Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le diagnostic des Systèmes Dynamiques Hybrides (SDHs) nécessite l'exploitation conjointe de la dynamique continue et de la dynamique discrète. De nombreuses approches sont développées en fonction de la communauté (continue ou discrète) dont elles sont issues. Les approches de la communauté continue (discrète) intègrent la dynamique discrète (continue) afin d'améliorer la capacité du diagnostic des défauts paramétriques (discrets) ou pour diagnostiquer à la fois les défauts paramétriques et discrets. Dans cet article, les défis et le principe général des méthodes de diagnostic des SDHs sont présentés. Ensuite, les méthodes de diagnostic des SDHs les plus connues sont étudiées et comparées en utilisant un système à base de réservoir équipé par une pompe et une vanne.
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In hybrid dynamic systems (HDS), the system’s dynamic behavior evolves continuously with time according to the discrete mode in which the system is operating. Model-based diagnosis approaches must therefore take into account both discrete and continuous dynamics, plus the interactions between them, in order to achieve a correct fault diagnosis. This article presents an overview of HDS and their related model-based diagnosis approaches. Firstly, the basic definitions, classes and models of HDS are given. The general scheme of HDS fault diagnosis, problem formulation and challenges are then detailed. Finally, the best known HDS fault diagnosis approaches are studied and compared. One tank level water control system is used throughout the paper to illustrate and compare them.
Auteur(s)
-
Moamar SAYED MOUCHAWEH : Professeur de l'Institut Mines-Télécom (Douai-France)
INTRODUCTION
Vu les besoins croissants en termes de disponibilité, de sécurité et de performance des systèmes automatisés de production, il est nécessaire de développer un module de diagnostic permettant de détecter les défauts pouvant affecter le fonctionnement de ces systèmes et de localiser leur origine ou source. L'objectif de la fonction de diagnostic est de permettre d'envisager des actions correctives pour que ces systèmes retournent à leur fonctionnement nominal. C'est pourquoi, un module de diagnostic est nécessaire pour améliorer les performances et la productivité des systèmes ainsi que limiter les conséquences des pannes qui peuvent être catastrophiques sur les biens et les vies humaines.
Les systèmes automatisés de production sont de moins en moins représentés par un comportement purement discret ou purement continu mais plutôt par un mélange entre les deux. Ces systèmes dynamiques sont nommés : Systèmes dynamiques hybrides (SDH). Ces derniers sont des systèmes continus auxquels sont associés des commutations discrètes, c'est-à-dire commandes, ou bien des systèmes à événements discrets auxquels sont associés certaines évolutions continues.
Le diagnostic des défauts des SDH nécessite donc la prise en compte des interactions entre les dynamiques continue et discrète afin de détecter et isoler les défauts qui affectent le comportement continu (défauts paramétriques) et/ou le comportement discret (défauts discrets).
Le principe général des méthodes de diagnostic est basé sur l'utilisation d'un modèle représentant les comportements normal et défaillant du système. Les approches à base de modèle discret ignorent la dynamique continue du système tandis que les approches à base de modèle continu ne prennent pas en compte les changements des modes discrets (configurations) de ce système. Ils ne sont donc pas capables de réaliser un diagnostic correct des défauts pouvant impacter le fonctionnement des SDH puisqu'ils n'intègrent pas à la fois les dynamiques continue et discrète dans le modèle. C'est pourquoi, les méthodes de diagnostic des SDH sont basées sur l'utilisation d'un modèle hybride représentant les dynamiques continue et discrète. Plusieurs outils de modélisation des SDH ont été proposé dans la littérature. Parmi ces outils, nous pouvons citer :
-
les automates hybrides ;
-
les réseaux de Petri hybrides ;
-
les statecharts hybrides ;
-
les bond graphs hybrides, etc.
Dans cet article, les méthodes de diagnostic des SDH les plus connues sont étudiées. Elles sont classifiées en trois catégories :
-
méthodes de diagnostic des défauts paramétriques ;
-
méthodes de diagnostic des défauts discrets ;
-
méthodes de diagnostic des défauts paramétriques et discrets.
Le principe général des méthodes de diagnostic de chacune de ces catégories est présenté et les avantages et les inconvénients de ces méthodes sont illustrés et comparés en utilisant plusieurs exemples pédagogiques.
Un glossaire reprenant la définition des principaux termes utilisés ici est donné en fin d'article.
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KEYWORDS
defects | diagnostic | embedded and critical systems | modeling | Embedded systems
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Diagnostic des Systèmes dynamiques hybrides
En anglais
1. Systèmes dynamiques hybrides
1.1 Définition des Systèmes dynamiques hybrides
La plupart des systèmes automatisés réels sont des Systèmes dynamiques hybrides (SDH) . La dynamique hybride nécessite de faire coexister plusieurs modèles, niveaux de description, domaines de compétences et outils pour décrire complètement le fonctionnement du système et concevoir son diagnostic. La conception de ces systèmes fait donc coexister des modèles décrits par des variables continues (régies par exemple par des équations différentielles) et des modèles discrets décrits par des événements discrets.
L'évolution continue est donc affectée par les événements discrets et inversement, et les modèles hybrides nécessitent à la fois des variables d'état continues et discrètes.
Système de réservoir représenté comme système dynamique hybride
Prenons le système de contrôle de niveau de liquide dans un réservoir de la figure 1. Ce système sera pris comme illustration tout au long de cet article afin de permettre au lecteur de bien comprendre et comparer les principes et les caractéristiques des méthodes présentées.
Ce système est composé d'une partie opérative et d'une partie commande. La partie opérative est composée d'une pompe, d'une vanne et d'un réservoir équipé par un capteur mesurant le niveau x de liquide dans le réservoir au cours du temps. La partie commande contrôle l'état de la pompe (Pompe en marche P = 1/Pompe en arrêt P = 0) et de la vanne (Vanne ouverte V = 1/Vanne fermée V = 0) afin de maintenir le niveau x dans un intervalle prédéfini. La pompe et la vanne sont des composants discrets et leurs dynamiques sont décrites par des états discrets représentés par les variables discrètes P, V ∊ [0, 1]. La partie commande change l'état discret de la pompe et de la vanne par les commandes discrètes : DP (Démarre...
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Systèmes dynamiques hybrides
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VAN DER SCHAFT (A.J.), SCHUMACHER (J.M.) - An introduction to hybrid dynamical systems. - Vol. 251, Springer London (2000).
-
(2) - ZAYTOON (J.) - Systèmes dynamiques hybrides. - Collection Hermès, Paris France (2001).
-
(3) - ROYCHOUDHURY (I.), BISWAS (G.), KOUTSOUKOS (X.) - Designing distributed diagnosers for complex continuous systems. - IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 6(2), p. 277-290 (2009).
-
(4) - DAVID (R.), ALLA (H.) - Discrete, continuous and hybrid Petri nets. - Springer, Berlin, Heidelberg (2005).
-
(5) - ALUR (R.), DILL (D.L.) - A theory of timed automata. - Theoretical Computer Science, vol. 126/2, p. 183-225 (1994).
-
(6) - KESTEN (Y.), PNUELI (A.) - Timed and hybrid statecharts and their textual representation. - ...
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