Scientific Publications of the University of Toulouse II Le Mirail
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Vers un capteur virtuel certifiable : évaluation ingenieure, robustesse globale et locale
No full textIn Vapor Cycle Systems, the mass flow sensor plays a key role in various monitoring and control tasks. However, physical sensors can be inaccurate or cumbersome, and may exhibit high sensitivity to vibrations, this is particularly problematic when the system is embedded in an aircraft environment. In addition, this sensors can be expensive and difficult to maintain. To address these limitations, the development of a virtual sensor based on standard sensor data emerges as an attractive alternative.This manuscript addresses three key topics. Firstly, we propose a dynamic model based on a causal Convolutional Neural Network (CNN) that meets the specifications required by Liebherr. A central contribution of this work is the dynamic evaluation of the model using engineering metrics, which are computed in an automated manner to enable the processing of large datasets. This dynamic model has been implemented in the LIEBHERR Laboratory. The first tests to perform control with this model have been successful. However, this approach has a critical drawback. As a black-box model, the CNN lacks interpretability, making it challenging to certify its performance, especially in safety-critical environments.To overcome these challenges and move toward a certifiable model, we investigate the development of models that possess properties conducive to the deployment of virtual sensors in aircraft systems. We propose a hybrid static model that combines physical knowledge of the system with neural networks. This novel approach enables the creation of a virtual sensor that not only exhibits better interpretability but also achieves better global robustness.In a third part, we focus on enhancing local robustness by employing random feature methods for kernel approximation. An in-depth analysis of the Lipschitz continuity of random feature models is provided.Dans les systèmes à cycle de vapeur, le capteur de débit massique joue un rôle clé dans diverses tâches de surveillance et de contrôle. Cependant, les capteurs physiques peuvent être imprécis ou encombrants, et présenter une sensibilité élevée aux vibrations, ce qui est particulièrement problématique lorsque le système est embarqué dans un avion. De plus, ces capteurs peuvent être coûteux et difficiles à entretenir. Pour pallier ces limitations, le développement d’un capteur virtuel basé sur des données issues de capteurs standards apparaît comme une alternative intéressante.Ce manuscrit aborde trois thématiques principales. Premièrement, nous proposons un modèle dynamique basé sur un réseau de neurones convolutif causal (CNN) répondant aux spécifications requises par Liebherr. Une contribution centrale de ce travail est l’évaluation dynamique du modèle à l’aide de métriques d’ingénierie, calculées de manière automatisée afin de permettre le traitement de grands ensembles de données. Ce modèle dynamique a été implémenté dans le laboratoire LIEBHERR. Les premiers tests de contrôle réalisés avec ce modèle ont été concluants. Cependant, cette approche présente un inconvénient majeur : en tant que modèle « boîte noire », le CNN manque d’interprétabilité, ce qui complique sa certification, notamment dans les environnements critiques pour la sécurité.Pour surmonter ces difficultés et avancer vers un modèle certifiable, nous explorons le développement de modèles possédant des propriétés favorables au déploiement de capteurs virtuels dans les systèmes aéronautiques. Nous proposons un modèle statique hybride combinant la connaissance physique du système avec des réseaux de neurones. Cette approche permet la création d’un capteur virtuel offrant non seulement une meilleure interprétabilité, mais aussi une plus grande robustesse globale.Dans une troisième partie, nous nous concentrons sur l’amélioration de la robustesse locale en utilisant des méthodes de features aléatoires pour l’approximation de noyaux. Une analyse approfondie de la continuité lipschitzienne des modèles à features aléatoires est également proposée
L’industrie au chevet de la planète ? Une pluralité d’émotions face aux promesses techno-solutionnistes
No full textInternational audienceCette communication s'est inscrite dans l’appel thématique du RT29 Sciences Techniques et Société de l'Association Française de Sociologie, et plus précisément dans l’axe 1 « Récits et promesses technoscientifiques face aux transformations environnementales ». Elle s’appuie sur un article actuellement en cours de révision.Dans un contexte où les enjeux de la transition écologique sont de plus en plus audibles, les discours techno-solutionnistes qui placent les innovations industrielles au cœur de la transition écologique se répandent et séduisent certains profils, mais ne font pas l'unanimité. Cette communication aborde la pluralité des rapports qu’entretiennent les individus aux promesses écologiques formulées par l’industrie. Pour ce faire, elle mobilise le terrain réalisé dans le cadre de deux thèses de doctorat portant sur des pratiques ordinaires et quotidiennes : la première s’est penchée sur les mobilités, en interrogeant les logiques d’engagement dans la possession et l’usage de véhicules de plus de 20 ans à l’époque contemporaine (Mangin, 2022) ; la seconde a porté sur les émotions à l’œuvre dans les pratiques alimentaires des individus en contexte d’industrialisation (Thiron, 2024). Ces deux enquêtes ont principalement été réalisées à partir de méthodologies qualitatives et compréhensives (entretiens, observations, et hybridations de ces deux méthodes).La diversité des positionnements relatés souligne que la morale contemporaine qui traverse la transition écologique est loin de faire consensus. Au cœur des intimités, les émotions éclairent des logiques d’adhésion ou de résistance ancrées dans les routines et la réflexivité quotidienne. Nous mettrons en lumière l’existence d’émotions ambivalentes, voire contradictoires, suscitées par les innovations industrielles. Les émotions exprimées traduisent en effet des réceptions différenciées des normes d’éco-citoyenneté qui s’appuient largement sur ces innovations au centre de la transition écologique. Plus précisément, nous montreront que le spectre de ces réceptions, entre adhésion et résistance, traduisent des conceptions profondément divergentes de ce que sont, ou doivent être, la technique (1), la nature (2) et le temps (3)
Planification de mouvement robuste avec prise en compte du contrôle face aux incertitudes paramétriques.
No full textNational audienceThis thesis addresses the problem of generating robust and accurate trajectories taking into account uncertainties in the robot dynamic model.Based on the notion of closed-loop sensitivity, which quantifies deviations in the closed-loop trajectories of any robot/controller pair against uncertainties in the robot model parameters, so-called ``uncertainty tubes'' can be derived for bounded parameter variations.Such tubes bound the system evolution both in the state and control input spaces.Based on the ``control-aware motion planning'' paradigm, this work leverages these ``uncertainty tubes'' to enforce robust constraints within sampling-based planners.The first contribution of this thesis focuses on generating globally sensitivity-optimal trajectories while enforcing robust constraints thanks to uncertainty tubes.However, results show that computing these uncertainty tubes at each iteration of a sampling-based planner is a bottleneck for the method.Therefore, a lazy robust feasibility check is proposed to limit the frequency of computing uncertainty tubes, thus improving the computational efficiency of the framework.Another contribution is to explore deep learning neural network that can be used to speed up closed-loop sensitivity dynamic and subsequent tubes computation.By leveraging the structural similarity between ordinary differential equations and recurrent neural networks, a GRU-based architecture is proposed to directly link a planned trajectory with uncertainty tubes, achieving an order-of-magnitude improvement in computation time.The thesis also shows how to integrate GRU-based predictions into a sampling-based planner, resulting in a more computationally efficient planning framework.Furthermore, while robust state-of-the-art methods primarily focus on satisfying robust constraints, this work leverages uncertainty tubes to define a cost function that enables the planning of task-specific, accurate trajectories.Finally, the proposed sensitivity-based planning framework is experimentally validated on a 3D quadrotor in two challenging scenarios: a navigation through a narrow window, and an in-flight ``ring catching'' task that requires high accuracy.Cette thèse aborde le problème de la génération de trajectoires robustes et précises en tenant compte des incertitudes dans le modèle dynamique du robot.Basée sur la notion de sensibilité en boucle fermée, qui quantifie les déviations des trajectoires en boucle fermée de toute paire robot/contrôleur face aux incertitudes des paramètres du modèle du robot, des ``tubes d'incertitude'' peuvent être calculés pour des variations bornées de paramètres.Ces tubes bornent l'évolution du système à la fois dans les espaces d'état et d'entrée de commande.En s'appuyant sur le paradigme de la ``planification de mouvement sensible au contrôle'', ce travail exploite ces ``tubes d'incertitude'' pour imposer des contraintes robustes au sein des planificateurs basés sur l'échantillonnage.La première contribution de cette thèse porte sur la génération de trajectoires globalement optimales en sensibilité tout en imposant des contraintes robustes grâce aux tubes d'incertitude.Cependant, les résultats montrent que le calcul de ces tubes d'incertitude à chaque itération d'un planificateur basé sur l'échantillonnage constitue un frein pour la méthode.Ainsi, une vérification de faisabilité robuste paresseuse est proposée afin de limiter la fréquence de calcul des tubes d'incertitude, améliorant ainsi l'efficacité computationnelle des algorithmes.Une autre contribution consiste à explorer l'utilisation de réseaux de neurones profonds pour accélérer l'intégration de la dynamique de la sensibilité en boucle fermée et le calcul subséquent des tubes.En tirant parti de la similarité structurelle entre les équations différentielles ordinaires et les réseaux neuronaux récurrents, une architecture basée sur les GRU est proposée pour corréler directement une trajectoire planifiée aux tubes d'incertitude, atteignant une amélioration d'un ordre de grandeur en termes de temps de calcul.La thèse montre également comment intégrer les prédictions basées sur les GRU dans un planificateur basé sur l'échantillonnage, aboutissant à des approches de planification plus efficace en temps de calcul.De plus, alors que les méthodes robustes de l'état de l'art se concentrent principalement sur la satisfaction des contraintes robustes, ce travail exploite les tubes d'incertitude pour définir une fonction de coût permettant la planification de trajectoires précises et spécifiques à la tâche.Enfin, la méthode de planification basé sur la sensibilité proposé est validé expérimentalement sur un quadrirotor 3D dans deux scénarios exigeants : une navigation à travers une fenêtre étroite, et une tâche de ``capture d'anneau'' en vol nécessitant une grande précision
Identification des paramètres des batteries lithium-ion : une étude comparative de différents modèles et techniques d'optimisation pour la modélisation des batteries
No full textInternational audienceAccurate modeling of lithium-ion batteries is crucial for estimating performance metrics such as lifespan, aging, and state of charge, especially in high-demand sectors like aerospace and automotive. This paper presents a comparative study of optimization techniques for identifying parameters in an equivalent electrical model (2RC) of lithium-ion batteries. The study evaluates traditional, metaheuristic, and bioinspired methods using experimental data from four public datasets (NASA, CALCE, OXFORD, HNEI), totaling 15 batteries. The parameter identification process involves minimizing the error between measured and modeled voltage data using various optimization algorithms, including Least Squares, Particle Swarm Optimization (PSO), and Simulated Annealing. The results show that metaheuristic techniques like PSO outperform traditional methods in terms of accuracy (lower Mean Squared Error) while maintaining acceptable computational cost. Notably, PSO achieved the best accuracy with only a minor increase in execution time compared to Least Squares. The study confirms that advanced optimization techniques are better suited for handling the nonlinearity and complexity of battery models. These findings highlight the potential of integrating such methods into battery management systems (BMS) for more robust and reliable performance monitoring and control
Lithography processes
No full textMasterThis course introduces the fundamentals of photolithography, a key technique in micro-nanofabrication used to transfer patterns onto substrates. It provides a detailed explanation of the process steps: substrate preparation, photoresist coating and baking, UV exposure, development, and etching. The principles of operation and the parameters affecting resolution and pattern quality are discussed, including photoresist selection, film thickness, and exposure conditions. The course briefly mentions other techniques such as electron-beam and laser lithography to place photolithography in the broader context of available methods. It emphasizes the importance of mastering these processes for the fabrication of microelectronic devices and MEMS. Finally, a comparison of the constraints and applications of photolithography is presented, along with concrete examples from research conducted at LAAS-CNRS
Jackpot 2.0 : variété d'incertitude pour les problèmes inverses
No full textInternational audienceIn the context of inverse problems, we introduced Jackpot 1.0, a method for approximating the uncertainty region by a lower-dimensional manifold. We present a similar method which computes the extreme points of the level lines of the deviation from the model. This new method has two advantages: it is based solely on an unconstrained optimization problem and it returns points that maximize the ratio between parameter discrepancy and measurement discrepancy. This method has been tested on two numerical applications of systems biology.Dans le contexte des problèmes inverses, nous avions introduit Jackpot 1.0, une méthode d'approximation de la région d'incertitude par une variété de dimension inférieure. Nous présentons une nouvelle méthode similaire qui détermine les points extrémaux des lignes de niveau de l'écart au modèle. Cette nouvelle méthode a deux avantages : elle repose uniquement sur un problème d'optimisation non contraint et elle renvoie des points qui maximisent le rapport entre écart de paramètre et écart de mesure. Cette méthode a été testée sur deux applications numériques de biologie des systèmes
PROJET TACTILIVR : LE LIVRE TACTILE COMME OUTIL DE COMMUNICATION ET D'INTERVENTION PRECOCE COORDINATION DU PROJET
No full textCe rapport retrace les étapes et les résultats de la recherche TACTILIVR
Deviation results for Mandelbrot's multiplicative cascades with (stretched) exponential tails
No full textLet be a nonnegative random variable with expectation . For all , we consider the total mass of the associated Mandelbrot multiplicative cascade in the -ary tree. For all , we also consider the total mass of the measure at height in the -ary tree. Liu, Rio, Rouault \cite{lrr,liu2000limit,Rouault04} established large deviation results for for all n \in \intervallentfo{1}{\infty} (resp.\ for ) in the case has an everywhere finite cumulant generating function (resp.\ is bounded). Here, we extend these results to the case that is only assumed finite on a neighborhood of zero, and even to the case that has a stretched exponential tail. In addition, we study deviations of all orders. It is noticeable that we obtain recursive definitions of rate functions and that we resort to the moments bound instead of the standard Chernoff bound to establish the upper bounds of deviation in the infinite tree
Approximating the order 2 quantum Wasserstein distance using the moment-SOS hierarchy
No full textInternational audienceOptimal transport theory has recently been extended to quantum settings, where the density matrices generalize the probability measures. In this paper, we study the computational aspects of the order 2 quantum Wasserstein distance, formulating it as an infinite dimensional linear program in the space of positive Borel measures supported on products of two unit spheres. This formulation is recognized as an instance of the Generalized Moment Problem, which enables us to use the moment-sums of squares hierarchy to provide a sequence of lower bounds converging to the distance. We illustrate our approach with numerical experiments
Symposium Altérités. Apprentissage des langues débutées à l’université en contextes historiquement marqués : mémoire, géopolitique, imaginaires. Le cas du turc et du grec
No full textInternational audienceNous proposons un symposium autour de l'enseignement des langues débutées dans des contextes géopolitiques tendus et historiquement marqués, lorsque les enjeux mémoriels sont importants. En effet, loin de représenter un code, la langue charrie un passé qui peut être chargé de rancœur ou de ressentiment en lien avec des récits familiaux transmis. Il est ici question de mémoire des conflits, et plus particulièrement de post-mémoire, c'est-à-dire « la relation que la “génération d'après” entretient avec le trauma culturel, collectif et personnel vécu par ceux qui l'ont précédée » (Hirsch, 2014 : § 1). En outre, les imaginaires (Auger et al. dir., 2009) qui sont associés à une langue se nourrissent également de l'actualité des espaces où elle est parlée. De l'Autre "ennemi" à la langue "ennemie", l'amalgame est facile à opérer. Comment l'enseignement et l'apprentissage des langues sont-ils influencés par ces dimensions ? En juillet 2024, un groupe de recherche Altérités (Apprentissage des Langues en conTextes historiquEment maRqués : mémoIre, géopoliTique, ImaginairES), réunissant des collègues de l'Université Grenoble Alpes, de l'Université Paris 8, de l'Université Paris Nanterre de et de l'Université de Chypre, s'est constitué autour de l'enseignement/apprentissage des langues dans des contextes géopolitiques conflictuels (Charalambous & Rampton, dir., 2011 ; Tum & Kunt, 2021), avec un focus sur la situation en Grèce (apprentissage du turc), en Turquie (apprentissage du grec) et à Chypre (apprentissage du turc et/ou du grec). Le groupe s'élargit à d'autres contextes comme l'apprentissage du japonais par des apprenants venant de territoires anciennement occupés ou colonisés par le Japon. Ce symposium sera constitué d'une présentation générale suivie de plusieurs éclairages autour de l'apprentissage des langues débutées à l'université. La question générale qui nous guidera sera la suivante : comment les imaginaires de l'Autre (Spaëth, 2014) interviennent-ils dans l'expérience d'enseignement et d'apprentissage d'une langue débutée en contextes historiquement marqués ? Le cadrage général abordera les dimensions méthodologiques et éthiques (Beacco, dir., 2013) posées par cet objet de recherche sensible. Différentes questions vives sont apparues : choix des langues de communication, craintes des participants à aborder des questions sensibles, prise de risque induites par certains terrains pour les chercheurs. Nous expliciterons les points de vigilance et interrogations autour de nos postures. Les présentations suivantes exposeront les recherches en cours à partir d'un corpus exploratoire constitué d'entretiens avec des enseignants qui s'adressent à des apprenants débutants de grec et de turc à l'université, sur trois terrains : l'enseignement du grec en Turquie, du turc en Grèce, et de ces deux langues à Chypre. Le format du symposium permettra de croiser les visions et d'envisager les perspectives pour la suite. BibliographieAuger, A, Dervin, F. & Suomela-Salmi, E. (dir.), (2009). Pour une didactique des imaginaires dans l'enseignement-apprentissage des langues étrangères. L'Harmattan.Beacco, J.-C. (dir.). (2013). Éthique et politique en didactique des langues. Autour de la notion de responsabilité. Didier. Charalambous, C. & Rampton, B. (2011). Other-language learning and intercultural communication in contexts of conflict. The Routledge Handbook of Language and Intercultural Communication. Routledge. 195-210. Hirsch, M. (2014), Postmémoire (P. Mesnard, trad.). Témoigner. Entre histoire et mémoire, 118.Spaëth, V. (2014). La question de l'Autre en didactique des langues. Glottopol, n° 23, pp. 160-172, Tum, D. O., Kunt, N., (2021). Language learning under the shadow of conflict: Teachers' beliefs about teaching the language of the “other”, Teaching and Teacher Education, Volume 107