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Théorie de l’information et méthodes statistiques pour l’analyse des systèmes d’authentification utilisant des codes graphiques

/ Phan Ho Anh Thu / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 18-12-2014
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Le problème de l'authentification est approché par le biais de la théorie de l'information et le modèle d'authentification est analysé sous deux angles différents: soit en utilisant un code graphique brut, soit en utilisant un code graphique codé par codage canal. La première approche permet de proposer un système d'authentification basé sur le test de Neyman–Pearson. Afin de calculer la probabilité de fausse alarme et non-détection, nous avons d'une part utilisé le théorème de Sanov, d'autre part des méthodes de Monte-Carlo basées sur l'échantillonnage d'importance, et avons ainsi réussi à estimer précisément ces probabilités lorsqu'elles sont très faibles. Nous avons ensuite pu optimiser le modèle d'impression acquisition afin de maximiser les performances d'authentification. La deuxième approche propose d'utiliser un code graphique structuré via l'utilisation d'un codage déterministe. Nous montrons qu'il est possible de trouver des codes authentifiants pour lesquels les probabilité de fasse alarme et de non-détection seront conjointement très faibles. Dans le cas de l'authentification, nous avons cependant analyser un codage inadapté car le décodeur permet une transmission à la capacité du canal principal, mais devient inadapté au canal de l'adversaire. Nous avons donc du dans un premier temps calculer la capacité inadaptée liée au canal de l'adversaire, puis ensuite bornée la probabilité d'erreur de décodage liée à cette capacité. Ces résultats théoriques ont été confirmés par l'utilisation du codage Turbo. Nous montrons que pratiquement les performances des systèmes utilisant le codage canal sont supérieures aux performance liées au codage brut.

Commande robuste des systèmes à paramètres variables

/ Maalej Sonia / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2014
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Les travaux de cette thèse portent sur l'analyse de stabilité et la synthèse de commandes robustes pour les systèmes non linéaires. La conception des contrôleurs/observateurs nécessite souvent la connaissance totale ou partielle du modèle du procédé à contrôler. Néanmoins, l'obtention d'un modèle à la fois exploitable et suffisamment fidèle est difficile et chronophage, ce qui provoque l'augmentation du coût total de développement d'un système d'asservissement. Afin de réduire la quantité ainsi que la qualité des informations nécessaires sur le système, de nouvelles méthodes de synthèse d'observateurs et de contrôleurs ont été développées dans cette thèse. En effet, si le modèle est connu, une loi de commande par retour de sortie à base d'observateur de type Luenberger a été proposée. Pour cette loi de commande, le système bouclé est vu commme l’interonnexion de deux sous systèmes : la boucle fermée idéale et l'erreur d'observation. Dans le cas où peu d'informations sont disponibles, une loi de commande à modèle restreint (''sans modèle'') a été développée. Afin d’estimer l’état du système, des dérivateurs/estimateurs non-asymptotiques tel que les dérivateurs numériques basés sur l’algèbre différentielle ou encore les dérivateurs asymptotiques tels que les observateurs et les fitres ont été considérés. Les deux lois de commande proposées ont permis de conserver l'aspect non linéaire du système ainsi que d'obtenir des résultats les plus généraux que possible en reformulant les problèmes sous la forme de systèmes polytopiques convexes. Les travaux de cette thèse font appel principalement à la méthode directe de Lyapunov avec fonction quadratique.

Towards Bond Graph modeling of a class of system of systems : application to an intelligent transportation system

/ Kumar Pushpendra / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 03-12-2014
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Les systèmes à grande échelle intégrées qui travaillent ensemble pour une mission commune sont connus sous le nom de Systèmes de Systèmes (SdS). Ce travail propose une méthode de modélisation pour une classe de SdS, à savoir, les systèmes mécatronique, en utilisant l’approche de Bond graph. Cette approche est appliquée à un Système de Transport Intelligent par la modélisation de la dynamique du trafic de véhicules autonomes intelligent; où les communications de véhicule à véhicule et de véhicule à infrastructure sont considérées. Un tel ensemble de véhicules autonomes décrit l'organisation d'un SdS. La dynamique du trafic est modélisée sur trois niveaux d'abstraction, à savoir: sous-microscopique, microscopique, et macroscopique. Par la suite, les trois niveaux sont combinés pour développer un modèle multi-niveaux de la dynamique du trafic en utilisant la même approche du Bond graph. Le modèle est simulé dans des scénarios normaux et défectueux. Ensuite, le modèle est validé sur un simulateur en temps réel de la dynamique du véhicule. En plus, des expériences réelles sur véhicules autonomes intelligent sont effectuées pour valider le modèle. Enfin, le modèle est utilisé pour développer une stratégie de supervision du SdS de trafic basé sur l'analyse comportementale et structurelle du modèle bond graph.

Stratégie de commande tolérante aux fautes active pour des systèmes suractionnés

/ Haddad Alain / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 03-12-2014
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Une stratégie de commande tolérante aux fautes active pour des systèmes suractionnés est présentée dans ce mémoire de thèse. Elle est formée de 4 étapes : détection rapide du défaut, activation d’une commande tolérante aux fautes qui assure le suivi de trajectoire du système en présence du défaut, localisation précise du défaut et finalement reconfiguration du système en déconnectant ou en bloquant dans une position déterminée, le composant défaillant. Cette stratégie de commande s’applique à un véhicule autonome de type 2WS4WD : lorsque la déviation latérale du véhicule dépasse un seuil de sécurité dynamique, une commande tolérante aux fautes basée sur la génération de références est activée. Son objectif est d’assurer la redistribution des tâches au niveau des actionneurs sains, non utilisés en fonctionnement normal, pour compenser l’effet du défaut. La loi de commande est élaborée en utilisant la théorie de Lyapunov et la technique du backstepping et calculée par deux boucles interconnectées. La première boucle, appelée boucle externe, calcule les nouveaux objectifs locaux nécessaires pour atteindre l’objectif global du système. La second boucle, appelée boucle interne, calcule la loi de commande nécessaire pour assurer le suivi des objectifs locaux élaborés dans la boucle externe. Un algorithme de localisation précise de défaut est ensuite appliqué pour déterminer le composant défaillant. Une fois ce composant identifié, le système suractionné est reconfiguré en utilisant uniquement les composants sains. Les algorithmes de diagnostic et de commande tolérante aux fautes sont finalement validés en utilisant une co-simulation des logiciels CarSim et Matlab/Simulink.

Distances matricielles dans la théorie des fonctions de croyance pour l'analyse et caractérisation des interactions entre les sources d'informations

/ Loudahi Mehena / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 01-12-2014
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En plus des propriétés métriques et des interactions entre éléments focaux que doivent respecter les distances entre fonctions de croyance, la capacité de détecter une information commune en rapport à deux différents états de connaissance est examinée dans cette thèse. Cette exigence, ainsi que les deux autres, sont formalisés sous forme de propriétés mathématiques. Afin de développer de nouvelles distances entre fonctions de croyance satisfaisant ces propriétés, des distances basées sur des normes entre les matrices de spécialisation dempsteriennes sont étudiées. N'importe quelle norme matricielle peut être utilisée. Il est prouvé que la distance du type L1 basée sur les matrices de spécialisation réussit à satisfaire toutes les propriétés recherchées. Des liens intéressant et sans précédent entre la règle de combinaison conjonctive et cette distance sont démontrés. En guise de généralisation, nous montrons aussi que d'autre matrices de croyance peuvent être utilisées pour évaluer une distance entre fonctions de croyance. Ces matrices sont les matrices d'alpha-spécialisation et d'alpha-généralisation qui sont étroitement liées aux règles de combinaison alpha-jonctives. Nous prouvons aussi que la distance basée sur la norme L1 est consistante avec sa règle de combinaison alpha-jonctive correspondante. De plus, les alpha-jonctions sont des règles combinaisons dépendantes de la méta-connaissance inhérente aux alpha-jonctions qui est liée à la véracité des sources d'informations. Par conséquent, le comportement des distances entre fonctions de croyance est aussi analysé dans des situations diverses faisant intervenir une méta-connaissance incertaine ou partielle.

Modeling and control of a class of mobile omnidrive - Continuum manipulator robots, case of study : Robotino XT

/ Melingui Achille / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université de Yaoundé I / 09-09-2014
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Cette thèse s'intéresse à la modélisation et la commande d'une classe des manipulateurs mobiles continus, a savoir le Robotino XT. Ce dernier comporte un manipulateur bionique continu montée sur une plate-forme mobile omnidirectionnel appelée Robotino. Premièrement, en utilisant la logique floue de type-2 et le champ de potentiel artificiel, nous avons proposé un contrôleur hybride intelligent pour la navigation de la plate-forme mobile. Ensuite, une architecture de commande adaptative neuronale a été proposée pour le contrôle de la partie manipulatrice. Cette architecture comporte deux sous-contrôleurs. Le premier sous-contrôleur, associé à la cinématique du manipulateur, et basé sur un système d'apprentissage supervisé distal contrôle les comportements stationnaires du manipulateur; tandis que le second, associé à la cinétique du manipulateur, et basé sur une commande adaptative permet de contrôler les comportements non stationnaires. Enfin, les deux contrôleurs sont coordonnés par un système neuronal pour contrôler le Robotino XT. Les performances de chaque contrôleur sont évaluées en réalisant des expériences en temps réel.

Sequential Monte-Carlo sampler for Bayesian inference in complex systems

/ Nguyen Thi Le Thu / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 03-07-2014
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Dans de nombreux problèmes, des modèles complexes non-Gaussiens et/ou non-linéaires sont nécessaires pour décrire précisément le système physique étudié. Dans ce contexte, les algorithmes de Monte-Carlo sont des outils flexibles et puissants permettant de résoudre de tels problèmes d’inférence. Toutefois, en présence de loi a posteriori multimodale et/ou de grande dimension, les méthodes classiques de Monte-Carlo peuvent conduire à des résultats non satisfaisants. Dans cette thèse, nous étudions une approche plus robuste et efficace: échantillonneur séquentiel de Monte-Carlo. Bien que cette approche présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes traditionnelles de Monte-Carlo, le potentiel de cette technique est cependant très largement sous-exploité en traitement du signal. L’objectif de cette thèse est donc de proposer de nouvelles stratégies permettant d’améliorer l’efficacité de cet algorithme et ensuite de faciliter sa mise en œuvre pratique. Pour ce faire, nous proposons une approche adaptive qui sélectionne la séquence de distributions minimisant la variance asymptotique de l'estimateur de la constante de normalisation de la loi a posteriori. Deuxièmement, nous proposons un mécanisme de correction qui permet d’améliorer l’efficacité globale de la méthode en utilisant toutes les particules générées à travers toutes les itérations de l’algorithme (au lieu d’uniquement celles de la dernière itération). Enfin pour illustrer l’utilité de cette approche ainsi que des stratégies proposées, nous utilisons cet algorithme dans deux problèmes complexes: la localisation de sources multiples dans les réseaux de capteurs et la régression Bayésienne pénalisée.

Méthode de projection des données pour le diagnostic des systèmes linéaires et bilinéaires

/ Hakem Assia / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 27-06-2014
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Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à la détection, la localisation et l'estimation de défauts (capteurs, actionneurs et défauts internes) dans les systèmes modélisés sous forme d'état linéaire et bilinéaire. La méthode que nous proposons, (appelée MPD pour Méthode par Projection des Données), nécessite de connaître la structure du modèle comportemental mais ne nécessite pas de connaître les valeurs des paramètres de ce modèle. Les résidus sont générés par des techniques de projection matricielle en utilisant uniquement les données d'entrées et de sorties mesurées. Cette méthode peut être directement implantée sur des applications de même type sans que les paramètres de chaque système soient identifiés. Cette méthode pourrait donc être très utile pour tester des systèmes en fin de chaîne de fabrication ou pour être implantée sur un parc (groupe) de machines identiques. Elle pourrait être aussi utile pour des systèmes à paramètres difficilement identifiables. Les défauts internes (supposés abrupts et invariants, c'est-à-dire correspondant à un biais constant sur les paramètres) entraînent des dynamiques différentes qui correspondent à des modes de fonctionnement défaillant. Le problème de diagnostic se ramène alors à un problème d'estimation des instants de commutation et de reconnaissance du mode actif à chaque instant.

Contribution au contrôle des paramètres climatiques sous serre

/ El Afou Youssef / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université Moulay Ismaïl (Meknès, Maroc) / 16-06-2014
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L’objectif de ce travail de thèse est de présenter des résultats expérimentaux du contrôle de la température au sein d’une serre. Des techniques de commande de types PID et LQG, ajustées à l’aide de l’identfication et des techniques de commande sans modèle sont appliquées au processus complexe de régulation des paramètres climatiques sous serre. Les résultats obtenus nous ont permis d’envisager à terme une meilleure maîtrise des paramètres climatiques. La mise en oeuvre de ces contrôleurs requiert généralement la réalisation d’un dispositif électronique piloté par ordinateur doté d’une carte d’acquisition et de restitution des données. Cette carte qui est aussi associée aux circuits électroniques permet de réaliser l’acquisition, le traitement et le stockage des données climatiques (température, humidité relative de l’air, et teneur en CO2). Elle permet en outre une meilleure adaptation de la puissance fournie aux différents actionneurs installés au sein de la serre. Des interfaces graphiques ont été développées, en utilisant le logiciel SIMULINK/Matlab. Ces derniers rassemblent à la fois une rapidité de fonctionnement, une facilité d’utilisation et une interactivité et une puissance de traitement en temps réel de l’ensemble des données.

Optimisation de tournées de service en temps réel

/ Binart Sixtine / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Ecole Polytechnique de Montréal (Canada) / 28-03-2014
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Les tournées de service concernent l’organisation de déplacement de personnels vers des clients. Lors de la planification et de l’exécution de tournées de service mono-période, les entreprises sont confrontées aux aléas des temps de service et de parcours. C’est pourquoi, dans cette thèse, nous nous intéressons à une variante du problème de tournées de service, dans laquelle les temps de parcours et de service sont stochastiques. Il s’agit du problème de tournées de service multi-dépôt, incluant fenêtres de temps, temps de service et de parcours stochastiques avec priorité entre les clients (distinction clients obligatoires / clients optionnels). Pour résoudre cette problématique, nous proposons trois méthodes différentes. Dans la première méthode, nous construisons des routes contenant uniquement des clients obligatoires puis nous procédons à l’insertion des clients optionnels. La deuxième méthode est une méthode approchée basée sur la génération de colonnes consistant à générer un ensemble de routes de bonne qualité pour chaque véhicule puis à en sélectionner une par véhicule. La dernière méthode est un algorithme de branch and price dans lequel le sous-problème consiste à générer des routes réalisables pour un véhicule donné, tandis que le problème maître permet de sélectionner des routes en s’assurant que la priorité des clients est respectée. Après chacune de ces méthodes, afin d’évaluer la qualité de ces solutions face aux aléas, nous utilisons un algorithme de programmation dynamique et procédons à un ensemble de simulations du déroulement des tournées en temps réel. Nous avons testé ces méthodes sur des problèmes dont les données sont issues du milieu industriel.

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