Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Denis MAILLET : Professeur à l'Institut national polytechnique de Lorraine (INPL) - Laboratoire d'énergétique et de mécanique théorique et appliquée (LEMTA) – CNRS et Nancy-Université
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Yvon JARNY : Professeur à l'École polytechnique de l'université de Nantes - Laboratoire de thermocinétique – UMR CNRS 6607 Nantes
-
Daniel PETIT : Professeur à l'École nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique (ENSMA) - Institut P′ – CNRS UPR 3346, département fluides, thermique, combustion – Poitiers
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Lire l’articleINTRODUCTION
Nous avons abordé dans le dossier [BE 8 265] le problème de la construction d'un modèle et celui de l'étude des sensibilités qui en découle, c'est-à-dire que nous avons mis en forme le problème direct.
Dans ce dossier, nous voyons comment on résout un problème inverse en se ramenant à un problème d'optimisation. Pour cela, une fonction objet (appelée également critère), relative à l'écart entre modèle et mesure et dépendant des paramètres inconnus est introduite. L'estimation des paramètres consiste alors à adopter, pour solutions, les valeurs qui minimisent cette fonction. Notons que, dans la pratique, cette minimisation doit rester compatible avec le niveau du bruit de mesure des capteurs utilisés.
On analyse ici la mise en forme mathématique de ce problème de minimisation qui constitue la base de la démarche inverse. Les inversions de mesures proprement dites, prenant en compte les difficultés liées à la mesure réelle (rapport signal/bruit, mauvaises sensibilités...) sont traitées dans le dossier [BE 8 267].
Par ailleurs, en s'appuyant sur les propriétés stochastiques du bruit, les écarts-types relatifs des paramètres estimés peuvent également être calculés. Les méthodes sont différentes suivant que le modèle est linéaire ou non par rapport aux paramètres à estimer.
Les symboles et notations de ce dossier sont donnés dans le tableau 1 de [BE 8 265]. Notons que seule la version pdf de ce dossier permet une notation complètement pertinente, la version électronique ne permettant pas de mettre en évidence des différences de graisse.
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VERSIONS
- Version courante de juil. 2018 par Denis MAILLET, Yvon JARNY, Daniel PETIT
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Mise en place du critère à minimiser4. Quelques exemples de problèmes inverses mal posés
4.1 Cas simple de situation d'inversion : conduction 1D stationnaire dans un mur plan. Exemple 1
On considère ici le problème du transfert de chaleur unidirectionnel permanent dans un mur homogène. On connaît la température exacte Te sur la face x = e et on mesure la température y issue d'un capteur implanté à une profondeur xc dans le milieu. À partir de ces deux informations et de la connaissance des valeurs exactes de la conductivité λ et de l'épaisseur e du mur, on cherche à estimer (figure 6a ) :
-
la température T0 , sur l'autre face (x = 0) ;
-
le profil interne de température ;
-
la densité de flux q qui le traverse.
On observe donc deux températures :
( 74 )
qui constituent deux sorties particulières du modèle η1 de profil de température :
( 75 )
Et la mesure y de Tc est supposée être affectée d'un bruit e de moyenne nulle et d'écart-type σ :
( 76 )
L'élimination de q dans les deux équations (74) conduit à un deuxième modèle η2 pour la sortie du capteur en xc :
( 77 )
L'inversion...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HADAMARD (J.) - Lectures on Cauchy's Problem in Linear Partial Differential Equations. - Yale University Press, New Haven (1923).
-
(2) - LASCAUX (P.), THEODOR (R.) - Analyse numérique matricielle appliquée à l'art de l'ingénieur. - Tome 1 : Méthodes directes et Tome 2 : Méthodes itératives, Masson, Paris (1987).
-
(3) - BECK (J.V.), ARNOLD (K.V.) - Parameter estimation in engineering and science. - Épuisé, mais des copies reliées spirales peuvent être distribuées directement par BECK (J.V.), Wiley, Chichester, 501 p. (1977) [email protected]
-
(4) - MAILLET (D.), ANDRÉ (S.), BATSALE (J.C.), DEGIOVANNI (A.), MOYNE (C.) - Thermal quadrupoles – Solving the heat equation through integral transforms. - Wiley, Chichester, 370 p. (2000).
-
(5) - PRESS (W.H.), FLANNERY (B.P.), TEULKOLSKY (S.A.), WILLIAM (T.), VETTERLING (W.T.) - Numerical recipes – The art of scientific computing. - Cambridge University Press, New York , 992 p. (1992).
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