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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes
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1148documents trouvés

18466
17/12/2018

Feedback Nash Equilibrium for Markov Jump Games under Differential-Algebraic Constraints with Application to Robust Control

A.TANWANI, Q.ZHU

MAC, New York

Manifestation avec acte : IEEE Conference on Decision and Control ( CDC ) 2018 du 17 décembre au 19 décembre 2018, Miami (USA), Décembre 2018 , N° 18466

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01966137

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Abstract

As a subclass of stochastic differential games with algebraic constraints, this article studies dynamic noncooperative games where the constraints are described by jump Markov differential-algebraic equations (DAEs). Theoretical tools, which require computing the infinitesimal generator and deriving Hamiton-Jacobi-Bellman equation for Markov jump DAEs, are developed. These fundamental results lead to pure feedback optimal strategies to compute the Nash equilibrium in noncooperative setting. In case of quadratic cost and linear dynamics, these strategies are obtained by solving coupled Riccati differential equations. The problem of robust control can be formulated as a two-player zero sum game and is solved by applying the results developed in this paper.

145973
18514
14/12/2018

Rapport de Prospective du Conseil Scientifique de l’Institut des Sciences de l’Information et leurs Interactions (INS2I)

C.BARILLOT, I.FIJALKOW, I.QUEINNEC, ET AL

INSERM, ETIS, MAC, EXT

Rapport LAAS N°18514, Décembre 2018, 87p.

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01956087

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Abstract

La rédaction d’un rapport de prospective scientifique correspond à une des missions des conseils scientifiques d’instituts (CSI) au CNRS. Un tel rapport est à la fois à usage interne au CNRS (directions d'établissement, d’instituts, comité national), et à destination de la communauté scientifique. Dans ce cadre et en concertation avec la direction de l’institut, le conseil scientifique de l’institut INS2I du CNRS a souhaité orienter ce rapport de prospective autour du positionnement des sciences de l’information et leurs interactions dans le paysage scientifique global. Nous souhaitons ainsi pointer l’importance et le rôle de notre discipline dans une période où notre domaine est traversé par de profondes évolutions technologiques, sociétales et scientifiques. Pour porter cette réflexion, nous avons fait le choix de nous appuyer, entre autres, sur des auditions de personnalités de nos domaines. Ces auditions, menées en petits groupes de discussion, ont donné lieu à des échanges extrêmement riches qui ont nourri la réflexion du conseil dans l'élaboration de ce rapport. Elles ont été conduites sur la base d’une trame commune articulée autour de cinq thèmes : 1.Comment définir notre discipline ? Quelles en sont les grandes réalisations ? 2.Quelles sont les évolutions envisageables dans les 10 à 20 prochaines années ? 3.Quels sont les plus grands enjeux et risques ? 4.Comment notre discipline va-t-elle impacter les autres sciences ? Comment gérer la mobilité thématique dans la recherche aux interfaces avec les autres disciplines ? 5.Comment notre discipline va-t-elle impacter la société au sens large, concernant notamment l'enseignement et l'éducation populaire ?. Enfin, la prospective réalisée dans ce document se nourrit également du travail du conseil lors de ces quatre dernières années, en particulier autour de l’organisation de séminaires thématiques. Ces séminaires nous ont permis de porter une réflexion plus spécifique sur une dizaine de thèmes transversaux ou disciplinaires. Beaucoup des enjeux abordés lors de ces séminaires ont également été discutés à travers les ateliers préparatoires à l'élaboration de ce rapport, notamment autour de la place des femmes dans nos disciplines ou bien encore autour des enjeux d’éthique. Les synthèses de ces séminaires sont données en annexe de ce document et les documents de travail sont disponibles en accès libre sur le site internet du conseil (https://csins2i.irisa.fr/).

146194
18586
06/12/2018

Planification et ordonnancement de projets sous contraintes de ressources complexes

P.MORIN

ROC

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 6 Décembre 2018, 140p., Président: J.C.BILLAUT, Rapporteurs: S.DEMASSEY, N.TRAUTMANN, Examinateurs: C.BRIAND, F.CLAUTIAUX, Directeurs de thèse: A.HAIT, C.ARTIGUES , N° 18586

Lien : https://hal.laas.fr/tel-02053199

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Abstract

The project structure arises in many fields of industry and services. It consists in performing a set of activities that may be linked by precedence relations, and use resources whose capacity is limited. The objective is to minimize a criterion usually linked to the duration or the cost of the project. Most of project scheduling problems in the literature assume that the same time scale should be used to determine activity start and completion dates and check resource constraints at each time. However, although it is often required in practice to build a precise schedule specifying the execution range of each activity, the resource usage can be evaluated on an aggregated basis, like worker shifts. In this thesis, a new model that enables the integration of these two time scales is presented in order to define the periodically aggregated resource-constrained project scheduling problem (PARCPSP). This problem is studied within the framework of complexity theory and several structural properties are established, highlighting major differences with the standard resource-constrained project scheduling problem (RCPSP). These properties allow deriving exact formulations based on integer linear programming, whose linear relaxations are compared. Moreover, several heuristics, such as schedule generations schemes, or an approached method based on a multi time scale iterative process, are proposed. Experimental results show the interest of these different methods and point out the intractability of the problem.

Résumé

La structure de projet se retrouve dans de nombreux contextes de l’industrie et des services. Il s’agit de réaliser un ensemble d’activités pouvant être connectées par des liens logiques de séquence (antériorité), en faisant appel à des ressources disponibles en quantité limitée. L’objectif est la minimisation d’un critère généralement lié à la durée ou au coût du projet. La plupart des problèmes d’ordonnancement de projet dans la littérature considèrent une unité de temps commune pour la détermination des dates d’exécution des activités et pour l’évaluation instantanée du respect des capacités des ressources qu’elles utilisent. Or, s’il est souvent nécessaire en pratique d’obtenir un calendrier détaillé des plages d’exécution des activités, l’utilisation des ressources peut être évaluée sur un horizon plus agrégé, comme par exemple les quarts de travail des employés. Dans cette thèse, un nouveau modèle intégrant ces deux échelles de temps est présenté afin de définir le problème d’ordonnancement de projet avec agrégation périodique des contraintes de ressources (PARCPSP). Ce problème est étudié du point de vue de la théorie de la complexité et des propriétés structurelles sont établies, mettant notamment en évidence des différences majeures avec le problème classique d’ordonnancement de projet sous contraintes de ressources (RCPSP). De ces propriétés sont dérivées des formulations exactes basées sur la programmation linéaire en nombres entiers, comparées en termes de qualité de la relaxation linéaire. Par ailleurs, plusieurs heuristiques, telles que des algorithmes de liste, ou une méthode approchée basée sur une résolution itérative qui exploite différentes échelles de temps, sont proposées. Les résultats expérimentaux montrent l’intérêt de ces différentes méthodes et illustrent la difficulté du problème.

Mots-Clés / Keywords
Planification; Ordonnancement; Projet; Optimisation combinatoire; Programmation linéaire en nombres entiers; Planning; Scheduling; Project; Combinatorial optimization; Integer linear programming;

146755
18414
03/12/2018

Méthodes d'optimisation robuste pour les problèmes d'ordonnancement cyclique

I.HAMAZ

ROC

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 3 Décembre 2018, 148p., Président: A.ROSSI, Rapporteurs: P.CHRETIENNE, M.POSS, Examinateurs: C.ARTIGUES, Directeurs de thèse: L.HOUSSIN, S.CAFIERI , N° 18414

Lien : https://hal.laas.fr/tel-01975512

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Abstract

Several studies on cyclic scheduling problems have been presented in the literature. However, most of them consider that the problem parameters are deterministic and do not consider possible uncertainties on these parameters. However, the best solution for a deterministic problem can quickly become the worst one in the presence of uncertainties, involving bad schedules or infeasibilities. Many sources of uncertainty can be encountered in scheduling problems, for example, activity durations can decrease or increase, machines can break down, new activities can be incorporated, etc. In this PhD thesis, we focus on scheduling problems that are cyclic and where activity durations are affected by ("the" a effacer) uncertainties. More precisely, we consider an uncertainty set where each task duration belongs to an interval, and the number of parameters that can deviate from their nominal values is bounded by a parameter called budget of uncertainty. This parameter allows us to control the degree of conservatism of the resulting schedule. In particular, we study two cyclic scheduling problems. The first one is the basic cyclic scheduling problem (BCSP). We formulate the problem as a two-stage robust optimization problem and, using the properties of this formulation, we propose three algorithms to solve it. The second considered problem is the cyclic jobshop problem (CJSP). As for the BCSP, we formulate the problem as two-stage robust optimization problem and by exploiting the algorithms proposed for the robust BCSP we propose a Branch-and-Bound algorithm to solve it. In order to evaluate the efficiency of our method, we compared it with classical decomposition methods for two-stage robust optimization problems that exist in the literature. We also studied a version of the CJSP where each task duration takes uniformly values within an interval and where the objective is to minimize the mean value of the cycle time. In order to solve the problem, we adapted the Branch-and-Bound algorithm where in each node of the search tree, the problem to be solved is the computation of a volume of a polytope. Numerical experiments assess the efficiency of the proposed methods.

Résumé

Plusieurs problèmes d’ordonnancement cyclique ont été étudiés dans la littérature. Cependant, la plupart de ces travaux considèrent que les paramètres sont connus avec certitude et ne prennent pas en compte les différents aléas qui peuvent survenir. Par ailleurs, un ordonnancement optimal pour un problème déterministe peut très vite devenir le pire ordonnancement en présence d’incertitude. Parmi les incertitudes que nous pouvons rencontrer dans les problèmes d’ordonnancement, la variation des durées des tâches par rapport au valeurs estimées, pannes des machines, incorporation de nouvelles tâches qui ne sont pas considérées au départ, etc. Dans cette thèse, nous étudions des problèmes d’ordonnancement cyclique où les durées des tâches sont affectées par des incertitudes. Ces dernières sont décrites par un ensemble d’incertitude où les durées des tâches sont supposées appartenir à des intervalles et le nombre de déviations par rapport aux valeurs nominales est contrôlé par un paramètre appelé budget d’incertitude. Nous étudions deux problèmes en particulier. Le premier est le problème d’ordonnancement cyclique de base (BCSP). Nous formulons celui-ci comme un problème d’optimisation robuste bi-niveau et, à partir des propriétés de cette formulation, nous proposons différents algorithmes pour le résoudre. Le deuxième problème considéré est le problème du jobshop cyclique. De manière similaire au BSCP, nous proposons une formulation en termes de problème d’optimisation bi-niveau et, en exploitant les algorithmes développés pour le problème d’ordonnancement cyclique de base, nous développons un algorithme de Branch-and-Bound pour le résoudre. Afin d’évaluer l’efficacité de notre méthode nous l’avons comparé à des méthodes de décomposition qui existent dans la littérature pour ce type de problèmes. Enfin, nous avons étudié une version du problème du jobshop cyclique où les durées des tâches prennent des valeurs dans des intervalles d’une manière uniforme et dont l’objectif est de minimiser la valeur moyenne du temps de cycle. Pour résoudre ce problème nous avons adopté un algorithme de Branch-and-Bound où chaque sous-problème de l’arbre de recherche consiste à calculer le volume d’un polytope. Enfin, pour montrer l’efficacité de chacune de ses méthodes, des résultats numériques sont présentés.

Mots-Clés / Keywords
Ordonnancement cyclique; Optimisation robuste; Optimisation combinatoire; Cyclic scheduling; Robust optimization; Combinatorial optimization;

145533
18568
01/12/2018

Stabilization of Deterministic Control Systems Under Random Sampling: Overview and Recent Developments

A.TANWANI, D.CHATTERJEE, D.LIBERZON

MAC, IIT, Bombay, Illinois

Ouvrage (contribution) : Uncertainty in Complex Networked Systems, Springer, N°ISBN 978-3-030-04629-3, Décembre 2018, pp.209-246 , N° 18568

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01962130

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Abstract

This chapter addresses the problem of stabilizing continuous-time deterministic control systems via a sample-and-hold scheme under random sampling. The sampling process is assumed to be a Poisson counter, and the open-loop system is assumed to be stabilizable in an appropriate sense. Starting from as early as mid-1950s, we provide a historical account of several works that have been published thereafter on this topic. In contrast to the approaches adopted in these works, we use the framework of piecewise deterministic Markov processes to model the closed-loop system, and carry out the stability analysis by computing the extended generator. We demonstrate that for any continuous-time robust feedback stabilizing control law employed in the sample-and-hold scheme, the closed-loop system is asymptotically stable for all large enough intensities of the Poisson process. In the linear case, for increasingly large values of the mean sampling rate, the decay rate of the sampled process increases monotonically and converges to the decay rate of the unsampled system in the limit. In the second part of this article, we fix the sampling rate and address the question of whether there exists a feedback gain which asymptotically stabilizes the system in mean square under the sample-and-hold scheme. For the scalar linear case, the answer is in the affirmative and a constructive formula is provided here. For systems with dimension greater than one, we provide an answer for a restricted class of linear systems, and we leave the solution corresponding to the general case as an open problem.

146613
18018
01/12/2018

Input / Output Stability of a Damped String Equation coupled with Ordinary Differential System

M.BARREAU, F.GOUAISBAUT, A.SEURET

MAC

Revue Scientifique : International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol.28, N°18, pp.6053-6069, Décembre 2018 , N° 18018

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01690626

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Abstract

The input/output stability of an interconnected system composed of an ordinary differential equation and a damped string equation is studied. Issued from the literature on time-delay systems, an exact stability result is firstly derived using pole locations. Then, based on the Small-Gain theorem and on the Quadratic Separation framework, some robust stability criteria are provided. The latter follows from a projection of the infinite dimensional state on an orthogonal basis of Legendre polynomials. Numerical examples comparing these results with the ones in the literature are proposed and a comparison of its efficiency is made.

147714
18581
01/12/2018

Nonstandard use of anti-windup loop for systems with input backlash

S.TARBOURIECH, I.QUEINNEC, C.PRIEUR

MAC, GIPSA-Lab

Revue Scientifique : IFAC Journal of Systems and Control, Vol.8, pp.33-42, Décembre 2018 , N° 18581

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01984387

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Abstract

Control systems with backlash at the input are considered in this paper. The goal of this work is to characterize the attractor of such nonlinear dynamical systems, and to design anti-windup inspired loops such that the system is globally asymptotically stable with respect to this attractor. The anti-windup loops affect the dynamics of the controllers, and allow to increase the performance of the closed-loop systems. Different performance issues are considered throughout the paper such as robustness with respect to uncertainty in the backlash, and L 2 gain when external disturbances affect the dynamics. Numerically tractable algorithms with feasibility guarantee are provided, as soon as the linear closed-loop system, obtained by neglecting the backlash effect, is asymptotically stable. The results are illustrated on an academic example and an open-loop unstable aircraft system.

146745
16189
01/12/2018

Feedback law with probabilistic certification for propofol-based control of BIS during anesthesia

M.ALAMIR, M.FIACCHINI, I.QUEINNEC, S.TARBOURIECH, M.MAZEROLLES

GIPSA-Lab, MAC, CHU Toulouse

Revue Scientifique : International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol.28, N°18, pp.6254-6266, Décembre 2018 , N° 16189

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01335969

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Abstract

This paper proposes a new control strategy for Propofol injection during anesthesia in patients undergoing surgery and where the bispectral index (BIS) is considered to be the regulated variable. The proposed control shows the nice feature of being completely independent of the knowledge of the pharmacokinetics that govern the diffusion of the drug. The paper also proposes a certification framework that gives a probabilistic guarantee regarding the containment of the BIS inside the desired interval as well as for the time needed for the BIS to be steered to this interval. Moreover, this certification is given for realistic (and hence very high) level of uncertainties on the parameters that define the unknown-to-the-controller dynamics. This last feature is checked using a widely used model.

146377
18538
01/12/2018

Robust Static Output Feedback Design with Deterministic and Probabilistic Certificates

D.ARZELIER, F.DABBENE, S.FORMENTIN, D.PEAUCELLE, L.ZACCARIAN

ROC, CNR-IEIIT, Torino, Politecnico, MAC

Ouvrage (contribution) : Uncertainty in Networked Systems, Springer, N°ISBN 978-3-030-04629-3, Décembre 2018, pp.121-148 , N° 18538

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01970884

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Abstract

Static output feedback design for linear plants is well known to be a challenging non-convex problem. The presence of plant uncertainty makes this challenge even harder. In this chapter, we propose a new BMI formulation with S-variables which includes an interesting link between state feedback, output injection , state injection and static output feedback gains in a unified framework. Based on this formulation, the robust design problem is suitably addressed by iterative optimization procedures with either deterministic or probabilistic viewpoints exploiting the fact that Lyapunov certificates are separated from the control gain design variables. The deterministic approach is for affine polytopic systems. The proba-bilistic approach requires no assumption on the uncertain system and is based on the Scenario with Certificates (SwC) method which was recently proposed to address certain static anti-windup design problems. Numerical results illustrate the effectiveness of the approach in both deterministic and stochastic cases.

146393
18377
23/11/2018

Maximal Positive Invariant Set Determination for Transient Stability Assessment in Power Systems

A.OUSTRY, C.CARDOZO, P.PANCIATICI, D.HENRION

LIX, RTE, MAC

Rapport LAAS N°18377, Novembre 2018, 6p.

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01923135

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Abstract

This paper assesses the transient stability of a synchronous machine connected to an infinite bus through the notion of invariant sets. The problem of computing a conservative approximation of the maximal positive invariant set is formulated as a semi-definitive program based on occupation measures and Lasserre's relaxation. An extension of the proposed method into a robust formulation allows us to handle Taylor approximation errors for non-polynomial systems. Results show the potential of this approach to limit the use of extensive time domain simulations provided that scalability issues are addressed.

145259
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