen? How large was it? What is its evolution in space and time? In addition, more challenging questions can be addressed such as the following ones: why did it occur? What is the next one in a given area? In order to progress in the first list of questions, a physical description, or model, of the event is necessary. The investigation of such model (or image) is the scientific topic I investigate during my PhD in the framework of kinematic source models. Understanding the seismic source as a propagating dislocation that occurs across a given geometry of an active fault, the kinematic source models are the physical representations of the time and space history of such rupture propagation. Such physical representation is said to be a kinematic approach because the inferred rupture histories are obtained without taking into account the forces that might cause the origin of the dislocation.In this PhD dissertation, I present a new hierarchical time kinematic source inversion method able to assimilate data traces through evolutive time windows. A linear time-domain formulation relates the slip-rate function and seismograms, preserving the positivity of this function and the causality when spanning the model space: taking benefit of the time-space sparsity of the rupture model evolution is as essential as considering the causality between rupture and each record delayed by the known propagator operator different for each station. This progressive approach, both on the data space and on the model space, does require mild assumptions on prior slip-rate functions or preconditioning strategies on the slip-rate local gradient estimations. These assumptions are based on simple physical expected rupture models. Successful applications of this method to a well-known benchmark (Source Inversion Validation Exercise 1) and to the recorded data of the 2016 Kumamoto mainshock (Mw=7.0) illustrate the advantages of this alternative approach of a linear kinematic source inversion.The underlying target of this new formulation will be the future uncertainty quantification of such model reconstruction. In order to achieve this goal, as well as to highlight key properties considered in this linear time-domain approach, I explore the Hamiltonian Monte Carlo (HMC) stochastic Bayesian framework, which appears to be one of the possible and very promising strategies that can be applied to this stabilized over-parametrized optimization of a linear forward problem to assess the uncertainties on kinematic source inversions. The HMC technique shows to be compatible with the linear time-domain strategy here presented. This technique, thanks to an efficient estimation of the local gradient of the misfit function, appears to be able to rapidly explore the high-dimensional space of probable solutions, while the linearity between unknowns and observables is preserved. In this work, I investigate the performance of the HMC strategy dealing with simple synthetic cases with almost perfect illumination, in order to provide a better understanding of all the concepts and required tunning to achieve a correct exploration of the model space. The results from this preliminary investigation are promising and open a new way of tackling the kinematic source reconstruction problem and the assessment of the associated uncertainties

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Lejri, Mostfa. "Subsurface stress inversion modeling using linear elasticity : sensitivity analysis and applications." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS212/document.

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Abstract:

Aujourd’hui, l’un des principaux défis dans l’industrie pétrolière, et particulièrement dans le domaine de l’exploration, est l’exploitation des nouvelles ressources dans des zones structuralement complexes.Nous savons que la géométrie et le glissement le long des failles actives modifie la distribution locale des contraintes. La connaissance du champ de contrainte perturbé actuel est importante pour l’étude des tremblements de Terre, pour la planification de forages ainsi que pour la prédiction de la fracturation induite par l’hydro-fracturation et la prédiction de la réactivation des fractures. Les contraintes perturbées passées, quant à elles sont responsables du développement des fractures naturelles (préexistantes). La détection et la modélisation de celles-ci sont essentielles tant dans le domaine pétrolier (migration et piégeage des fluides) pour une exploitation efficace et à moindre coût des réserves naturelles.Comprendre et quantifier le développement spatial et temporel de ces contraintes a un impact économique non négligeable. L'analyse des paléo-contraintes a été introduite dans un premier temps par Anderson (1905 & 1942) de manière intuitive, puis dans le milieu du siècle dernier, Wallace (1951) et Bott ( 1959) proposèrent les simples postulats que le champ de contrainte est homogène et que la direction du rejet est parallèle à la traction projetée sur le plan de faille. Beaucoup de méthodes d’inversion de contraintes reposent aujourd’hui sur ce principe.Afin d’étudier la validité de l’hypothèse Wallace et Bott, une comparaison avec les vecteurs de glissement générés à partir de modèles numériques (BEM) est effectuée. En testant l’influence de multiples paramètres (géométrie, contraintes au limites du modèle, friction, coefficient de poisson, demi-espace, pression de fluide dans la faille), il est montré que les failles à géométries complexes soumises à certaines contraintes aux limites peuvent engendrer des vecteurs glissements présentant des écarts important avec les la plus grande contraintes cisaillantes résolue sur le plan de faille. A l’inverse, la présence d’une forte friction de glissement permet, dans certaines conditions, de valider l’hypothèse de Wallace et Bott. On s’attache ensuite à comparer les résultats des inversions de contraintes basées sur l’hypothèse de Wallace et Bott (appelé méthode d’inversion classique de contraintes) avec une méthode géomécanique. Pour cela, une faille à géométrie complexe est utilisée dans une étude de sensibilité (contraintes aux limites, friction, échantillonnage) permettant d’analyser l’incertitude des résultats des deux méthodes d’inversion. Cette analyse est ensuite confrontée à l’étude d’un cas de terrain, montrant les avantages et inconvénients des méthodes d’inversions classiques de contraintes.Un des principaux défis de l’industrie pétrolière est l’exploitation des ressources des zones structuralement complexes telles que les réservoirs naturellement fracturés. Connaitre l’état de contraintes hétérogène passé permet d’optimiser la modélisation de ces fractures naturelles. Etant donné que les glissements sur les failles sont difficiles à observer dans les réservoirs pétroliers, les données de d’orientation de fractures (joints, failles, stylolites) sont naturellement prises en compte lors de l’inversion des contraintes. On montre, en utilisant divers exemples de terrain et d’industrie, que dans de tels cas, l’utilisation d’inversions basée sur la mécanique est beaucoup plus appropriée. Cependant, il est parfois difficile de déterminer le type cinématique de fracture observée le long des puits, et très souvent, les zones étudiées ont subi une tectonique polyphasée. La dernière partie vise donc à résoudre le problème des données de types cinématiques non identifiables (joints, failles, stylolites…) et étend parallèlement l’inversion mécanique des contraintes à la séparation de phases tectoniques
Today, one of the main challenges in the oil industry, especially during the exploration phase, is the exploitation of new resources in structurally complex areas such as naturally fractured reservoirs, salt diapirs, mountain ranges, and unconventional reservoirs.We know that the geometry and sliding along active faults modifies the local stress distribution. Knowing the present day perturbed stress field is important for the study of earthquakes, for the planning of the borehole drilling and stability as well as for the prediction of fractures induced by hydro-fracturing and reactivation of natural fractures. In the other side, perturbed paleostress are responsible for the development of (pre-existing) natural fractures. The detection and modeling of the latter, are essential both in the oil industry (migration and trapping of fluids) for a cost efficient recovery of natural reserves.Understanding and quantifying the spatial and temporal development of the stress distribution has a significant economic and environmental impact. The analysis of paleo-constraints was intuitively introduced first by Anderson (1905 & 1942), then in the middle of the last century, Wallace (1951) and Bott (1959) proposed the simple hypothesis that (i) The stress field is homogeneous in space and constant in time, and that (ii) the slip direction is parallel to the traction projected on the fault plane which gives the direction of the shear stress. Many stress inversion methods are based on this hypothesis while recent studies raise doubts as to their compatibility with rock mechanics.In order to investigate the validity of the Wallace and Bott hypothesis, a comparison with vectors of slip generated with numerical models (BEM) is performed. By testing the influence of multiple parameters (geometry, boundary conditions, friction, Poisson’s coefficient , half-space, fault fluid pressure), it is shown that the complex geometry faults subject to specific boundary conditions can yield slip vectors with significant discrepancies with the maximum shear stress resolved on the fault plane. Conversely, the presence of a high sliding friction, allows under certain conditions, to validate the hypothesis of Wallace and Bott.We then focus on the task to compare the results of stress inversions based on the assumption of Wallace and Bott (called classical stress inversion methods) to a geomechanical method. For this, a complex fault geometry is used in a sensitivity analysis (boundary conditions, friction, sampling) to evaluate the uncertainty of the results of the two inversion methods. This analysis is then compared to a case study, Chimney Rock (Utah, USA), showing the advantages and disadvantages of the classical stress inversion methods.One of the main challenges of the oil industry is the exploitation of resource in structurally complex oil fields such as naturally fractured reservoirs. Knowing the heterogeneous paleostress allows to optimize the modeling of these natural fractures. Since slip on faults is hardly observed in petroleum reservoirs, fracture orientation data (joints, faults, stylolites) are naturally taken into account during the inversion of stresses. It is shown, using various field and industry examples, that in such cases the use of mechanical stress inversions is much more appropriate.However, it is sometimes difficult to determine the fracture kinematics observed along wellbores, and very often the studied regions underwent multiple tectonic phases. The final section aims to address the problem of data with unknown kinematic (joints, faults, stylolites ...) and expends the mechanical stress inversion to the separation of tectonic phases

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Kormendi, Françoise. "Inversion non linéaire de sismogrammes TAU-P en milieu stratifié élastique à l'aide du critère des moindres carrés." Brest, 1989. http://www.theses.fr/1989BRES2009.

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Abstract:

Ce travail propose une methode d'inversion de donnees sismiques a partir du plan tau-p (intercept-parametre de rai) en milieu stratifie elastique. La procedure se base sur le critere des moindres carres non lineaires et utilise l'algorithme des gradients conjugues. Elle consiste a modifier iterativement les parametres decrivant le milieu, de facon a minimiser l'ecart entre les donnees observees et les sismogrammes synthetiques generes par le modele courant. Afin de calculer efficacement la direction de descente a chaque iteration, des formules analytiques sont developpees pour les derivees de frechet du champ d'ondes planes par rapport aux parametres du milieu. Les trois parametres finalement retenus pour l'inversion sont les vitesses des ondes p et s et la densite. L'application a des exemples synthetiques de complexite croissante, dont un modele a 300 couches, donne des resultats tres satisfaisants si le modele de depart contient les grandes longueurs d'ondes des profils, et montrent que le profil d'impedance des ondes p est souvent mieux resolu que celui des vitesses

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Crusem, René. "Simulation de signaux sismiques et étude de sources nucléaires souterraines par inversion de moments." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1986. http://www.theses.fr/1986ECAP0054.

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Abstract:

Mise en place d'un modèle de propagation sismique moyen à travers le lagon de l'atoll Mururoa et calcul de sismogrammes synthétiques, en champ intermédiaire (5 à 20km) par la technique de sommation des nombres d'ondes discrets. Utilisation du modèle de terrain et d'une méthode d'inversion linéaire de moments sismiques pour estimer les termes de source élastique équivalents à la source nucléaire. Seule la partie isotrope est considérée ici. La stabilité de la solution est accrue par utilisation d'un lissage spectral implicite et d'une hypothèse de phase minimale

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Pašović, Mirza. "Tissue harmonic reduction : application to ultrasound contrast harmonic imaging." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10060.

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Abstract:

Les agents de contraste sont de petites bulles qui répondent non linéairement lorsqu’ils sont exposés à ultrasons. La réponse non-linéaire donne la possibilité d’images échographiques harmoniques qui a beaucoup d’avantages sur l’imagerie fondamentale. Toutefois, afin d’accroître l’échographie de contraste d’imagerie harmonique de performance nous devons d’abord comprendre la propagation non linéaire d’ultrasons. La non-linéarité du milieu déforme l’onde qui se propage, tels que les harmoniques commencent à se développer. La théorie qui a été prévue est la mise en œuvre, qui a permis une nouvelle méthode de modélisation de propagation des ultrasons non-linéaire. La connaissance acquise au cours de ce processus a été utilisée pour construire un deuxième signal à composantes multiples pour la réduction des harmoniques générées en raison des non-linéarités des tissus. En conséquence, la détection d’agents de contraste ultrasonore aux harmoniques a été augmentée. Une puissante technique d’imagerie échographique (Pulse inversion) a été renforcée avec le deuxième signal pour la réduction des harmoniques. Qu’est-ce qui a été appris pendant l’investigation : le pulse inversion technique a donné une nouvelle phase codée, appelée inversion de seconde harmonique. En outre, il a été noté que pour différents types de médias le niveau de distorsion de l’impulsion à ultrasons est différent. Cela dépend en grande partie du paramètre non linéaire B / A. Les travaux sur ce paramètre n’a pas été fini, mais il est quand même important de continuer dans cette direction puisque B / A imagerie avec des agents de contraste ultrasonore a beaucoup de potentiel
Ultrasound contrast agents are small micro bubbles that respond nonlinearly when exposed to ultrasound wave. The nonlinear response gives possibility of harmonic ultrasound images which has many advantages over fundamental imaging. However, to increase ultrasound contrast harmonic imaging performance we must first understand nonlinear propagation of ultrasound wave. Nonlinear propagation distorts the propagating wave such that higher harmonics appear as the wave is propagating. The theory that was laid down, was allowed implementing a new method of modelling nonlinear ultrasound propagation. The knowledge obtained during this process was used to construct a multiple component second harmonic reduction signal for reduction of their harmonics generated due to the tissue nonlinearities. As a consequence detection of ultrasound contrast agents at higher harmonics was increased. Further more, a powerful ultrasound imaging technique called Pulse Inversion, was further enhanced with multiple component second harmonic reduction signal. What was learned during investigation of the Pulse Inversion, technique lead to a new phase coded ultrasound contrast harmonic method called second harmonic inversion;. Also it was noted that for different type of media the level of distortion of ultrasound pulse is different. It depends largely on the nonlinear parameter B / A. Although the work on this parameter has not been finished it is very important to continue in this direction since B / A imaging with ultrasound contrast agents has a lot of potential

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Lévesque, Martin. "Modélisation du comportement mécanique de matériaux composites viscoélastiques non linéaires par une approche d'homogénéisation." Paris, ENSAM, 2004. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001237.

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Abstract:

L’objectif principal de ce travail de thèse est d’établir un modèle, s’appuyant sur l’homogénéisation, permettant la prédiction du comportement mécanique de matériaux composites viscoélastiques non linéaires. L’approche est appliquée à un polypropylène renforcé de billes de verre réparties aléatoirement. La première partie du document est consacrée à l’écriture et l’identification d’une loi de comportement viscoélastique non linéaire pouvant être appliquée au polypropylène. La deuxième partie traite de l’établissement du modèle ainsi que de son implémentation numérique. Le modèle d’homogénéisation est développé au troisième chapitre. L’approche proposée permet de transposer certains modèles existants pour des matériaux ne dépendant pas de l’histoire de chargement à des comportements viscoélastiques non linéaires. La méthodologie permet donc de ramener le problème viscoélastique non linéaire à un problème viscoélastique linéaire à histoire de déformations libres. Ce nouveau problème est résolu à l’aide du principe de correspondance viscoélastique linéaire et des transformées de Laplace-Carson. Le quatrième chapitre est dédié à l’implémentation numérique du modèle. On insiste notamment sur le fait que le matériau viscoélastique linéaire de comparaison rencontre les exigences de la thermodynamique des milieux continus. De plus, nous proposons un algorithme conduisant à une inversion précise des transformées de Laplace-Carson. Finalement, la dernière partie de la thèse est consacrée à la validation des modèles proposés. Des modèles éléments finis de la microstructure et l’implémentation de la loi de comportement viscoélastique non linéaire sont réalisés au ch(…)
The main objective of this thesis is to develop a model, based on homogenisation, for predicting the mechanical response of nonlinear viscoelastic composites. The model is applied to a glass beads reinforced polypropylene in which the beads are randomly distributed. The initial part of the thesis is concerned with the development of a three dimensional nonlinear viscoelastic constitutive law that can be applied to this polypropylene composite. The second stage of the thesis deals with the development and identification of the homogenisation model while this theoretical model is presented in Chapter Three. This approach allows material models, for which the response does not depend on the load history, to be applied to nonlinear viscoelastic materials. The approach involves transforming the initial nonlinear viscoelastic problem into one which is linear viscoelastic with a history of stress-free deformations. This problem is solved with the linear viscoelastic correspondence principle and Laplace-Carson transforms. Chapter Four deals with the numerical implementation of such a model. The implementation is achieved in such a way that the comparison materials, which represent the new linear viscoelastic problem, satisfy all thermodynamic requirements. Moreover, a new algorithm has been developed to numerically invert the Laplace-Carson transforms with good accuracy. The final part of the thesis validates the theoretical model through means of finite element models of typical microstructures and the numerical implementation of the nonlinear viscoelastic constitutive law. Comparisons are also presented between the predictions of the homogenisation model, the fi(…)

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Saari, Hammoud. "Commande répétitive de procédés échantillonnés à déphasage non minimal." Chambéry, 1996. http://www.theses.fr/1996CHAMS006.

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Abstract:

Tout d'abord un aperçu des différentes méthodes linéaires de commande répétitive est présent. On distingue alors deux types de schémas en commande répétitive ; l'un fonctionne en boucle ouverte et l'autre en boucle fermée. Les différents algorithmes existant sont équivalents à l'algorithme sortie du correcteur. Par la suite, on traite tout particulièrement le problème de la commande répétitive de procédé à inverse instable. Plusieurs algorithmes sont présents et dépendent de l'objectif de commande (poursuite parfaite ou approchée). L'effet des perturbations sur le comportement de ces algorithmes est également étudié. L'étude de robustesse de la commande répétitive est ensuite abordée. Des outils, simples à mettre en oeuvre permettant de réaliser cette étude, sont présents. On donne par la suite des conditions sur les différents types d'erreurs de modélisation pour assurer la convergence de la commande répétitive. Enfin, une mise en application des résultats théoriques sur un volant d'inertie à base de palier magnétique est envisagée. Les résultats ne sont que partiels car on montre que l'algorithme est très sensible aux erreurs de modélisations additives et aux bruits de mesures. Un algorithme simplifié est alors utilisé. On propose par la suite, de passer par une étape d'identification pour la commande répétitive qui permettrait de trouver un modèle robuste vis-à-vis de la commande répétitive.

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Hernandez, Lopezomoza Mario Andres. "Cadre de travail généralisé de compensation non-linéaire robuste : application à la rentrée atmosphérique." Thesis, Toulouse, ISAE, 2012. http://www.theses.fr/2012ESAE0022/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse est consacré à l'extension de l'Inversion Dynamique non-linéaire (NDI-Nonlinear Dynamic Inversion) pour un ensemble plus grand de systèmes non-linéaires, tout en garantissant des conditions de stabilité suffisantes. La NDI a été étudiée dans le cas de diverses applications, y compris en aéronautique et en aérospatiale. Elle permet de calculer des lois de contrôle capables de linéariser et de découpler un modèle non-linéaire à tout point de fonctionnement de son enveloppe d'état. Cependant cette méthode est intrinsèquement non-robuste aux erreurs de modélisation et aux saturations en entrée. En outre, dans un contexte non-linéaire, l'obtention d'une garantie quantifiable du domaine de stabilité atteint reste à l'heure actuelle complexe. Contrairement aux approches classiques de la NDI, notre méthodologie peut être considérée comme un cadre de compensation non-linéaire généralisé qui permet d'intégrer les incertitudes et les saturations en entrée dans le processus de conception. En utilisant des stratégies de contrôle antiwindup, la loi de pilotage peut être calculée grâce à un simple processus en deux phases. Dans ce cadre de travail généralisé des transformations linéaires fractionnaires (LFT - Linear Fractional Transformations) de la boucle fermée non-linéaire peuvent être facilement déduites pour l'analyse de la stabilité robuste en utilisant des outils standards pour de systèmes linéaires. La méthode proposée est testée pour le pilotage d'un véhicule de rentrée atmosphérique de type aile delta lors de ses phases hypersonique, transsonique et subsonique. Pour cette thèse, un simulateur du vol incluant divers facteurs externes ainsi que des erreurs de modélisation a été développé dans Simulink
This thesis work is devoted to extending Nonlinear Dynamic Inversion (NDI) for a large scale of nonlinear systems while guaranteeing sufficient stability conditions. NDI has been studied in a wide range of applications, including aeronautics and aerospace. It allows to compute nonlinear control laws able to decouple and linearize a model at any operating point of its state envelope. However, this method is inherently non-robust to modelling errors and input saturations. Moreover, obtaining a quantifiable guarantee of the attained stability domain in a nonlinear control context is not a very straightforward task. Unlike standard NDI approaches, our methodology can be viewed as a generalized nonlinear compensation framework which allows to incorporate uncertainties and input saturations in the design process. Paralleling anti-windup strategies, the controller can be computed through a single multichannel optimization problem or through a simple two-step process. Within this framework, linear fractional transformations of the nonlinear closed-loop can be easily derived for robust stability analysis using standard tools for linear systems. The proposed method is tested for the flight control of a delta wing type reentry vehicle at hypersonic, transonic and subsonic phases of the atmospheric reentry. For this thesis work, a Flight Mechanics simulator including diverse external factors and modelling errors was developed in Simulink

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Mouelhi, Amjed. "Analyse et synthèse d’observateur pour l’inversion à gauche de classes de système non linéaire." Thesis, CY Cergy Paris Université, 2020. http://www.theses.fr/2020CYUN1063.

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Abstract:

Cette thèse étudie l'inversion à gauche et les différentes difficultés supplémentaires telle que la singularité d'observabilité et la singularité d'inversion à gauche qui apparaissent lors de la synthèse d'observateurs des systèmes non linéaires et plus spécifiquement pour les systèmes chaotiques. Sous certaines conditions, ces difficultés peuvent être surmontées en utilisons la technique d'immersion dual. La première partie de ce travail porte sur la technique d'immersion dual qu'est basée sur la submersion des sorties et leurs dérivées dans un espace de plus grande dimension afin de contourner les singularités et de trouver de nouveaux chemins pour reconstruire les états et l'information noyés dans le système à la fin de cette partie un algorithme d'immersion est présenté et une application de l'algorithme est illustré dans le contexte d'un système chaotique autonome mono-sortie. Plus précisément, nous avons considéré le circuit de Lorenz. La deuxième partie de ce travail est consacré entièrement à une application plus complexe de la méthode proposée dans le contexte de la cryptographie, nous avons considéré le circuit Qi en deux configurations différentes. Afin de souligner la robustesse de l'approche proposée, les deux cas sont validés par une simulation sur Matlab. Pour surmonter les problèmes liés à la mise en œuvre analogique des systèmes chaotiques, tels que la sensibilité aux conditions extérieures comme l'humidité, la température et toutes variations de paramètres associés pouvant modifier le comportement chaotique du système, nous avons réalisé une implémentation discrète expérimentale en temps réel, sous échantillonnage rapide, de la méthode proposée. Ainsi, l'implémentation numérique du système de transmission à partir du circuit de Qi est proposée à la fin cette partie et est testé expérimentalement sur un module (NI-MyRIO) basé sur LabVIEW
This thesis focuses on the left invertibility and the various additional difficulties such as the singularity of observability and the singularity of left invertibility which appear when observers for nonlinear systems and more specifically for chaotic systems are synthesized. Under certain conditions, these difficulties can overcomed using the dual immersion technique. The first part of this thesis deals with the dual immersion technique, which is based on submerging the outputs and their derivatives in space of more large dimension, in order to circumvent the singularities and to find new pathes to reconstruct the states and the information embedded in the system, at the end of this part an dual immersion algorithm is presented and an application of the algorithm is illustrated in the context of a single output chaotic autonomous system. More specifically, we considered the Lorenz circuit. The second part of this thesis is entirely devoted to a more complex application of the proposed method in the context of cryptography, we have considered the Qi circuit in two different configurations. In order to emphasize the robustness of the proposed approach, the two cases are validated by simulation on Matlab. To overcome the problems linked to the analogical implementation of chaotic systems, such as the sensitivity to external conditions like humidity, temperature and all variations of associated parameters which can modify the chaotic behavior of the system, we carried out a discrete experimental implementation. in real time, under rapid sampling, of the proposed method. Thus, the digital implementation of the transmission system based on the Qi circuit is proposed at the end of this part and tested experimentally on a (NI-MyRIO) module based on LabVIEW

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Beucler, Éric. "Tomographie régionale et globale du manteau terrestre : approche par les ondes de volume et de surface." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077227.

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Testu, Julien. "Mise en œuvre de l'élastographie par résonance magnétique multifréquentielle au Centre hospitalier universitaire de Sherbrooke." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/11090.

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Abstract:

Ce projet vise à implanter l'élastographie par résonance magnétique (ERM) multifréquentielle au Centre hospitalier universitaire de Sherbrooke (CHUS), dans le but de pouvoir acquérir des données expérimentales sur des fantômes qui reproduisent les propriétés mécaniques du cerveau. La réalisation d'une élastographie de qualité nécessite le développement d'un système d'actionnement précis et facile d'utilisation pour créer une onde de cisaillement harmonique induite dans le tissu étudié. L'information sur les propriétés mécaniques est obtenue grâce à l'utilisation de la méthode de reconstruction d'inversion non linéaire par sous-zones (NLI). Cette méthode nécessite l'utilisation de la méthode des éléments finis pour calculer les propriétés mécaniques et requiert donc un traitement des données tirées de l'appareil d'imagerie par résonance magnétique (IRM), notamment une discrétisation du domaine étudié. Ce mémoire présente toutes les étapes réalisées afin d'être en mesure de réaliser une ERM multifréquentielle en partant du système générant l'excitation à l'intérieur de l'IRM, jusqu'au traitement post-reconstruction permettant d'obtenir la cartographie des propriétés mécaniques recherchées. Un système d'actionnement permettant de réaliser une ERM sur des fantômes de tofu a été conçu. Il a comme principales caractéristiques de produire des ondes mécaniques harmoniques dans une plage fréquentielle de 10 à 70 Hz de façon répétable. Parallèlement à la conception et la fabrication de ce système d'actionnement, de nombreuses reconstructions multifréquentielles ont été réalisées sur des données acquises sur des cerveaux humains, afin de trouver les paramètres optimaux de l'algorithme de reconstruction. Ces nombreuses analyses ont permis de mieux comprendre les paramètres limitant la reconstruction élastographique multifréquentielle, mais aussi de trouver et corriger des erreurs s'étant glissées dans la programmation de cet algorithme. Dans le but d'être un jour capable de réaliser une élastographie multifréquentielle sur une plage fréquentielle allant de 1 à 70 Hz, l'élastographie avec excitation intrinsèque a aussi été implantée au CHUS. Une analyse préliminaire, présentée dans ce document, a été réalisée à partir des données acquises avec cette technique.

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Maerten, Frantz. "Geomechanics to solve geological structure issues : forward, inverse and restoration modeling." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20031.

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Abstract:

Différentes applications de l'élasticité linéaire en géologie structurale sont présentées dans cette thèse à travers le développement de trois types de codes numériques. Le premier utilise la modélisation directe pour étudier les déplacements et champs de contraintes autour de zones faillées complexes. On montre que l'ajout de contraintes inégalitaires, telles que la friction de Coulomb, permet d'expliquer l'angle d'initiation des dominos dans les relais extensifs. L'ajout de matériaux hétérogènes et d'optimisations, telles la parallélisation sur processeurs multi-coeurs ainsi que la réduction de complexité des modèles, permettent l'étude de modèles beaucoup plus complexes. Le second type de code numérique utilise la modélisation inverse, aussi appelée estimation de paramètres. L'inversion linéaire de déplacements sur les failles ainsi que la détermination de paléo-contraintes utilisant une approche géomécanique sont développées. Le dernier type de code numérique concerne la restoration de structures complexes plissées et faillées. Il est notamment montré qu'une telle méthode permet de vérifier l'équilibre de coupes géologiques, ainsi que de retrouver la chronologie des failles. Finalement, nous montrons que ce même code permet de lisser des horizons 3D faillés, plissés et bruités en utilisant la géomécanique
Different applications of linear elasticity in structural geology are presented in this thesis through the development of three types of numerical computer codes. The first one uses forward modeling to study displacement and perturbed stress fields around complexly faulted regions. We show that incorporating inequality constraints, such as static Coulomb friction, enables one to explain the angle of initiation of jogs in extensional relays. Adding heterogeneous material properties and optimizations, such as parallelization on multicore architectures and complexity reduction, admits more complex models. The second type deals with inverse modeling, also called parameter estimation. Linear slip inversion on faults with complex geometry, as well as paleo-stress inversion using a geomechanical approach, are developed. The last type of numerical computer code is dedicated to restoration of complexly folded and faulted structures. It is shown that this technique enables one to check balanced cross-sections, and also to retrieve fault chronology. Finally, we show that this code allows one to smooth noisy 3D interpreted faulted and folded horizons using geomechanics

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Restoin, Christine. "Inversion périodique de domaines ferroélectriques par faisceau d'électrons sur Ti:LiNbO3 : Contribution à la réalisation d'un convertisseur en longueurs d'onde indépendant de la polarisation (lambda = 1,55 micro m)." Limoges, 2000. http://www.theses.fr/2000LIMO0010.

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Abstract:

L’inversion périodique de domaines ferroélectriques dans un cristal de niobate de lithium permet de réaliser des processus de conversion de longueurs d'onde par la technique du quasi-accord de phase (QAP) ; les applications sont envisagées dans le domaine des télécommunications optiques (réseaux WDM). La technique d'inversion la plus répandue est le poling électrique ; néanmoins, le bombardement électronique, développé dans le cadre de ma thèse, est très prometteur car il ne nécessite pas d'étape de lithographie, ce qui permet un contrôle accru de la résolution des domaines. Le faisceau d'électrons utilisé est issu d'un microscope électronique à balayage (MEB), associé à une application de conception de composants optiques et de pilotage du faisceau permettant de réaliser toutes sortes de structures comme les réseaux de domaines inverses. Les paramètres expérimentaux de préparation des échantillons et d'irradiation ont été étudies et leur influence sur le phénomène d'inversion a ainsi été évaluée. Ces travaux ont permis de réaliser des réseaux ayant un pas compris entre 6,56 et 30 m sur des échantillons de niobate de lithium avec et sans guide de titane. L’observation de ces réseaux au microscope optique, au MEB et par diffraction laser, montre que leurs dimensions (pas et rapport cyclique) sont respectées sur la face irradiée. Les expériences de génération de second harmonique menées sur des échantillons de linbo 3 massif a partir d'une source nd : yag, montrent que la structure de domaines inverses à l'intérieur du cristal n'a pas les dimensions souhaitées. En effet, le coefficient de non linéarité effective mesure est plus faible que la valeur attendue. Les domaines inverses ne se propagent donc pas perpendiculairement à la face irradiée dans l'épaisseur de l'échantillon. Cependant, ce phénomène n'est pas gênant dans le cadre des travaux développés ici car le processus de conversion de fréquence doit être réalisé dans la zone guidante près de la face irradiée où les dimensions des réseaux sont respectées.

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Chalindar, Bruno. "Conditions aux limites absorbantes appliquées à des problèmes hyperboliques intervenant en sismique." Saint-Etienne, 1988. http://www.theses.fr/1988STET4013.

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Abstract:

En sismique pétrolière, la résolution bidimensionnelle de l'équation des ondes et du système de l'élastodynamique linéaire par des méthodes de différences ou d'éléments finis conduit à des difficultés numériques : réflexions parasites aux coins et aux bords du modèle. Nous rappelons l'obtention des conditions aux limites absorbantes classiques, en analysant les performances. Nous en proposons aussi de nouvelles avec de nouveaux schémas numériques permettant de les appeler. Ces diverses conditions sont mises en application sur des exemples types (milieux homogènes et hétérogènes). En milieu élastique, nous analysons un modèle de condition à la limite particulièrement bien adapté à l'absorption des ondes de Rayleigh se propageant au niveau de la surface. Enfin, nous présentons une modélisation de la propagation des ondes en milieu acousto-élastique et nous donnons des résultats d'inversion élastique non linéaire effectué à l'aide de la méthode des moindres carrés et appliquée à des données synthétiques

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Lu, Hao. "Approximation and applications of distributed delay." Phd thesis, INSA de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00961273.

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Abstract:

A distributed delay is a linear input-output operators and appears in many control problems. We investigate distributed delay and its applications. After introducing the definition and the main properties of the distributed delay, the numerical implementation problem of distributed delays is analyzed and a general method for its approximation is given. Then three applications are focused on where distributed delay appears. The first application is the stable inversion and model matching. A new class of stable inversion and model matching problem for finite dimensional linear time-invariant systems is defined. The stable inversion (resp. model matching) is an approximation of the inverse of a given model (resp. model matching), where exact inversion (resp. exact matching) is reached after a time $t=h$, which is a parameter of our procedure. The second application is concerned with stabilization and finite spectrum assignment for a class of infinite dimensional systems. The last application concerns observer synthesis for estimation or output control. For linear finite dimensional systems. A closed-loop memoryless observer by input injection is introduced. Asymptotic convergence as well as finite time convergence of the estimation are analyzed by output injection and input information via distributed delay. At last, we introduce a new class for approximation of distributed parameter systems. We work on the graph topology, and show that under some weak assumptions, such an approximation can be realized using distributed delay.

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Zhang, Ting. "Electromagnetic wave imaging of targets buried in a cluttered medium using an hybrid Inversion-DORT method." Phd thesis, Ecole centrale de Marseille, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01037906.

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Abstract:

The objective of this thesis work is to detect and to characterize three-dimensional targets in a disordered medium, using electromagnetic excitations. This research domain is of great interest in many applications, such as subsoil probing, medical imaging, non-destructive testing and geophysical exploration, etc. In order to extract the target information from the heterogeneities of the medium, we propose to use one of the time reversal technique, namely the DORT method (French acronym for Décomposition de l'Opérateur de Retournement Temporel). This method permits us to generate different waves that focus selectively on each target in high noisy environment. Moreover, this method is also combined with a non-linear inversion algorithm, which permits not only to localize but also to characterize the targets. The reconstruction resolution appears to be better than the ones obtained with the DORT or the inversion procedure alone, especially in the illumination direction. It is also shown that using full-polarized data is indispensable for achieving better performances rather than in scalar configuration. Moreover, in the half-space configuration, it is mandatory to use the frequency-diversity data to get an accurate reconstruction. These theoretical developments are also confronted to experimental data measured in the optical domain. A full-polarization Tomographic Diffractive Microscopy (TDM) is implemented and a resolution about one-fourth of the wavelength is thus obtained. Furthermore, the DORT method is applied in TDM to realize selective focalization and characterization. In the presence of multiple targets, selective characterization of each scatterer is achieved.This thesis work also deals with the characterization problem using transient data. Different inversion algorithms are validated using synthetic and experimental hyper-frequency data.

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Frayssé, Valérie. "Sur la fiabilité des calculs sur ordinateur." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT065H.

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Abstract:

A partir d'une analyse approfondie des notions de conditionnements et de stabilite inverse dans le domaine de l'algebre lineaire, nous validons la methode de perturbation elaboree par f. Chatelin et appelee precise: precision estimation and control in scientific and engineering computing. Cette methode generale est concue pour l'etude de problemes non-lineaires. Elle repose sur le principe de l'analyse inverse, ce qui lui permet de separer l'etude du probleme mathematique a resoudre de celle de l'algorithme de resolution. Les resultats de precise sont finement compares aux resultats theoriques deja existants dans le cadre de validation choisi: la resolution de systemes lineaires et l'inversion de matrices. Nous presentons de nombreux exemples. Ils illustrent l'aptitude de precise a evaluer la stabilite numerique des algorithmes, a apprecier le conditionnement et la distance a la singularite du processus etudie. La necessite d'outils fiables d'analyse des algorithmes se fait d'autant plus sentir que la difficulte des problemes a resoudre s'accroit. Nous mettons en evidence comment les matrices hautement non normales peuvent compromettre spectaculairement la qualite de la convergence des methodes iteratives. Leur spectre n'est plus calculable de maniere spectres perturbes, qui permettent d'analyser en partie ces cas difficiles

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Jiang-Levesque, Bei-Feng. "Étude du problème inverse linéarisé dans l'équation des ondes acoustiques à deux dimensionsÉtude mathématique d'un problème inverse de l'équation des ondes à une dimension dans un cas particulier." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112029.

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Abstract:

L'un des intérêts que présentent les méthodes d'inversion des sismogrammes pour l'exploration pétrolière est de permettre potentiellement une évaluation quantitative de paramètres distribués (vitesse de propagation, impédance acoustique, etc. . . ) caractérisant le sous-sol. Ces méthodes sont donc particulièrement attrayantes pour la détection de pièges stratigraphiques qui sont reconnaissables par une variation latérale de ces paramètres. De plus ces méthodes constituent une amélioration à priori substantielle des classiques migrations avant stack qui se proposent uniquement d'imager les hétérogénéités. Parmi les méthodes d'inversion, l'inversion linéarisée suscite un grand intérêt en raison des simplifications qu'elle permet sur les calculs informatiques. L'inconvénient de cette approche provient de la difficulté de trouver un milieu dit de référence suffisamment proche du milieu réel inconnu pour justifier la linéarisation. Nous étudions dans la première partie de cette thèse, le problème direct linéarisé et tentons de répondre aux questions suivantes: Dans quel sens le milieu de référence doit-il être proche du milieu réel pour que la linéarisation soit justifiée ? Quels sont les paramètres par rapport auxquels une linéarisation est tolérante vis à vis des défauts du milieu de référence ? Dans une deuxième partie nous étudions numériquement le problème inverse linéarisé à 2-D et regardons comment se répercutent sur la solution du problème inverse les erreurs provenant de la linéarisation. Les expériences numériques montrent l'efficacité de l'inversion linéarisée. Plus précisément, elle donne une identification quantitative des hétérogénéités aussi bonne que celle donnée par l'inversion non linéaire lorsque le milieu de référence approxime précisément la vitesse du milieu réel. Lorsque l'erreur sur la vitesse est grande, l'identification quantitative des hétérogénéités n'est plus possible, néanmoins l'inversion linéarisée donne encore une meilleure image que celle donnée par la migration avant stack
One of the advantages of seismic inversion methods for petroleum exploration is the potential quantitative evaluation of the distributed parameters (propagation velocity, acoustic impedance) characterizing subsurface formations. Such methods are particularly attractive for detecting stratigraphic traps, which can be recognized by a lateral variation in these parameters. In this way, such methods yield a substantial improvement in conventional prestack migrations which only provide images of heterogeneities. Among inversion methods, linearized inversion is arousing great interest because of the simplifications it brings to computing. The disadvantage of this approach stems from the difficulty in finding of a so-called reference medium that is sufficiently close to the actual unknown medium to justify the linearization. The first chapter of this work aims at a better understanding of the linearized forward problem and attempts to answer the following question: In what way must the reference medium be close to the exact medium for the linearization to be justified? Which of the parameters for the linearization are tolerant with regard to defects in the reference medium? The second chapter of the work examines numerically the 2-D linearized inverse problem and analyses how errors resulting from the linearization can influence the solution of the problem. Numerical experiments show the effectiveness of the linearized inversion; more specifically it allows a quantitative identification of the heterogeneities, as well as nonlinear inversion, when the reference medium approximates accurately the velocity of the actual medium. With a cruder reference medium the quantitative identification of the heterogeneities is no more possible, but the linearized inversion yields a better imaging as compared to prestack migration

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Brossier, Romain. "Imagerie sismique à deux dimensions des milieux visco-élastiques par inversion des formes d'ondes : développements méthodologiques et applications." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00451138.

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Abstract:

La connaissance des structures internes de la Terre, à différentes échelles, présente des enjeux majeurs d'ordres économiques, humains, environnementaux et scientifiques. Diverses méthodes d'imagerie ont été développées en utilisant les informations contenues dans les ondes sismiques. La méthode d'inversion des formes d'ondes construit des images quantitative haute résolution des paramètres physiques du sous-sol, en exploitant le champ d'onde complet, sous la forme d'un problème d'optimisation. Dans ce travail de thèse, je présente l'application de l'inversion des formes d'ondes en domaine fréquentiel, pour imager les paramètres visco-élastiques dans des géometries à deux dimensions à grands offsets. Dans un premier temps les développements méthodologiques et algorithmiques sont présentés. La modélisation de la propagation des ondes P-SV en domaine fréquentiel, le problème direct du processus d'imagerie, est assurée par une méthode d'éléments finis Galerkin discontinus, assurant une grande flexibilité dans le choix des ordres d'interpolation et dans l'utilisation de maillages triangulaires non-structurés. Le problème inverse est résolu sous une forme linéarisée, afin de limiter le nombre de simulations directes, et utilise l'algorithme quasi-Newton L-BFGS permettant de tirer bénéfice de l'estimation "économique" du Hessien. Le processus global d'imagerie est implémenté sous la forme d'un algorithme massivement parallèle destiné aux calculateurs modernes à mémoire distribuée. Dans un deuxième temps, les algorithmes développés sont appliqués à des cas d'étude. Des applications sont menées dans des modèles synthétiques réalistes représentatifs d'environnements terrestres et marins. Ces études montrent les difficultés associées à la reconstruction des paramètres élastiques à partir de données mettant en jeu des phénomènes de propagations complexes (ondes converties, multiples, ondes de surfaces...). Des solutions sont proposées sous forme de processus hiérarchiques multi-échelles, afin de limiter les effets des non-linéarités du problème inverse et ainsi d'améliorer la convergence du processus vers le minimum global. Enfin, la sensibilité de différentes normes et critères de minimisation est analysée, à partir de données bruités issues de modèles synthétiques réalistes, ainsi que sous l'approximation acoustique pour un jeu de données réelles pétrolière. Ces tests montrent certaines limites du formalisme classique basé sur la norme L2 dans l'espace des données, tandis que la norme L1 apparaît comme alternative robuste pour l'inversion de données décimées en domaine fréquentiel.

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Gromovyi, Maksym. "Génération de seconde harmonique dans des guides d’ondes à base de nitrure d’éléments III." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4018/document.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l’étude de la génération de deuxième harmonique (SHG) dans des guides d’ondes de Nitrure d’éléments III. Un des buts principaux de ce travail, était d’identifier les origines des pertes à la propagation dans les guides d’ondes GaN et de fortement les réduire dans des guides présentant des possibilités d’accord de phase, pour améliorer l’efficacité de la SHG. Nous avons fait un progrès très important dans cette direction et avons fabriqué des guides d’ondes plans de GaN épitaxiés sur des substrats de saphir avec des pertes à la propagation inférieure à 1dB/cm dans le visible. Dans ces guides d’ondes à faibles pertes, il a été possible d’obtenir un processus de SHG efficace en utilisant l’accord de phase modal. Nous avons obtenu 2% de conversion entre une pompe dans le proche infrarouge et un harmonique dans le visible, ce qui correspond à une efficacité de conversion normalisée de 0,15%W-1cm-2. Les pertes à la propagation et l’efficacité de conversion obtenues sont les meilleurs résultats rapportés jusqu'ici pour des guides d’ondes plan en GaN. De plus, nous avons étudié des guides d’ondes de Nitrure d’éléments III épitaxiés sur des substrats de Si, dont la fabrication demande de relever plusieurs défis, mais qui ouvrent des possibilités intéressantes. La première est la possibilité de graver sélectivement les nitrures ou le Si, ce que nous avons utilisé pour développer une plate-forme permettant la fabrication d’objets suspendus comme des micro-disques, des guides d’ondes et des micro-disques couplés à un guide d’ondes. Cette plate-forme a permis la première démonstration de SHG doublement résonante en utilisant un accord de phase modal entre des modes de galerie du micro-disque. Bien que toutes les expériences que nous avons exécutées aient été faites dans une région spectrale limitée, l’étude numérique présentée dans ce manuscrit démontre la grande adaptabilité de cette plate-forme basée sur la possibilité de faire varier la composition des guides d’ondes AlGaN de GaN pur à AlN pur. La deuxième possibilité liée à l’épitaxie de nitrures d’éléments III sur Si, est qu'en la combinant avec des techniques de report, on peut jouer avec des guides nitrures d’éléments III sur SiO2. Nos résultats numériques révèlent le potentiel complet des guides d’ondes d’AlGaN en démontrant qu’en utilisant différentes combinaisons de mode et en jouant sur la composition et la géométrie des guides d’ondes, il est possible d’obtenir un signal de deuxième harmonique dans l’ultra-violet, le visible ou le proche-infrarouges. Ces résultats montrent aussi, que pour améliorer encore l’efficacité de la SHG, on doit fabriquer des guides d’ondes canaux présentant un isolement optique parfait du substrat de Si et une inversion de polarité précisément placée dans le cœur du guide d’ondes. Dans une telle structure on pourrait profiter simultanément du confinement de la puissance, de l’accord de phase modal et d’un recouvrement optimisé des modes en interaction. Dans ce cas, nos calculs montrent que l’efficacité de conversion pourrait atteindre 100%W-1cm-2. Au cours de ce travail nous avons pu tester des guides canaux et des guides présentant une inversion de polarité dans le cœur. La qualité des flancs des guides canaux s’est avérée être tout à fait encourageante, mais leur performance non linéaire sont restées très limitées, principalement à cause de fortes pertes à la propagation dues au couplage avec le substrat absorbant et à la forte rugosité de surface des couches inversées. Les structures utilisant les techniques de report, n'ont pu être testées car elles ont cassé en cour de fabrication. L'obtention de guides optimisés exige de progresser encore pour réaliser des couches de confinement optique plus épaisses et/ou d’adapter la technique de report à ces matériaux
This work is dedicated to the study of the second harmonic generation (SHG) in III-Nitride waveguides. One of the main goals of this work, was to identify the origins of the propagation losses in GaN waveguides, and to strongly reduce them in waveguides presenting some phase matching possibilities, in order to improve the SHG efficiency. We have made a very important progress in this direction, and fabricated by hetero-epitaxy GaN planar waveguides on sapphire substrates with propagation losses below 1dB/cm in the visible spectral region. These low-loss waveguides were used for the demonstration of an efficient second harmonic generation process using modal phase matching. We obtained 2% of power conversion from the near-infrared to the visible spectral regions with a normalized efficiency of 0.15%W-1cm-2. The obtained propagation losses and conversion efficiency are the best-reported results so far for GaN planar waveguides. In addition, we have studied epitaxial III-nitride waveguides on Si substrates, which are very challenging to fabricate, but opens new interesting opportunities. The first one is the possibility to etch selectively the nitrides or the Si. The selective chemical etching was used to develop a platform allowing the fabrication of suspended objects such as micro-disks, waveguides and micro-disks coupled to a waveguide. This platform has allowed the first demonstration of doubly resonant SHG using phase matching between the whispering gallery modes of a micro-disk. Although all the experiments we performed were done in a limited spectral region, the numerical study presented in this manuscript demonstrates the large adaptability of this platform based on the possibility of varying the composition of AlGaN waveguides from pure GaN to pure AlN. The second opportunity of epitaxial III-nitrides layers on Si is the possibility to combine them with report technologies to obtain III-nitride waveguides on SiO2. Our numerical results reveal the full potential of AlGaN waveguides by demonstrating that using different mode combinations and playing with waveguides composition and geometry, it is possible to obtain a second harmonic signal in the ultraviolet, the visible or the near-infrared spectral regions. These results also demonstrate, that to further improve the SHG efficiency, one has to fabricate ridge waveguides presenting a perfect optical isolation from the Si substrate and a polarity inversion precisely positioned in the core of the waveguide. In these structures one could benefit simultaneously from the power confinement, the modal phase matching and an optimized overlap of the interacting modes. In this case, we calculate that the conversion efficiencies could be as high as 100%W-1cm-2. Both ridge waveguides and polarity inversion were tested in this work. The quality of the ridges was quite encouraging, but their nonlinear performance remained limited mainly because of the high propagation losses due to the coupling with the absorbing substrate and to the roughness of the surface of the epitaxial inverted layers. The structures fabricated using the report technique, haven’t been tested, as they were broken during their fabrication. Getting fully optimized waveguides requires further progresses in realizing thicker optical buffer layers and/or adapting the report technique to these materials

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Jamouli, Hicham. "Génération de résidus directionnels pour le diagnostic des systèmes linéaires stochastiques et la commande." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005813.

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Abstract:

Ce travail porte sur le diagnostic et la commande tolérante aux défauts des systèmes linéaires stochastiques. Il se décompose en deux parties: - la première phase du travail présenté porte sur la conception d'un filtre de détection robuste. Il a été défini afin que le résidu directionnel qui en résulte soit le plus insensible possible aux incertitudes de modèle et aux incertitudes stochastiques. L'approche développée diffère des approches classiques existant dans la littérature car le filtre de détection est synthétisé sur la base d'une inversion du système. Une fois paramétrées toutes les inverses à gauche du système (pour remonter à la source des défauts) grâce à l'étude de la structure des zéros infinis du système, les degrés de liberté restant à disposition sont utilisés pour minimiser la sensibilité du résidu généré aux différentes perturbations stochastiques. Cette approche a permis de définir le filtrage d'état optimal d'une partie réduite du vecteur d'état du système de dimension maximale. En d'autres termes, l'effet des défauts sur l'erreur d'estimation d'état du filtre a été réduite à son maximum sous la contrainte que suffisamment d'informations restent disponibles pour les détecter et les localiser dans l'espace de sortie. - la deuxième partie concerne l'intégration du filtre de détection dans une commande tolérante aux défauts. La structure deadbeat de l'espace de détection du filtre est à la base de la conception de deux lois de commande tolérantes aux défauts à réactivité maximale. La première est basée sur le filtre de détection à état augmenté et sur le principe de séparation bien connu dans le cadre LQG. La loi de commande a été obtenue par un rejet des modes non contrôlables. Cette approche a débouché sur une commande de type LTR (Left Transfer Recovery) obtenue par le calcul explicite de l'inverse à gauche du système. Tout comme la première approche, la deuxième loi de commande se fonde sur le filtre de détection mais se caractérise par la définition optimale d'une loi de commande additive. Son application à un benchmark défini dans le cadre du projet IFATIS (Intelligent Fault Tolerant Control in Integrated Systems) a permis de mettre en avant la forte réactivité de la commande face à l'apparition brutale d'un ou de plusieurs défauts sur le système. Il s'avère en effet que la commande mise en oeuvre permet d'annuler plus rapidement les effets néfastes engendrés par les défauts en comparaison d'une commande de type PI standard toujours plus lente à réagir.

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Drilleau, Mélanie. "Une approche bayésienne pour estimer les propriétés physiques dans la zone de transition à partir des ondes de surface." Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT2014.

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Abstract:

Les nouvelles méthodes tomographiques, qui utilisent le calcul des noyaux de sensibilité 3D, emploient souvent comme modèles de référence des modèles VP , VS à grandes longueurs d’onde obtenus par des inversions linéarisées. Ces modèles sont basés sur de petites perturbations de modèles globaux 1D et sont utilisés dans un deuxième temps pour estimer les distributions de température et de composition. D’un point de vue sismologique, le degré d’hétérogénéité dans la zone de transition (350- 1000 km de profondeur), lié aux transitions de phase et aux mouvements de convection, peut être suffisamment important pour que le concept d’un modèle sismique 1D de référence soit remis en question. Un algorithme de Monte Carlo par chaînes de Markov a été implémenté. Il détermine directement de façon statistique l’état thermique et la structure anisotrope du manteau à partir des données de dispersion des ondes de surface de Love et de Rayleigh. Des courbes polynomiales de Bézier sont choisies pour la paramétrisation et produisent à la fois des modèles lisses et des discontinuités. La solution est décrite en termes de probabilités, ce qui permet de prendre en compte les incertitudes. La méthode est illustrée avec des courbes de dispersion synthétiques et réelles. Les résultats indiquent une distribution de température complexe au milieu de la zone de transition sous l’Océan Pacifique. La structure anisotrope détectée est en bon accord avec les études précédentes qui indiquent une anisotropie positive dans le manteau supérieur. En considérant peu de contraintes a priori, la zone de transition paraît isotrope, le long du trajet étudié. Mots-clés : inversion non-linéaire, ondes de surface, distributions de probabilité, zone de transition, température, anisotropie radiale, vitesse de phase
The new tomographic methods involving 3-D kernel computations often use, as reference models, 3-D large wavelength VP , VS models obtained by linearized inversions. These models are based on small perturbations of 1-D global models and are secondly used to derive temperature and composition distributions. From a seismological point of view, the degree of heterogeneity in the transition zone (350- 1000 km depth), due to phase transitions and convective motions, can be strong enough that the concept of a 1-D reference seismic model might be addressed. A Markov chain Monte Carlo algorithm was implemented. This directly determines the statistical thermal state and anisotropic structure of the mantle from the dispersion data of Love and Rayleigh surface waves. Polynomial Bézier curves are chosen for the parameterization and are able to explore both smoothly varying models and first-order discontinuities. The solution is described in probabilistic terms, allowing uncertainties to be fully accounted for. The method is illustrated with both synthetic data and real dispersion curves. The results indicate a complex temperature distribution in the mid-transition zone beneath the Pacific Ocean. The retrieved anisotropy structure agrees with previous studies indicating positive uppermost mantle anisotropy. Considering few a priori conditions, the transition zone appears to be isotropic, along the investigated path

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Mouilleron, Christophe. "Efficient computation with structured matrices and arithmetic expressions." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00688388.

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Abstract:

Designing efficient code in practice for a given computation is a hard task. In this thesis, we tackle this issue in two different situations. The first part of the thesis introduces some algorithmic improvements in structured linear algebra. We first show how to extend an algorithm by Cardinal for inverting Cauchy-like matrices to the other common structures. This approach, which mainly relies on products of the type "structured matrix × matrix", leads to a theoretical speed-up of a factor up to 7 that we also observe in practice. Then, we extend some works on Toeplitz-like matrices and prove that, for any of the common structures, the product of an n×n structured matrix of displacement rank α by an n×α matrix can be computed in Õ(α^(ω-1)n). This leads to direct inversion algorithms in Õ(α^(ω-1)n) , that do not rely on a reduction to the Toeplitz-like case. The second part of the thesis deals with the implementation of arithmetic expressions. This topic raises several issues like finding the minimum number of operations, and maximizing the speed or the accuracy when using some finite-precision arithmetic. Making use of the inductive nature of arithmetic expressions enables the design of algorithms that help to answer such questions. We thus present a set of algorithms for generating evaluation schemes, counting them, and optimizing them according to one or several criteria. These algorithms are part of a library that we have developed and used, among other things, in order to decrease the running time of a code generator for a mathematical library, and to study optimality issues about the evaluation of a small degree polynomial with scalar coefficients at a matrix point.

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Lavoué, François. "Inversion des formes d'ondes électromagnétiques en 2D pour le géoradar : vers une imagerie multi-paramètre à partir des données de surface." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU050/document.

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Abstract:

Les premiers mètres à centaines de mètres de la proche surface terrestre sont le siège de processus naturels dont la compréhension requiert une caractérisation fine de la subsurface, via une estimation quantifiée de ses paramètres. Le géoradar est un outil de prospection indirecte à même d'ausculter les milieux naturels et d'en estimer les propriétés électriques (permittivité et conductivité). Basé sur la propagation d'ondes électromagnétiques à des fréquences allant du MHz à quelques GHz, le géoradar est utilisé à des échelles et pour des applications variées concernant la géologie, l'hydrologie ou le génie civil. Dans ce travail de thèse, je propose une méthode d'imagerie quantitative des propriétés électriques sur des sections 2D de la subsurface, à partir de données radar acquises à la surface du sol. La technique mise en oeuvre est l'inversion des formes d'ondes, qui utilise l'intégralité du champ d'ondes enregistré.Dans une première partie, je présente les principes physiques et l'outil de modélisation numérique utilisés pour simuler la propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux hétérogènes à deux dimensions. Pour cela, un algorithme de différences finies en domaine fréquentiel développé dans le cadre des ondes visco-acoustiques est adapté au problème électromagnétique 2D grâce à une analogie mathématique.Dans une deuxième partie, le problème d'imagerie est formulé sous la forme d'une optimisation multi-paramètre puis résolu avec l'algorithme de quasi-Newton L-BFGS. Cet algorithme permet d'estimer l'effet de la matrice Hessienne, dont le rôle est crucial pour la reconstruction de paramètres de différents types comme la permittivité et la conductivité. Des tests numériques montrent toutefois que l'algorithme reste sensible aux échelles utilisées pour définir ces paramètres. Dans un exemple synthétique représentatif de la proche surface, il est cependant possible d'obtenir des cartes 2D de permittivité et de conductivité à partir de données de surface, en faisant intervenir des facteurs d'échelle et de régularisation visant à contraindre les paramètres auxquelles l'inversion est la moins sensible. Ces facteurs peuvent être déterminés en analysant la qualité de l'ajustement aux données, sans hypothèse a priori autre que la contrainte de lissage introduite par la régularisation.Dans une dernière partie, la méthode d'imagerie est confrontée à deux jeux de données réelles. Dans un premier temps, l'examen de données expérimentales permet de tester la précision des simulations numériques vis-à-vis de mesures effectuées en environnement contrôlé. La connaissance des cibles à imager permet en outre de valider la méthodologie proposée pour l'imagerie multiparamètre dans des conditions très favorables puisqu'il est possible de calibrer le signal source et de considérer l'espace libre environnant les cibles comme modèle initial pour l'inversion.Dans un deuxième temps, j'envisage le traitement d'un jeu de données radar multi-offsets acquises au sein d'un massif calcaire. L'interprétation de ces données est rendue beaucoup plus difficile par la complexité du milieu géologique environnant, ainsi que par la méconnaissance des caractéristiques précises des antennes utilisées. L'application de la méthode d'inversion des formes d'ondes à ces données requiert donc une étape préliminaire impliquant une analyse de vitesse plus classique, basée sur les arrivées directes et réfléchies, et des simulations numériques dans des modèles hypothétiques à même d'expliquer une partie des données. L'estimation du signal source est effectuée à partir d'arrivées sélectionnées, simultanément avec des valeurs moyennes de conductivité et de hauteur d'antennes de façon à reproduire au mieux les amplitudes observées. Un premier essai d'inversion montre que l'algorithme est capable d'expliquer les données dans la gamme de fréquences considérée et de reconstruire une ébauche des principaux réflecteurs
The quantitative characterization of the shallow subsurface of the Earth is a critical issue for many environmental and societal challenges. Ground penetrating radar (GPR) is a geophysical method based on the propagation of electromagnetic waves for the prospection of the near subsurface. With central frequencies between 10~MHz and a few GHz, GPR covers a wide range of applications in geology, hydrology and civil engineering. GPR data are sensitive to variations in the electrical properties of the medium which can be related, for instance, to its water content and bring valuable information on hydrological processes. In this work, I develop a quantitative imaging method for the reconstruction of 2D distributions of permittivity and conductivity from GPR data acquired from the ground surface. The method makes use of the full waveform inversion technique (FWI), originating from seismic exploration, which exploits the entire recorded radargrams and has been proved successful in crosshole GPR applications.In a first time, I present the numerical forward modelling used to simulate the propagation of electromagnetic waves in 2D heterogeneous media and generate the synthetic GPR data that are compared to the recorded radargrams in the inversion process. A frequency-domain finite-difference algorithm originally developed in the visco-acoustic approximation is adapted to the electromagnetic problem in 2D via an acoustic-electromagnetic mathematical analogy.In a second time, the inversion scheme is formulated as a fully multiparameter optimization problem which is solved with the quasi-Newton L-BFGS algorithm. In this formulation, the effect of an approximate inverse Hessian is expected to mitigate the trade-off between the impact of permittivity and conductivity on the data. However, numerical tests on a synthetic benchmark of the literature display a large sensitivity of the method with respect to parameter scaling, showing the limits of the L-BFGS approximation. On a realistic subsurface benchmark with surface-to-surface configuration, it has been shown possible to ally parameter scaling and regularization to reconstruct 2D images of permittivity and conductivity without a priori assumptions.Finally, the imaging method is confronted to two real data sets. The consideration of laboratory-controlled data validates the proposed workflow for multiparameter imaging, as well as the accuracy of the numerical forward solutions. The application to on-ground GPR data acquired in a limestone massif is more challenging and necessitates a thorough investigation involving classical processing techniques and forward simulations. Starting permittivity models are derived from the velocity analysis of the direct arrivals and of the reflected events. The estimation of the source signature is performed together with an evaluation of an average conductivity value and of the unknown antenna height. In spite of this procedure, synthetic data do not reproduce the observed amplitudes, suggesting an effect of the radiation pattern of the shielded antennae. In preliminary tests, the inversion succeeds in fitting the data in the considered frequency range and can reconstruct reflectors from a smooth starting model

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Lavergne, Fabien. "Méthodologie de synthèse de lois de commandes non-linéaires et robustes : application au suivi de trajectoire des avions de transport." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30248.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse s'inscrit dans le cadre de la commande non-linéaire et robuste des avions de transport. Le but de cette thèse est de coupler les propriétés de la commande non-linéaire (adaptation aux non-linéarités de l'avion, synthèse de correcteurs explicites, facilité de réglage une fois la synthèse réalisée, généricité des lois de commande obtenues) à des propriétés de robustesse indispensables à l'activité aéronautique. En effet, pour garantir la sécurité des vols tant en pilotage manuel qu'en pilotage automatique, les lois de commande doivent présenter des propriétés fortes de stabilité et de performances robustes. Après une introduction au contexte industriel et de recherche du sujet de thèse, une partie "techniques, méthodes et outils" nous permet de mettre en avant les contributions du travail de thèse dans les domaines de la commande non-linéaire robuste et de la modélisation automatique. La technique de commande non-linéaire robuste présentée, appelée commande RMI (Robust Multi-Inversion) s'appuie sur la technique désormais classique d'inversion de la dynamique, notamment étudiée à Airbus depuis quelques années (Fabrice VILLAUME, Jean DUPREZ) et qu'elle robustifie par l'adjonction d'une boucle supplémentaire d'observation. Nous présentons aussi un outil de génération automatique de modèles non-linéaires, multivariables et embarquables, ainsi que les méthodes afférentes basées sur les réseaux de neurones. Cet outil est nécessaire à l'industrialisation des lois de commandes non-linéaires basées modèles. La partie applicative de la thèse souligne ensuite les particularités du système "avion" et propose des architectures de lois de commande, des trajectoires de référence associées, et la validation avancée de l'ensemble par simulations sur simulateur certifié. Enfin, après une conclusion sur le bilan de la thèse et les perspectives envisageables, nous proposons des annexes permettant d'approfondir certains aspects de notre étude
The work presented in this PhD thesis report is situated within the framework of the nonlinear and robust control of transport aircrafts. The purpose of this thesis is to couple the properties of nonlinear controllers (adaptation to the aircraft nonlinearities, explicit controllers synthesis, easy and decoupled setting once the synthesis is achieved, genericity of the obtained control laws) with essential robustness properties. Indeed, to guarantee the flight safety, both in manual handling and in automatic control, the control laws have to present strong robust stability and performances properties. After an introduction to the industrial and research context, a "techniques, methods and tools" part allows us to point out the thesis contributions in the nonlinear robust control and automatic modelling domains. The nonlinear robust control technique presented, called RMI control (for "Robust Multi-Inversion") is based on the now classical Nonlinear Dynamic Inversion (NDI) technique, notably studied at Airbus for some years (Fabrice VILLAUME, Jean DUPREZ), and is robustified by adding a complementary observation loop. We also present an automatic tool creating nonlinear, multivariable and embeddable models, as well as neural networks correlated methods. This tool is mandatory for the industrialization of our model-based flight control laws. Then the applicative part of the thesis underlines the specificities of the "aircraft" system and proposes flight control laws architectures, associated reference trajectories, and the advanced validation of the whole system by simulations performed on Airbus' certified simulator. Finally, after a conclusion on the main results and perspectives linked to the thesis, we propose annexes allowing to go further into the details of certain parts of our study

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Prieux, Vincent. "Imagerie sismique des milieux visco-acoustiques et visco-élastiques à deux dimensions par stéréotomographie et inversion des formes d'ondes : applications au champ pétrolier de Valhall." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00722408.

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Abstract:

La géophysique interne est une discipline riche en enseignements sur la structure de la Terre à différentes échelles, et sur les phénomènes passés liés à sa lente évolution. Elle constitue de plus un enjeu présent et d'avenir de première importance dans notre société, à l'heure où les ressources de toutes sortes se font de plus en plus rares, et dans le cadre d'une meilleure gestion de l'aménagement du territoire. La méthode d'inversion des formes d'ondes complètes, fondée sur un processus d'optimisation local, se distingue des autres méthodes d'imagerie sismique par sa vocation à extraire de manière aussi complète que possible l'intégralité de l'information sismique, afin de construire une image quantitative haute résolution d'un ou plusieurs paramètres physiques. Je discute dans ma thèse de plusieurs problématiques liées à cette méthode, en les illustrant par des applications à des données multicomposantes enregistrées par des câbles de fond de mer (OBC) sur le champ pétrolier de Valhall en mer du nord. Je discute tout d'abord de l'empreinte de l'anisotropie engendrée par des milieux transverses isotropes à axe de symétrie vertical sur les données du champ de Valhall. J'illustre cette empreinte sur les résultats de l'imagerie en comparant les modèles du sous-sol obtenus lorsque l'anisotropie est prise en compte ou pas dans la modélisation sismique. Je mets en évidence un biais dans les vitesses reconstruites par une méthode d'inversion isotrope, ce biais induisant un mauvais positionnement des réflecteurs en profondeur. %Les vitesses n'ont pas la même signification près de la surface et en profondeur, où elles sont représentatives des vitesses horizontales et NMO respectivement. J'aborde ensuite le problème de la construction du modèle initial nécessaire à l'inversion des formes d'ondes à partir de données à grands déports. L'approche sélectionnée est une extension de la stéréotomographie, une méthode de tomographie de pente, où les attributs temps de trajet+pente des ondes réfractées et réfléchies sont inversées au sein d'un algorithme hiérarchique multi-échelle. Le potentiel de la méthode est discuté à partir d'un cas synthétique représentatif du champ pétrolier de Valhall, avant l'application aux données réelles du champ de Valhall.

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Lavergne, Fabien. "Méthodologie de synthèse de lois de commandes non-linéaires etrobustes : Application au suivi de trajectoire des avions de transport." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011557.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse s'inscrit dans le cadre de la commande non-linéaire et robuste des avions de transport. Le but de cette thèse est de coupler les propriétés de la commande non-linéaire (adaptation aux non-linéarités de l'avion, synthèse de correcteurs explicites, facilité de réglage une fois la synthèse réalisée, généricité des lois de commande obtenues) à des propriétés de robustesse indispensables à l'activité aéronautique. En effet, pour garantir la sécurité des vols tant en pilotage manuel qu'en pilotage automatique, les lois de commande doivent présenter des propriétés fortes de stabilité et de performances robustes. Après une introduction au contexte industriel et de recherche du sujet de thèse, une partie "techniques, méthodes et outils" nous permet de mettre en avant les contributions du travail de thèse dans les domaines de la commande non-linéaire robuste et de la modélisation automatique. La technique de commande non-linéaire robuste présentée, appelée commande RMI (Robust Multi-Inversion) s'appuie sur la technique désormais classique d'inversion de la dynamique, notamment étudiée à Airbus depuis quelques années (Fabrice VILLAUME, Jean DUPREZ) et qu'elle robustifie par l'adjonction d'une boucle supplémentaire d'observation. Nous présentons aussi un outil de génération automatique de modèles non-linéaires, multivariables et embarquables, ainsi que les méthodes afférentes basées sur les réseaux de neurones. Cet outil est nécessaire à l'industrialisation des lois de commandes non-linéaires basées modèles. La partie applicative de la thèse souligne ensuite les particularités du système "avion" et propose des architectures de lois de commande, des trajectoires de référence associées, et la validation avancée de l'ensemble par simulations sur simulateur certifié. Enfin, après une conclusion sur le bilan de la thèse et les perspectives envisageables, nous proposons des annexes permettant d'approfondir certains aspects de notre ét ude.

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Nguyen, Huu Phuc. "Développement d'une commande à modèle partiel appris : analyse théorique et étude pratique." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2323/document.

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Abstract:

En théorie de la commande, un modèle du système est généralement utilisé pour construire la loi de commande et assurer ses performances. Les équations mathématiques qui représentent le système à contrôler sont utilisées pour assurer que le contrôleur associé va stabiliser la boucle fermée. Mais, en pratique, le système réel s’écarte du comportement théorique modélisé. Des non-linéarités ou des dynamiques rapides peuvent être négligées, les paramètres sont parfois difficiles à estimer, des perturbations non maitrisables restent non modélisées. L’approche proposée dans ce travail repose en partie sur la connaissance du système à piloter par l’utilisation d’un modèle analytique mais aussi sur l’utilisation de données expérimentales hors ligne ou en ligne. A chaque pas de temps la valeur de la commande qui amène au mieux le système vers un objectif choisi a priori, est le résultat d’un algorithme qui minimise une fonction de coût ou maximise une récompense. Au centre de la technique développée, il y a l’utilisation d’un modèle numérique de comportement du système qui se présente sous la forme d’une fonction de prédiction tabulée ayant en entrée un n-uplet de l’espace joint entrées/état ou entrées/sorties du système. Cette base de connaissance permet l’extraction d’une sous-partie de l’ensemble des possibilités des valeurs prédites à partir d’une sous-partie du vecteur d’entrée de la table. Par exemple, pour une valeur de l’état, on pourra obtenir toutes les possibilités d’états futurs à un pas de temps, fonction des valeurs applicables de commande. Basé sur des travaux antérieurs ayant montré la viabilité du concept en entrées/état, de nouveaux développements ont été proposés. Le modèle de prédiction est initialisé en utilisant au mieux la connaissance a priori du système. Il est ensuite amélioré par un algorithme d’apprentissage simple basé sur l’erreur entre données mesurées et données prédites. Deux approches sont utilisées : la première est basée sur le modèle d’état (comme dans les travaux antérieurs mais appliquée à des systèmes plus complexes), la deuxième est basée sur un modèle entrée-sortie. La valeur de commande qui permet de rapprocher au mieux la sortie prédite dans l’ensemble des possibilités atteignables de la sortie ou de l’état désiré, est trouvée par un algorithme d’optimisation. Afin de valider les différents éléments proposés, cette commande a été mise en œuvre sur différentes applications. Une expérimentation réelle sur un quadricoptère et des essais réels de suivi de trajectoire sur un véhicule électrique du laboratoire montrent sacapacité et son efficacité sur des systèmes complexes et rapides. D’autres résultats en simulation permettent d’élargir l’étude de ses performances. Dans le cadre d’un projet partenarial, l’algorithme a également montré sa capacité à servir d’estimateur d’état dans la reconstruction de la vitesse mécanique d’une machine asynchrone à partir des signaux électriques. Pour cela, la vitesse mécanique a été considérée comme l’entrée du système
In classical control theory, the control law is generally built, based on the theoretical model of the system. That means that the mathematical equations representing the system dynamics are used to stabilize the closed loop. But in practice, the actual system differs from the theory, for example, the nonlinearity, the varied parameters and the unknown disturbances of the system. The proposed approach in this work is based on the knowledge of the plant system by using not only the analytical model but also the experimental data. The input values stabilizing the system on open loop, that minimize a cost function, for example, the distance between the desired output and the predicted output, or maximize a reward function are calculated by an optimal algorithm. The key idea of this approach is to use a numerical behavior model of the system as a prediction function on the joint state and input spaces or input-output spaces to find the controller’s output. To do this, a new non-linear control concept is proposed, based on an existing controller that uses a prediction map built on the state-space. The prediction model is initialized by using the best knowledge a priori of the system. It is then improved by using a learning algorithm based on the sensors’ data. Two types of prediction map are employed: the first one is based on the state-space model; the second one is represented by an input-output model. The output of the controller, that minimizes the error between the predicted output from the prediction model and the desired output, will be found using optimal algorithm. The application of the proposed controller has been made on various systems. Some real experiments for quadricopter, some actual tests for the electrical vehicle Zoé show its ability and efficiency to complex and fast systems. Other the results in simulation are tested in order to investigate and study the performance of the proposed controller. This approach is also used to estimate the rotor speed of the induction machine by considering the rotor speed as the input of the system

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Bonjour, Christophe. "Inversion de systèmes linéaires pour la simulation des matériaux férromagnetiques : singularité d'une configuration d'aimantation." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004975.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous étudions deux problèmes mathématiques concernant les équations du micromagnétisme. Ces équations régissent la configuration de la magnétisation dans les matériaux ferromagnétiques qui entrent dans la fabrication des têtes d'enregistrement magnétique et des mémoires à lignes de Bloch. Dans la première partie, nous décrivons les propriétés physiques de ces matériaux et nous donnons une description sommaire de deux codes de simulation numérique qui ont été développés au LETI-CEA. Une configuration d'aimantation est un minimum d'une énergie composée de quatre termes : les énergies d'échange, d'anisotropie, démagnétisante et de Zeemann. De plus, l'aimantation est de norme constante. Il s'agit d'un problème de minimisation d'une fonctionnelle, sous contrainte non linéaire. Le terme d'énergie démagnétisante est non local, ce qui introduit des difficultés tant du point de vue théorique que numérique. La deuxième partie est consacrée à la présentation des méthodes que nous avons développées pour résoudre les systèmes linéaires qui apparaissent dans les codes de simulation. Nous avons utilisé une méthode de type gradient conjugué préconditionné et une méthode d'expansion couplée à la première méthode. Dans la troisième partie, nous démontrons que les singularités d'une configuration d'aimantation sont en nombre fini à l'intérieur du matériau. Nous utilisons, pour cela, la théorie introduite par Schoen et Uhlenbeck pour les fonctions minimisant l'énergie de Dirichlet sur la sphère unité. Nous avons du adapter cette théorie à l'énergie du micromagnétisme. Il a fallu, en particulier, tenir compte du caractère non local de l'énergie démagnétisante

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Han, Chao. "Advanced signal and imaging methods in ultrasound cortical bone assessment." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS144.

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Abstract:

La technologie à ultrasons constitue un moyen abordable de mettre en œuvre des solutions non invasives pour évaluer de manière diagnostique les caractéristiques mécaniques de l'os. Dans cette thèse nous introduisons la poursuite orthogonale (OMP) pour obtenir une reconstruction robuste de la forme d'onde de chaque écho après rebond sur les faces externe et interne de l'os cortical. Le temps de vol et les fréquences centrales des échos sont utilisés pour calculer l'atténuation normalisée à large bande (nBUA). Des mesure in vivo ont été effectuées avec succès en mode écho et des données de référence ont été obtenues à partir de mesures HR-pQCT (épaisseur corticale, vBMD). Il est ainsi apparu que Ct.Th et nBUA étaient fortement corrélés aux valeurs d'épaisseur de référence (r2=0,90), respectivement. La deuxième contribution principale de ces travaux consiste en l'utilisation de la méthode TDTE (Time Domain Topological Energy) et de la migration dans l'imagerie de l'os cortical. L'approche TDTE montre de bonnes performances dans l'imagerie de la structure de l'os cortical (faces interne et externe de l'os, ainsi que la structure poreuse à l'intérieur de l'os). La migration quant à elle peut fournir une distribution quantitative approximative de la densité, de la vitesse de compression et de la vitesse de cisaillement
Ultrasound technology provides an affordable means to implement non-invasive solutions to diagnostically assess the mechanical characteristics of the bone. In this thesis we introduce Orthogonal Matching Pursuit (OMP) to obtain a robust reconstruction of the waveform of each echo bouncing off the cortical bone surfaces. Echoes' time-of-flight and central frequencies are used to calculate Ct.Th and normalized broadband attenuation (nBUA). In vivo measurements have been successfully performed with pulse-echo ultrasound and reference data wase obtained with HR-pQCT (cortical thickness, vBMD). Ct.Th and nBUA were highly correlated to reference thickness values (r2=0.90) and vBMD (r2=0,90), respectively. The second main contribution is that we introduce Time Domain Topological Energy (TDTE) method and migration into cortical bone imaging. TDTE shows well performance in extracting the structure of cortical bone, including the external, internal boundary of cortical bone and porous structure inside the cortical bone. Migration can provide a rough quantitative distribution of density, compression wave speed, and shear wave speed

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Lagnier, Julien. "Contribution à l'analyse structurelle des systèmes singuliers pour la conception mécatronique." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI045/document.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques. Les travaux se positionnent dans les premières phases du cycle de conception, là où les principaux efforts méthodologiques sont à mener pour améliorer la qualité et la fonctionnalité des produits, et reposent sur le prototypage virtuel (modélisation et simulation). Une approche méthodologique envisageable est de reformuler le problème de conception sous une forme inverse, pour directement utiliser les spécifications du cahier des charges, usuellement exprimées sur les sorties, pour calculer les inconnues du problème. Dans ce contexte, le laboratoire Ampère développe une méthodologie de conception et dimensionnement, basée sur l'inversion de modèle, utilisant le formalisme bond graph, pour proposer une démarche reposant sur des critères dynamiques et énergétiques, et dont la principale originalité est sa phase d'analyse structurelle, permettant une hiérarchisation d’analyse suivant différents niveaux de la structure physique du modèle (topologie, phénoménologie, paramétrage). L'objectif est de contribuer au développement de cette méthodologie, en l’étendant aux modèles appartenant à la classe des systèmes singuliers, porté par la velléité de décliner la démarche à la conception fonctionnelle du châssis automobile et de ses sous-systèmes, comportant un certain nombre d'abstractions de modélisation et d'idéalisations. Cette déclinaison est proposée, d’une part, au niveau de la structure du modèle et, d’autre part, à un niveau considérant sa phénoménologie et ses lois de comportement. Elle requiert la mise en place préalable d'un référentiel algébrique, essentiellement issu de travaux sur la commande des systèmes, pour constituer une base de validation des extensions graphiques (digraphe et bond graph) proposées. En plus de la généralisation qu'ils constituent à la classe des modèles singuliers, les présents travaux proposent une uniformisation des précédentes approches de la méthodologie, originellement appliquées respectivement aux modèles directs et aux modèles inverses, de sorte qu'il n'est à présent plus nécessaire de les différencier
The context of this PhD thesis is the modeling and design of mechatronic systems. The study is positioned in the early design stage of the conception cycle (V-Cycle), where the main efforts have to be produced in terms of methodology, to enhance the quality and the functionality of the products, and based on virtual prototyping (modeling and simulation). One of the possible methodology is to reformulate the design problem as an inverse problem, in order to directly use the design specification of the product, usually given in terms of the system outputs, and then solve the design problem. In this context, the Ampere laboratory of INSA Lyon has developed a conception and design methodology, based on inverse approach and using the bond graph formalism, to propose a step-by-step method based on dynamic and energetic criteria, with a structural analysis phase that allows hierarchical analysis steps, depending on the structural physical layout of the model (topological, phenomenological, parameter set). The aim of the present works is to contribute to the development of this methodology, by enhancing it to the class of descriptor systems. This choice is led by the aim to apply the methodology in the context of chassis design and vehicle dynamics, where, among other, multi-body models represented as a differential-algebraic equation (DAE) system could occur. The contributions are proposed at the level of the topology of the model, as well as at the level of the phenomenological / behavioral aspects. A preliminary step is to enhance the existing algebraic framework to support graphical extension (in term of digraph and bond graph). The overall methodological extensions allow, firstly, a generalization of the approach to the class of descriptor systems, and, secondly, to reach a standardization of the procedures, previously dedicated to direct or inverse models, so as no mandatory differences between those models have to be done anymore

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Fu, Ying. "Identification de dynamique pour les systèmes bilinéaires et non-linéaires en présence d'incertitudes." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLED054/document.

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Abstract:

Dans le cadre du contrôle quantique bilinéaire, cette thèse étudie la possibilité de retrouver l'Hamiltonien et/ou le moment dipolaire à l'aide de mesures d'observables pour un ensemble grand de contrôles. Si l'implémentation du contrôle fait intervenir des bruits alors les mesures prennent la forme de distributions de probabilité. Nous montrons qu'il y a toujours unicité (à des phases près) des Hamiltoniens de du moment dipolaire retrouvés. Plusieurs modèles de bruit sont étudiés: bruit discrète constant additif et multiplicatif ainsi qu'un modèle de bruit dans les phases sous forme de processus Gaussien. Les résultats théoriques sont illustrés par des implémentations numériques
The problem of recovering the Hamiltonian and dipole moment, termed inversion, is considered in a bilinear quantum control framework. The process uses as inputs some measurable quantities (observables) for each admissible control. If the implementation of the control is noisy the data available is only in the form of probability laws of the measured observable. Nevertheless it is proved that the inversion process still has unique solutions (up to phase factors). Several models of noise are considered including the discrete noise model, the multiplicative amplitude noise model and a Gaussian process phase model. Both theoretical and numerical results are established

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Lebrun, Dominique. "Inversion linéarisée de données sismiques à deux composantes." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20055.

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Abstract:

L'objet de cette these est l'inversion linearisee, par l'approximation de born, de donnees sismiques multicomposantes pour des milieux elastiques 3d stratifies horizontalement. Une matrice jacobienne faisant passer des parametres du milieu aux donnees sismiques est creee. La technique d'inversion utilise la decomposition en valeurs singulieres de la matrice jacobienne. Une etude quantitative de la resolution des parametres du sous-sol est alors menee. Une premiere application est faite dans le cadre de l'evaluation d'une acquisition au fond de la mer (obc). Enfin, un cas reel est traite.

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Tran, Duc Toan. "Reconstruction de sollicitations dynamiques par méthodes inverses." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10146.

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Abstract:

Dans le domaine de l'ingénierie, connaitre le chargement appliqué sur une structure permet de résoudre des problèmes directs dont le résultat est le champ de déplacement, de déformation dans une structure. Il est alors possible d'effectuer un dimensionnement. Cependant, parfois ce chargement doit être identifie a posteriori. Malheureusement, il n'est pas toujours possible de mesurer ce chargement : ainsi, par exemple, on ne sait pas a priori où aura lieu le chargement, ou bien il n'est pas possible de placer un capteur sans l'endommager ou encore il peut nécessiter un encombrement trop important. On a alors recours à des mesures indirectes de déplacement, de déformation, d'accélération et on est alors amené à résoudre des problèmes inverses, qui sont en général mal posés. Il est alors nécessaire d'ajouter une (des) conditions supplémentaire(s) pour obtenir une solution unique et stable : c'est la régularisation du problème. Ces techniques sont bien connues et leur essor est dû à l'utilisation des décompositions en valeurs singulières des matrices de transfert. Toutefois, elles nécessitent l'utilisation d'un paramètre additionnel qui pondère cette condition supplémentaire : la détermination de ce paramètre est délicate. Peu de travaux ayant été réalisé pour tester de façon intensive les méthodes usuelles de régularisation (Tikhonov et troncature de la (G)SVD), en association avec les différents critères de détermination du paramètre de régularisation et les différentes réponses possibles, on a effectué un tel travail pour tirer des conclusions sur la méthodologie optimale. On a pu mettre en évidence que la mesure de l'accélération associée à un critère faisant intervenir les dérivées du signal à reconstruire donne en général les meilleurs résultats sous réserve d'utiliser le critère GCV pour déterminer le paramètre de régularisation. Ces méthodes supposent que la localisation de la zone de chargement est connue. Aussi on s'est intéressé à déduire cette zone de chargement en tentant de reconstruire des chargements identiquement nuls. Cette identification a été effectuée aisément sous réserve qu'on ait peu de forces à identifier par rapport au nombre de mesures disponibles. En revanche une telle identification est délicate lorsqu'on n'a pas plus de mesures que de forces à identifier. Finalement on s'est tourné vers l'identification de chargement ayant plastifié la structure étudiée. On a alors essayé de reconstruire le chargement en supposant que la structure reste linéaire élastique, alors qu'elle a été plastifiée : on a utilisé la méthode du double chargement et effectue des simulations à l'aide du logiciel de simulation Ls-dyna.La force reconstruite fait alors apparaitre une composante statique traduisant la déformation résiduelle dans la structure. Dans ce cas, la réponse à utiliser pour identifier le chargement est une déformation dans une zone non plastifiée
In the field of the engineering, knowing the load applied on the structure which allows to solve the direct problem of which the results are given the field of displacement and strain in a structure. It is possible to perform a dimensioning. However, sometimes this load must be identified a posteriori. Unfortunately, it is not always possible to measure this load. Thus, for example, we do not know a priori where it will be loaded, either it is not possible to place a sensor without damaging it or needs too much space. We then have to use indirect measures of displacement, strain, acceleration and then we are lead to solve the inverse problems which are generally an ill-posed. It is then necessary to add one (or more) conditions to obtain a unique and stable solution: it is the regularization of the problem. These techniques are well known and their development is due to the use of the singular value decomposition of the transfer matrix. However, they require the use of an additional parameter that weights this additional condition: the determination of this parameter is difficult. Few studies having been realized in way the usual regularization methods of (Tikhonov and truncation of the (G)SVD), in association with the various criteria for determining the regularization parameter and the various possible responses, we conducted a such work, to draw conclusions on the optimal methodology. It has been highlighted that the measurement of the acceleration associated with a criterion involving the derived signal to reconstruct generally gives the best results via the GCV criterion to determine the regularization parameter. These methods suppose that the location of the loading area is known. We also were interested to deduct this loading area while trying to reconstruct load that is identically zero. This identification was performed easily that has little load to identify compared to the number of measurements available. However such identification is difficult when there are no more measures than loads to identify. Finally we turned to the identification of loading with the plastic structure. We then tried to reconstruct the load assuming that the structure remains linear-elastic, while it was plasticized: we used the method of the double load and performed simulations using the software ls-dyna. The reconstructed load then shows a static component reflecting the residual strain in the structure. In this case, the response used to identify the load is a strain in a non-plasticized zone

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Di, Benedetto Maria Domenica. "Poursuite de modèle et régulation de sortie des systèmes non linéaires." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112115.

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Abstract:

Cette étude a pour but de traiter et résoudre deux problèmes de commande, importants en Automatique: la poursuite de modèle non linéaire et la régulation de sortie d'un système non linéaire à entrée et sortie scalaires. La première partie de cette Thèse est consacrée au problème de la poursuite de modèle. Pour un processus donné, ce problème consiste à trouver un compensateur dynamique tel que le comportement entrée-sortie du processus compensé coïncide avec celui d'un modèle fixé au préalable. L'existence d'une solution est exprimée en termes de propriétés d'une distribution invariante commandée dépendant du processus et du modèle. D'autre part, l'on exploite la définition géométrique de structure à l'infini pour établir l'équivalence entre cette condition et une égalité de structures à l'infini formelles associées au processus et au modèle. A cause de l'intérêt que la structure à l'infini formelle d'un système non linéaire présente pour la caractérisation du problème de commande considéré, quelques propriétés significatives en ont été étudiées, par exemple son lien avec les indices d'inversibilité. La deuxième partie de cette Thèse est consacrée au problème de la régulation de la sortie d'un système non linéaire soumis à des perturbations non mesurables. Ce problème consiste à trouver un compensateur dynamique par retour de sortie tel que la sortie du système bouclé tende asymptotiquement vers zéro, quel que soit l'état initial du processus perturbé, et que le système bouclé soit asymptotiquement stable en évolution libre, c'est à dire lorsque la perturbation est nulle. L'on a choisi pour le compensateur une structure en cascade de deux sous-systèmes, un modèle interne (dont le rôle est de générer une entrée au processus qui compense asymptotiquement l'effet de la perturbation) et un stabilisateur. Une solution est proposée pour le cas de systèmes à entrée et sortie scalaires, vu l'absence de méthodes de stabilisation de systèmes non linéaires à entrées et sorties vectorielles. La résolubilité du problème de la régulation peut s'exprimer par deux conditions: l'une géométrique en termes d'existence d'une distribution invariante commandée dépendant du processus perturbé, l'autre en termes de stabilité de la dynamique avec laquelle le processus évolue sous la contrainte de sortie nulle (dynamique nulle). L'on propose également une méthode pour la synthèse des deux parties du compensateur. Enfin, quelques exemples sont traités.

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Dépature, Clément. "Commandes par inversion d’un véhicule à pile à combustible et supercondensateurs." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10039/document.

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Abstract:

Le développement de la commande d’un véhicule à pile à combustible et supercondensateurs doit prendre en compte les contraintes liées à l’association de ses composants. La commande par inversion apporte une solution. Elle utilise une approche systémique et cognitive afin d’identifier la cause qui produit l’effet désiré et inverse les modèles des éléments associés pour obtenir une structure de commande. Ainsi, les commandes déduites de la Représentation Energétique Macroscopique (REM) et du Backstepping font partie de la catégorie des commandes par inversion. Le Backstepping déduit une commande stable de la plupart des systèmes non-linéaires. Cependant, il ne permet pas de gérer de façon claire et efficace les couplages énergétiques. Il est alors possible de décomposer physiquement le système suivant les règles de la REM. La REM permet également de séparer explicitement la commande et la stratégie de gestion de l’énergie. Dans cette thèse en cotutelle franco-québécoise, les caractéristiques des deux commandes ont été soulignées. Les deux méthodes apparaissent alors complémentaires. L’intégration du Backstepping apporte à la REM l’assurance d’une stabilité intrinsèque. Les principes de la REM, quant à eux, permettent au Backstepping de gérer les couplages énergétiques. Le développement d’une commande par inversion stable d’un véhicule à pile à combustible et supercondensateurs est donc proposé par la combinaison de ces deux méthodes de commande, suivant une procédure d’inversion combinée. La répartition des puissances du véhicule est ainsi réalisée en temps réel, sur dispositif expérimental, suivant une stratégie de filtrage et la commande stable par inversion combinée développée
The development of the control of a fuel cell/supercapacitor vehicle must take into account the constraints related to the associations of its components. Inversion based control can solve this problems. This use a systemic and cognitive approach to find the cause which produce the desired effect and inverse the associated component models to obtain a control structure. In this way, Energetic Macroscopic Representation (EMR) and Backstepping have inversion based control approach. The Backstepping method deduces stable control of most classes of nonlinear systems. However, it don’t effectively and simply manage the energetic couplings. A physical decomposition of the studied system following the EMR rules bring a solution. EMR enables a systematic deduction of control schemes, specifically a clear distinction between the local control and the energy management strategy level. In this franco-quebecer co-tutorial thesis, similarities between the both control methods has been shown. EMR and Backstepping can complement each other. The integration of the Backstepping bring intrinsic stability to the EMR. The Backstepping can manage the energetic couplings thanks to EMR. The development of a fuel cell/supercapacitor vehicle stable inversion based control is then proposed using the combination of the both control methods. Thus, the power distribution is achieve in real time using a filtering strategy and the stable proposed combined inversion based control

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Offermann, Alexis. "Conception et validation d’un robot apte à effectuer des mesures sur ouvrage d’art." Thesis, Compiègne, 2021. http://www.theses.fr/2021COMP2603.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le domaine de la robotique pour l’analyse de la pathologie des structures pour le bâtiment et travaux publics. La réalisation de relevés photographiques est d’ores et déjà une technique largement utilisée pour faciliter le diagnostic des ouvrages. On cherche dans cette thèse à développer davantage la technique de relevé en permettant de faire un diagnostic au contact de la structure des ouvrages (allant d’un pont à une église en passant par les hôpitaux et écoles). La présentation de différentes solutions technologiques sera faite et permettra de faire un choix d’innovation technologique à investir. Le choix de solution retenu consiste à développer un drone à bras inclinable capable d’emporter la charge désirée (l’outil de mesure) sur la paroi. Cette étude pose un challenge à la fois sur le modèle mécanique non conventionnel mais également sur la conception d’un robot complexe. Une étude approfondie des lois de commande sera menée,implémentée et comparée dans cet ouvrage. Enfin, une plateforme informatique particulière a également été développée permettant le test rapide des différents algorithmes. Cette plateforme étant extrêmement versatile, elle pourra être réutilisée dans des travaux futurs. Enfin, ces travaux montrent le bon fonctionnement du vecteur drone pour réaliser la tâche qui lui incombe
This PhD. applies in the field of robotics for building inspection. Buildings are understood here as huge constructions such as bridges or churches. Using photogrammetry to analyses the structure of these kind of buildings is nowadays a common technique. To extend the analysis methodologies, we propose in this document to imagine a way to bring tools directly in contact with the buildings. Multiple solution possibilities are presented for a final choice. The chosen solution consists of designing a drone able to tilt its arms to bring the building inspection tool directly onto the wall of the construction. This leads to a double challenge. Firstly, the mechanical part of designing such a complex and non-common drone. Secondly,the development and real time testing of the control algorithm. Eventually, this manuscript proposes to use a particular software architecture joining fast experimentations and validation of the control laws. This platform being very versatile, it is also possible to consider re-using it for different applications in future works. The experimentations reveal good results, promoting the usage of the drone as a carrying vector to bring the tools onto the construction

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Fetel, Emmanuel. "Quantification des incertitudes liées aux simulations d'écoulement dans un réservoir pétrolier à l'aide de surfaces de réponse non linéaires." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2007. http://www.theses.fr/2007INPL005N/document.

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Abstract:

Ce travail propose un ensemble de méthodes dédiées à la quantification des incertitudes sur la simulation des écoulements dans un réservoir pétrolier. Ces méthodes sont basées sur l’utilisation de surfaces de réponse approchant la relation, le plus souvent inconnue et non linéaire, entre les paramètres incertains du réservoir et les variables de production. L’ensemble proposé contient ainsi des algorithmes de construction ou d’analyse (échantillonnage, analyse de sensibilité, inversion bayésienne d’un historique de production) de surfaces de réponse. Ces méthodes ont été tout d’abord développés dans un cadre déterministe puis étendues à la prise en compte de simulation d’écoulement secondaires et de paramètres incertains stochastiques caractérisés par un impact aléatoire sur la production. Les principales considérations de se travail sont de tenir compte d’un grand nombre de paramètres incertains, de données de production bruitée et de pourvoir modéliser une réponse de forme complexe
This work develops several methodologies to assess uncertainty on oil reservoir production. Taking in consideration that flow simulations are time consuming it uses response surfaces to approximate the relationship between reservoir uncertain parameters and production variables. First deterministic methods are developed to construct and analyze such surfaces: construction algorithms are the discrete smooth interpolation and the dual kriging while analysis methods are the variance based sensitivity analysis and the bayesian inversion of production history. This framework is then extended to include fast flow simulation results and to handle stochastic parameters characterized by a random effect on reservoir production. These methodologies are developed based on the following considerations: the number of uncertain parameters is usually large, data may be noisy if some parameters are neglected and the complex relationship between uncertain parameters and reservoir production

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Seydou, Hassane Ramatou. "Contribution au développement des techniques ensemblistes pour l’estimation de l’état et des entrées des systèmes à temps continu : application à la détection de défauts." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14669/document.

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Abstract:

Cette thèse traite du problème d'observation et d'estimation des variables caractéristiques des systèmes dynamiques. Il s’agit d’une problématique fondamentale qui est au cœur de nombreux domaines relavant des sciences de l'ingénieur. Les travaux sont conduits dans un contexte ensembliste. Les techniques développées pour l’estimation de l’état et des variables d’entrées ont pour objectif final le contrôle de cohérence des systèmes non linéaires à temps continu. Une première approche conjugue les relations de parité et les différentiateurs à modes glissants pour l’estimation des entrées d’un système non linéaire. Les domaines des entrées compatibles avec les mesures sont alors reconstruits grâce à l’analyse par intervalles et aux techniques de satisfaction de contraintes. Il est montré que la relaxation des contraintes de stabilité/coopérativité pour la construction d’un observateur intervalle peut se faire grâce à des changements de base déterminés de différentes manières et pouvant être variants ou invariants dans le temps. Des simulations numériques illustrent les techniques proposées. Une application à un système aéronautique est également présentée à l’aide d’un jeu de données réelles
This thesis deals with the problem of a dynamical system observation and the estimation of its characteristic variables; the latter point constitutes the core element in many engineering science fields. The final aim is to build a general framework for integrity control and fault detection of such systems within a bounded error context. The developments offered herein make use of parity relations, sliding mode differentiators, interval observers and constraint satisfaction problems. Input reconstruction techniques are developed for a general class of nonlinear continuous-time systems. Domains are reconstructed for the input values which are consistent with the measurements using interval analysis and constraint satisfaction techniques. It is shown that time-varying or invariant coordinate changes may relax the applicability conditions (stability/cooperativity) of the interval observer design methods. Sliding mode differentiators were also used to enhance interval observer accuracy. The proposed approaches are illustrated through computer simulations and they have been applied to aircraft servo loop control surface for robust and early detection of abnormal positions

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Bonjour, Christophe. "Inversion de systèmes linéaires pour la simulation des matériaux ferromagnétiques. Singularités d'une configuration d'aimantation." Phd thesis, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004975.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous étudions deux problèmes mathématiques concernant les équations du micromagnétisme. Ces équations régissent la configuration de la magnétisation dans les matériaux ferromagnétiques qui entrent dans la fabrication des têtes d'enregistrement magnétique et des mémoires à lignes de Bloch. Dans la première partie, nous décrivons les propriétés physiques de ces matériaux et nous donnons une description sommaire de deux codes de simulation numérique qui ont été développés au LETI-CEA. Une configuration d'aimantation est un minimum d'une énergie composée de quatre termes : les énergies d'échange, d'anisotropie, démagnétisante et de Zeemann. De plus, l'aimantation est de norme constante. Il s'agit d'un problème de minimisation d'une fonctionnelle, sous contrainte non linéaire. Le terme d'énergie démagnétisante est non local, ce qui introduit des difficultés tant du point de vue théorique que numérique. La deuxième partie est consacrée à la présentation des méthodes que nous avons développées pour résoudre les systèmes linéaires qui apparaissent dans les codes de simulation. Nous avons utilisé une méthode de type gradient conjugué préconditionné et une méthode d'expansion couplée à la première méthode. Dans la troisième partie, nous démontrons que les singularités d'une configuration d'aimantation sont en nombre fini à l'intérieur du matériau. Nous utilisons, pour cela, la théorie introduite par Schoen et Uhlenbeck pour les fonctions minimisant l'énergie de Dirichlet sur la sphère unité. Nous avons du adapter cette théorie à l'énergie du micromagnétisme. Il a fallu, en particulier, tenir compte du caractère non local de l'énergie démagnétisante.

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Maerten, Frantz. "Utilisation de la géomécanique pour résoudre des problèmes liés aux structures géologiques : modélisation directe, inversion et restauration." Phd thesis, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00537899.

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Abstract:

Différentes applications de l'élasticité linéaire en géologie structurale sont présentées dans cette thèse à travers le développement de trois types de codes numériques. Le premier utilise la modélisation directe pour étudier les déplacements et champs de contraintes autour de zones faillées complexes. On montre que l'ajout de contraintes inégalitaires, telles que la friction de Coulomb, permet d'expliquer l'angle d'initiation des dominos dans les relais extensifs. L'ajout de matériaux hétérogènes et d'optimisations, telles la parallélisation sur processeurs multi-coeurs ainsi que la réduction de complexité des modèles, permettent l'étude de modèles beaucoup plus complexes. Le second type de code numérique utilise la modélisation inverse, aussi appelée estimation de paramètres. L'inversion linéaire de déplacements sur les failles ainsi que la détermination de paléo-contraintes utilisant une approche géomécanique sont développées. Le dernier type de code numérique concerne la restauration de structures complexes plissées et faillées. Il est notamment montré qu'une telle méthode permet de vérifier l'équilibre de coupes géologiques, ainsi que de retrouver la chronologie des failles. Finalement, nous montrons que ce même code permet de lisser des horizons 3D faillés, plissés et bruités en utilisant la géomécanique.

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Gomand, Julien. "Analyse de systèmes multi-actionneurs parallèles par une approche graphique causale - application a un processus électromécanique de positionnement rapide." Phd thesis, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004849.

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Abstract:

L'augmentation des cadences de production nécessite la recherche de performances dynamiques toujours plus élevées pour les dispositifs de positionnement, conduisant à l'utilisation d'axes multi-actionneurs parallèles. Une configuration bi-actionnée en gantry est une solution mécanique qui permet de conférer une accélération élevée à l'axe, mais pose la problématique de la synchronisation des actionneurs mis en collaboration. Un état de l'art de la commande de tels dispositifs électromécaniques met en évidence un manque général de prise en compte du couplage mécanique entre les deux actionneurs, conduisant à des architectures de commande complexes sur le plan structurel et du réglage. L'approche proposée dans cette étude constitue une alternative à ces commandes en mettant en œuvre une approche graphique structurée selon les lois de la causalité physique. Dans un premier temps, l'axe en gantry sert de support à l'étude de propriétés graphiques du formalisme Graphe Informationnel Causal (GIC) développé au L2EP. L'ordonnancement des représentations selon la causalité intégrale conduit à une simplification globale de l'analyse structurelle des systèmes physiques, facilitant le choix des variables d'état indépendantes à contrôler. La modélisation dynamique proposée pour l'axe considéré, associée à des méthodes d'identification expérimentale, est exploitée pour la déduction d'architectures de commande et de méthodes de réglage permettant d'améliorer les performances de synchronisation dynamique des deux actionneurs par une meilleure gestion du couplage. Les problématiques de la modélisation et de la compensation des ondulations de force générées par les moteurs linéaires synchrones à aimants permanents, ainsi que de la gestion énergétique de l'ensemble de l'axe sont également abordées.

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Dissertations / Theses on the topic 'Inversion linéaire'

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