Dissertations / Theses on the topic 'Système pluridisciplinaire'

La conception d'un avion demande une conception collaborative des systèmes qui le composent. Or les méthodologies de conception d'architecture physique de systèmes au sein des différentes équipes sont très variées. Pour obtenir plus d'interopérabilité entre ces différentes méthodologies nous étudions deux axes. 1er axe : L'uniformisation des outils logiciels de simulation physique grâce aux langages de modélisation équationnels orientés objet. Ces langages non causaux, orientés objet, permettent une modélisation par connexions physiques de blocs dont le comportement dynamique est décrit par des systèmes algèbro-différentiels. Ils peuvent être utilisé par différents domaines, favorisant ainsi les échanges de modèles de simulation physique et la réalisation de simulations physiques pluridisciplinaires permettant d'optimiser et valider plus tôt les choix d'architectures multi-systèmes. 2ème axe : Le développement d'ateliers de conception interopérables et customisés pour différents domaines grâce à l'ingénierie dirigée par les modèles. Nous proposons ici un cadre méthodologique d'utilisation des concepts et technologies de l'IDM pour concevoir des ateliers de conception d'architecture physique, customisés pour des domaines particuliers mais interopérables. Cette interopérabilité est héritée d'une part du choix des technologies utilisées pour supporter l'approche et d'autre part des recommandations que nous proposons pour le développement et l'utilisation de ces ateliers. Ces deux pistes se réunissent dans la réalisation d'un atelier d'aide à la conception de commandes de vol électromécanique, intégrant un module d'analyse physique pluridisciplinaire basé sur Modelica
The design of complex aircraft requires a collaborative design of its embodied systems. But the system physical architecture design methodologies used by the involved design teams or domains are heterogeneous. Ln order to obtain more interoperability between these varied design methodologies, we have studied two axes. 1st axis: The standardization of physical simulation software tools thanks to equation-based object-oriented languages and tools. Lndeed this class of acausal modelling languages allows a graphical modelling of complex physical systems by connecting blocks through physical connection. The behaviour of each block is described by a set of differential and algebraic equations. These modelling languages can therefore be used by different domains. They facilitate physical simulation models exchange for multi-system physical simulation in order to optimize sooner the multi-system global architecture. 2nd axis: Developing customized and interoperable design frameworks for different domains thanks to the model-driven engineering. We propose here a methodological guidance for the use of model-driven engineering concepts and technologies in order to develop customized and interoperable physical architecture design frameworks. The interoperability is inherited from the choices of technologies used to support the approach and from the guidance that we provide for the development of these frameworks. These two axes are joined in the last part with the development of a model-driven design framework that includes an analysis module based on Modelica

Les démences représentent un problème de santé public majeur, notamment du fait du vieillissement des populations occidentales. Pourtant, le diagnostic étiologique de certitude d'un syndrome démentiel ne peut être obtenu que par l'analyse neuropathologique et/ou biochimique du tissu cérébral obtenu en post mortem. Les lésions cérébrales aboutissant au déclin cognitif ont des origines diverses (neurodégénératives, vasculaires, métaboliques. . . ) et sont souvent associées. En analysant les données cliniques, neuropathologiques et biochimique issues de la cohorte autopsiques de patients déments suivis au Centre Mémoire de Ressources et de recherche du CHRU de Lille (127 cerveaux prélevés entre 1992 et 2009), nous avons étudié les corrélations entre l'expression clinique du syndrome démentiel et la nature des lésions cérébrales sous jacentes. Nous montrons que les fréquentes associations lésionnelles (lésions de maladie d'Alzheimer, de maladie à corps de Lewy, lésions vasculaires) ont des conséquences sur la pertinence du diagnostic étiologique du syndrome démentiel. Dans le domaine des dégénérescences lobaires frontotemporales (DLFT), nous avons étudié les corrélations clinicopathologiques de 18 patients ayant présenté des troubles inauguraux du langage ou de la parole. Nous avons pu établir des corrélations entre les syndromes cliniques et certaines protéinopathies (tau, TDP-43) associées aux DLFT. L'enquête génétique a permis de mettre en évidence une nouvelle mutation du gène de la progranuline chez un patient. L'analyse pluridisciplinaire des démences permet au clinicien de progresser dans la prédiction des lésions cérébrales du vivant du patient. Cette démarche s'avère indispensable dans l'optique du développement de traitements curatifs des démences neurodégénératives

La sécurité incendie est une composante de la fonction technique du bâtiment. En général, elle est traitée par l'application de textes réglementaires. Nous proposons une approche différente basée sur la recherche des facteurs de risques et des meilleurs moyens de les éliminer. Cette approche est systémique et basée sur l'intégration de connaissances relatives aux fonctions technique, architecturale et économique du bâtiment. Les travaux présentés regroupent : - une méthode d'évaluation des risques à base d'arbres de probabilités combinant hypothèses favorables et défavorables. - un système expert d'étude de la sécurité incendie de bâtiments offrant deux modes fonctionnement : un pour le traitement des problèmes ponctuels et un générale conduite par un planificateur coopératif de tâches. - un générateur de systèmes experts capable d'exploiter de multiples sources de connaissances en langage naturel. - un outil pour la description graphique des relations entre objets mettant en œuvre le concept d'auto-organisation. - une méthode d'acquisition des connaissances basée sur l'anticipation des connaissances à extraire
Fire safety is a component of the technical function of a building. It is generally taken into account by the application of regulations. We propose a different method based on the search of risk factors and the best measures for their elimination. Our method is a systemic one which integrates knowledges about the technical, architectural and economic functions of the building. The works described concern: - a method of risk assessment based on belief-trees combining favourables and unfavourable probabilist hypotheses. - an expert-system for studying the fire safety of buildings providing two modes of expertise : one for the focalised studies, one for the more general expertise guided by a tasks scheduler. - a tool for developing large expert-systems managing many knowledge sources in natural language. - a knowledge elicitation method to enhance the knowledge engineer's performance by the anticipation of what knowledge to extract and how to proceed

Cette thèse étudie les possibilités offertes par l'intelligence artificielle pour l'identification et la circonscription des risques incendie de bâtiments.La sécurité incendie est une composante de la fonction technique du bâtiment. Elle peut donc être considérée dès la conception. Actuellement elle est traitée principalement par l'application de textes réglementaires. Nous proposons une approche différente ayant deux caractéristiques principales : premièrement elle privilégie la recherche des facteurs de risque et des meilleurs moyens de les éliminer ; deuxièmement elle est globale parce qu'elle réalise une intégration des connaissances (expertes ou autres) relatives aux autres fonctions du bâtiment (Architecture et Economie) ainsi qu'aux autres composantes de la fonction technique.La recherche a donc porté principalement sur : – La définition d'une méthode d'étude globale de la sécurité incendie du bâtiment, car les connaissances sont peu formalisées dans ce domaine. – La définition d'une méthodologie de réalisation d'un système multi-expert opérationnel et à caractère pédagogique.Les résultats des travaux présentés sont de deux types : – Un ensemble d'outils tels que TRIAGE, ARBRE, NASS, ICONOGRAPH. TRIAGE est le système destiné aux études pluridisciplinaires de la sécurité incendie de bâtiments. Deux modes de fonctionnement sont disponibles : l'expertise focalisée où l'utilisateur requiert un service à un spécialiste de manière isolée ; l'expertise générale où l'utilisateur est pris en main par un planificateur de tâches en fonction des buts fixés. ARBRE est un outil destiné aux experts pour la mise au point d'arbres des causes à probabilités subjectives (appelées crédits d'hypothèses). NASS est un environnement de développement de systèmes experts basés sur l'exploitation de multiples sources de connaissances exprimées en langage quasi naturel. Il contient, entre autres, le mécanisme de raisonnement de TRIAGE. ICONOGRAPH est un outil graphique pour la gestion des relations entre les objets d'un univers de discours structuré. Il met en oeuvre un modèle auto-organisationnel (dit à règles de mutation structurelle) fonction de l'univers considéré. – L'ensemble des éléments méthodologiques qui ont été mis en oeuvre pour arriver aux outils cités. Notamment, nous proposons une technique que nous appelons sémographie. Son rôle est d'orienter le concepteur de système expert sur la nature des connaissances à introduire dans un système expert et sur la façon de les acquérir. Basée sur la systémique et l'ergonomie cognitive, la sémographie apporte des modèles de structuration de l'univers du discours des experts et des techniques pour provoquer et analyser le discours lui-même.

De nombreux petits corps du système solaire ont connu la différenciation métal-silicate. Ce processus a provoqué la séparation du métal et du silicate, et peut avoir entraîné la formation d'un noyau métallique. Cette thèse porte sur la compréhension des processus physiques à l'origine de cette différenciation et de leurs conséquences sur les matériaux trouvés dans l'enregistrement météoritique. Afin de proposer des modèles les plus pertinents possibles, une approche conjointe expérimentale et de modélisation a été menée. Un système expérimental à trois phases a été conçu pour être représentatif d'échantillons naturels en cours de différenciation, et analysé à l'aide de techniques électroniques et de microtomographie 3D par rayons X. La différenciation métal-silicate se produit principalement par percolation d'un réseau métallique interconnecté. Cependant, une extraction importante des liquides silicatés est nécessaire pour permettre la formation d'un tel réseau. La différenciation est restée partielle dans les achondrites primitives à cause d'une accrétion tardive et des faibles tailles de grain des silicates, ce qui n'a pas permis une fusion complète des phases riches en fer ou encore une extraction efficace des produits de fusion. Les corps accrétés plus tôt qui ont connu un stade d'océan de magma sont sujets à une différenciation totale. Les modèles suggèrent qu'une fraction significative des silicates ne fond pas (correspondant au seuil rhéologique), empêchant les particules métalliques de sédimenter. A la fin de la phase d'océan de magma, la compaction et l'extraction efficace des produits de fusion favorisent la différenciation et la formation des météorites de fer, des achondrites et des pallasites
Many early-accreted small bodies of the Solar System experienced metal-silicate differentiation. This process caused the metal and silicate to separate and may have led to the formation of a metallic core. This PhD focused on understanding the physical processes that drove this differentiation and their consequences on the materials found in the meteoritic record. In order to provide the most plausible models, a joint experimental and modeling approach was used. A three-phase experimental system was designed to be representative of natural samples undergoing differentiation and analyzed using computed 3D X-ray microtomography and electronic techniques. Metal-silicate differentiation mostly occurs though the percolation of an interconnected metallic network. However, significant extraction of the silicate melt is required to allow the formation of such a network. Differentiation remained partial in primitive achondrites due to late accretion and low silicate grain sizes that did not allow complete melting of the iron-rich phases or efficient melt extraction. Complete differentiation occurs for bodies accreted earlier that experienced a magma ocean stage. Models suggest that a significant fraction of the silicates does not melt (corresponding to the rheological threshold), preventing the metal particles from settling. At the end of the magma ocean phase, compaction and efficient extraction of the melts favors differentiation and the formation of achondrites (pallasites, stony and iron meteorites)

Le but de cette étude est de caractériser par une approche multi-disciplinaire les déformations tectoniques Plio-Quaternaire associées au système de failles de Belledonne (Alpes de l'Ouest).Ce système de faille est composé de plusieurs décrochements qui sont des Bauges au Vercors, la faille dextre NE-SW de l'Arcalod, la faille bordière de Belledonne, dextre et NE-SW, la faille sénestre NW-SE du Brion et la faille NE-SW dextre du Jasneuf.La détermination des états de contraintes tardi-Cénozoique montre que le champ de contrainte actuel responsable de la cinématique en décrochement le long du système de faille de Belledonne date de la fin du Pliocène supérieur/début du Pléistocène et a succédé au champ de contrainte causé par la collision alpine.Les failles de l'Arcalod et du Brion présentent des marqueurs morphologiques décalés mais ambiguës et d'âge incertain (probablement anté-Rissiens). La trace de la faille bordière de Belledonne n'a pu être déterminée, suggérant que la déformation associée à cette dernière soit accommodée dans une large bande de cisaillement.La faille du Jasneuf décale des morphologies d'âges supposés messiniens et anté-Rissiens. La vitesse de cette faille intégrée depuis le messinien serait de 0,13±0,03 mm/an. Considérant que cette faille est limitée à la couverture elle pourrait générer des séismes de magnitude 5,7 tous les ~500 ans.L’accommodation de la déformation actuelle dans l'avant-pays a été étudié dans la vallée de Toulaud (SW de Valence) où une faille tardi-hercynienne recoupe le canyon messinien du Rhône. Les premiers résultats indiquent que la faille décale verticalement le canyon, attestant d'une tectonique Plio-Quaternaire
The aim of this study is to characterize the Plio-Quaternary tectonic deformations related to the Belledonne fault system (western Alps). The low deformation rates and high erosion rates in the study area imply that a multi-disciplinary approach.From the Bauges to the Vercors massif this fault system is composed of strike-slip faults that are the NE trending right-lateral strike-slip Arcalod fault, the NE trending right-lateral strike-slip Belledonne border fault, the NW trending left-lateral strike-slip Brion fault and the NE trending right-lateral strike-slip Jasneuf fault.The determination of the late Cenozoic stress states revealed that the modern stress field responsible for the Belledonne fault system strike-slip kinematics dates from late upper Pliocene/early Pleistocene and came after the stress field caused by alpine collision.Unclear and undated (but probably pre Rissian) offset morphologic markers are described along the Arcalod and Brion faults. Belledonne border fault trace is not determined suggesting that deformation is accommodated in a wide shearing band.The Jasneuf fault offset morphologies whom ages are supposed Messinian and pre Rissian. Fault slip rate integrated since Messinian would be of 0.13±0.03 mm/yr. Considering that this fault appears limited to the sedimentary cover and excluding an aseismic behavior, she can generate 5.7 Mw earthquake each ~500 years.Modern deformation in the foreland is studied in the Toulaud valley (SW of Valence city) where a late Hercinian fault cross-cut the Messinian canyon of the Rhône river. First results show that the fault offset vertically the canyon, attesting aof Plio-Quaternary tectonics along it

De nos jours, la pollution atmosphérique particulièrement issue du trafic routier en milieu urbain dans l’Union Européenne, a été associée à une augmentation de la prévalence des maladies respiratoires. Parmi ces maladies associées, l’asthme constitue aujourd’hui un réel problème de santé publique particulièrement chez les enfants. Cracovie, ville inscrite au patrimoine mondial de l’UNESCO, est un terrain d’étude pertinent dans la mesure où la source de pollution du trafic routier est prédominante et où des relations ont été établies entre la mauvaise qualité de l’air et le développement de l’asthme chez les enfants. Une démarche méthodologique pluridisciplinaire d’évaluation du risque sanitaire, combinant des approches de statistiques, de modélisation CALINE4 et d’épidémiologie à l’aide du système d’Information Géographique, a été élaborée afin de mettre en exergue des relations significatives entre la pollution issue du trafic routier et l’asthme infantile. Les plus forts Risques Relatifs Sanitaires ont été mis en évidence jusqu’à 300 m de la chaussée et particulièrement au niveau des axes routiers stratégiques de Cracovie, tels que les axes reliant les deux centres-villes historique et moderne de Cracovie ou ceux constitutifs de la rocade. Ces axes routiers traversent les quartiers les plus densément peuplés où résident aussi les plus fortes proportions d’enfants les plus vulnérables face à l’asthme. Ce résultat pourrait inciter le gestionnaire à intervenir pour améliorer le plan de déplacement urbain de Cracovie et d’autres villes avec des problématiques semblables afin de limiter l’impact de la pollution issue du trafic routier sur le développement de l’asthme infantile
Nowadays, the air pollution particularly emitted from road traffic in urban areas in the European Union, was associated with an increased prevalence of respiratory diseases. Among these associated pathologies, asthma is now a real public health issue particularly among children. Cracow, a city declared as a UNESCO World Heritage, is a relevant field study insofar as the source of air pollution, the road traffic is predominant and insofar as relevant relationships were shown between poor air quality and the development of asthma among children. A multidisciplinary methodological approach of health risk assessment, combining statistical, modeling CALINE4 and epidemiological approaches using Geographic Information System was developed to highlight relevant relationships between air pollution generated by road traffic and childhood asthma. The strongest Health Relative Risks have been highlighted up to 300 m from the roadway and particularly on the strategic roads of Cracow, i.e. the roads linking the two historic and modern downtowns of Cracow or the constitutive road of the bypass. These roads pass through the most densely districts where also lives the highest proportion of children most vulnerable to asthma.These results could encourage the planner to review the urban transport plan of Cracow and other cities with similar problems, in order to limit the impact of road traffic air pollution on the development of childhood asthma

Toute action naturelle crée de l'énergie perdue qui pourrait être exploitée pour alimenter nos appareils électriques et mobiles. Nos environnements physiques disposent d'un nombre élevé de micro-sources d'énergies ; certes chacune est de faible puissance, mais leur multiplicité pourrait s'avérer significative, notamment dans le cadre du fonctionnement de microsystèmes. C'est le principe précédent qui a conduit nos travaux sur la problématique de la conception de microsystèmes autonomes. Ainsi, pour être innovante, l'ingénierie de microsystèmes doit à la fois s'appuyer sur la culture de l'électronique, de la mécanique mais aussi de l'énergétique. Le processus de conception est fortement pluridisciplinaire et son efficacité réside dans la capacité à mettre en oeuvre des méthodologies et des outils : - de conception collaborative, - de capitalisation des connaissances techniques, - d'ingénierie multi-physique, - d'ingénierie intégrée. Sur le base de ces fondamentaux, nous avons développé un outil d'aide à la conception. La méthodologie sous-jacente permet : 1- l'analyse et la structuration d'un problème de conception d'un microsystème autonome : cette phase conduit l'identification, la description fonctionnelle et environnementale du système et de son environnement. 2- la modélisation des connaissances : une analyse architecturale conduit à la description des composants et des interactions liées au microsystème (directement ou indirectement) puis à la modélisation des comportements, 3- la qualification énergétique et le couplage physique : la réutilisation structurée des modèles de connaissances est pilotée pour coupler les modèles physiques et décrire les sources, les puits et les mécanismes énergétiques des environnements, 4- la conduite de la recherche de concepts innovants : la base de connaissances, les critères de qualification et la description fonctionnelle préalablement construits sont agencés dans une seule méthode de conception virtuelle pour rechercher des concepts de solutions innovants, 5- le pré-dimensionnement : tout en assurant l'intégration des outils spécialisés de simulation (méthode des éléments finis et simulation fonctionnelle), le prédimensionnement de microsystèmes autonomes est supportée selon un schéma synthétique, assurant un raisonnement abductif (ou bottom-up). La conjonction des raisonnements physiques, l'intégration des méthodes et des cultures métiers, l'exploration virtuelle des espaces de solutions et la modélisation constituent les bases d'un nouveau moyen d'aide à la conception de microsystèmes autonomes. Cette approche a été déployée pour la conception d'un capteur piézoélectrique autonome.

Ce travail de thèse porte sur la problématique d'élaboration de modèles de systèmes hétérogènes. Il a associé le laboratoire de recherche LAAS-CNRS et la société MENTOR GRAPHICS. Il prend place au sein d'un processus de conception qui se fonde sur les recommandations de l'EIA-632 et sur une ingénierie guidée par les modèles. L'objectif de notre travail est de montrer en quoi le langage VHDL-AMS est adapté à la problématique de modélisation et de simulation de la solution physique au sens des recommandations de l'EIA-632. Dans un premier temps, ce manuscrit présente un état de l'art sur les besoins en modélisation pour la conception système, et dresse un bilan sur les différents langages de modélisation susceptibles d'y répondre. Afin de proposer la norme VHDL-AMS (IEEE 1076.1-1999) comme solution, notre travail s'est attaché à présenter et proposer une méthode à mettre en oeuvre pour converger vers cette norme. Notre démarche s'appuie sur l'ingénierie guidée par les modèles avec une place prépondérante jouée par les transformations de modèle. Nous avons développé ce concept de transformation en vue d'une convergence vers le VHDL-AMS : nous développons la notion de meta modèle avec, entre autre, la création d'un meta modèle du langage VHDL-AMS. Celui-ci va permettre une vérification de la conformité des modèles créés, mais aussi l'écriture de règles de transformations au niveau meta modèle. L'intérêt des industriels possédant un existant de modèles écrits dans un langage de description de matériel propriétaire autre (par exemple le langage MAST) en vue d'une migration vers la norme VHDL-AMS, nous a permis d'éprouver cette méthodologie dans de nombreux cas concrets. Nous avons aussi comparé cette approche à une méthodologie que nous avions précédemment définie, nécessitant une expertise dans les deux langages source et cible. Cela nous a permis de conclure positivement sur la faisabilité d'une telle transformation avec une semi-automatisation et une expertise encore n écessaire à certaines étapes. A titre de démonstration, nous avons développé de nombreux modèles mixtes confirmant les aptitudes du VHDL-AMS à pouvoir être le support principal du prototypage virtuel, ainsi que la validité de notre méthode de transformation. Nous avons notamment réalisé la modélisation VHDL-AMS d'un système très hétérogène de mise à feu d'une charge pyrotechnique, qui valide notre méthodologie. La validation des modèles en conformité avec les spécifications est une des perspectives identifiées de nos travaux, à approfondir.

L’approche complexe fait suite à l’approche Cartésienne, en considérant à la fois le tout, les parties et leurs relations. L’outil informatique s’avère de plus en plus indispensable du fait qu’il est soit impossible de recourir à une autre méthode d’investigation sur les systèmes complexes étudiés, soit qu’un autre choix est trop contraignant. La simulation informatique permet de mettre en œuvre virtuellement les modèles explicatifs construits quitte à vérifier à posteriori leur validité sur des données empiriques. Du fait de la richesse de l’approche complexe, les simulateurs à construire sont sophistiqués et non neutres. Ainsi, la collaboration pluridisciplinaire entre thématiciens et informaticiens est un des premiers défis à relever. Dans cette thèse nous proposons de matérialiser le processus de construction d’un projet de recherche impliquant plusieurs disciplines à l’aide du paradigme agent. Le paradigme agent a l’avantage d’être largement diffusé du fait de sa facilité d’accès et des analogies immédiates avec les objets d’étude que le paradigme suscite. Nous mettons en avant comment s’opère un changement de perspective qui implique tous les acteurs du projet. Il est réalisé une transformation de modélisation qui

Les modèles neuromimétiques, compares aux caractéristiques adaptatives humaines, se révèlent trop monolithiques et trop statiques sur le plan de l'apprentissage et de la mémoire. Nous nous sommes plongés dans la neurobiologie, la pharmacologie, la psychologie, la physiologie du comportement, les mathématiques et l'informatique, afin d'étudier les mécanismes de mémorisation. Le travail présente différents niveaux d'étude et de modélisation. À l'échelle microscopique, nous avons réalisé des unités cellulaires complexes, munies de délai, de rémanence et de mémoire interne. Ces cellules sont dotées de plusieurs types de connexion, notamment de connexions modulatrices qui développent des effets de sensibilisation ou de déclenchement. Des plates-formes nous permettent de tester des règles de plasticité synaptique. Ces unités sont intégrées dans des populations telles que les assemblées neuronales, les colonnes corticales et d'autres structures organisées. Elles développent alors des principes de mémoire immédiate, de mémoire à court terme et à long terme. À l'échelle macroscopique, nous nous sommes intéressés à la coopération entre des structures extrinsèque/intrinsèque et entre des sous-structures corticales intrinsèques. Nous avons étudié un système neuronal plonge dans un environnement, sur lequel nous opérons des protocoles d'apprentissage qui se rapprochent des conditionnements opérants, fondés sur des mécanismes de renforcement (punition, récompense). Nous avons également mis en œuvre une modélisation d'interactions pariéto-temporales appliquées à la reconnaissance visuelle. Une synthèse de ces différentes échelles indique que d'une part les règles de Hebb employées jusqu'alors ne suffisent plus pour des apprentissages tels que le conditionnement opérant. D’autre part, les mécanismes de modulation deviennent un point fondamental dans la mise en œuvre de meilleurs systèmes dynamiques d'apprentissage et de mémoire dans les réseaux neuronaux. Indiquons enfin, que nos modèles reposent sur une base neuronale orientée objet, NeuroBase, qui définit en C++, un ensemble de classes et de méthodes pour la création de réseaux neuromimétiques. Elle offre plusieurs points d'entrée de conception

Dans le cadre d’un projet ERC (European Research Council) mené à Geoazur de 2009 à 2015 par Guust Nolet, un flotteur profileur autonome équipé d’un hydrophone et pouvant accueillir jusqu’à 8 capteurs a été développé. Il vise à acquérir des données en zones océaniques, faiblement couvertes par l’instrumentation actuelle. Ces données sont pourtant nécessaires pour réaliser des études dans différents domaines scientifiques, par exemple, pour étudier la structure interne de la terre en géosciences (via l’enregistrement d’ondes sismiques ayant traversées l’intérieur de la terre), le bilan thermique des océans en climatologie, ou encore la répartition des cétacés dans les océans en biologie. Toutes ces données doivent être traitées avant leur transmission à cause des capacités de transmission par satellite qui sont très limités. Les applications de traitement des données sont usuellement développées par des spécialistes en systèmes embarqués ayant une bonne connaissance des caractéristiques spécifiques à l’instrument. Cependant, passer par ces spécialistes limite grandement les capacités d’adaptation des applications en fonction des besoins des scientifiques.Afin de permettre aux scientifiques d’écrire des applications pour l’instrument, nous avons créé le langage de programmation MeLa (Mermaid Language), spécifiquement conçu pour le flotteur Mermaid. Le langage permet de cacher les aspects propres aux systèmes embarqués. Il est basé sur des modèles informatiques à partir desquels nous calculons l’utilisation des ressources de l’instrument (i.e., processeur, énergie, transmission satellite) afin de s’assurer que les limites de l’instrument ne soient pas dépassées. Les modèles sont aussi utilisés pour composer (i.e., combiner) plusieurs applications devant être installées sur un même instrument et s’assurer qu’elles sont compatibles. Finalement, les modèles sont utilisés pour générer du code fiable et efficace (i.e., sans bugs et performant), d’une part pour simuler les applications sur un ordinateur personnel et vérifier leurs comportements, et d’autre part pour générer le code embarqué servant à la programmation des instruments.Ce manuscrit de thèse est organisé en quatre chapitres. Dans le premier chapitre, nous commençons par la présentation des différentes problématiques scientifiques et sociales concernées par l’acquisition de données dans les océans, nous introduisons ensuite le flotteur Mermaid et la manière dont il peut répondre à ces problématiques et terminons par présenter les différentes approches de programmation de ce type d’instruments. Le deuxième chapitre correspond à un article publié à l’occasion de la conférence OCEANS 2019. Il décrit les aspects techniques du langage MeLa et en particulier la manière dont nous utilisons les modèles et validons cette approche sur une carte de développement Arduino. Le troisième chapitre correspond à un article publié dans la revue Sensors et est plus axé sur l’utilisation du langage, une méthode de développement est proposée et deux applications sont présentées pour la détection de séismes et la détection de baleines bleues. Dans le chapitre final, nous récapitulons les conclusions et offrons une perspective des développements futurs
As part of an ERC (European Research Council) project conducted at Geoazur from 2009 to 2015 by Guust Nolet, an autonomous profiler float equipped with a hydrophone and able to carry up to 8 sensors has been developed. It aims to acquire data in oceanic areas, poorly covered by current instrumentation. However, these data are necessary to carry out studies in various scientific fields, for example, to study the internal structure of the earth in geosciences (via the recording of seismic waves propagating inside the earth), the thermal balance of oceans in climatology, or the distribution of marine mammals in the oceans in biology. Most data must be processed before being transmitted by satellite because of the very limited transmission bandwidth. Data processing applications are usually developed by embedded systems specialists who have a good knowledge of the characteristics specific to the instrument. However, the need to involve these specialists greatly limits the flexibility, or even the ability of scientists to adapt the applications to their needs.In order to enable scientists to write applications for the instrument, we have created the MeLa (Mermaid Language) programming language, specifically designed for the Mermaid float. The language makes it possible to hide embedded systems specific aspects. It is based on computer models that allow computing the resources usage of the instrument (i.e., processor, power, satellite transmission) in order to ensure that the instrument limits are not exceeded. Models are also used to compose (i.e., combine) several applications to be installed on the same instrument and to ensure that they are compatible. Finally, models are used to generate reliable and efficient code (i.e., without bugs and efficient), on the one hand, to simulate applications on a personal computer and verify their behavior, and, on the other hand, to generate the embedded code used to program the instruments.This thesis is organized into four chapters. In the first chapter, we start by presenting the scientific and social issues involved in the acquisition of data in the oceans, then we introduce the Mermaid float and how it can respond to these issues and end by presenting different programming approaches for this type of instrument. The second chapter corresponds to an article published in the OCEANS 2019 conference proceedings. It shows the technical aspects of the MeLa language and in particular how we use models and how the approach is validated on an Arduino development board. The third chapter corresponds to an article published in the Sensors journal and is more focused on the use of language, a development method is proposed, and two applications are developed for the detection of earthquakes and the detection of blue whales. In the final chapter, we summarize the conclusions and offer a perspective of future developments

Les systèmes d'entraînement de bandes flexibles sont utilisés dans la production d'une très grande variété de produits du quotidien mais également dans la métallurgie et dorénavant pour la production des nouvelles technologies. L'amélioration des systèmes industriels d'entraînement de bandes est un problème difficile car ils sont de grande dimension, non-linéaires, à paramètres variant et incertains. Ils possèdent un fort couplage entre les différentes parties (mécanique et commande) à cause de la bande qui relie les éléments. Il faut donc améliorer la chaîne de production par une approche pluridisciplinaire. Les objectifs sont de maîtriser les paramètres clés de ces systèmes afin de garantir les cadences de production et les précisions demandées de plus en plus importantes. Il faut également réduire les défauts les plus récurrents, notamment les plis de bande. Or jusqu'à présent seuls des modèles 1D étaient utilisés. Ils sont indispensables pour la synthèse de commande et les études fréquentielles mais ne permettent pas d'étudier des phénomènes complexes tels que les plis de bande. Une nouvelle approche d'étude de ces systèmes est développée. Dans un premier temps, des améliorations de structures de commandes sont proposées. Dans un second temps un modèle 3D par éléments finis utilisant un algorithme de dynamique multicorps flexibles est développé et utilisé pour étudier les plis de bande par comparaison à la théorie classique de prédiction de ces défauts. Dans un troisième temps un simulateur complet est développé comprenant le modèle 3D mécanique par élément finis couplé à la partie commande (co-simulation)
Roll-to-Roll systems are used in the manufacturing of a wide variety of everyday products as well as in metallurgy and for the manufacturing of new technologies. The improvement of Roll-to-Roll systems is a difficult problem because they are large, non-linear, with varying and uncertain parameters. They have a coupling between the different parts (mechanical and control) with the help of the web connecting the elements. It is therefore necessary to improve the process line through a multidisciplinary approach. The objectives are to master the key parameters of these systems in order to guarantee the manufacturing rates and the more important accuracies requested. It is also necessary to reduce or remove the most recurring defects such as web wrinkles. Until now, only 1D models were used. They are essential for control synthesis and frequency studies but they do not allow to study complex phenomena such as web wrinkles. A new approach for studying these systems is developed. First, improvements of control structures are proposed. Secondly, a 3D finite element model using a flexible multibody dynamics algorithm is developed, used in this work to study web wrinkles and compared to the classical prediction theory of these defects. Finally, a complete simulator is developed including the mechanical 3D model by finite element coupled to the control part (co-simulation)

Ce travail de thèse porte sur l'élaboration de modèles de haut-niveau de systèmes pluridisciplinaires à base d'électronique. L'objectif est de réaliser des prototypes virtuels de ces systèmes et de vérifier formellement leur comportement dès les premières étapes du cycle de conception. Grâce à une approche descendante et au formalisme HiLeS, nous réalisons des représentations hiérarchiques qui associent des réseaux de Petri à un ensemble de blocs et de canaux interagissant mutuellement. Nous avons développé l'outil HiLeS Designer pour rendre utilisable le formalisme avec plusieurs améliorations opérationnelles telles que le couplage avec un outil d'analyse de réseaux de Petri (TINA) et la compatibilité avec VHDL-AMS. Nous proposons donc, une plate-forme de conception amont autour de l'outil HiLeS Designer avec des passerelles vers TINA et VHDL-AMS. L'utilisation de cette plate-forme nous a permis d'identifier plusieurs perspectives de développement, notamment vers la conduite de projet.

La nappe de la craie du Nord de la France est actuellement confrontée à des concentrations en nitrates qui dépassent les limites fixées par la directive européenne sur les nitrates. Dans le secteur de Lens (Pas-de-Calais), l’alimentation en eau potable se fait principalement dans cette nappe, où les concentrations en nitrates peuvent atteindre 100 mg/l. A quelques kilomètres au Nord (17 km de Lens), la nappe de la craie devient captive et il se produit une dénitrification naturelle qui assure une bonne qualité de l'eau. La gestion de la ressource en eau dans le secteur de Béthune, nécessite la réalisation d’une modélisation numérique qui s’est avérée comme un outil très performant pour comprendre le fonctionnement hydrodynamique des aquifères.L’utilisation de Systèmes d'Information Géographique (SIG) offre une plate-forme intégrée de gestion, d’analyse, de modélisation, d'affichage et d’aide à la décision. Une méthodologie basée sur la combinaison des SIG, la modélisation hydrogéologique, la modélisation hydrodispersive et les réseaux de neurones artificiels (RNA), a été adoptée pour orienter la gestion des eaux souterraines. Un modèle hydrodynamique a été créé par le code Modflow à l’aide d’un SIG. Un modèle conceptuel de données MCD préparé selon la méthode HBDS a permis de visualiser les liens qui existent entre les différents phénomènes étudiés. Le modèle physique de données MPD représenté par les geodatabases, a été réalisé pour structurer l'information spatiale (géographique) et/ou aspatiale (thématique). Le traitement, la manipulation et la création des données d’entrée ont été réalisés à l’aide d’un modèle conçu dans ArcGIS. Deux simulations ont été faites, en régime permanent pour caler le modèle, puis en régime transitoire pour étudier l’impact de prélèvements dans deux puits situés à Béthune. Le but recherché était de définir les débits optimums de prélèvements d'eau dans ces puits de manière à fournir une alimentation en eau potable dans secteur de Lens tout en préservant la capacité de dénitrification de l'aquifère exploité. Des scénarios de prélèvements, simulés par Modflow et à l’aide du RNA, ont été définis et testés pour des années sèches et humides au cours de la période 1972-2008. Un modèle de transport de nitrates a été créé par le code MT3D, et comparé avec un autre modèle basé sur un couplage entre le (RNA) et le (SIG) pour la prédiction spatiale de pollution par les nitrates des eaux souterraines. Ce modèle couplé permet la création de cartes de distribution spatiale des concentrations en nitrates à différentes échelles de temps, sans création de modèles de transport qui s'appuient sur des équations mathématiques complexes et nécessitent beaucoup de données d'entrée. Afin de mettre à profit les résultats des modèles créés dans cette étude, un outil de consultation et de gestion des données (GWMV) a été créé dans ArcGIS en VBA (Visual Basic for Applications). Cet outil contient des interfaces qui sont crées dans le cadre de la gestion de l’aquifère de Béthune. L’utilisateur peut consulter les bases de données en entrées et en sorties de manière simple et efficace.Ces travaux, bien qu'appliqués à l’aquifère de Béthune, sont génériques. La méthodologie suivie peut être appliquée à plusieurs types d’aquifères. De même, les travaux de modélisation, d'analyses, de simulation, et de création des interfaces sont adaptables à des problématiques différentes
The chalk aquifer of northern France is currently facing nitrate concentrations above the levels specified in the European Nitrates Directive. In the urban area of Lens, the drinking water resource occurs mainly in this chalk aquifer, but its nitrate concentrations can reach 100mg/l. This modeling study focuses on the chalk aquifer located in Béthune (17 km from Lens), which provides natural denitrification and ensures a good drinking water quality The management of Béthune’s aquifer requires the implementation of a numerical modeling that has proven to be a powerful tool for understanding the hydrodynamic behaviour of this chalk aquifer. Geographic Information Systems (GIS) offers an integrated platform of management, analysis, modeling, display and decision support. In this research, a methodology, based on the combination of GIS, hydrogeological modeling by Modflow, transport modeling by MT3D and Artificial Neural Networks model (ANN), was adopted to support groundwater management. A numerical flow model was created by the code “Modflow” using a Geographic Information System. A conceptual data model CDM has been prepared according to HBDS method and this is to visualize the relationships between the different studied phenomena. The physical data model PDM presenting by geodatabases has been made mainly in order to structure spatial (geographic) and/or no spatial (thematic) information, treatment, handling and creating input data were performed with a model designed in ArcGIS 9.3.1 software. Two simulations were done, steady state simulation in order to calibrate the model and transient simulation to define an optimum level of water use from two wells located in Béthune’s aquifer so as to supply Lens with drinking water without reducing the aquifer’s denitrification capacity. Water usage scenarios are defined and tested (in Modflow and using RNA) for dry and for wet years over the period 1972-2008. A nitrate transport model has been created by the code MT3D, and compared with another model based on a coupling between ANN and Geographic Information Systems (GIS) which build for spatial nitrate prediction of groundwater. This coupled model allows to create spatial distribution maps of nitrates at different time scales without creating transport models that rely on complex mathematical equations and that require a lot of input data. To get better the results of models created in this study, a tool of consulting and data management (GWMV) was created in ArcGIS using the VBA. This tool provides interfaces that are created for Bethune‘s aquifer management. The user can view and consult the inputs and outputs data in a more simple and effective way

L'introduction des nouveaux moyens de transformation de l'énergie primaire et des nouvelles sources d'énergie renouvelables dans les réseaux de distribution entraîne l'apparition de phénomènes nouveaux qu'il est nécessaire d'étudier en détail. Le recours à la modélisation de ces nouvelles sources est nécessaire afin de permettre la simulation de leur fonctionnement. Les modélisations simplifiées utilisées dans les logiciels grands réseaux sont d'abord présentées à la lumière de l'outil Graphe Informationnel de Causalité. Cette démarche de simplification de modèles est poursuivie pour les nouveaux dispositifs de production à connexion électronique au réseau électrique. Une approche générique de modélisation et de commande des sources distribuées de production d'énergie électrique est ensuite proposée. Nous proposons une classification des sources de production décentralisées connectées aux réseaux BT en sources ynamiques caractérisées par une cinématique de transmission dans la génération de puissance et sources statiques caractérisées par l'absence de mouvement mécanique dans la génération de puissance. Dans un cas comme dans l'autre, nous présentons une approche générale de modélisation de ces sources basées sur des considérations d'échanges énergétiques afin d'en déduire les principes fondamentaux de commande. Cette approche est ensuite illustrée sur l'exemple d'une microturbine à gaz, des systèmes à piles à combustible ainsi que des systèmes photovoltaïques. Dans la partie finale de cette thèse, nous proposons deux exemples d'application d'étude de dynamique de réseaux. Le premier traite de la problématique de la régulation de la tension au point de connexion d'une source de production décentralisée. Les principaux moyens de réglage de la tension utilisés dans les réseaux de distribution sont répertoriés. On s'intéresse au réglage de la tension par le contrôle de la puissance réactive d'abord, puis, lorsque c'est nécessaire, par la limitation de la puissance active des sources de production décentralisée. Un algorithme optimisé de réglage de la tension pour les systèmes de production décentralisée est élaboré et testé en simulation. Le deuxième exemple d'application porte sur l'étude d'une source de production décentralisée (une micro turbine) connectée au réseau de distribution Basse Tension. Cette simulation est implantée sur un simulateur temps réel (Hypersim) de réseau sur lequel la source est connectée ce qui permet le test en temps réel sur de loi de commande externe au simulateur. Une étude du comportement en cas de court-circuit est proposée.