Services déconcentrés d'appui à la recherche Bourgogne-Franche-Comté

Outil d'aide à la décision pour la facture d'instruments de musique à cordes Ce travail de thèse propose un transfert de méthodes industrielles et de recherche que sont le prototypage virtuel et la caractérisation mécanique des structures vers l'artisanat d'art : la fabrication des instruments de musique à cordes, plus particulièrement la guitare et le violon.Ce domaine, historiquement éminemment empirique, est étudié ici avec des critères objectifs. Le travail porte principalement sur le comportementmécanique vibratoire de ces instruments de musique. Le comportement mécanique du matériau utilisé (bois de lutherie) est tout d'abord étudié, et une méthode non-destructive proposée et appliquée à l'épicéa et à l'érable. La fiabilité des modèles numériques et ensuite étudiée par des méthodes de vérification et de validation de modèle, habituellement utilisées dans les domaines industriels et de recherche Les modèles développés sont ensuite utilisés en support à l'étude de phénomènes complexes de l'acoustique musicale appliquée au violon et à la guitare. Pour finir, l'utilisation de ces méthodes numériques pour une application concrète en facture instrumentale (prise de décision en milieu incertain, innovation de la géométrie et des matériaux) est proposée.

Etude et contrôle d’un hacheur élévateur à 6 phases entrelacées basé sur des composants SiC intégrant la fonctionnalité EIS pour véhicule électrique à pile à combustible Cette thèse traite l’étude et le contrôle d’un hacheur élévateur à 6 phases entrelacées basé sur des semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC) et des inductances couplées inverses pour véhicules électriques à pile à combustible (FCEV). . L'ondulation du courant dans la pile est combustible est considérablement réduite et la durée de vie de celle-ci peut être prolongée. Les semi-conducteurs en SiC, en raison de leurs faibles pertes, permettent de meilleures performances thermiques et une fréquence de commutation plus élevée. Les volumes des composants passifs (inductances et condensateurs) sont ainsi réduits. Grâce aux inductances à couplage inverse, les pertes du noyau magnétique et du bobinage sont réduites.La stratégie de contrôle par mode glissant est développée en raison de sa grande robustesse face aux variations de paramètres. La fonctionnalité de détection en ligne de spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) est intégrée avec succès à l’algorithme de contrôle par mode glissant.La validation HIL (Hardware In the Loop) en temps réel du convertisseur proposé est obtenue en implémentant la partie puissance dans le FPGA et la partie commande dans le microprocesseur du système de prototypage MicroLabBox de dSPACE. La comparaison entre la simulation hors ligne et la validation HIL a démontré le comportement dynamique du convertisseur proposé et validé la mise en œuvre du contrôle dans un contrôleur en temps réel avant de futurs tests sur un banc d'essai expérimental à échelle réduite.

Approches de fiabilité dans les systèmes communicants : Application aux drones Les véhicules aériens sans pilote (UAVs), utilisés et développés pour la première fois dans le domaine militaire, ont connu de profonds changements ces dernières années et sont de plus en plus utilisés dans le domaine civil. Etant plus connus sous le nom des drones, ils sont le plus souvent utilisés dans les domaines civiles et militaires. Ils sont employés pour : la lutte contre les incendies, le sauvetage ainsi que dans des applications spécifiques comme la surveillance et l’attaque. Le vol en formation est de loin le plus utilisé car il permet une répartition judicieuse des tâches et améliore grandement l’efficacité des drones (principe de l’attaque en meute, des animaux carnassiers). Cela pose alors la problématique de la coordination et de la stratégie, ainsi que du type de fonctionnement (maitre/esclave,…).Le type et la qualité d’informations optimums restent aussi à définir.L'utilisation accrue de ces systèmes coopératifs dans des environnements dangereux rend leur fiabilité essentielle pour prévenir tout événement catastrophique. Une performance globale de la flotte des drones doit être garantie, malgré une possible dégradation des composants ou de toute modification du réseau et de l'environnement. Il est nécessaire de détecter les comportements anormaux pouvant contribuer aux collisions et ainsi affecter la mission. Compte tenu des performances et du coût, les systèmes à tolérance de pannes et à redondance ne représentent pas toujours la solution la plus efficace pour ce type de vol de flotte en formation. Différentes méthodes telles que l'analyse par arbre de défaillance (ADD), l'analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leurs criticités (AMDEC) ont été utilisées dans le monde des hélicoptères.Dans une première partie, une méthode statique basée sur l’ADD est proposée, pour assurer la fiabilité de la communication entre les drones d’un côté et entre les drones et la station de base de l’autre côté en accentuant l’échange de flux d’informations. Nous utilisons des arbres de défaillance pour représenter les différentes conditions d’erreur de ce système complexe.Dans une deuxième partie, nous analysons les différents états de défaillance des communications et leurs probabilités. Ce processus étant stochastique, une approche par chaîne de Markov absorbante est développée. L’approche proposée peut être utilisée pour trouver les scenarios les plus risqués et les éléments à prendre en compte pour améliorer la fiabilité.Enfin, dans une troisième partie, nous étudions le problème de réception des messages d’un drone en proposant un protocole basé sur le nombre de retransmissions. La réception est assurée avec une certaine probabilité de fiabilité, en fonction de plusieurs attributs tels que la modulation, le taux d’erreur des bits (BER) caractérisant les drones.

Dimensionnement et gestion de micro-réseaux électriques et multi-énergies intégrant de l'hydrogène Avec le développement de la production décentralisée d'électricité à partir de sources renouvelables, il est fort probable que les micro-réseaux joueront un rôle central dans les réseaux du futur, non seulement pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et maximiser l'utilisation d'énergie produite localement, mais également pour améliorer la résilience du système global. Du fait de l'intermittence et de l'incertitude sur la production renouvelable (par exemple, photovoltaïque ou éolien), des systèmes de stockage de l'énergie doivent être intégrés. Cependant, déterminer leur dimensionnement et comment les contrôler pose plusieurs défis, en particulier parce que le dimensionnement optimal dépend de la stratégie de gestion utilisée, ou encore lorsque différents types d'énergie sont utilisés. Cette thèse contribue à résoudre les problèmes de dimensionnement et de gestion de micro-réseaux électriques et multi-énergies (électricité, gaz, chaleur, froid et/ou hydrogène) intégrant du stockage. Tout d'abord, à l'aide des caractéristiques des différents composants, un modèle mathématique de micro-réseau est développé. Le problème de sa gestion est ensuite formulé comme un problème de programmation linéaire (MILP), utilisant une fonction objectif (minimiser le coût de fonctionnement) et différentes contraintes (puissance maximum, durée de démarrage/arrêt, limites d'état de charge, etc.). Ensuite, une structure permettant une co-optimisation est présentée pour résoudre le problème du dimensionnement à l'aide d'un algorithme génétique. Cette structure permet de explorer l'espace des valeurs de dimensionnement en fonction des résultats de la stratégie de gestion, ce qui permet de tendre vers le meilleur dimensionnement possible pour la stratégie sélectionnée. A l'aide de la méthode ci-dessus, quatre problèmes spécifiques sont étudiés. Le premier s'intéresse au dimensionnement d'un micro-réseau îloté entièrement électrique, combinant stockage par batteries et hydrogène-énergie pour du stockage à court et long terme, respectivement. Les résultats pour deux stratégies de gestion sont comparés : l'approche proposée (MILP) et une stratégie basée sur des règles. Une simulation à horizon glissant d'une heure sur un an est ensuite utilisée pour vérifier la validité du dimensionnement obtenu. Un second problème s'intéresse un à micro-réseau multi-énergies îloté avec différents types de charges. L'influence de trois facteurs sur les résultats du dimensionnement est en particulier étudiée : la stratégie de gestion, la précision des prévisions de consommation et de production renouvelable, ainsi que la dégradation des moyens de stockage. Une troisième partie de la thèse traite du dimensionnement d'un micro-réseau connecté aux réseaux de gaz, électricité et chaleur. La résilience du réseau est étudiée de façon à maximiser la résistance à une panne ou un défaut. La notion de centralité intermédiaire est utilisée pour déterminer le cas le plus défavorable pour une contingence et analyser son impact sur le dimensionnement. Deux systèmes de test de tailles différentes sont utilisés pour valider l'application de la méthode proposée et sa sensibilité à différents paramètres.

Méthodes empiriques pour la détection des cartels Le projet de thèse présente différentes méthodes empiriques permettant de détecter des cartels. Il vise à démontrer premièrement que des résultats efficaces peuvent être obtenus avec de simples indicateurs statistiques et deuxièmement que les méthodes économétriques traditionnelles ne sont pas aussi efficaces.

En tant qu'être humain, il nous est aisé de juger visuellement du caractère dispersé ou concentré d'une distribution. Pour autant, la formalisation quantitative de nos impressions est problématique. Elle est tributaire des échelles d'analyse choisies. Cette dépendance des indicateurs aux échelles a changé de statut. Initialement considérée comme un frein à la connaissance, elle témoigne à présent de l'organisation multi-échelle des distributions étudiées. L'objectif central de cette thèse est d'approfondir les limites et l'apport des indicateurs multi-échelles et trans-échelles à l'étude des distributions spatiales des implantations humaines. L'analyse spatiale vise à comparer les distributions spatiales à une répartition uniforme. La manière dont on s'éloigne de cette référence est utilisée pour caractériser l'organisation multi-échelle des distributions analysées. L'application de ces méthodes aux implantations humaines n'a pas été satisfaisante. Le recours à une référence exogène n'est pas adapté à des distributions très inégalement concentrées dans l'espace. L'analyse fractale, fréquemment utilisée en géographie urbaine, considère que les distributions analysées sont leur propre étalon de mesure. Les dimensions fractales mesurent la façon dont l'espace occupé par celles-ci évolue à travers les échelles. Ce type d'analyse requiert une régularité entre les échelles, l'invariance d'échelle dont l'existence n'est pas vérifiée sur l'ensemble des territoires. L'analyse trans-échelle généralise les principes de l'analyse fractale à toutes les distributions et permet de caractériser l'inégale concentration des implantations humaines dans les territoires ruraux et urbains.

Approche pour la sûreté de fonctionnement en environnement mobile : application aux véhicules autonomes et connectés. Les véhicules autonomes et connectés (VAC) doivent avoir une exigence de fiabilité et de sécurité adéquate dans un environnement incertain aux circonstances complexes. La technologie des capteurs, les actionneurs et l'intelligence artificielle (IA) améliorent constamment leurs performances, ce qui permet un développement continu des véhicules autonomes et une automatisation accrue de la tâche de conduite. Les VAC présentent de nombreux avantages dans la vie humaine, tels que l’augmentation de la sécurité routière, la réduction de la pollution et la fourniture d’une mobilité autonome aux non-conducteurs. Cependant, ces composants avancés créent un nouvel ensemble de défis en matière de sécurité et de fiabilité. Il est donc nécessaire d’évaluer ces technologies avant leur mise en œuvre.Nous étudions dans cette thèse la fiabilité du VAC dans son ensemble, en nous concentrant sur les capteurs et le système de communication. Pour cela, une analyse fonctionnelle a été réalisée pour le système VAC. Notre approche scientifique pour l'analyse de la fiabilité du VAC a été structurée avec des méthodes combinant des approches quantitatives et qualitatives (telles que l'analyse fonctionnelle interne et externe, l'analyse préliminaire des risques (APR) et l'analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité (AMDEC), etc. Afin de prouver nos résultats, une simulation a été réalisée à l'aide de la probabilité d'analyse d'arbre de défaillance (ADD) et elle a été réalisée pour valider l'approche proposée. Les données (taux d'échec) utilisées proviennent d'une base de données professionnelle concernant le type de composants présentés dans le système. À partir de ces données, un modèle probabiliste de dégradation a été proposé. Le calcul de probabilité a été effectué par rapport à un moment d'utilisation de référence. Par la suite, une analyse de sensibilité a été suggérée concernant les paramètres de fiabilité et des propositions de restructuration ont été élaborées pour les composants.CAV fournit des services de communication entre véhicules : véhicules à véhicules (V2V) ou avec infrastructures côté rue : véhicules à infrastructures (V2I). La technologie des “Communications dédiées à courte portée” (DSRC = Dedicated Short Range Communications) utilise plusieurs canaux pour fournir une variété d'applications de sécurité. Les applications de sécurité nécessitent des transmissions appropriées et fiables, tandis que les applications non liées à la sécurité exigent des performances et une vitesse élevée. Aujourd’hui, la diffusion de messages de sécurité de base (Basic safety message, BSM) est l’un des services fondamentaux des véhicules connectés. Pour cela, un modèle analytique destiné à évaluer la fiabilité des services de diffusion V2V relatifs à la sécurité basée sur IEEE 802.11 dans le système DSRC sur autoroute a été proposé. Enfin, une amélioration du modèle proposé a été faite afin d'accroître la fiabilité de la connexion V2V, en tenant compte de nombreux facteurs tels que la portée de transmission, la densité du véhicule, la distance de sécurité sur l'autoroute, le taux d'erreur de paquets, l'influence de bruit et les taux de défaillants pour les équipements de communications.L'évaluation de ces problèmes conduit à une analyse de sensibilité liée aux paramètres de fiabilité, ce qui contribue à davantage d'innovation dans les domaines de l'ingénierie automobile.

Les adventices sont la principale menace pour les cultures, pour les gérer le moyen le plus utilisé est l’application d’herbicides. Leur emploi doit être réduit en raison de problèmes de santé et d'environnement. Pour les remplacer, il faut mettre en place des combinaisons de pratiques culturales. Cette complexification de la gestion des adventices, la nécessité de la raisonner sur le long terme et la multiplicité des impacts du système de culture font que les outils de modélisation sont d'une grande aide pour concevoir des systèmes de culture innovants. L'objectif de la thèse est de développer un outil d'aide à la décision (OAD) pour des conseillers agricoles afin d'assister la reconception de systèmes de culture moins consommateurs en herbicides. Notre approche consiste à déterminer la structure de ce nouvel OAD en interaction avec les futurs utilisateurs et son contenu biophysique à partir du fonctionnement de l'agroécosystème d'un modèle de recherche. Ce modèle est FLORSYS, un modèle mécaniste de « parcelle virtuelle » qui simule la dynamique de la flore adventice et du couvert cultivé en fonction des systèmes de culture et du pédoclimat et qui en déduit des indicateurs d'impact de la flore adventice sur la production agricole et les services écosystémiques. La thèse comprend trois étapes : (1) accélération de FLORSYS en méta-modélisant, par polynômes du chaos, son module le plus lent, le module d'interception du rayonnement lumineux individu-centrée du couvert culture:adventices avec transfert et interception de la lumière simulée au niveau du voxel (pixel 3D); (2) identification des pratiques culturales ayant le plus d'effet sur les indicateurs d'impact de la flore adventice, par fouille de données sur un très grand nombre de systèmes de culture réels simulés avec FLORSYS. Pour élargir la gamme des combinaisons d'entrées explorées, des systèmes de culture aléatoires ont été ajoutés à l'analyse. Des forêts aléatoires ont permis d'établir des grilles des techniques culturales les plus influentes en fonction des objectifs visés ; les arbres de régression identifient les combinaisons de pratiques culturales permettant d'atteindre ces mêmes objectifs; (3) en parallèle, le co-développement de la structure de l'OAD avec les futurs utilisateurs s’est fait via enquêtes et ateliers de co-conception de systèmes de culture, en termes de questions traitées, choix et formats des entrées et sorties etc. Dans l'étape (1), la comparaison entre la version voxelisée et la version méta-modélisée au niveau de la plante entière a mis en lumière le compromis précision/rapidité du modèle. Le métamodèle est plus rapide pour tester des stratégies d'agriculture de précision nécessitant de connaître précisément la position et le volume des plantes. Dans les autres cas, diminuer la précision en utilisant la version voxelisée avec un grand voxel est plus rapide. L'étape (2) montre que pour réduire l'impact des adventices sur la production, le travail du sol, principalement en été, et l’utilisation d’herbicides sont les pratiques les plus influentes. L'étape (3) a identifié deux cas d'utilisation pour le futur OAD : la reconception de systèmes de culture nécessite un OAD synthétique basé sur des méta-règles de décision; le réajustement de système de culture nécessite un OAD plus détaillé en termes de description du système de culture et des effets de la flore. L'OAD synthétique est composé de grilles de conseil, d'arbres de décision et d’un simulateur rapide basé sur des forêts aléatoires; sa facilité et sa capacité à prédire à la fois des éléments connus mais aussi surprenants pour les conseillers, en font un intéressant support lors d'ateliers de conception de systèmes de culture pour proposer les grandes lignes de reconception des systèmes de culture multiperformants. L’OAD détaillé sera une version de FLORSYS pré-paramétrée pour différentes régions pour ajuster finement des systèmes de culture candidats à chaque type de situation d'agriculteur.

Modélisation numérique et optimisation d'une machine frigorifique régénérative Stirling destinée à la production de froid à température modérée Les machines à cycle Stirling sont utilisées aussi bien en cycle moteur que récepteur. Le moteur à cycle Stirling possède un bon potentiel d'utilisation en raison de certains avantages comme la combustion externe et la flexibilité du carburant. La machine Stirling est utilisée en cryogénie mais les applications pour le refroidissement domestique sont encore peu développées. L'objectif principal de ce travail est de développer un modèle numérique thermodynamique permettant de déterminer et d’optimiser les performances d’une machine frigorifique pour des applications de froid domestiques. Cette thèse présente donc la modélisation numérique, la simulation, la validation expérimentale et l'optimisation paramétrique d'un réfrigérateur Stirling de type Beta, conçu au laboratoire fonctionnant avec de l’air pour une application domestique.Nous avons développé un modèle numérique non-idéal du second ordre appelé modèle simple modifié. Ce modèle incorpore des pertes thermiques et fluidiques par conduction, effet navette pompage, pertes de charge, fuites de gaz vers le volume tampon. Ces pertes sont directement intégrées dans le modèle d’équations différentielles permettant d’exprimer les variations de pression, de température, de masse de gaz dans les volumes de compression et de détente, ainsi que les débits massiques de gaz traversant les différents volumes de la machine Stirling. La prise en compte de ces pertes permet de calculer la production de froid et le coefficient de performance (COP) associé. Le modèle est simulé à l'aide du code MATLAB. Les résultats numériques sont comparés aux résultats expérimentaux et aux résultats issus de la littérature. Le modèle numérique proposé peut être utilisé pour concevoir une machine frigorifique à cycle Stirling avec une précision raisonnable. La contribution de cette étude comprend également l'investigation de l'effet des différents fluides de travail (air, azote, hydrogène et hélium) sur les performances de la machine frigorifique et son optimisation paramétrique. Dans la gamme d’utilisation de la machine, l'air et l'azote ont montré de meilleures performances de refroidissement que l'hélium et l'hydrogène, principalement en raison du débit massique plus élevé. L'optimisation paramétrique des performances de la machine frigorifique comprend également les effets des paramètres de fonctionnement (vitesse de rotation, pression de charge et température) et géométriques (angle de phase, dimensions et porosité du régénérateur, jeu entre le piston et le cylindre, rapport du volume balayé et rapport du diamètre du piston à la course). Enfin, nous proposons des jeux de paramètres permettant d’optimiser un réfrigérateur Stirling présentant un COP de 1.3, une puissance frigorifique de 625 W à une température de -4 °C.

La compréhension du fonctionnement des aquifères karstiques est un enjeu considérable au vu des structures complexes de ces réservoirs. La forte hétérogénéité des écoulements induit une grande vulnérabilité de ces milieux et des comportements variés au cours des crues en lien avec différents processus de recharge. Dans le Massif du Jura, les aquifères karstiques constituent la principale ressource en eau potable et posent la question de leur rôle dans la dégradation de la qualité de l'eau observée depuis plusieurs décennies. Cette thèse propose différentes approches complémentaires pour mieux comprendre les dynamiques de crues dans ces aquifères sous diverses conditions hydrologiques. Plusieurs systèmes karstiques du Massif du Jura, présentant des dimensions variables et dominés par des mécanismes de recharges distincts, sont caractérisés à partir de suivis physico-chimiques et hydrochimiques détaillés.Tout d'abord, les différents systèmes sont comparés à l'échelle du cycle hydrologique et à l'échelle saisonnière afin d'identifier les processus de recharge dominants (infiltrations localisées et/ou diffuses) ainsi que les signatures hydrochimiques caractéristiques (arrivées allochtones, autochtones et/ou anthropiques). Une étude comparative de deux systèmes met en avant la forte variabilité saisonnière de la réponse hydrochimique sur un système marqué par une recharge localisée importante. Les différents systèmes sont ensuite analysés à une échelle de temps plus fine afin de mieux comprendre les dynamiques de crues. Une crue intense d'automne a été ainsi comparée à de plus petites crues précédées par des périodes d'étiages importantes et marquées par des signatures hydrochimiques anthropiques significatives. A partir de ces résultats, la méthode EMMA (End-Member Mixing Analysis) est appliquée afin d'établir les principaux pôles hydrochirniques responsables des contributions caractéristiques des différents systèmes. Ensuite, au vu du transport important de matières en suspension au cours des crues dans ces aquifères, une partie de ce travail vise à mieux comprendre le rôle et l'impact de ces matières sur le transport dissous et colloïdal. Les éléments traces métalliques (ETM) sont utilisés afin de caractériser l'origine et la dynamique des transferts. Ils apparaissent alors comme des outils pertinents pour identifier des phénomènes de dépôts et de remobilisation de particules dans le système. Ces dynamiques s'observent à la fois sur le système de Fourbanne marqué par une infiltration localisée importante et sur le petit système du Dahon, caractérisé par une infiltration diffuse.Finalement, afin de mieux comprendre la variabilité spatio-temporelle des interactions qui ont lieu au cours des crues le long du conduit karstique, une nouvelle approche de modélisation est définit. Elle propose l'utilisation des équations de l'onde diffusante et d'advection-diffusion avec la même résolution mathématique (solution analytique d'Hayarni (1951)) en supposant une distribution uniforme des échanges le long du conduit. A partir d'une modélisation inverse, elle permet alors d'identifier et d'estimer les échanges en termes de flux hydriques et de flux massiques entre deux stations de mesure. Cette méthodologie est appliquée sur le système de Fourbanne le long de deux tronçons caractérisant (1) la zone non-saturée et (2) zone non-saturée et saturée. L'analyse de plusieurs crues permet d'observer des dynamiques d'échanges variées sur les deux tronçons. Elle permet ainsi d'établir un schéma de fonctionnement du système soulignant des interactions importantes dans la zone saturée et également le rôle de la zone non-saturée pour le stockage dans le système karstique.Ce travail de thèse propose donc un ensemble d'outils riches et complémentaires pour mieux comprendre les dynamiques de crues et montre l'importance de coupler l'analyse des processus hydrodynamiques et hydrochimiques afin de mieux déchiffrer le fonctionnement de ces aquifères.

Gestion de l'énergie prédictive appliquée aux véhicules hybrides pile à combustible Les véhicules électriques hybrides à pile à combustible ont été largement considérés comme la substitution prometteuse par rapport aux véhicules traditionnels à moteur à combustion interne. Pour réduire les coûts d'exploitation des véhicules, une solution pratique au stade actuel consiste à utiliser efficacement et sainement les systèmes de propulsion hybrides. Une telle tâche peut être remplie via des stratégies de gestion d'énergie fiables, qui coordonnent les sorties de plusieurs sources d'énergie pour satisfaire la demande de puissance des véhicules.Dans un tel contexte, cette thèse vise à concevoir des stratégies de gestion intelligente de l'énergie pour les véhicules électriques hybrides à pile à combustible. Par rapport aux stratégies de contrôle existantes, cette thèse se concentre particulièrement sur la possibilité de combiner les informations de conduite prévues avec le cadre de contrôle optimal en temps réel. Plusieurs techniques de prédiction de conduite sont développées pour estimer les conditions de conduite à venir, comme la vitesse du véhicule, la référence de l’état de charge de la batterie et les informations sur le modèle de conduite. Ensuite, la model predictive control est sélectionnée pour la prise de décision en temps réel, car elle est capable de gérer les systèmes contraints variant dans le temps et est pratique pour l'intégration des informations prédictives de pilotage. Sur la base des résultats prévus et model predictive control, plusieurs stratégies de gestion prédictive de l'énergie sont établies, visant à économiser la consommation d'hydrogène et à améliorer la durabilité des piles à combustible par rapport aux stratégies de référence.La simulation hors ligne et les tests logiciels en boucle ont vérifié la fonctionnalité et l'adéquation en temps réel des stratégies proposées.

Implémentation matérielle de générateurs de nombres pseudo-aléatoires basés sur les itérations chaotiques La sécurité et la cryptographie sont des éléments clés pour les dispositifs soumis à des contraintes comme l’IOT, Carte à Puce, Systèm Embarqué, etc. Leur implémentation matérielle constitue un défi en termes de limitation en ressources physiques, vitesse de fonctionnement, capacité de mémoire, etc. Dans ce contexte, comme la plupart des protocoles s’appuient sur la sécurité d’un bon générateur de nombres aléatoires, considéré comme un élément indispensable dans le noyau de sécurité. Par conséquent, le présent travail propose des nouveaux générateurs pseudo-aléatoires basés sur des itérations chaotiques, et conçus pour être déployés sur des supports matériels, à savoir sur du FPGA ou du ASIC. Ces implémentations matérielles peuvent être décrites comme des post-traitements sur des générateurs existants. Elles transforment donc une suite de nombres non-uniformes en une autre suite de nombres uniformes. La dépendance entre l’entrée et la sortie a été prouvée chaotique selon les définitions mathématiques du chaos fournies notamment par Devaney et Li-Yorke. Suite à cela, nous effectuant tout d’abord un état de l’art complet sur les mises en œuvre matérielles et physiques des générateurs de nombres pseudo-aléatoires (PRNG, pour pseudorandom number generators). Nous proposons ensuite de nouveaux générateurs à base d’itérations chaotiques (IC) qui seront testés sur notre plate-forme matérielle. L’idée de départ était de partir du n-cube (ou, de manière équivalente, de la négation vectorielle dans les IC), puis d’enlever un cycle Hamiltonien suffisamment équilibré pour produire de nouvelles fonctions à itérer, à laquelle s’ajoute une permutation en sortie. Les méthodes préconisées pour trouver de bonnes fonctions serons détaillées, et le tout sera implanté sur notre plate-forme FPGA. Les générateurs obtenus disposent généralement d’un meilleur profil statistique que leur entrée, tout en fonctionnant à une grande vitesse. Finalement, nous les implémenterons sur de nombreux supports matériels (65-nm ASIC circuit and Zynq FPGA platform).

Développement d’outils pour l’étude précise des émissions supra-harmoniques dans les réseaux intelligents Alors que la préoccupation mondiale pour le changement climatique et ses effets se multiplient, les gouvernements sont forcés de prendre des décisions fermes en faveur de la mise en place des réseaux électriques intelligents. Toutefois, le succès de ces actions dépend fortement de la satisfaction de certaines exigences du réseau électrique soulevées par la qualité de l’énergie fournie et les moyens de l’évaluer. Les réseaux électriques intelligents doivent relever les défis posés par l’utilisation croissante des sources d’énergie renouvelables, telles que le photovoltaïque (PV), le vent, etc. et les équipements, tels que les onduleurs photovoltaïques (PVI), les chargeurs de véhicules électriques (EVC), etc. Cela introduit un environnement opérationnel de dynamique complexe pour le système de distribution. Les distorsions provenant d’équipement de nouvelle génération et de charge sont généralement plus importantes et moins régulières que celles dues à l’équipement de génération traditionnelle et de charge, rendant les mesures de puissance et d’énergie difficiles à effectuer.Dans ce contexte, la thèse vise à quantifier et reproduire les émissions supra-harmoniques pour des fréquences de 2 à 150 kHz. Par conséquent, la littérature existante sur les émissions supra-harmoniques pour des fréquences de 2 à 150 kHz est étudiée. Le système de mesure à 4 voies est conçu et mis en œuvre pour la mesure des composantes fondamentales et supra-harmoniques des formes d’onde de tension et de courant pour des fréquences de 2 à 150 kHz dans le réseau électrique. Les mesures sont effectuées dans la plateforme Concept Grid. La caractérisation des équipements individuels et les tests du réseau électrique sont effectués ici. Les formes d’onde acquises durant les campagnes de mesure sont traitées mathématiquement à l’aide de l’algorithme de transformation rapide de Fourier (FFT) et statistiquement à l’aide de l’algorithme d’analyse de variance (ANOVA). Le traitement mathématique et statistique des formes d’onde acquises permet de déterminer les effets individuels et les interactions des différents paramètres dans la génération des émissions supra-harmoniques dans le réseau électrique. Les différents paramètres, tels que les émissions primaires et secondaires, les effets de la longueur du câble, les effets de l’ajout soudain et l’enlèvement de l’équipement de charge sont également étudiés.La thèse décrit la conception de la plateforme complexe d’onde, qui peut être utilisée pour des essais en laboratoire et la caractérisation des analyseurs de qualité de puissance (PQA) pour des fréquences de 2 à 150 kHz. Dans les réseaux électriques, la plateforme d’onde peut être utilisée pour mesurer les émissions supra-harmoniques pour des fréquences de 2 à 150 kHz. L’architecture logicielle de la plateforme d’onde est décrite ici. De plus, le document explique la conception matérielle de la plateforme d’onde. Il comprend également les applications de la plateforme d’onde du laboratoire et du réseau électrique. La configuration au laboratoire pour la caractérisation du PQA et le schéma de mesure pour les formes d’onde du réseau électrique sont également représentés ici. Le bilan d’incertitude pour la plateforme d’onde est calculé en tenant compte des différents facteurs, tels que la longueur du câble, le bruit, etc., sont discutés dans la thèse. Enfin, le PQA est caractérisé dans des fréquences de 2 à 150 kHz par rapport à la plateforme d’onde pour des amplitudes d’émission variables.

BACKGROUND: While several studies conducted on Lyme borreliosis (LB) risk in the United States showed an association with environmental characteristics, most of European studies considered solely the effect of climate characteristics. OBJECTIVES: The aims of this study were to estimate incidence of erythema migrans (EM) in five regions of France and to analyze associations with several environmental characteristics of the place of residence. METHODS: LB surveillance networks of general practitioners (GPs) were set up for a period of 2 years in five regions of France. Participating GPs reported all patients with EM during the study period. Data were pooled according to a standardized EM case definition. For each area with a participating GP, age-standardized incidence rates and ratios were estimated. Associations with altitude, indicators of landscape composition, and indicators of landscape configuration were tested with multivariate Poisson regression. RESULTS: Standardized estimated incidence rates of EM per 10(5) person-years were 8.8 [95% confidence interval (CI)=7.9-9.7] in Aquitaine, 40.0 (95% CI 36.4-43.6) in Limousin, 76.0 (95% CI 72.9-79.1) in the three participating départements of Rhône-Alpes, 46.1 (95% CI 43.0-49.2) in Franche-Comté, and 87.7 (95% CI 84.6-90.8) in Alsace. In multivariate analysis, age-adjusted incidence rates increased with the altitude (p<0.0001) and decreased with forest patch density (p<0.0001). CONCLUSION: The marked variations in EM risk among the five regions were partly related to differences in landscape and environmental characteristics. The latter may point out potential risk areas and provide information for targeting preventive actions.

Quelques aspects de la structure linéaire des espaces Lipschitz libres. Quelques aspects de la géométrie des espaces Lipschitz. En premier lieu, nous donnons les propriétés fondamentales des espaces Lipschitz libres. Puis, nous démontrons que l'image canonique d'un espace métrique M est faiblement fermée dans l'espace libre associé F(M). Nous prouvons un résultat similaire pour l'ensemble des molécules. Dans le second chapitre, nous étudions les conditions sous lesquelles F(M) est isométriquement un dual. En particulier, nous généralisons un résultat de Kalton sur ce sujet. Par la suite, nous nous focalisons sur les espaces métriques uniformément discrets et sur les espaces métriques provenant des p-Banach. Au chapitre suivant, nous explorons le comportement de type l1 des espaces libres. Entre autres, nous démontrons que F(M) a la propriété de Schur dès que l'espace des fonctions petit-Lipschitz est 1-normant pour F(M). Sous des hypothèses supplémentaires, nous parvenons à plonger F(M) dans une somme l_1 d'espaces de dimension finie.Dans le quatrième chapitre, nous nous intéressons à la structure extrémale de F(M). Notamment, nous montrons que tout point extrémal préservé de la boule unité d'un espace libre est un point de dentabilité. Si F(M) admet un prédual, nous obtenons une description précise de sa structure extrémale.Le cinquième chapitre s'intéresse aux fonctions Lipschitziennes à valeurs vectorielles. Nous généralisons certains résultats obtenus dans les trois premiers chapitres. Nous obtenons également un résultat sur la densité des fonctions Lipschitziennes qui atteignent leur norme.

Dynamique collective des structures périodiques non-linéaires faiblement couplées Bien que la dynamique des réseaux périodiques non-linéaires ait été investiguée dans les domainestemporel et fréquentiel, il existe un réel besoin d’identifier des relations pratiques avec lephénomène de la localisation d’énergie en termes d’interactions modales et topologies de bifurcation.L’objectif principal de cette thèse consiste à exploiter le phénomène de la localisation pourmodéliser la dynamique collective d’un réseau périodique de résonateurs non-linéaires faiblementcouplés.Un modèle analytico-numérique a été développé pour étudier la dynamique collective d’unréseau périodique d’oscillateurs non-linéaires couplés sous excitations simultanées primaire et paramétrique,où les interactions modales, les topologies de bifurcations et les bassins d’attraction ontété analysés. Des réseaux de pendules et de nano-poutres couplés électrostatiquement ont étéinvestigués sous excitation extérieure et paramétrique, respectivement. Il a été démontré qu’enaugmentant le nombre d’oscillateurs, le nombre de solutions multimodales et la distribution desbassins d’attraction des branches résonantes augmentent. Ce modèle a été étendu pour investiguerla dynamique collective des réseaux 2D de pendules couplés et de billes sphériques en compressionsous excitation à la base, où la dynamique collective est plus riche avec des amplitudes de vibrationplus importantes et des bandes passantes plus larges. Une deuxième investigation de cettethèse consiste à identifier les solitons associés à la dynamique collective d’un réseau périodique etd’étudier sa stabilité.

Modélisation et analyse de stabilité de robots flexibles : une approche Hamiltonien à ports à paramètres distribués L'objectif de cette thèse est de fournir un cadre mathématique permettant d'expliciter les modèles dynamiques d'une classe de mécanismes flexibles, de concevoir des lois de commandes adaptée et d'analyser le comportement asymptotique en boucle fermée qui en résulte. D'un point de vue mathématique, les parties flexibles sont décrites par des équations aux dérivée partielles (EDP), alors que la dynamique des parties rigides est décrite par des équations aux dérivée ordinaires (EDO). Par conséquent, le modèle global est décrit par un ensemble mixte de EDO-EDP (m-EDO-EDP), que en cette thèse est etudié en utilisant l'approche hamiltonienne à ports combinée à la théorie des semi-groupes.Tout d'abord, nous définissons une procédure rigoureuse basée sur le principe de moindre action afin d'établir le modèle des mécanismes avec d'éventuels composants flexibles, en fournissant plusieurs exemples illustratifs. Les parties à paramètres distribuées sont modélisées comme des systèmes de contrôle frontière unidimensionnels.Dans un second temps, différentes lois de commande stabilisantes sont synthétisées sur une classe de systèmes m-EDP-EDO linéaires. Les lois de commande proposées permettent d'atteindre une stabilité asymptotique ou exponentielle.Enfin, nous nous intéressons au problème de contact entre un bras rotatif et son environnement dans le cas où le système en rotation est considéré comme étant rigide ou flexible. Puisque ce système présente des changements instantanés dans les temps d'impact, nous étudions ce problème à l'aide de la théorie de commutation appliquée à des systèmes de dimensions infinie.

Planification du personnel et rotation des tâches en considérant des facteurs ergonomiques : application aux systèmes de production et soins à domicile Cette thèse porte sur la planification du personnel en accordant une attention particulière à l'aspect humain et aux facteurs ergonomiques dans le domaine de la production. Un certain nombre de modèles mathématiques sont présentés pour formuler les problèmes d'ordonnancement et de planification du personnel étudié. Concernant les modèles de planification, la productivité du système de fabrication et le bien-être des travailleurs sont ciblés. De cette manière, une méthode d'affectation des travailleurs est présentée pour réduire le temps de production et une méthode d'ordonnancement pour la rotation des tâches est présentée afin d’équilibrer la charge de travail des opérateurs. À cet effet, une analyse ergonomique est effectuée sur les postes de travail du système de production étudié. Cette analyse aboutit à l'évaluation des postes du travail suivant la convention dite des feux de circulation, c'est-à-dire que les postes sont classés dans les niveaux de charge faible, moyen et élevé qui sont représentés respectivement par les couleurs verte, jaune et rouge. Une approche mathématique est développée pour convertir ces résultats en valeurs numériques, car les paramètres quantitatifs sont plus applicables pour l'optimisation de la planification. Une programmation multi-objectifs est proposée pour optimiser les deux objectifs mentionnés du problème d'ordonnancement de tournée du personnel étudié. Les méthodes d'agrégation linéaire et de ε-contrainte sont appliquées pour résoudre ce modèle d'optimisation. En outre, cette thèse présente une nouvelle variante du problème d'affectation appelé problème d'affectation généralisée par séquence qui est défini pour la planification du personnel dans un système combiné constitué des postes de travail en série et en parallèle. Il est prouvé que ce problème d'optimisation combinatoire est NP-difficile et les méthodes exactes ne sont pas capables de résoudre les instances de grande taille. Ainsi, trois méthodes approchées composées de deux approches matheuristiques et une heuristique hybride sont développées pour résoudre ce problème. Les méthodes matheuristiques sont basées sur la décomposition de la formulation pour simplifier le modèle principal en deux ou plusieurs modèles plus petits. La troisième méthode est une heuristique gloutonne combinée à une recherche locale. En outre, dans la dernière étape de cette thèse, la planification des ressources humaines pour un système de soins à domicile est formulée mathématiquement. Selon la structure du système, une intégration des problèmes d'affectation et de tournées de véhicules est présentée. Enfin, une approche matheuristique en trois étapes est proposée pour résoudre ce problème d'optimisation combinatoire.

Caractérisation mécanique des fibres végétales à l'aide de moyens micro-mécatroniques de haute précision : étude du comportement transversal de fibres élémentaires et de l'adhésion inter-fibres Les fibres utilisées couramment dans les matériaux composites (verre, carbone, kevlar) sont généralement issus de ressources non renouvelables ou de procédés de fabrication énergivores. Le remplacement de ces fibres par des fibres végétales, comme le lin, le chanvre ou l'ortie, représente une alternative respectueuse de l'environnement, dont la popularité ne cesse de croître. En effet, ces fibres sont à la fois renouvelables et biodégradables, tout en étant légères et en présentant de bonnes propriétés techniques. Cependant, à l'exception des propriétés longitudinales, la connaissance de leurs propriétés mécaniques est encore limitée. Pourtant, la caractérisation de ces propriétés est essentielle pour le développement de nouveaux matériaux composites. Néanmoins, la taille micrométrique et la morphologie complexe des fibres végétales constituent des défis majeurs pour leur caractérisation.Dans cette thèse de doctorat, deux approches différentes sont utilisées pour surmonter ces défis. Premièrement, des plateformes expérimentales micro-mécatroniques de haute précision sont développées pour effectuer des mesures à l'échelle des fibres. Grâce à ces plateformes, le comportement transversal des fibres végétales et l'adhésion inter-fibres sont étudiés et caractérisés pour la première fois, à travers des essais de compression transversale et de pelage. Deuxièmement, l’analyse analyse éléments finis est utilisée afin d’évaluer l'influence de différents paramètres morphologiques et matériels sur le comportement des fibres en compression.La compression transversale d'une fibre élémentaire est un essai complexe. L’augmentation de la surface de contact pendant la compression induit une réponse non-linéaire, même pour des matériaux purement élastiques. Pour cette raison, des modèles analytiques, faisant des simplifications majeures dans la représentation de la géométrie et du comportement matériau de la fibre, sont utilisés pour identifier ses propriétés élastiques. En simulant la compression de fibres à géométrie complexe, ainsi que différents comportements matériau, le domaine de validité de ces modèles est évalué. L’influence majeure de l’alignement des plateaux de compression sur les résultats est démontrée par des expériences et des simulations. Un nouveau protocole visant à minimiser les désalignements entre plateaux est proposé. Enfin, une plateforme expérimentale micro-mécatronique innovante est développée pour la compression de fibres. Le développement de nouveaux capteurs, le contrôle du parallélisme et de l'humidité relative mais aussi l'actionnement précis et les multiples observations microscopiques en temps réel, offrent des capacités sans précédent en termes de précision et de répétabilité des mesures. Grâce à cette plateforme, le comportement en compression transversale de fibres végétales est étudié et leurs propriétés élastiques transverses sont identifiées.Les essais de pelage sont une approche typique pour mesurer l'adhésion entre surfaces. Une nouvelle plateforme micro-mécatronique est développée pour effectuer du pelage sur des fibres végétales. Une micro-pince actionnée, permet de saisir une seule fibre et de la séparer de son faisceau. Grâce à un capteur de force intégré, l'adhésion inter-fibre est directement mesurée. Ces mesures offrent des informations nouvelles et précieuses pour les processus d'extraction des fibres végétales, qui reposent actuellement sur des observations subjectives et des critères organoleptiques. En outre, des mécanismes de fracture complexes entre les fibres et leurs composants sont observés, indiquant une existence de mécanismes d'adhésion naturelle à l'échelle du micron.Globalement, nombreuses propriétés mécaniques des fibres végétales à haut potentiel industriel sont caractérisées pour la première fois. Les outils et les méthodes développés peuvent également être appliqués à la caractérisation de divers autres objets à n'importe quelle échelle.

Caractéristiques spatiales et temporelles des communautés de parasites bactériens dans les populations de campagnols terrestres (Arvicola terrestris) : uniformité statique ou hétérogénéité dynamique ? Le campagnol terrestre, Arvicola terrestris, occasionne en France, lors de ses pullulations cycliques interannuelles, d’importants dégâts aux prairies de montagne. Un groupe de travail constitué des équipes de recherche de l’Université de Franche-Comté (UFC), de l’INRA (Centre de Biologie et de Gestion des Populations) et d’organismes agricoles (Fédération Régionale de Défense contre les Organismes Nuisibles de Franche-Comté, FREDON), ont privilégié une approche « systémique » dans laquelle les interactions entre les campagnols, leur habitat (paysage, prédateurs) et les pratiques agricoles sont analysées de façon hiérarchisées (spatialement et temporellement). Un des objectifs est de mettre en évidence le plus grand nombre possible de facteurs de contrôle sur lesquels il est possible d’agir, et l'échelle à laquelle ces actions sont pertinentes. Ces études ont permis d’initier une stratégie, expérimentée avec succès, notamment en Franche-Comté et en Auvergne, et qui privilégie la lutte raisonnée. Il subsiste néanmoins des zones d’ombre relatives à la compréhension du cycle, notamment concernant les déterminants de la phase de déclin. Le rôle du cortège de pathogènes (parmi lesquels certains peuvent être transmis à l’homme) reste pour l’instant sujet de débat dans la littérature scientifique. La compréhension des facteurs clés déterminant cette phase devrait permettre aux éleveurs de mieux anticiper les impacts économiques et adopter les stratégies de contrôles des population les plus adéquates. Objectifs de la thèse (1) Tester les hypothèses des pathogènes et de la sénescence pour expliquer le déclin démographique. (2) Rechercher des indicateurs biologiques (diversité des pathogènes et/ou indicateurs immunitaires) qui permettent de prédire les phases de déclin et d’anticiper des mesures agricoles appropriées pour restaurer les prairies. (3) Evaluer le rôle de la transition entre la phase de forte densité et de déclin démographique pour l’émergence de pathogènes circulants par les populations de campagnols et responsables de maladies humaines. Méthodologie générale Des suivis de populations avec des prélèvements réguliers (mensuels) seront réalisés sur plusieurs populations (répliquats) dans la période qui encadre le déclin démographique. Des méthodes fondées sur le séquençage à haut débit (NGS : Next Generation Sequencing) pour l’épidémiologie permettent d’établir des catalogues complets des pathogènes (virus, bactéries, parasites) hébergées par les populations, et d’en mesurer les prévalences.