Дисертації з теми "Méthode du domaine fréquentiel"

Le contexte scientifique de cette thèse est l'imagerie sismique dont le but est de reconstituer la structure du sous-sol de la Terre. Comme le forage a un coût assez élevé, l'industrie pétrolière s'intéresse à des méthodes capables de reconstituer les images de la structure terrestre interne avant de le faire. La technique d'imagerie sismique la plus utilisée est la technique de sismique-réflexion qui est basée sur le modèle de l'équation d'ondes. L'imagerie sismique est un problème inverse qui requiert de résoudre un grand nombre de problèmes directs. Dans ce contexte, nous nous intéressons dans cette thèse à la résolution du problème direct en régime harmonique, soit à la résolution des équations d'Helmholtz. L'objectif principal est de proposer et de développer un nouveau type de solveur élément fini (EF) caractérisé par un opérateur discret de taille réduite (comparée à la taille des solveurs déjà existants) sans pour autant altérer la précision de la solution numérique. Nous considérons les méthodes de Galerkine discontinues (DG). Comme les méthodes DG classiques sont plus coûteuses que les méthodes EF continues si l'on considère un même problème à cause d'un grand nombre de degrés de liberté couplés, résultat des approximations discontinues, nous développons une nouvelle classe de méthode DG réduisant ce problème : la méthode DG hybride (HDG). Pour valider l'efficacité de la méthode HDG proposée, nous comparons les résultats obtenus avec ceux obtenus avec une méthode DG basée sur des flux décentrés en 2D. Comme l'industrie pétrolière s'intéresse au traitement de données réelles, nous développons ensuite la méthode HDG pour les équations élastiques d'Helmholtz 3D
The scientific context of this thesis is seismic imaging which aims at recovering the structure of the earth. As the drilling is expensive, the petroleum industry is interested by methods able to reconstruct images of the internal structures of the earth before the drilling. The most used seismic imaging method in petroleum industry is the seismic-reflection technique which uses a wave equation model. Seismic imaging is an inverse problem which requires to solve a large number of forward problems. In this context, we are interested in this thesis in the modeling part, i.e. the resolution of the forward problem, assuming a time-harmonic regime, leading to the so-called Helmholtz equations. The main objective is to propose and develop a new finite element (FE) type solver characterized by a reduced-size discrete operator (as compared to existing such solvers) without hampering the accuracy of the numerical solution. We consider the family of discontinuous Galerkin (DG) methods. However, as classical DG methods are much more expensive than continuous FE methods when considering steady-like problems, because of an increased number of coupled degrees of freedom as a result of the discontinuity of the approximation, we develop a new form of DG method that specifically address this issue: the hybridizable DG (HDG) method. To validate the efficiency of the proposed HDG method, we compare the results that we obtain with those of a classical upwind flux-based DG method in a 2D framework. Then, as petroleum industry is interested in the treatment of real data, we develop the HDG method for the 3D elastic Helmholtz equations

Parmi tous les composants mécaniques présents dans un moteur d'avion, les roulements tiennent une place majeure puisqu'ils assurent la liaison entre les parties tournantes, les rotors, et les parties fixes, les stators. Pour assurer leur bon fonctionnement, un jeu radial interne est nécessaire. Les roulements présentent de ce fait une non-linéarité forte qui peut affecter le comportement vibratoire de la structure. L'objectif de cette thèse, réalisée en collaboration avec la société Snecma Moteurs, est d'étudier l'influence de ce jeu fonctionnel sur la dynamique rotor. A cette fin, un banc expérimental, dénommé banc Dynamique D'Ensemble, a été réalisé. Dans un premier temps, l'aspect modélisation des roulements sera traité. Le modèle proposé, qui prend en compte le jeu radial et considère le contact bille/bague comme hertzien, nécessite cependant des outils de calcul appropriés. Nous présenterons alors la méthode de tir multiple et la méthode des éléments finis en temps avant de montrer les résultats de calculs effectués sur divers exemples. Dans un second temps, nous présenterons le banc Dynamique D'Ensemble qui permettra de valider expérimentalement les modèles de roulements utilisés. Ce banc a été conçu pour être le plus simple possible, tout en restant le plus représentatif d'un moteur d'avion. Nous exposerons tout d'abord les aspects dimensionnement et recalage, puis les premiers résultats obtenus sur banc tournant.

Longtemps considérée comme une curiosité de laboratoire, la distribution quantique de clés s'est aujourd'hui imposée comme une solution viable de sécurisation des données. Les lois fondamentales de la physique quantique permettent en effet de garantir la sécurité inconditionnelle des clés secrètes distribuées. Nous avons proposé un système de distribution quantique de clés par photons uniques exploitant un véritable codage en fréquence de l'information. Cette nouvelle méthode de codage permet de s'affranchir de dispositifs interférométriques et offre donc une grande robustesse. Un démonstrateur basé sur des composants optiques intégrés standard a été réalisé et a permis de valider expérimentalement le principe de codage. Nous avons ensuite étudié un système mettant en ?uvre un protocole de cryptographie quantique par « variables continues », codant l'information sur l'amplitude et la phase d'états cohérents. Le dispositif proposé est basé sur un multiplexage fréquentiel du signal porteur d'information et d'un oscillateur local. Les débits atteints par les systèmes de distribution de clés ne sont pas uniquement limités par des contraintes technologiques, mais aussi par l'efficacité des protocoles de réconciliation utilisés. Nous avons proposé un algorithme de réconciliation de variables continues efficace, basé sur des codes LDPC et permettant d'envisager de réelles distributions de clés à haut débit avec les protocoles à variables continues.

Longtemps considérée comme une curiosité de laboratoire, la distribution quantique de clés s'est aujourd'hui imposée comme une solution viable de sécurisation des données. Les lois fondamentales de la physique quantique permettent en effet de garantir la sécurité inconditionnelle des clés secrètes distribuées.

Nous avons proposé un système de distribution quantique de clés par photons uniques exploitant un véritable codage en fréquence de l'information. Cette nouvelle méthode de codage permet de s'affranchir de dispositifs interférométriques et offre donc une grande robustesse. Un démonstrateur basé sur des composants optiques intégrés standard a été réalisé et a permis de valider expérimentalement le principe de codage. Nous avons ensuite étudié un système mettant en oeuvre un protocole de cryptographie quantique par « variables continues », codant l'information sur l'amplitude et la phase d'états cohérents. Le dispositif proposé est basé sur un multiplexage fréquentiel du signal porteur d'information et d'un oscillateur local.

Les débits atteints par les systèmes de distribution de clés ne sont pas uniquement limités par des contraintes technologiques, mais aussi par l'efficacité des protocoles de réconciliation utilisés. Nous avons proposé un algorithme de réconciliation de variables continues efficace, basé sur des codes LDPC et permettant d'envisager de réelles distributions de clés à haut débit avec les protocoles à variables continues.

Dans ce mémoire, nous nous sommes intéressés aux problèmes d'estimation, de filtrage H-infini mais aussi à la commande via un observateur dans les domaines temporel et fréquentiel, aussi bien pour les systèmes linéaires standards que pour les systèmes algébro-différentiels plus généraux appelés systèmes singuliers. Le fil conducteur de notre démarche a été de proposer des résultats facilement implémentables et de couvrir la classe la plus large possible des systèmes linéaires. Ainsi, nous avons commencé notre travail en proposant des méthodes de synthèse d'observateurs à entrées inconnues pour des systèmes sans et avec retard, sujet à des entrées totalement inconnues. Nous cherchons ici à éliminer l'effet des entrées inconnues sur la dynamique de l'erreur d'observation. La synthèse temporelle est basée sur des LMIs permettant de dé- terminer la matrice de gain paramétrant toutes les matrices de l'observateur. L'approche LMI est en fait déduite de différents lemmes bornés qui eux mêmes se basent sur l'approche Lyapunov. La synthèse fréquentielle est déduite de celle temporelle en proposant des MFDs judicieuses et en utilisant l'approche de factorisation. Ensuite, nous avons proposé des filtres qui permettent d'assurer, en plus de la stabilité, un critère de performance H-infini, c'est à dire que nous cherchons à atténuer l'effet des perturbations, supposées être inconnues mais à énergie bornée, sur la dynamique de l'erreur d'estimation. L'un des principaux apports de nos travaux, a été de proposer une nouvelle écriture de la dynamique de l'erreur d'estimation sous forme singulières afin de contourner le problème de l'apparition de la dérivée des perturbations dans la dynamique de l'erreur d'estimation. Ainsi, nous sommes arrivés à relaxer les contraintes qui existent généralement sur les matrices des filtres non biaisés synthétisés ; c'est à dire, des filtres dont la dynamique de l'erreur d'estimation ne dépend pas explicitement de l'état x(t) du système et de l'entrée u(t). La méthode fréquentielle est déduite de celle temporelle en utilisant l'approche de factorisation. Il est à noter que cette description fréquentielle, entrée-sortie, pourra permettre une implémentation aisée dans le domaine fréquentiel lorsque nous nous trouvons dans une situation où celle-ci est la plus indiquée. Enfin, nous nous sommes intéressés à l'application des méthodes d'estimation proposées dans le cadre de la commande. En effet, dans un premier temps, nous proposons une synthèse directe d'une commande basée sur un filtre H-infini directement dans le domaine fréquentiel pour des systèmes linéaires standards. Ensuite, nous nous focalisons sur les systèmes singuliers aussi bien dans le cas continu que discret et nous proposons de déterminer des lois de commande en utilisant un filtre fonctionnel qui satisfait un critère de performance H-infini. En effet, nous cherchons d'abord à calculer le gain de retour d'état qui nous permet de remplir les spécifications du système bouclé (stabilité,...). Puis, nous synthétisons un filtre qui a pour but de fournir en sortie une estimée de ce retour d'état.

La résolution de l'équation des ondes acoustiques et élastiques en 3D dans le domaine fréquentiel représente un enjeu majeur dans le cadre de l'inversion des formes d'ondes pour l'imagerie haute résolution de cibles crustales (Virieux, 2009). Après discrétisation, ce problème revient à résoudre un système linéaire à valeurs complexes, creux, de grande taille non défini et mal conditionné. Les méthodes d'inversion sismique requièrent la solution de ce problème pour l'évaluation du problème direct pour un grand nombre de sources (plusieurs milliers voir dizaines de milliers). Dans l'approximation acoustique, les méthodes directes sont privilégiées. Cependant, le coût mémoire de ces méthodes les rendent aujourd'hui inutilisables pour résoudre les problèmes élastiques 3D. En raison de leur plus faible coût mémoire, les méthodes itératives pour les équations en fréquence peuvent être considérées pour l'élastodynamique. Cependant, une convergence rapide passe par des préconditionneurs adaptés pour les solveurs itératifs. Par ailleurs, les stratégies pour résoudre des systèmes linéaires avec des seconds membres multiples ne sont pas aussi efficaces que pour les méthodes directes. La modélisation dans le domaine temporelle quant à elle présente une importante complexité en coût de calcul et cette complexité croît linéairement avec le nombre de sources.Dans cette thèse, l'approche utilisant un solveur itératif est considérée. Le solveur itératif CARP-CG introduit par Gordon (2010) est considéré. Cette méthode est basée sur la méthode de Kaczmarz qui transforme un système linéaire mal conditionné en un système hermitien, positif et qui peut être résolu en utilisant les méthodes du type gradient conjugué (CG). Dans des configurations de forts contrastes et hétérogénéités, ce solveur s'est révélé être extrêmement robuste alors que les méthodes itératives standards basées sur les sous-espaces de Krylov telles que GMRES et BiCGSTAB nécessitent l'utilisation d'un préconditionneur pour converger (Li, 2015). Malgré les bonnes propriétés de la méthode CARP-CG, le nombre d'itérations nécessaires pour atteindre une précision suffisante reste néanmoins élevé. Je présente alors une stratégie de préconditionnement adaptée au problème de propagation des ondes et à la méthode CARP-CG. Ce préconditionneur est un inverse creux et approché d'un opérateur de propagation des ondes fortement amorti. Le calcul du préconditionneur est réalisé grâce un algorithme massivement parallèle pour les architectures à mémoire distribuée.La méthode développée est appliquée à des cas d'étude réalistes. Les applications sont faites sur des modèles synthétiques 2D dans l'approximation visco-acoustique pour des fréquences allant jusqu'à 40 Hz puis dans l'approximation élastique pour des fréquences allant jusqu'à 20 Hz. Ces études montrent l'efficacité de la méthode CARP-CG munie de la stratégie de préconditionnement. Le nombre d'itérations est fortement réduit (jusqu'à un facteur 9) permettant d'améliorer considérablement la complexité de la méthode CARP-CG. Des gains en temps de calcul allant jusqu'à un facteur 3.5 sont ainsi obtenus. La méthode est ensuite appliquée à un cas 3D synthétique et réaliste dans l'approximation visco-élastique pour des fréquences allant de 1.25 Hz à 7.5 Hz. Des résultats encourageants sont obtenus. Munie du préconditioneur, la méthode CARP-CG permet de résoudre ces systèmes linéaires deux fois plus rapidement.La stratégie de préconditionnement implique la nécessité de plus grandes ressources en mémoire pour le solveur itératif; cependant, elles ne constituent pas une limitation pour la méthode et restent très négligeables devant celles requises par les solveurs directs. La principale limitation réside dans le temps de calcul qui demeure assez significatif. Cependant, cette méthode constitue un solveur compétitif comparé aux autres solveurs en temps et direct utilisés aujourd'hui dans le cadre de l'inversion des formes d'ondes
A robust and efficient wave modeling method is the cornerstone of high resolution seismic inversion methods such as the frequency-domain Full Waveform Inversion (Virieux, 2009). After discretization, frequency-domain wave modeling amounts to the solution of large (up to several billion of unknowns for realistic case studies), sparse, indefinite and ill-conditioned linear systems. Furthermore, seismic inversion methods require the solution of this problem for numerous sources (from several thousands up to tens of thousands). In the acoustic approximation, 3D real case studies can be handled efficiently using direct solvers. However because of their tremendous intrinsic memory requirements, they are not yet adapted to the solution of the 3D elastodynamics equations. Iterative solvers provide an alternative to direct solvers. However, they require a preconditioning strategy to ensure convergence for the frequency-domain wave equation. Besides, multiple right-hand sides linear systems are not treated as efficiently as direct solvers do.In this thesis, we are interested in the use of a robust iterative solver adapted to the solution of these systems called CARP-CG (Gordon, 2010). The CARP-CG method has shown robust convergence properties for 2D and 3D elastic problems in highly heterogeneous media compared to standard Krylov methods such as GMRES or Bi-CGSTAB which require the use of a preconditioner to ensure convergence (Li, 2015). Despite the good convergence properties of CARP-CG, the latter still requires a large number of iterations to reach sufficient accuracy. I introduce an efficient preconditioning strategy adapted to the CARP-CG method and the frequency-domain wave problem. This preconditioner is computed as a sparse approximate inverse of a strongly damped wave propagation operator. The computation of the preconditioner is performed in a massively parallel algorithm for distributed memory architectures.The efficiency of the preconditioner is evaluated on several case studies. First, applications are performed on realistic synthetic models in the 2D visco-acoustic approximation (up to $40$ Hz) and the 2D visco-elastic approximation (up to $20$ Hz). These studies show that the CARP-CG method together with the preconditioning strategy is robust and efficient. The number of iterations is significantly reduced (up to a factor $9$) enabling a speedup in the computation time by a factor up to $3.5$. Second, this method is investigated in the 3D elastic approximation on a realistic synthetic case study on the range of frequencies 1.25 to 7.5 Hz. Very encouraging results are obtained with a significant reduction in the number of iterations. A slow increase of the number of iterations with respect to the frequency is noted.This preconditioning strategy adapted to the CARP-CG method implies larger memory requirements. However, this extra memory cost remains one order lower compared to direct solver memory requirement, and should be affordable on standard HPC facilities. The main bottleneck preventing from the possible use of this iterative solver for 3D elastic FWI remains the computation time for the wave equation solves

Cette thèse est consacrée à l'estimation des temps d'arrivée de signaux dans le cadre de la localisation active d'objets dans un contexte large bande et multitrajets sans contraintes sur le nombre de capteurs déployés. En s'inspirant des méthodes de traitement d'antenne, adaptées à l'estimation des temps d'arrivée, nous avons proposé une méthode afin d'estimer les paramètres de localisation d'un ensemble de sources ou d'objets réflecteurs d'un signal large bande connu. L'originalité de la méthode présentée réside dans le traitement spatialement incohérent des données, à savoir que l'information est traitée indépendamment sur chaque capteur. Les temps d'arrivée estimés sont ensuite associés à leurs sources respectives, ce qui permet de déterminer leurs positions géographiques. Pour s'affranchir de la corrélation des signaux reçus nous avons mis au point une méthode de lissage fréquentiel qui conserve toutefois une résolution temporelle optimale. Les performances de la méthode globale sont validées sur des données simulées et expérimentales.

Le bruit neutronique désigne les fluctuations de la population neutronique induites par des changements déterministes ou stochastiques des sections efficaces macroscopiques lors du fonctionnement à puissance nominale d’un réacteur nucléaire. Ces perturbations peuvent avoir des origines diverses comme une variation de densité du caloporteur ou une vibration d’un élément mécanique (barres de contrôle, assemblages ou crayons combustibles…). Dans les réacteurs de puissance, ces bruits neutroniques sont observables par les détecteurs de neutrons placés à l’intérieur et à l’extérieur du cœur. Lorsque ces bruits sont jugés anormaux, tout l’enjeu est de savoir identifier et localiser leurs sources afin de pouvoir mettre en place les mesures de sûreté éventuellement nécessaires au bon fonctionnement de l’installation. Ces bruits peuvent aussi être exploités pour déterminer certaines propriétés du caloporteur comme sa vitesse ou son titre vapeur, ou encore d’autres propriétés dynamiques globales comme le coefficient de température d’un réacteur à eau pressurisée.Les équations générales du bruit neutronique sont issues de la linéarisation et de la transformée de Fourier de l’équation de Boltzmann cinétique perturbée autour de l’état d’équilibre du cœur en suivant l’hypothèse de petites perturbations et en prenant en compte le couplage avec les équations des précurseurs. Ceci a pour résultat une équation à source dans le domaine fréquentiel. Résoudre cette équation complexe permet de prédire le bruit pour différents emplacements de détecteurs.Cette thèse a pour principal objectif de mettre en place des outils de calculs neutroniques en implémentant notamment un solveur de bruit neutronique dans le code de transport déterministe multi-filière APOLLO3® développé au CEA.Au cours de nos travaux, nous avons tout d’abord étudié et analysé la théorie classique du bruit neutronique. Il nous est apparu qu’il était plus judicieux de définir comme opérateur d’équilibre la moyenne temporelle de l’opérateur cinétique perturbé plutôt que l’opérateur de Boltzmann stationnaire. Ce nouvel opérateur d’équilibre, qui a été développé pour la théorie linéaire et non linéaire, permet en effet de prendre en compte le système de régulation de la puissance présent dans les cœurs de réacteurs qui contrebalance automatiquement tout surplus de réactivité introduit par des perturbations.Nous avons implémenté par la suite la résolution numérique des équations du bruit en théorie de la diffusion et du transport dans une maquette dite « fil » pour des géométries à une dimension en multigroupe. La résolution des équations non linéarisées du bruit en théorie de la diffusion a aussi été implémentée afin d’étudier les limites de la théorie linéaire. Deux méthodes Monte Carlo ont été implémentées dans cette maquette : une méthode proposée très récemment dans la littérature et une nouvelle méthode que nous avons mise en place afin d’améliorer cette dernière. Cette nouvelle méthode a vocation à être implémentée dans le code Monte Carlo de référence TRIPOLI-4® développé au CEA. À l’aide de cette maquette, nous avons de plus proposé une nouvelle façon de modéliser plus exactement une vibration mécanique, modélisation que nous avons comparée avec les diverses modélisations analytiques existantes.Enfin, nous avons implémenté la résolution des équations linéaires du bruit en théorie de la diffusion et du transport dans le code déterministe APOLLO3® (solveur réseau IDT). Afin de tester ce nouveau solveur, nous avons mené à bien des calculs de bruit sur un cœur complet de réacteur à eau légère et à baffle lourd à deux et trois dimensions. Ces simulations nous ont permis de conclure nos travaux en étudiant l’impact de certaines sources de bruit, une oscillation ou une vibration d’un assemblage par exemple, sur un système aussi réaliste que ceux étudiés en calculs stationnaires et ce en théorie de la diffusion et du transport à deux groupes d’énergie
Neutron noise analysis addresses the description of small time-dependent flux fluctuations induced by small global or local perturbations of the macroscopic cross-sections. These fluctuations may occur in nuclear reactors due to density fluctuations of the coolant, to vibrations of fuel elements, control rods, or any other structures in the core. In power reactors, ex-core and in-core detectors can be used to monitor neutron noise with the aim of detecting possible anomalies and taking the necessary measures for continuous safe power production. Thus, neutron noise techniques are more and more used by the nuclear industry for non-invasive monitoring, control and detection of anomalies in nuclear power plants. They are also applied to the measurement of the properties of the coolant, such as speed and void fraction, or of global dynamic properties such as the moderator temperature coefficient of a pressurized water reactor.The general noise equations are obtained by assuming small perturbations around a steady state in the neutron field and by subsequently taking the Fourier transform in the frequency domain. The analysis is performed based on the neutron kinetic equations including the coupling with neutron precursors. For each frequency, the outcome of the Fourier transform analysis is a fixed-source equation for the perturbed neutron field, which can then be solved so as to predict noise measurements at detector locations.The objective of this thesis is to develop techniques for neutron noise analysis and especially to implement a neutron noise solver in the deterministic transport code APOLLO3® developed at CEA.First, we studied and analyzed the traditional neutron noise theory. In order to take into account the action of the regulating system which cancel the time-averaged reactivity added by a perturbation in a core, we found that it is preferable to choose as steady-state operator the time-averaged of the kinetic operator rather than the stationary Boltzmann operator. This new steady-state operator has been developed for the linear and the non-linear full theory.Then, we have implemented a neutron noise solver in diffusion and transport theory for a simple “rod” geometry in multigroup. A non-linear neutron noise solver has been also implemented in diffusion theory for this rod geometry in order to analyze the limits of the linear theory. Moreover, two Monte Carlo methods that solve the transport equations for the neutron noise in the frequency domain have been implemented for this rod geometry: one recently developed in the literature and a new Monte Carlo algorithm that we have developed so as to improve the latter. This new algorithm is supposed to be implemented in the reference Monte Carlo code TRIPOLI-4® developed at CEA. In addition, a new one-dimension vibration model has been developed and tested for the rod geometry in order to simulate a periodic vibration of a mechanical element and to determine the neutron noise generated by this perturbation.Lastly, a neutron noise solver has been implemented in diffusion and transport theory in the deterministic transport code APOLLO3® (IDT lattice solver). In order to test this new solver, we have performed neutron noise simulations in a large pressurized water reactor with heavy baffle in two and three dimensions. Thus, we have concluded our work by analyzing the neutron noise induced by different noise sources, an oscillation or a vibration of one assembly for example, in a case as realistic as ones used in stationary calculations. These simulations have been performed in diffusion and transport theory with two energy groups

Cette thèse a pour objectif l’écriture d’un code informatique permettant la détermination du champ électromagnétique dans une chambre réverbérante à brassage de modes (CRBM), en régime harmonique. La principale difficulté dans ce projet est la quantité de ressources informatiques nécessaires, surtout dans le domaine de fréquence utilisé. La méthode développée est une hybridation DFDF/Développement modal. L’intérêt de l’hybridation est de ne mailler qu’une partie de la zone intérieure de l’enceinte. Dans la zone de diffraction, la méthode des différences finies dans le domaine fréquentiel (DFDF) est mise en œuvre, alors que dans la zone de mesure, le champ électromagnétique est développé sur une base de fonctions. Nous définissons un produit scalaire ne faisant intervenir que la composante longitudinale du champ, dans une section droite de la cavité. Nous démontrons que les fonctions de base définissent alors une base orthogonale. Le point original est l’obtention des fonctions de base par calcul numérique (par opposition à analytique), dans des cas de section de forme quelconque. Les validations sont effectuées par comparaison avec l’analytique (sans brasseur) et par reconstruction de cartographies de champ, ceci pour des enceintes de section rectangulaire et circulaire. Le code réalisé permet d’obtenir les poids des divers modes présents. En présence du brasseur, la validation est d’ordre statistique et nous confirmons les lois suivies par les diverses composantes rectangulaires et les modules du champ. Nous constatons le rôle fondamental des pertes, définies par le facteur de qualité de la CRBM pour la vérification de ces lois statistiques
This thesis has for objective the writing of a data-processing code allowing the determination of the electromagnetic field in a Reverberation Chamber (RC), using harmonic mode. The principal difficulty in this project is the quantity of useful data-processing resources, especially in the used frequencies range. The developed method is a hybridization using the FDFD/Waveguide mode expansion. The interest of hybridization is to net only part of the interior zone of the enclosure. In the diffraction zone, the finite difference in frequency domain (FDFD) is applied, whereas the electromagnetic field is expanded on a basis of functions in the measurement zone. We define a scalar product utilizing only the longitudinal component of the field, in a cross-section of the cavity. We show that the basic functions then define an orthogonal basis. The originality lies in obtaining the basic functions by numerical calculation (in opposition to analytical), in cases of section of an unspecified form. The validations are carried out by comparison with the analytical ones (without stirrer) and by rebuilding of field cartographies, this for enclosures with rectangular and circular section. The carried out code makes it possible to obtain the weights of the various modes. When the stirrer is present, the validation is statistical and we confirm the laws followed by the various rectangular components and the modules of the field. We note the fundamental role of the losses, defined by the quality factor of the CR for the statistical laws verification

Dans une première partie, une méthode de reconstruction du profil de permittivité et de conductivité -- basée sur une méthode de bigradient conjugué et une technique de préservation des discontinuités, précédemment développée dans le cas d'une illumination par ondes planes -- est étendue de façon à prendre en compte le champ proche arbitraire d'antennes émettrices. La robustesse de l'algorithme est étudiée en simulant des erreurs de mesure du champ diffracté. Le choix des différents paramètres est examiné de façon à appréhender la quantité d'information nécessaire pour une reconstruction optimale. Dans une deuxième partie, on développe une méthode de différences finies pour la résolution des équations de Maxwell en régime harmonique, en deux et trois dimensions. Le maillage est terminé par des couches parfaitement adaptées et l'intégrale de Kirchhoff est appliquée à la transformation champ proche - champ lointain. Cette méthode se prête à une utilisation en imagerie tridimensionnelle.

Le calcul des efforts hydrodynamiques de premier ordre sur un ou plusieurs corps perçant la surface libre est aujourd'hui bien maîtrisé, et plusieurs codes de calcul implémentant la méthode des singularités (dite BEM ou méthode d'élément frontière) ont été développés. Le cadre est la théorie linéarisée des écoulements potentiels à une surface libre. Dans ces codes BEM, les singularités utilisées ont la propriété intrinsèque de satisfaire à la fois l'équation de Laplace dans le domaine fluide ainsi que la condition linéarisée de surface libre. Ces singularités, dites fonctions de Green à surface libre, dans le domaine fréquentiel en profondeur infinie et sans vitesse d'avance constituent le point focal de cette thèse. Tout d'abord, les expressions mathématiques existantes pour la fonction de Green de surface libre sont examinées. Douze expressions différentes sont passées en revue et analysées. Plusieurs méthodes numériques existantes sont comparées par rapport à leur temps de calcul et leur précision. Ensuite, une série d'équations différentielles ordinaires (ODEs) pour les fonctions de Green de surface libre dans le domaine temporel et le domaine fréquentiel et leur gradient est établie. Ces ODEs peuvent être utilisées pour mieux comprendre les propriétés de la fonction de Green et peuvent constituer un moyen alternatif de calculer ces fonctions de Green et leurs dérivées. Cependant, il est difficile de résoudre numériquement ces ODEs à cause de l'existence d'une singularité à l'origine. Cette difficulté est éliminée en modifiant les ODEs par l'utilisation de nouvelles fonctions sans singularité. Les nouvelles ODEs sont ensuite écrites sous forme canonique en utilisant une nouvelle définition de la fonction vectorielle. La forme canonique peut être résolue avec les conditions initiales à l'origine puisque tous les termes impliqués sont finis. Une méthode d'expansion basée sur une série de fonctions logarithmiques et de polynômes ordinaires, très efficace pour les problèmes de basse fréquence, a également été développée pour obtenir des solutions analytiques. Enfin, la méthode basée sur les ODE pour calculer la fonction de Green est implémentée et un nouveau solveur BEM est obtenu. L'élimination des fréquences irrégulières est incluse. Le nouveau solveur est validé par comparaison des coefficients hydrodynamiques à des solutions analytiques pour une hémisphère, ainsi qu'à des résultats numériques obtenus avec un solveur commercial pour un chaland parallèlépipédique et le porte-conteneurs KCS
The boundary element method (BEM) with constant panels is a common approach for wave-structure interaction problems. It is based on the linear potential-flow theory. It relies on the frequency-domain free-surface Green function, which is the focus of this thesis. First, the mathematical expressions and numerical methods for the frequency-domain free-surface Green function are investigated. Twelve different expressions are reviewed and analyzed. Several existing numerical methods are compared including their computational time and accuracies. Then, a series of ordinary differential equations (ODEs) for the time-domain and frequency-domain free-surface Green functions and their derivatives are derived. These ODEs can be used to better understand the properties of the Green function and can be an alternative way to calculate the Green functions and their derivatives. However, it is challenging to solve the ODEs for the frequency-domain Green function with initial conditions at the origin due to the singularity. This difficulty is removed by modifying the ODEs by using new functions free of singularity. The new ODEs are then transformed in their canonic form by using a novel definition of the vector functions. The canonic form can be solved with the initial conditions at the origin since all involved terms are finite. An expansion method based on series of logarithmic function together with ordinary polynomials which is very efficient for low frequency problems is also developed to obtain analytical solutions. Finally, the ODE-based method to calculate the Green function is implemented and an efficient BEM solver is obtained. The removal of irregular frequencies is included. The new solver is validated by comparison of hydrodynamic coefficients to analytical solutions for a heaving and surging hemisphere, and to numerical results obtained with a commercial solver for a box barge and the KCS container ship

L'équation intégrale du champ électrique (EFIE) est très utilisée pour résoudre des problèmes de diffusion d'ondes électromagnétiques grâce à la méthode aux éléments de frontière (BEM). En domaine fréquentiel, les systèmes matriciels émergeant de la BEM souffrent, entre autres, de deux problèmes de mauvais conditionnement : l'augmentation du nombre d'inconnues et la diminution de la fréquence entrainent l'accroissement du nombre de conditionnement. En conséquence, les solveurs itératifs requièrent plus d'itérations pour converger vers la solution, voire ne convergent pas du tout. En domaine temporel, ces problèmes sont également présents, en plus de l'instabilité DC qui entraine une solution erronée en fin de simulation. La discrétisation en temps est obtenue grâce à une quadrature de convolution basée sur les méthodes de Runge-Kutta implicites.Dans cette thèse, diverses formulations d'équations intégrales utilisant notamment des conditions d'impédance aux frontières (IBC) sont étudiées et préconditionnées. Dans une première partie en domaine fréquentiel, l'IBC-EFIE est stabilisée pour les basses fréquences et les maillages denses grâce aux projecteurs quasi-Helmholtz et à un préconditionnement de type Calderón. Puis une nouvelle forme d'IBC est introduite, ce qui permet la construction d'un préconditionneur multiplicatif. Dans la seconde partie en domaine temporel, l'EFIE est d'abord régularisée pour le cas d'un conducteur électrique parfait (PEC), la rendant stable pour les pas de temps larges et immunisée à l'instabilité DC. Enfin, unerésolution efficace de l'IBC-EFIE est recherchée, avant de stabiliser l'équation pour les pas de temps larges et les maillages denses
The Electric Field Integral Equation (EFIE) is widely used to solve wave scattering problems in electromagnetics using the Boundary Element Method (BEM). In frequency domain, the linear systems stemming from the BEM suffer, amongst others, from two ill-conditioning problems: the low frequency breakdown and the dense mesh breakdown. Consequently, the iterative solvers require more iterations to converge to the solution, or they do not converge at all in the worst cases. These breakdowns are also present in time domain, in addition to the DC instability which causes the solution to be completely wrong in the late time steps of the simulations. The time discretization is achieved using a convolution quadrature based on Implicit Runge-Kutta (IRK) methods, which yields a system that is solved by Marching-On-in-Time (MOT). In this thesis, several integral equations formulations, involving Impedance Boundary Conditions (IBC) for most of them, are derived and subsequently preconditioned. In a first part dedicated to the frequency domain, the IBC-EFIE is stabilized for the low frequency and dense meshes by leveraging the quasi-Helmholtz projectors and a Calderón-like preconditioning. Then, a new IBC is introduced to enable the development of a multiplicative preconditioner for the new IBC-EFIE. In the second part on time domain,the EFIE is regularized for the Perfect Electric Conductor (PEC) case, to make it stable in the large time step regime and immune to the DC instability. Finally, the solution of the time domain IBC-EFIE is investigated by developing an efficient solution scheme and by stabilizing the equation for large time steps and dense meshes

Ce manuscrit propose de nouvelles méthodes d’estimation robustes pour les fonctions matricielles d’autocovariance et d’autocorrélation de séries chronologiques multivariées stationnaires pouvant présenter des valeurs aberrantes aléatoires additives. Ces fonctions jouent un rôle important dans l’identification et l’estimation des paramètres de modèles de séries chronologiques multivariées stationnaires. Nous proposons tout d'abord de nouveaux estimateurs des fonctions matricielles d’autocovariance et d’autocorrélation construits en utilisant une approche spectrale à l'aide du périodogramme matriciel. Comme dans le cas des estimateurs classiques des fonctions d’autocovariance et d’autocorrélation matricielles, ces estimateurs sont affectés par des observations aberrantes. Ainsi, toute procédure d'identification ou d'estimation les utilisant est directement affectée, ce qui entraîne des conclusions erronées. Pour atténuer ce problème, nous proposons l’utilisation de techniques statistiques robustes pour créer des estimateurs résistants aux observations aléatoires aberrantes. Dans un premier temps, nous proposons de nouveaux estimateurs des fonctions d’autocorvariance et d’autocorrélation de séries chronologiques univariées. Les domaines temporel et fréquentiel sont liés par la relation existant entre la fonction d’autocovariance et la densité spectrale. Le périodogramme étant sensible aux données aberrantes, nous obtenons un estimateur robuste en le remplaçant parle $M$-périodogramme. Les propriétés asymptotiques des estimateurs sont établies. Leurs performances sont étudiées au moyen de simulations numériques pour différentes tailles d’échantillons et différents scénarios de contamination. Les résultats empiriques indiquent que les méthodes proposées fournissent des valeurs proches de celles obtenues par la fonction d'autocorrélation classique quand les données ne sont pas contaminées et resistent à différents cénarios de contamination. Ainsi, les estimateurs proposés dans cette thèse sont des méthodes alternatives utilisables pour des séries chronologiques présentant ou non des valeurs aberrantes. Les estimateurs obtenus pour des séries chronologiques univariées sont ensuite étendus au cas de séries multivariées. Cette extension est simplifiée par le fait que le calcul du périodogramme croisé ne fait intervenir que les coefficients de Fourier de chaque composante de la série. Le $M$-périodogramme matriciel apparaît alors comme une alternative robuste au périodogramme matriciel pour construire des estimateurs robustes des fonctions matricielles d’autocovariance et d’autocorrélation. Les propriétés asymptotiques sont étudiées et des expériences numériques sont réalisées. Comme exemple d'application avec des données réelles, nous utilisons les fonctions proposées pour ajuster un modèle autoregressif par la méthode de Yule-Walker à des données de pollution collectées dans la région de Vitória au Brésil.Enfin, l'estimation robuste du nombre de facteurs dans les modèles factoriels de grande dimension est considérée afin de réduire la dimensionnalité. En présence de valeurs aberrantes, les critères d’information proposés par Bai & Ng (2002) tendent à surestimer le nombre de facteurs. Pour atténuer ce problème, nous proposons de remplacer la matrice de covariance standard par la matrice de covariance robuste proposée dans ce manuscrit. Nos simulations montrent qu'en l'absence de contamination, les méthodes standards et robustes sont équivalentes. En présence d'observations aberrantes, le nombre de facteurs estimés augmente avec les méthodes non robustes alors qu'il reste le même en utilisant les méthodes robustes. À titre d'application avec des données réelles, nous étudions des concentrations de polluant PM$_{10}$ mesurées dans la région de l'Île-de-France en France
This manuscript proposes new robust estimation methods for the autocovariance and autocorrelation matrices functions of stationary multivariates time series that may have random additives outliers. These functions play an important role in the identification and estimation of time series model parameters. We first propose new estimators of the autocovariance and of autocorrelation matrices functions constructed using a spectral approach considering the periodogram matrix periodogram which is the natural estimator of the spectral density matrix. As in the case of the classic autocovariance and autocorrelation matrices functions estimators, these estimators are affected by aberrant observations. Thus, any identification or estimation procedure using them is directly affected, which leads to erroneous conclusions. To mitigate this problem, we propose the use of robust statistical techniques to create estimators resistant to aberrant random observations.As a first step, we propose new estimators of autocovariance and autocorrelation functions of univariate time series. The time and frequency domains are linked by the relationship between the autocovariance function and the spectral density. As the periodogram is sensitive to aberrant data, we get a robust estimator by replacing it with the $M$-periodogram. The $M$-periodogram is obtained by replacing the Fourier coefficients related to periodogram calculated by the standard least squares regression with the ones calculated by the $M$-robust regression. The asymptotic properties of estimators are established. Their performances are studied by means of numerical simulations for different sample sizes and different scenarios of contamination. The empirical results indicate that the proposed methods provide close values of those obtained by the classical autocorrelation function when the data is not contaminated and it is resistant to different contamination scenarios. Thus, the estimators proposed in this thesis are alternative methods that can be used for time series with or without outliers.The estimators obtained for univariate time series are then extended to the case of multivariate series. This extension is simplified by the fact that the calculation of the cross-periodogram only involves the Fourier coefficients of each component from the univariate series. Thus, the $M$-periodogram matrix is a robust periodogram matrix alternative to build robust estimators of the autocovariance and autocorrelation matrices functions. The asymptotic properties are studied and numerical experiments are performed. As an example of an application with real data, we use the proposed functions to adjust an autoregressive model by the Yule-Walker method to Pollution data collected in the Vitória region Brazil.Finally, the robust estimation of the number of factors in large factorial models is considered in order to reduce the dimensionality. It is well known that the values random additive outliers affect the covariance and correlation matrices and the techniques that depend on the calculation of their eigenvalues and eigenvectors, such as the analysis principal components and the factor analysis, are affected. Thus, in the presence of outliers, the information criteria proposed by Bai & Ng (2002) tend to overestimate the number of factors. To alleviate this problem, we propose to replace the standard covariance matrix with the robust covariance matrix proposed in this manuscript. Our Monte Carlo simulations show that, in the absence of contamination, the standard and robust methods are equivalent. In the presence of outliers, the number of estimated factors increases with the non-robust methods while it remains the same using robust methods. As an application with real data, we study pollutant concentrations PM$_{10}$ measured in the Île-de-France region of France
Este manuscrito é centrado em propor novos métodos de estimaçao das funçoes de autocovariancia e autocorrelaçao matriciais de séries temporais multivariadas com e sem presença de observaçoes discrepantes aleatorias. As funçoes de autocovariancia e autocorrelaçao matriciais desempenham um papel importante na analise e na estimaçao dos parametros de modelos de série temporal multivariadas. Primeiramente, nos propomos novos estimadores dessas funçoes matriciais construıdas, considerando a abordagem do dominio da frequencia por meio do periodograma matricial, um estimador natural da matriz de densidade espectral. Como no caso dos estimadores tradicionais das funçoes de autocovariancia e autocorrelaçao matriciais, os nossos estimadores tambem sao afetados pelas observaçoes discrepantes. Assim, qualquer analise subsequente que os utilize é diretamente afetada causando conclusoes equivocadas. Para mitigar esse problema, nos propomos a utilizaçao de técnicas de estatistica robusta para a criaçao de estimadores resistentes as observaçoes discrepantes aleatorias. Inicialmente, nos propomos novos estimadores das funçoes de autocovariancia e autocorrelaçao de séries temporais univariadas considerando a conexao entre o dominio do tempo e da frequencia por meio da relaçao entre a funçao de autocovariancia e a densidade espectral, do qual o periodograma tradicional é o estimador natural. Esse estimador é sensivel as observaçoes discrepantes. Assim, a robustez é atingida considerando a utilizaçao do Mperiodograma. O M-periodograma é obtido substituindo a regressao por minimos quadrados com a M-regressao no calculo das estimativas dos coeficientes de Fourier relacionados ao periodograma. As propriedades assintoticas dos estimadores sao estabelecidas. Para diferentes tamanhos de amostras e cenarios de contaminaçao, a performance dos estimadores é investigada. Os resultados empiricos indicam que os métodos propostos provem resultados acurados. Isto é, os métodos propostos obtêm valores proximos aos da funçao de autocorrelaçao tradicional no contexto de nao contaminaçao dos dados. Quando ha contaminaçao, os M-estimadores permanecem inalterados. Deste modo, as funçoes de M-autocovariancia e de M-autocorrelaçao propostas nesta tese sao alternativas vi aveis para séries temporais com e sem observaçoes discrepantes. A boa performance dos estimadores para o cenario de séries temporais univariadas motivou a extensao para o contexto de séries temporais multivariadas. Essa extensao é direta, haja vista que somente os coeficientes de Fourier relativos à cada uma das séries univariadas sao necessarios para o calculo do periodograma cruzado. Novamente, a relaçao de dualidade entre o dominio da frequência e do tempo é explorada por meio da conexao entre a funçao matricial de autocovariancia e a matriz de densidade espectral de séries temporais multivariadas. É neste sentido que, o presente artigo propoe a matriz M-periodograma como um substituto robusto à matriz periodograma tradicional na criaçao de estimadores das funçoes matriciais de autocovariancia e autocorrelaçao. As propriedades assintoticas sao estudas e experimentos numéricos sao realizados. Como exemplo de aplicaçao à dados reais, nos aplicamos as funçoes propostas no artigo na estimaçao dos parâmetros do modelo de série temporal multivariada pelo método de Yule-Walker para a modelagem dos dados MP10 da regiao de Vitoria/Brasil. Finalmente, a estimaçao robusta dos numeros de fatores em modelos fatoriais aproximados de alta dimensao é considerada com o objetivo de reduzir a dimensionalidade. Ésabido que dados discrepantes afetam as matrizes de covariancia e correlaçao. Em adiçao, técnicas que dependem do calculo dos autovalores e autovetores dessas matrizes, como a analise de componentes principais e a analise fatorial, sao completamente afetadas. Assim, na presença de observaçoes discrepantes, o critério de informaçao proposto por Bai & Ng (2002) tende a superestimar o numero de fatores. [...]

Le développement des moyens de communications par l'intermédiaire des ondes
électromagnétiques connaît une croissance sans précédent depuis quelques années, grâce
notamment au développement de la téléphonie mobile. La chambre réverbérante est un
moyen d'essais qui permet d'étudier l'influence de ces ondes électromagnétiques sur un
appareil électronique particulier. Cependant, le fonctionnement d'une chambre
réverbérante étant complexe, il est primordial de procéder à des simulations afin de
déterminer quels sont les paramètres cruciaux entrant en jeu.

Le travail de cette thèse consiste à modéliser et à simuler le fonctionnement d'une
chambre réverbérante à l'aide de la méthode des différences finies dans le domaine
temporel. Après une brève étude portant sur quelques résultats de mesures de champ et
de puissances effectuées dans une chambre réverbérante, le chapitre~2 aborde les
différents problèmes liés à la modélisation de la chambre. La notion de pertes étant
déterminante pour évaluer le fonctionnement d'une chambre réverbérante, deux méthodes
implémentant ces pertes sont aussi exposées dans ce chapitre. L'étude menée dans le
chapitre~3 consiste à analyser l'influence du brasseur sur les premiers modes propres
de la chambre, ceux-ci pouvant être décalés de plusieurs MHz. Le chapitre~4 présente
des résultats de simulations en hautes fréquences comparés à des résultats
statistiques théoriques. Le cas de la présence d'un objet au sein de la chambre
pouvant perturber le champ est aussi abordé. Enfin, le chapitre~5 montre une
comparaison des résultats statistiques dans le cas où l'on considère plusieurs formes
de brasseurs.

L'imagerie des paramètres physiques du sous-sol à partir d'enregistrements sismiques de surface constitue un problème inverse non linéaire. L'inversion des formes d'onde élastique est une méthode d'imagerie quantitative multiparamètres de diffractants, nécessitant au préalable la connaissance précise d'un macromodèle de vitesse.

Le problème direct associé, la propagation des ondes élastiques, est résolu dans le domaine fréquentiel, permettant la prise en compte efficace d'acquisitions multisources et multirécepteurs, par une méthode numérique de différences finies modélisant la propagation de tous les types d'onde (ondes de volume, de surface, diffractées, réfractées ...). Le stencil de différences finies choisi permet simule précisément la surface libre et la propagation des ondes de surface.

Cette inversion linéarisée s'appuie sur une méthode de gradient, qui minimise une fonction coût contenant les différences entre données observées et calculées. Deux paramètres sismiques sont reconstruits à partir de sismogrammes verticaux et horizontaux. L'inversion est effectuée des basses fréquences vers les hautes fréquences, introduisant des longueurs d'onde de plus en plus courtes dans les images des paramètres. Ces dernières sont sensibles au choix des approximations physiques effectuées pour calculer le gradient de la fonction coût (approximation de Born ou de Rytov), au dispositif d'acquisition, au préconditionnement des données et au choix des paramètres inversés.

Cette méthode est ensuite appliquée à des milieux contenant une surface libre. La surface libre est une interface très contrastée qui donne lieu à des ondes de surface très énergétiques dans les sismogrammes. Les milieux de subsurface sont complexes, les ondes qui s'y propagent subissent des réflexions ou diffractions multiples. Lorsque le milieu contient deux anomalies dont le contraste en vitesse vaut $20 \%$, l'inversion les localise correctement dans un macromodèle connu. Les images sont améliorées et l'amplitude des anomalies est très bien reconstruite lorsque le nombre de fréquences inversées augmente et les données sont sélectionnées des faibles déports vers les grands déports. Avec une anomalie fortement contrastée comme une cavité vide, l'inversion retrouve correctement la position, la forme et la taille de l'objet mais son amplitude est sous-estimée.

L'application à des données réelles verticales de subsurface acquises dans un milieu complexe contenant une cavité maçonnée montre que le milieu hétérogène issu de l'inversion ajuste mieux les données et permet de bien reproduire les ondes inversées. Néanmoins, la cavité n'est pas imagée.

Cette thèse est consacrée à l'étude de la stabilisation de certains systèmes localement couplés. Tout d'abord, nous étudions la stabilité d'équations d'onde couplées unidimensionnelles avec deux amortissements visqueux intérieurs non lisses où nous établissons une stabilité exponentielle. Dans un second temps, nous étudions la stabilisation d'équations d'onde localement couplées avec un seul amortissement viscoélastique interne de type Kelvin-Voigt. L'amortissement et les coefficients de couplage ne sont pas lisses. En utilisant une approche spectrale, nous démontrons la stabilité non uniforme du système. Ensuite, en utilisant une approche dans le domaine fréquentiel, combinée à une technique de multiplicateur par morceaux et à la construction d'un nouveau multiplicateur satisfaisant quelques équations différentielles ordinaires, nous montrons que l'énergie de la solution lisse du système décroît polynomiale. Troisièmement, nous étudions la décroissance énergétique de systèmes hyperboliques de type onde-onde, onde-Euler Bernoulli et faisceau-faisceau. En effet, les deux équations sont couplées par liaison limite avec un seul amortissement fractionnaire Kelvin Voigt localisé non lisse. Nous établissons un taux de décroissance d'énergie polynomial. Enfin, nous étudions la stabilité d'un système multidimensionnel de deux équations d'onde couplées par des vitesses avec un seul amortissement Kelvin-Voigt localisé non lisse. En utilisant une analyse spectrale, nous prouvons la stabilité non uniforme du système. Nous établissons des résultats de stabilité polynomiale en considérant différentes conditions géométriques sur les domaines de couplage et d'amortissement
This thesis is devoted to study the stabilization of some locally coupled systems. First, we study the stability of a one-dimensional coupled wave equations with two interior non smooth viscous dampings where we establish exponential stability. Second, we study the stabilization of a locally coupled wave equations with only one internal viscoelastic damping of Kelvin-Voigt type. Both the damping and the coupling coefficients are non smooth. Using a spectrum approach, we prove the non-uniform stability of the system. Next, using a frequency domain approach, combined with a piecewise multiplier technique and the construction of a new multiplier satisfying some ordinary differential equations, we show that the energy of the smooth solution of the system decays polynomially. Third, we investigate the energy decay of hyperbolic systems of wave-wave, wave-Euler Bernoulli beam and beam-beam types. Indeed, the two equations are coupled through boundary connection with only one localized non smooth fractional Kelvin Voigt damping. We establish a polynomial energy decay rate. Finally, we study the stability of a multidimensional system of two wave equations coupled by velocities with only one localized non-smooth Kelvin-Voigt damping. By using a spectral analysis, we prove the non uniform stability of the system. Further, using a frequency domain approach combined with a multiplier technique, we establish some polynomial stability results by considering different geometric conditions on the coupling and the damping domains. In addition, in the absence of any geometric condition, we establish two polynomial energy decay rates of the system on a square domain

La concurrence entre les constructeurs automobiles pour introduire les solutions les plus innovantes est de plus en plus importante. Depuis quelques années, la simulation est largement utilisée dans le domaine d’automobile. Concernant l’étude de la dynamique des gaz et de la propagation des ondes de pression dans le système d’admission d’un moteur à combustion interne, qui ont des effets significatifs sur le comportement du moteur, une modélisation précise est nécessaire afin d’obtenir de bons résultats. L’objectif principal de la méthodologie présentée dans cette thèse est de réduire le temps de simulation permettant d’étudier le fonctionnement de moteurs à combustion interne tout en conservant un bon niveau de précision. Les ondes de pression ont été étudiées en utilisant une approche fréquentielle. Cette dernière est basée sur une fonction de transfert, qui relie la pression relative au débit masse d’air en amont de la soupape d'admission. Un couplage multi-physique avec le logiciel de simulation a été établi. La validation du modèle a été effectuée à l'aide d'un critère de précision relatif au rendement volumétrique et à la pression instantanée en amont de la soupape d'admission. Les résultats ont montré un bon niveau précision. En termes de temps de calcul, la méthodologie de la fonction de transfert est plus rapide que le code de simulation natif. Cette méthodologie peut être une méthode alternative pour modéliser la géométrie d’admission d'un moteur à combustion interne
The competition among carmakers to introduce the most innovative solutions is growing day by day. Since few years, simulation is being used widely in automotive industries. Concerning the study of gas dynamics and pressure wave’s propagation in the intake system of an internal combustion engine, whichhave a significant effect on engine behavior, a precise modelling is needed in order to obtain good results. The main objective of the methodology presented in this PhD thesis, is to shorten the simulation time in order to study the behavior of an internal combustion engine, while conserving a good accuracy level. The pressure waves are studied using frequency approach. This latter is based on a transfer function, which links the relative pressure and the air mass flow rate upstream the intake valve. A multi-physics coupling model in the simulation code was established. The model validation was conducted using precision criterion on volumetric efficiency and on instantaneous pressure upstream of the intake valve. The results showed good accuracy level. In terms of computational time, the transfer function methodology is faster than the native one-dimensional non-linear code. This methodology can be an alternative method for modeling the intake geometry of an IC engine

Le memoire est constitue de deux parties. La premiere est consacree a l'identification modale et la reanalyse de reponses frequentielles d'une structure apres introduction de modifications structurales. La seconde concerne la correction parametrique de modeles par minimisation de residus bases sur les puissances complexes. Pour obtenir une bonne precision sur les resultats d'identification modale, particulierement dans le cas ou la structure presente des frequences propres proches de zero et de grands amortissements modaux, on propose de prendre en compte explicitement les modes complexes conjugues dans la fonction d'approximation de la reponse. La reanalyse des reponses frequentielles est classiquement traitee par une technique de ritz exploitant une base modale fortement tronquee. On observe alors que la convergence vers la reponse frequentielle exacte est monotone, mais generalement lente pour un nombre croissant de vecteurs propres introduits dans la sous-base modale de representation. Pour ameliorer la precision d'evaluation de la reponse frequentielle, on propose une methode originale de construction d'une base de residus statiques exploitant les forces de liaison entre le systeme initial et le sous-systeme constitue par les modifications structurales. La deuxieme partie est consacree aux methodes d'identification parametrique de structures. On propose tout d'abord quelques strategies basees sur les puissances complexes associees aux reponses frequentielles. On presente ensuite une nouvelle strategie d'elargissement de l'espace d'observation exploitant des structures parentes obtenues par modifications des conditions aux limites. Les equations relatives a ces structures modifiees contiennent des informations additionnelles permettant de reduire le conditionnement numerique de la matrice d'observation. La methode proposee ne requiert pas d'essais additionnels. Elle est validee sur des cas tests numeriques et sur une structure industrielle

Toute description du comportement de systèmes mécaniques vibrants contient une part d'indéterminisme dont l'influence sur la réponse croît lorsque la fréquence augmente. Le but des travaux de recherche présentés dans ce mémoire, est de traduire la proposition précédente, à l'aide de considérations physiques et d'outils numériques, afin de prédire le comportement vibratoire des structures, sur un large spectre fréquentiel. Les structures concernées sont les barres soumises à des vibrations de traction-compression, les poutres d'Euler Bernoulli, les membranes et les plaques de Love-Kirchhof. Aussi, la première étape de la formulation consiste à introduire une description aléatoire des paramètres structurels. Les systèmes étudiés sont ensuite modélisés à l'aide d'une formulation intégrale de frontière. Les équations intégrales sont alors modifiées et sont considérées en terme d'espérance mathématique, afin de rendre compte directement des moments statistiques d'ordre un et deux des inconnues forces-déplacements. Le système d'équations nouvellement formulé constitue la Formulation Intégrale Quadratique Stochastique (FIQS). Les résultats obtenus à l'aide de cette nouvelle méthode sont d'un intérêt certain sur tout le spectre fréquentiel, puisqu'ils peuvent rendre compte de façon précise de la réponse déterministe basses fréquences, tout en proposant une allure «lisse et moyenne» du comportement hautes fréquences. La Formulation Intégrale Quadratique Stochastique est appliquée à un grand nombre de structures monodimensionnelles, bidimensionnelles, isolées ainsi que couplées. Dans un autre contexte, la description stochastique des structures est mise en œuvre afin de réobtenir de manière originale les équations différentielles caractéristiques des méthodes Power Flow, régissant l'évolution moyenne de la densité d'énergie totale
The description of the behaviour of mechanical vibrating Systems encounters partial undeterminism whose influence on the response increases with the frequency. The aim of the research presented in this thesis is to translate into physical considerations and numerical formulations the previous sentence, in order to pre-dict the vibratory behaviour of structures such as rods, Euler Bernoulli beams, membranes and Love-Kirchhof plates on a wide frequency range. Therefore, the first step of the formulation consists in the introduction of an explicit random description of the structural parameters. A boundary element formulation is employed to build the numerical models. The resulting numerical equations are then modified and are finally considered in terms of statistical ex-pectations. The unknowns of the new set of equations (called Quadratic Stochas-tic Integral Formulation FIQS) are the statistical first and second order moments of the boundary unknowns. The results provided by this new formulation are effective on a wide frequency range. Indeed, frequency response given by the FIQS are accurate in the low frequency field and match with the deterministic resuit, mean while the FIQS enables to estimate the trend of the high frequency deterministic behaviour by a smooth and average response. The Quadratic Stochastic Integral Formulation is applied to a large class of structures, such as isolated as well as assembled one and two dimensional Systems. In other respects, the structural statistical description expressed previously is carried out in order to reobtain in a new context the usual Power Flow energy differential equations governing the behaviour of the average energy densities

Le projet FUI12 RLDO – dans le cadre duquel s’inscrit cette thèse – préconise une solution de réseau de topologie en étoile passive pour la montée en débit des réseaux domestiques. Cette solution de réseau rencontre des difficultés dans son implémentation avec la non-uniformité des puissances des ports de sortie des coupleurs multimodes. L’analyse de ce point nous a permis de comprendre que les propriétés des modes de propagation dans les éléments du réseau jouent un rôle clé dans les problèmes rencontrés. Pour caractériser la propagation dans le réseau, nous avons développé un banc de réflectométrie optique complexe dans le domaine fréquentiel. Les phénomènes limitant la sensibilité à la phase – liés en particulier à la non-linéarité du balayage en fréquence de la source laser – sont étudiés pour contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes. Puis les performances de la mesure en intensité et en phase de l’instrument que nous avons mis en place sont testées. Nous avons aussi étudié les conditions de résolution optimales pour caractériser les modes d’un guide multimode et analysé l’incertitude sur la dispersion chromatique dans le cas où il est impossible de déterminer si on a accès à un mode ou plusieurs modes dans un diagramme de dispersion donné. Nous introduisons par la suite une méthode d’analyse temps-fréquence adaptative, permettant d’obtenir les courbes de dispersions avec une résolution optimale. Cette méthode nous a permis de montrer le caractère quasi-monomode, en condition d’excitation monomode, de la fibre multimode spéciale RLDO à 1310 nm et à 1550 nm. L’analyse de la propagation dans les fibres optiques, associée au modèle que nous avons développé pour comprendre le fonctionnement des coupleurs multimodes, a permis d’expliquer les difficultés rencontré avec les premières expérimentations de la topologie de réseau en étoile passive multimode et d’envisager des pistes de réalisation d’un prototype de réseau fonctionnel
In order to develop high capacity future-proof home network, the FUI 12 RLDO project suggests passive star network topology using multimode couplers. This topology encounters implementation difficulties due to the non-uniformity of the power distribution in the output ports of multimode couplers. Analyzing this problem shows that the properties of modes propagating in the network elements plays a key role in this non-uniform characteristics of multimode couplers. In order to characterize these modes propagating in the network, we have developed a complex optical frequency domain reflectometry (OFDR) setup. The phenomena limiting the sensitivity to the phase in OFDR – in fact, those related to the non-linear frequency tuning of the laser source - are investigated to contribute to a better understanding of the limiting mechanisms. Then we have tested the intensity and phase measurement performance of the developed setup. Later, we studied the optimal resolution conditions to characterize the modes in a multimode waveguide. We have also analyzed the uncertainty of the measurement of the chromatic dispersion of modes in case where it is impossible to determine whether one or several modes are present in a given dispersion curve. Additionally, we have introduced an adaptive time-frequency method, to obtain the dispersion curves with optimal resolution. This method allows us to show the versatility of the special RLDO multimode fiber (single-mode behavior under single-mode excitation at 1310 nm and 1550 nm). The analysis of the propagation in the optical fibers, associated with a model we have developed to study the behavior of multimode couplers, has permitted to explain encountered difficulties with the experiments of the multimode passive star network topology. This also gives insights to develop a functional prototype of network

Cette thèse se situe dans le cadre de la caractérisation des milieux évolutifs. L'objectif est le suivi de l'évolution des paramètres thermophysiques au cours du temps. Au niveau expérimental, l'application des techniques nouvelles de mesures fluxmétriques permet de définir complètement et simplement l'état thermique dans le plan. Sur le plan théorique, le recours aux méthodes de la théorie du signal permet de développer des techniques d'identification dans le domaine fréquentiel. Deux configurations sont proposées. La première implique un double accès au système dans le cadre d'un schéma entrée/sortie. La méthode permet une caractérisation thermique complète du matériau par un essai, tout en minimisant la perturbation imposée au milieu. Les sollicitations sont des signaux binaires pseudo aléatoires, qui fournissent une faible énergie au système à caractériser. Cela conduit à limiter l'utilisation de la méthode à des matériaux stables ou lentement évolutifs. Pour aborder les milieux rapidement évolutifs, la caractérisation par impédance thermique est proposée. Elle permet d'identifier l'effusivité thermique. Deux méthodes de traitement des données sont comparées : une classique analyse de Fourier réalisée sur la base de calculs FFT et un traitement basé sur une modélisation paramétrique pour réduire la durée des expérimentations. Ainsi, une durée d'observation du système de l'ordre de 5 mn suffit à identifier l'impédance thermique. Les performances de cette approche permettent de caractériser un système en évolution. Elle constitue la base d'une nouvelle méthode de suivi de l'évolution de la teneur en eau locale d'un sol. Les méthodes sont validées sur un matériau inerte de référence. Une loi de corrélation est établie entre la teneur en eau d'un stable et ses caractéristiques thermiques. Elle est appliquée au suivi de l'évolution de la teneur en eau du milieu durant des processus de séchage.

Le présent travail fournit des éléments d'analyse des structures non-linéaires. Le problème pose consiste à caractériser la réponse d'une structure non-linéaire, soumise à une excitation de type sinusoïdal. La résolution du problème s'effectue dans le domaine fréquentiel, dans le but de se rapprocher au maximum des techniques d'analyse éprouvées qui sont utilisées habituellement sur les structures linéaires. La structure non-linéaire étudiée est un assemblage de structures linéaires, reliées entre elles par des liaisons non-linéaires : les non-linéarités sont donc localisées au niveau des liaisons uniquement. Apres une rapide présentation des phénomènes qui apparaissent par le fait d'une non-linéarité, trois méthodes d'analyse seront développées. La première, basée sur une représentation en séries de Volterra de la réponse de la structure non-linéaire, donne une solution analytique en fonction de l'excitation. La deuxième est une représentation non paramétrique d'un élément non-linéaire isole. Celle-ci ne dépend pas explicitement de paramètres physiques. Enfin, la troisième méthode constitue un outil de calcul numérique permettant de trouver la réponse de la structure non-linéaire assemblée soumise à une excitation sinusoïdale. Elle est basée sur la caractéristique fréquentielle de chacun des éléments, ou temporelle en ce qui concerne les liaisons non-linéaires. Un équilibre des efforts mis en jeu est recherche sur tous les harmoniques considérés de la fréquence d'excitation.

L'approche standard en imagerie sismique repose sur une décomposition par échelle du modèle de vitesse: la détermination des bas nombres d'ondes est suivie par une reconstruction des hauts nombres d'ondes. Cependant, pour des modèles présentant une structure complexe, la détermination des hauts nombres d'ondes peut être améliorée de manière significative par l'apport des nombres d'ondes intermédiaires. Ces derniers peuvent être déterminés par l'inversion non-linéaire de la forme d'onde de données sismiques grands angles qui est, par ailleurs, limitée par la non-linéarité du problème inverse. La non-linéarité est gouvernée par la fréquence minimum dans les données et le modèle de vitesse initial. Pour les très basses fréquences, inférieures à 7 Hz, le problème est raisonnablement linéaire pour appliquer l'inversion de la forme d'onde à partir d'un modèle de départ déterminé par inversion tomographique des temps de trajets. Le domaine fréquentiel est alors très efficace pour inverser des basses vers les hautes fréquences. De plus, il est possible de discrétiser les fréquences avec un pas d'échantillonnage plus grand que celui dicté par le théorème d'échantillonnage. Une stratégie pour sélectionner les fréquences est développée qui réduit le nombre de fréquences nécessaire en imagerie lorsqu'une gamme d'offset est disponible: le nombre de fréquences diminue lorsque l'offset maximum augmente. Les donnés sismiques réelles ne contiennent malheureusement pas de très basses fréquences. Des techniques de pré-conditionnement doivent alors être appliquées afin d'améliorer l'efficacité de l'inversion à partir de fréquences réalistes. Le lissage du vecteur gradient ainsi que l'inversion des premières arrivées augmente les chances de convergence au minimum global. L'efficacité des méthodes de pré-conditionnement est tout de même limitée par le degré d'information contenu dans le modèle de départ
The standard imaging approach in exploration seismology relies on a decomposition of the velocity model by spatial scales: the determination of the low wavenumbers of the velocity field is followed by the reconstruction of the high wavenumbers. However, for models presenting a complex structure, the recovery of the high wavenumbers may be significantly improved by the determination of intermediate wavenumbers. These, can potentially be recovered by local, non-linear waveform inversion of wide-angle data. However, waveform inversion is limited by the non-linearity of the inverse problem, which is in turn governed by the minimum frequency in the data and the starting model. For very low frequencies, below 7 Hz, the problem is reasonably linear so that waveform inversion may be applied using a starting model obtained from traveltime tomography. The frequency domain is then particularly advantageous as the inversion from the low to the high frequencies is very efficient. Moreover, it is possible to discretise the frequencies with a much larger sampling interval than dictated by the sampling theorem and still obtain a good imaging result. A strategy for selecting frequencies is developed where the number of input frequencies can be reduced when a range of offsets is available: the larger the maximum offset is, the fewer frequencies are required. Real seismic data unfortunatly do not contain very low frequencies and waveform inversion at higher frequencies are likely to fail due to convergence into a local minimum. Preconditioning techniques must hence be applied on the gradient vector and the data residuals in order to enhance the efficacy of waveform inversion starting from realistic frequencies. The smoothing of the gradient vector and inversion of early arrivals significantly improve the chance of convergence into the global minimum. The efficacy of preconditioning methods are however limited by the accuracy of the starting model

Ce mémoire aborde la synthèse de filtres H∞ sur des domaines fréquentiels finis pour différentes classes de systèmes dynamiques, tels que les systèmes linéaires avec incertitudes paramétriques, les systèmes à retard, les systèmes non linéaires de type Takagi-Sugeno (TS) et les systèmes sous contraintes de communication. Les contributions portent sur le développement de nouveaux outils d'analyse et de synthèse de filtres H∞, qui sont moins restrictifs par rapport aux résultats existants dans la littérature et permettent de réduire le conservatisme de celles-ci tout en garantissant que les méthodes proposées soient numériquement efficaces. Les conditions de stabilité et de synthèse de filtres pour les différentes classes de systèmes dynamiques sont formulées en des problèmes d'optimisation convexe sous contraintes d'inégalités matricielles linéaires (LMIs). Des exemples numériques et des comparaisons avec des résultats récents de la littérature sont également présentés afin de montrer les avantages et l'intérêt des approches proposées
This work is concerned with the H∞ filtering problem in a finite frequency domain for different types of dynamic systems, such that uncertain systems, nonlinear systems via TS fuzzy model, time delay systems and systems with communication constraints. The main contribution is the development of new H∞ filter analysis and design approaches which reduce the conservatism of results found in the literature. The filter stability and design problems, for different classes of dynamic systems, are formulated as optimization problems with Linear Matrix Inequality (LMI). Simulation examples are presented to demonstrate the effectiveness and the less conservatism of the proposed approaches in comparison with other solutions that appear in the literature

A la différence de la fluorescence des molécules isolées, la fluorescence des systèmes photosynthétiques in vivo se caractérise par un rendement quantique variable avec l'éclairement en fonction de la capacité du système à convertir l'énergie. Nous avons développé deux nouveaux instruments basés sur la technique de fluorimétrie de phase et de modulation (FPM) dans le domaine 30-500 MHz. Ils permettent la mesure des changements de la durée de vie de fluorescence qui accompagnent la variation du rendement quantique. La FPM a permis d'obtenir pour la première fois une décomposition directe des hétérogénéités de fluorescence pendant une induction complète de fluorescence. Malgré cette hétérogénéité, une quasi-proportionnalité entre la durée de vie moyenne et le rendement de fluorescence a été mis en évidence. Des hypothèses sur la structure et le fonctionnement du PSII ont donc été proposées pour concilier les deux aspects de l'émission de la fluorescence chlorophyllienne in vivo: hétérogène structurellement et homogène cinétiquement. Nous avons prouvé, sur la base d'un modèle cinétique à trois compartiments, que l'hétérogénéité de la fluorescence est due à la compartimentation de l'énergie d'excitation dans les antennes. Le troisième compartiment, un complexe chlorophylle protéine faiblement lié à l'antenne du PSII, a été trouvé responsable pour le changement conformationnel rapide pendant la phase thermique de l'induction de fluorescence. Il se manifeste en lumière modérée par un déplacement transitoire vers le bleu du maximum rouge à 685 nm du spectre de fluorescence est traduit un fort déséquilibre de l'appareil photosynthétique dans les premières secondes d'illumination. La mesure de la durée de vie de fluorescence peut être utilisée avec succès pour étudier à distance l'organisation et le fonctionnement de l'appareil photosynthétique, pour y détecter précocement un disfonctionnement et pour estimer de façon directe le rendement quantique absolu de la fluorescence
Contrary to the chlorophyll fluorescence in solution, the fluorescence of photosynthetic systems in vivo is characterized by a variable quantum yield, which depends on the system's capacity to convert the excitation energy. Based on the phase and modulation fluorometry (PMF) technique, we developed two newly instruments in the 30-500 MHz range, which measure the fluorescence lifetime changes during the fluorescence induction with a millisecond sampling rate. The multi-frequency PMF allowed us to obtain for the first time a direct decomposition of fluorescence heterogeneities during a complete fluorescence induction upon a dark to light transition in leaves. In spite of this heterogeneity, a quasi-proportionality between the average lifetime and quantum yield during the fluorescence induction was obtained. Therefore, proposals to reconcile the two aspects of the chlorophyll fluorescence emission in-vivo, heterogeneous structure and homogeneous kinetics were made. We proved, on the basis of a kinetic model with three compartments, that the heterogeneity of the fluorescence is due to the compartmentation of the excitation energy in the antenna of PSII. The third compartment, a loosely connected chlorophyll-protein complex located on the minor antenna or on the reaction center of PSII, was also found to be responsible for the fast conformational change during the thermal phase of the fluorescence induction. A transitory blue shift of the red maximum at 685 nm of the chlorophyll fluorescence spectrum strongly sustains our hypothesis. The fast conformational change observed during the thermal phase is different from the conformational change due to the aggregation of the antenna as photoregulation mechanism. The multi-frequency PMF proved to be a new and powerful methodological approach for the analysis of the variable fluorescence and excitation energy dynamics of the photosynthetic apparatus

La modélisation numérique des équations de Maxwell n'étant pas facilement transposable pour la résolution de certains circuits hyperfréquences, il apparait important d'étendre en parallèle des méthodes capables d'analyser ces nouveaux dispositifs micro-onde. Ces derniers peuvent être appliqués, dans notre cas, à la définition et à la conception de dispositifs basées sur la théorie des circuits. Pour conserver ce type d'approche (équation des Télégraphistes), une minimisation des différents problèmes parasites doit être respéctée, notamment pour les technologies dites plaquées et pour les hautes fréquences. En effet, l'un des problèmes inhérents à la conception de dispositifs réalisés avec des réseaux de lignes de transmissions est qu'ils font appels à la réalisation de discontinuités ou bien à des variations non uniformes de la largeur des lignes. Ce problème devient important pour la conception d'adaptateurs d'impédance et de filtres. Bien que le comportement d'une discontinuité soit parfaitement assimilé, il n'en ai pas de même pour l'analyse des lignes présentant une non uniformité de leur variation. Dans cette étude, on se propose de présenter une nouvelle méthode pour l'analyse de ces dernièrs types de lignes. [. . . ]

Dans cette thèse nous étudions le comportement vibratoire des commandes à câbles d’une boîte de vitesses automobile. La présence de jeux, qui assurent le montage et le fonctionnement de ces commandes, créent des vibro-impacts qui ont des répercussions acoustiques, appelées grésillement, négatives pour le conducteur. L’objectif de cette thèse, réalisée en collaboration avec PSA Peugeot-Citroën, est de comprendre l’origine du grésillement, et de prédire son apparition dans les différentes configurations véhicules. Dans un premier temps, nous traiterons les diverses méthodes qui existent pour résoudre le problème non-linéaire dans le domaine fréquentiel. Nous proposerons une démarche pour établir la réponse en fréquence sur la plage de fonctionnement du moteur, et une approche pour estimer le contenu spectral hautes fréquences à la suite d’un calcul par balance harmonique. Ces méthodes sont appliquées sur un modèle vibro-impactant simplifié. Dans un second temps, nous présenterons les divers essais qui ont permis de déterminer l’origine vibratoire du grésillement, d’identifier les caractéristiques matériaux nécessaires et d’établir une référence pour valider un modèle. Ensuite, un modèle éléments finis et les résultats de corrélation sont présentés. Nous proposons alors un critère qui permet d’établir rapidement si le système va grésiller ou non. Ce critère est enfin utilisé pour comparer le niveau de grésillement sur plusieurs configurations véhicules
In this thesis we study the dynamic behavior of a vehicle’s gearshift cables. To ensure proper assembly and functioning of the pieces, there are clearances in the system. The latter cause a vibro-impacting phenomenon, called tizzing, that can bother the driver. The aim of this work, done in collaboration with PSA Peugeot-Citroën, is to understand the sources of cable tizzing, and predict its presence in different configurations. The first part is devoted to presenting the different methods used to solve a nonlinear problem in the frequency domain. A method to determine the frequency response on a car motor’s bandwidth is presented and an approach to estimate the high frequency content after a harmonic balance is proposed. These methods are applied on a simple vibro-impacting system. The next part presents the different experiments that were conducted to determine the source of cable tizzing and identify the physical characteristics of the cable and its protective housing. A experimental testbench served as a reference to validate a finite element model. Then, the model is presented and the correlation results are shown. A criterion is proposed and helps establish whether or not, the system is going to tizz. Finally, the latter is used to compare the tizzing level on different vehicle configurations

Les communications acoustiques sous-marines permettent la transmission sans fils de l'information entre la surface et le fond via l'onde acoustique. Le lien acoustique sans fils réduit l'infrastructure matérielle nécessaire par rapport aux communications sous-marines câblées, permettant ainsi un déploiement à coût limité. Néanmoins, le canal acoustique sous-marin impose de sévères limitations de par ses caractéristiques de propagation qui diffèrent largement de celles du canal hertzien. La propagation multitrajets provoquée par les réflexions multiples sur le fond et la surface, engendre de l'interférence entre symboles qui doit être compensée à la réception. De plus, le mouvement des plateformes d'émission et de réception engendre un effet Doppler qui agit sur le signal comme un phénomène de compression/dilatation temporel de la durée symbole associé à un décalage fréquentiel du spectre. L'objectif de cette thèse est de proposer des techniques d'émission/réception de faible complexité calculatoire permettant de supprimer les interférences et de réduire le taux d'erreurs binaires sous la contrainte d'une efficacité énergétique de la transmission acoustique sous-marine. La réduction en complexité est assurée par le traitement d'interférences dans le domaine fréquentiel lequel permet de minimiser la consommation énergétique du système de transmission. Dans un premier temps, nous proposons des techniques d'égalisation fréquentielle adaptative en mode piloté par décision afin de compenser et de suivre la variation temporelle du canal acoustique sous-marin. Dans un second temps, nous proposons un schéma de transmission SC-FDMA mono-utilisateur en mode distribué uniforme en insérant des intervalles de garde fréquentiels afin d'améliorer la robustesse du lien de transmission contre l'effet Doppler du canal acoustique sous-marin. Enfin, nous proposons un turbo-égaliseur fréquentiel adaptatif basé sur un traitement itératif en réception et permettant de réduire le taux d'erreurs binaires au fil des itérations. Notons qu'un traitement multi-voies est considéré à la réception afin d'améliorer le rapport signal sur bruit et que l'égalisation est optimisée conjointement avec la synchronisation de phase pour compenser d'éventuels décalages fréquentiels résiduels. Les solutions proposées dans cette thèse sont validées expérimentalement sur des signaux réels issus d'enregistrements de transmission en milieu marin
Underwater acoustic (UWA) communications allow wireless transmission between the surface and the bottom of a subsea environment based on acoustic waves. The wireless acoustic link reduces the physical infrastructure cost compared to the cable-based underwater communications. However, underwater acoustic channel imposes severe degradations on the transmitted signal. Its propagation characteristics are widely different from those of the radio channel. The multipath propagation caused by multiple reflections on the bottom and the surface, causes intersymbol interference (ISI) which must be compensated at the receiver. Furthermore, by the movement of the transmitting and receiving platforms, the UWA channel is time-variant yielding Doppler spread which induces a compression/expansion phenomenon of the symbol duration, associated to a frequency shift of the signal spectrum. The objective of this thesis is to propose low-complexity communication techniques in the UWA channel, in order to remove interferences while ensuring energy-efficient transmission link. The reduction in complexity is achieved by treating interferences in the frequency-domain which minimizes the energy consumption of the transmission system. We first propose adaptive frequency-domain equalization techniques in a decision directed mode, in order to remove ISI and track the time-variation in the UWA channel. Then, we propose a single-user SC-FDMA transmission scheme with a uniform distributed subcarrier allocation and using frequency-domain interval guards, in order to improve the robustness of the receiver against the Doppler effect in the UWA channel. Finally, we propose an adaptive frequency-domain turbo equalizer using iterative receiver, which allows to significantly reduce the bit error rate over iterations. Note that multiple-input receiver is considered in order to benefit from the diversity combining gain to achieve a higher signal to noise ratio (SNR). Furthermore, equalization is optimized jointly with phase synchronization to compensate residual frequency offsets at the equalizer output. The performance of the proposed solutions are measured over real time-variant underwater acoustic channel in the Atlantic Ocean

Ce travail concerne l'amélioration des fonctions de réponse fréquentielle en présence de bruit. Deux types de bruit sont traités, le bruit digital dû au traitement numérique du signal et le bruit extérieur au système anaysé, de distribution non mesurable. Cette amélioration est faite dans le but d'aboutir à une meilleure caractérisation des systèmes linéaires quand les méthodes existantes sont insuffisantes. L'utilité des nouvelles méthodes est montrée par une application en analyse modale expérimentale sur un compresseur frigorifique dont les caractéristiques physiques changent entre l'arrêt et le fonctionnement du moteur, en effet, seule la méthode référentielle Hr qui utilise un signal de référence qui conditionne la mesure permet d'effectuer une telle analyse. Une application est aussi faite à l'intensimétrie vibratoire, le montage réalisé à l'aide d'une barre métallique excitée par deux pots vibrants permet de vérifier que la méthode référentielle donne une estimation juste du flux d'énergie vibratoire provenant de chaque pot vibrant même quand les deux pots vibrants agissent ensemble. La méthode sélective qui utilise des signaux de référence corrélés est aussi appliquée à ce montage, elle permet grâce au minorant et au majorant d'encadrer la valeur réelle du flux provenant de chaque source si les fonctions de réponse fréquentielle sont bien estimées.

Nous présentons dans ce mémoire une méthode de commande pour les systèmes linéaires multivariables. Elle est ensuite appliquée pour déterminer des lois de pilotage en Aéronautique. Ce domaine exige généralement des performances très poussées, mais aussi une robustesse suffisante. L'approche proposée, compte tenu de ces contraintes, peut se décomposer en trois étapes. La première est une correction interne. Il s'agit de tirer profit de l'ensemble des mesures disponibles pour calculer une matrice constante de compensation afin d'améliorer le comportement dynamique du système. Deux procédures sont envisagées pour la détermination de ce correcteur : la manipulation du lieu des racines multivariable et le placement de structure propre. Nous montrons que la seconde est plus efficace vis à vis de la robustesse paramétrique. La seconde étape, appelée correction externe, utilise la méthode des lieux caractéristiques pour atteindre les performances requises. Elle consiste à se placer dans la base des vecteurs propres de la matrice de transfert en boucle ouverte, et à manipuler chaque lieu caractéristique comme une réponse fréquentielle d'un système monovariable. Enfin, il convient d'étudier les propriétés de robustesse du système bouclé. Dans ce but, les techniques d'analyse fréquentielle par valeurs singulières et valeur singulière structurée sont employées. Ceci indique si la loi de commande peut être conservée, et sinon comment les deux étapes précédentes doivent être modifiées. Cette méthode est alors mise en oeuvre pour élaborer des lois de pilotage pour deux engins. Ceci confirme son efficacité.

Cette thèse est consacrée à l’analyse numérique en particulier aux estimations a posteriori de l’erreur dans la méthode de décomposition asymptotique partielle de domaine. Il s’agit de problèmes au dérivées partielles elliptiques linéaires et semi- linéaires avec une source qui ne dépend que d’une seule variable dans une partie du domaine. La MAPDD - Méthod of Asymptotic Partial Domain Decomposition - est une méthode inventée par Grigori . Panasenko et développée dans les références [G.P98, G.P99]. L’aidée principale est de remplacer un problème 3D ou 2D par un problème hybride combinée 3D−1D, 3D−2D ou 2D−1D, ou la dimension du problème diminue dans une partie du domaine. Des méthodes de calcul efficaces de solution pour le problème hybride en résultant sont récemment devenues disponibles pour plusieurs systèmes (linéaires/non linéaires, fluide/solide, etc.) ainsi chaque sous-problème est calcul ́ avec un code indépendant de type boîte noire [PBB10, JLB09, JLB11]. La position de la jonction entre les problèmes hétérogènes est asymptotiquement estimée dans les travaux de G. Panasenko [G.P98]. La méthode MAPDD a été conçu pour traiter des problèmes ou un petit paramètre apparaître, et fournit un développement en série de la solution avec des solutions de problèmes simplifiées à l’égard de ce petit paramètre. Dans le problème considéré dans les chapitres 3 et 4, aucun petit paramètre n’existe, mais en raison de considérations géométriques concernant le domaine on suppose que la solution ne diffère pas significativement d’une fonction qui dépend seulement d’une variable dans une partie du domaine Ω. La théorie de MAPDD n’est pas adaptée pour une telle situation, et si cette théorie est appliquée formellement elle ne fournit pas d’estimation d’erreur
This thesis is devoted to numerical analysis in particular a postoriori estimates of the error in the method of asymptotic partial domain decomposition. There are problems in linear elliptic partial and semi-linear with a source which depends only of one variable in a portion of domain. Method of Asymptotic Partial Decomposition of a Domain (MAPDD) originates from the works of Grigori.Panasonko [12, 13]. The idea is to replace an original 3D or 2D problem by a hybrid one 3D − 1D; or 2D − 1D, where the dimension of the problem decreases in part of domain. Effective solution methods for the resulting hybrid problem have recently become available for several systems (linear/nonlinear, fluid/solid, etc.) which allow for each subproblem to be computed with an independent black-box code [21, 17, 18]. The location of the junction between the heterogeneous problems is asymptotically estimated in the works of Panasenko [12]. MAPDD has been designed for handling problems where a small parameter appears, and provides a series expansion of the solution with solutions of simplified problems with respect to this small parameter. In the problem considered in chapter 3 and 4, no small parameter exists, but due to geometrical considerations concerning the domain Ω it is assumed that the solution does not differ very much from a function which depends only on one variable in a part of the domain. The MAPDD theory is not suited for such a context, but if this theory is applied formally it does not provide any error estimate. The a posteriori error estimate proved in this chapter 3 and 4, is able to measure the discrepancy between the exact solution and the hybrid solution which corresponds to the zero-order term in the series expansion with respect to a small parameter when it exists. Numerically, independently of the existence of an asymptotical estimate of the location of the junction, it is essential to detect with accuracy the location of the junction. Let us also mention the interest of locating with accuracy the position of the junction in blood flows simulations [23]. Here in this chapter 3,4 the method proposed is to determine the location of the junction (i.e. the location of the boundary Γ in the example treated) by using optimization techniques. First it is shown that MAPDD can be expressed with a mixed domain decomposition formulation (as in [22]) in two different ways. Then it is proposed to use an a posteriori error estimate for locating the best position of the junction. A posteriori error estimates have been extensively used in optimization problems, the reader is referred to, e.g. [1, 11]

Depuis les années 1990, l’énergie électrique a tendance à supplanter les autres énergies de servitude à bord des avions. Ceci offre des gains notables en termes de poids, volume et coûts de maintenance. L'énergie électrique remplit des fonctions de plus en plus variées grâce à la généralisation de l'utilisation de convertisseurs statiques. Ces convertisseurs sont basés sur l'utilisation de composants semiconducteurs en commutation qui génèrent des variations rapides de tension et de courant. Ce qui engendre des perturbations à haute fréquence qu'il faut limiter afin d'être conforme aux normes de compatibilité électromagnétiques (CEM). La conformité aux normes est souvent obtenue en ajoutant un filtre lourd et volumineux au système, ce qui réduit les gains apportés par la transition vers le plus électrique. Afin d'optimiser le filtre à ajouter, il est intéressant de prendre en compte la contrainte de CEM dès la phase de conception, pour cela, il faut disposer d'outil de simulation prédictive. Dans cette thèse nous proposons une méthode de modélisation des perturbations conduites émises par un système valable jusque 50MHz. Pour cela, notre travail se divise en deux parties. D'une part, nous proposons une méthode de modélisation des chemins de propagation des perturbations, incluant notamment les câbles d'énergie. D'autre part, nous proposons une méthode de modélisation des sources de perturbation en domaine fréquentiel. Cette méthode est basée sur l'utilisation de plusieurs topologies de générateurs équivalents et permet de représenter le comportement non-linéaire des convertisseurs. Cette méthode est validée expérimentalement sur un hacheur série et sur un onduleur monophasé
Since the 1990’s, electricital energy tends to replace pneumatic and hydraulic energy aboard aircrafts. This allows to reduce weight, volume and maintenance costs of the actuators. Electrical energy is used for more and more variated functions thanks to the generalization of the power converters. These power converters are based on the use of semiconductor devices in switching mode which generates sharp voltage and current variations. This leads to electromagnetic (EMC) issues. In order to obtain the compliance to EMC standards, a heavy and bulky filter is often added to the system, which lower the gain allowed by the transition to electrical energy. In order to optimize the filter added, it is interesting to take into account the EMC at the design step. Thus it is necessary to have a predictive modeling tool. In this thesis, a modeling method of the conducted electromagnetic interference (EMI) emitted valid up to 50MHz by a system is proposed. Thus our work is devided into two parts. First, we propose a modeling method of the propagation paths including power cable. Then, we propose a modeling method of the EMI sources in frequency domain. This method is based on the use of multiple equivalent generators topologies and allows to retranscript the non-linear behaviour of the converters. This method is experimentally validated on a buck-converter and a single phased inverter

L’émergence des technologies de communication satellite et radar toujours en pleine essor nécessite des composants de puissance hyperfréquence de plus en plus compacts permettant d’intégrer sur une seule puce des fonctions analogiques/numériques, tout en réduisant le coût de fabrication. Dans ce contexte, le transistor bipolaire à hétérojonction HBT constitue un composant de choix afin d'améliorer les performances des transistors de puissance sur silicium pour les applications hyperfréquences en association avec la technologie CMOS. Ainsi, cette étude est dédiée à la caractérisation et la modélisation non linéaire de ces dispositifs actifs. Dans ce but, un banc de mesures non linéaires et un modèle prédictif grand signal ont été développés jusqu’à 50 GHz. Dans un premier temps, le banc de mesures non linéaires a été mis en œuvre autour du NVNA en configuration load-pull mesurant dans le domaine fréquentiel vis à vis du LSNA mesurant dans le domaine temporel. Cette configuration instrumentale associée à la dynamique du NVNA met en avant ses avantages et inconvénients. Par la suite, une procédure d’extraction pour l’élaboration d’un modèle électrique grand signal a été validée en régimes statique et dynamique. L’originalité de ce modèle prédictif est la procédure d’extraction ainsi que la mise en œuvre rapide s’appuyant sur les formules analytiques physiques des semiconducteurs. Les étapes d’extraction se sont avérées très efficaces lors des confrontations avec les données expérimentales du dispositif sous test dans les mêmes conditions de polarisation et d’impédances de charge. Nous avons alors mis en évidence l’impact des courants thermiques sur les performances en puissance hyperfréquence des transistors bipolaires dans les domaines temporel et fréquentiel
The emergence of satellite communications and radar technologies always require more compact microwave power devices for integration of analog/digital operations on a single chip, reducing the manufacturing cost. As an exemple, since many years heterojunction bipolar transistor (HBT) permits to improve the silicon power transistor performances for microwave applications associated with CMOS technology. In this context, this work focuses on the characterization and modeling of these active devices. For this goal, a non linear bench and a large signal model are developed up to 50 GHz. On the first step, the non-linear measurement is carried out using the NVNA for load-pull measurements on the frequency domain and results are compared with those obtained from the LSNA on the time domain. This instrumental configuration associated with the dynamic operating capabilities of NVNA highlights its advantages and disadvantages. Subsequently, a SiGe HBT device extraction parameters procedure has been validated to establish a large signal model. The originality of this last one is its predictive extraction procedure and fast implementation based on the semiconductors analytical equations. Extraction steps are proven very effective in confrontations with the experimental data of the device under test with the same biases and for different load impedances. At last, thermal currents impacts on microwave power performance are discussed in time and frequency domains

La réflectométrie cohérente dans le domaine fréquentiel C-OFDR est une puissante technique de caractérisation des composants optiques. Elle nécessite une source laser cohérente accordable linéairement. Notre travail consiste à étudier la possibilité d’accorder linéairement les lasers à semiconducteur, en exploitant le chirp induit par la modulation directe en dents de scie et/ou en triangle. Nous avons caractérisé théoriquement et en simulation, la linéarité et l’amplitude de la variation dans le temps du chirp. Les résultats des deux approches sont en bon accord. Comme application nous avons mesuré, en simulation, le temps de retard d'un interféromètre Mach-Zehnder, par C-OFDR en utilisant une source laser DFB sous modulation directe en dents de scie et en triangle. Nous avons calculé théoriquement la densité de puissance du signal de battement C-OFDR en tenant compte des termes de bruits, dans le cas des lasers BH et DFB, déduits de la résolution des équations d'évolution du laser
Coherent Optical Frequency Domain Reflectometry C-OFDR is used for the characterization of optical components with great dynamic range and sensitivity. This technique requires a coherent tunable laser source with an optical frequency swept linearly. Our work consists in studying the application of semiconductor laser as tunable source, by exploiting the chirp induced by the sawtooth or triangular modulation of the injection current. We characterize, theoretically and in simulation, the linearity and the amplitude of the variation in time of the chirp. The results obtained of the two approaches are in a good agreement. As application we measure, in simulation, Mach-Zehnder interferometer time delay, by using C-OFDR based on DFB laser source under sawtooth and triangular direct modulation. We theoretically calculated the power density of C-OFDR beat signal by taking into account the noise terms, in the case of BH and DFB lasers, deduced from the resolution of laser rate equations

Le travail développé se place dans le contexte de l'identification thermique et du contrôle non destructif des systèmes. L'objectif est de décrire le comportement de milieux stables ou lentement évolutifs par une approche d'identification des paramètres thermophysiques. Le démarche adoptée consiste d'abord à établir le modèle théorique du système expérimenté dans la base "explicative" qui est généralement le temps puis, à partir de résultats expérimentaux, à déterminer par optimisation les paramètres recherchés. Le système étudié est caractérisé par ses focntions de réponses (fonction de transfert, impédance,...).Dans ces fonctions, le milieu est caractérisé par des paramètres globaux ou apparents. Notre analyse se place dans le domaine fréquentiel dans lequel le produit de convolution, qui existe dans l'espace du temps, se transforme en produit simple. Le système est alors caractérisé par sa fonction de transfert. L'étude des relations flux-température dans un plan conduit à introduire la notion d'impédance thermique. Les développements et applications effectués dans ce travail sont relatifs à la caractérisation thermique du béton en laboratoire et in situ ainsi qu'à la détection de défauts suffisamment contrastés positionnés à différentes profondeurs. L'objectif final est d'être capable d'utiliser les sollicitations naturelles pour l'identification des systèmes. La difficulté réside dans l'exploitation de données naturelles donc aléatoires, dans un processus de traitement situé dans le domaine fréquentiel. Les mesures de flux et de température sont effectuées sur une seule face d'accès, celle qui est en contact avec l'environnement microclimatique extérieur
The work developed is located in the context of thermal identification and non-destructive testing of systems. The objective is to describe the behavior of stable or slowly progressive approach by identifying thermophysical parameters. The approach is to first establish the theoretical model of the system tested in the basic "explanation" which is usually the time and, from experimental results to be determined by optimizing the parameters sought. The system studied is characterized by its response function (transfer function, impedance,...). In these functions, the medium is characterized by global parameters or apparent. Our analysis is placed in the frequency domain where the convolution product, which exists in the space of time, turns into a single product. The system is then characterized by its transfer function. The study of flow-temperature relationships in a plane leads to introduce the concept of thermal impedance. Developments and applications made in this work are related to the thermal characterization of concrete in the laboratory and in situ and the detection of defects adequately contrasted positioned at different depths. The ultimate goal is to be able to use the solicitation for the identification of natural systems. The difficulty lies in the exploitation of natural data so random in a process located in the frequency domain. Flux measurements and temperature are performed on one side of access, which is in contact with the outside microclimatic environment

L'objet de cette thèse est l'extension de la méthode de décomposition de domaine sans recouvrement introduite par P. -L. Lions et B. Després à la résolution par équations intégrales de problèmes de diffraction d'ondes. Nous avons tout d'abord amélioré la convergence des algorithmes de décomposition de domaine en amortissant la partie évanescente de l'erreur de résolution. Nous avons montré ensuite comment la méthode de décomposition de domaine appliquée à la résolution d'un problème de diffraction faisant intervenir des couches de diélectrique par équations intégrales pouvait diminuer de façon notable la taille des problèmes discrets à résoudre et améliorer leur conditionnement. Dans le cas d'un diélectrique non-homogène, les méthodes de résolution standard utilisent un couplage éléments finis-équations intégrales. En utilisant la méthode de décomposition de domaine, nous avons développé des procédés efficaces et robustes qui découplent complètement au niveau de chaque itération la résolution par éléments finis et celle par équations intégrales. L'utilisation des méthodes de décomposition de domaine par éléments finis nodaux se heurtait jusqu'à maintenant aux problèmes de raccord au niveau des points de jonction. Les résultats de convergence théoriques connus jusqu'à présent pour les problèmes discrets étaient limités à des résolutions par éléments finis mixtes. En montrant que ces résolutions sont équivalentes en fait à un schéma non conforme, nous avons obtenu une explication de la propriété de ces méthodes d'éviter la difficulté du traitement des points de jonction. Cependant, ces méthodes restent plus chères et moins standard que les méthodes nodales. Nous avons pu développer un procédé de traitement des points de jonction qui permet de développer une méthode de décomposition de domaine au niveau discret qui est exactement une méthode itérative de résolution du problème complet. Nous avons établi de façon théorique la convergence de cet algorithme et prouvé que dans certaines situations l'erreur était diminuée par une contraction dont la constante est indépendante du maillage
The aim of this thesis is to develop a non-overlapping domain decomposition method of integral equations for solving scattering harmonic wave problems by perfectly conducting obstacle covered by a dielectric layer. This class of methods was introduced by P. -L. Lions and B. Després and allows us to decrease the size of the discrete problems and improve their condition numbers. We have improved the convergence of the domain decomposition algorithm by introducing the evanescent part of the error. In non-homogeneous dielectric device cases, standard solutions use completely coupled BEM-FEM techniques. The method proposed in this work uncouples the two solutions procedures. One drawback of the domain decomposition method when discretization is performed with nodal finite element, is to define the transmission conditions at the level of the cross points. Theoretical convergence results are only known for discrete mixed finite elements. We have clarified the reason for wich these methods avoid the cross points problem by proving that they are equivalent to a non-conformal scheme. However, these methods are more complex and remain more computationally expensive than nodal finite elements aproaches. We have developed a method that considers the cross points in the case of nodal finite elements. This method allows us to develop a discrete domain decomposition method that is exactly an iterative solution of the initial problem. We have proven the theoretical convergence of this algorithm and have shown on particular cases that the rate of convergence is independent of the mesh

Dans le domaine de la modélisation numérique, la résolution des équations aux dérivées partielles occupe une place centrale. L’approche par éléments finis impose d’utiliser un maillage qui reproduit le domaine d’étude sous une forme discrétisée sur lequel s’appuient les fonctions de forme. Lorsque le domaine change de forme (problèmes d’évolution ou optimisation), le maillage se déforme et les fonctions de forme associées peuvent dégénérer, ce qui conduit à des procédures lourdes de remaillage et de transfert de champs qui s’accompagnent de pertes de précision. Mes travaux portent sur l’étude d’une nouvelle formulation dans laquelle les fonctions de forme sont associées à un maillage fixe structuré correspondant à une boîte englobant le domaine. Le prix à payer pour obtenir cette simplification est la perte d’ellipticité de la forme bilinéaire associée. J’étudie cette nouvelle formulation, tant du point de vue théorique (convergence) que du point de vue mise en forme numérique et de l’optimisation de cette mise en œuvre
The aim of our work is to study a meshfree method introduce recently in by S. Dumont, O. Goubet, T. Ha Duong and P. Villon for the numerical resolution of an elliptic boundary value problem. We are motivated by problems of surface evolution problem like Hele-Shaw flow where the speed of the moving interface is governed by the solution of an boundary value problem posed on the moving domain. In 3D-problems, the induced remeshing can be expensive. Moreover, the projection of the computed solution on the new mesh is a costly operation which may deteriorate the quality of the computed solution. Hence we seek to avoid this remeshing stage. Many techniques have been developed in that direction. One idea is to include our domain in a bounding box and solve an equivalent problem on this box. This is the case of the fictious domainmethod. This approach has been applied in for surface evolution problem for exemple. In case of cracks growth, an eXtended Finite Element Method has been also used in with satisfactory numerical result. The common feature of these methods is to increase the number of degree of freedom by adding either nodes, either dedicated basis functions

Ce travail a pour objet le développement et l'étude d'une méthode de décomposition de domaine, la méthode Optimisée d'Ordre 2 (OO2), pour la résolution de l'équation de convection-diffusion. Son atout principal est de permettre d'utiliser un découpage quelconque du domaine, sans savoir à l'avance où sont situés les phénomènes physiques tels que les couches limites ou les zones de recirculation. La méthode OO2 est une méthode de décomposition de domaine sans recouvrement, itérative, parallélisable. Le domaine de calcul est divisé en sous-domaines, et on résout le problème de départ dans chaque sous-domaine, avec des conditions de raccord spécifiques sur les interfaces des sous-domaines. Ce sont des conditions différentielles d'ordre 1 dans la direction normale et d'ordre 2 dans la direction tangente à l'interface qui approchent, par une procédure d'optimisation, les Conditions aux Limites Artificielles (CLA). L'utilisation des CLA en décomposition de domaine permet de définir des algorithmes stables. Une reformulation de la méthode de Schwarz conduit à un problème d'interface. Celui-ci est résolu par une méthode itérative de type Krylov (BICG-STAB, GMRES, GCR). La méthode est appliquée à un schéma aux différences finies décentré, puis à un schéma volumes finis. Un préconditionneur ``basses fréquences'' est ensuite introduit et étudié, dans le but d'avoir une convergence indépendante du nombre de sous-domaines. Ce préconditionneur est une extension aux problèmes non-symétriques d'un préconditionneur utilisé pour des problèmes symétriques. Enfin, l'utilisation de conditions différentielles d'ordre 2 le long de l'interface nécessite d'ajouter des conditions de raccord aux points de croisement des sous-domaines. Une étude est menée a ce sujet, qui permet de montrer que les problèmes dans chaque sous-domaine sont bien posés.

Le travail de recherche présenté ici a été mené dans le cadre du projet global RAUDIN " Recherches Aquitaine sur les Usages pour le Développement des dIspositifs Numériques " et, plus spécifiquement, au sein du sous-projet " indicateurs et mesure ". L'objectif était d'identifier les usages des dispositifs numériques et en particulier ceux dispensés via des applications Web. Il est proposé d'étudier un corpus de sites web d'Aquitaine (en englobant l'organisation éditrice, le résultat d'édition et les clients des sites) afin d'élaborer des indicateurs de performance et de qualité du mode d'édition web. L'objectif de la thèse est de proposer une méthodologie d'évaluation de l'alignement stratégique des sites web à des fins de pilotage pour une meilleure dynamique de compétitivité et d'organisation interne des institutions, de visibilité de leurs publications et, rétroactivement, d'utilisabilité des dispositifs de communication. Au contexte économique actuel caractérisé par une concurrence et une évolutivité toujours plus fortes, les organisations, quelle que soit leur nature, répondent par une augmentation de leur propre complexité pour survivre et s'épanouir. Cette augmentation de la complexité peut facilement conduire à une baisse de la performance si l'organisation n'est pas en mesure de mettre en cohérence toutes ses composantes avec sa stratégie globale. Le site web de l'organisation fait partie de ces composantes. Plus précisément, les sites web sont une vitrine sur l'organisation, ouverte à toute personne ayant accès à internet et ceci partout dans le monde. Outil de communication, le site web est souvent également un outil commercial et s'inscrit donc au cœur de l'activité métier de l'organisation. De plus, le site web se caractérise également par sa dynamique : il évolue constamment en termes de contenu, de fonctions et d'apparence. Cet ensemble de caractéristiques plaide pour l'intégration du site web dans la stratégie de l'organisation. La méthodologie d'évaluation de l'alignement stratégique des sites web que nous proposons est adaptée du modèle SAM (Strategic Alignment Model). Nous identifions dans notre démarche quatre domaines d'analyse : La stratégie d'affaire, la stratégie web, l'infrastructure organisationnelle et le site web lui-même. Deux niveaux de cohérence sont traités : l'ajustement inter-domaines et l'alignement. Le principe général de l'ajustement est de vérifier que deux domaines contigus sont cohérents. Pour cela, les domaines sont caractérisés par un ensemble de paramètres et l'évaluation de la cohérence entre les deux domaines d'analyse est réalisée à l'aide de matrices. Les paramètres de la matrice indiquent le niveau de dépendance entre les caractéristiques des deux domaines d'analyse. La dépendance est évaluée en quatre niveaux : dépendance nulle, dépendance faible, dépendance moyenne et dépendance forte. Nous définissons ainsi quatre matrices, chacune représentative d'un type d'ajustement : ajustement stratégique, ajustement opérationnel, ajustement organisation et ajustement web. L'alignement inter-domaines est défini par la mise en relation de trois domaines parmi les quatre. Huit combinaisons sont ainsi possibles parmi lesquelles quatre sont considérées comme plus pertinentes et connues comme les séquences d'alignement SAM. Ces séquences sont :* l'Exécution de la stratégie qui implique les domaines Stratégie d'affaire, Infrastructure organisationnelle et site web,* la Transformation technologique qui implique les domaines Stratégie d'affaire, Stratégie web et Site web,* le Potentiel compétitif qui implique les domaines Stratégie web, Stratégie d'affaire et Infrastructure organisationnelle,* le Niveau de service du web qui implique les domaines Stratégie web, Processus, Site web et infrastructure organisationnelle.La méthodologie est appliquée à deux cas : L'université Bordeaux 1 et l'Université Bordeaux Segalen.

Notre thèse se situe dans le contexte du projet ANR GEONTO qui porte sur la constitution, l’alignement, la comparaison et l’exploitation d’ontologies géographiques hétérogènes. Dans ce contexte, notre objectif est d'extraire automatiquement des termes topographiques à partir des récits de voyage afin d'enrichir une ontologie géographique initialement conçue par l'IGN. La méthode proposée permet de repérer et d'extraire des termes à connotation topographiques contenus dans un texte. Notre méthode est basée sur le repérage automatique de certaines relations linguistiques afin d'annoter ces termes. Sa mise en œuvre s'appuie sur le principe des relations n-aires et passe par l'utilisation de méthodes ou de techniques de TAL (Traitement Automatique de la Langue). Il s'agit de relations n-aires entre les termes à extraire et d'autres éléments du textes qui peuvent être repérés à l'aide de ressources externes prédéfinies, telles que des lexiques spécifiques: les verbes de récit de voyage (verbes de déplacement, verbes de perceptions, et verbes topographiques), les pré-positions (prépositions de lieu, adverbes, adjectifs), les noms toponymiques, des thésaurus génériques, des ontologies de domaine (ici l'ontologie géographique initialement conçue par l'IGN). Une fois marquées par des patrons linguistiques, les relations proposées nous permettent d'annoter et d'extraire automatiquement des termes dont les différents indices permettent de déduire qu'ils évoquent des concepts topographiques. Les règles de raisonnement qui permettent ces déductions s'appuient sur des connaissances intrinsèques (évocation du spatial dans la langue) et des connaissances externes contenues dans les ressources ci-dessus évoquées, ou leur combinaison. Le point fort de notre approche est que la méthode proposée permet d'extraire non seulement des termes rattachés directement aux noms toponymiques mais également dans des structures de phrase où d'autres termes s'intercalent. L'expérimentation sur un corpus comportant 12 récits de voyage (2419 pages, fournit par la médiathèque de Pau) a montré que notre méthode est robuste. En résultat, elle a permis d'extraire 2173 termes distincts dont 1191 termes valides, soit une précision de 0,55. Cela démontre que l'utilisation des relations proposées est plus efficace que celle des couples (termes, nom toponymique)(qui donne 733 termes distincts valides avec une précision de 0,38). Notre méthode peut également être utilisée pour d'autres applications telles que la reconnaissance des entités nommées géographiques, l'indexation spatiale des documents textuels
This thesis is in the context of the ANR project GEONTO covering the constitution, alignment, comparison and exploitation of heterogeneous geographic ontologies. The goal is to automatically extract terms from topographic travelogues to enrich a geographical ontology originally designed by IGN. The proposed method allows identification and extraction of terms contained in a text with a topographical connotation. Our method is based on a model that relies on certain grammatical relations to locate these terms. The implementation of this model requires the use of methods or techniques of NLP (Processing of Language). Our model represents the relationships between terms to extract and other elements of the texts that can be identified by using external predefined resources, such as specific lexicons: verbs of travelogue (verbs of displacement, verbs of perceptions, topographical verbs), pre-positions (prepositions of place, adverbs, adjectives), place name, generic thesauri, ontologies of domain (in our case the geographical ontology originally designed by IGN). Once marked by linguistic patterns, the proposed relationships allow us to annotate and automatically retrieve terms. Then various indices help deduce whether the extracted terms evoke topographical concepts. It is through reasoning rules that deductions are made. These rules are based on intrinsic knowledge (evocation of space in the language) and external knowledge contained in external resources mentioned above, or their combination. The advantage of our approach is that the method can extract not only the terms related directly to place name but also those embedded in sentence structure in which other terms coexisted. Experiments on a corpus consisting of 12 travel stories (2419 pages, provided by the library of Pau) showed that our method is robust. As a result, it was used to extract 2173 distinct terms with 1191 valid terms, with a precision of 0.55. This demonstrates that the use of the proposed relationships is more effective than that of couples (term, place name) (which gives 733 distinct terms valid with an accuracy of 0.38). Our method can also be used for other applications such as geographic named entity recognition, spatial indexing of textual documents

La Directive-cadre sur l'eau 2000/60/CE oriente la politique communautaire de l'eau avec un recours important à l'outil économique, notamment pour l'évaluation des biens non marchands (coûts et bénéfices environnementaux). Rapide et peu onéreuse, la méthode du transfert paraît une approche adaptée afin d'effectuer ces évaluations. Cette méthode, consistant à réutiliser pour un cas d'espèce les résultats d'études in situ analogues, est analysée avec une attention particulière pour le domaine de l'eau. Le concept du transfert (de valeurs monétaires ou de modèles économétriques) est formalisé, et la fiabilité de la méthode est examinée à travers des exemples empiriques de la littérature. Pour le transfert de méta-modèle, les bases de données actuelles ne sont pas suffisantes (quantité et qualité de l'information) et devront être enrichies. L'étude de la fiabilité du transfert de méta-modèle a été menée pour un cas concret: les loisirs de plein air aux EtatsUnis. Il ressort que les méta-modèles élaborés sont robustes et aboutissent à des transferts valides et moyennement fidèles; les méta-modèles spécifiques (d'une activité de loisir ou d'une méthode d'évaluation) ne donnent pas de meilleurs résultats que le méta-modèle général; et les méta-modèles ont tous un caractère régional. Enfin, le matériau de base du transfert est abordé: l'étude in situ. Une évaluation contingente appliquée à l'eau a été conduite et porte sur la valeur accordée à l'amélioration de la qualité de deux rivières françaises. L'analyse a permis, outre l'estimation des valeurs de surplus associé, de tirer des enseignements pour la réalisation de futures études in situ en vue de fiabiliser le transfert.

Des solutions nouvelles pour simuler dans la methode tlm des parois ou des interfaces presentant des pertes dependant de la frequence sont presentees. Les differentes sources d'erreurs qui interviennent dans la determination du modele discret associe a la frontiere dispersive sont analysees. Plusieurs remaniements sont proposes pour reduire ces erreurs. Les avantages des nouveaux modeles proposes et de la nouvelle methode de modelisation de frontieres dispersives sont mis en evidence. Les methodes proposees pour determiner les modeles discrets associes a la frontiere sont fondees sur une vision nouvelle de la methode tlm dans son ensemble. La methode tlm est etudiee en fonction de ce nouveau point de vue. Une etude quantitative sur les possibilites de determiner le coefficient de reflexion a partir de la reponse temporelle du maillage tlm est presentee. Cette analyse permet de degager l'influence des differents parametres sur la precision de determination du coefficient de reflexion modelise. L'excitation du maillage tlm par de nouveaux signaux est proposee.

Cette thèse consiste à utiliser des méthodes d’optimisation non lisse à des fins de diagnostic de défauts. Dans un premier temps, afin de surmonter les inconvénients des méthodes classiques, une approche fondée sur l’optimisation non lisse est présentée. Elle permet de résoudre le problème de détection de défauts dans le pire des cas. La rapidité de la réponse résiduelle peut y être intégrée en tant que contrainte. Le diagnostic des systèmes à commutation est ensuite considéré via un générateur de résidus. Dans le cas d’un modèle connu avec certitude, un filtre de détection de défauts robuste aux perturbations est enfin construit. Dans la seconde partie de la thèse, une méthode est proposée afin de concevoir un observateur permettant de détecter des défauts dans un cas général (défaut l_2 borné et inconnu) et dans un cas particulier (défaut spécifique). La synthèse est réalisée en considérant les domaines temporels et fréquentiels. Dans le domaine temporel, l’enveloppe inférieure est utilisée afin de régler la rapidité de la réponse alors que l’enveloppe supérieure permet de régler le taux de fausses alarmes. Une approche active de diagnostic est finalement présentée. Elle consiste à injecter des extra-signaux sur les commandes du système de manière à révéler au mieux la présence de défauts. Les effets des extra-signaux sur les entrées/sorties sont pris en compte tant lors de leur génération que dans la synthèse d’un post-filtre. Deux modèles sont tout d’abord considérés permettant de considérer un fonctionnement normal et anormal du système. Dans le cas de plusieurs défauts, une méthode permettant de les localiser est enfin proposée
This thesis considers the application of nonsmooth optimization approach on several FDI problems. First, to overcome the drawback of classical methods, a nonsmooth optimization approach is proposed to solve a multiobjective fault detection problem in the worst case. An additional constraint of fast transients of residual responses could be added into the design, which could be solved by nonsmooth optimization approach. A framework of designing a unique observer gain and residual weighting matrix is proposed for a system with multiple models. When the exact model is unknown, a new framework of robust fault detection filter and an unchanged threshold are proposed. Second, a method is proposed to design an integrated fault detection observer for general case (unknown l_2 bounded faults and disturbances) and specific case (some specific faults) in frequency and time domain. The lower bound envelope is used to design a fast fault detection observer for the specific faults with a guaranteed ability of fault detection in the worst. By contrast, to decrease false alarms when fault disappearing, a constraint of an upper bound envelope is added into the design. Third, a new framework of active diagnosis with auxiliary signal is proposed. A criterion of peak amplitude is proposed to evaluate the worst effects from the auxiliary signal on the system. The effects of auxiliary signal on the outputs and control signals are considered in the design. The design is firstly shown with a case of two models, which is then extended to multiple models case

Ce travail a pour objet le developpement et l'etude d'une methode de decomposition de domaine, la methode optimisee d'ordre 2 (oo2), pour la resolution de l'equation de convection-diffusion. Son atout principal est de permettre d'utiliser un decoupage quelconque du domaine, sans savoir a l'avance ou sont situes les phenomenes physiques tels que les couches limites ou les zones de recirculation. La methode oo2 est une methode de decomposition de domaine sans recouvrement, iterative, parallelisable. Le domaine de calcul est divise en sous-domaines, et on resout le probleme de depart dans chaque sous-domaine, avec des conditions de raccord specifiques sur les interfaces des sous-domaines. Ce sont des conditions differentielles d'ordre 1 dans la direction normale et d'ordre 2 dans la direction tangente a l'interface qui approchent, par une procedure d'optimisation, les conditions aux limites artificielles (cla). L'utilisation des cla en decomposition de domaine permet de definir des algorithmes stables. Une reformulation de la methode de schwarz conduit a un probleme d'interface. Celui-ci est resolu par une methode iterative de type krylov (bicg-stab, gmres, gcr). La methode est appliquee a un schema aux differences finies decentre, puis a un schema volumes finis. Un preconditionneur basses frequences est ensuite introduit et etudie, dans le but d'avoir une convergence independante du nombre de sous-domaines. Ce preconditionneur est une extension aux problemes non-symetriques d'un preconditionneur utilise pour des problemes symetriques. Enfin, l'utilisation de conditions differentielles d'ordre 2 le long de l'interface necessite d'ajouter des conditions de raccord aux points de croisement des sous-domaines. Une etude est menee a ce sujet, qui permet de montrer que les problemes dans chaque sous-domaine sont bien poses.

Ce travail porte sur la simulation de têtes magnétiques de structure planaire. Il se situe dans le contexte du développement industriel de cette tête. La méthode des éléments finis et un potentiel réduit sont utilisés pour les calculs tridimensionnels des équations magnétostatiques. Le problème particulier aux têtes magnétiques réside dans les énormes différences d'échelles entre l'entrefer et la tête entière. Il est résolu par un algorithme itératif de décomposition du domaine pour têtes symétriques, qui converge très rapidement. Le problème non-linéaire de la saturation demande une résolution avec une méthode de Newton-Raphson. L'algorithme de décomposition est également très efficace pour ce type de problèmes
This work concerns the simulation of planar magnetic recording heads in the context of its industrial development. Finite elements and reduced potential are used for the 3D calculation of the magnetostatic problem. The particular difficulty of magnetic recording heads lies in the enormous difference in scale between the gap and the whole head. We resolve this difficulty using an iteratif algorithm for domain decomposition for symmetrical heads that converges very rapidly. The non-linear saturation problem can be resolved using the Newton-Raphson method. Our decomposition algorithm is equally efficient for this kind of problem

Les calculs de réactivité constituent une brique fondamentale dans la simulation des coeurs des réacteurs nucléaires. Ceux-ci conduisent à la résolution de problèmes aux valeurs propres généralisées via l'algorithme de la puissance inverse. A chaque itération, on est amené à résoudre un système linéaire de manière approchée via un algorithme d'itérations imbriquées. Il est difficile de traiter les modélisations très fines avec le solveur développé à EDF, au sein de la plate-forme Cocagne, en raison de la consommation mémoire et du temps de calcul. Au cours de cette thèse, on étudie une méthode de décomposition de domaine de type Schur dual. Plusieurs placements de l'algorithme de décomposition de domaine au sein du système d'itérations imbriquées sont envisageables. Deux d'entre eux ont été implémentés et les résultats analysés. Le deuxième placement, utilisant les spécificités des éléments finis de Raviart-Thomas et de l'algorithme des directions alternées, conduit à des résultats très encourageants. Ces résultats permettent d'envisager l'industrialisation de la méthodologie associée.

Le travail a porté sur le développement d'une méthode de décomposition de domaine pour le calcul de structures électroniques avec les modèles de Hartree-Fock ou DFT (Density Functional Theory). La simulation de ces modèles passe traditionnellement par la résolution d'un problème aux valeurs propres généralisé, dont la complexité cubique est un verrou pour pouvoir traiter un grand nombre d'atomes. La méthode MDD (Multilevel Domain Decomposition), introduite au cours de la thèse de Maxime Barrault (2005), est une alternative à cette étape bloquante. Elle consiste à se ramener à un problème de minimisation sous contraintes où on peut exploiter les propriétés de localisation de la solution. Les résultats acquis au cours de la présente thèse sont :* l'analyse numérique de la méthode : on a montré, sur un problème simplifié présentant les mêmes difficultés mathématiques, un résultat de convergence locale de l'algorithme ; * l'augmentation de la vitesse de calcul et de la précision, pour les répartitions "1D" des sous-domaines, ainsi que la démonstration de la scalabilité jusqu'à $1000$ processeurs; * l'extension de l'algorithme et de l'implémentation aux cas où les sous-domaines sont répartis en "2D/3D".

Le présent travail porte sur les techniques de contrôle non destructif utilisés pour l'identification et le diagnostic des systèmes d'isolation en électrotechnique. Ces méthodes de contrôle sont appliquées sur des matériaux composites polymétriques. En effet, ces matériaux sont des matrices isolantes, c'est-à-dire de l'époxy pur, renforcées par des particules, notamment de carbure de silicium (SiC) et d'alumine (Al203)). La spectroscopie temporelle est une méthode de diagnostic global accessible industriellement et qui permet d'identifier les caractéristiques liées à la dégradation globale des systèmes d'isolations en électrotechnique (enroulement des Hydro - générateurs, transformateurs, câbles de transport, polymères...) en un temps minimum et constitue un des meilleurs choix technologiques parmi les méthodes disponibles. Pour mettre en application cette méthode, nous avons développé un prototype qui permet de lire des courants de polarisation et de dépolarisation suite à l'application d'un échelon de tension en continu sur des échantillons de matériaux composites polymétriques préparés au laboratoire des matériaux. Les résultats obtenus sont comparés avec des mesures fréquentielles qui, bien que demandant un peu plus d'interprétation, peuvent fournir aussi des renseignements en temps réel. L'ensemble des essais expérimentaux au cours de ce travail confirme la dépendance de la taille de grain de renfort sur la constant diélectrique. Ces essais ont été comparés avec des modèles de mélange existants dans la littérature. Ces derniers ne donnent pas une bonne concordance avec les mesures expérimentales pour la permittivité complexe. L'augmentation de la conductivité au-dessus du seuil de percolation est dépendante du nombre de contacts de grain-à-grain de particules de renfort. Mots clefs: système d'isolation, composite renforcé par des particules, permittivité complexe, conductivité électrique.