SCICOS EST UNE BOITE A OUTILS DU LOGICIEL LIBRE DE CALCUL SCIENTIFIQUE SCILAB, DEDIEE A LA MODELISATION ET LA SIMULATION DE SYSTEMES DYNAMIQUES. CES SYSTEMES, REPRESENTES SOUS FORME DE SCHEMA-BLOCS, PEUVENT ETRE POTENTIELLEMENT CONSTITUES D'ELEMENTS DE NATURES DIFFERENTES : CONTINU, DISCRET, EVENEMENTIEL. DE TELS SYSTEMES SONT APPELES : LES SYSTEMES DYNAMIQUES HYBRIDES. L'EXEMPLE LE PLUS CLASSIQUE DE CES SYSTEMES EST UN MODELE D'ENVIRONNEMENT CONTINU, COMMANDE PAR UN CONTROLEUR DISCRET. NOUS COMMENCONS ICI PAR LA PRESENTATION D'UN FORMALISME COMPLET DE MODELISATION DES SYSTEMES DYNAMIQUES HYBRIDES, A TRAVERS UNE ETUDE EXHAUSTIVE DU FONCTIONNEMENT INTERNE DE SCICOS. ENSUITE, NOUS PRESENTONS TROIS NOUVELLES CONTRIBUTIONS : 1. LA GENERATION AUTOMATIQUE DE CODE QUI CONSISTE A GENERER L'ALGORITHME SPECIFIQUE A UNE PARTIE D'UN SYSTEME DYNAMIQUE, INDEPENDEMMENT DU FONCTIONNEMENT DE L'ENSEMBLE. L'ALGORITHME AINSI OBTENU EST GENERE SOUS LA FORME D'UN CODE C, UTILISABLE AUSSI BIEN : _ POUR AMELIORER LES PERFORMANCES DE LA SIMULATION, EN REMPLACANT UN SOUS-ENSEMBLE DE BLOCS, PAR UN SEUL BLOC. _ QUE POUR UNE IMPLANTATION SUR UNE ARCHITECTURE MATERIELLE. 2. L'OUTIL CHECK, QUI PERMET LA DETECTION D'EVENTUELLES SITUATIONS D'INDETERMINISME DANS LES SCHEMA-BLOCS SCICOS. 3. L'INTERFACE SCICOS-SYNDEX QUI PERMET DE TRANSFERER LA DESCRIPTION D'UN SYSTEME DYNAMIQUE DE SCICOS VERS SYNDEX.

Nous présentons dans cette thèse une méthodologie pour la modélisation et la simulation de ces systèmes dynamiques hybrides. Le principal objectif de cette modélisation est la simulation du système complet, i.e. de l'environnement avec son système de commande, de façon à répondre aux besoins du monde industriel comme par exemple la validation des lois de commandes.Notre principale contribution est l'extension du formalisme Scicos dans l'objectif d'avoir un formalisme mathèmatique bien défini qui permettera la modélisation et la simulation d'une large classe des systèmes dynamiques hybrides. Nous avons ensuite implémenté ce formalisme dans une sémantique de compilation bien claire, où nous avons développé les différents aspects et règles de la compilation afin d'obtenir un compilateur Scicos robuste et mieux adapté aux applications temps-réel. Ce nouveau compilateur génère un modèle récursif où toutes les activations sont synchrones. Il est cependant indispensable d'adapter le simulateur d'une manière récursive. La mise en oeuvre de la simulation est détaillée par l'analyse et l'adaptation des différentes fonctions astreintes à son exécution et à la gestion dans son évolution.Enfin, nous nous sommes intéressés à la génération automatique de code où nous avons proposé une nouvelle contribution qui offre la possibilité d'obtenir le code caractérisant l'algorithme de description du fonctionnement de n'importe quelle partie (discrète, continue et hybride) d'un schéma-bloc. En général ce code est utilisé soit pour l'accélération de la simulation Scicos (en remplaçant un super-bloc entier par un bloc standard) soit dans les applications temps réel embarquées.

LA PLUPART DES TRAVAUX CONCERNANT LA MODELISATION ET LA SIMULATION DES SYSTEMES DYNAMIQUES HYBRIDES TRAITENT L'ASPECT CONTINU ET DISCRET COMME DEUX ENTITES DISTINCTES. DANS CETTE THESE, NOUS UTILISONS UN PARADIGME DE SPECIFICATION UNIQUE POUR L'ETUDE DES SYSTEMES DYNAMIQUES HYBRIDES. NOUS MONTRONS COMMENT CONSTRUIRE UNE SPECIFICATION A EVENEMENTS DISCRETS D'UN SYSTEME DYNAMIQUE SANS IMPOSER LA CONTRAINTE CLASSIQUE SUR LES TRAJECTOIRES D'ENTREES-SORTIES. EN EFFET, LES ABSTRACTIONS A EVENEMENTS DISCRETS DE SYSTEMES DYNAMIQUES IMPOSENT QUE LES TRAJECTOIRES D'ENTREES-SORTIES SONT CONSTANTES PAR MORCEAUX. NOUS AVONS GENERALISE CE TYPE D'ABSTRACTION A TOUTE TRAJECTOIRE POLYNOMIALE CONTINUE PAR MORCEAUX. NOUS DEFINISSONS ALORS UN EVENEMENT COMME UNE VARIATION D'AU MOINS UN DES COEFFICIENTS DU POLYNOME ET L'ORDRE D'UN EVENEMENT COMME LE DEGRE MAXIMUM DU POLYNOME. POUR LES MODELES COMPOSITES, ENCORE APPELES MODELES STRUCTURELS, LA COMMUNICATION ENTRE LES COMPOSANTS S'EFFECTUE PAR L'INTERMEDIAIRE DE PORTS D'ENTREE-SORTIE. NOUS AVONS ETENDU LE CONCEPT DE PORT EN AJOUTANT LA NOTION D'ORDRE (ORDRE DE L'EVENEMENT QUI PEUT ETRE ACCEPTE SUR CE PORT). LE PROBLEME POSE ENSUITE EST DE FAIRE COMMUNIQUER DEUX MODELES POSSEDANT DES PORTS D'ORDRE DIFFERENT AFIN DE SIMULER UN MODELE COMPOSITE. POUR CELA, NOUS UTILISONS DES MODELES DE COUPLAGE QUI EFFECTUENT LA TRANSFORMATION D'UNE TRAJECTOIRE POLYNOMIALE PAR MORCEAUX D'ORDRE N EN UNE SEQUENCE DE TRAJECTOIRES POLYNOMIALES PAR MORCEAUX D'ORDRE M (N ET M ETANT L'ORDRE DES PORTS INTERCONNECTES). CES EXTENSIONS CONTRIBUENT A GENERALISER LE FORMALISME DEVS TOUT EN CONSERVANT TOUS CES AVANTAGES (MODELES HIERARCHIQUES, REUTILISABILITE, RAPIDITE, ETC.). CE MEMOIRE ILLUSTRE CETTE THEORIE AU TRAVERS DE NOMBREUX EXEMPLES, MODELISES ET SIMULES GRACE A UNE PLATEFORME LOGICIELLE DEVELOPPEE A CET EFFET.

CETTE THESE PRESENTE UNE NOUVELLE APPROCHE POUR LA REPRESENTATION DES SYSTEMES DYNAMIQUES HYBRIDES COMPLEXES, I.E. DES SYSTEMES A DYNAMIQUE CONTINUE ET DISCRETE COMPOSES DE NOMBREUSES ENTITES EN INTERACTION, AINSI QU'UN OUTIL POUR LA MANIPULATION DES MODELES ET LEUR SIMULATION. CETTE APPROCHE EST BASEE SUR UN FORMALISME A FLUX DE DONNEES POUR LA REPRESENTATION MODULAIRE DE CES SYSTEMES. L'IDEE PRINCIPALE EST DE DEFINIR UN FORMALISME DE DESCRIPTION MODULAIRE ET DECLARATIF, PLUTOT QU'UN LANGAGE DE SIMULATION IMPERATIF BASE SUR DES INSTRUCTIONS INFORMATIQUES. CE FORMALISME EST BASE SUR L'INTERACTION DE BLOCS DE MODELE DEFINIS PAR UN ENSEMBLE DE RELATIONS ET DE SIGNAUX A-CAUSAUX QUI PERMETTENT DE DECRIRE UNE DYNAMIQUE HYBRIDE. LA COMPLEXITE DU SYSTEME EST AINSI DIVISEE EN PLUSIEURS ENTITES PLUS PETITES ET PLUS SIMPLES QUI PEUVENT ETRE CONSTRUITES, MODIFIEES OU REUTILISEES INDEPENDAMMENT. NOTRE PRINCIPALE CONTRIBUTION A ETE DE FORMALISER UN MOYEN EFFICACE DE REPRESENTER CES BLOCS DE MODELE ET LEURS INTERACTIONS. NOUS AVONS PRINCIPALEMENT UTILISE CETTE APPROCHE POUR LA SIMULATION DU COMPORTEMENT DU SYSTEME EN BOUCLE FERMEE, I.E. DU PROCEDE AVEC SON SYSTEME DE COMMANDE, DE FACON A REPONDRE A DE NOUVEAUX BESOINS COMME PAR EXEMPLE LA VALIDATION DU LOGICIEL DE COMMANDE. NOUS AVONS ENSUITE MIS EN UVRE UNE PROCEDURE DE COMPILATION DU MODELE SOUS UNE FORME ADAPTEE A LA SIMULATION NUMERIQUE, EN ANALYSANT SYMBOLIQUEMENT LA STRUCTURE CAUSALE DU MODELE, ET EN GENERANT DES MODELES LOCAUX POUR CHAQUE CONFIGURATION DU SYSTEME PHYSIQUE. ENFIN, DES METHODES NUMERIQUES DE SIMULATION DES SYSTEMES DYNAMIQUES HYBRIDES ONT EGALEMENT ETE MISES EN UVRE. AFIN D'ILLUSTRER SES CAPACITES DE MODELISATION ET DE SIMULATION, L'OUTIL A ETE VALIDE SUR DIFFERENTS