Les ceintures de radiation de la Terre ont été mises en évidence au début de l’ère spatiale en 1958 par J. Van Allen grâce aux données du satellite Explorer 3. Cet environnement peut être très hostile aussi bien pour le corps humain que pour l’électronique embarquée sur les satellites. Les modèles actuels de référence sont ceux de la NASA : AE8 pour les électrons et AP8 pour les protons. Ils ont été élaborés vers la fin des années 70 et le début des années 80 à l’aide de mesures éparses et d’une interpolation entre chacune d’elles. Parallèlement à cela, la modélisation physique des ceintures de radiation s’est accélérée avec l’essor de l’informatique et des mesures satellites in situ. L’ONERA / DESP dispose à la fois d’un modèle physique dynamique performant des ceintures de radiation et d’un large éventail de mesures satellites. L’objectif de ce travail de thèse a été de tirer parti de cette dualité que peu de laboratoires possèdent grâce à l’assimilation de données. Elle peut être considérée comme un processus d’association d’observations ponctuelles à une prédiction globale réalisée par un modèle. Deux méthodes ont été envisagées aussi bien dans le cas électrons que protons. La première a consisté à poursuivre les travaux d’assimilation directe entamés au département DESP afin de l’adapter à l’échelle du cycle solaire et ainsi poser des bases solides à la définition de nouveaux modèles de spécification de l’environnement spatial. La seconde est l’adaptation d’un filtre de Kalman d’Ensemble (EnKF) issu du domaine de l’océanographie aux ceintures de radiation. Technique d’assimilation évoluée, elle permet d’affiner la restitution et ouvre la voie à la prédiction et à une météorologie spatiale objective.

Ce mémoire traite de la commande du trafic routier par les feux. À partir de données sur les flux, les méthodes hors ligne construisent des plans de feux caractérisés par un cycle, des durées de vert et des décalages entre carrefours. Les méthodes en ligne peuvent adapter ces paramètres en fonction de mesures. Cette thèse applique des techniques d’estimation d’état, de prédiction et d’optimisation, à la commande décentralisée du trafic urbain. Le modèle proposé vise à estimer l’état et à prédire le temps perdu sur un horizon. On montre que, si on surestime les queues, la stabilité de l’estimation est assurée par l’optimisation de la commande. Les arrivées sont calculées, à partir de données communiquées par des carrefours amonts et de mesures pouvant être filtrées en tenant compte des incertitudes de vitesse et de destination. Les départs tiennent compte des conséquences, sur l’écoulement de chaque voie, des conditions de trafic en aval. L’optimisation d’un critère qui considère les temps perdus des chaînons pondérés en fonction de leur saturation ou de la présence de véhicule prioritaire, est réalisé en deux temps : En regroupant les feux en phases et en utilisant que les phases permettant l’obtention du cycle minimal, l’espace de recherche est réduit avec une faible perte d’optimalité ; Profitant de la commande obtenue à la période d’échantillonnage précédente et d’une propagation des contraintes, un algorithme par séparation – évaluation rend possible l’optimisation en temps réel. Des essais en simulation dans différentes configurations, montrent que le modèle est robuste vis-à-vis des incertitudes. Ainsi, l’effet d’une erreur de l’ordre de 20% sur les pourcentages directionnels ou de 10km/h sur la vitesse libre est corrigé par filtrage. La modélisation des élargissements permet de réduire de 2 à 22% les temps de parcours. Pour des réseaux la stabilité de l’estimation est assurée même en conditions saturées et les véhicules prioritaires peuvent être favorisés.

Les travaux présentés dans cette thèse concernent la génération de trajectoires sans collision, pour les grands déplacements d'un robot manipulateur. L'objectif est de dégager les principes d'une méthode qui permette de répondre aux exigences d'une application dans le cadre de la robotique d'assemblage : fréquence importante des requêtes de déplacement, évolution de l'encombrement au cours de l'application. Un algorithme de modélisation de l'espace libre cartésien est proposé. Basé sur un mécanisme d'insertion et d'extraction d'objets dans la scène d'assemblage, il permet de construire un modèle représenté sous la forme d'un graphe d'adjacente entre cellules libres prismatiques de r#3. Ce modèle sert de support à une méthode de navigation, dont le rôle est de construire une trajectoire pour l'objet déplacé par le manipulateur. La problématique consiste à rechercher un chemin cellulaire dans le graphe dit d'espace libre cartésien. Ce chemin représente ainsi une enveloppe volumique non limitée, dans laquelle on construit alors une trajectoire sans collision. Dans l'optique d'accélérer la méthode de navigation, l'auteur propose les principes suivants : utilisation d'un modèle hiérarchique de l'objet déplacé, raffiné au fur et à mesure de la rencontre d'échecs ; exploration du graphe par un algorithme de type a#*, dont l'objectif est d'obtenir un chemin cellulaire qui contienne vraisemblablement une trajectoire sans conception ; adaptation d'une méthode générale, pour cette construction, ou les caractéristiques du chemin cellulaire sont exploitées dans le but de diminuer la complexité de la méthode initiale.

Cette étude s'intéresse à l'analyse non linéaire géométrique statique des coques par éléments finis tridimensionnels dégénérés, avec intégration explicite dans l'épaisseur. Les formulations lagrangiennes totale et actualisée sont présentées. L'élément fini développé est prévu pour modéliser des coques minces ou modérément épaisses et le matériau peut être isotrope ou composite orthotrope. Cet élément fini donne de bons résultats mais demande un temps de calcul élevé des opérateurs non-linéaires si l'intégration numérique dans l'épaisseur est utilisée pour les multicouches. Pour cela le problème tridimensionnel du calcul des matrices de rigidité tangente et des efforts intérieurs est ici ramené a un problème bidimensionnel, l'intégration suivant l'épaisseur étant effectuée explicitement et non numériquement. Ceci nécessite d'écrire préalablement les développements limités des différents opérateurs en fonction de la variable épaisseur. L'intégration suivant les deux directions du plan tangent reste numérique et réduite, de manière à atténuer les problèmes de verrouillage dans le cas des coques minces. Les applications numériques comparent cet élément à d'autres éléments de coques ou plaques ainsi qu'au même élément utilisant l’intégration numérique dans l'épaisseur de chaque couche. Les temps de calcul sont examinés dans le cas de l'analyse non-linéaire des structures composites multicouches. Cet élément fini a été implanté dans le code de calcul de l'Aérospatiale, ASELF (AéroSpatiale ELéments Finis), et permet les calculs de type flambement critique et l'analyse non linéaire complète avec les techniques de pilotage en charge imposée, déplacement imposé, longueur d'arc imposée.

Le développement d’aéronefs « plus » voire « tout » électriques a pour conséquence la conception d’architectures électriques embarquées de plus en plus complexes entraînant une très nette augmentation du nombre de câbles électriques à déployer au sein des véhicules. Parmi les contraintes rencontrées lors des phases de définition et d’intégration des réseaux de câblages, les aspects de compatibilité électromagnétique et de gestion des échauffements thermiques deviennent de plus en plus critiques. Ainsi, ces travaux de thèse sont dédiés au développement d’une méthodologie permettant la prédiction d’une part, des courants induits par et sur les réseaux de câblages et d’autre part, de leur niveaux d’échauffement. En particulier, l’analyse bibliographique effectuée à cette occasion montre que les phénomènes électrostatiques (à la base de la théorie des lignes de transmission) et de conduction stationnaire de la chaleur sont strictement analogues, ce qui autorise une résolution simultanée de ces deux problèmes pour les réseaux de câblages considérés. Les présents travaux démontrent que le calcul des paramètres électriques primaires (p.u.l) du réseau et de la distribution de température dans le plan transverse peut se faire de manière totalement couplé à l’aide d’un schéma numérique basé sur la Méthode des Moments (MoM). Le choix de l’utilisation des équations intégrales pour la résolution de ce problème de potentiel se fonde sur plusieurs avantages tels qu’une utilisation optimisée des ressources de calcul et l’utilisation d’algorithmes efficaces de résolution, de surcroît naturellement parallélisables pour de futurs développements. Les outils de calculs thermiques développés dans le cadre de cette thèse, et qui ont vocation à être intégrés dans la suite logicielle CRIPTE de l’ONERA, ont fait l’objet d’une validation expérimentale pour plusieurs configurations de harnais électriques. Les comparaisons simulations-mesures présentent de bons accords bien que les expérimentations menées aient montré la difficulté d’obtenir précisément des valeurs du coefficient d’échange thermique, même dans des conditions parfaitement maîtrisées. Les travaux ouvrent enfin des perspectives nouvelles sur l’optimisation en terme de masse des réseaux de câblage (EWIS).

Dans un contexte économique et industriel changeant rapidement, cette thèse présente une approche d’aide à la coopération pour la planification distribuée des capacités au sein d’une chaîne logistique. Nous proposons un outil de simulation permettant l’évaluation de comportements de planification des partenaires plus ou moins coopératifs, pour différents scénarios de comportement du marché. En se basant sur les théories de la décision et des jeux, nous introduisons ensuite une évaluation des risques de chaque partenaire mais aussi de la chaîne dans sa globalité. Son objectif est d’orienter le choix des décideurs en matière de politiques de planification par une gestion coopérative des risques. Une application industrielle, dans le secteur de l’électronique et des télécommunications, permet de mettre en oeuvre nos propositions.

Les satellites d’observation de la Terre sont des senseurs qui acquièrent des données, les compressent et les mémorisent à bord, puis les vident vers le sol. Des incertitudes rendent la planification des activités au sol de plus en plus discutable car la planification est alors pessimiste et les plans largement sous-optimaux. Cette thèse détaille la conception d'une planification mixte qui permet de profiter de la réalisation des paramètres incertains à bord tout en préservant la prévisibilité de l'exécution pour les opérateurs au sol. Notre première contribution concerne le problème de planification des vidages. Un mécanisme de planification flexible a été conçu dans lequel seules les acquisitions de haute priorité sont planifiées de manière pessimiste. A bord, un algorithme adapte le plan en fonction des volumes réels, en s'assurant que le vidage des acquisitions de haute priorité est toujours garanti, et insère des nouveaux vidages si possible. Notre deuxième contribution concerne le problème de planification des acquisitions. Au sol, des contraintes contribuent à éliminer du plan de nombreuses acquisitions qui auraient pu être réalisées car les niveaux de ressources à bord sont souvent plus hauts que ceux prévus par ces contraintes. Dans un nouveau mécanisme de décision, le sol produit des plans conditionnels dans lesquels la réalisation des acquisitions de basse priorité est conditionnée par des niveaux d'énergie requis. Comparées à d'autres mécanismes de planification, ces deux approches flexibles permettent d'éviter le gaspillage des ressources et de réaliser plus d'acquisitions et de vidages tout en conservant de la prévisibilité.

Dans cette thèse, nous nous intéressons aux formalismes de représentation et de manipulation de la connaissance dans des sytèmes nécessitant une représentation symbolique d'une réalité observée. Nous examinons plus particulièrement deux types de traitement de l'information : la fusion et la classification. Nous montrons le besoin d'un otuil algébrique pour structurer la connaissance. Puis nous nous penchons sur les structures de treillis et mettons en évidence leur adéquation pour caractériser un résultat de fusion. En nous fondant sur l'algèbre des treillis et la logique des prédicats nous construisons le modèle des cubes. Celui-ci définit, dans une optique mathématique, une théorie homogène pour la manipulation des conjonctions de propriétés. Le processus d'enrichissement du modèle est relancé par l'introduction des contraintes. Après un développement théorique conséquent la structure de treillis est retrouvée pour le modèle des cubes contraints. Celui-ci permet une représentation équilibrée des connaissances selon une composante logique et une composante numérique traduite par des intervalles. Parallèlement, les situations de fusion posent la question du choix des objets à fusionner. Nous nous intéressons à l'Analyse Formelle de Concepts qui permet de regrouper et structurer des objets en fonction de leur propriétés. Nous étendons cet outil formel pour prendre en compte une caractérisation des objets de la situation grâce à des cubes ou à des cubes contraints.

La validation des charges utiles des satellites de télécommunication nécessite des opérations coûteuses en temps et en personnel. Ce coût augmente régulièrement du fait de la complexité croissante des charges utiles. Il est donc crucial pour Astrium d'optimiser la réalisation des opérations de test. L'objectif de cette thèse CIFRE menée en collaboration entre Astrium et l'Onera est de développer une suite logicielle d'aide à la génération de plans de test. Le problème de génération de plan de test a été modélisé sous forme de graphe orienté à états. La NP-complétude de ce problème a été établie. Des modèles mathématiques ont été construits en programmation linéaire en nombres entiers et en programmation par contraintes en vue d'une résolution par des solveurs génériques. Cependant, ces solveurs génériques se sont heurtés à des problèmes d'insuffisance de mémoire liés à la très grande taille des instances à traiter. Ceci nous a conduits à développer un solveur spécialisé à base de recherche arborescente faisant appel à des mécanismes spécifiques de choix de variables et de valeurs, de propagation de contraintes, de calcul de borne, de retour-arrière, d'apprentissage et de redémarrage. Un solveur spécialisé à base de recherche locale a été développé en parallèle. Les résultats obtenus par ces différents solveurs avec différents paramétrages ont pu être comparés.

Dans le domaine aéronautique les structures sont soumises à de la fatigue sonique due aux phénomènes aéro-acoustiques. Le dimensionnement statique actuel des avions composites couvre les cas de charge en fatigue. Mais avec le besoin de toujours plus réduire la masse de l’avion et l’augmentation des connaissances dans le comportement matériau, les marges statiques vont être réduites dans un futur proche et la propagation par fatigue deviendra un enjeu majeur. Il sera donc nécessaire d’évaluer la possibilité de propagation d’un délaminage dû à une erreur de fabrication ou un impact dans une structure composite. Dans ce contexte, une méthode a été proposée pour étudier la propagation de délaminage sous chargement vibratoire. Tout d’abord, des essais de caractérisation de la propagation de délaminage sous chargement vibratoire ont été mis en place et validés pour les deux principaux modes de rupture. Les effets induits par la fréquence élevée de sollicitation, auto-échauffement induit et vitesse de chargement élevée, ont été pris en compte dans la mise au point et le traitement de ces essais. Ensuite, des outils numériques ont été développés pour permettre la simulation d’une structure délaminée sous chargement vibratoire et l’étude de la propagation du délaminage. A l’aide des approches expérimentales et numériques mises en place et des données matériau identifiées, l’analyse a pu être conduite sur un cas réel de structure aéronautique. Un essai de fatigue vibratoire sur une structure de reprise de plis a ainsi été réalisé. L’évolution du délaminage pendant l’essai est représenté de façon satisfaisante par le modèle numérique.