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Thèses soutenues 2021



  Khayyam Masood, Evolution vers la navigation autonome et la manutention automatique d'unités de fret palettisées par un véhicule autonome à fourches
Evolution vers la navigation autonome et la manutention automatique d'unités de fret palettisées par un véhicule autonome à fourches
Auteur : Khayyam Masood
Manuscript :
Equipe : ARMEN.


Mots-clés : Véhicules autonomesManutention de marchandisesNavigation autonomeLogistiqueGestion des politiquesContrôleÉvitement d’obstaclesStratégies de transfert
Résumé

Dans la communauté des robots mobiles, la recherche sur les véhicules autonomes fait l’objet d’un intérêt particulier depuis la dernière décennie. Cependant, le rôle des robots mobiles capables de livrer des marchandises comme solution de livraison sur le dernier kilomètre est toujours à l’étude. Le véhicule robotique urbain de transport de marchandises (FURBOT) est l’un de ces véhicules qui est développé en permanence pour résoudre le problème de livraison du dernier kilomètre. La spécificité de ce véhicule est la capacité de charger des marchandises dans le véhicule sans intervention humaine physique. Actuellement, ce véhicule est un véhicule piloté électroniquement et des études sont menées pour introduire des capacités autonomes dans le véhicule. Cette thèse est une tentative dans cette direction. Trois aspects différents du véhicule, à savoir la navigation autonome, les capacités de manutention autonome des marchandises et la gestion technique associée à cette mise à niveau, sont étudiés dans cette thèse. Pour la navigation autonome, un modèle mathématique du véhicule a été construit, ce qui n’existait pas auparavant pour le véhicule. Après le développement du modèle, des techniques d’évitement d’obstacles ont été développées et le contrôleur a été vérifié pour les techniques proposées. Le point fort de la thèse concerne l’amélioration des capacités de la structure de manutention de marchandises déjà construite. Cela implique l’amélioration du robot de manutention de palettes préexistant, la génération d’une position de stationnement pour la manutention autonome de marchandises et la conception de la trajectoire d’approche de la position de stationnement spécifique. Pour achever le passage d’un véhicule à conduite par câble à un véhicule autonome, une analyse approfondie est effectuée qui comprend des études pour l’intégration du véhicule dans l’environnement urbain. En outre, des stratégies de transfert sont également étudiées en cas de défaillance du véhicule pendant sa conduite autonome. Le résultat de cette recherche a permis d’apporter de nombreuses améliorations au véhicule, notamment la génération d’une position de stationnement autonome, la catégorisation correcte du véhicule, les exigences logicielles et matérielles du véhicule, la conservation de l’énergie dans le robot de manutention de palettes et la conception d’un jumeau numérique pour le véhicule. Des validations basées sur des simulations extensives ont été effectuées pour la recherche proposée ont produit des résultats souhaitables pour le véhicule et ont ainsi créé une base pour la voie à suivre afin de convertir le véhicule en un véhicule complètement autonome.


Date de soutenance : 16-12-2021
Président du jury : Vincent Frémont
Jury :

      Abdelkrim Ramzi Yelles-Chaouche, Outils d'aide à la décision pour la mise en place et la configuration dynamique des lignes de production reconfigurables
    Outils d'aide à la décision pour la mise en place et la configuration dynamique des lignes de production reconfigurables
    Auteur : Abdelkrim Ramzi Yelles-Chaouche
    Manuscript :
    Equipe : ARMEN.


    Mots-clés : ProductionReconfigurabilitéModularitéMulti-produitÉquilibrage de ligneOptimisation
    Résumé

    Les travaux de recherche effectués dans cette thèse traitent de l’optimisation dans la conception de lignes de production reconfigurables multi-produits. Ce type de lignes est caractérisé par leur capacité à traiter différents produits, où chacun d’entre eux nécessite une configuration adéquate de la ligne. Le passage d’une configuration de produit vers une autre implique que la ligne doit être reconfigurée en réaffectant certains tâches/modules entre les stations/machines disponibles. Ainsi, étant donné un ensemble de produits, les deux problèmes d’optimisation suivants sont étudiés. Le premier consiste à concevoir une configuration de ligne admissible pour chaque produit de telle sorte que le nombre de réaffectations de tâches soit minimisé. Le deuxième problème, quant à lui, vise à identifier le nombre minimal de modules nécessaire pour fabriquer tous les produits. Pour ces deux problèmes, nous avons initialement proposé une formulation PLNE. Ensuite, nous avons développé une approche heuristique, nommée Halt-and-Fix, pour le premier problème, et une méthode de décomposition pour le second. Ces deux problèmes ouvrent la voie à des perspectives de recherche intéressantes.


    Date de soutenance : 14-12-2021
    Président du jury : Alexandre Dolgui
    Jury :
    • Jean-Charles Billaut [Président]
    • Xavier Delorme [Rapporteur]
    • Nathalie Sauer [Rapporteur]
    • Mireille Jacomino
    • André Rossi
    • Nadjib Brahimi
    • Evgeny Gurevsky

      François Larroche, Optimisation d’un plan de production de produits périssables dans un contexte multi-ressources à capacité finie
    Optimisation d’un plan de production de produits périssables dans un contexte multi-ressources à capacité finie
    Auteur : François Larroche
    Manuscript :
    Equipe : ARMEN.


    Mots-clés : Planification de la productionAgroalimentaireLot-SizingProgrammation linéaire en nombres entiersHeuristique
    Résumé

    La planification de la production est une étape importante dans de nombreux secteurs industriels. Définir la production pour répondre à la demande, s'assurer d'avoir un niveau de stock adéquat et maîtriser sa capacité de production sont des tâches complexes. L'utilisation d'outils mathématiques pour optimiser les prises de décision dans la planification de la production est donc totalement pertinent pour les industriels. Dans cette thèse, nous nous intéressons à des problèmes de planification de la production dans le domaine de l'agroalimentaire rencontrés par VIF, une entreprise spécialisée dans la création de logiciel pour ce secteur. Nous nous concentrons sur la modélisation et la résolution du problème de lot-sizing sous différentes contraintes : capacité finie, rupture sur la demande, séquence de production, machines parallèles, etc. Nous proposons plusieurs modélisations mathématiques et des heuristiques pour résoudre ce problème. La première heuristique se base sur une décomposition du problème en sous-problèmes résolus de façon itérative. Nous proposons ensuite un algorithme de pré-traitement basé sur une approche de regroupement pour diminuer la taille du problème. Finalement, nous proposons une approche de résolution en trois phases dans laquelle les décisions relatives à notre problème sont séparées et résolues indépendamment.


    Date de soutenance : 13-12-2021
    Président du jury : Odile Bellenguez-Morineau
    Jury :
    • Marie Jo Huguet [Président]
    • Nabil Absi [Rapporteur]
    • Nathalie Sauer [Rapporteur]
    • Safia Kedad Sidhoum
    • Guillaume Massonnet

      Dimitri Saingre, Comprendre la consommation énergétique des blockchains : un regard sur les contrats intelligents
    Comprendre la consommation énergétique des blockchains : un regard sur les contrats intelligents
    Auteur : Dimitri Saingre
    Manuscript :
    Equipe : ARMEN.


    Mots-clés : Chaînes de blocsContrats intelligentsConsommation énergétiqueSystème distribuésSystèmes pairs à pairs
    Résumé

    Les systèmes de chaînes de blocs sont des registres répliqués dans un réseau pair à pair. Elles ont connu un développement rapide depuis quelques années en s'illustrant dans de nombreux domaines d'activités. En permettant le traitement et la sauvegarde de données dans un contexte distribué et Byzantin, ces technologies ont le potentiel de modifier de nombreux secteurs. Par exemple, dans le cadre de la finance décentralisée, les cryptomonnaies se développement comme une alternative aux monnaies fiduciaires en proposant un système de paiement dépourvu de tiers de confiance. Cependant, une certaine inquiétude vis-à-vis de l’impact environnemental des chaînes de blocs a émergé en parallèle de leur développement. En particulier, de nombreuses recherches ont démontré le coût énergétique important des chaînes basées sur les preuves de travail. Dans cette thèse, nous proposons de contribuer à l'étude expérimentale du coût énergétique des solutions logicielles basées sur les chaînes de blocs. Face à l'enrichissement progressif de l'écosystème lié aux chaînes de blocs, nous proposons BCTMark, un nouvel outil de déploiement et d'évaluation des performances des chaînes de blocs. Partant de cet outil, nous concentrons notre étude sur l'impact des contrats intelligents sur la chaîne de blocs Ethereum. D'une part, nous proposons un modèle pour l'estimation du coût énergétique des contrats intelligents développé pour Ethereum. D'autre part, nous proposons un nouveau protocole pour l'identification et l'élimination des contrats non utilisés dans le but de proposer des chaînes de blocs plus frugales en calculs et espaces de stockages.


    Date de soutenance : 13-12-2021
    Président du jury : Jean-Marc Menaud
    Jury :
    • Jean-Marc Pierson [Président]
    • Maria Potop-Butucaru [Rapporteur]
    • Romain Rouvoy [Rapporteur]
    • Anthony Simonet

      Seyyed Ehsan Hashemi Petroodi, Optimisation combinatoire pour l’affectation des opérateurs et la configuration des équipements dans les lignes d’assemblage reconfigurables
    Optimisation combinatoire pour l’affectation des opérateurs et la configuration des équipements dans les lignes d’assemblage reconfigurables
    Auteur : Seyyed Ehsan Hashemi Petroodi
    Manuscript :
    Equipes : SLP, MODELIS.


    Mots-clés : Optimisation combinatoireÉquilibrage de lignes d’assemblageOpérateurs mobilesReconfigurabilitéOptimisation robusteOptimisation stochastique
    Résumé

    Une forte personnalisation de produits et des fréquentes fluctuations du marché poussent les entreprises industrielles à utiliser des lignes d’assemblage à modèles multiples/mixtes, flexibles et reconfigurables plutôt que des lignes dédiées. Cette thèse de doctorat est consacrée à cette problématique. Elle est portée principalement sur la conception et l’équilibrage de lignes d’assemblage à modèles mixtes. Les questions de l’efficacité de telles lignes, l’importance d’affectation optimale de tâches et d’utilisation des opérateurs mobiles sont posées et étudiées. Pour augmenter la flexibilité de la ligne, nous prenons en compte différents types d’affectation des tâches : fixe, dépendant du modèle et dynamique. Nous cherchons à concevoir une ligne qui peut gérer la variété possible de produits entrants. Nous utilisons des techniques d’optimisation combinatoire, et, en particulier, des approches d’optimisation robuste. Nous présentons une revue extensive de la littérature sur l’équilibrage des lignes, la planification des opérateurs et les stratégies de reconfiguration de lignes via la réaffectation des opérateurs. Le premier problème de la thèse porte sur la sélection de configuration entre une ligne unique à multi-modèles et plusieurs lignes dédiées. Le second problème consiste à concevoir et à équilibrer une ligne d’assemblage à modèles mixtes avec des opérateurs mobiles. Nous proposons des affectations de tâches fixes et dépendantes du modèle pour une gamme donnée de produits entrants sur la ligne. L’objectif est de minimiser le coût total de la ligne composé des coûts d’opérateurs et d’équipement dans le pire des cas. Le troisième problème est une extension du deuxième, où les tâches peuvent être affectées de manière dynamique. Enfin, dans le dernier, quatrième problème, nous étendons le troisième problème au cas où la séquence de produits est découverte takt par takt. Dans ce contexte, nous minimisons à la fois l’espérance mathématique de coût total et le coût dans le pire des cas. Afin de résoudre ces problèmes, nous développons plusieurs méthodes exactes et des heuristiques : des modèles de programmation linéaire en variables mixtes, un algorithme glouton, une recherche locale, une matheuristique et une heuristique de type " fixer et optimiser ", entre autres. Nous appliquons également un processus de décision markovien au dernier problème, ce qui représente la première étude qui utilise cette approche pour l’équilibrage de lignes dans la littérature. Des expériences numériques évaluent la performance des modèles proposés en termes de la qualité de solution et du temps de calcul. Nous tirons des conclusions managériales dans chaque chapitre. Nos résultats montrent la supériorité de l’affectation dynamique des tâches par rapport aux affectations fixes et dépendantes de modèle dans différentes situations de production.


    Date de soutenance : 09-12-2021
    Président du jury : Alexandre Dolgui
    Jury :
    • Reza Tavakkoli-Moghaddam [Président]
    • Olga Battaïa [Rapporteur]
    • Lyes Benyoucef [Rapporteur]
    • Alena Otto
    • Farouk Yalaoui
    • Simon Thevenin
    • Sergey Kovalev

      Maxime Bélair, Défense contre les attaques à l'aune des nouvelles formes de virtualisation des infrastructures
    Défense contre les attaques à l'aune des nouvelles formes de virtualisation des infrastructures
    Auteur : Maxime Bélair
    Manuscript :
    Equipes : SLP, MODELIS.


    Mots-clés : SécuritéConteneursSNAPPYSecuHubNoyauProgrammable
    Résumé

    La conteneurisation est une forme de virtualisation de niveau système d’exploitation présentant de bonnes propriétés de performances et de simplicité de déploiement ; elle facilite la réutilisation du code. Les conteneurs sont donc massivement utilisés aujourd’hui. Toutefois, de par leur grande surface d’attaque et les vulnérabilités qu’ils peuvent souvent contenir, les conteneurs posent de nouveaux enjeux de sécurité. Les nombreuses approches défensives existantes ne suffisent pas à répondre à toutes leurs problématiques de sécurité. Dans cette thèse, nous montrons que la programmabilité du noyau permet de déployer des services de sécurité innovants pour améliorer la sécurité des conteneurs. Après avoir montré les spécificités des environnements conteneurs et leur problématiques et opportunités de sécurité, nous présentons le design et l’implémentation de SNAPPY, une nouvelle infrastructure logicielle permettant de mettre en place des politiques de sécurité programmables à grain fin de niveau noyau, particulièrement adaptée à la protection des conteneurs. Nous présentons également SecuHub,une nouvelle infrastructure logicielle de distribution unifiée de politiques de mitigation pour CVE (Common Vulnerabilities and Exposures), permettant donc aux conteneurs de se protéger simplement contre les vulnérabilités connues. Nous montrons finalement que le surcoût en performance de SecuHub etSNAPPY est minimal.


    Date de soutenance : 08-12-2021
    Président du jury : Jean-Marc Menaud
    Jury :
    • Aurélien Francillon [Président]
    • Alain Bouzaïde Tchana [Rapporteur]
    • Marie-Laure Potet [Rapporteur]
    • Jérémy Briffaut
    • Gaël Thomas

      Anne Kalouguine, Marche inspirée de l'humain pour le robot Romeo
    Marche inspirée de l'humain pour le robot Romeo
    Auteur : Anne Kalouguine
    Manuscript :
    Equipes : SLP, MODELIS.


    Mots-clés : BiomimétismeMarche inspirée de l'humainBipèdeHumanoïdeRobotiqueGénération de trajectoires
    Résumé

    L'objectif de cette thèse est de développer une méthode de génération de mouvements de marche inspirés de l'humain et adaptés à la plateforme robotique Romeo. La marche recherchée reprend les caractéristiques essentielles de la marche humaine (trajectoire du centre de masse, mouvements du pied libre et des bras) tout en conservant un équilibre dynamique du robot. Une étude bibliographique des mouvements humains permet d'établir les caractéristiques essentielles de la marche qui doivent être conservées. Ces caractéristiques sont ensuite adaptées aux capacités de la plateforme robotique (limites en couple, position, vitesse et accélération des articulations). Un mouvement de marche périodique est généré grâce à l'utilisation du Modèle Essentiel et des caractéristiques définies précédemment. Ces mouvements de marche périodiques sont ensuite enrichis d'une phase de démarrage et d'une phase d'arrêt. La marche complète ainsi obtenue est testée en simulation et sur la plateforme physique.


    Date de soutenance : 06-12-2021
    Président du jury : Yannick Aoustin
    Jury :

        Alexis Bitaillou, Réseaux cognitifs sans fil pour des applications industrielles 4.0
      Réseaux cognitifs sans fil pour des applications industrielles 4.0
      Auteur : Alexis Bitaillou
      Manuscript :
      Equipes : STR, RIO.


      Mots-clés : Réseaux cognitifsIndustrie 40Q-routingApprentissage par renforcement
      Résumé

      Dans le contexte de l’industrie du futur, les réseaux cognitifs sont une solution pour améliorer la fiabilité des réseaux informatiques et industriels. Ils sont capables d’optimiser automatiquement les différents paramètres protocolaires afin d’accomplir un ou plusieurs objectifs de qualité de service. Très peu de réseaux cognitifs ont été implémentés en totalité. La plupart des auteurs ont préféré se concentrer sur l’amélioration d’une fonctionnalité comme le routage. Dans cette thèse, nous suivons cette approche en proposant d’évaluer et d’améliorer l’algorithme Q-routing, algorithme de routage conçu par Boyan et Littman en 1994 et inspiré de Q-learning. Nous proposons une implémentation de Q-routing et des améliorations pour résoudre deux problèmes : les optimums locaux causés par la stratégie gloutonne de Q-routing et l’estimation du délai. Les optimums locaux privent Q-routing des routes ayant été congestionnées même momentanément. Pour résoudre ce problème, nous proposons deux approches inspirées des travaux sur l’apprentissage par renforcement. Par ailleurs, la qualité de l’estimation du délai est importante car elle est utilisée pour calculer la métrique de routage. Nous proposons d’utiliser une méthode de filtrage afin d’améliorer la qualité de l’estimation du délai de transmission. Nous évaluons notre implémentation et nos améliorations sur le simulateur réseau Qualnet incluant des topologies sans-fil et dans des scénarios avec mobilité. Nous montrons que Q-routing peut livrer plus de paquets et plus rapidement que le protocole de routage standardisé OLSRv2.


      Date de soutenance : 15-11-2021
      Président du jury : Benoît PARREIN
      Jury :
      • Fabrice Valois
      • Fabrice Theoleyre
      • Nicolas Montavont
      • Nathalie Mitton

        Nans Laroche, Méthodes d'imagerie ultrasonore avancées et rapides pour le contrôle non destructif de matériaux atténuants et diffusants
      Méthodes d'imagerie ultrasonore avancées et rapides pour le contrôle non destructif de matériaux atténuants et diffusants
      Auteur : Nans Laroche
      Manuscript :
      Equipes : STR, RIO.


      Mots-clés : Contrôle non-destructifImagerie ultrasonoreProblèmes inversesFocalisation en tout pointParcimonie
      Résumé

      Le developpement de sondes multielements et les progres continus en electronique ont favorise l’emergence des methodes d’imagerie ultrasonore pour le controle non-destructif (CND). En particulier, les approches lineaires de type formation de voies sont largement utilisees pour leur simplicite et leur rapidite, rendant possible l’imagerie en temps reel. Neanmoins, la resolution et le contraste des images reconstruites sont limites par la nature oscillante de l’onde ultrasonore. Cette these aborde l’imagerie ultrasonore sous l’angle des problemes inverses. La reconstruction de l’image de reflectivite a partir de mesures ultrasonores, dont l’information est limitee par la bande passante des transducteurs, est un probleme inverse mal pose. Dans ces travaux, nous adoptons des techniques d’inversion par regularisation favorisant la reconstruction de solutions a la fois parcimonieuses et lisses spatialement, i.e., d’extension spatiale limitee. Nous cherchons ainsi a reconstruire une carte de reflectivite d’un milieu globalement sain, ne contenant eventuellement que quelques reflecteurs de petite taille. Une premiere contribution decrit la mise en oeuvre et l’inversion d’un modele lineaire reliant les donnees brutes de grande taille a la reflectivite du milieu, via un operateur contenant les formes d’ondes ultrasonores. Un deuxieme axe est base sur la projection du modele de donnees ultrasonores dans l’espace image via une technique de formation de voies. L’inversion du modele resultant, de plus petite taille, est alors interpretee comme un probleme de deconvolution a reponse impulsionnelle variable spatialement et a bruit colore. Un modele interpolateur est propose, permettant une inversion rapide. Un dernier axe de travail adapte ces methodes a des milieux ayant des proprietes acoustiques complexes telles que l’attenuation frequentielle et la dispersion, pour lesquels l’onde acoustique se deforme lors de sa propagation. Les methodes proposees sont evaluees sur des donnees synthetiques et appliquees a des exemples concrets de CND. Un pouvoir de resolution bien superieur aux methodes standard est obtenu, au prix d’une complexite calculatoire plus elevee.


      Date de soutenance : 18-10-2021
      Président du jury : Jérôme Idier
      Jury :
      • Claire Prada [Président]
      • Nicolas Quaegebeur [Rapporteur]
      • Jean-Philippe Thiran [Rapporteur]
      • Barbara Nicolas
      • Ewen Carcreff

        Dorian Dumez, Approches matheuristiques pour la résolution de problèmes d’optimisation des transports en logistique urbaine
      Approches matheuristiques pour la résolution de problèmes d’optimisation des transports en logistique urbaine
      Auteur : Dorian Dumez
      Manuscript :
      Equipes : STR, RIO.


      Mots-clés : Logistique urbaineTournée de véhiculesMatheuristiqueRecherche à voisinage largeRessources synchronisées
      Résumé

      Dans cette thèse, nous nous intéressons aux problématiques soulevées par l'optimisation des tournées de véhicules pour la livraison en milieu urbain. Nous nous sommes attachés à la problématique des ressources synchronisées. Le contexte urbain impose des contraintes sur l'espace utilisable. Dans les modèles théoriques développés, cela se traduit par des contraintes de ressources communes à tous les véhicules. Le premier problème que nous avons développé traite de la livraison de colis avec fenêtre horaire en considérant de multiples options de livraison pour chaque commande. La synchronisation de ressources entre les livreurs vient de la prise en compte d'un niveau de service global ainsi que de la capacité de lieux de livraison partagé, tels que des consignes. Le second problème traité vise à optimiser la collecte et la livraison de colis via un système logistique à deux échelons. Les ressources synchronisées sont alors la capacité de stockage des entrepôts intermédiaires, appelé satellites. Pour résoudre ces problèmes, nous avons développé des méthodes de recherche à voisinage large basé sur de petites destructions. Nous avons aussi étudié leur hybridation avec la résolution de modèles MIP et de la programmation dynamique. Ainsi, nos méthodes sont catégorisées comme matheuristiques.


      Date de soutenance : 23-09-2021
      Président du jury : Fabien Lehuédé
      Jury :
      • Romain Billot [Président]
      • Claudia Archetti [Rapporteur]
      • Frédéric Semet [Rapporteur]
      • Samuel Vercraene
      • Olivier Péton

        David Espinel Sarmiento, Gestion distribuée d'un service de connectivité pour une infrastructures Cloud-Edge à partir des approches SDN
      Gestion distribuée d'un service de connectivité pour une infrastructures Cloud-Edge à partir des approches SDN
      Auteur : David Espinel Sarmiento
      Manuscript :
      Equipes : STR, RIO.


      Mots-clés : Infrastrucutre géo-distribuéRéseauAutomatisationIaaSSoftware Defined Network
      Résumé

      L’évolution du paradigme d’Informatique en nuage au cours de la dernière décennie a permis de démocratiser les services à la demande de manière significative (plus simple d’accès, économiquement attrayant, etc.). Cependant, le modèle actuel construit autour de quelques centres de données de très grande taille ne permettra pas de répondre aux besoins des nouveaux usages liés notamment à l’essor de l’Internet des Objets. Pour mieux répondre à ces nouvelles exigences (en termes de latence, volumétrie, etc.), les ressources de calculs et de stockages doivent être déployées à proximité de l’utilisateur. Dans le cas des opérateurs de télécommunications, les points de présence réseau qu’ils opèrent depuis toujours peuvent être étendus à moindre coût pour héberger ces ressources. La question devient alors : comment gérer une telle infrastructure nativement géo-distribuée (référencée dans le manuscrit sous l’acronyme DCI pour Distributed Cloud Infrastructure) afin d’offrir aux utilisateurs finaux les mêmes services qui ont fait le succès du modèle actuel d’Informatique en nuage. Dans cette thèse réalisée dans un contexte industriel avec Orange Labs, nous étudions le problème de la gestion distribuée de la connectivité entre plusieurs sites d’une DCI et proposons d’y répondre en utilisant les principes des réseaux définis par logiciel (connus sous les termes "Software Defined Network"). De manière plus précise, nous rappelons les problèmes et les limitations concernant la gestion centralisée, et ensuite, examinons les défis pour aller vers un modèle distribué, notamment pour les services liés à la virtualisation réseaux. Nous fournissons une analyse des principaux contrôleurs SDN distribués en indiquant s’ils sont capables ou non de répondre aux défis des DCIs. Sur cette étude détaillée, qui est une première contribution en soi, nous proposons la solution DIMINET, un service en charge de fournir une connectivité à la demande entre plu-sieurs sites. DIMINET s’appuie sur une architecture distribuée où les instances collaborent entre elles à la demande et avec un échange de trafic minimal pour assurer la gestion de la connectivité. Les leçons apprises durant cette étude nous permettent de proposer les prémisses d’une généralisation afin de pouvoir ”distribuer” d’une manière non intrusive n’importe quels services en charge de gérer une infrastructure géo-distribuée.


      Date de soutenance : 07-09-2021
      Président du jury : Adrien Lebre
      Jury :
      • Thomas Ledoux [Président]
      • Vania Marangozova [Rapporteur]
      • Stefano Secci [Rapporteur]
      • Isabelle Chrisment
      • Lucas Nussbaum
      • Abdelhadi Chari

        Guillaume Michel, Étude d'un robot d'assistance pour la chirurgie endoscopique otologique et sinusienne
      Étude d'un robot d'assistance pour la chirurgie endoscopique otologique et sinusienne
      Auteur : Guillaume Michel
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : Chirurgie endoscopiqueRobotique chirurgicaleORLMécanisme parallèleOptimisation
      Résumé

      La chirurgie endoscopique de l’oreille et des sinus permet de favoriser des voies mini invasives et de visualiser des zones difficiles à atteindre. Elles ne sont cependant pas toujours aisées, car immobilisent une main du chirurgien pour le maintien de l’endoscope. L’objectif de cette thèse est alors de concevoir un robot d’assistance pour ce type de chirurgie endoscopique. La thèse débute par un rappel des régions anatomiques de l’oreille et des sinus, puis par la réalisation d’un atlas géométrique, d’après scanners, permettant la définition des dimensions de ces espaces de travail robotiques et de leurs variations. Après un état de l’art des robots déjà existants pour la chirurgie de l’oreille et des sinus, nous introduisons notre robot porte-endoscope par une analyse fonctionnelle. Elle est confrontée à une veille de brevets, qui mène ensuite à un dépôt de brevet, publié en 2021. Une étude de marché est ensuite présentée, montrant l’intérêt des utilisateurs des spécialités concernées. La phase de conception du robot débute alors, par l’analyse de différents choix d’architecture, autour de variations d’un mécanisme à centre de rotation déporté, couplant un mécanisme sphérique à 2 DDL avec un double parallélogramme. Un nouvel algorithme d’optimisation a été réalisé, basé sur l’algorithme de Nelder Mead, permettant l’optimisation de mécanismes parallèles. Les modalités du contrôle de ce robot par suivi d’image ont enfin été définies, à l’aide d’un algorithme utilisant le CamShift.


      Date de soutenance : 07-07-2021
      Président du jury : Damien Chablat
      Jury :
      • Caroline Cao [Président]
      • Valérie Franco-Vidal [Rapporteur]
      • Philippe Poignet [Rapporteur]
      • Mohamed Amine Laribi
      • Laurence Nouaille
      • Philippe Bordure

        Diane Mornas, Modélisation paramétrique de l'hyperémie fonctionnelle en IRMf ASL comme un mélange de sources
      Modélisation paramétrique de l'hyperémie fonctionnelle en IRMf ASL comme un mélange de sources
      Auteur : Diane Mornas
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : Couplage neurovasculaireIRMf ASLDébit sanguin cérébralModélisationIdentification paramétrique
      Résumé

      L'activité neuronale engendre par vasodilatation des petits vaisseaux sanguins cérébraux une augmentation de volume et de débit sanguin cérébral. C'est le phénomène de l'hyperémie fonctionnelle qui est induit par le couplage neurovasculaire. L'hyperémie fonctionnelle est directement observable avec la technique d'imagerie d'IRMf ASL. Une altération de l'hyperémie fonctionnelle a été observée dans certaines maladies neurodégénératives comme l'artériopathie CADASIL. L'objectif de cette thèse est de proposer une modélisation de l'hyperémie fonctionnelle mesurée dans un voxel d'IRMf ASL ainsi qu'une méthode adaptée à son identification. Nous proposons le modèle paramétrique Fast-Slow. Il modélise une réponse en débit à une stimulation neuronale comme étant induite par deux mécanismes vasodilatateurs "rapide" et "lent", temporellement et spatialement distincts. Ce modèle dépend de paramètres dynamiques caractérisant la forme des réponses des deux mécanismes par région cérébrale et de paramètres caractérisant la contribution des deux mécanismes par voxel. Dans un premier temps, nous avons élaboré et validé plusieurs stratégies d'estimation adaptées au problème d'identification du modèle paramétrique à partir de données simulées de débit relatif. Dans un second temps, à partir de la meilleure stratégie, nous avons validé l'utilisation du modèle sur des données réelles d'IRMf ASL mesurées chez des patients CADASIL et des sujets Contrôles dans le but de différencier les données de ces deux groupes. Le modèle Fast-Slow permet aussi de construire des cartes de distributions spatiales des paramètres voxéliques. Cette thèse montre que notre modèle permet d'extraire des informations spatiales et temporelles à partir des données IRMf ASL dans le but d'améliorer la compréhension du couplage neurovasculaire.


      Date de soutenance : 01-07-2021
      Président du jury : Jérôme Idier
      Jury :
      • Sylvie Lorthois [Président]
      • Jean Dauzineau [Rapporteur]
      • Jean-François Giovannelli [Rapporteur]
      • Clément Huneau
      • Mélanie Pelegrini Issac

        Zhen Hong, CAPP pour la fabrication additive hybride
      CAPP pour la fabrication additive hybride
      Auteur : Zhen Hong
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : CAPPHAMVolume initialSéquence de dépôtTrajectoire de dépôtOptimisation évolutive
      Résumé

      La fabrication additive hybride (HAM) devient de plus en plus importante pour obtenir des produits d'utilisation finale. Cependant, quelques problèmes persistent à toutes les étapes de la chaîne de traitement de HAM et cette thèse rapporte les études sur la planification des processus. L'ensemble de la recherche propose des méthodes pour trois tâches clés de la planification des processus en HAM à un niveau relativement général. Les principales méthodes proposées comprennent la génération et l'optimisation du volume initial, la planification des séquences et la planification des trajectoires. Pour démontrer ces méthodes proposées, un ensemble de cas de simulation numérique est utilisé pour la démonstration. Un procédé HAM spécial, la pulvérisation à froid avec usinage CNC, est adopté pour définir les exigences de l'application et les contraintes de fabrication dans le calcul. Cependant, l'objectif de cette recherche est de développer des méthodes génériques pour plus de processus HAM, où des systèmes multi-axes sont appliqués. En modifiant les contraintes de fabrication, les méthodes proposées et les algorithmes mis en œuvre pourraient être adoptés pour de larges applications CAPP dans différents processus HAM.


      Date de soutenance : 28-04-2021
      Président du jury : Alain Bernard
      Jury :
      • Lihong Qiao [Président]
      • Nicolas Perry [Rapporteur]
      • Frédéric Vignat [Rapporteur]
      • Sébastien Campocasso
      • Yicha Zhang

        Yishen Zhao, Modélisation cybernétique du conducteur pour la réalisation d'un contrôle haptique partagé du volant et l'adaptation du système homme-machine
      Modélisation cybernétique du conducteur pour la réalisation d'un contrôle haptique partagé du volant et l'adaptation du système homme-machine
      Auteur : Yishen Zhao
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : Contrôle partagéAdaptationModèle de conducteurIdentification
      Résumé

      L’amélioration des systèmes d'assistance à la conduite (ADAS) des voitures passe par la minimisation des conflits entre conducteur et le système d’assistance. Le contrôle latéral partagé notamment, fait l’objet de nombreuses études ces dernières années. Il s’agit de partager l’action exercée sur le volant par voie haptique. La conception d’assistances évoluées de ce type suppose qu’un modèle dynamique du conducteur est disponible. Sur ce thème de la modélisation du conducteur, cette thèse s'attaque à comprendre et modéliser le processus d'adaptation réciproque du conducteur et de l'assistance au fil de l'usage. Au-delà de l'analyse comportementale souvent adoptée dans la littérature, l’utilisation de la théorie de l’estimation (identification, observateurs) et la mise en situation choisie de cohortes de conducteurs a permis d’enrichir les modèles de conducteur existants. Le comportement adaptatif du conducteur a pu être formalisé au travers de sa réaction haptique au couple produit sur le volant par l’assistance, mais aussi d’une évolution paramétrique de ce que nous avons convenu d’appeler son modèle interne. Les résultats obtenus montre l’intérêt du modèle cybernétique proposé. Ils pourront à l’avenir être mis à profit pour le développement de nouveaux systèmes de contrôle latéral.


      Date de soutenance : 20-04-2021
      Président du jury : Philippe Chevrel
      Jury :
      • Jean-Christophe Popieul [Président]
      • Mariana Schiavo Netto [Rapporteur]
      • David Abbink
      • Franck Mars
      • Fabien Claveau

        Paul François, Outils de Réalité Virtuelle pour l'histoire et l'archéologie. Recherche, diffusion, médiation : le cas des théâtres de la Foire Saint-Germain
      Outils de Réalité Virtuelle pour l'histoire et l'archéologie. Recherche, diffusion, médiation : le cas des théâtres de la Foire Saint-Germain
      Auteur : Paul François
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : Réalité VirtuelleHistoireArchéologieThéâtreArchitecture
      Résumé

      De même que les technologies numériques ont profondément modifié la manière dont se pratiquent les humanités, la réalité virtuelle promet d’être un outil de travail incontournable dans le futur. Cette thèse s’intéresse aux potentiels de l’immersion en réalité virtuelle pour les historiens et les archéologues en proposant une méthode de travail adaptée, la rétro-architecture, et un composant logiciel : PROUVÉ. Ensemble, ils transforment la réalité virtuelle en un moyen de recherche, de diffusion et de médiation apte à offrir une expérience immersive à une grande diversité d’usagers. Cette expérience se veut ludique tout en maintenant les standards de la communauté scientifique en matière de partage d’hypothèses et de traçabilité des sources. Pour explorer ces nouvelles possibilités, cette thèse s’appuie sur un cas d’étude d’histoire culturelle française du XVIIIe siècle : les théâtres de la Foire Saint-Germain à Paris. Disparus à la fin du siècle des Lumières sans laisser aucune trace physique, ils étaient pourtant un lieu majeur de la culture théâtrale et artistique française en permettant à de nombreuses troupes de jouer des répertoires et des genres variés et innovants. Les parisiens y assistèrent notamment à la naissance de l’Opéra Comique. La restitution tridimensionnelle des salles où se jouaient ces spectacles, à partir de documents d’archives, nécessite la prise en compte des usages techniques, sociaux et culturels : c’est la rétro-architecture. De plus, en immergeant in virtuo les experts dans les lieux restitués grâce à la réalité virtuelle, il est possible de lier des connaissances de nature diverse au modèle numérique ainsi produit. La restitution d’un théâtre de marionnettes à la Foire Saint-Germain vers 1760 ainsi que la restitution d’un projet de théâtre pour Audinot vers 1772, à cette même Foire, mettent en évidence les possibilités offertes par PROUVÉ et la rétro-architecture. En explorant parallèlement l’objet et l’outil de ce cas d’étude (l’architecture des théâtres forains parisiens et la réalité virtuelle), cette thèse entend démontrer le potentiel de la réalité virtuelle pour des sujets fortement interdisciplinaires. Management de la connaissance, architecture, arts du spectacle, histoire, archéologie, médiation et ingénierie dialoguent ainsi grâce à une même maquette numérique.


      Date de soutenance : 15-04-2021
      Président du jury : Florent Laroche
      Jury :
      • Laurent Lescop [Président]
      • Estelle Doudet [Rapporteur]
      • Frédéric Noël [Rapporteur]
      • Pauline Beaucé
      • Emmanuel Caillaud
      • Françoise Rubellin
      • Jeffrey M. Leichman

        Zhongmou Li, Développements théoriques et évaluation expérimentale d'un nouveau système collaboratif multidrones de saisie et de manipulation de grands objets
      Développements théoriques et évaluation expérimentale d'un nouveau système collaboratif multidrones de saisie et de manipulation de grands objets
      Auteur : Zhongmou Li
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : Systèmes aériensMécanique et contrôleSaisieModèle dynamiqueCommande prédictiveAllocation de contrôle dynamique
      Résumé

      Cette thèse propose un nouveau concept de robot de manipulation aérienne appelé Flying Gripper. Ce robot est un manipulateur aérien, destiné à la saisie, la manipulation et le transport de grands objets de manière autonome. Le robot Flying Gripper est composé de quatre quadrotors, de quatre doigts auto-adaptatifs et d'un châssis. Les principaux apports de ces travaux sont: (1) un concept mécanique original reposant sur l'utilisation de plusieurs quadrotors et tirant parti de la rotation en lacet des quadrotors pour actionner un mécanisme de préhension auto-adaptatif et intrinsèquement sûr (2) une méthode pour analyser des torseurs disponibles en tenant compte des contraintes d'égalité et d'inégalité imposées par les limites d'actionnement, les butées mécaniques et les relations d'équilibre; (3) une commande prédictive permettant de manipuler l'objet saisie avec une masse, des inerties et un centre de masse inconnus; (4) un algorithme d'allocation de contrôle dynamique pour la distribution de l'effort de contrôle, de manière à optimiser l'efficacité énergétique et à assurer la continuité de la commande, en considérant les limites mécaniques du robot.Des simulations numériques et des tests expérimentaux ont été effectués pour valider les performances du contrôleur.


      Date de soutenance : 31-03-2021
      Président du jury : Isabelle Fantoni-Coichot
      Jury :
      • Franck Plestan [Président]
      • Marc Gouttefarde [Rapporteur]
      • Pascal Morin [Rapporteur]
      • Tobias Bruckmann
      • Abdelhamid Chriette
      • Rogelio Lozano-Leal
      • Vincent Begoc

        Olivier Bordron, Influence d'une orthèse de genou sur le mouvement humain
      Influence d'une orthèse de genou sur le mouvement humain
      Auteur : Olivier Bordron
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : Modèle dynamiqueCapture de mouvementSquatExosqueletteOrthèseModèle dynamique
      Résumé

      Avec le vieillissement de la population, la sédentarité, l’augmentation des accidents vasculaires cérébraux et autres déficiences motrices, la mobilité est un enjeu mondial primordial. À ce problème, les exosquelettes et les orthèses constituent une réponse technologique possible. Une orthèse est un système pluridisciplinaire qui doit s’adapter au corps de l’utilisateur pour l’assister dans son mouvement. De par sa nature complexe, elle impose à l’utilisateur des contraintes physiques, technologiques et liées à la commande. Les matériaux utilisés, la géométrie, la chaîne de puissance, la chaîne d’information, la morphologie de l’être humain et la nature du mouvement sont autant d’éléments qui influent sur la nature et l’amplitude des contraintes. Si celles-ci sont trop importantes, l’utilisateur va devoir s’adapter et modifier sa démarche en conséquence. Pour prévoir les contraintes physiques appliquées par une orthèse de genou sur un individu au cours d’un mouvement cyclique tel que le squat ou la marche, un simulateur a été développé. Il permet de générer des trajectoires optimales au sens d’une fonction de coût et de calculer les couples articulaires nécessaires à la réalisation du mouvement. Une étude expérimentale a été menée sur plusieurs sujets pour comprendre comment le poids se répartit au cours d’un mouvement de squat. Basé sur ces résultats, un modèle de répartition des efforts a été proposé.


      Date de soutenance : 30-03-2021
      Président du jury : Yannick Aoustin
      Jury :
      • Frédéric Marin [rapporteur]
      • Laurence Chèze [rapporteur]
      • Samer Mohammed [Président]
      • Véronique Marchand [examinatrice]
      • Christine Chevallereau

        Zongchao Qiao, Dynamique non-linéaire, applications au chiffrement basé sur le chaos
      Dynamique non-linéaire, applications au chiffrement basé sur le chaos
      Auteur : Zongchao Qiao
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : Générateur de nombres pseudo-aléatoires PRNGChiffrement par blocAlgorithme de chiffrementChiffrement de fluxCrypto-système basé sur le chaosSystème chaotiqueDynamique non-linéaire
      Résumé

      Les systèmes chaotiques présentent des comportements dynamiques non-linéaires complexes. Ils possèdent des propriétés spécifiques, à la fois déterministes et pseudo-aléatoires, qui les rendent prometteurs pour la conception d’algorithmes de chiffrement sécurisé. Les crypto systèmes basés sur le chaos peuvent être classés en chiffrement par flux et chiffrement par blocs. La conception d’un Générateur de Nombres Pseudo-Chaotiques (PCNG) présentant des propriétés pseudo-aléatoires et chaotiques imposées est cruciale pour la sécurité d'un crypto système. Cependant, des niveaux insuffisants de confusion et de diffusion dans l’algorithme de cryptage utilisant un PCNG pas assez performant conduisent à des failles de sécurité. La conception de cartes chaotiques à partir d’une fonction de variables réelles peut menacer la fiabilité d'un crypto système basé sur le chaos. Pour cette raison nous proposons des cartes chaotiques reformulées sur un corps fini de nombres entiers codés sur 32 bits. Cela permet de surmonter les problèmes d'erreur de quantification et optimise ainsi l'utilisation des ressources informatiques. De plus, nous proposons deux nouveaux algorithmes de chiffrement, le premier est basé sur le chiffrement par flux utilisant un PCNG efficace. Le second est un chiffrement robuste par blocs qui est fondé sur des composants chaotiques et la S-box de l’Advanced Encryption Standard (AES). Ce dernier algorithme présente d'excellentes propriétés de confusion et de diffusion. Les propriétés statistiques ainsi que les cas tests standards de cryptage d’images ont été vérifiés pour les deux algorithmes qui se sont avérés être sûrs et fiables. En outre, un Générateur de Nombres Pseudo Aléatoires (PRNG) basé sur un schéma de couplage de fonctions chaotiques innovant a été proposé. Les excellentes propriétés statistiques et chaotiques du générateur sont conservées pour un large choix de paramètres couplés. Le générateur proposé peut donc être utilisé pour des applications cryptographiques ou toutes applications nécessitant un PRNG.


      Date de soutenance : 25-02-2021
      Président du jury : Mazen Samir Saad
      Jury :
      • Christophe Guyeux [Président]
      • Moulay-Ahmed Aziz-Alaoui [Rapporteur]
      • Danièle Fournier-Prunaret [Rapporteur]
      • Safwan El Assad
      • Ina Taralova

        Zane Zake, Conception et analyse de stabilité de l’asservissement visuel sur des robots parallèles à câbles pour une amélioration de la précision
      Conception et analyse de stabilité de l’asservissement visuel sur des robots parallèles à câbles pour une amélioration de la précision
      Auteur : Zane Zake
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : Robots à câblesPrécisionAsservissement visuelAnalyse de stabilitéEspace de travailCommande
      Résumé

      Cette thèse présente l’amélioration de la précision des robots parallèles à câbles (RPC) par l’asservissement visuel (AV) et l’utilisation de l’analyse de stabilité pour évaluer la robustesse du système robotique. Les RPC sont une sorte de robots parallèles avec des câbles au lieu de liaisons rigides. Ils sont caractérisés par un grand espace de travail, une charge utile et une reconfigurabilité élevées. En revanche, ils sont généralement peu précis, ce qui les empêche d’être largement utilisés. Avec une caméra embarquée sur la plateforme mobile (PM) et en contrôlant le RPC avec un AV, il est possible d’avoir une grande précision par rapport aux objets qu’elle perçoit. En effet, comme l’objet est constamment observé, la commande ne s’arrête que lorsque la précision souhaitée est atteinte. Cependant, la PM n’est pas observée et sa pose doit être estimée. Les contributions de cette thèse sont les suivantes. Trois méthodes d’estimation de pose de PM ont été proposées et évaluées. Il a été constaté que l’estimation par intégration de commande est la plus polyvalente. Une analyse de Lyapunov a été réalisée sur un RPC planaire et spatial. Un lien entre la pose de la PM et la stabilité du système a été déterminé et un nouvel espace de travail appelé Control Stability Workspace a été défini. Il a été calculé pour plusieurs approches d’AV sur plusieurs RPC. L’impact de différentes perturbations et erreurs de modélisation a été évalué. Il a été montré que la précision du RPC reste toujours la même tant que le système est stable. Les perturbations du système n’affectent que la trajectoire vers l’objet, qui peut être amélioré en utilisant un suivi de trajectoire. Enfin, pour traiter les pertes de tension des câbles, un algorithme de correction de tension pour l’AV a été proposé et validé.


      Date de soutenance : 12-02-2021
      Président du jury : Stéphane Caro
      Jury :
      • Nicolas Andreff [Président]
      • Marc Gouttefarde [Rapporteur]
      • Jean-Pierre Merlet [Rapporteur]
      • François Chaumette
      • Claire Dumas
      • Nicolo Pedemonte

        Cheng Zhang, A contribution to nonlinear control of floating wind turbines
      A contribution to nonlinear control of floating wind turbines
      Auteur : Cheng Zhang
      Manuscript :
      Equipe : REV.


      Mots-clés : Eolienne flottantesContrôle adaptatifModes glissants adaptatifsContrôle du pas des pales
      Résumé

      Les éoliennes flottantes permettent d’utiliser l’abondante ressource en vent présente au large des côtes, et sont considérées comme une source prometteuse d’énergie renouvelable. Cependant, en raison de dynamiques supplémentaires introduites par la plateforme flottante (notamment, le tangage), le contrôle d’une éolienne flottante doit être pensé afin de stabiliser le système tout en optimisant la production d’énergie. Ce travail est consacré à la commande non linéaire d’éoliennes flottantes dans la région III, la classe de lois de commande proposée nécessitant une connaissance réduite en terme de modélisation du système. Les objectifs de la commande sont de maintenir la puissance produite à sa valeur nominale, tout en limitant le mouvement de tangage de la plateforme et les charges de fatigue sur la structure. Tout d’abord, une loi de commande adaptative basée sur le supertwisting est proposée, avec notamment une loi d’adaptation du gain très simple. Ensuite, en utilisant un contrôle collectif du pas des pales, ce nouvel algorithme de commande est appliqué sur un modèle d’éolienne flottante non linéaire et comparé à d’autres commandes adaptatives par modes glissants d’ordre 2. Dans un second temps, une machine synchrone aimants permanents est supposée être installée dans l’éolienne flottante. L’utilisation du pas des pales (approche collective) et du couple du générateur permet d’atteindre les objectifs, à partir de lois de commande basées sur une approche adaptative par mode de glissement d’ordre 2. Une troisième partie est consacrée à l’étude d’une commande individuelle du pas des pales combinée à une commande collective. Il est montré qu’un tel algorithme limite la charge de fatigue des pales. Enfin, des lois de commande sont appliquées et comparées sur un système expérimental d’éolienne flottante placé dans un bassin à houle. Les performances des lois de commande basées sur les modes glissants sont évaluées par rapport à des approches de commande linéaire telles qu’un PI à gain variable, et une commande linéaire quadratique.


      Date de soutenance : 09-02-2021
      Président du jury : Franck Plestan
      Jury :

          Cheng Zhang, Une contribution à la commande non linéaire d’éoliennes flottantes
        Une contribution à la commande non linéaire d’éoliennes flottantes
        Auteur : Cheng Zhang
        Manuscript :
        Equipe : REV.


        Mots-clés : Éolienne flottanteCommande adaptativeModes glissants d’ordre supérieurContrôle du pas des pales
        Résumé

        Les éoliennes flottantes permettent d’utiliser l’abondante ressource en vent présente au large des côtes, et sont considérées comme une source prometteuse d’énergie renouvelable. Cependant, en raison de dynamiques supplémentaires introduites par la plateforme flottante (notamment, le tangage), le contrôle d’une éolienne flottante doit être pensée afin de stabiliser le système tout en optimisant la production d’énergie. Ce travail est consacré à la commande non linéaire d’éoliennes flottantes dans la région III, la classe de lois de commande proposée nécessitant une connaissance réduite en terme de modélisation du système. Les objectifs de la commande sont de maintenir la puissance produite à sa valeur nominale, tout en li mitant le mouvement de tangage de la plateforme et les charges de fatigue sur la structure. Tout d’abord, une loi de commande adaptative basée sur le supertwisting est proposée, avec notamment une loi d’adaptation du gain très simple. Ensuite, en utilisant un contrôle collectif du pas des pales, ce nouvel algorithme de commande est appliqué sur un modèle d’éolienne flottante non linéaire et comparé à d’autres commandes adaptatives par modes glissants d’ordre 2. Dans un second temps, une machine synchrone à aimants permanents est supposée être installée dans l’éolienne flottante. L’utilisation du pas des pales (approche collective) et du couple du générateur permet d’atteindre les objectifs, à partir de lois de commande basées sur une approche adaptative par mode de glissement d’ordre 2. Une troisième partie est consacrée à l’étude d’une commande individuelle du pas des pales combinée à une commande collective. Il est montré qu’un tel algorithme limite la charge de fatigue des pales. Enfin, des lois de commande sont appliquées et comparées sur un système expérimental d’éolienne flottante placé dans un bassin à houle. Les performances des lois de commande basées sur les modes glissants sont évaluées par rapport à des approches de commande linéaire telles qu’un PI à gain variable, et une commande linéaire quadratique.


        Date de soutenance : 09-02-2021
        Président du jury : Franck Plestan
        Jury :
        • Xavier Brun [Président]
        • Salah Laghrouche [Rapporteur]
        • Kouider Nacer M'Sirdi [Rapporteur]
        • Carolina Evangelista
        • Jean-Christophe Gilloteaux
        • Sofien Kerkeni

          Imad Berrouyne, Une méthodologie fondée sur les modèles pour unifier l'ingénierie logicielle dans l'internet des objets
        Une méthodologie fondée sur les modèles pour unifier l'ingénierie logicielle dans l'internet des objets
        Auteur : Imad Berrouyne
        Manuscript :
        Equipe : REV.


        Mots-clés : Internet des objetsGénie logicielIngénierie dirigée par les modèlesTransformation des modèlesPolitiques de contrôleGénération de code
        Résumé

        L'Internet des objets (IdO) vise à connecter tout objet, partout, en tout temps (AAA). Cette hypothèse entraîne de nombreux défis en matière de génie logiciel. Ces défis constituent un sérieux obstacle à son adoption à grande échelle. L'une des principales caractéristiques de l'IdO est la généricité, c'est-à-dire permettre aux objets de se connecter de manière transparente, quelles que soient leurs technologies. L'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est un paradigme qui préconise l'utilisation de modèles pour résoudre les problèmes de génie logiciel. L'IDM pourrait aider à répondre au besoin de généricité de l'IdO du point de vue du génie logiciel. Les approches d'IDM existantes se focalisent essentiellement sur la modélisation du comportement des objets. Peu d'attention a été accordée à la modélisation liée au réseau. La présente thèse présente une méthodologie pour l'IdO basée sur l'IDM. Fondamentalement, elle fournit une solution pour créer des réseaux intelligents d'objets. Le principe que nous utilisons consiste à contourner l'hétérogénéité intrinsèque de l'IdO en séparant la spécification du réseau, c'est-à-dire les objets, le schéma de communication et les contraintes, de son implémentation concrète, c'est-à-dire les artefacts logiciels de bas niveau (par exemple, le code source). Techniquement, la méthodologie repose sur un langage dédié basé sur les modèles pour la spécification du réseau et une procédure pour la génération du code des artefacts de bas niveau à partir de cette spécification. L'adoption de cette méthodologie rend l'ingénierie logicielle des applications IdO plus rigoureuse, permet de prévenir les bogues plus tôt et de gagner du temps.


        Date de soutenance : 04-02-2021
        Président du jury : Jean-Claude Royer
        Jury :
        • Yann-Gaël Guéhéneuc [Président]
        • Davide Di Ruscio [Rapporteur]
        • Abdenour Bouzouane
        • Mehdi Adda
        • Luigi Logrippo
        • Massimo Tisi
        • Jean-Marie Mottu

          Thibault Beziers La Fosse, Méthodes dirigées par les modèles pour l'analyse dynamique appliquées à l'ingénierie de logiciels verts
        Méthodes dirigées par les modèles pour l'analyse dynamique appliquées à l'ingénierie de logiciels verts
        Auteur : Thibault Beziers La Fosse
        Manuscript :
        Equipe : REV.


        Mots-clés : Ingénierie dirigée par les modèlesAnalyse dynamiqueSystèmes cyber-physiqueEstimation énergétiqueSelection de tests de regression
        Résumé

        L'ingénierie dirigée par les modèles est un processus de développement qui centralise l'utilisation de modèles à toutes les étapes de la création d'applications. Lors de la phase de conception d'une application, il est commun d'analyser son modèle afin de vérifier sa conformité. L'analyse statique de modèle est courante, cependant le manque d'informations dynamiques dans les modèles freine la détection d'anomalies tôt dans le cycle de développement. La détection d'anomalies de consommation énergétique tôt dans le cycle de développement est importante, et nécessite d'analyser dynamiquement le modèle. Cette thèse présente deux approches permettant l'analyse dynamiques de modèles. Une première contribution injectes des traces d'exécution au sein de modèles de code source, et une seconde contribution génère une application de surveillance de système cyber-physique, à partir de son modèle de conception. Plusieurs analyses dynamiques sont effectués en se reposant sur ces approches, notamment dans le cadre de l'efficacité énergétique et de l'optimisation des tests de non régression.


        Date de soutenance : 29-01-2021
        Président du jury : Gerson Sunyé
        Jury :
        • Antoine Beugnard [Président]
        • Ana Cavalli [Rapporteur]
        • Romain Rouvoy [Rapporteur]
        • Sébastien Mosser
        • Gustavo Pinto
        • Massimo Tisi
        • Jérôme Rocheteau

          Yankai Xing, Commande des liaisons à courant continu (HVDC) pour l'amortissement des oscillations inter-zones
        Commande des liaisons à courant continu (HVDC) pour l'amortissement des oscillations inter-zones
        Auteur : Yankai Xing
        Manuscript :
        Equipe : REV.


        Mots-clés : Oscillations de puissanceModes inter-zonesHVDCPSSPODElectronique de puissanceRobustesse
        Résumé

        Cette thèse aborde le problème d’amortissement des oscillations de puissance (modes inter-zones) d’un réseau de transport maillé – comme c’est le cas du réseau européen - par l’intermédiaire d’une liaison à courant continu à haute tension (High-Voltage Direct Current-HVDC). Dans ce contexte particulier, les modes inter-zones sont à des fréquences plus élevées que d’habitude – autour de 1Hz. Ceci est un défi important pour la commande car, d’autres dynamiques du réseau existent dans cette plage de fréquence. En effet, les régulateurs standard (PSS et POD type IEEE) ne donnent pas des réponses satisfaisantes et d’autres lois de commande ont été proposées. Elles prennent en compte plus d’information du système électrique avoisinant la HVDC en utilisant un modèle de commande plus riche. De plus, la robustesse est améliorée afin de fournir des bonnes réponses en cas de variations du réseau (évolution de la charge, déclenchements des lignes et des générateurs, …) et des paramètres de la ligne HVDC. Enfin, des zéros instables (réponses à déphasage non minimal) ont été mis en évidence et étudiés dans ces situations d’insertion des HVDC dans des réseaux AC maillés. Les régulateurs proposés atténuent aussi l’effet négatif de ces zéros sur les performances de la boucle fermée. Les résultats sont facilement implantables en pratique car il s’agit de régulateur à retour de sortie. Aussi, bien que développées pour les HVDC, les méthodologies d’analyse et commande proposées peuvent être étendues à d’autres éléments utilisant de l’électronique de puissance comme, par exemple, des générateurs d’énergies renouvelables connectés au réseau par des convertisseurs de puissance.


        Date de soutenance : 29-01-2021
        Président du jury : Bogdan Marinescu
        Jury :
        • Horst Schulte [Président]
        • Oriol Gomis-Bellmunt [Rapporteur]
        • Antoneta-Iuliana Bratcu
        • Elkhatib Ibrahim
        • Florent Xavier

          Rodolphe Dubois, Méthodes de partage d'informations visuelles et inertielles pour la localisation et la cartographie simultanées décentralisées multi-robots
        Méthodes de partage d'informations visuelles et inertielles pour la localisation et la cartographie simultanées décentralisées multi-robots
        Auteur : Rodolphe Dubois
        Manuscript :
        Equipe : REV.


        Mots-clés : RobotiqueSLAM multi-robotEstimation visio-inertielle
        Résumé

        En robotique mobile, les méthodes de cartographie et de localisation simultanées (SLAM) constituent une brique algorithme essentielle afin de percevoir l’environnement et y naviguer de façon autonome. En contexte visuel, les méthodes de SLAM mono-robot ont aujourd’hui atteint un haut degré de maturité, ce qui a permis l’essor de méthodes collaboratives. Néanmoins, les problématiques d’autonomie des agents couplées aux contraintes d’information, de réseau et de ressources interrogent sur la nature des données à transmettre entre les robots. L’objectif de cette thèse est de concevoir des méthodes de partage d’informations visuelles et inertielles qui favorisent l’autonomie des robots et leur permettent d’affiner leur navigation dès lors qu’ils visitent des zones communes. Dans ce but, nous investiguons différents paradigmes d’échanges pour des architectures décentralisées de SLAM visio-inertiel et stéréo-visuel. Tout d’abord, nous proposons trois façons de synthétiser des données visio-inertielles, et développons une architecture de SLAM collaboratif décentralisée chargée d’en organiser le calcul, l’échange et l’intégration. Ces méthodes exploitent respectivement l’échange de sous-cartes visio-inertielles rigides, de paquets condensés par marginalisation et éparsification consistante, et de paquets élagués via la sélection de facteurs visioinertiels bruts. Nous les évaluons sur des jeux de données standards, ainsi que sur notre jeu de données AirMuseum, spécifiquement conçu à cette fin. Enfin, nous appliquons l’architecture développée pour la cartographie dense en étendant une méthode de cartographie collaborative reposant sur l’échange, le recalage et la fusion de sous-cartes localement consistantes associées à des représentations de type TS.


        Date de soutenance : 12-01-2021
        Président du jury : Vincent Frémont
        Jury :
        • Fawzi Nashashibi [Président]
        • Roland Chapuis [Rapporteur]
        • David Filliat [Rapporteur]
        • Alexandre Eudes
        • Ouiddad Labbani-Igbida
        • Patrick Rives
        • Véronique Serfaty

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