From c4d623e594fe7be4ea66f35f3d15643d392b6c9b Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Pierre-antoine Comby Date: Wed, 23 Jan 2019 16:21:51 +0100 Subject: [PATCH] 414 cours du 23/01 --- 414-Energie_Renouvelable/Cours/chap3.tex | 166 ------- 414-Energie_Renouvelable/Cours/chap4.tex | 538 ----------------------- 414-Energie_Renouvelable/Cours/main.tex | 10 +- 3 files changed, 8 insertions(+), 706 deletions(-) delete mode 100644 414-Energie_Renouvelable/Cours/chap3.tex delete mode 100644 414-Energie_Renouvelable/Cours/chap4.tex diff --git a/414-Energie_Renouvelable/Cours/chap3.tex b/414-Energie_Renouvelable/Cours/chap3.tex deleted file mode 100644 index 692707c..0000000 --- a/414-Energie_Renouvelable/Cours/chap3.tex +++ /dev/null @@ -1,166 +0,0 @@ -\documentclass[main.tex]{subfiles} - -\begin{document} - -\section{Formule des moments et des interférences} -On considère les filtres: -{\huge -\begin{center} - \begin{tikzpicture} - \node (e) at (0,0) {$e$}; - \node[rectangle,draw] (f) at (2,0) {$\mathcal{FL}$}; - \node (s) at (4,0) {$s$}; - \draw[->] (e) -- (f) -- (s); - \end{tikzpicture} -\end{center}} - -On s'interesse aux filtre linéaires: - -\begin{defin} - \begin{itemize} - \item Un fltre linéaire conservent la linéarité des systèmes auxquels il est appliqué. - \item Il est temps-invariant. - \item et stationnaire. - \end{itemize} - On peux caractériser un filtre linéaire par: - \begin{itemize} - \item sa réponse impulsionnelle $h$ - \item sa réponse fréquentielle $H= TF[h]$ - \item sa fonction de transfert $H_{II}$. - \end{itemize} -\end{defin} - -\begin{prop}[Moyenne] - \[ -m_s = H(0) m_e - \] -\end{prop} - -Pour deux filtres on a : -\begin{center} - \begin{tikzpicture} - \node (e) at (0,0) {$e_1$}; - \node[rectangle,draw] (f) at (2,0) {$\mathcal{H}_1$}; - \node (s) at (4,0) {$s_1$}; - \draw[->] (e) -- (f) -- (s); - \end{tikzpicture}\\[1.5em] - \begin{tikzpicture} - \node (e) at (0,0) {$e_2$}; - \node[rectangle,draw] (f) at (2,0) {$\mathcal{H}_2$}; - \node (s) at (4,0) {$s_2$}; - \draw[->] (e) -- (f) -- (s); - \end{tikzpicture} -\end{center} - -\begin{prop}[Formule des interférences] - - \[ -\Gamma_{s_1,s_2}(f)=H_1(f)\cdot H_2(f)^*\cdot \Gamma_{e_1,e_2}(f) - \] -\end{prop} -\section{Application} -\subsection{Blanchiement d'un signal} - -Pour générer un bruit blanc $s(t)$ on veux : -\[ - \Gamma_0 = |H(f)|^2\Gamma_{ee}(f)\implies |H(f)|^2 = \frac{\Gamma_0}{\Gamma_{ee}(f)} -\] - - -\subsection{Identification d'un filtre linéaire} - -On applique en entrée un bruit blanc tel que $\Gamma_{ee}(f)=\Gamma_0$. -Alors: -\[ - \Gamma_{se}=H(f)\Gamma_e(f) \implies H(f)=\frac{\Gamma_{se}(f)}{\Gamma_0} \propto \text{intercorrélation entrée sortie} -\] - - -\subsection{Signaux ARMA} - -On peux utilise un Filtre Linéaire (FL) pour définir un Signal Aléatoire. -(SA). -Le SA sera la sortie d'un filtre dynamique (Fonction de transfert rationnel ,stable ,causal) excité par un bruit blanc. - - -\subsubsection{AR : autoregressif} - - -\[ - \boxed{ - H_{II}(z) = \frac{1}{D(z)}=\frac{1}{1-\sum_{i=1}^qa_iz^{-i}} - } -\] -Alors on aura en sortie du filtre: -\[ - s_k= e_k + \sum_{i=1}^qa_is_{k-i} -\] - -on parle aussi de filtre \og tout pôle\fg{} - -\subsubsection{MA : Moyenne ajustée} - -\[ - \boxed{ - H_{II}(z) = N(z)= 1+\sum_{i=1}^qb_iz^{-i} - } -\] - -Alors on aura en sortie du filtre: -\[ - s_k= e_k + \sum_{i=1}^qb_ie_{k-i} -\] - - -\subsubsection{ARMA} - -\[ -H_{II}(z) = \frac{N(z)}{D(z)} -\] - -On connait alors $\Gamma_{ss}$ et le modèle AR. (Équation de Yule WAlker, cf TP2) -\subsection{Signaux AR : illustration} - - -pour une entrée en bruit blanc , les poles proches du cercle unités sont dominant -(approche géométrique , joli dessin) - - - -\subsection{Filtre Adapté (FA)} - -\paragraph{Contexte} Problème de transmission numérique (tout ou rien) d'un signal déterministe, connu avec bruit additif. -\paragraph{Objectif} déterminer le meilleur traitement linéaire pour décider de la présence ou non d'un signal. - -Exemple en TD -\paragraph{Méthode} :Maximiser le RSB à l'instant de décision : avec $|s_{n_0}^f|^2$ puissance instantanée à l'instant de décision. -\[ - \boxed{ - \frac{|s_{n_0}^f|^2}{E[|b_n^f|^2]} - } -\] -\begin{prop}[Application au bruit blanc] - \begin{align*} - E[|b_n^f|^2] &=\int_{-\frac{1}{2}}^{\frac{1}{2}} |H(f)|^2\Gamma_{bb}(f)df = \Gamma_0\int_{-\frac{1}{2}}^{\frac{1}{2}} |H(f)|^2df \\ -|S_{n_0}^f|^2 &= \left| \int_{-\frac{1}{2}}^{\frac{1}{2}} |H(f)|^2 S(f) e^{j2\pi n_0f}df\right| \leq \int_{-\frac{1}{2}}^{\frac{1}{2}} |H(f)|^2df \int_{-\frac{1}{2}}^{\frac{1}{2}} |S(f)|^2df - \end{align*} - - On a égalité si $H(f)\propto S^{*}(f)e^{-j2\pi n_0f} \iff h_n \propto s_{n_0-n}^f$ - -LA RI du filtre est donc - \begin{itemize} - \item un retour temporel - \item translaté autour de l'instant de décision (attention a la causalité) - \item conjugué. - \end{itemize} -\end{prop} - - -\paragraph{Remarque} -\begin{itemize} -\item Le FA peut être non causal, la RI est alors tronqué et le filtre - sous-optimal. -\item Le FA est un corrélateur (d'énergie), l'objectif n'est pas de restituer le signal utile mais d'avoir le meilleur RSB à l'instant de décision. -\end{itemize} - -\end{document} diff --git a/414-Energie_Renouvelable/Cours/chap4.tex b/414-Energie_Renouvelable/Cours/chap4.tex deleted file mode 100644 index afc9362..0000000 --- a/414-Energie_Renouvelable/Cours/chap4.tex +++ /dev/null @@ -1,538 +0,0 @@ -\documentclass[main.tex]{subfiles} - -\newcommand\gauss[2]{1/(#2*sqrt(2*pi))*exp(-((x-#1)^2)/(2*#2^2))} % Gauss function, parameters mu and sigma -\begin{document} -\section{Introduction} -\paragraph{Objectif}: Présenter quelques élements de la théorue de l'estimation statistique. -\subsection{Problématique} - -\begin{figure}[H] - \centering - \begin{tikzpicture} - \node[draw, ellipse] (P) at (0,0) { - \begin{tabular}{c} -paramètres \\$\theta = \vect{\theta_1\\ \vdots\\\theta_n}$ - \end{tabular}}; - \node[draw, ellipse] (O) at (5,4) { - \begin{tabular}{c} - Observation \\ - Y=$g(\theta)$ - \end{tabular}}; - \node[draw, ellipse] (E) at (10,0){ - \begin{tabular}{c} - Estimée\\ - $\hat{\theta} = h(y)$ - \end{tabular}}; - \draw[->,>=latex] (P) to[out=90, in = 180] (O); - \draw[->,>=latex] (O) to[out=0, in=90] node[near end,left]{ - \begin{tabular}{c} - Information à priori\\ - + Critère - \end{tabular}} - (E); -\end{tikzpicture} -\caption{Méthode d'estimation classique} -\end{figure} - -Le raisonnement se transpose alors sur la figure suivante: -\begin{figure}[H] - \centering - \begin{tikzpicture} - \draw[->,>=latex] (0,2) node{$\bullet$}node[right](theta){$\theta$} -- node[midway,left]{$\tilde{\theta}$}(-0.5,0) node{$\bullet$}node[right](hat){$\hat{\theta}$} ; - \node[draw,ellipse,fit= (theta) (hat)](par) {}; - \node[below=5em] at (par) {\emph{Espace des paramètres}}; - \node (y) at (5,2) {$\bullet$~$y$}; - \node[draw,ellipse,minimum height=4cm,minimum width=2cm] (obs) at (5,1){}; - \node[below=5em] at (obs){\emph{Espace des observations}}; - \draw[->,>=latex] (theta) to[out=60, in=120] node[midway,above]{\emph{observation}} (y); - \draw[->,>=latex] (y) to[out=-120,in=30,bend left] node[midway,below=0.5em]{\emph{estimation}}(hat); - - \end{tikzpicture} - \caption{Raisonnement en espace algébrique} -\end{figure} - - -On défini les index suivants: -\begin{description} -\item[m] nombre d'expérience réalisée (taille de $y$) -\item[n] nombre de paramètres (taille de $\theta$) -\end{description} -\paragraph{Estimateurs statistiques} -On observe une réalisation $y= g(\theta)$ où $\theta$ est une VA. et on détermine $\hat{\theta} = h(Y)$ estimée. - -\paragraph{Exemple} -\subparagraph{Exemple 1}$\Theta$ tension constante.\\ -$y(t) = \theta +b(t)$. soit $y_i = \theta + b_i$\\ -On défini donc $Y$ et $\Theta$ VA et on a $Y = A\Theta + B$ -> régression linéaire. -\subparagraph{Exemple 2} filtre $RC$ $y(t) = (1-e^{-t/\tau})u(t)+b(t)$ , $\Theta=\tau$. modèle non linéaire, traité en TD. - -\subsection{Performance-Qualité d'une estimation} -\begin{prop}[Grandeurs utiles] - \begin{itemize} - \item erreur d'estimation - \[ - \tilde{\theta} = \hat{\theta}-\theta - \] - \item moment d'ordre 1: -\[ -E_{Y|\Theta}[\tilde{\theta}]= E_{Y|\Theta}[\hat{\theta}]-\theta -\] -\item Biais moyen : - \[ - E[\tilde{\theta}] = E_{Y\Theta}[\tilde{\theta}] = E[\hat{\theta}]-\theta - \] -\item moment d'ordre 2: - \begin{itemize} - \item covariance de l'erreur d'estimation - \[ - C_{\tilde{\theta}\tilde{\theta}} = E[(\tilde{\theta}-m_{\tilde{\theta}})(.)^T] - \] - \item Corrélation de l'erreur d'estimation - \[ - \Gamma_{\tilde{\theta}\tilde{\theta}} = E[\tilde{\theta}\tilde{\theta}^T] - \] - \item Puissance :(Estimateur Quadratique moyen) - \[ - P_{\tilde{\theta}} = E[\| \tilde{\theta}\|^2] = tr(\Gamma_{\tilde{\theta}\tilde{\theta}}) - \] - \end{itemize} - \end{itemize} -\end{prop} -\subsection{Caractérisation des estimateurs} -\begin{defin} - \begin{itemize} - \item Borne de Cramer Rao: - borne minimale du biais de variance (qui dépend de l'estimateur choisi) - \item Estimateur non biaisé: $E[\tilde{\theta}] = 0$ - \item Estimateur efficace: Borne de Cramer-Rao atteinte. - \item Estimateur consistent: $E[\tilde{\theta}]\xrightarrow[N_{obs}\to\infty]{}0$ et $V[\tilde{\theta}]\xrightarrow[N_{obs}\to\infty]{}0$ - \item Estimateur robuste:\\ Les performances de l'estimateur ne sont pas trop dégradé si on s'écarte un peu des hypothèses sous laquelle l'estimateur a été établi. - \item Complexité de l'estimateur:\\ - sur l'o btention des connaissances et mise en oeuvre de l'estimateur. - \end{itemize} -\end{defin} -\section{Théorie classique de l'estimation} -\subsection{Estimateur des moindres carrés} -\begin{defin} - Pour $Y$ une VA de moyenne $m_y =m_{Y|\theta}$ on défini le critère : - \[ - J_{MC} = (Y-m_y)^TM(Y-m_y) - \] - Avec $M$ matrice symétrique définie positive - et alors: - \[ -\hat{\theta}_{MC} = \arg\min_{\theta} J_{MC}(Y,\theta) - \] -\end{defin} - -\subsubsection{Condition nécessaire d'existance} - -Si $J_{MC}(y,\theta)$ est dérivable et pas de contrainte sur $\theta$. -\[ - \left.\nabla_J(\theta)\right|_{\hat{\theta}_{MC}} = \derivp[J_{MC}]{\theta} = 0 \quad \text{ Gradien} -\] - -Il faut ensuite vérifié que c'est un minimum absolu: - -\[ - \nabla^2_{J}(\theta) = \derivp[{}^2J_{MC}]{\theta\partial\theta^T} > 0 \quad \text{Hessien} -\] - - -\paragraph{Application} $Y = A\theta{} + B$, avec $B$ une VA. -le critère des moindres carrés est alors : -\[ -J_{MC} = (Y-A\theta-m_B)^TM (Y-A\theta-m_B) -\] -On a une forme quadratique positive car $A^TMA \geq0 $. (dans le cas $>0$ on a une CNS sur ce qui suit) -\subparagraph{Méthode 1} -\[ - \left.\nabla_J(\theta)\right|_{\hat{\theta}_{MC}} = 0 = -2 A^TM(Y-A\theta-m_B) -\] -Donc -\[ -A^TMA \theta = A^TM(Y-m_B) -\] -Soit \[ - \boxed{\hat{\theta}_{MC} = \underbrace{(A^TMA)^{-1}AM}_{D}(Y-m_B)} -\] -On remarque que $DA = I_n$. -\subparagraph{Méthode 2} Pour $A^TMA>0$. - -\[ -J_{MC} = \underbracket{(D(Y-m_B)-\Theta)^TA^TMA(D(Y-m_B)-\theta)}_ {J_1(Y,\theta)} + \underbracket{(Y-m_B)^T(M-D^TA^TMAD)(Y-m_B)}_{J_2(Y)} -\] -Alors $\nabla J_{MC} = 0 \implies J_1 = 0 \implies D(Y-m_B) = \hat{\theta}_{MC}$ - - -\subsubsection{Caractéristique de l'estimateur} -\begin{itemize} -\item Estimateur non biaisé - - \begin{align*} - \tilde{\theta}_{MC} &=\hat{\Theta}-\theta\\ - &= D(Y-m_B)-\theta \\ - &= D(B-m_B) - \end{align*} -Donc $E[\hat{\theta_{MC}}] = 0 $ -\item moment d'ordre 2 : - \[ - C_{\tilde{\theta}\tilde{\theta}} = E[(\tilde{\theta}-m_{\tilde{\theta}})(.)^T] = D E[(B-m_B)(B-m_B)^T]D^T = D C_{BB}D^T - \] - \begin{itemize} - \item Cas MC ordinaire ($M=I_n$) - \[ - C_{\tilde{\theta}\tilde{\theta}} = (A^TA)^{-1}A^TC_{BB}A(A^TA)^{-1} - \] - \item Cas MC pondéré ($M = C_{BB}^{-1}$) - \[ - C_{\tilde{\theta}\tilde{\theta}} = (A^TC_{BB}^{-1}A)^{-1} - \] - \end{itemize} - \item Cas $\theta$ scalaire $Y_i = \theta +B_i$ donc : - \[ - C_{BB} = - \begin{bmatrix} - \sigma_1^2 & &0 \\ - & \ddots & \\ - 0 & & \sigma_m^2 - \end{bmatrix} \text{ et }A = \vect{1\\ \vdots \\ 1} - \] - \begin{itemize} - \item Cas MCO : $A^TA = m $ - \[ - \hat{\theta_{MC}} =\frac{\Sigma(y_i-m_{bi})}{m} \quad \text{ et } \quad \sigma_{\tilde{\theta}}^2 = \frac{\Sigma\sigma_i^2}{m^2} - \] - \item cas MCP pour $M = C_{BB}^{-1} = diag(\sigma_1^{-2}, \dots, \sigma_m^{-2})$ -\[ - A^TC_{BB}A = \sum_{i=1}^m \frac{1}{\sigma_i^2} \quad \text{ donc } \quad \hat{\theta}_{MCP} = \frac{1}{\sum \frac{1}{\sigma_i^2}}\sum_{}^{}\frac{Y_i-mB_i}{\sigma_i^2} -\] -\begin{itemize} -\item $\hat{\theta_{MCP}}$ défini un barycentre -\item Pour $\sigma_i = \sigma$ on a $M=\sigma I \implies MCO =MCP $ -\end{itemize} - -\end{itemize} -\item Comparaison MCO et MCP (avec $M = C_{BB}$) - \begin{align*} - \sigma_{MCO}^2 &\leq \sigma_{MCP}^2\\ - \frac{1}{\sum\sigma_i^{-2}} & \leq \frac{1}{m^2}\sum\sigma_i^2\\ - m ^2 &\leq \frac{1}{\sum\sigma_i^{-2}} \sum\sigma_i^2 - \end{align*} - -\end{itemize} - -\subsection{Estimateur du maximum de vraisemblance} -\begin{defin} -On considère $f_{Y}(y)$ ddp de $y$ paramétrée par $\theta$. On a $f_{Y|\theta}(y) = V(Y,\theta)$. on pose également $L(Y,\theta) = \ln(V(Y,\theta))$. - -on défini alors: -\[ -\hat{\theta}_{MV} = \arg\min f_{Y|\theta}(y) = \arg\min L(Y,\theta) -\] -\end{defin} - -GRAPHE - -\paragraph{Exemple} Modèle avec bruit additif gaussien. - - -\begin{prop} - Dans le cas d'un brui Gaussien et pour $M = C_{BB}^{-1}$ - \[ - \hat{\theta}_{MCP}=\hat{\theta}_{MV} - \] - -\end{prop} - -\paragraph{Remarque} -L'estimateur de MV n'est pas nécessairement efficace mais si un estimateur sans biais existe et est efficace c'est celui-ci. - -Si $m \to\infty $ on montre que le MV est asymptotiquement efficace. (loi des grands nombres) -\section{Théorie générale de l'estimation} -\subsection{Estimateur linéaire en moyenne quadratique (ELMQ)} - -\begin{defin} - Un ELMQ fourni une estimée de la forme - \[ - \hat{\theta} = HY +C - \] - à partir de l'erreur quadratique moyenne $E[\|\tilde{\theta}\|^2] = E[\tilde{\theta}\tilde{\theta}^T] =P_{\tilde{\theta}}$ -\end{defin} -\paragraph{Concept} $H$ et $C$ tel que $P_{\tilde{\theta}}$ minimal. -\[ -(1) \quad \derivp[P_{\tilde{\theta}}]{H} = 0 \quad\text{ et }\quad (2)\quad \derivp[P_{\tilde{\theta}}]{C} = 0 -\] -\begin{enumerate}[label=\arabic*)] -\item - - \begin{prop} - \[ - \derivp[P_{\tilde{\theta}}]{H} =2E[HY+C-\theta] = 2E[\tilde{\theta}] = 0 - \] - L'ELMQ est un estimateur non biaisé. - \end{prop} - et donc : - \begin{align*} - C &= -Hm_Y+m_\theta\\ - \hat{\theta} &= H(Y-m_y)+m_\theta \\ - \tilde{\theta} &= H(Y-m_y) - (\theta-m_\theta) - \end{align*} - -\item - \begin{prop} - \[ - \derivp[P_{\tilde{\theta}}]{C} =2E[(HY+C-\theta)Y^T] = 2E[\tilde{\theta}Y^T] = 0 - \] - $\tilde{\theta} \perp Y $ quand la puissance est minimale, $\tilde{\theta}$ et $Y$ sont décorrélées, on a extrait toute l'information commune. - \end{prop} - \begin{figure}[H]\centering - - \begin{tikzpicture} - \draw (-1,0,4.2) -- ++(0,0,-7) -- ++(5,0,0) -- ++(0,0,7) -- ++(-5,0,0)node[above,left]{\emph{ - \begin{tabular}{c} - sous espace \\ - d'observation - \end{tabular}}}; - \draw[->,>=latex] (1,0,3) -- (1,0,1) node[left]{$y_1$}; - \draw[->,>=latex] (1,0,3) -- (2,0,3) node[below]{$y_2$}; - \draw[->,>=latex] (1,0,3) -- (2,0,2) node[right]{$\hat{\theta}$}; - \draw[dashed] (2,0,2) -- node[midway,right]{$\tilde{\theta}$} (2,3,2)node{$\times$} node[above]{$\theta$}; - \end{tikzpicture} - \caption{Représentation des paramètres} -\end{figure} - De plus : - \begin{align*} - E[\tilde{\theta}Y^T]& =E[\tilde{\theta}(Y-m_Y)^T] \\ - &= E[(H(Y-m_Y)-\theta-m_\theta)(Y-m_y)^T]\\ - &= HC_{yy}-C_{\theta Y} = 0 \implies H = C_{\theta Y}C_{YY}^{-1} - \end{align*} - - on a donc - \[ - \boxed{\hat{\theta}=C_{\theta Y}C_{YY}^{-1}(Y-m_Y)+m_\theta} - \] - - \paragraph{Remarque} L'ELMQ nécessite des connaissances du premier et du second ordre sur $\theta$ et $Y$. - - \begin{prop} - \[ - C_{\tilde{\theta}\tilde{\theta}} = C_{\theta\theta}-C_{\theta Y}C_{YY}^{-1}C_{Y\theta} - \] - La corrélation entre $\theta$ et $Y$ permet de diminuer l'ELMQ. - \end{prop} -\end{enumerate} - - -\subsection{Estimateur Bayésiens} -\subsubsection{Fonction coût/pénalité} -\begin{defin} - On appelle fonction de coût ou fonction de pénalité une fonction qui mesure l'erreur entrainée par la prise de la valeur $\hat{\theta}$ pour $\theta$. - \[ - C(\hat{\theta},\theta) \geq 0 \quad \text{ ou encore }\quad C(\tilde{\theta}) \ge 0 - \] - On prendra le plus souvent une \og bonne \fg{} fonction (continue, paire , croissante ...) -\end{defin} - -\paragraph{Exemple de coût} on représente les fonctions de coût usuelles: - -\begin{figure}[H] - \centering - \begin{tikzpicture} - \begin{axis}[axis lines=middle, - xlabel={$\tilde{\theta}$}, - ylabel={$C(\tilde{\theta})$}, - ytick={0}, - ymax=20, - xtick={-1,1}, - xticklabels={$-\frac{\Delta}{2}$,$\frac{\Delta}{2}$}, - legend pos=outer north east - ] - \addplot+[no marks]{0.8*x^2}; - \addlegendentry{cout quadratique $|\tilde{\theta}|^2$} - \addplot+[no marks]{2*abs(x)}; - \addlegendentry{cout en valeur absolue $|\tilde{\theta}|$} - \addplot+[no marks] coordinates{(-5,4)(-1,4)(-1,0)(1,0)(1,4)(5,4)}; - \addlegendentry{cout uniforme $1 -\Pi_\Delta(\tilde{\theta})$} - \end{axis} - \end{tikzpicture} - \caption{Représentation des fonctions de coût classique} -\end{figure} - -\begin{defin} - On appelle estimateur bayésiens l'estimateur qui minimise le coût moyen : - \begin{align*} - E_{\theta,Y}[C(\hat{\theta},\theta)] &= \int_{\R^{m+n}}C(\hat{\theta},\theta)f_{\theta Y}(\theta,y)d\theta dy\\ &=\int_{\R^m}\left(\underbrace{\int_{\R^n}C(\hat{\theta},\theta)f_{\theta|Y=y}(\theta)d\theta}_{E_{\theta|Y}[C(\hat{\theta},\theta)]}\right) f_{Y}(y)dy - \end{align*} -On minimise donc $ E_{\theta|Y}[C(\hat{\theta},\theta)]$ à coût conditionnel donné - \[ - \hat{\theta}_{B} = \arg\min_{\hat{\theta}}E_{\theta|Y}[C(\hat{\theta},\theta)] - \] -\end{defin} - -\subsubsection{Estimateur du maximum a posteriori (MAP)} - -On considère un cout uniforme. -\begin{defin} - En prenant: - \begin{align*} - E_{\theta|Y}[C(\hat{\theta},\theta)] &= \int_{\R^m}(1-\Pi_{\Delta}(\tilde{\theta}))f_{\theta|Y=y}(\theta)d\theta - &= 1 - \int_{\hat{\theta}-\Delta/2}^{{\hat{\theta}+\Delta/2}}f_{\theta|Y=y}(\theta)d\theta - &\simeq 1- \Delta^nf_{\theta|Y=y}(\hat{\theta}) - \end{align*} - Soit \[ - \hat{\theta}_{MAP}=\arg\max_{\theta} f_{\theta|Y=y}(\theta) - \] -\end{defin} - -\paragraph{Lien MAP-MV} - -on a $f_{\theta|Y=y}(\theta) f_{Y}(y) = f_{\theta Y}(\theta,y)$. Avec $f_\theta(\theta) = C^{ste}$ quand $f_{\theta Y}(\theta,y)$ à une valeur significative (ie $C_{\theta\theta}$ grand / $\sigma_\theta$ grand ) alors : - \[ -\arg\max f_{\theta|Y=y}(\theta) \simeq \arg\max f_{Y|\Theta=\theta}(y) - \] - - On considère alors que $\theta$ est un paramètre aléatoire mais très mal connu. (ddp uniforme sur un interval tres grand, peu d'infos sur $\theta$). - -\emph{cf. TD \og file d'attente\fg{}} - -\paragraph{Exemple et Application} - -On considère $\theta$ scalaire aléatoire avec: $Y_i = \theta +B_i$ Avec : - -$ -\begin{cases} -B \hookrightarrow \mathcal{N}(0,C_{BB})\\ -\Theta \hookrightarrow\mathcal{N}(m_\theta,\sigma_\theta^2) \\ -B \perp \Theta -\end{cases}$ - -\subparagraph{Rappel} MC=MV avec: -$\begin{cases} -m_B=0\\ -\hat{\theta}_{MV} =\hat{\theta}_{MC} = \frac{\sum_{i=1}^{m}Y_i}{m}\\ - -E[\hat{\theta}_{MV}] = E[\theta]=m_\theta \text{ et } \sigma_{\tilde{\theta}_{MV}}=\frac{\sigma_B}{m}\\ -\end{cases}$ - -On a donc: -\[ - f_{Y|\theta}(y)=f_{B}(Y-A\theta) = \prod_{i=1}^{m}f_{B_i}(Y_i-\theta) = C_1 \exp\left(-\frac{1}{2}\frac{\sum(Y_i-\theta)^2}{\sigma_B^2}\right) -\] -Or -\[ - f_{\theta|Y=y}(\theta) = \frac{f_{Y|\theta}(y)f_\theta(\theta)}{f_Y(y)} = C_2 \exp\left(-\frac{1}{2}\underbrace{\left[\frac{\sum(Y_i-\theta)^2}{\sigma_B^2}+\frac{(\theta-m_\theta)^2}{\sigma_\theta^2}\right]}_{J_{MAP}}\right) -\] -Le critère est ici une forme quadratique, donc : - -\[ - \hat{\theta}_{MAP} = \arg\max f_{\theta|Y=y}(\theta) = \arg\min J_{MAP}(\theta,Y) -\] -Alors on a la CNS : -\[ -\deriv[J_{MAP}]{\theta} = 0 = 2 \left[ -\sum_{i=1}^{m}\frac{Y_i-\theta}{\sigma_b^2}+\frac{(\theta-m_\theta)^2}{\sigma_\theta^2}\right] -\] -Soit une expression barycentrique : -\[ - \hat{\theta}_{MAP} = \frac{\frac{m}{\sigma_B^2}\sum_{}^{}\frac{Y_i}{m}+\frac{m_\theta}{\sigma_\theta^2}}{\frac{m}{\sigma_B^2}+\frac{1}{\sigma_\theta^2}} -\] -Donc : -\begin{prop} -\[ -E[\hat{\theta}_{MAP}] = m_\theta -\] -L'estimateur est non biaisé. De plus : -\[ - \sigma_{\tilde{\theta}_{MAP}}^2= \frac{1}{\frac{1}{\sigma_{MV}}+\frac{1}{\sigma_\theta^2}} < - \begin{cases} - \sigma_\theta^2 \\ - \sigma_{MV}^2 - \end{cases} -\] -On a fait mieux en prenant en compte toutes les sources d'informations. -\end{prop} - -\paragraph{Remarque} -\begin{itemize} -\item Si $\sigma_\theta>>\sigma_{MV}$ alors $\hat{\theta}_{MAP}\simeq \hat{\theta}_{MV}$ (ce qui arrive pour $\sigma_B$ ou $m$ grand) -\item Si $\sigma_\theta<<\sigma_{MV}$ et $\hat{\theta}_{MAP} \simeq m_\theta$ (l'obersavation apporte peu d'info) -\end{itemize} - -\subsubsection{Estimateur en moyenne quadratique (EQM)} - -\begin{defin} - On le cout moyen de l'EQM: - \[ - C(\hat{\theta},\theta) = (\hat{\theta}-\theta)^T M (\hat{\theta}-\theta) - \] - Avec $M>0$. - On cherche a minimiser le cout moyen mais sans contrainte de linéarité avec une matrice de pondération qui peux prendre en compte des facteurs d'echelles ou des unités différentes. -\end{defin} - - -\paragraph{Etude de l'estimateur} On veut minimiser $E_{\Theta|Y}[C(\hat{\theta},\theta)]$ -\begin{align*} - \nabla_{\hat{\theta}}E_{\Theta|Y}[C(\hat{\theta},\theta)] &= 0 \\ - E_{\theta|Y}[2M(\hat{\theta}-\theta)] &= 0 \\ - 2M E_{\theta|Y}[\underbracket{\hat{\theta}}_{h(y)}]-E_{\theta|Y}[\theta]&=0 \\ - 2M(\hat{\theta}-E_{\theta|Y}[\theta]) &= 0 \\ - \Aboxed{ \hat{\theta}_{MQ} &=E_{\theta|Y}[\theta]} \\ - &= \int_{\R^n}\theta f_{\theta|y}(\theta)d\theta = h(Y=y) -\end{align*} - -Par conséquent: $E[\hat{\theta}_{MQ}]=E[\theta]$. on a un estimateur non biaisé. -\paragraph{Remarque} -Si $f_{\theta|Y}$ possède un axe de symétrie (ex: gaussienne) : - - -FIGURE . ($\hat{\theta}_{MQ}=\hat{\theta}_{MAP}$ dans le cas gaussien. Différent avec deux bosses.) - - -Dans le cas général la contrainte de linéarité pour l'ELMQ conduit à une valeur plus grande qu'avec l'EQM. Dans le cas gaussien: $\hat{\theta}_{ELMQ}=\hat{\theta}_{MQ}$, mais $\hat{\theta}_{MQ}$ nécessite plus de connaissance (ddp). - -\subsubsection{Estimateur en valeur absolu} - -\begin{defin} - on s'interesse au cas $n=1$ (un paramètre) - On choisit le cout moyen : - \[ - C(\hat{\theta},\theta) = |\hat{\theta}-\theta| - \] - Alors : - \[ - E_{\theta|Y}[C(\hat{\theta},\theta)] = \int_{-\infty}^{\hat{\theta}}(\hat{\theta}-\theta)f_{\theta|Y=y}(\theta)d\theta-\int_{\hat{\theta}}^{+\infty}(\hat{\theta}-\theta)f_{\theta|Y=y}(\theta)d\theta - \] -\end{defin} - -Donc : -\begin{align*} - 0 =& \nabla_{\hat{\theta}}E_{\theta|Y}[C(\hat{\theta},\theta)] \\ - =& \dots \\ - =&\int_{-\infty}^{\hat{\theta}}f_{\theta|Y=y}(\theta)d\theta-\int_{\hat{\theta}}^{+\infty}f_{\theta|Y=y}(\theta)d\theta -\end{align*} - -\begin{prop} - L'estimée est alors $\hat{\theta}_{VA}$ tel que : - \[ - \int_{-\infty}^{\hat{\theta}}f_{\theta|Y=y}(\theta)d\theta = \int_{\hat{\theta}}^{+\infty}f_{\theta|Y=y}(\theta)d\theta - \] - On parle de médiane a posteriori. Le résultat se généralise pour tout $n$. -\end{prop} - -\paragraph{Remarque} Dans le cas où $f_{\theta|Y=y}(\theta)$ possède un axe de symétrie (ex gaussienne) on a : -\[ - \hat{\theta}_{VA} =\hat{\theta}_{MV} \equals^{\stackrel{\max}{\downarrow}} \hat{\theta}_{MAP} -\] - -\paragraph{Exemple} Localisation d'un véhicule / Ellipsoïde de confiance (cf poly). -\section{Conclusion} -\begin{itemize} -\item L'estimateur statistique dépend des connaissances a priori, de la complexité des calculs et de la robustesse attendue. -\item Dans certains cas particuliers/ limites on retrouve des estimateurs intuitifs /empirique. -\item La loi normale joue un rôle important (hypothèses qui se justifie par la loi des grands nombres): les calculs sont simplifiés et conduisent au même résultat. - -\end{itemize} - - - -\end{document} diff --git a/414-Energie_Renouvelable/Cours/main.tex b/414-Energie_Renouvelable/Cours/main.tex index 61bc599..3841fde 100644 --- a/414-Energie_Renouvelable/Cours/main.tex +++ b/414-Energie_Renouvelable/Cours/main.tex @@ -5,7 +5,7 @@ \title{Note de Cours} \author{Pierre-Antoine Comby} \teacher{Anthony Juton \& Olivier Villain \& Emmanuel Hoang} -\module{414 \\ Production d'électricité à partir d'énergie renouvelables} +\module{414\\ Production d'électricité\\à partir d'énergie renouvelables} \usepackage{multicol} \begin{document} @@ -15,7 +15,8 @@ \chapter{La machine asynchrone - principe et modèle} \emph{Anthony Juton} \subfile{chap1.tex} -\chapter{L'énergie eolienne} +\chapter{Production d'électricité d'origine non nucléaire} +\subfile{chap2.tex} \chapter{La machine asynchrone en génératrice} \chapter{La machine asynchrone à double excitation} \chapter{Physique de la conversion électrovoltaïque} @@ -24,3 +25,8 @@ \end{document} + +%%% Local Variables: +%%% mode: latex +%%% TeX-master: t +%%% End: