Architecture multi-agents pour le pilotage automatique des voiliers de compétition et Extensions algébriques des réseaux de Petri. (Multi-agents architecture for the self-steering of race sailing boats and algebraically generalized Petri nets)

Cette these s'attaque dans une premiere partie au probleme du pilotage automatique des voiliers de competition en s'appuyant sur la realite virtuelle qui, via la simulation, permet de s'affranchir de tests en situation reelle generalement couteux, contraignants et risques. Une architecture multi-agents est proposee ainsi que sa modelisation en termes de reseaux de Petri. Une deuxieme partie est consacree a la presentation et a l'etude de plusieurs extensions algebriques de ces reseaux dans le but initial de prendre en charge certaines caracteristiques des systemes a evenements discrets non couvertes par les reseaux places/transitions usuels. Un etat de l'art presente differentes approches du probleme du pilotage des voiliers et souligne son caractere complexe. Partant du constat que malgre tout, l'homme parvient generalement a faire face a la plupart des situations rencontrees en mer, nous proposons d'asseoir notre systeme sur une expertise tres fine de la pratique du barreur de competition. Cette derniere permet d'identifier et de caracteriser les elements importants lies a la technique de barre. Nous proposons ensuite une architecture multi-agents dont la partie commande est basee sur trois agents autonomes, asynchrones et concurrents ainsi que sa modelisation par reseaux de Petri synchronises. Le systeme est implemente sous AReVi, moteur de simulation d'objets actifs et de rendu 3D developpe au CERV. L'experimentation montre que le barreur virtuel ainsi cree assure un niveau de securite interessant pour un coureur au large en reagissant aux sollicitations de son voilier d'une maniere proche de celle d'un homme. Le gain en performance semble plus limite du fait, en particulier, des faiblesses du modele de bateau implemente mais pourrait s'averer interessant sur un voilier reel. Dans la deuxieme partie de cette these nous proposons differentes extensions algebriques des reseaux de Petri. Nous choisissons tout d'abord d'utiliser un groupe a la place de l'algebre des places usuelle des reseaux de Petri et d'en priver l'acces a l'element neutre pour interdire certaines transitions. Ces reseaux, appeles strict-group-nets, etendent en particulier les reseaux de Petri purs si on choisit pour groupe l'ensemble des entiers relatifs. L'adjonction d'arcs dits inconditionnels conduit aux group-nets et permet d'englober egalement les reseaux impurs. Nous montrons que les problemes de savoir si les Z-nets et les strict-Z-nets sont bornes et si une place de ces reseaux est bornee sont decidables via la definition d'un arbre proche de celle d'un arbre de couverture. La notion de ressource disparaissant dans ces nouveaux reseaux, plutot que de choisir une algebre a priori nous cherchons a caracteriser les algebres permettant de singer le comportement des reseaux de Petri usuels. Cette demarche conduit aux reseaux lexicographiques pour lesquels la notion de ressource reste etrange car on peut consommer indefiniment strictement. Nous montrons que les reseaux lexicographiques ont la puissance des machines de Turing et que les reseaux lexicographiques bornes sont les reseaux de Petri bornes. Nous demontrons enfin que le probleme de la synthese trouve une reponse polynomiale pour les Z/2Z-nets ainsi que pour les reseaux lexicographiques en termes de meilleure approximation d'un langage regulier donne.