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Collisions and deadlocks are unwanted situations in many transport applications such as railway systems. Control synthesis methods can assure that a closed-loop system cannot lead to deadlock situations. Methods issued from the historical approach of Ramadge and Wonham allow dealing with this issue but encounter the problem of combinatorial explosion, that prevents its use on large systems. In the case of deadlock avoidance, the majority of approaches are based on the assumption of total controllability and observability. However, this assumption is not verified in all kinds of systems. This thesis proposes control synthesis methods that do not suffer from the combinatorial explosion. These methods are based on the formalism of Petri nets and uniquely concern classes of resource allocation systems. In a way to not resort to state exploration, these methods identify deadlock situations by resolving a mixed integer programming problem. These methods are then used for routing trains in a railway node. A systematic modeling approach of the trains' circulations in a railway node is developed. The model obtained is a Petri net for resources allocation system. To avoid collisions and deadlocks in the model, a control synthesis method, based on the theoretical background developed, is proposed; Les collisions et les blocages sont des situations que l'on souhaite éviter dans beaucoup d'application de transport. Les méthodes de synthèse de contrôleurs peuvent garantir qu'un système en boucle fermé ne puisse pas atteindre de telles situations. Les méthodes issues de l'approche historique de Ramadge et Wonham permettent de traiter cette problématique mais font face à l'explosion combinatoire, qui empêche leurs applications sur les systèmes de grandes tailles. Dans le cadre de l'évitement des blocages, la grande majorité des approches font l'hypothèse que le système est sous contrôlabilité et observabilité totales. Cependant, cette hypothèse n'est pas vérifiée pour tous les systèmes. Cette thèse propose des méthodes de synthèses de contrôleurs applicables sur des systèmes sous observabilité et contrôlabilité partielles sans souffrir de l'explosion combinatoire. Ces méthodes se basent sur le formalisme des Réseaux de Petri, et concernent uniquement des classes pour la modélisation de systèmes d'allocation de ressources. Pour ne pas avoir recours à l'exploration des états, ces méthodes identifient les situations de blocages grâce à la résolution d'un problème d'optimisation mixte en nombres entiers. Ces méthodes sont par la suite utilisées pour le routage des trains dans un nœud ferroviaire. Une méthode systématique de modélisation de la circulation des trains dans un nœud ferroviaire est proposée. Le modèle ainsi obtenu est un Réseau de Petri pour la modélisation des systèmes d'allocation de ressources. Pour éviter les collisions et les blocages au seins de ce modèle, une méthode de synthèse reposant sur les apports théoriques de cette thèse est appliquée

Collisions and deadlocks are unwanted situations in many transport applications such as railway systems. Control synthesis methods can assure that a closed-loop system cannot lead to deadlock situations. Methods issued from the historical approach of Ramadge and Wonham allow dealing with this issue but encounter the problem of combinatorial explosion, that prevents its use on large systems. In the case of deadlock avoidance, the majority of approaches are based on the assumption of total controllability and observability. However, this assumption is not verified in all kinds of systems. This thesis proposes control synthesis methods that do not suffer from the combinatorial explosion. These methods are based on the formalism of Petri nets and uniquely concern classes of resource allocation systems. In a way to not resort to state exploration, these methods identify deadlock situations by resolving a mixed integer programming problem. These methods are then used for routing trains in a railway node. A systematic modeling approach of the trains' circulations in a railway node is developed. The model obtained is a Petri net for resources allocation system. To avoid collisions and deadlocks in the model, a control synthesis method, based on the theoretical background developed, is proposed; Les collisions et les blocages sont des situations que l'on souhaite éviter dans beaucoup d'application de transport. Les méthodes de synthèse de contrôleurs peuvent garantir qu'un système en boucle fermé ne puisse pas atteindre de telles situations. Les méthodes issues de l'approche historique de Ramadge et Wonham permettent de traiter cette problématique mais font face à l'explosion combinatoire, qui empêche leurs applications sur les systèmes de grandes tailles. Dans le cadre de l'évitement des blocages, la grande majorité des approches font l'hypothèse que le système est sous contrôlabilité et observabilité totales. Cependant, cette hypothèse n'est pas vérifiée pour tous les systèmes. Cette thèse propose des méthodes de synthèses de contrôleurs applicables sur des systèmes sous observabilité et contrôlabilité partielles sans souffrir de l'explosion combinatoire. Ces méthodes se basent sur le formalisme des Réseaux de Petri, et concernent uniquement des classes pour la modélisation de systèmes d'allocation de ressources. Pour ne pas avoir recours à l'exploration des états, ces méthodes identifient les situations de blocages grâce à la résolution d'un problème d'optimisation mixte en nombres entiers. Ces méthodes sont par la suite utilisées pour le routage des trains dans un nœud ferroviaire. Une méthode systématique de modélisation de la circulation des trains dans un nœud ferroviaire est proposée. Le modèle ainsi obtenu est un Réseau de Petri pour la modélisation des systèmes d'allocation de ressources. Pour éviter les collisions et les blocages au seins de ce modèle, une méthode de synthèse reposant sur les apports théoriques de cette thèse est appliquée

We introduce the notion of level-regularity for Mazurkiewicz trace languages and we consider recognizable trace rewriting systems with level-regular contexts (RTLsystem). We prove that an automaton for which the underlying graph is the rewriting graph of a RTL system and for which the sets of initial vertices and final vertices are level-regular (RTL automaton), is word-automatic. In particular, the first-order theory of a RTL automaton is decidable. Then, we prove that, enriched with thereachability relation, an automaton for which the underlying graph is the concurrent unfolding of a finite concurrent graph, and for which the sets of initial vertices and final vertices are level-regular, is RTL. In particular, the first-order theory with the reachability predicate of such an automaton is decidable. Besides, it is known that this property also holds for ground term rewriting graphs (GTR graph). We highlight various concurrent unfoldings of finite concurrent graphs that are not GTRgraphs. The infinite quarter grid tree is such an unfolding. The class of concurrent unfoldings of finite concurrent graphs is therefore a class of word-automatic graphs for which the first-order theory with the reachability predicate is decidable and that contains some non GTR graphs. We define the operations of level-length synchronization and level-length superposition of trace automata (automata for which vertices are Mazurkiewicz traces) and we prove that if a family F of trace automata is closed under these operations, then for any deterministic trace automaton H 2 F, the languages accepted by the deterministic trace automata belonging to F and that are length-reducible to H, form a Boolean algebra; the length of a trace being the length of its Foata normal form, a trace automaton G is length-reducible to a trace automaton H if there exists a length-preserving morphism from G to H. Then, we show that the family of trace suffix automata with level regular contexts, the extension of word suffix automata to Mazurkiewicz traces, satisfies these closure properties. We define a generalized Petri net as a trace suffix automaton over a dependence alphabet for which the dependence is reduced to the equality and we show that the subfamily of generalized Petri nets also satisfies the closure properties above. In particular, this yields various Boolean algebras of word languages accepted by deterministic generalized Petri nets.; Nous introduisons la notion de régularité par niveaux pour des langages de traces de Mazurkiewicz et nous considérons des systèmes reconnaissables de réécriture de traces, à contextes réguliers par niveaux (RTL). Nous prouvons qu’un automate dont le graphe sous-jacent est le graphe de réécriture d’un système RTL et dont les ensembles de sommets initiaux et finaux sont réguliers par niveaux (automate RTL), est mot-automatique. En particulier, la théorie du premier ordre d’un automate RTL est décidable. Ensuite, nous prouvons que, enrichi de la relation d’accessibilité, un automate dont le graphe sous-jacent est déplié concurrent d’un graphe fini concurrent et dont les ensembles de sommets initiaux et finaux sont réguliers par niveaux, est RTL. En particulier, la théorie du premier ordre avec accessibilité d’un tel automate est décidable. Par ailleurs, il est bien connu que la théorie du premier ordre avec accessibilité du graphe de réécriture suffixe d’un système de réécriture de termes clos (graphe GTR) est décidable. Nous mettons en évidence divers dépliés concurrents de graphes finis concurrents qui ne sont pas des graphes GTR. L’arbre du quart de la grille infinie est un exemple de tel déplié. La classe des dépliés concurrents des graphes finis concurrents constitue ainsi une classe de DAG mot-automatiques, dont la théorie du premier ordre avec accessibilité est décidable et qui contient des graphes non GTR. Nous définissons pour les automates de traces (automates dont les sommets sont des traces de Mazurkiewicz) deux opérations que sont la synchronisation par niveaux et la superposition par niveaux et nous montrons que si une famille F d’automates de traces est fermée pour ces opérations, alors pour tout automate déterministe H 2 F, les langages acceptés par les automates déterministes de F qui sont longueur-réductibles en H forment une algèbre de Boole ; la longueur d’une trace étant donnée par la longueur de sa forme normale de Foata, un automate de traces G est longueur-réductible dans un automate de traces H, s’il existe un morphisme de G dans H préservant la longueur. Ensuite, nous montrons que la classe des automates suffixes de traces à contextes réguliers par niveaux, qui n’est que l’extension aux traces de Mazurkiewicz des automates suffixes de mots, satisfait ces propriétés de fermeture. Nous appelons réseau de Petri généralisé un automate suffixe de traces sur un alphabet de dépendance pour lequel la dépendance est réduite à l’égalité. Nous montrons alors que la sous-famille des réseaux de Petri généralisés satisfait également les propriétés de fermeture ci-dessus. Cela conduit notamment à 5 diverses algèbres de Boole de langages acceptés par des réseaux de Petri généralisés déterministes.

The security of communications depends on security algorithms which are often based on heavy calculations, in particular within an embedded system in view of its other tasks. In such a context, security algorithms consume significant time and energy resources. Security then becomes a slider, a slider that one can move by choosing the right algorithms and parameters for the needs of the embedded system. Finding the right compromise between security, availability and autonomy of a wireless sensor network is difficult for an embedded systems designer. The objective of this thesis is to define the parameters on which it is possible to act to find an acceptable solution. A model in the form of Petri nets is offered to make these parameters interact and highlight their mutual influences.; La sécurité d'un moyen de communication dépend d’algorithmes de sécurité qui reposent sur des calculs souvent lourds, en particulier au sein d'un système embarqué par rapport à ses autres tâches. Dans un tel contexte, les algorithmes de sécurité consomment d'importantes ressources temporelles et énergétiques. La sécurité devient alors un curseur à faire varier grâce à des choix d'algorithmes et de paramètres adaptés aux besoins du système embarqué communicant. Trouver le bon compromis entre sécurité, disponibilité et autonomie d'un réseau de capteurs sans fil est délicat pour un concepteur d'objets connectés. L'objectif de cette thèse est de définir les paramètres sur lesquels il est possible de jouer pour trouver une solution acceptable. Un modèle sous forme de réseaux de Petri est proposé pour faire interagir ces paramètres et mettre en évidence leurs influences sur un réseau de capteur sans fil.

International audience; Ce papier présente une étude relative au développement de systèmes de production intelligents dans le contexte de l'industrie manufacturière. Nous montrons que de tels systèmes doivent être agile, c'est-à-dire capable de s'adapter rapidement à des contextes changeant comme une production particulière ou une panne. Dans cette étude nous modélisons le système de commande de ces systèmes par une approche en couches et générique. Nous distinguons plusieurs classes de modèles permettant de gérer chacun différentes catégories de flexibilité. L'objectif essentiel de l'étude est de fournir une méthode rigoureuse et systématique permettant de modéliser et de vérifier de manière efficace ce type de système.

International audience; Dans cet article, nous décrivons un travail préliminaire mené en 2019 et 2020, pour avancer dans la transcription automatique d’un diagramme unifilaire électrique en réseaux de Petri. Le but consiste à pouvoir simuler les modèles obtenus, afin d’estimer quantitativement les critères de sûreté de fonctionnement intéressant les clients industriels de ces réseaux électriques, comme par exemple le nombre de coupures d’énergie électrique dans une période donnée, ou encore la durée moyenne d’une séquence temporelle particulière (basculement de source). Une fois cette étape validée, il conviendra de développer une version industrielle de ces travaux, afin d’aider concrètement les exploitants de réseaux électriques à anticiper leurs besoins.

International audience; Des modèles de réseaux de Petri stochastiques à prédicats ont été développés puis intégrés dans un logiciel pour représenter des maintenances correctives et/ou préventives imparfaites selon les modèles de Brown Proschan et d'Arithmetic Reduction of Age model with infinite memory.

We introduce the notion of level-regularity for Mazurkiewicz trace languages and we consider recognizable trace rewriting systems with level-regular contexts (RTLsystem). We prove that an automaton for which the underlying graph is the rewriting graph of a RTL system and for which the sets of initial vertices and final vertices are level-regular (RTL automaton), is word-automatic. In particular, the first-order theory of a RTL automaton is decidable. Then, we prove that, enriched with thereachability relation, an automaton for which the underlying graph is the concurrent unfolding of a finite concurrent graph, and for which the sets of initial vertices and final vertices are level-regular, is RTL. In particular, the first-order theory with the reachability predicate of such an automaton is decidable. Besides, it is known that this property also holds for ground term rewriting graphs (GTR graph). We highlight various concurrent unfoldings of finite concurrent graphs that are not GTRgraphs. The infinite quarter grid tree is such an unfolding. The class of concurrent unfoldings of finite concurrent graphs is therefore a class of word-automatic graphs for which the first-order theory with the reachability predicate is decidable and that contains some non GTR graphs. We define the operations of level-length synchronization and level-length superposition of trace automata (automata for which vertices are Mazurkiewicz traces) and we prove that if a family F of trace automata is closed under these operations, then for any deterministic trace automaton H 2 F, the languages accepted by the deterministic trace automata belonging to F and that are length-reducible to H, form a Boolean algebra; the length of a trace being the length of its Foata normal form, a trace automaton G is length-reducible to a trace automaton H if there exists a length-preserving morphism from G to H. Then, we show that the family of trace suffix automata with level regular contexts, the extension of word suffix automata to Mazurkiewicz traces, satisfies these closure properties. We define a generalized Petri net as a trace suffix automaton over a dependence alphabet for which the dependence is reduced to the equality and we show that the subfamily of generalized Petri nets also satisfies the closure properties above. In particular, this yields various Boolean algebras of word languages accepted by deterministic generalized Petri nets., Nous introduisons la notion de régularité par niveaux pour des langages de traces de Mazurkiewicz et nous considérons des systèmes reconnaissables de réécriture de traces, à contextes réguliers par niveaux (RTL). Nous prouvons qu’un automate dont le graphe sous-jacent est le graphe de réécriture d’un système RTL et dont les ensembles de sommets initiaux et finaux sont réguliers par niveaux (automate RTL), est mot-automatique. En particulier, la théorie du premier ordre d’un automate RTL est décidable. Ensuite, nous prouvons que, enrichi de la relation d’accessibilité, un automate dont le graphe sous-jacent est déplié concurrent d’un graphe fini concurrent et dont les ensembles de sommets initiaux et finaux sont réguliers par niveaux, est RTL. En particulier, la théorie du premier ordre avec accessibilité d’un tel automate est décidable. Par ailleurs, il est bien connu que la théorie du premier ordre avec accessibilité du graphe de réécriture suffixe d’un système de réécriture de termes clos (graphe GTR) est décidable. Nous mettons en évidence divers dépliés concurrents de graphes finis concurrents qui ne sont pas des graphes GTR. L’arbre du quart de la grille infinie est un exemple de tel déplié. La classe des dépliés concurrents des graphes finis concurrents constitue ainsi une classe de DAG mot-automatiques, dont la théorie du premier ordre avec accessibilité est décidable et qui contient des graphes non GTR. Nous définissons pour les automates de traces (automates dont les sommets sont des traces de Mazurkiewicz) deux opérations que sont la synchronisation par niveaux et la superposition par niveaux et nous montrons que si une famille F d’automates de traces est fermée pour ces opérations, alors pour tout automate déterministe H 2 F, les langages acceptés par les automates déterministes de F qui sont longueur-réductibles en H forment une algèbre de Boole ; la longueur d’une trace étant donnée par la longueur de sa forme normale de Foata, un automate de traces G est longueur-réductible dans un automate de traces H, s’il existe un morphisme de G dans H préservant la longueur. Ensuite, nous montrons que la classe des automates suffixes de traces à contextes réguliers par niveaux, qui n’est que l’extension aux traces de Mazurkiewicz des automates suffixes de mots, satisfait ces propriétés de fermeture. Nous appelons réseau de Petri généralisé un automate suffixe de traces sur un alphabet de dépendance pour lequel la dépendance est réduite à l’égalité. Nous montrons alors que la sous-famille des réseaux de Petri généralisés satisfait également les propriétés de fermeture ci-dessus. Cela conduit notamment à 5 diverses algèbres de Boole de langages acceptés par des réseaux de Petri généralisés déterministes.

Alarm systems play an important role for the safe and efficient operation of modern industrial plants. However, in most of industrial alarm systems, alarm flows cannot always be correctly managed by the operators as they often turn into alarm floods, sequences of numerous alarms occurring in a short period of time. To reduce the alarm flows, this report focuses on detection of redundant alarms that could be removed. This objective is met by, first, looking for frequent adjacency in the alarm log. To identify them, the frequent pattern mining algorithm AprioriAll is adapted. Another way to find potentially redundant alarms is to look for systematic predecessors. To discover them, dominations and mutual dependencies contained in the alarm log are identified. To ease this analysis, the discovered relations are depicted in the form of Petri nets.Both those methods are then tested against an industrial alarm log made available by General Electric. The results show that both methods allow a reduction of the alarm flow, with the biggest reduction being during alarm floods.; Les systèmes d'alarmes jouent un rôle critique dans la bonne exploitation des installations industrielles modernes. Cependant, dans la plupart de ces systèmes, les alarmes ne sont pas toujours traitées correctement par les opérateurs car il y a régulièrement beaucoup trop d’alarmes à gérer, notamment lors des avalanches d’alarmes. Pour réduire le flux d'alarmes, notre approche consiste à détecter des redondances entre alarmes qui pourraient être supprimées. Pour atteindre cet objectif, nous recherchons dans un premier temps les adjacences fréquentes entre les alarmes contenues dans un historique. Ceci est réalisé en adaptant l’algorithme de recherche de motifs fréquents AprioriAll. Nous explorons également une seconde méthode consistant à trouver des précédences systématiques. Pour les découvrir, nous identifions les relations de domination et de mutuelle dépendance contenues dans l’historique des alarmes. Pour faciliter l’analyse experte, les relations découvertes sont traduites sous la forme d’un réseau de Pétri.Ces deux méthodes sont ensuite confrontées à un historique d’alarmes industriel fourni par General Electric. Les résultats obtenus montrent que nos deux méthodes permettent une réduction globale du flux d'alarmes qui est plus importante durant les avalanches.

Alarm systems play an important role for the safe and efficient operation of modern industrial plants. However, in most of industrial alarm systems, alarm flows cannot always be correctly managed by the operators as they often turn into alarm floods, sequences of numerous alarms occurring in a short period of time. To reduce the alarm flows, this report focuses on detection of redundant alarms that could be removed. This objective is met by, first, looking for frequent adjacency in the alarm log. To identify them, the frequent pattern mining algorithm AprioriAll is adapted. Another way to find potentially redundant alarms is to look for systematic predecessors. To discover them, dominations and mutual dependencies contained in the alarm log are identified. To ease this analysis, the discovered relations are depicted in the form of Petri nets.Both those methods are then tested against an industrial alarm log made available by General Electric. The results show that both methods allow a reduction of the alarm flow, with the biggest reduction being during alarm floods.; Les systèmes d'alarmes jouent un rôle critique dans la bonne exploitation des installations industrielles modernes. Cependant, dans la plupart de ces systèmes, les alarmes ne sont pas toujours traitées correctement par les opérateurs car il y a régulièrement beaucoup trop d’alarmes à gérer, notamment lors des avalanches d’alarmes. Pour réduire le flux d'alarmes, notre approche consiste à détecter des redondances entre alarmes qui pourraient être supprimées. Pour atteindre cet objectif, nous recherchons dans un premier temps les adjacences fréquentes entre les alarmes contenues dans un historique. Ceci est réalisé en adaptant l’algorithme de recherche de motifs fréquents AprioriAll. Nous explorons également une seconde méthode consistant à trouver des précédences systématiques. Pour les découvrir, nous identifions les relations de domination et de mutuelle dépendance contenues dans l’historique des alarmes. Pour faciliter l’analyse experte, les relations découvertes sont traduites sous la forme d’un réseau de Pétri.Ces deux méthodes sont ensuite confrontées à un historique d’alarmes industriel fourni par General Electric. Les résultats obtenus montrent que nos deux méthodes permettent une réduction globale du flux d'alarmes qui est plus importante durant les avalanches.

Several formal methods of supervisory control of discrete events systems (DES), based on Petri nets (PN) have been developed. However, they are partially structural because of the need to construct the marking graph, which is an automaton, to determine the states forbidden by the specification. Some of those methods are limited to a particular class of Petri nets. Our work focused on the labeled Petri nets (LPN), which offers a better structure for defining the languages and automata. Among the based methods based on Petri nets, the invariant place method (simple and efficient) is the most used, although it does not guarantee in the general an optimal solution. In order to overcome this problem, we have developed a completely structural method, without construction of the marking graph for ordinary labeled Petri nets. It consists in determining in a way structural, admissible constraints for the invariant method place. It is based on the structural condition of controllability of closed loop SED LPN states, got by synchronous product of the process and specification LPN. In addition, we have proved that the structural condition of controllability, defined by the marking condition of entrance places of an uncontrollable synchronous transition, is equivalent to the condition of controllability defined by the languages of the LPN. This condition defines the equation of a separator hyperplan which ensures separation of the admissible states from the forbidden states in the SED. Constraints derived from hyperplane separator are admissible and can be simplified systematically. They provide a one-to-one link between the theory of supervisory control of Ramadge and Wonham and the calculation of maximum permissive controller by the invariant place method. Although for some complex structures (great scale), the maximum permissive solution cannot be guarantee directly; our approach gave the optimal controller in the real case studies considered., Plusieurs méthodes formelles de commande par supervision des systèmes à événements discrets (SED) basées sur les réseaux de Petri (RdP) ont été développées. Cependant, elles sont partiellement structurelles à cause de la nécessité de construire le graphe de marquage, qui est un automate, pour déterminer les états interdits par la spécification. Certaines de ces méthodes sont limitées à une classe particulière de RdP. Notre travail s'est focalisé en particulier sur le RdP synchronisé (RdPS), qui offre une meilleure structure pour définir les langages et les automates. Parmi les méthodes basées sur les RdP, la méthode des invariants (simple et efficace) est la plus utilisée bien qu’elle ne garantisse pas en général une solution de contrôle optimale. Pour pallier ce problème, nous avons développé une méthode complètement structurelle, sans construction du graphe de marquage, pour les RdPS ordinaires ou généralisés. Elle consiste à déterminer de manière structurelle les contraintes admissibles pour la méthode des invariants. Elle est basée sur la condition de contrôlabilité structurelle des états du RdPS du SED en boucle fermée, obtenu par produit synchrone des RdPS du procédé et de la spécification. En outre, nous avons prouvé que la condition de contrôlabilité structurelle, définie par la condition de marquage des places d’entrée d’une transition synchrone incontrôlable, est équivalente à la condition de contrôlabilité définie par les langages du RdPS. Cette condition définit l’équation d’un hyperplan séparateur qui assure la séparation des états admissibles des états interdits dans le SED. Les contraintes dérivées de d’hyperplan séparateur sont admissibles et peuvent être simplifiées systématiquement. Elles permettent de faire un lien biunivoque entre la théorie de commande par supervision de Ramadge et Wonham et la méthode des invariants pour le calcul d’un contrôleur optimal au sent maximal permissif. Même si pour certaines structures très complexes (à grande échelle), la solution maximale permissive ne peut être garantie directement, notre approche a donné le contrôleur optimal dans les études de cas réels considérés.

International audience; Une étape du Rapid Control Prototyping peut consister à exécuter une version simulée d'un système de commande en lien avec un environnement réel. Dans ce cadre, le simulateur doit assurer une exécution en temps réel de la simulation de la commande afin de permettre un fonctionnement opérationnel. Cet article propose une mise en œuvre matérielle d'un simulateur à événements discrets qui, si elle ne garantit pas encore le temps réel, permet d'accélérer fortement la simulation pour tendre vers cet objectif. Il s'agit d'un travail en cours s'inscrivant dans notre volonté d'assurer un flot complet de génération d'un système depuis des modèles dans une approche d'ingénierie dirigée par les modèles.

National audience; Nous présentons dans cet article la conception d'une plateforme de simulation distribuée de modèles DEVS (Discrete Event System Specification) basée sur l'exécu-tion de réseaux de Petri temporisés qui communiquent au travers d'une connexion réseau. Dans notre proposition , l'exécution des réseaux de Petri est déployée sur une architecture distribuée composée de noeuds logiciels PC et/ou matériels FPGA (Field-Programmable Gate Array) par une mise en oeuvre des réseaux de Petri en C et en VHDL. En outre, ce travail s'inscrit dans la perspective future de pouvoir connecter les modèles avec des équipe-ments réels. Mots-clés : Simulation distribuée, Cosimulation logi-cielle/matérielle, Réseaux de Petri. Abstract: In this article, we present the design of a distributed DEVS (Discrete Event System Specification) model simulation platform based on the execution of timed Petri nets that communicate through a network connection. In our proposal, the execution of the Petri nets is deployed on a distributed architecture made of software PC and/or hardware FPGA (Field-Programmable Gate Array) nodes using a C and a VHDL implementation of Petri nets. In addition, this work is part of the future perspective of being able to connect models with real equipments.

The HILECOP methodology has been developed for the formal design of critical complex digital systems; it therefore covers the entire design process, ranging from modeling to code generation for implementation on the hardware target (FPGA type electronic component), via formal validation. However, if the formal model, the Petri nets in this case, is inherently asynchronous, it is nevertheless executed synchronously on the target. In fact, the usual analysis approaches are not adapted in the sense that they construct state graphs that do not conform to the real state evolution within the target. In order to gain confidence in the validity of the results of the formal analysis, this work aims to capture the so-called non-functional characteristics, to reify them on the model and finally to consider their impact through the analysis.In other words, the aim is to improve the expressiveness of the model and the relevance of the analysis, considering aspects such as clock synchronization, effective parallelism, the risk of blocking induced by the expression of an event (condition) and a time window of occurrence, without omitting the management of exceptions.To deal with all these aspects, we have proposed a new method of analysis for extended generalized synchronous executed time Petri nets, transforming them into an analysable equivalent formalism. This formalism is associated with a formal semantics integrating all the particular aspects of the execution and dédicated state space construction algorithm: the Synchronous Behavior Graph.Our work has been applied to an industrial case, more precisely to the validation of the behavior of the digital part of a neuro-stimulator.; La méthodologie HILECOP a été élaborée pour la conception formelle de systèmes numériques complexes critiques ; elle couvre donc l'intégralité du processus, allant de la modélisation à la génération de code pour l’implantation sur la cible matérielle (composant électronique de type FPGA), en passant par la validation formelle. Or, si le modèle formel, les réseaux de Petri en l'occurrence, est par essence asynchrone, il est néanmoins exécuté de manière synchrone sur la cible. De fait, les approches d'analyse usuelles ne sont pas adaptées au sens où elles construisent des graphes d'états non conformes à l'évolution d'états réelle au sein de la cible. Dans l'objectif de gagner en confiance quant à la validité des résultats de l’analyse formelle, ces travaux visent à capturer les caractéristiques dites non-fonctionnelles, à les réifier sur le modèle et enfin à considérer leur impact à travers l’analyse. En d’autres termes, l’objectif est d’améliorer l’expressivité du modèle et la pertinence de l'analyse, en considérant des aspects comme la synchronisation d'horloge, le parallélisme effectif, le risque de blocage induit par l'expression conjointe d'un événement (condition) et d'une fenêtre temporelle d'occurrence, sans omettre la gestion des exceptions. Pour traiter tous ces aspects, nous avons proposé une nouvelle méthode d'analyse pour les réseaux de Petri temporels généralisés étendus interprétés exécutés en synchrone, en les transformant vers un formalisme équivalent analysable. Ce formalisme est associé avec une sémantique formelle intégrant toutes les aspects particuliers de l'exécution et un algorithme de construction d'un graphe d'états spécifique : le Graphe de Comportement Synchrone. Nos travaux ont été appliqués à un cas industriel, plus précisément à la validation du comportement de la partie numérique d'un neuro-stimulateur.

Bacteria have evolved many types of genetically induced mechanisms to face different types of stresses and to adapt to new environments. Competence for natural transformation is one such process that promotes horizontal gene transfer. If phylogenetically distant species share conserved uptake and processing apparatus, competence regulatory circuits are not universal but adapted to every species' lifestyle. In Gram-positive bacteria, Streptococcus pneumoniae and Bacillus subtilis regulatory cascades are the best documented. If many mathematical models have been established to study different aspects of competence regulation in B. subtilis, only one population-scaled model has been developed for S. pneumoniae, a decade ago, based on hypotheses that are challenged by new experimental data. We develop, in S. pneumoniae, a knowledge-based model of the competence regulation at cell level that integrates the enriched biological knowledge acquired to date. The structural consistency of the network topology is confirmed using Petri net formalism. The network is further turned into a set of ordinary differential equations to study its dynamics behavior. Protein kinetics are estimated using time-series luminescence data and other parameter estimations are constrained according to available knowledge. We point out some gap in competence shut-off knowledge, and, after testing alternative models, we predict the requirement of a yet unknown late com gene product inhibiting the action of ComW, the ?x factor activator. We also bring new insights into this regulatory cascade by predicting the system components that might be involved in specific experimental behavior. Our model consolidates the experimental knowledge acquired on competence regulation in S. pneumoniae. Moreover, it can be applied to the other streptococci species belonging to the mitis and anginosus groups since they shared the same regulatory circuit. In the population, the competence shift happens first in a subpopulation of cells and spreads into the whole population through cell to cell contact. Allowing simulation of individual cell behavior, our model will provide a brick for the design of a population-scale model composed of heterogeneous cells.; Afin de faire face à différents types de stress et s'adapter à de nouveaux environnements, les bactéries ont développé de nombreux mécanismes génétiquement régulés. La compétence pour la transformation naturelle est un processus qui favorise le transfert horizontal de gènes. Si les espèces phylogénétiquement éloignées partagent des mécanismes conservés d'intégration et de remaniement de l'ADN, les circuits de régulation de la compétence ne sont toutefois pas universels mais adaptés au mode de vie de chaque espèce. Chez les bactéries Gram-positives, les cascades de régulation de Streptococcus pneumoniae et Bacillus subtilis sont les mieux documentées. Si de nombreux modèles mathématiques ont été établis pour étudier différents aspects de la régulation des compétences chez B. subtilis, un seul modèle à échelle de population a été développé pour S. pneumoniae, il y a plus de dix ans, sur la base d'hypothèses contestées par de nouvelles données expérimentales. Nous avons développé, chez S. pneumoniae, un modèle fondé sur la connaissance de la régulation de la compétence qui intègre les éléments biologiques essentiels connus à ce jour. La cohérence structurelle de la topologie du réseau est confirmée par le formalisme des réseaux de Petri. Le réseau est ensuite transformé en un ensemble d'équations différentielles ordinaires pour étudier son comportement dynamique. La cinétique des protéines a été estimée en utilisant des données de luminescence et l'estimation des paramètres a été contrainte à partir des connaissances disponibles. Après avoir testé des modèles alternatifs, nous avons proposé l'existence d'un produit de gène tardif supplémentaire pouvant inhiber l'action de ComW, l'activateur du facteur sx. Nous apportons également un nouvel éclairage sur cette cascade de régulation en prédisant la cinétique de composantes du système qui pourraient être impliquées dans des comportements spécifiques. Ce modèle consolide les connaissances expérimentales acquises sur la régulation de la compétence chez S. pneumoniae. De plus, il peut être appliqué aux autres espèces de streptocoques appartenant aux groupes mitis et anginosus puisqu'ils partagent le même circuit régulateur. À l'échelle populationnelle, la transition vers l'état de compétence se produit d'abord dans une sous-population de cellules et se propage ensuite dans toute la population par contact physique cellule à cellule. En permettant la simulation du comportement d'une cellule individuelle, le modèle pourra servir de module dans la conception d'un modèle d'une population bactérienne composée de cellules hétérogènes.

System biology aims at understanding and analyzing biological systems usingmathematical and computational models. The explosion of the number of experimentaldata leads to larger and larger models. In order to be able to easily analyzethem and quickly simulate them, it is necessary to be able to simplify them.In this thesis, we propose simplification methods for biochemical reaction networks.These methods are sufficiently rich to be able to simplify an importantnumber of networks from biological applications. They are contextual, allowingto consider a network as a sub-module of a larger model, and to simplify it withoutmodifying the behavior of the global model. Finally, our simplifications aresound, meaning that they preserve the semantics of the networks. Firstly, we areinterested in a non deterministic semantics, based on the capability to convergeto some attractors of the network. Then we study some simplifications for thedeterministic semantics, allowing for instance to remove intermediate species atsteady-state. Finally, we are interested by the confluence of this simplification, aswell as the relation between the elimination of intermediate species and the computationof the elementary modes of a network.; La biologie des systèmes cherche à comprendre et analyser des systèmes biologiquesà l’aide de modèles mathématiques et informatiques. L’explosion desdonnées expérimentales entraîne des modèles de plus en plus grands. Afin de pouvoirles analyser facilement ou les simuler rapidement, il est alors nécessaire depouvoir les simplifier.Dans cette thèse, nous proposons des méthodes de simplifications de réseauxde réactions biochimiques. Ces méthodes sont suffisamment riches pour pouvoirsimplifier un grand nombre de réseaux provenant d’applications biologiques.Elles sont contextuelles, permettant de considérer un réseau comme un sous moduled’un modèle plus grand, et de le simplifier sans modifier le comportementdu modèle global. Enfin, nos simplifications sont correctes, c’est-à-dire qu’ellespréservent la sémantique des réseaux. Dans un premier temps, nous nous intéressonsà une sémantique non déterministe, basée sur la possibilité de convergervers les attracteurs du réseau. Nous étudions ensuite des simplifications pour lasémantique déterministe, permettant par exemple de supprimer des espèces intermédiairesà l’équilibre. Enfin, nous nous intéressons à la confluence d’une tellesimplification, ainsi qu’au lien entre l’élimination des espèces intermédiaires et lecalcul des modes élémentaires d’un réseau.

Real-time systems must conform to requirements of correctness and safety, which requires testing them. In this thesis, we propose a method that allows to force an execution of a real-time system so as to reach a chosen state. This technique can be used to test real-time systems in situations where the chosen state could be hard to reach when dealing with the input sequence of the system alone. One example of an application could be that of a state that triggers a redundancy mechanism when reached, the execution of which would be infrequent, but that still requires testing. In this use case, it is effectively fault injection in the system. This solution is based on an offline analysis of a set of behavioral models of the system, using the formalism of durational Kripke structures. The models of the system are obtained through a Model Driven Engineering approach, and present the behaviors of the tasks from the point of view of the real-time operating system. Using a parametrization, transformation and composition of the models, we perform a parametric analysis of the resulting Time Petri net. Thanks to the result of this analysis, we establish a set of delays to be added to the execution of the system so as to reach the chosen state. With the help of an embedded model of the different tasks of the system, and through the means of a controller embedded in the real-time operating system, we perform the runtime enforcement of the system so as to make it reach the chosen state, and possibly allow for testing the execution starting from this state. This thesis details the formalisms used to model the application, the way in which the models are modified and analyzed to obtain the execution delays, as well as the implementation in a real-time operating system: TrampolineRTOS.; Les systèmes temps réel doivent répondre à des contraintes d’exactitude et de sureté de fonctionnement, ce qui nécessite de pouvoir les tester. Dans ces travaux de thèse, nous proposons une méthode permettant de forcer une exécution d’un système temps réel de manière à atteindre un état choisi. Cette technique peut permettre le test de systèmes temps réel dans des situations où l’état choisi pourrait être compliqué à atteindre en ne manipulant que les données d’entrée du système. Un exemple d’application pourrait être celui d’un état déclenchant un redondant, et dont l’exécution serait peu fréquente, mais que l’on souhaite néanmoins tester. Dans ce cas d’utilisation, il s’agit effectivement de l’injection de fautes dans le système. Cette solution est basée sur une analyse hors-ligne d’un ensemble de modèles comportementaux du système, utilisant le formalisme des structures de Kripke à durée. Les modèles du système sont issu d’une démarche IDM, et présentent le comportement des tâches du point de vue du système d’exploitation temps réel. À l’aide d’une paramétrisation, transformation et composition des modèles, nous effectuons une analyse paramétrée du réseau de Petri temporel résultant. Grâce au résultat de cette analyse, nous déterminons un ensemble de délais à ajouter à l’exécution du système afin de forcer le système à atteindre l’état choisi. En utilisant un modèle embarqué des différentes tâches, et par le biais d’un contrôleur intégré au système d’exploitation temps réel, nous effectuons le forçage en ligne du système afin de permettre l’atteinte de l’état choisi, et éventuellement le test de l’exécution découlant de cet état. Ce travail de thèse détaille les formalismes utilisés pour modéliser l’application, la manière dont ils sont modifiés et analysés pour obtenir les délais d’exécution, ainsi que l’implémentation dans un système d’exploitation temps réel : TrampolineRTOS.

Real-time systems must conform to requirements of correctness and safety, which requires testing them. In this thesis, we propose a method that allows to force an execution of a real-time system so as to reach a chosen state. This technique can be used to test real-time systems in situations where the chosen state could be hard to reach when dealing with the input sequence of the system alone. One example of an application could be that of a state that triggers a redundancy mechanism when reached, the execution of which would be infrequent, but that still requires testing. In this use case, it is effectively fault injection in the system. This solution is based on an offline analysis of a set of behavioral models of the system, using the formalism of durational Kripke structures. The models of the system are obtained through a Model Driven Engineering approach, and present the behaviors of the tasks from the point of view of the real-time operating system. Using a parametrization, transformation and composition of the models, we perform a parametric analysis of the resulting Time Petri net. Thanks to the result of this analysis, we establish a set of delays to be added to the execution of the system so as to reach the chosen state. With the help of an embedded model of the different tasks of the system, and through the means of a controller embedded in the real-time operating system, we perform the runtime enforcement of the system so as to make it reach the chosen state, and possibly allow for testing the execution starting from this state. This thesis details the formalisms used to model the application, the way in which the models are modified and analyzed to obtain the execution delays, as well as the implementation in a real-time operating system: TrampolineRTOS.; Les systèmes temps réel doivent répondre à des contraintes d’exactitude et de sureté de fonctionnement, ce qui nécessite de pouvoir les tester. Dans ces travaux de thèse, nous proposons une méthode permettant de forcer une exécution d’un système temps réel de manière à atteindre un état choisi. Cette technique peut permettre le test de systèmes temps réel dans des situations où l’état choisi pourrait être compliqué à atteindre en ne manipulant que les données d’entrée du système. Un exemple d’application pourrait être celui d’un état déclenchant un redondant, et dont l’exécution serait peu fréquente, mais que l’on souhaite néanmoins tester. Dans ce cas d’utilisation, il s’agit effectivement de l’injection de fautes dans le système. Cette solution est basée sur une analyse hors-ligne d’un ensemble de modèles comportementaux du système, utilisant le formalisme des structures de Kripke à durée. Les modèles du système sont issu d’une démarche IDM, et présentent le comportement des tâches du point de vue du système d’exploitation temps réel. À l’aide d’une paramétrisation, transformation et composition des modèles, nous effectuons une analyse paramétrée du réseau de Petri temporel résultant. Grâce au résultat de cette analyse, nous déterminons un ensemble de délais à ajouter à l’exécution du système afin de forcer le système à atteindre l’état choisi. En utilisant un modèle embarqué des différentes tâches, et par le biais d’un contrôleur intégré au système d’exploitation temps réel, nous effectuons le forçage en ligne du système afin de permettre l’atteinte de l’état choisi, et éventuellement le test de l’exécution découlant de cet état. Ce travail de thèse détaille les formalismes utilisés pour modéliser l’application, la manière dont ils sont modifiés et analysés pour obtenir les délais d’exécution, ainsi que l’implémentation dans un système d’exploitation temps réel : TrampolineRTOS.

Petri nets and their extensions are a well-known formalism for modeling the specification of discrete events systems real-time. For these systems, the demands of verification and validation are essential to ensure their smooth functioning because the least error can lead to catastrophic consequences. To analyze the behavior of the system, it is common to construct the state graph (or state space) which lists exhaustively the different accessible states. This graph allows to check the generic properties such as boundedness, accessibility, termination, vivacity, the absence of blocking, etc. But building this state space is confronted with the problem of combinatorial explosion of the number of states related to the complexity and concurrence of the system. One of the alternatives to contain this combination is to keep only partial orders between events. Unfolding is a partial order adapted to technical verification, diagnosis and planning. This thesis contributes to the study of the unfolding of Petri nets and, in particular, his contributes to the unfolding of Petri nets with reset arcs. Moreover, the unfolding explains the possible executions of the system which are, by definition, the processes. This is specifically the branching processes that differ from conventional processes. Thus, we propose an algebra adapted to the branching process from unfolding of Petri nets; Les réseaux de Petri et leurs extensions constituent un formalisme très connu pour la modélisation de la spécification des systèmes à évènements discrets temps réel. Pour ces systèmes, les exigences de vérification et de validation sont indispensables pour garantir leur bon fonctionnement car la moindre erreur peut entrainer des conséquences catastrophiques. Pour analyser le comportement du système, il est courant de construire le graphe d'états (ou espace d'états) qui énumère de façon exhaustive les différents états accessibles. Ce graphe permet de vérifier des propriétés génériques comme le caractère borné, l'accessibilité, la terminaison, la vivacité, l'absence de blocage, etc. Mais la construction de cet espace d'états est confrontée au problème d'explosion combinatoire du nombre d'états lié à la complexité et à la concurrence du système. L'une des alternatives pour contenir cette combinatoire est de conserver uniquement les ordres partiels entre les évènements. Le dépliage est une technique d'ordre partiel adaptée à la vérification, au diagnostic et à la planification. Cette thèse contribue à l'étude du dépliage des réseaux de Petri et, plus particulièrement, apporte une contribution au dépliage des réseaux de Petri avec des arcs de reset. De plus, le dépliage explicite les exécutions possibles du système qui sont, par définition, des processus. Il s'agit plus précisément des processus de branchement qui diffèrent des processus classiques. Ainsi, nous proposons une algèbre adaptée aux processus de branchement issus du dépliage des réseaux de Petri.

Petri nets and their extensions are a well-known formalism for modeling the specification of discrete events systems real-time. For these systems, the demands of verification and validation are essential to ensure their smooth functioning because the least error can lead to catastrophic consequences. To analyze the behavior of the system, it is common to construct the state graph (or state space) which lists exhaustively the different accessible states. This graph allows to check the generic properties such as boundedness, accessibility, termination, vivacity, the absence of blocking, etc. But building this state space is confronted with the problem of combinatorial explosion of the number of states related to the complexity and concurrence of the system. One of the alternatives to contain this combination is to keep only partial orders between events. Unfolding is a partial order adapted to technical verification, diagnosis and planning. This thesis contributes to the study of the unfolding of Petri nets and, in particular, his contributes to the unfolding of Petri nets with reset arcs. Moreover, the unfolding explains the possible executions of the system which are, by definition, the processes. This is specifically the branching processes that differ from conventional processes. Thus, we propose an algebra adapted to the branching process from unfolding of Petri nets; Les réseaux de Petri et leurs extensions constituent un formalisme très connu pour la modélisation de la spécification des systèmes à évènements discrets temps réel. Pour ces systèmes, les exigences de vérification et de validation sont indispensables pour garantir leur bon fonctionnement car la moindre erreur peut entrainer des conséquences catastrophiques. Pour analyser le comportement du système, il est courant de construire le graphe d'états (ou espace d'états) qui énumère de façon exhaustive les différents états accessibles. Ce graphe permet de vérifier des propriétés génériques comme le caractère borné, l'accessibilité, la terminaison, la vivacité, l'absence de blocage, etc. Mais la construction de cet espace d'états est confrontée au problème d'explosion combinatoire du nombre d'états lié à la complexité et à la concurrence du système. L'une des alternatives pour contenir cette combinatoire est de conserver uniquement les ordres partiels entre les évènements. Le dépliage est une technique d'ordre partiel adaptée à la vérification, au diagnostic et à la planification. Cette thèse contribue à l'étude du dépliage des réseaux de Petri et, plus particulièrement, apporte une contribution au dépliage des réseaux de Petri avec des arcs de reset. De plus, le dépliage explicite les exécutions possibles du système qui sont, par définition, des processus. Il s'agit plus précisément des processus de branchement qui diffèrent des processus classiques. Ainsi, nous proposons une algèbre adaptée aux processus de branchement issus du dépliage des réseaux de Petri.

This article focuses on the representation of Common Cause Failures (CCF) in large distributed systems whose they occur either in operation or in the solicitation modes. The notion of “oriented CCF” proposed here extends the Atwood model. It takes into account three root causes of failures: hardware, software and human factor. The oriented CCF are modelled using coloured Petri nets. The sensitivity studies have identified the input data having the most influence on the probability of failure on demand (PFD) of the system., Cet article s’intéresse à la représentation des Défaillances de Cause Commune (DCC) dans les systèmes distribués de grande taille et dont leur occurrence peut se produire soit en fonctionnement, soit à la sollicitation. La notion de « DCC orientée » proposée étend le modèle d’Atwood. Elle prend en compte trois causes profondes de défaillances : matérielles, logicielles et facteur humain. Les DCC orientées sont modélisées à l’aide des Réseaux de Petri colorés. Les études de sensibilité réalisées ont permis d’identifier les données d’entrée ayant le plus d’influence sur la probabilité de défaillance à la sollicitation (PFD) du système.

L'un des aspects fondamentaux des systèmes informatiques modernes, et en particulier des systèmes critiques, est la possibilité d'exécuter plusieurs processus, partageant des ressources communes, de façon simultanée. De par leur nature concurrentielle, le bon fonctionnement de ces systèmes n'est assuré que lorsque leurs comportements ne dépendent pas d'un ordre d'exécution prédéterminé. En raison de cette caractéristique, il est particulièrement difficile de s'assurer qu'un système concurrent ne possède pas de faille. Dans cette thèse, nous étudions la vérification formelle, une approche algorithmique qui vise à automatiser la vérification du bon fonctionnement de systèmes concurrents en procédant par une abstraction vers des modèles mathématiques. Nous considérons deux de ces modèles, les réseaux de Petri et les systèmes d'addition de vecteurs, et les problèmes de vérification qui leur sont associés. Nous montrons que le problème d'accessibilité pour les systèmes d'addition de vecteurs (avec états) à deux compteurs est PSPACE-complet, c'est-à-dire complet pour la classe des problèmes solubles à l'aide d'une quantité polynomiale de mémoire. Nous établissons ainsi la complexité calculatoire précise de ce problème, répondant à une question demeurée ouverte depuis plus de trente ans. Nous proposons une nouvelle approche au problème de couverture pour les réseaux de Petri, basée sur un algorithme arrière guidé par une caractérisation logique de l'accessibilité dans les réseaux de Petri continus. Cette approche nous a permis de mettre au point un nouvel algorithme qui s'avère particulièrement efficace en pratique, tel que démontré par notre implémentation logicielle nommée QCover. Nous complétons ces résultats par une étude des systèmes de transitions bien structurés qui constituent une abstraction générale des systèmes d'addition de vecteurs et des réseaux de Petri. Nous considérons le cas des systèmes de transitions bien structurés à branchement infini, une classe qui inclut les réseaux de Petri possédant des arcs pouvant consommer ou produire un nombre arbitraire de jetons. Nous développons des outils mathématiques facilitant l'étude de ces systèmes et nous délimitons les frontières au-delà desquelles la décidabilité des problèmes de terminaison, de finitude, de maintenabilité et de couverture est perdue., One fundamental aspect of computer systems, and in particular of critical systems, is the ability to run simultaneously many processes sharing resources. Such concurrent systems only work correctly when their behaviours are independent of any execution ordering. For this reason, it is particularly difficult to ensure the correctness of concurrent systems. In this thesis, we study formal verification, an algorithmic approach to the verification of concurrent systems based on mathematical modeling. We consider two of the most prominent models, Petri nets and vector addition systems, and their usual verification problems considered in the literature. We show that the reachability problem for vector addition systems (with states) restricted to two counters is PSPACE-complete, that is, it is complete for the class of problems solvable with a polynomial amount of memory. Hence, we establish the precise computational complexity of this problem, left open for more than thirty years. We develop a new approach to the coverability problem for Petri nets which is primarily based on applying forward coverability in continuous Petri nets as a pruning criterion inside a backward coverability framework. We demonstrate the effectiveness of our approach by implementing it in a tool named QCover. We complement these results with a study of well-structured transition systems which form a general abstraction of vector addition systems and Petri nets. We consider infinitely branching well-structured transition systems, a class that includes Petri nets with special transitions that may consume or produce arbitrarily many tokens. We develop mathematical tools in order to study these systems and we delineate the decidability frontier for the termination, boundedness, maintainability and coverability problems., Réalisé en cotutelle avec l'École normale supérieure de Cachan – Université Paris-Saclay

Ces travaux s'intéressent à la modélisation des Défaillances de Cause commune (DCC) et l’évaluation des probabilités des DCC dans des systèmes complexes programmés en Réseaux de Petri coloré, hiérarchiques et stochastiques. L’objectif de cette étude est de mettre à jour le modèle des DCC sur CPN Tools grâce aux retours d’expérience générés par AREVA, principalement pour les DCC d’origine logicielle sur lesquelles on dispose de peu d’informations. Plusieurs études de sensibilité ont été menées afin d’identifier les paramètres qui influencent le plus la disponibilité du système.Le second objectif de cette étude est de montrer qu’il est possible de transférer les modèles actuels sur le logiciel PyCATSHOO, représentant des Automates Stochastiques Hybrides, et ce dans un but d’optimisation des performances. Un cas test a été défini afin de comparer les performances de ces deux logiciels.Cette étude permet d’étendre les connaissances sur le phénomène des DCC qui sont un grand enjeu de la sûreté de fonctionnement et de la disponibilité des systèmes critiques.

In this work, we present different control synthesis approaches based on Petri nets and the theory of regions. This theory has some limitations in supervisory control. Indeed, the design on the PN controller, if it exists, is not an easy task due to the resolution complexity and the combinatorial explosion of states in the generated reachability graph. In addition, the linear system of the theory of regions may contain convex combinations of its equations making the theory insoluble. This work aims to simplify the computational complexity of the theory of regions by reducing the number of equations of the linear system and decreasing the computation time of PN controllers. Consequently, new concepts of minimal cuts and canonic markings are introduced in order to apply the theory of regions on specific zones of the graph and not on the whole reachability graph. Finally, two new approaches are developed to synthesize PN controllers without generating the reachability graph, Dans ce mémoire, nous présentons différentes approches de synthèse de contrôleurs réseaux de Petri en se basant sur la théorie des régions. Cette théorie présente quelques limites dans la synthèse de contrôle. En effet, la synthèse du contrôleur RdP, s’il existe, n’est pas du tout une tâche facile vue sa complexité de calcul et l’explosion combinatoire des états dans le graphe de marquage. De plus, le système linéaire de la théorie des régions à résoudre peut contenir des combinaisons convexes entre ces équations ce qui rend la théorie insoluble pour calculer les superviseurs RdP. Ce travail vise à simplifier la complexité de calcul de la théorie des régions en réduisant le nombre d’équations du système linéaire de la théorie des régions d’une part, et d’autre part en minimisant le temps de calcul des contrôleurs RdP. De nouveaux concepts de coupes minimales et de marquages canoniques ont été introduits afin d’appliquer la théorie des régions sur des zones précises du graphe et non pas sur la totalité du graphe de marquage. Finalement, deux autres nouvelles approches ont été développées pour synthétiser des contrôleurs RdP sans générer le graphe de marquage

In this work, we present different control synthesis approaches based on Petri nets and the theory of regions. This theory has some limitations in supervisory control. Indeed, the design on the PN controller, if it exists, is not an easy task due to the resolution complexity and the combinatorial explosion of states in the generated reachability graph. In addition, the linear system of the theory of regions may contain convex combinations of its equations making the theory insoluble. This work aims to simplify the computational complexity of the theory of regions by reducing the number of equations of the linear system and decreasing the computation time of PN controllers. Consequently, new concepts of minimal cuts and canonic markings are introduced in order to apply the theory of regions on specific zones of the graph and not on the whole reachability graph. Finally, two new approaches are developed to synthesize PN controllers without generating the reachability graph, Dans ce mémoire, nous présentons différentes approches de synthèse de contrôleurs réseaux de Petri en se basant sur la théorie des régions. Cette théorie présente quelques limites dans la synthèse de contrôle. En effet, la synthèse du contrôleur RdP, s’il existe, n’est pas du tout une tâche facile vue sa complexité de calcul et l’explosion combinatoire des états dans le graphe de marquage. De plus, le système linéaire de la théorie des régions à résoudre peut contenir des combinaisons convexes entre ces équations ce qui rend la théorie insoluble pour calculer les superviseurs RdP. Ce travail vise à simplifier la complexité de calcul de la théorie des régions en réduisant le nombre d’équations du système linéaire de la théorie des régions d’une part, et d’autre part en minimisant le temps de calcul des contrôleurs RdP. De nouveaux concepts de coupes minimales et de marquages canoniques ont été introduits afin d’appliquer la théorie des régions sur des zones précises du graphe et non pas sur la totalité du graphe de marquage. Finalement, deux autres nouvelles approches ont été développées pour synthétiser des contrôleurs RdP sans générer le graphe de marquage

In order to achieve responsiveness, flexibility, cost reduction and increased productivity, companies searching for solutions to conventional manufacturing control in terms of robustness, adaptability, rapid configuration and an efficient use of resources. The Holonic and Service-oriented Architectures have been proposed as solutions for the conception of such kind of systems, the former ( in the manufacturing), providing flexibility at the control level, the latter ( in the computer science) at a process level. The combination of both has been recognized as a very attractive solution for the design of the Next Generation Manufacturing Systems. However, the integration of the concept of services needs new models to adapt to the manufacturing context, specifically for process planning and scheduling. This work proposes a product driven Service Oriented Holonic Manufacturing System architecture (SoHMS) as a methodology for modeling flexible production systems with a set of models and prescriptive methodologies for its specification. As models, we contribute with a manufacturing service model (MService) and a computational Flexible Petri-Net based Process Model; an orchestration protocol and strategies for the Integrated Process Planning and Scheduling of such processes for the effective and efficient exploration of solutions while dealing with the problem of combinatorial complexity; as well as the holonic models and protocols forming the SoHMS architecture. As methodologies, we propose a framework for: conceiving manufacturing services and processes specifications, the creation of an application service-ontology, and a methodology for modeling flexible petri- net models.; Pour atteindre des objectifs en termes de réactivité, flexibilité, réduction des coûts et augmentation de laproductivité, les entreprises sont à la recherche de solutions remplaçant les systèmes de contrôlemanufacturiers conventionnels afin de gagner en robustesse, adaptabilité, configuration rapide etmaximisation de l’utilisation des ressources. Les Architectures Holoniques et Orientées-Services ont étéproposées en tant que solutions de conception pour de tels types de systèmes, le premier dans le domainemanufacturier fournissant de la flexibilité au niveau contrôle, le dernier en informatique au niveau processus.La combinaison de ces deux architectures a été reconnue comme une solution encore plus attractive pour laconception des systèmes de production de prochaine génération. .Cependant, l’intégration du concept de services nécessite de nouveaux modèles pour s’adapter au contextemanufacturier et lui octroyer de la flexibilité, particulièrement pour la planification et l’ordonnancement auniveau processus.Ce travail propose une architecture pour Système de Production Holonique Orienté-Services (ServiceOriented Holonic Manufacturing System (SOHMS)), piloté autour des produits, en tant que méthodologiepour modéliser les systèmes de production flexibles en utilisant un ensemble de modèles et méthodologiespour sa spécification. Au niveau des modèles, notre contribution se porte sur un modèle de service adapté àla production, un modèle flexible de processus basé sur les Réseaux de Petri, un protocole d’orchestration etdes stratégies pour l’ordonnancement et la planification intégrés de ces processus (Integrated ProcessPlanning and Scheduling) afin d’explorer efficacement les solutions offertes tout en évitant une explosioncombinatoire, et des modèles et protocoles holoniques permettant de former une architecture SOHMS. Auniveau méthodologique, nous proposons un framework permettant de concevoir des services de productionet des spécifications de processus, la création d’une ontologie de services d’application et une méthodologiepour modéliser les gammes sous forme de Réseaux de Petri.Le SOHMS résultant est un système ayant la possibilité de créer des plans de production flexibles adaptablesen fonction des aléas survenant sur le système, ayant la capacité d’intégrer rapidement et facilement desnouvelles ressources et compétences et sachant proposer des solutions faisables de production avant l’arrivéeaux points de décision correspondants.

In order to achieve responsiveness, flexibility, cost reduction and increased productivity, companies searching for solutions to conventional manufacturing control in terms of robustness, adaptability, rapid configuration and an efficient use of resources. The Holonic and Service-oriented Architectures have been proposed as solutions for the conception of such kind of systems, the former ( in the manufacturing), providing flexibility at the control level, the latter ( in the computer science) at a process level. The combination of both has been recognized as a very attractive solution for the design of the Next Generation Manufacturing Systems. However, the integration of the concept of services needs new models to adapt to the manufacturing context, specifically for process planning and scheduling. This work proposes a product driven Service Oriented Holonic Manufacturing System architecture (SoHMS) as a methodology for modeling flexible production systems with a set of models and prescriptive methodologies for its specification. As models, we contribute with a manufacturing service model (MService) and a computational Flexible Petri-Net based Process Model; an orchestration protocol and strategies for the Integrated Process Planning and Scheduling of such processes for the effective and efficient exploration of solutions while dealing with the problem of combinatorial complexity; as well as the holonic models and protocols forming the SoHMS architecture. As methodologies, we propose a framework for: conceiving manufacturing services and processes specifications, the creation of an application service-ontology, and a methodology for modeling flexible petri- net models.; Pour atteindre des objectifs en termes de réactivité, flexibilité, réduction des coûts et augmentation de laproductivité, les entreprises sont à la recherche de solutions remplaçant les systèmes de contrôlemanufacturiers conventionnels afin de gagner en robustesse, adaptabilité, configuration rapide etmaximisation de l’utilisation des ressources. Les Architectures Holoniques et Orientées-Services ont étéproposées en tant que solutions de conception pour de tels types de systèmes, le premier dans le domainemanufacturier fournissant de la flexibilité au niveau contrôle, le dernier en informatique au niveau processus.La combinaison de ces deux architectures a été reconnue comme une solution encore plus attractive pour laconception des systèmes de production de prochaine génération. .Cependant, l’intégration du concept de services nécessite de nouveaux modèles pour s’adapter au contextemanufacturier et lui octroyer de la flexibilité, particulièrement pour la planification et l’ordonnancement auniveau processus.Ce travail propose une architecture pour Système de Production Holonique Orienté-Services (ServiceOriented Holonic Manufacturing System (SOHMS)), piloté autour des produits, en tant que méthodologiepour modéliser les systèmes de production flexibles en utilisant un ensemble de modèles et méthodologiespour sa spécification. Au niveau des modèles, notre contribution se porte sur un modèle de service adapté àla production, un modèle flexible de processus basé sur les Réseaux de Petri, un protocole d’orchestration etdes stratégies pour l’ordonnancement et la planification intégrés de ces processus (Integrated ProcessPlanning and Scheduling) afin d’explorer efficacement les solutions offertes tout en évitant une explosioncombinatoire, et des modèles et protocoles holoniques permettant de former une architecture SOHMS. Auniveau méthodologique, nous proposons un framework permettant de concevoir des services de productionet des spécifications de processus, la création d’une ontologie de services d’application et une méthodologiepour modéliser les gammes sous forme de Réseaux de Petri.Le SOHMS résultant est un système ayant la possibilité de créer des plans de production flexibles adaptablesen fonction des aléas survenant sur le système, ayant la capacité d’intégrer rapidement et facilement desnouvelles ressources et compétences et sachant proposer des solutions faisables de production avant l’arrivéeaux points de décision correspondants.

National audience; Cet article présente un environnement de génération de règles de coordination à partir de réseaux de Petri colorés. L’environnement proposé est basé sur un langage dédié appelé cpnDSL. À partir d’une spécification cpnDSL décrivant un système donné, des règles de coordination correctes par construction et directement exécutables dans l’environement LINC sont générées. Un modèle vérifiable pour valider le comportement du système et un modèle graphique pour permettre la discussion entre les différents membres du projet sont également générés. Une étude de cas issue du domaine du transport est présentée pour illustrer l’approche proposée.

L'objectif de cette communication est de représenter les études permettant une meilleure maîtrise des risques et de la fiabilité. Les points faibles sont mis en évidence, ces études de sûreté de fonctionnement doivent être menées au plus tôt dans la phase de conception, afin de réduire les coûts et le nombre de prototypes nécessaires à la validation du système. L'estimation de la fiabilité prévisionnelle, d'un système mécatronique est modélisée par une analyse qualitative et quantitative grâce aux Réseaux de Pétri stochastiques, et pour l'estimation de la fiabilité opérationnelle et expérimentale, l'intégration des Réseaux Bayésiens et un recueil d'expérience sont bien présents comme un outil performant, portant d'autres travaux pour l'optimisation des essaies accélérés.

In the last decades, very great research and development efforts have been made to develop and promote electric vehicles (EVs). Most efforts have been made to further develop the power engine of these vehicles and batteries technologies. However, one of the major obstacles to the large deployment of EVs is the uncertainty of drivers to get a suitable and vacant place at a charging station (CS). In this manuscript, we focus on the charging process modelling using formal approaches based on discrete event system tools namely (max,+) algebra and Petri nets. In addition, an optimization approach based on linear programming is proposed to optimally assign and reroute EVs to the suitable CSs and schedule their charging operations. In order to predict, manage and handle charging needs of EVs, a dedicated model based on a predictive function is introduced. The aim is to predict the average charging rate and time while considering the inter-arrival of charging requests and the state of charging of EVs. Using this approach, charging operations could be planned while minimizing waiting times of EVs and avoiding queuing situations within CSs. Simulation results showed that the proposed approaches allow assigning adequately and optimally EVs to CSs while satisfying all process constraints., Au cours des dernières décennies, de grands efforts en recherche et développement ont été faits pour développer et promouvoir les véhicules électriques (VEs). La plupart de ces recherches portent essentiellement sur le développement des moteurs électriques de ces véhicules et des technologies de batteries de recharge. Cependant, un des obstacles majeurs pour le déploiement des VEs à grande échelle réside dans l'incertitude d’assister et de guider les conducteurs de ce type de véhicule d’une façon appropriée pour atteindre les stations de recharge tout en satisfaisant leurs souhaits (points de recharge disponibles, moins d’attente possible, proposition d’autres points d’intérêts : restaurant, shopping, etc.). Afin de remédier à ce manque, nous proposons dans ce travail de thèse une approche distribuée et adaptative orientée modèles pour la gestion de l'énergie pour la recharge des VEs. Pour ce faire, nous nous somme focalisés sur la modélisation des processus de recharge en utilisant une approche formelle basée sur des outils de systèmes à événements discrets, à savoir l'algèbre (max, +) et les réseaux de Petri. Les modèles développés ont permis d’étudier, d’analyser et d’évaluer le comportement du système de recharge. De plus, une approche d'optimisation basée sur la programmation linéaire est proposée afin d’affecter et d’orienter d'une façon optimale les VEs vers les stations de recharge appropriées et ordonnancer leurs opérations de recharge. Afin de prédire le taux et la durée de recharge moyens des VEs compte tenu des dates d’arrivée des demandes de recharge et l'état de recharge de chaque véhicule, une approche dédiée basée sur une fonction prédictive est proposée. En utilisant cette approche, les opérations de recharge pourraient être planifiées en minimisant les temps d'attente des VEs au sein des stations de recharge et en assurant un taux de recharge acceptable pour chaque demande. Les résultats d’analyse et de simulations obtenus ont montré que les approches de modélisation, d’optimisation et de prédiction proposées permettent d’affecter de façon adéquate et optimale les VEs aux stations de recharge tout en satisfaisant toutes les contraintes du processus de recharge.

Road traffic causes many adverse effects, including pollution, insecurity and congestion. Most of the developedmethods for regulation of urban traffic at crossroads, seeking to reduce wait times and lengths of queues. Thesemethods are mainly set objective optimization fire cycles over a finite horizon.To describe the composition of traffic, we opted for a traffic modeling by hybrid Petri nets, representingsimultaneously two complementary levels of representation: the continuing evolution of queues and discreetchanging traffic lights. These two levels are respectively articulated about Petri nets variable speed and discretetimed Petri nets.We chose, as well, for a new strategy to solve the problem of urban traffic control intervening in an appropriatemanner to the level of the signal lights. We sought to avoid first, congestion and the super saturation of queues,which must not exceed the optimum capacity of the intersection of routes studied and, second, to reduce theevacuation time of vehicles at the crossroads and especially waiting times for drivers.In this sense, a first algorithm is developed to calculate the lengths of queues, using a modeling simplificationapproach to a junction. To optimize the average waiting time and the total evacuation time are considered andapplied successfully by a heuristic control lights and a fixed control strategy and floating lights, following thedetermination of the duration of corresponding green light to the situation in real time intersectionWe plan to generalize the results of our work exploiting RDPH model to complex intersections for real situations of acrossroads network., Le trafic routier entraine de nombreux effets néfastes, dont la pollution, l'insécurité et la congestion. La plupart de méthodes développées, pour la régulation du trafic urbain au niveau des carrefours, cherche à réduire les temps d’attente et les longueurs des files d'attente. Ces méthodes se fixent principalement comme objectif l’optimisation des cycles de feu sur un horizon fini.Pour la description du trafic, nous adoptons une modélisation par les réseaux de Pétri Hybrides (RdPH), qui représente, simultanément, deux niveaux de représentation complémentaires : l'évolution continue des files d'attente et l'évolution discrète des feux tricolores. Ces deux niveaux sont, respectivement, articulés autour des réseaux de Pétri à vitesses variables et des réseaux de Pétri discrets temporisés.Nous élaborons en plus, une nouvelle stratégie pour résoudre le problème de la régulation du trafic urbain intervenant d'une manière adaptée au niveau des feux de signalisation. Nous cherchons à éviter, en premier lieu,la congestion et la sursaturation des files d'attente, qui ne doivent pas dépasser l'optimum des capacités des voies de l'intersection et, en second lieu, à réduire le temps d'évacuation des véhicules au niveau du carrefour et surtout les temps d'attente des conducteurs.Dans ce sens, un premier algorithme est élaboré pour calculer les longueurs des files d'attente, utilisant une approche qui se base sur la simplification de la modélisation d'un carrefour. Pour optimiser le temps moyen d’attente et le temps total d'évacuation sont, considérés et appliqués, avec succès, une heuristique de contrôle et une stratégie de régulation à feux fixe et à feux variables, suite à la détermination de la durée de feu vert correspondante à la situation de l'intersection en temps réel.Nous envisageons, de généraliser les résultats de nos travaux exploitant le modèle RdPH aux intersections plus complexes pour des situations réelles d'un réseau de carrefour.

Road traffic causes many adverse effects, including pollution, insecurity and congestion. Most of the developedmethods for regulation of urban traffic at crossroads, seeking to reduce wait times and lengths of queues. Thesemethods are mainly set objective optimization fire cycles over a finite horizon.To describe the composition of traffic, we opted for a traffic modeling by hybrid Petri nets, representingsimultaneously two complementary levels of representation: the continuing evolution of queues and discreetchanging traffic lights. These two levels are respectively articulated about Petri nets variable speed and discretetimed Petri nets.We chose, as well, for a new strategy to solve the problem of urban traffic control intervening in an appropriatemanner to the level of the signal lights. We sought to avoid first, congestion and the super saturation of queues,which must not exceed the optimum capacity of the intersection of routes studied and, second, to reduce theevacuation time of vehicles at the crossroads and especially waiting times for drivers.In this sense, a first algorithm is developed to calculate the lengths of queues, using a modeling simplificationapproach to a junction. To optimize the average waiting time and the total evacuation time are considered andapplied successfully by a heuristic control lights and a fixed control strategy and floating lights, following thedetermination of the duration of corresponding green light to the situation in real time intersectionWe plan to generalize the results of our work exploiting RDPH model to complex intersections for real situations of acrossroads network., Le trafic routier entraine de nombreux effets néfastes, dont la pollution, l'insécurité et la congestion. La plupart de méthodes développées, pour la régulation du trafic urbain au niveau des carrefours, cherche à réduire les temps d’attente et les longueurs des files d'attente. Ces méthodes se fixent principalement comme objectif l’optimisation des cycles de feu sur un horizon fini.Pour la description du trafic, nous adoptons une modélisation par les réseaux de Pétri Hybrides (RdPH), qui représente, simultanément, deux niveaux de représentation complémentaires : l'évolution continue des files d'attente et l'évolution discrète des feux tricolores. Ces deux niveaux sont, respectivement, articulés autour des réseaux de Pétri à vitesses variables et des réseaux de Pétri discrets temporisés.Nous élaborons en plus, une nouvelle stratégie pour résoudre le problème de la régulation du trafic urbain intervenant d'une manière adaptée au niveau des feux de signalisation. Nous cherchons à éviter, en premier lieu,la congestion et la sursaturation des files d'attente, qui ne doivent pas dépasser l'optimum des capacités des voies de l'intersection et, en second lieu, à réduire le temps d'évacuation des véhicules au niveau du carrefour et surtout les temps d'attente des conducteurs.Dans ce sens, un premier algorithme est élaboré pour calculer les longueurs des files d'attente, utilisant une approche qui se base sur la simplification de la modélisation d'un carrefour. Pour optimiser le temps moyen d’attente et le temps total d'évacuation sont, considérés et appliqués, avec succès, une heuristique de contrôle et une stratégie de régulation à feux fixe et à feux variables, suite à la détermination de la durée de feu vert correspondante à la situation de l'intersection en temps réel.Nous envisageons, de généraliser les résultats de nos travaux exploitant le modèle RdPH aux intersections plus complexes pour des situations réelles d'un réseau de carrefour.

In the last decades, very great research and development efforts have been made to develop and promote electric vehicles (EVs). Most efforts have been made to further develop the power engine of these vehicles and batteries technologies. However, one of the major obstacles to the large deployment of EVs is the uncertainty of drivers to get a suitable and vacant place at a charging station (CS). In this manuscript, we focus on the charging process modelling using formal approaches based on discrete event system tools namely (max,+) algebra and Petri nets. In addition, an optimization approach based on linear programming is proposed to optimally assign and reroute EVs to the suitable CSs and schedule their charging operations. In order to predict, manage and handle charging needs of EVs, a dedicated model based on a predictive function is introduced. The aim is to predict the average charging rate and time while considering the inter-arrival of charging requests and the state of charging of EVs. Using this approach, charging operations could be planned while minimizing waiting times of EVs and avoiding queuing situations within CSs. Simulation results showed that the proposed approaches allow assigning adequately and optimally EVs to CSs while satisfying all process constraints., Au cours des dernières décennies, de grands efforts en recherche et développement ont été faits pour développer et promouvoir les véhicules électriques (VEs). La plupart de ces recherches portent essentiellement sur le développement des moteurs électriques de ces véhicules et des technologies de batteries de recharge. Cependant, un des obstacles majeurs pour le déploiement des VEs à grande échelle réside dans l'incertitude d’assister et de guider les conducteurs de ce type de véhicule d’une façon appropriée pour atteindre les stations de recharge tout en satisfaisant leurs souhaits (points de recharge disponibles, moins d’attente possible, proposition d’autres points d’intérêts : restaurant, shopping, etc.). Afin de remédier à ce manque, nous proposons dans ce travail de thèse une approche distribuée et adaptative orientée modèles pour la gestion de l'énergie pour la recharge des VEs. Pour ce faire, nous nous somme focalisés sur la modélisation des processus de recharge en utilisant une approche formelle basée sur des outils de systèmes à événements discrets, à savoir l'algèbre (max, +) et les réseaux de Petri. Les modèles développés ont permis d’étudier, d’analyser et d’évaluer le comportement du système de recharge. De plus, une approche d'optimisation basée sur la programmation linéaire est proposée afin d’affecter et d’orienter d'une façon optimale les VEs vers les stations de recharge appropriées et ordonnancer leurs opérations de recharge. Afin de prédire le taux et la durée de recharge moyens des VEs compte tenu des dates d’arrivée des demandes de recharge et l'état de recharge de chaque véhicule, une approche dédiée basée sur une fonction prédictive est proposée. En utilisant cette approche, les opérations de recharge pourraient être planifiées en minimisant les temps d'attente des VEs au sein des stations de recharge et en assurant un taux de recharge acceptable pour chaque demande. Les résultats d’analyse et de simulations obtenus ont montré que les approches de modélisation, d’optimisation et de prédiction proposées permettent d’affecter de façon adéquate et optimale les VEs aux stations de recharge tout en satisfaisant toutes les contraintes du processus de recharge.

This thesis deals with the analysis of chaotic behaviors in serial multicellularconverters. These switching systems can have a variety of complex phenomenaassociated with bifurcations and chaos. Knowing that a power converter that has a purely dissipative load cannot generate chaotic behavior, we've in the first part of this thesis, we connected a two-cell chopper to a nonlinear load not strictly dissipative and we've analyzed its behaviors by using some basic dynamic properties and thus presented the routes to chaos. The end of this part was devoted to the study of the 5-cell chopper which is a generalization of the two-cell chopper. In order to eliminate the chaotic behavior, the second part was devoted to the synthesis of a controlled law based on hybrid modeling of Petri nets for the regulation of capacitor voltages and current load., Les travaux de cette thèse portent sur l'analyse des comportements chaotiques dans les convertisseurs multicellulaires séries. Ces systèmes à commutationpeuvent présenter une variété de phénomènes complexes liés à des bifurcationset au chaos. Sachant qu'un convertisseur de puissance qui a une charge purementdissipative, ne peut générer un comportement chaotique, nous avons dans la première partie de cette thèse, connecté un hacheur à deux cellules à une charge non linéaire non strictement dissipative et nous avons analysé ses comportements à l'aide des propriétés dynamiques de base et présenté les routes vers le chaos. La fin de cette partie a été consacrée à l'étude du hacheur à cinq cellules qui est une généralisation du hacheur à deux cellules. Afin de supprimer le comportement chaotique, la deuxième partie du travail a été consacrée à la synthèse d'une loi de commande hybride basé sur la modélisation par réseaux de Petri pour la régulation des tensions des condensateurs flottants et du courant de charge.

Les systèmes actuels deviennent chaque jour de plus en plus complexe; à la distribution s’ajoutent les contraintes temps réel. Les méthodes classiques en charge de garantir la sûreté de fonctionnement, comme le test, l’injection de fautes ou les méthodes formelles ne sont plus suffisantes à elles seules. Afin de pouvoir traiter les éventuelles erreurs lors de leur apparition dans un système distribué donné, nous désirons mettre en place un programme, surveillant ce système, capable de lancer une alerte lorsque ce dernier s’éloigne de ses spécifications ; un tel programme est appelé superviseur (ou moniteur). Le fonctionnement d’un superviseur consiste simplement à interpréter un ensemble d’informations provenant du système sous forme de message, que l’on qualifiera d’évènement, et d’en déduire un diagnostic. L’objectif de cette thèse est de mettre un place un superviseur distribué permettant de vérifier en temps réel des propriétés temporelles. En particulier nous souhaitons que notre moniteur soit capable de vérifier un maximum de propriétés avec un minimum d’information. Ainsi notre outil est spécialement conçu pour fonctionner parfaitement même si l’observation est imparfaite, c’est-à-dire, même si certains évènements arrivent en retard ou s’ils ne sont jamais reçus. Nous avons de plus cherché à atteindre cet objectif de manière distribuée pour des raisons évidentes de performance et de tolérance aux fautes. Nous avons ainsi proposé un protocole distribuable fondé sur l’exécution répartie d’un réseau de Petri temporisé. Pour vérifier la faisabilité et l’efficacité de notre approche, nous avons mis en place une implémentation appelée Minotor qui s’est révélée avoir de très bonnes performances. Enfin, pour montrer l’expressivité du formalisme utilisé pour exprimer les spécifications que l’on désire vérifier, nous avons détaillé un ensemble de propriétés sous forme de réseaux de Petri à double sémantique introduite dans cette thèse (l’ensemble des transitions étant partitionné en deux catégories de transitions, chacune de ces parties ayant sa propre sémantique).

This work focuses on verification of automated systems using model-checking techniques. We focus on a compromise between potentially contradictory goals: decidability of systems to be verified, expressivity of modeling formalisms, efficiency of verification, and certification of used tools. To do so, we use high level Petri nets annotated by real programming languages. This implies the semi-decidability of most of problems because termination is left to the modeler (like termination of programs is left to the programmer). To handle these models, we choose a compilation approach which produces programs in the model annotation language, this allows to execute them efficiently. Moreover, this compilation is optimizing using model peculiarities. However, this rich expressivity leads to the use of explicit model-checking which allows to have rich model annotations but also allows to easily recover errors from verification, and remains compatible with simulation (these compiled models can be used for efficient simulation). Finally, to tackle the state space explosion problem, we use reduction by symmetries techniques which allow to reduce exploration times and state spaces., Cette thèse s'intéresse à la vérification de systèmes automatisables par model-checking. La question sous-jacente autour de laquelle se construit la contribution est la recherche d'un compromis entre différents objectifs potentiellement contradictoires : la décidabilité des systèmes à vérifier, l'expressivité des formalismes de modélisation, l'efficacité de la vérification, et la certification des outils utilisés. Dans ce but, on choisit de baser la modélisation sur des réseaux de Petri annotés par des langages de programmation réels. Cela implique la semi-décidabilité de la plupart des questions puisque la responsabilité de la terminaison est remise entre les mains du modélisateur (tout comme la terminaison des programmes est de la responsabilité du programmeur). Afin d'exploiter efficacement ces annotations, on choisit ensuite une approche de compilation de modèle qui permet de générer des programmes efficaces dans le langage des annotations, qui sont alors exécutées de la manière la plus efficace. De plus, la compilation est optimisée en tirant partie des spécificités de chaque modèle et nous utilisons l'approche de model-checking explicite qui autorise cette richesse d'annotations tout en facilitant le diagnostique et en restant compatible avec la simulation (les modèles compilés peuvent servir à de la simulation efficace). Enfin, pour combattre l'explosion combinatoire, nous utilisons des techniques de réductions de symétries qui permettent de réduire les temps d'exploration et l'espace mémoire nécessaire.

This study deals with observability problems and control of the parallel multicell chopper. In the area of strong currents with high switching frequencies, new structures based on the combination of components have been developed. This type of chopper is a DC/DC static power converter which has an output current equals to n (n is the number of cells) times the source current. After recalling the dynamical equations of the converter, its hybrid dynamical behaviour and properties are highlighted. This particular hybrid system induces new and difficult observability problems, such problem can be tackled by a new observability concept [the Z(TN)-observability]. However, for a large number of switching cells in parallel, the complexity of the system makes it impossible to predict the transient behaviour of the converter and therefore all predimensioning. The main disadvantage of this type of converter is the imbalance branches of current with increasing number of cells. Therefore modelling and control with Petri net is proposed to solve the problems of imbalanced of currents and the voltage output regulation with variation of the load. The authors approaches are attested by several numerical simulations and experimental results considering noisy measurements and load variations., Les convertisseurs de puissance multicellulaires trouvent une place privilégiée dans le contrôle des systèmes de très forte puissance. Dans ce travail de thèse une nouvelle classe de convertisseurs de puissance est étudiée les Convertisseurs Multicellulaires Parallèles (CMP). La topologie de ces convertisseurs repose sur une association de n cellules de commutationinterconnectées par l'intermédiaire d'inductances indépendantes, appelées aussiinductances de liaison. Le CMP permet d'atteindre un courant de sortie égal à n fois le courant d'entrée du convertisseur, l'inconvénient majeur de ce type de convertisseur est le déséquilibrage des courants de branches . Dans le but de réduire et d'économiser le nombre de capteurs, nous avons proposé dans la première partie de la thèse une analyse d'observabilité spécifique à une classe de système dynamique hybride appelée Z(TN)-Observability et synthétisé un observateur hybride en utilisant l'algorithme super twisting. La deuxièmepartie du travail a été consacrée à la synthèse d'une loi de commande pour la régulation des courants de branches. En effet, le régulateur proposé est un régulateur hybride en basant sur la modélisation par réseaux de pétri de l'algorithme de contrôle. Enfin, Les deux parties théoriques sont suivies par une réalisation pratique d'un CMP à trois cellules de commutation pour valider les deux approches proposées. Les résultats expérimentaux nous ont montré les performances de l'observateur et le régulateur de courant et de tension de sortie.

This study deals with observability problems and control of the parallel multicell chopper. In the area of strong currents with high switching frequencies, new structures based on the combination of components have been developed. This type of chopper is a DC/DC static power converter which has an output current equals to n (n is the number of cells) times the source current. After recalling the dynamical equations of the converter, its hybrid dynamical behaviour and properties are highlighted. This particular hybrid system induces new and difficult observability problems, such problem can be tackled by a new observability concept [the Z(TN)-observability]. However, for a large number of switching cells in parallel, the complexity of the system makes it impossible to predict the transient behaviour of the converter and therefore all predimensioning. The main disadvantage of this type of converter is the imbalance branches of current with increasing number of cells. Therefore modelling and control with Petri net is proposed to solve the problems of imbalanced of currents and the voltage output regulation with variation of the load. The authors approaches are attested by several numerical simulations and experimental results considering noisy measurements and load variations., Les convertisseurs de puissance multicellulaires trouvent une place privilégiée dans le contrôle des systèmes de très forte puissance. Dans ce travail de thèse une nouvelle classe de convertisseurs de puissance est étudiée les Convertisseurs Multicellulaires Parallèles (CMP). La topologie de ces convertisseurs repose sur une association de n cellules de commutationinterconnectées par l'intermédiaire d'inductances indépendantes, appelées aussiinductances de liaison. Le CMP permet d'atteindre un courant de sortie égal à n fois le courant d'entrée du convertisseur, l'inconvénient majeur de ce type de convertisseur est le déséquilibrage des courants de branches . Dans le but de réduire et d'économiser le nombre de capteurs, nous avons proposé dans la première partie de la thèse une analyse d'observabilité spécifique à une classe de système dynamique hybride appelée Z(TN)-Observability et synthétisé un observateur hybride en utilisant l'algorithme super twisting. La deuxièmepartie du travail a été consacrée à la synthèse d'une loi de commande pour la régulation des courants de branches. En effet, le régulateur proposé est un régulateur hybride en basant sur la modélisation par réseaux de pétri de l'algorithme de contrôle. Enfin, Les deux parties théoriques sont suivies par une réalisation pratique d'un CMP à trois cellules de commutation pour valider les deux approches proposées. Les résultats expérimentaux nous ont montré les performances de l'observateur et le régulateur de courant et de tension de sortie.

National audience; Dans cet article nous présentons une approche d'identification passive et de type boîte noire pour les Systèmes à Evénements Discrets (SED), constitués d'un contrôleur et d'un procédé interagissant en boucle fermée. Cette approche permet de construire de manière systématique un réseau de Petri interprété (RdPI) qui modélise le comportement du SED, à partir de la seule observation des signaux échangés entre contrôleur et procédé. Dans un premier temps, nous montrons pourquoi les approches d'identification existantes sont encore mal adaptées à la prise en compte des contraintes physiques et technologiques des systèmes à identifier. Par la suite nous développons notre approche, qui se caractérise par la génération d'un RdPI qui exprime directement par sa structure les comportements caractéristiques des SED, comme les parallélismes, les alternatives ou les partages de ressources.

Driving is a dynamic and complex activity. Understanding the origin of a driving situationrequires the analysis of the driver’s choices made while he/she drives. In addition,a driving situation has to be studied in its natural complexity and evolution. LESCOThas developed a model called COSMODRIVE, which provides a conceptual frameworkfor the cognitive simulation of the activity of car driving. In order to run themodel for a simulation, it is necessary to gather knowledge related to the driving situation,for example in the form of an automaton. The conception of such an automatonrequires : 1) the use of real data recorded in an instrumented car, and, 2) the use of humanexpertise to interpret these data. These data are considered in this thesis as activitytraces.The purpose of this thesis is to assist the Knowledge Engineering process of activityanalysis. The present thesis proposes a method to interactively discover knowledgefrom activity traces. For this purpose, data from car driving are considered as M-traces– which associate an explicit semantic to these data. This semantic is then used asknowledge in a Trace Based System. In a Trace Based System, M-traces can be filtered,transformed, reformulated, and abstracted. The resulting traces are then used as inputsin the production of an automaton model of the activity of driving. In this thesis,Workflow Mining techniques have been used to build automata (Petri nets) from logs.These techniques require complete or statistically representative data sets. However,data collected from instrumented vehicles are intrinsically unique, as no two drivingsituations will ever be identical. In addition, situations of particular interest, such ascritical situations, are rarely observed in instrumented vehicle studies. The challenge isthen to produce a model which is a form of generalisation from a limited set of cases,which have been judged by domain experts as being relevant and representative of whatactually happens.In the current thesis, algorithms synthesising Petri nets from traces have been madeinteractive, in order to achieve the modelling of such driving situations. This thenmakes it possible for experts to guide the algorithms and therefore to support the discoveryof knowledge relevant to the experts. The process involved in making the α-algorithm and the α+-algorithm interactive is discussed in the thesis in a way that canbe generalised to other algorithms.In addition, the current thesis illustrates how the use of a Trace Based System andthe interactive discovery of automata impacts the global cycle of Knowledge Discovery.A methodology is also proposed to build automaton models of the activity of cardriving. Finally, a case study is presented to illustrate how the proposed methodologycan be applied to real driving data in order to construct models with the softwaredeveloped in this thesis, Comprendre la genèse d’une situation de conduite requiert d’analyser les choixfaits par le conducteur au volant de son véhicule pendant l’activité de conduite, dans sacomplexité naturelle et dans sa dynamique située. Le LESCOT a développé le modèleCOSMODRIVE, fournissant un cadre conceptuel pour la simulation cognitive de l’activitéde conduite automobile. Pour exploiter ce modèle en simulation, il est nécessairede produire les connaissances liées à la situation de conduite sous forme d’un automatepar exemple. La conception d’un tel automate nécessite d’une part de disposer de donnéesissues de la conduite réelle, enregistrées sur un véhicule instrumenté et d’autrepart d’une expertise humaine pour les interpréter.Pour accompagner ce processus d’ingénierie des connaissances issues de l’analysed’activité, ce travail de thèse propose une méthode de découverte interactive deconnaissances à partir de traces d’activité. Les données de conduite automobile sontconsidérées comme des M-Traces, associant une sémantique explicite aux données,exploitées en tant que connaissances dans un Système à Base de Traces (SBT). Le SBTpermet de filtrer, transformer, reformuler et abstraire les séquences qui serviront à alimenterla synthèse de modèles automates de l’activité de conduite. Nous reprenons destechniques de fouille de workflow permettant de construire des automates (réseaux dePetri) à partir de logs. Ces techniques nécessitent des données complètes ou statistiquementreprésentatives. Or les données collectées à bord d’un véhicule en situationde conduite sont par nature des cas uniques, puisqu’aucune situation ne sera jamaisreproductible à l’identique, certaines situations particulièrement intéressantes pouvanten outre être très rarement observées. La gageure est alors de procéder à une forme degénéralisation sous la forme de modèle, à partir d’un nombre de cas limités, mais jugéspertinents, représentatifs, ou particulièrement révélateurs par des experts du domaine.Pour compléter la modélisation de telles situations, nous proposons donc de rendreinteractifs les algorithmes de synthèse de réseau de Petri à partir de traces, afin depermettre à des experts-analystes de guider ces algorithmes et de favoriser ainsi la découvertede connaissances pertinentes pour leur domaine d’expertise. Nous montreronscomment rendre interactifs l’algorithme α et l’algorithme α+ et comment généralisercette approche à d’autres algorithmes.Nous montrons comment l’utilisation d’un SBT et de la découverte interactived’automates impacte le cycle général de découverte de connaissances. Une méthodologieest proposée pour construire des modèles automates de l’activité de conduiteautomobile.Une étude de cas illustre la méthodologie en partant de données réelles de conduiteet en allant jusqu’à la construction de modèles avec un prototype logiciel développédans le cadre de cette thèse

The place-invariants method is one of the most popular controller synthesis approaches for Petri net (PN) modeled DES. Unfortunately, the observance of the constraints is not certain in the presence of uncontrollable transitions. This thesis offers a solution to this problem for ordinary and generalized PNs. We begin by studying safe non-conservative PNs, and devising a constraint-determination technique that will always provide a set of admissible constraints for this type of model. The approach stems from the general definition of forbidden states --- that of marking vectors. In the second part of our work, we present an admissible constraint-determination technique for generalized PNs. The method is based on a special view of the system's state space. The constraints are derived from the equation of the affine hyper-plane separating the authorized- and forbidden- regions of this space. We propose an algorithm that allows the identification of the minimal maximally permissive controller.; La méthode des invariants est une des plus utilisées méthodes de synthèse pour les SED modélisés par des réseaux de Petri (RdP). Cependant, elle ne garantit pas en général une solution optimale dans la présence de l'incontrôlabilité. Dans ce travail nous proposons une solution à ce problème pour les RdP généralisés. Premièrement, nous proposons une solution d'identification des contraintes admissibles pour les RdP saufs non-conservatifs. La méthode repose sur une définition des contraintes contenant des marquages complémentés. Ceux-ci sont après éliminés en exploitant les composants conservatifs des RdP. Deuxièmement, nous avançons une technique de détermination des contraintes admissibles pour les RdP généralisés. La méthode est basée sur une vision spatiale de l'espace d'états du modèle. Les contraintes sont dérivées de l'équation d'hyperplan affin qui sépare les régions interdite- et autorisée- de cet espace. Nous proposons un algorithme pour le calcul du contrôleur optimal minimal.

Web services are widely used by organizations to share their knowledge over the network and facilitate business-to-business collaboration. The emergence of Web services enabled applications to be presented as a set of business services well structured and correctly described. However, combining Web services and making them interoperable, to satisfy user requests taking into account functional and non-functional quality criteria, is a complex process. In this work, we focus specifically on location-based services (LBS) that integrate geographic information and provide information reachable from mobile devices, through wireless network by making use of the geographical positions of the devices. The aim of this work is to develop a model driven approach to specify, validate and implement service composition process in an automatic fashion for road security. This approach is based on two formal tools namely Petri nets (PN) and (max, +) algebra used to model, to verify and to evaluate the performance of service composition process. Workflow patterns are used to represent service composition processes. The behavior of each pattern is modeled by a PN model and then by a (max,+) state equation. The developed formal models allow the graphical and analytical description of the considered processes. Also, these models enable to evaluate some quantitative and qualitative properties of the considered processes. A platform, called TransportML, has been developed for collaboration and interoperability of different LBS. The obtained simulation results from the formal models are compared, on one hand, to those obtained from trials of the platform, and on the other hand, to those obtained from the real experimentations on the field.This work is a part of the FP7 European projects ASSET (2008-2011) and TeleFOT (2008-2012)., De nos jours, les services Web sont très utilisés notamment par les entreprises pour rendre accessibles leurs métiers, leurs données et leurs savoir-faire via le Web. L'émergence des services Web a permis aux applications d'être présentées comme un ensemble de services métiers bien structurés et correctement décrits, plutôt que comme un ensemble d'objets et de méthodes. La composition automatique de services est une tâche complexe mais qui rend les services interopérables, ainsi leur interaction permet d’offrir une valeur ajoutée dans le traitement des requêtes des utilisateurs en prenant en compte des critères fonctionnels et non fonctionnels de la qualité de service. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons plus précisément aux services à base de localisation (LBS) qui permettent d'intégrer des informations géographiques, et de fournir des informations accessibles depuis des appareils mobiles via, les réseaux mobiles en faisant usage des positions géographiques de ces appareils. L'objectif de ce travail est de proposer une approche orientée modèles pour spécifier, valider et mettre en œuvre des processus de composition automatique de services à des fins de sécurité routière dans les transports. Cette approche est basée sur deux outils formels à savoir les Réseaux de Petri (RdP) et l'algèbre (max,+). Pour cela, nous préconisons l'utilisation des workflow patterns dans la composition, où chaque pattern est traduit par un modèle RdP et ensuite par une équation mathématique dans l'algèbre (max,+). Les modèles formels développés ont conduits, d'une part, à la description graphique et analytique des processus considérés, et d'autre part, à l'évaluation et la vérification quantitatives et qualitatives de ces processus. Une plateforme, appelée TransportML, pour la collaboration et l'interopérabilité de services à base de positionnement a été implémentée. Les résultats obtenus par la simulation des modèles formels sont comparés à ceux issus des simulations du fonctionnement de la plateforme et des expérimentations sur le terrain.Cette thèse est effectuée dans le cadre des projets Européens FP7 ASSET (2008-2011) et TeleFOT (2008-2012).

A manufacturing system may be represented by Discrete Event System (DES). Apart from planning (where people work with ratios of products fabricated per week or per day), any modelling could be based on the concepts of event and activities. An event corresponds to a state change. An activity is a black-box summarizing what is occurring between two events. When using Petri Nets, events are associated with transitions, and activities with places. Our work proposes a supervisory synthesis for Discrete Event System modelled by a class of Petri Net called Marked Graph. The objective of this synthesis is to build a control law that enforces the system to respect a set of given specifications. To model these specifications, we propose new mathematical formulas called Marking Exclusion Constraint (MEC). This model is our first contribution. The Second main contribution of my thesis is to synthesize a computationally efficient technique to build a supervisor that enforces the system to respect the constraints by avoiding a set of forbidden states modelled by MEC specifications. We extend this synthesis technique to solve the problem in the presence of uncontrollable events and unobservable events. Sometimes in order to study the performance aspects, we must take in consideration the time data. Thus we address control synthesis for Timed Discrete Event Systems under MEC specifications by using Timed Petri Nets, Un Système de production peut être représenté par les systèmes à événements discrets. En dehors de la planification (où les gens travaillent avec des ratios de produits fabriqués par semaine ou par jour), la modélisation pourrait être basée sur les concepts d'événement et d'activités. Un événement correspond à un changement d'état. Une activité est une boîte noire d'encapsulation de ce qui se passe entre deux événements. En utilisant les réseaux de Petri (RdP), les événements sont représentés par les transitions, et les activités par les lieux. Notre travail propose une synthèse de commande par supervision pour les systèmes d'événements discrets modélisés par une classe de réseaux de Petri appelé graphe d'événements. L'objective de cette thèse est de concevoir un superviseur capable d'aider à améliorer la performance de système et de protéger le système en respectant des spécifications données par le fabricant ou le client selon les besoins et les conditions de travail. Pour modéliser ces spécifications, nous avons proposé un nouveau modèle mathématique de contrainte, appelé Contrainte d'Exclusion de Marquage (CEM). La deuxième contribution principale de ma thèse est de synthétiser une technique efficace et simple pour construire un superviseur qui impose le système de respecter des contraintes en évitant l'ensemble des états interdits modélisé par CEM. Nous avons également développé cette synthèse pour résoudre le problème d'existence des événements incontrôlables et des événements inobservables. Parfois, afin d'étudier les aspects liés à la performance, nous devons prendre le temps en considération. Donc, nous avons résolu aussi le problème des événements temporisé en utilisant RdP temporisés soumis à CEM

The place-invariants method is one of the most popular controller synthesis approaches for Petri net (PN) modeled DES. Unfortunately, the observance of the constraints is not certain in the presence of uncontrollable transitions. This thesis offers a solution to this problem for ordinary and generalized PNs. We begin by studying safe non-conservative PNs, and devising a constraint-determination technique that will always provide a set of admissible constraints for this type of model. The approach stems from the general definition of forbidden states --- that of marking vectors. In the second part of our work, we present an admissible constraint-determination technique for generalized PNs. The method is based on a special view of the system's state space. The constraints are derived from the equation of the affine hyper-plane separating the authorized- and forbidden- regions of this space. We propose an algorithm that allows the identification of the minimal maximally permissive controller., La méthode des invariants est une des plus utilisées méthodes de synthèse pour les SED modélisés par des réseaux de Petri (RdP). Cependant, elle ne garantit pas en général une solution optimale dans la présence de l'incontrôlabilité. Dans ce travail nous proposons une solution à ce problème pour les RdP généralisés. Premièrement, nous proposons une solution d'identification des contraintes admissibles pour les RdP saufs non-conservatifs. La méthode repose sur une définition des contraintes contenant des marquages complémentés. Ceux-ci sont après éliminés en exploitant les composants conservatifs des RdP. Deuxièmement, nous avançons une technique de détermination des contraintes admissibles pour les RdP généralisés. La méthode est basée sur une vision spatiale de l'espace d'états du modèle. Les contraintes sont dérivées de l'équation d'hyperplan affin qui sépare les régions interdite- et autorisée- de cet espace. Nous proposons un algorithme pour le calcul du contrôleur optimal minimal.

Web services are widely used by organizations to share their knowledge over the network and facilitate business-to-business collaboration. The emergence of Web services enabled applications to be presented as a set of business services well structured and correctly described. However, combining Web services and making them interoperable, to satisfy user requests taking into account functional and non-functional quality criteria, is a complex process. In this work, we focus specifically on location-based services (LBS) that integrate geographic information and provide information reachable from mobile devices, through wireless network by making use of the geographical positions of the devices. The aim of this work is to develop a model driven approach to specify, validate and implement service composition process in an automatic fashion for road security. This approach is based on two formal tools namely Petri nets (PN) and (max, +) algebra used to model, to verify and to evaluate the performance of service composition process. Workflow patterns are used to represent service composition processes. The behavior of each pattern is modeled by a PN model and then by a (max,+) state equation. The developed formal models allow the graphical and analytical description of the considered processes. Also, these models enable to evaluate some quantitative and qualitative properties of the considered processes. A platform, called TransportML, has been developed for collaboration and interoperability of different LBS. The obtained simulation results from the formal models are compared, on one hand, to those obtained from trials of the platform, and on the other hand, to those obtained from the real experimentations on the field.This work is a part of the FP7 European projects ASSET (2008-2011) and TeleFOT (2008-2012)., De nos jours, les services Web sont très utilisés notamment par les entreprises pour rendre accessibles leurs métiers, leurs données et leurs savoir-faire via le Web. L'émergence des services Web a permis aux applications d'être présentées comme un ensemble de services métiers bien structurés et correctement décrits, plutôt que comme un ensemble d'objets et de méthodes. La composition automatique de services est une tâche complexe mais qui rend les services interopérables, ainsi leur interaction permet d’offrir une valeur ajoutée dans le traitement des requêtes des utilisateurs en prenant en compte des critères fonctionnels et non fonctionnels de la qualité de service. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons plus précisément aux services à base de localisation (LBS) qui permettent d'intégrer des informations géographiques, et de fournir des informations accessibles depuis des appareils mobiles via, les réseaux mobiles en faisant usage des positions géographiques de ces appareils. L'objectif de ce travail est de proposer une approche orientée modèles pour spécifier, valider et mettre en œuvre des processus de composition automatique de services à des fins de sécurité routière dans les transports. Cette approche est basée sur deux outils formels à savoir les Réseaux de Petri (RdP) et l'algèbre (max,+). Pour cela, nous préconisons l'utilisation des workflow patterns dans la composition, où chaque pattern est traduit par un modèle RdP et ensuite par une équation mathématique dans l'algèbre (max,+). Les modèles formels développés ont conduits, d'une part, à la description graphique et analytique des processus considérés, et d'autre part, à l'évaluation et la vérification quantitatives et qualitatives de ces processus. Une plateforme, appelée TransportML, pour la collaboration et l'interopérabilité de services à base de positionnement a été implémentée. Les résultats obtenus par la simulation des modèles formels sont comparés à ceux issus des simulations du fonctionnement de la plateforme et des expérimentations sur le terrain.Cette thèse est effectuée dans le cadre des projets Européens FP7 ASSET (2008-2011) et TeleFOT (2008-2012).

The thesis topic is reliability and durability study of photovoltaic systems. Because of the lack of feedback, to carry out such a study implies both to provide experimental procedures for quali cation based on accelerated life testing conducted on critical components of photovoltaic systems and to develop tools to simulate the reliability of components constituting the complex system. So initially, we dedicated the reliability study of photovoltaic modules (main components of the complex photovoltaic system). An original methodology based on accelerated life testing has allowed us to estimate the reliability of these components in the two main failure modes such as corrosion and discoloration of encapsulant. The originality lies in the consideration of environmental conditions variability (considered stochastic) and the coupling of both the accelerated and degradation tests. A toolbox, PVMODREL (for Photovoltaic Module Reliability) has been developed for this purpose. In a second step, we posted us on the scale of photovoltaic systems. We proposed to simulate some parameters characterizing their dependability (including reliability, availability, durability) based on a representation of the system with these di erent modes of operation and dysfunction (both instantaneous failure that degradation over time). We used stochastic Petri networks nested on several levels to be situated, for each component, at scales for which failure modes could be seized and made. Finally, the thesis can provide both the basic methodology and simulation tools to describe and ensure the lifetime of photovoltaic systems., Cette thèse traite l'étude de la fiabilité et de la durabilité des systèmes photovoltaïques (PV). Face à l'absence de retour d'expériences, réaliser une telle étude sous-entend, à la fois, de proposer des procédures expérimentales de qualification basées sur des essais accélérés conduits sur les composants critiques des systèmes PV, et de développer des outils de simulation de la fiabilité de l'assemblage de ces composants constituant un système considéré complexe. Ainsi dans un premier temps, nous nous sommes consacrés à l'étude de la fiabilité des modules PV. Une méthodologie originale basée sur les essais de dégradation accélérée nous a permis d'estimer la fiabilité de ces composants sous leurs deux modes prédominants de défaillance que sont la corrosion et la décoloration de l'encapsulant. L'originalité réside dans la prise en compte des variabilités des conditions environnementales et sur le couplage des essais accélérés et de dégradation. Un outil a été développé à cet effet. Dans un second temps, nous nous sommes placés à l'échelle des systèmes PV. Nous avons proposé de simuler certains paramètres caractérisant leur sûreté de fonctionnement en s'appuyant sur une représentation du système avec ces différents modes de fonctionnement et de dysfonctionnement (défaillances et dégradation) à l'aide de plusieurs Réseaux de Petri Stochastiques imbriqués sur plusieurs niveaux afin de se situer, pour chaque composant, aux échelles pour lesquelles les modes de défaillance pouvaient être saisis et formulés. Notre travail de thèse permet finalement de donner les bases méthodologiques et les outils de simulations pour qualifier et garantir la durée de vie de systèmes PV.

National audience; Les jeux sérieux constituent aujourd'hui un outil de formation de plus en plus utilisé en entreprise. La question de l'efficacité de ce type de dispositif sur l'apprentissage constitue un enjeu de recherche. Les indicateurs fournis à l'issue d'un jeu vidéo sont insuffisants pour suivre et comprendre le parcours d'un joueur/apprenant. Il est donc nécessaire de mettre en place non seulement un tracking des actions du joueur, mais aussi des outils d'analyse et de diagnostic automatique des connaissances de l'apprenant. Nous proposons une démarche de suivi de l'apprenant a posteriori basée sur les réseaux de Petri, outil de modélisation de systèmes dynamiques, utilisés ici afin de représenter les comportements experts. Nous complétons notre démarche à l'aide d'une ontologie dont le rôle est de modéliser les connaissances du domaine en décrivant les relations entre les concepts du domaine, entre les actions de jeu et entre les concepts et les actions.