L'interprétation des données radar relatives aux milieux naturels peut être grandement facilitée par la simulation partielle mais fine des interactions des ondes électromagnétiques avec ces milieux. Au cours de ce travail de thèse, nous avons adapté certains aspects de la méthode des différences finies en temporel au calcul de la diffraction électromagnétique par les sols, parmi lesquels l'introduction du champ accident, les conditions limites absorbantes et le calcul du champ lointain. Des codes ont été développés et validés en géométrie bi-dimensionnelle et tridimensionnelle. Nous avons également ouvert des perspectives sur une méthode multidomaines en temporel. L'objectif des outils de calcul réalisés est la simulation, dans les domaines temporels et fréquentiels, de la diffraction par les sols avec irrégularités de surface, hétérogénéité de volume et éventuellement présence de cibles. Ces aspects ont été introduits graduellement, d'abord par l'étude de sols rugueux homogènes, puis en prenant en compte l'hétérogénéité de volume liée à l'humidité et à la compacité, et enfin la présence d'objets enfouis. Ces différentes étapes ont permis d'étudier des problèmes variés pouvant difficilement trouver une réponse sans utiliser des méthodes numériques. En particulier, nous nous sommes intéressés à la pertinence de modèles de représentation des sols en surface vis à vis du coefficient de retrodiffusion, à l'influence des effets de volume sur la cohérence interférométrique et les réponses impulsionnelles, et à la caractérisation de cibles génériques.

L'objectif de ce travail de thèse a été de caractériser et de modéliser le comportement de diodes laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSELs) à 1,3µm et 1,55µm. Ces sources laser constituent en effet un enjeu majeur dans les transmissions d'information à haut débit. La modélisation est basée sur l'analogie entre les équations d'évolution monomodés linéarisées et les équations de Kirchhoff du circuit électrique équivalent de la cavité optique. Il est donc possible d'exprimer chaque élément de ce circuit en fonction des paramètres intrinsèques du VCSEL. Cependant, bien que les VCSELs utilisés soient en puce, le modèle électrique complet doit prendre en compte des effets parasites liés à l'accès électrique. Une méthode originale, basée sur la mesure du «Turn-On Delay» et des paramètres S, a donc été développée afin de pouvoir s'affranchir de ces effets parasites et ainsi d'obtenir la valeur de chaque élément du circuit sans procédure d'optimisation. Grâce à cette méthode, il est alors possible d'extraire les paramètres intrinsèques du VCSEL. Le modèle est ensuite confronté aux résultats de simulation des équations d'évolution linéarisées en fonction des paramètres extraits. Le comportement en bruit des VCSELs est également analysé afin de compléter le circuit électrique par des sources équivalentes de bruit en tension et en courant. Cela permet d'élaborer un schéma électrique équivalent complet validé expérimentalement. Enfin la mesure du spectre des VCSELs permet d'en déduire l'évolution de la largeur de raie en fonction du courant de polarisation et d'en extraire le facteur de Henry, source de dégradation des télécommunications optiques.

À partir de la décomposition fonctionnelle d'un système de commande en 2 parties : "opérative" et "commandé", on expose les problèmes de méthodologie pour la réalisation d'un système de commande basé sur un calculateur temps réel et on propose une méthode de travail permettant une décomposition des logiciels calquée sur décomposition fonctionnelle du système de commande. Application à la réalisation d'un système flexible de commande de robots.

Ce mémoire de thèse propose une méthodologie pour tenter de résoudre les problèmes de pilotage dans les systèmes flexibles de production effectuant des opérations d'assemblage. Pour représenter tout système, l'auteur propose d'abord une modélisation suivant la hiérarchie atelier-cellule-poste dans laquelle il redéfinit la notion de cellule en fonction des contraintes d'assemblage. Le pilotage est une gestion à court terme dont le problème principal dans le cas de l'assemblage est d'assurer l'arrivée des pièces à temps et en même temps sur les postes. Le but de la conduite à temps est de respecter les dates au plus tard des ordres de fabrication des produits à réaliser dans le système : la fonction lancement détermine les dates de lancement des pièces brutes et la fonction affectation des priorités permet de contrôler le retard de chacun des ordres. Le but de la conduite en même temps est de respecter les rendez-vous des pièces sur les plots d'assemblage: on gère donc les stocks situés en amont de ces rendez-vous pour éviter les blocages et limiter les attentes sur ces plots. Cette conduite se décompose suivant la hiérarchie de la modélisation en trois problèmes : le choix de la destination suivante pour une pièce, l'autorisation de départ de la pièce vers la destination et le choix du ou des prochaines pièces pour un plot se libérant. L'auteur décrit ensuite le logiciel de simulation aspa (analyse des systèmes de production d'assemblage) mis au point pour valider la modélisation et pour tester les politiques de gestion. On recherche les politiques les plus adaptées dans l'étude de deux applications industrielles : un atelier possédant une boucle centrale et une cellule constituée de convoyeurs en ligne. La conclusion met en valeur l'intérêt du logiciel de simulation développé et de l'approche générale qui permet de modéliser et de piloter tout système de production d'assemblage.

En environnements hostiles, les signaux GNSS (Global Navigation Satellite System) peuvent être soumis à des risques de brouillages intentionnels. Basées sur un réseau d'antennes adaptatif, les solutions spatio-temporelles (STAP) ont déjà montré de bonnes performances de réjection des interférences. Toutefois, lorsque le module GNSS est placé sous les pales d'un hélicoptère, des effets non-stationnaires, appelés Rotor Blade Modulation (RBM), créés par les multiples réflexions du signal sur les pales du rotor, peuvent dégrader les techniques usuelles d’antibrouillage. Le signal utile GNSS n’est alors plus accessible. Le travail de la thèse consiste donc à élaborer un système de protection des signaux GNSS adapté à la RBM. Pour cela, un modèle innovant de multitrajets, adapté à ce type de phénomène, a été développé. La comparaison de simulations électromagnétiques représentatives et de mesures expérimentales sur hélicoptère EC-120 a permis de valider ce modèle. Celui-ci permet d'estimer, par maximum de vraisemblance, les paramètres de la contribution non-stationnaire du signal reçu. Enfin, l'association d'un algorithme de filtrage des multitrajets par projection oblique et d'un traitement STAP permet d'éliminer la contribution dynamique puis statique de l'interférence. Les simulations montrent que le signal utile GNSS est alors de nouveau exploitable.

Cette étude porte sur l'exploration du domaine de fonctionnement d'une hélice de drone faiblement chargée en régime de rotation élevé, prenant en compte l'effet d'une mise en flèche de la pale. Pour cela, quatre hélices identiques mais de flèches différentes ont été réalisées. Expérimentalement, l'analyse de performances (coefficient de poussée, de puissance et rendements) à partir d'essais en soufflerie au point nominal a montré un gain de performance limité pour les hélices en flèche ; la similitude des performances des hélices en flèche d'extrémité, symétriques, est notable. Le résultat d'essais en visualisation rapide confirme la présence d'une nappe de sillage, limitée par des tourbillons d'extrémité de pale convergeant vers l'axe de la pale dans le domaine proche. La mise en flèche modifiant la charge, le niveau de convergeance dépend de l'hélice retenue. Une chaine anémométrique thermique trois voies a permis de qualifier le sillage pour plusieurs cas de fonctionnement et les quatre hélices retenues. Des planches de synthèse explorent le fonctionnement de l'hélice droite de référence BA000, et d'autres planches permettent la comparaison des hélices en flèche avec la référence. Une dernière campagne, utilisant un vélocimètre doppler laser bicomposante, a permis de valider partiellement les résultats d'essais de l'anémométrie thermique, et de proposer une caractérisation de la phase de génération du tourbillon. Sur un plan théorique, un code de type Fortran basé sur une méthode de ligne portante avec mise en équilibre de la nappe et faisant appel à des fichiers de polaires de profil a permis des comparaisons entre la théorie et l'expérience au niveau des performances, en valeurs moyennes des composantes de vitesses, et sur le plan des champs de vitesse dans des plans azimutaux et transversaux. Il est cependant montré que le niveau des hypothèses restrictives ne permet pas d'observer les différences de performances entre les hélices.

Dans l’industrie aéronautique, les problèmes d’optimisation de structure peuvent impliquer des changements de matériaux, de types de raidisseurs, et de tailles d’éléments. Dans ce travail, il est ainsi proposé de résoudre des problèmes de grande taille (minimisation de masse) par rapport à des variables catégorielles et continues,sujets à des contraintes de stress et de déplacements. Trois algorithmes sont présentés, discutés dans le manuscrit au regard de cas tests de plus en plus complexes.En tout premier lieu, un algorithme basé sur le "branch and bound" a été mis en place.Une formulation d’un problème dédié au calcul de minorants de la masse optimale est proposée. Bien que l’algorithme permette de trouver des solutions optimales, la tendance du coût de calcul en fonction de l’augmentation du nombre d’éléments est exponentielle.Le second algorithme s’appuie sur une formulation bi-niveau du problème d’origine, où le problème supérieur consiste à minimiser une approximation au premier ordre du résultat du niveau inférieur. L’évolution du coût de calcul par rapport à l’augmentation du nombre d’éléments et de valeurs catégorielles est quasiment linéaire. Enfin, un troisième algorithme tire partie d’une reformulation du problème mixte catégoriel continu en un problème bi-niveau mixte avec variables entières continûment relâchables. Les cas tests numériques montrent la résolution d’un problème avec plus d’une centaine d’éléments.Également, le coût de calcul est quasi-indépendant du nombre de valeurs de variables catégorielles disponibles par élément.

La prévision de l’aérodynamique des configurations complexes d’avion joue un rôle central dans le développement des avions, tant en termes de conception (e.g. l’optimisation des éléments hyptersustentateurs) qu’en termes de prévision des caractéristiques aérodynamiques de l’avion (e.g. la prévision des performances et des qualités de vol). Cette thèse s’attache uniquement au deuxième aspect, c’est-à-dire à la prévision des caractéristiques aérodynamiques de l’avion. Les configurations d’avion étudiées comprennent des configurations d’avion hypersustentées et des configurations innovantes équipées de moteurs à hélices contrarotatives (CROR). La thèse s’articule en trois parties. Dans la première partie, les méthodes numériques pour l’aérodynamique des configurations d’avion hypersustentées sont étudiées, en s’attachant à la modélisation de la turbulence. Cette étude amène ainsi à la définition de la stratégie de simulation. Dans la deuxième partie, cette stratégie de simulation est appliquée à un avion en configuration hypersustentée afin de mieux comprendre l’impact de l’effet de sol et de l’effet de jet sur ses caractéristiques aérodynamiques. L’analyse des résultats numériques pose les bases d’une nouvelle approche pour la modélisation de ces effets. La troisième partie s’intéresse à l’aérodynamique des moteurs à hélices contrarotatives. La stratégie de simulation est étendue au CROR et validée sur la base d’essais en soufflerie. Cette stratégie de simulation est ensuite appliquée à un avion de concept à basse et à grande vitesse afin de déterminer l’impact du CROR sur ses caractéristiques aérodynamiques. Les résultats des présents travaux permettent ainsi de fournir des prévisions des caractéristiques aérodynamiques de l'avion sur une large gamme d'applications, de mieux comprendre l’aérodynamique des configurations complexes d’avion et donc d’améliorer leur modélisation.

Les milieux diffusants optiquement épais sont présents dans de nombreux champs d'application (nuages, peintures, sprays ou encore les milieux biologiques). Le développement de nouvelles technologies permettant de réaliser un diagnostic in situ sans perturbations est essentiel. L'objectif de ce travail de thèse est de décrire une méthode innovante pour déterminer la distribution en taille de particules diffusantes constituant un milieu épais. L'idée consiste à réaliser une mesure de spectre d'extinction associée à un algorithme d'inversion. D'un point de vue expérimental, cette mesure n'est possible qu'avec une source laser suffisamment brillante et accordable. De plus, la contribution diffusée qui perturbe la mesure doit être filtrée. Nous démontrons que les méthodes de spectroscopie femtoseconde offrent la possibilité de surmonter toutes ces difficultés.

Cette thèse traite de l'optimisation sous incertitude de fonctions coûteuses dans le cadre de la conception de systèmes aéronautiques. Nous développons dans un premier temps une stratégie d'optimisation robuste multiobjectifs par modèles de substitution. Au-delà de fournir une représentation plus rapide des fonctions initiales, ces modèles facilitent le calcul de la robustesse des solutions par rapport aux incertitudes du problème. L'erreur de modélisation est maîtrisée grâce à une approche originale d'enrichissement de plan d'expériences qui permet d'améliorer conjointement plusieurs modèles au niveau des régions de l'espace possiblement optimales. Elle est appliquée à la minimisation des émissions polluantes d'une chambre de combustion de turbomachine dont les injecteurs peuvent s'obstruer de façon imprévisible. Nous présentons ensuite une méthode heuristique dédiée à l'optimisation robuste multidisciplinaire. Elle repose sur une gestion locale de la robustesse au sein des disciplines exposées à des paramètres incertains, afin d'éviter la mise en place d'une propagation d'incertitudes complète à travers le système. Un critère d'applicabilité est proposé pour vérifier a posteriori le bien-fondé de cette approche à partir de données récoltées lors de l'optimisation. La méthode est mise en œuvre sur un cas de conception avion où la surface de l'empennage vertical n'est pas connue avec précision.