Commande des Systèmes Hyperboliques décrits par des Equations aux Dérivées Partielles

This work is part, from a theoretical point of view, of the control of systems describedby partial differential equations (PDE). The other aspect is the application of those resultsto real process’s applications.Great developments have been done on modelization technics, identification and thecontrol for systems in finite dimension since a long time. Those technics have reached amaturity level, and are applied to numerous applications. Nevertheless, the developmentof advanced technologies have for consequence to increase the size of the controlledmodels, rising which is the symbol of the passage from finite dimension system to infinitedimension system.In recent decades, a real work on the development of infinite dimension tools hasemerged. This work originally dedicated to rather academic cases are being extendedtoday to practical cases.My work has found its place at this level : since 10 years I am interested in stabilityproblems and in the development of controls for systems described by hyperbolic PDE.For this I use mathematical structures such as semigroups, "natural" invariants like theRiemann invariants, energy structures like the Hamiltonian functional, or by the extensionof existing results in finite dimension to the infinite dimension such for the LMI (LinearMatrices Inequalities) to LOI (Linear Operator Inequalities).All these theoretical results have no interest if they are not applied, at least that’sthe goal I would like to maintain. To this end, all results have been developed on realprocesses : irrigation channels, navigable waterways, extrusion process, and more tocome. The issue of water described by the shallow water equations is a central examplein my work, but this is simply because I have access to benchmarks allowing me tovalidate the developed approaches.All of my works has been published internationally, but also broadcasted on lessonsfrom doctoral schools, in training of masters students and PhD students.Ce travail s’inscrit, d’un point de vue théorique, dans le domaine du contrôle dessystèmes décrits par des équations aux dérivées partielles (EDP). L’autre versant de cetravail est l’application concrète à des procédés.Un grand effort de développement des techniques de modélisation, d’identification etde commande a été réalisé pour les systèmes de dimension finie depuis des années.Ces techniques ont atteint un certain degré de maturité et sont utilisées dans de nombreusesapplications. Néanmoins, les développements des technologies de pointes ontentrainé une hausse considérable de la taille des modèles de commande, hausse quiest le reflet dans beaucoup de cas, du passage de la commande d’un vrai système dedimension finie vers un système de dimension infinie.Depuis quelques décennies, un réel travail de développement des outils en dimensioninfinie a donc vu le jour. Ces travaux initialement dédiés à des cas plutôt académiquesse voient aujourd’hui étendus à des cas pratiques.Mes travaux se posent à ce niveau : depuis 10 ans je m’intéresse aux problèmes destabilité et au développement de commandes de systèmes décrits par des EDP hyperboliques.Pour cela, j’utilise des structures mathématiques telles que les semigroupes,des invariants "naturels" comme ceux de Riemann, des structures énergétiques commeles Hamiltoniens, ou par l’extension de résultats existants en dimension finie à la dimensioninfinie comme pour les LMI (linear matrices inequalities) en LOI (linear operatorinequalities).Tous ces résultats théoriques n’ont d’interêt que s’ils sont appliqués, du moins c’estl’objectif que je souhaite maintenir. A cette fin, tous les résultats ont été développés surde réels process : les canaux d’irrigation, les voies naviguables, l’extrusion, et d’autres àvenir. La problématique de l’eau décrite par les équations de Saint-Venant est certe unexemple central dans mon travail, mais cela est dû simplement au fait que j’ai accès àdes bancs d’essais me permettant de valider les approches développées.L’ensemble de mes travaux a été publié au niveau international, mais aussi diffusé enlocal lors d’enseignements auprès d’écoles doctorales, lors d’encadrement de mastersrecherche et de thésards

Regulation of inhomogeneous drilling model with a P-I controller

International audienceIn this paper, we demonstrate that a Proportional Integral controller allows the regulation of the angular velocity of a drill-string despite unknown frictional torque and measuring only the angular velocity at the surface. Our model is an one dimensional damped inhomogeneous wave equation subject to an unknown dynamic at one side while the control and the measurement are in the other side. After writing this system of balance laws into the Riemann coordinates, we design a Lyapunov functional to prove the exponential stability of the closed-loop and show how it implies the regulation of the angular velocity

Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition)

In 2008 we published the first set of guidelines for standardizing research in autophagy. Since then, research on this topic has continued to accelerate, and many new scientists have entered the field. Our knowledge base and relevant new technologies have also been expanding. Accordingly, it is important to update these guidelines for monitoring autophagy in different organisms. Various reviews have described the range of assays that have been used for this purpose. Nevertheless, there continues to be confusion regarding acceptable methods to measure autophagy, especially in multicellular eukaryotes. For example, a key point that needs to be emphasized is that there is a difference between measurements that monitor the numbers or volume of autophagic elements (e.g., autophagosomes or autolysosomes) at any stage of the autophagic process versus those that measure fl ux through the autophagy pathway (i.e., the complete process including the amount and rate of cargo sequestered and degraded). In particular, a block in macroautophagy that results in autophagosome accumulation must be differentiated from stimuli that increase autophagic activity, defi ned as increased autophagy induction coupled with increased delivery to, and degradation within, lysosomes (inmost higher eukaryotes and some protists such as Dictyostelium ) or the vacuole (in plants and fungi). In other words, it is especially important that investigators new to the fi eld understand that the appearance of more autophagosomes does not necessarily equate with more autophagy. In fact, in many cases, autophagosomes accumulate because of a block in trafficking to lysosomes without a concomitant change in autophagosome biogenesis, whereas an increase in autolysosomes may reflect a reduction in degradative activity. It is worth emphasizing here that lysosomal digestion is a stage of autophagy and evaluating its competence is a crucial part of the evaluation of autophagic flux, or complete autophagy. Here, we present a set of guidelines for the selection and interpretation of methods for use by investigators who aim to examine macroautophagy and related processes, as well as for reviewers who need to provide realistic and reasonable critiques of papers that are focused on these processes. These guidelines are not meant to be a formulaic set of rules, because the appropriate assays depend in part on the question being asked and the system being used. In addition, we emphasize that no individual assay is guaranteed to be the most appropriate one in every situation, and we strongly recommend the use of multiple assays to monitor autophagy. Along these lines, because of the potential for pleiotropic effects due to blocking autophagy through genetic manipulation it is imperative to delete or knock down more than one autophagy-related gene. In addition, some individual Atg proteins, or groups of proteins, are involved in other cellular pathways so not all Atg proteins can be used as a specific marker for an autophagic process. In these guidelines, we consider these various methods of assessing autophagy and what information can, or cannot, be obtained from them. Finally, by discussing the merits and limits of particular autophagy assays, we hope to encourage technical innovation in the field

Contrôle frontière par modèle interne de systèmes hyperboliques :<br />application à la régulation de canaux d'irrigation

This work deals with the control of systems described by Partial Derivative Equations. Internal Model Control (IMC) structure is extended to infinite dimension non linear hyperbolic systems, with boundary control. PDE considered are the Saint-Venant equations which describe the free face water flows. The model used is a linearization around a permanent flow whose coefficients depend on the space variable. The slopes and frictions are taken non null, variable phenomena along the channel are taken into account. Analysis and control synthesis are made, considering the closed loop system as a perturbation of the open loop one. The perturbations are related to the operators, the semigroups and the spectrum in a Hilbert space. The hyperbolic operator Ae(x) dx+ Be(x) is characterized explicitly without preliminary transformation, in dimension one of space, where operators Ae(x) and Be(x) are bounded. For the control synthesis, an internal model boundary control structure is used, after writting it into an abstract Kalmanian form. The stability analysis of the closed loop, by the perturbation theory in infinite dimension, gives sufficient conditions to adjust the law parameters in case of an integral law and/or proportional one. Results, in simulation and experimental (Valence's channel), show the well approach feasibility. It was tested in the mono-reach and multi-reaches cases.Ce travail traite du contrôle des systèmes décrits par des Equations aux Dérivés Partielles. La structure de Commande par Modèle Interne est étendue aux systèmes hyperboliques de dimension infinie, à contrôle frontière. Les EDP considérées sont celles de Saint-Venant, non linéaires, décrivant les écoulements à surface libre. Le modèle utilisé est une linéarisation autour d'un écoulement permanent dont les coefficients dépendent de la variable d'espace. Les pentes et frottements sont non nuls, prenant en compte les phénomènes variables le long du canal. L'analyse et la synthèse du contrôle sont réalisées en considérant le système en boucle fermée comme une perturbation de celui en boucle ouverte. Les perturbations portent sur les opérateurs, les semigroupes et le spectre dans un espace de Hilbert. L'opérateur hyperbolique Ae(x)dx+ Be(x) est caractérisé explicitement sans transformation préalable, en dimension une d'espace, où Ae(x) et Be(x) sont bornés. Pour la synthèse de commande, une structure de contrôle frontière par modèle interne est utilisée, après avoir été ramené sous forme Kalmanienne abstraite. L'analyse de la stabilité en boucle fermée, par la théorie de la perturbation en dimension infinie, permet de donner des conditions suffisantes sur les paramètres de synthèse d'une loi de commande du type intégral et/ou proportionnel. Les résultats en simulation et expérimentaux sur le canal de Valence montrent la faisabilité de l'approche. Elle est testée dans le cas monobief et multibiefs

Contrôle frontière par modèle interne de systèmes hyperboliques (application à la régulation de canaux d'irrigation)

Ce travail s'inscrit, d'un point de vue théorique, dans le domaine du contrôle des systèmes décrits par des équations aux dérivés partielles (EDP). Il s'agit d'étendre l'utilisation de la structure de Commande par Modèle Interne (CMI) aux systèmes de dimension infinie, en la généralisant au cas du contrôle frontière de systèmes hyperboliques. Réalisé également dans le cadre de l'Action Spécifique "Canaux d'Irrigation : automatisation et mise en oeuvre" au département STIC CNRS, les EDP hyperboliques considérés sont les équations non linéaires de Saint-Venant, qui décrivent les écoulements à surface libre. Le modèle utilisé est une linéarisation autour d'un écoulement permanent dont les coefficients sont non constants vis-à-vis de la variable d'espace. Les pentes et les frottements ne sont pas pris nuls, les phénomènes variables le long du canal sont ainsi pris en compte. La technique utilisé pour l'analyse et la synthèse du contrôle est celle qui consiste à considérer le système en boucle fermé comme une perturbation (additive principalement) du système en boucle ouverte. Les perturbations portent sur les opérateurs, les semigroupes et le spectre (ou la résolvante) dans un espace de Hilbert approprié. Ce travail consiste alors à caractériser le plus explicitement et directement possible l'opérateur hyperbolique du type Ae(x)x+ Be(x), en une dimension spatiale x, où les opérateurs Ae(x) et Be(x), sont bornés. Cela est établi sans transformation préalable (symétrisation ou diagonalisation) et sans considérer que les coefficients sont constants. Pour la synthèse de commande, une structure de contrôle frontière par modèle interne est utilisé après avoir ramené le contrôle frontière classique en une forme Kalmanienne abstraite par une transformation due à Fattorini dans les années 60. L'analyse de la stabilité en boucle fermé, par la théorie de la perturbation en dimension infinie (Kato), permet de donner des conditions suffisantes de réglage des paramètres d'une loi de commande du type intégral et proportionnel intégral. En ce qui concerne les résultats tant en simulation qu'expérimentaux sur le micro canal de Valence, ils montrent la faisabilité de l'approche. Cette faisabilité a été testée dans le cas monobief et multibiefs, notamment en ce qui concerne la validité du modèle interne utilisé.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Irrigation Multireaches Regulation Problem by Internal Model Boundary Control

International audienc

Dynamic modeling of clarifier-thickeners for the control of wastewater treatment plants: a critical analysis

International audienceSedimentation is central activated sludge process, and its performance has a major impact on that of the whole wastewater treatment process. Nevertheless, there is still no satisfying model for secondary settling tanks. This paper explores the reasons why the existing one dimentional models are not relevant, from the lack of knowledge on the physical phenomena to the difficulties to solve the partial differentialequations. Finally, the most important modeling challenges are presented, highlighting scientific advances that have to be done