Decentralized identification of large scale-systems. Approaches used to thermal applications in buildings
Identification décentralisée des systèmes de grande taille. Approches appliquées à la thermique des bâtiments
Résumé
With the increasing complexity of dynamical systems that appear in engineering and other fields of science, the study of large systems consisting of a set of interconnected subsystems has become an important subject of attention in various areas such as robotics, transport networks, large spacial structures (solar panels, antennas, telescopes...), buildings... and led to interesting problems of parametric identification analysis, distributed control and optimization.
The lack of a universal definition of systems called ”large systems”, ”complex systems”, ”interconnected systems”... demonstrates the confusion between these concepts and the difficulty of defining clear boundaries for such systems.
The analysis of the identifiability and identification of these systems requires processing digital models of large scale, the management of diverse dynamics within the same system and the consideration of structural constraints (interconnections...). This is very complicated and very difficult to handle. Thus, these analyzes are rarely taken into consideration globally. Simplifying the problem by decomposing the large system to sub-problems is often the only possible solution.
This thesis presents a decentralized approach for the identification of “large scale systems” composed of a set of interconnected subsystems. This approach is based on the structural properties (controllability, observability and identifiability) of the global system.
This methodological approach is implemented on thermal applications of buildings. The advantage of this approach is demonstrated through comparisons with a global approach.
Avec la complexité croissante des systèmes dynamiques qui apparaissent dans l’ingénierie et d’autres domaines de la science, l’étude des systèmes de grande taille composés d’un ensemble de sous-systèmes interconnectés est devenue un important sujet d’attention dans différents domaines, tels que la robotique, les réseaux de transports, les grandes structures spatiales (panneaux solaires, antennes, télescopes...), les bâtiments... et a conduit à des problèmes intéressants d’analyse d’identification paramétrique, de contrôle distribué et d’optimisation.
L’absence d’une définition universelle et reconnue des systèmes qu’on appelle ”grands systèmes”, ”systèmes complexes”, ”systèmes interconnectés”... témoigne de la confusion entre ces différents concepts et la difficulté de définir des limites précises pour tels systèmes.
L’analyse de l’identifiabilité et de l’identification de ces systèmes nécessite le traitement de modèles numériques de grande taille, la gestion de dynamiques diverses au sein du même système et la prise en compte de contraintes structurelles (des interconnections...). Ceci est très compliqué et très délicat à manipuler. Ainsi, ces analyses sont rarement prises en considération globalement. La simplification du problème par décomposition du grand système en sous-problèmes de complexité réduite est souvent la seule solution possible, conduisant l’automaticien à exploiter clairement la structure du système.
Cette thèse présente ainsi une approche décentralisée d’identification des systèmes de grande taille ”large scale systems” composés d’un ensemble de sous-systèmes interconnectés. Cette approche est basée sur les propriétés structurelles (commandabilité, observabilité et identifiabilité) du grand système.
Cette approche à caractère méthodologique est mise en oeuvre sur des applications thermiques des bâtiments. L’intérêt de cette approche est montré à travers des comparaisons avec une approche globale.
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