Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Diagnostic robuste d'une classe de systèmes dynamiques complexes
Directeur de thèse:
Tarek RAISSI (CEDRIC)
Encadrant :
Jérémy VAN GORP (CEDRIC)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
Le diagnostic de défaillance d’un système est souvent crucial afin de maintenir la sécurité non seulement de son environnement mais également pour les opérateurs humains. De nos jours, de nombreuses approches de diagnostic existent. Celles-ci permettent, pour la plupart, de détecter et d’isoler les défaillances d’un processus physique en utilisant des approches continues ou discrètes.
Les modèles discrets sont souvent vus comme des générateurs d’événements et permettent de représenter un système en mode normal ou défaillant. Ils offrent la possibilité de concevoir des méthodes actives de diagnostic dont l’objectif est la gestion et l’optimisation des interactions entre commande, détection et isolation des défaillances. Cependant par ces approches, les dynamiques continues ne peuvent pas être modélisées. Le diagnostic à base de modèles continus utilise les équations différentielles. Celles-ci peuvent prendre en compte les perturbations et incertitudes en lien avec la physique mais les fautes discrètes associées à des changements de mode de fonctionnement des systèmes dynamiques hybrides sont ignorés. Néanmoins, des résultats récents s’intéressent à l’étude d’approches hybrides de diagnostic à base d’observateurs, d’automates ou de Bond Graphs hybrides. Cependant, celles-ci ne permettent pas actuellement de prendre en compte les problématiques liées aux perturbations et incertitudes des systèmes. Elles ne peuvent pas non plus considérer un nombre réduit de capteurs pour le diagnostic. Ces problèmes sont d’intérêts pratiques et économiques pour la conception et la commande des systèmes et sont encore loin d’être résolus.
D’un point de vue pratique, cette problématique concerne une large classe de systèmes comme les systèmes de la robotique. En effet, actuellement beaucoup d’approches, à base de modèles hybrides, pour la commande et l’observation des systèmes robotisés existent mais relativement peu d’études traitent de leurs diagnostics. De la robotique industrielle aux robots mobiles, l’apparition d’un défaut sur un système peut rapidement engendrer des coûts importants et entrainer un danger pour les opérateurs comme sur une chaine de production. Il est donc intéressant de développer des outils de diagnostic efficaces pour ces systèmes afin de garantir la sécurisation et la maintenance de leurs fonctionnements.
L’objectif de cette thèse est de développer des approches hybrides robustes de diagnostic pour une classe de systèmes dynamiques hybrides. Ces systèmes peuvent regrouper l’ensemble des systèmes continus et/ou discrets de grande taille et/ou en réseaux pouvant contenir un ensemble de sous-systèmes soumis à de possibles défaillances. La robustesse de ces approches doit pouvoir prendre en compte les perturbations et incertitudes liées à l’environnement et aux outils de modélisation des systèmes. Les plateformes robotiques du Laboratoire permettront la validation expérimentale des approches développées.
Récemment ont été développés des stratégies de commande tolérante et de détection de défauts à bases d’observateurs par intervalles pour des systèmes continus soumis à des perturbations. L’efficacité en termes de robustesse de ces approches ouvre la voie au développement de nouvelles méthodes de diagnostic pour les systèmes dynamiques hybrides. En première phase de ce projet, des outils d’observation pour la génération de résidus pourront être développés pour une classe de systèmes dynamiques hybrides.
Liste des publications portant directement sur le sujet :
(1) M. Daigle, X. Koutsoukos and G. Biswas, “Improving diagnosability of hybrid systems through active diagnosis”, IFAC Proceedings, 2009.
(2) J. Vento, V. Puig and R. Sarrate, “Fault detection and isolation of hybrid system using diagnosers that combine discrete and continuous dynamics”, IEEE. Conference on Control and Fault-Tolerant Systems, 2010.
(3) M. Bayoudh and L. Travé-Massuyes, “An algorithm for active diagnosis of hybrid systems casted in the DES framework”, IFAC Proceedings, 2009.
(4) J. Van Gorp, A. Giua, M. Defoort and M. Djemai, 'Active diagnosis for a class of switched systems', IEEE Conference on Decision and Control, Florence, 2013.
(5) R. Lamouchi, T. Raïssi, M. Amairi and M. Aoun, “Interval observer framework for Fault Tolerant Control of Linear Parameter-Varying systems”, International Journal of Control, 2017
(6) R. Lamouchi, M. Amairi, T. Raïssi and M. Aoun, “Interval observer design for Linear Parameter-Varying systems subject to component faults”, 24th Mediterranean Conference on Control and Automation, 2016
(7) T. Raïssi, G. Videau and A. Zolghadri, 'Interval observer design for consistency checks of nonlinear continuous-time systems', Automatica, vol. 46, no. 3, pp. 518-527, 2010.
(8) J. Van Gorp, M. Defoort, M. Djemai and K. C. Veluvolu, “Fault detection based on higher-order sliding mode observer for a class of switched linear systems”, IET Control Theory & Applications, vol. 9, no.
Doctorant.e: Zammali Chaima