Academic literature on the topic 'Techniques en temps fini'

Les systèmes hybrides sont largement étudiés pour modéliser des systèmes issus de différents domaines de l’ingénierie. De façon générale, l’évolution des systèmes hybrides est caractérisée par la combinaison de dynamiques continues et d’événements discrets. Les exemples de systèmes hybrides incluent les réseaux, les systèmes multi-agents, certains dispositifs mécaniques ou les convertisseurs de puissance. Les recherches sur les systèmes hybrides couvrent tous les champs de la théorie du contrôle tels que l'analyse de la stabilité ou les problèmes de commande et d'observation. Dans le contexte des systèmes à commutation, qui sont une classe particulière de systèmes hybrides, cette thèse vise à étudier le problème lié à l'extraction d'informations sur les paramètres et l'état du système à partir des mesures disponibles. Ceci peut être motivé par divers objectifs: la modélisation, la commande, la détection de fautes ainsi que leur identification pour la sécurité de systèmes. Pour ces raisons, l'identification et l'observation sont au cœur des problèmes de décision et contrôle. La première partie de la thèse est consacrée à étendre l'applicabilité des méthodes basées sur l'algèbre pour l'estimation de paramètre constant en ligne, développées par l'équipe projet INRIA - Non-A, pour le cas des systèmes à paramètres constants par morceaux. À cette fin, une procédure pour l'estimation des paramètres et des temps de commutation est développée dans le cadre des systèmes à commutation. Une telle approche permet une estimation algébrique simultanée des paramètres et instants de changement. La nouveauté et l'efficacité des algorithmes proposées pour l'identification se situent principalement dans leur nature non asymptotique. La deuxième partie de la thèse aborde le problème de construction d'observateur pour estimer l'état discret ainsi que l'état continu des systèmes à commutation. Étant donné que les systèmes hybrides sont régis par des dynamiques à la fois continues et discrètes, la difficulté du problème d’observation s’en trouve augmentée. Par exemple, il faut gérer les discontinuités inhérentes au système, les estimées désirées doivent être obtenues relativement rapidement (entre deux commutations ou événements discrets). Ainsi, nous proposons un observateur basé sur des techniques en temps fini (modes glissants) pour la reconstruction de l'état continu et du signal de commutation (état discret) en temps fini. Enfin, nous traitons une autre classe de systèmes à commutation où les paramètres, dans chaque sous-système, sont variables dans le temps. Pour ce type de modèles, appelés switched linear parameter varying systems, nous construisons un estimateur de l'état discret en utilisant des techniques d'identification de paramètres<br>Hybrid systems have been widely studied in the literature and became a powerful tool for modeling systems coming from many engineering fields. A common definition of hybrid systems is a combination of both continuous-time and discrete event systems. Examples of hybrid systems include networks, multi-agent systems, mechanical devices, robot path planning, biological systems. Researches on hybrid systems cover all fields of control theory such as stability analysis, control and observation problems or supervision. In the context of switched systems, which is a particular class of hybrid systems, this thesis aims at studying the problem related to extracting information about the system parameters and the state from the knowledge of the output.This study is motivated by various purposes: modeling, monitoring, fault detection and identification for the systems safety, output feedback control. For those reasons,the identification and the observation are at the core of decision and control problems.The first part of the thesis is devoted to extend the applicability of the algebra-based methods for on-line constant parameter estimation, developed by INRIA – Non-A project-team, to the case of systems with piecewise constant parameters. To this end, a procedure for the estimation of the parameters and the switching times is developed in the framework of switched systems.Such an approach enables a simultaneous algebraic estimation of both parameters and change time instants. The novelty and efficiency of the proposed identification algorithms mainly lie in their non asymptotic nature. The second part of the thesis addresses the problem of observer design for estimating the discrete and the continuous state of switched systems.Since switched systems contain a family of continuous-time systems and discrete-event systems, the evolution of their dynamics is naturally non-smooth, and this increases the difficulties to solve the observation problem. For instance, the estimates have to be provided before the next switch takes place. Thus, we propose an observer based on finite-time techniques (sliding-mode based) for the reconstruction of the continuous states and the switching signal (discrete state) in finite-time. Finally, we deal with another class of switched systems where the parameters, in each subsystem, are time-varying. For this kind of models, called switched linear parameter varying systems, we design an estimator for reconstructing the discrete state, by using parameter identification techniques

Ce manuscrit est dédié à l'étude de la stabilité et la stabilisation en temps fini des systèmes dynamiques interconnectés et problème de consensus en temps fini. Après une large introduction, la première partie de ce mémoire se focalise sur la stabilité et stabilisation en temps fini des systèmes dynamiques perturbés et des systèmes dynamiques interconnectés. La deuxième partie de cette thèse est consacrée aux problèmes de : consensus en temps fini, consensus moyen en temps fini et stabilisation en temps fini des systèmes multi-agents. Cette notion a été abordé en ciblant les systèmes dynamiques contrôlés non linéaires et complexes de type avec et sans terme de dérive et affine en la commande. Des protocoles sont mis en exergue résolvant les problèmes de consensus/formation en temps fini entre les états de tels systèmes. De nombreuses applications avec des simulations permettent de confirmer les protocoles proposés<br>This manuscript is dedicated to the study of finite time stability and stabilization of interconnected dynamical systems and finite time consensus problem. After a general introduction, the first part of this thesis focuses on finite time stability and stabilization of perturbed systems and interconnected systems. The second part of this thesis is devoted to the problems of: finite-time consensus, average consensus and finite time stabilization of multi-agent systems. This concept has been addressed by targeting non-linear controlled dynamical systems: with and without drift term. Some protocols are proposed to solve the finite time consensus problem. Many applications and simulations are illustrated

Ce mémoire de thèse traite de la stabilité en temps fini et de la stabilisation en temps fini des systèmes dynamiques. En effet, il est souvent important de garantir que pendant le régime transitoire, les trajectoires d'état ne dépassent pas certaines limites prédéfinies afin d'éviter les saturations et l'excitation des non-linéarités du système. Un système dynamique est dit stable en temps fini FTS si, pour tout état initial appartenant à un ensemble borné prédéterminé, la trajectoire d'état reste comprise dans un autre ensemble borné prédéterminé pendant un temps fini et fixé. Lorsque le système est perturbé, on parle de bornitude en temps fini FTB. Premièrement, des nouvelles conditions suffisantes assurant la synthèse d'un correcteur FTB par retour de sortie dynamique des systèmes linéaires continus invariants perturbés ont été développées via une approche descripteur originale. Le résultat a été établi par une transformation de congruence particulière. Les conditions obtenues sont sous forme de LMIs. Deuxièmement, l'utilisation de la notion d'annulateur combinée avec le lemme de Finsler, permet d’obtenir des nouvelles conditions sous formes LMIs garantissant la stabilité et la stabilisation en temps fini des systèmes non linéaires quadratiques. Enfin, pour obtenir des conditions encore moins pessimistes dans un contexte de stabilité en temps fini, de nouveaux développements ont été proposés en utilisant des fonctions de Lyapunov polynomiales<br>This dissertation deals with the finite time stability and the finite time stabilization of dynamic systems. Indeed, it is often important to ensure that during the transient regime, the state trajectories do not exceed certain predefined limits in order to avoid saturations and excitations of the nonlinearities of the system. Hence the interest is to study the stability of the dynamic system in finite time. A dynamic system is said to be stable in finite time (FTS) if, for any initial state belonging to a predetermined bounded set, the state trajectory remains within another predetermined bounded set for a finite and fixed time. When the system is disturbed, it is called finite time boundedness (FTB). In this manuscript, the goal is to improve the results of finite time stability used in the literature. First, new sufficient conditions expressed in terms of LMIs for the synthesis of an FTB controller by dynamic output feedback have been developed via an original descriptor approach. An original method has been proposed which consists in using a particular congruence transformation. Second, new LMI conditions for the study of finite time stability and finite time stabilization have been proposed for disturbed and undisturbed nonlinear quadratic systems. Third, to obtain even less conservative conditions, new developments have been proposed using polynomial Lyapunov functions

Nous avons dans cette thèse cherché à définir un formalisme simple pour pouvoir modéliser des systèmes où se combinent des phénomènes non-déterministes et des comportements aléatoires. Nous avons choisi d'étendre le formalisme de la réécriture pour lui permettre d'exprimer des phénomènes probabilistes, puis nous avons étudié la terminaison en temps moyen fini de ce modèle. Nous avons également présenté une notion de stratégie pour contrôler l'application des règles de réécriture probabilistes et nous présentons des critères généraux permettant d'identifier des classes de stratégies sous lesquelles les systèmes de réécriture probabilistes terminent en temps moyen fini. Afin de mettre en valeur notre formalisme et les méthodes de preuve de terminaison en temps moyen fini, nous avons modélisé un réseau de stations WIFI et nous montrons que toutes les stations parviennent à émettre leurs messages dans un temps moyen fini.

Cette thèse est consacrée à l'estimation d'état distribuée pour les systèmes linéaires en réseau. Dans ce contexte, un réseau de nœuds d'observateurs estime collectivement l'état d'un système dynamique, alors que chacun des nœuds n’en serait pas capable individuellement. La solution proposée consiste en un observateur distribué qui utilise un couplage diffusif. Ce point de vue donne lieu à trois contributions distinctes et complémentaires. La première considère une convergence exponentielle avec taux garantis. Plusieurs approches de conception sont rassemblées en un cadre conceptuel unifié afin de faciliter leur comparaison. Pour caractériser la faisabilité de l’observation distribuée, nous introduisons le concept d'observabilité par rapport au graphe du réseau, qui est similaire à l'observabilité utilisée pour le cas centralisé. Il est conclu qu’une procédure de conception plus générale est souhaitable afin de réduire la taille d'information échangée et pouvoir prendre en compte les retards. La deuxième contribution porte sur la conception d’observateurs distribués atteignant l’état du système observé en un temps fini, en contraste avec la convergence asymptotique des observateurs linéaires précédents. Des limites sur les gains sont obtenues (en termes de conditions suffisantes) grâce à l’utilisation du concept d’homogénéité. Avec la troisième contribution, l’avantage des observateurs distribués est démontré en tenant en compte des retards de communication. Dans un exemple numérique, on montre que des nœuds d’observation communiquant selon un couplage diffusif peuvent conduire à une performance supérieure à celle d’une solution de transmission directe des sorties<br>This thesis is a broad treatment of the distributed state estimation problem for linear systems. In this setting, a network of observer nodes collectively estimates the state of a dynamical system, since individually they are not able to do so. The proposed solution consists of a distributed observer which uses diffusive coupling and leads to three complementary contributions. The first one considers exponential convergence with arbitrary rates. Various design approaches are put into a unified framework to facilitate their comparison. To characterize the feasibility of the designs, the notion of distributed observability with respect to the graph of the network is introduced, which is akin to observability in centralized state estimation. It is concluded that a more general design procedure is desirable to reduce the size of exchanged information and to account for delays. The second contribution is the design of distributed observers where the estimates reach the state of the system exactly in a finite time, in contrast to the asymptotic convergence of the preceding linear designs. Sufficient bounds on the gain parameters are obtained using the concept of homogeneity. As a third contribution, an advantage of distributed observers is demonstrated by taking into account the specific effects of communications. In a numerical example, diffusively coupled observer nodes achieve a better performance compared to the direct transmission of partial outputs

Le sujet de cette thèse est la formation de singularités pour certaines équations d'évolution dispersives et/ou dissipatives non-linéaires. Notre travail est axé sur les problèmes de Cauchy, généralement avec des conditions aux limites périodiques ou dans tout $\mathbb{R}^n$. Notre objectif est de fournir les conditions nécessaires ou suffisantes (ou les deux) sur les données initiales $u_0(x)$, garantissant que la durée de vie $T^{*}$ de la solution résultant de $u_0$ est finie ou non. Nous étudions deux types d'équations : une équation parabolique non linéaires et une classe d'équations d'ondes dispersives. La première équation étudiée est un modèle $1D$ de propagation d’ondes non-linéaires, qui apparaît par exemple dans l'étude des vagues dans un canal ou des déformations d’une barre hyper-élastique. L'une des contributions décisives de notre travail sera celle-ci : la seule solution forte globale périodique du problème de Cauchy de la barre hyper-élastique qui s’annule en au moins un point est la solution identiquement nulle. Nous établissons également l'analogue de ce résultat dans le cas des solutions non-périodiques définies sur toute la droite réelle, avec limite nulle à l'infini. Notre analyse repose sur l'application de nouveaux critères d'explosion "locaux en espace” (local-in-space blowup criteria). Une deuxième équation étudiée est une généralisation de l'équation de la barre hyperélastique qui a été proposée par H. Holden et X. Raynaud. Cette généralisation peut couvrir de nombreux autres types d'équations avec des propriétés mathématiques intéressantes. Nous établirons alors des critères d'explosion locaux en espace pour les solutions de ce modèle. Plus précisément, il s'agira de critères qui ne font intervenir que les propriétés de la condition initiale $u_0$ au voisinage d'un seul point. Ils simplifient et étendent de précédents critères d'explosion pour cette équation. Ensuite, nous nous sommes intéressés à une famille d'équations connue dans la littérature sous le nom $b$-family equations. L'un des cas les plus notables de cette famille d'équations est l'équation de Degasperis-Procesi. Pour cette famille, nous avons obtenu des résultats similaires à ceux décris précédemment. Enfin, dans la dernière partie, il s'agit d'étudier le caractère bien posé, local ou global en temps, dans des espaces fonctionnels issus de l'analyse harmonique et ayant les bonnes propriétés d'invariance par rapport aux changements d'échelle. Nous étudions le problème de Cauchy non linéaire de l'équation de la chaleur. Après avoir établi une extension du résultat d'Y. Meyer sur l’existence de solutions globales à données petites dans les espaces de Besov homogènes $\dot{B}_{p}^{-\sigma, \infty}(\mathbb{R}^{3})$, où $3 &lt; p &lt; 9$ et $\sigma=1-3/p$, nous prouvons que les données initiales $u_0\in \mathcal{S}(\mathbb{R}^{3})$, arbitrairement petites dans ${\dot B^{-2/3,\infty}_{9}}(\mathbb{R}^{3})$, peuvent produire des solutions qui explosent en temps fini. En outre, cette explosion peut se produire après un temps arbitrairement court<br>The subject of this thesis is the formation of singularities for some nonlinear evolution equations of dissipative and/or dispersive type. Our work is focused on the Cauchy problems, usually with periodic boundary conditions or on the whole $\mathbb{R}^{n}$. Our aim is to provide the necessary or sufficient conditions (or both) on the initial data $u_0 (x)$, ensuring that the lifetime $T^{*}$ of the solution resulting from $u_0$ is finite or not. We study two types of equations: a nonlinear parabolic equation and a class of dispersive wave equations. In the first case, we study a one-dimensional model which describe the propagation of nonlinear waves in a channel or the deformations of a hyper-elastic rod. One decisive contibutions of our work will be this: the only global strong periodic solution of the rod equation vanishing in at least one point is the identically zero solution. We also establish the analogue of this result in the case of non-periodic solutions defined on the whole real line which vanish at infinity. Our analysis is based on the application of new local-in-space blowup criteria. The second equation that we consider is a generalization of the rod equation which was proposed by H. Holden and X. Raynaud. This generalization covers many other equations with interesting mathematical properties. We will establish criteria for the blowup in finite time that involve only the properties of the data $u_0$ in a neighborhood of a single point, thus simplifying and extending earlier blowup criteria for this equation. After, we study family of equations known in the literature as the $b$-family equations. One of the most notable cases of this family of equations is the Degasperis-Procesi equation. For this family we obtain similar results as those described above. Finally, the last part, we study the well-posedness, locally or globally in time of the nonlinear heat equation, in functional spaces having appropriate invariance properties relative to scale changes. After extending Y. Meyer's result establishing the existence of global solutions, under a smallness condition of the initial data in the homogeneous Besov spaces $\dot{B}_{p}^{-\sigma, \infty}(\mathbb{R}^{3})$, where $3 &lt; p &lt; 9$ and $\sigma=1-3/p$, we prove that initial data $u_0\in \mathcal{S}(\mathbb{R}^{3})$, arbitrarily small in ${\dot B^{-2/3,\infty}_{9}}(\mathbb{R}^{3})$, can produce solutions that explode in finite time. In addition, the blowup may occur after an arbitrarily short time

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la métastabilité de certains systèmes dynamiques stochastiques. Plus précisément, nous avons étudié des équations différentielles ou des équations aux dérivées partielles perturbées par un bruit blanc additif dans l'asymptotique du bruit faible. Nous avons donné l'expression et le calcul de l'espérance de temps des transitions métastables pour certains types de modèles (formule dite d'Eyring-Kramers). Dans un premier temps, nous avons généralisé des résultats connus pour des diffusions d'Itô dont la dérive est le gradient d'un potentiel. Nous donnons une équivalence entre la géométrie du paysage décrit par le potentiel et des circuits électriques qui nous permet de donner des expressions simples pour le calcul des temps de transition entre des minima du potentiel. Nous utilisons la théorie du potentiel et les capacités dans le calcul de ces temps. Le principal résultat de cette thèse concerne des équations aux dérivées partielles stochastiques scalaires, paraboliques, semi-linéaires et perturbées par un bruit blanc espace-temps sur un intervalle borné réel comme l'équation d'Allen-Cahn. Ce modèle constitue un analogue infini-dimensionnel aux diffusions en dimension finie. Nous avons considéré deux types de conditions au bord, Dirichlet et Neumann, et discutons le cas des conditions périodiques. Sous certaines hypothèses, nous donnons l'expression, analogue à la dimension finie, des temps transitions. La preuve utilise une discrétisation par différence finie de l'équation et un couplage nous permettant d'appliquer les estimations pour la dimension finie. Il a fallu notamment contrôler uniformément ces estimations en fonction de la dimension pour passer à la limite et récupérer le système infini-dimensionnel.