Méthodes de modélisation unifiée de système de systèmes d'ingénierie

L'objectif principal de cette thèse est la contribution à la modélisation graphique multi-niveaux, à la fois comportementale et organisationnelle pour la conception d’un système de systèmes d’ingénierie. Dans le présent travail, nous avons modélisé l’échange d’information entre les composants des systèmes, en présence des imperfections, avec un outil de modélisation graphique Bond Graph, décrivant l’échange de puissance dans les systèmes multi-domaines. Ce modèle permet d'identifier mathématiquement, la qualité du signal reçu par un composant système, suivant les perturbations apparentes dans le canal de transmission. Nous avons mené une expérience sur le comportement coopératif entre deux humanoïdes dans le cadre d’un système de systèmes. Ensuite, nous avons élaboré une méthode qualitative pour identifier le niveau de tolérance aux fautes sur un lien de communication, permettant ainsi d'introduire le principe de liens redondants dans le système de systèmes. Ensuite, nous avons proposé une méthodologie de modélisation hiérarchisée et hybride, combinant à la fois l’hypergraphe et le Bond Graph. Le premier est utilisé pour l’analyse organisationnelle multi-niveaux, tandis que le second est utilisé pour l’analyse comportementale des composants systèmes élémentaires. Enfin, pour valider cette approche de modélisation, un système de systèmes a été réalisé, composé d’un véhicule aérien sans pilote (UAV) et un véhicule autonome intelligent, dans laquelle l’UAV fournit des informations de navigation redondantes au véhicule autonome intelligent, pour être en mesure de manœuvrer en toute sécurité dans un espace confiné, lors de pertes des informations liées à la navigation locale.The main focus of this thesis is on multilevel graphical modeling of behavior and organization of a set of component systems in a System of Systems concept. In the present work, we model the wireless communication link among component systems, with all its major effects, using a graphical modeling tool for describing flow of power in multi-physics domain called Bond Graph. This model permits identifying mathematically, the quality of signal received at information sink based on model parameter values. We conduct an experiment on cooperative behavior of two humanoids in a system of systems concept and demonstrate how we are able to experimentally measure the parameter values defined in our model.Next we justify how we are able to evaluate quantitatively, the fault tolerance level of a wireless communication link and introduce the need for redundant links in system of systems. Then we propose a methodology for coupling Hyper Graph, used for modeling the organization of component systems, and Bond Graph in multilevel graphical modeling of system of systems. Finally, we discuss another system of systems with two cooperating component systems, a Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and an intelligent autonomous vehicle (robuTAINer), in which the UAV will supply navigation information to the intelligent autonomous vehicle to be able to safely maneuver in a confined space. We develop algorithms for robuTAINer detection and navigation from UAV. Then we practically test our algorithms and analyze the obtained results