Diagnostic et Surveillance des Systèmes Complexes

Ghaleb Hoblos (1)

1 Pôle Automatique et Systèmes

The growing demand for fault tolerance in more and more complex automatic control systems, can only be reached using efficient fault detection and isolation algorithms and the accommodation/reconfiguration concepts. This research presents a contribution to the analysis of fault tolerant estimation (control) with respect to sensor (actuator) failures in LTI systems. The first section describes the control and estimation problem taking into account fault tolerance and supervision problem. The second one is concerned with the Design of Fault Tolerant Sensor (Actuator) networks such that the observability (controllability) of the variables, which are necessary for a required function, remains satisfied in the presence of sensor (actuator) failures. Individual observability (controllability) indexes are used to build Minimal and Redundant Sensor (Actuator) Subsets considering estimation (control) properties. These subsets are organized into an oriented graph that contains all the possible accommodation/reconfiguration paths. Structural and probabilistic criteria are proposed in order to evaluate the system fault tolerance. We propose algorithms which build the graph and allows to compute the two measures associated with each node. A ship boiler and a hydraulic process are used to illustrate the analysis and the proposed algorithms.

L'augmentation continue de la complexité des processus automatisés crée une demande croissante vis à vis de leur tolérance aux fautes. Celle-ci peut être obtenue en utilisant des algorithmes de détection et de localisation de défaillances et des algorithmes d'accommodation/reconfiguration de la commande, du système ou de ses objectifs. Ce mémoire propose une contribution à l’analyse de la tolérance aux fautes de la fonction d’estimation (de la fonction de commande), en cas de défaillances de capteurs (d'actionneurs), pour les systèmes linéaires.La première partie présente les concepts généraux de commande et d’estimation de systèmes linéaires en vue de la tolérance aux fautes et de la supervision de processus.La deuxième est consacrée à la conception de schémas d’instrumentation (d’action) en vue de la tolérance aux fautes. Les indices d'observabilité (de commandabilité) individuels sont utilisés pour construire les sous-ensembles de capteurs (d'actionneurs) redondants et minimaux pour lesquels le système est observable (commandable). Ces sous ensembles sont organisés selon un graphe orienté contenant tous les chemins d'accommodation/ reconfiguration. Pour évaluer la tolérance aux fautes du système, on définit deux critères respectivement structurel et probabiliste. On propose des algorithmes qui permettent de construire le graphe et de calculer les deux critères associés à chaque nœud. Ces algorithmes ont été appliqués au placement de capteurs d’un système thermique et à la sélection d’actionneurs d’un système hydraulique.

Mots clés: fault tolerance; accommodation; reconfiguration; sensor losses; pseudo-observability; actuator losses; pseudo-controllability; redundancy degree; reliability.

Mots clés: Tolérance aux fautes; perte de capteurs; pseudo-observabilité; perte d’actionneurs; pseudo-commandabilité; degré de redondance; fiabilité.

Domaines: Automatique / Robotique

Ghaleb Hoblos. Diagnostic et Surveillance des Systèmes Complexes. Automatique / Robotique. Université de Rouen, France, 2008. ⟨tel-01396503⟩