L'assistance à l'opérateur regroupe l'ensemble des connaissances, des méthodes et des techniques que l'on peut mettre en œuvre pour l'étude et la conception de systèmes informatiques visant à assister un opérateur dans l'ensemble ou dans une partie de ses tâches. La création de logiciels d'assistance dotés d'une certaine intelligence passe avant tout par la prise en compte de l'être humain, ses capacités et ses limites dans l'exécution des tâches qui lui sont assignées. L'objectif de cette thèse est donc de présenter les concepts, de proposer des éléments de méthodologie et d'apporter des outils pour la conception de logiciels d'assistance intelligente. La première partie s'ouvre sur la présentation des éléments fondamentaux de l'interaction homme-machine, notamment les principaux modèles d'opérateur humain, le rôle de la représentation mentale dans l'activité cognitive et les mécanismes de l'erreur humaine. Elle se poursuit par la proposition d'éléments de méthodologie pour l'assistance à l'opérateur. La seconde partie décrit un logiciel de représentation des connaissances procédurales qui permet de réaliser un modèle conceptuel d'assistance sous la forme d'un programme susceptible d'être couplé aussi bien à une interface opérateur qu'à des capteurs ou des actionneurs. La mise en œuvre de ce logiciel et de la méthodologie proposée est illustrée par deux applications au domaine automobile, développées dans le cadre du programme PROMETHEUS : réalisation d'une interface conducteur-véhicule pour l'aide à la conduite sur autoroute (troisième partie); définition d'une méthodologie et conception d'outils informatiques pour l'évaluation d'interfaces conducteur-véhicule qui sont destinées aux fonctions dites de confort (quatrième partie).

L’objet de cette thèse est l’étude des méthodes d'apprentissage par renforcement en vue de son application à la navigation d’un robot mobile autonome. Après une présentation des méthodes d’apprentissage développées depuis les débuts de la Cybernétique jusqu’à aujourd'hui en Intelligence Artificielle, nous présentons les fondements mathématiques de l'apprentissage par renforcement que sont la théorie des automates d’apprentissage et la Programmation Dynamique en temps réel. Les chapitres suivants sont consacrés au problème de la navigation d’un robot mobile autonome évoluant dans un environnement qui lui est inconnu. Pour répondre à ce problème, nous proposons d’utiliser différents algorithmes d’apprentissage par renforcement issus, soit des automates d'apprentissage, soit du Q-learning. Les performances de ces algorithmes sont ensuite comparées à partir d'expérimentations menées sur un système non-holonome. Enfin, le dernier chapitre propose une extension originale de ce type d’apprentissage dans le but de construire une carte représentant la topologie de l'environnement dans lequel le robot évolue.

Cette thèse est consacrée à la résolution numérique des équations de la magnétohydrodynamique en vue de modéliser l'interaction du vent solaire avec des comètes ou des planètes non magnétisées. L'étude de ce type d'interaction passe par la prise en compte de certains phénomènes physiques, notamment des interactions onde-particule. ces processus sont modélisés au niveau microscopique de l'équation de Boltzmann par des opérateurs de collisions de type BGK. Des analyses asymptotiques ont été menées à divers échelles et permettent d'obtenir des systèmes d'équations sur les quantités macroscopiques du plasma étudié. Sous certaines hypothèses, on retrouve le système 1 fluide de la MHD. Un code numérique, pour la résolution du système hyperbolique des équations multi-dimensionnelles de la MHD idéale, de type volumes finis a été développé et s'applique à des maillages triangulaires (en 2D) et tétraédriques (en 3D) destructurés. Notre schéma vérifie une propriété de consistance faible avec la condition de divergence nulle du champ magnétique. Une nouvelle classe de solveurs de Riemann appelés "schémas polynomiaux décentrés" est développée. Divers cas tests ont permis de montrer leur efficacité. Une procédure de raffinement automatique de maillage a été implémentée et testée avec succès sur des cas de captures de choc stationnaires. Des premiers résultats 3D de l'interaction vent solaire-comète sont présentés.

Le développement des avions gros porteurs ou des gnoptères hales fait apparaître de nouvelles difficultés liées à la souplesse. Au flottement classique s'ajoutent des problèmes de couplage entre les modèles rigide et souple, qui peuvent être dimensionnants. Ainsi, il devient souhaitable d'intégrer l'étude de la souplesse dès l'étape conceptuelle de l'avant-projet, pour éviter des modifications ultérieures pénalisantes. Cette thèse propose un modèle complet d'avion souple pour l'étude d'un avant-projet d'avion hale. Les équations de la dynamique du vol sont écrites par la méthode énergétique, sans faire d'hypothèse restrictive sur la position du centre de gravité instantané ; la modélisation structurale utilise la méthode des éléments finis ; l'aérodynamique stationnaire est modélisé par la "strip theory" et l'instationnaire par la théorie de Theodorsen. Le modèle, validé à la fois numériquement par Catia-Eifini, et expérimentalement à l'aide d'une maquette d'aile souple mise en soufflerie, montre une précision acceptable pour l'avant-projet. Des études sur des avions peu classiques mettent en évidence le couplage entre modes rigides et modes souples et montrent la nécessité d'un tel modèle. Le coût du flottement en terme d'ajout de masse est évalué, aboutissant à une sorte de critère de flottement. On montrera également que, lors d'une rafale verticale, les avions souples prennent souvent un facteur de charge moins grand que leur équivalent rigide. Enfin, plutôt que de voir la souplesse comme une contrainte, pourquoi ne pas l'utiliser pour la propulsion ? Une étude sur le vol à aile battante démontre la faisabilité d'un ornithoptère sans articulation à l'emplanture.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la commande de systèmes instationnaires, avec une orientation particulière vers la commande robuste H² et H∞ et la commande de systèmes variants paramétriquement. Trois techniques nouvelles pour la synthèse de correcteurs séquencés sont proposées. La première méthode concerne le séquencement classique d'un ensemble arbitraire de compensateurs dynamiques stabilisants prédéterminés qui correspond à une séquence donnée de points de fonctionnement. Nous proposons une démarche systématique pour le calcul d'une famille de compensateurs équivalents sous forme estimation / commande qui se prête à l'interpolation. Dans un deuxième temps, nous exploitons des fonctions de Lyapunov dépendantes des paramètres de séquencement et continues par morceaux pour la synthèse de correcteurs LPV satisfaisant une contrainte de gain L2. Nous introduisons un algorithme itératif permettant de construire des bases de fonctions pour les variables de Lyapunov interpolées qui sont suffisamment riches pour assurer un niveau strict de performance H∞ pour les systèmes LPV généraux. En dernier lieu, nous développons une méthode de synthèse multi-canal mixte H²/H∞ en temps discret pour les systèmes LPV/LFT. De nouvelles caractérisations LMI pour les performances H² et H∞ sont introduites. Elles permettent non seulement de traiter un ensemble de spécifications H² ou H∞ définies sur des transferts différents mais aussi d'utiliser différentes variables de Lyapunov et de scalings pour chaque spécification/tranfert; Ces fonctionnalités sont nouvelles et offrent des libertés supplémentaires pour réduire le "conservatisme" et pondérer des critères à la fois exigeants et de nature contradictoire. Une formulation pour résoudre le problème du suivi d'une dynamique implicite est aussi adaptée aux systèmes LPV dans le contexte de cette méthode. Toutes ces techniques sont testées et validées sur des exemples académiques ou sur un problème réaliste de commande d'un missile.

Cette thèse concerne la formalisation en logique de systèmes complexes. Notre intérêt porte sur la modélisation de deux aspects des systèmes : son caractère dynamique et sa décomposition en plusieurs entités actives (agents). La modélisation de ce type de systèmes est basée sur le comportement de l'être humain, et pour cela la représentation des notions telles qu'action, croyance, intention, capacité, génération de plans, etc. est nécessaire. Après une courte introduction intuitive de ces notions nous présentons le calcul des situations sur lequel sont basées les théories que nous proposons. La version classique du calcul des situations ne considère qu'un seul agent. Une des contributions importantes de notre recherche est l'introduction de deux extensions du calcul des situations pour représenter l'évolution des croyances de plusieurs agents. La première en termes de relations d'accessibilité et la deuxième en termes d'opérateurs modaux. Dans le calcul des situations, l'égalité joue un rôle important. Une autre contribution est celle de l'introduction d'un démonstrateur de théorèmes pour des théories avec égalité appelé SOLE-résolution qui est une extension de la SOL-résolution. Le résultat le plus important dans ce cas est la démonstration de la complétude de la SOLE-résolution. Finalement deux versions d'implémentations des théories exprimées à l'aide d'opérateurs modaux sont présentées. La première accepte seulement des théories initiales complètes dans lesquelles on fait l'hypothèse du monde fermé. La seconde utilise la SOLE-résolution pour laquelle on accepte aussi des théories initiales incomplètes.

Dans un premier temps, le comportement thermique d’une structure composite constituée d’un renfort fibreux et d’une matrice en résine a été étudié. L’utilisation d’une méthode numérique basée sur le principe de la "plaque chaude gardée" permet alors de calculer les conductivités effectives d’un composite orthotrope en fonction de sa géométrie et de la nature de ses constituants dans le cas de configurations tridimensionnelles complexes. Le deuxième objectif de cette étude concerne la détermination expérimentale des propriétés thermophysiques de ces composites à renforcements orientés. A cette fin, un banc de mesure a été développé. Son principe repose sur l'observation par thermographie infrarouge de la face arrière d'un échantillon excité thermiquement sur sa face avant par l’application d’un flux de chaleur inhomogene. La mise en oeuvre d’une méthode inverse permet alors d’identifier simultanément les trois conductivités orthotropes et la capacité thermique de la plaque ainsi testée.

Cette étude concerne la distribution d'applications sur des machines de type réseau d’ordinateurs ou grappe de processeurs. Ce type de machine est observé de manière théorique puis de manière pratique, à travers différentes mesures. Le contexte des applications irrégulières est privilégié, leur distribution posant encore souvent des problèmes d'efficacité. La distribution des applications régulières est abordée plus succinctement. Une démarche de développement d’application distribuée ainsi que des outils de programmation sont proposés. ll est notamment proposé d’utiliser la paresse comme outils de distribution des données ainsi que d'effectuer un découpage récursif et dynamique des calculs au fur et a mesures des assignations de tâches. Ces propositions sont ensuite validées par l’étude d’un cas concret, le lancer de rayon distribué. Enfin l'applicabilité des ces propositions à des cas plus généraux est étudiée et des critères sont dégagés, permettant d’évaluer l'opportunité d'utiliser ces outils originaux en fonction des caractéristiques de l'application à distribuer.

La bande Ka pour les communications satellitaires a été l'objet d’un immense intérêt ces dernières années du fait de la congestion des bandes de fréquence conventionnelles. Les concepteurs de systèmes satellitaires se trouvent ainsi confrontés à une double contrainte : la première émane des effets troposphériques importants en bande Ka, notamment une forte atténuation du signal due à la pluie et à la scintillation d’amplitude. Ceci oblige à employer des techniques de contre-mesure (Fade Mitigation Techniques ou FMT) pour compenser l'atténuation dans le but d’assurer une disponibilité suffisante au système ; la seconde est directement liée à la nature même du satellite pour lequel les ressources radio et à bord sont limitées et coûteuses. Cette dernière contrainte impose de rendre la gestion des ressources la plus rationnelle, efficace et optimale possible à partager entre les différents utilisateurs, tout en leur assurant les Qualités de Service (QoS) requises. Les présents travaux de recherche empruntent l'architecture du projet SAGAM initié par le RNRT (Réseau National de Recherche en Télécoms) visant à étudier un système de troisième génération d’accès multimédia par satellite régénératif géostationnaire à commutation ATM. Leur contribution spécifique consiste en l'analyse de procédures de gestion des ressources au niveau de la couche accès, en tenant compte des contraintes et modifications d’architecture apportées par l'introduction dans le système d’informations issues du canal et des FMT. Dans une première partie, le contexte et l'architecture SAGAM seront précisés. Ensuite, dans une deuxième partie, la problématique propre à la modélisation du canal Ka sera exposée, et appliquée directement à l'analyse des performances des couches supérieures, avec une description détaillée de plusieurs approches de modélisation possibles. Une troisième partie est dédiée aux problématiques et performances propres à la contre-mesure. La quatrième partie est axée sur la problématique de la gestion des ressources combinée à une FMT à bande variable. Les protocoles MAC de contrôle d’accès aux ressources radio de type DAMA (Demand Assignment Multiple Access) sont premièrement examinés ; ensuite, les propriétés recherchées pour un contrôle d’admission des connexions (CAC) adapté au système décrit sont passées en revue avant la description d’un modèle prédictif de CAC à capacité variable exploitant la connaissance statistique des instants de réduction de capacité dans le système. Une dernière mais nécessaire partie est consacrée entièrement à la description de la plate-forme de simulation réseau développée au cours de la thèse, et basée sur le logiciel commercial OPNET®. L'aspect innovant de cette plate-forme est d‘intégrer des informations de propagation, sous la forme à la fois de séries chronologiques d’atténuation du canal, et de cartes radar représentant le champ de précipitation sur une zone géographique délimitée. Cette partie se clôt avec un certain nombre de résultats de simulation obtenus à partir de la plate-forme présentée.

Le domaine de la « gestion chaîne logistique » a suscité, ces dernières années, beaucoup d'intérêt. La notion de « chaîne logistique d'un projet » quant à elle est encore émergente. Dans cette étude, nous nous intéresserons plus particulièrement à l'etude des comportements de coopération au sein de cette chaîne. Un outil de simulation de la relation entre un donneur d'ordre (gérant son projet) et un sous-traitant de spécialité (gérant l'occupation d'une ressource stratégique) est proposé pour permettre aux deux acteurs d'étudier l'impact de leurs comportements en termes de risques et de délais.