Contribution à la conception d'une commande reconfigurable et tolérante aux fautes pour les Systèmes Automatisés de Production PDF Download
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Book Description
Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse entrent dans le cadre de la reconfiguration de la commande des systèmes automatisés de production (SAP) vus comme une classe de Systèmes à Evénements Discrets (SED). La reconfiguration est basée sur la théorie de contrôle par supervision (SCT) et déclenchée suite à une détection des défauts sur la partie opérative (commande tolérante aux fautes). La contribution de ce mémoire est basée sur une synthèse de contrôle sûre fondée sur des propriétés temporisées. Si un défaut de capteur est détecté, le contrôleur du comportement normal est reconfiguré en un comportement dégradé où les informations temporisées compensent les informations perdues sur le capteur défectueux. Le basculement entre le comportement normal et le comportement dégradé est assuré par des règles de reconfiguration. L'objectif principal de notre méthode est d'implémenter le contrôle obtenu dans un automate programmable industriel (API). L'approche développée dans la thèse repose sur une architecture de contrôle distribuée des systèmes automatisés de production pour éviter l'explosion combinatoire récurrente des approches à base de SCT. Pour répondre aux différents objectifs, nous proposons une méthode pour traduire les contrôleurs distribués des deux modes de fonctionnement, ainsi que les règles de reconfiguration en différents grafcets implantables dans un API. L'implémentation de ces différents modèles est vérifiée par une technique de model-checking avant d'être testé sur un jumeau numérique. Enfin, nous appliquons notre contribution à un système réel pour illustrer nos résultats.
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Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse entrent dans le cadre de la reconfiguration de la commande des systèmes automatisés de production (SAP) vus comme une classe de Systèmes à Evénements Discrets (SED). La reconfiguration est basée sur la théorie de contrôle par supervision (SCT) et déclenchée suite à une détection des défauts sur la partie opérative (commande tolérante aux fautes). La contribution de ce mémoire est basée sur une synthèse de contrôle sûre fondée sur des propriétés temporisées. Si un défaut de capteur est détecté, le contrôleur du comportement normal est reconfiguré en un comportement dégradé où les informations temporisées compensent les informations perdues sur le capteur défectueux. Le basculement entre le comportement normal et le comportement dégradé est assuré par des règles de reconfiguration. L'objectif principal de notre méthode est d'implémenter le contrôle obtenu dans un automate programmable industriel (API). L'approche développée dans la thèse repose sur une architecture de contrôle distribuée des systèmes automatisés de production pour éviter l'explosion combinatoire récurrente des approches à base de SCT. Pour répondre aux différents objectifs, nous proposons une méthode pour traduire les contrôleurs distribués des deux modes de fonctionnement, ainsi que les règles de reconfiguration en différents grafcets implantables dans un API. L'implémentation de ces différents modèles est vérifiée par une technique de model-checking avant d'être testé sur un jumeau numérique. Enfin, nous appliquons notre contribution à un système réel pour illustrer nos résultats.
Author: Peichang Wang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 161
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Le travail a été réalisé au Cran (ENSEM) dans l'équipe de recherche méthodologie de conception et sûreté de fonctionnement des systèmes de commande. Dans une première partie, les travaux antérieurs de l'équipe sont rappelés : élaboration d'une méthode de conception des systèmes de commande pour les processus rapides que sont les convertisseurs électromécaniques (association d'électronique de puissance et de machines électriques). Cette méthode en 3 étapes fait largement appel aux réseaux de Petri interprétés et montre l'intérêt d'intégrer dès le début de la conception les problèmes de sûreté de fonctionnement. La situation du projet sur lequel l'auteur a travaillé est également présentée : un multiprocesseur rapide dédié à la commande des machines électriques. Dans la seconde partie, l'étude et la réalisation partielle permettant la démonstration de faisabilité, du système de commande tolérant ses fautes par reconfiguration est présentée. Cette étude a été menée en suivant scrupuleusement la méthode proposée. Elle met en évidence les problèmes à résoudre pour reconfigurer la commande tant logicielle que matérielle : détection des erreurs dans les processeurs par diagnostic interne ou par validation des échanges d'informations, isolement du processeur défaillant, reprise de la commande en performances dégradées par des algorithmes simplifiés, problèmes de l'initialisation de ces algorithmes, problème de la sûreté du système gérant la reconfiguration. L'intérêt de cette solution est d'obtenir une bonne sûreté de fonctionnement Sna s’introduire une redondance massive dans le système de commande. La partie expérimentale a été menée à terme avec un pont de Graetz réversible alimentant un moteur à courant continu, et des résultats intéressants ont été obtenus par simulation d'erreurs dans le système de commande
Author: Sébastien Henry (auteur en productique).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Le travail présenté dans ce mémoire de thèse apporte sa contribution à la synthèse de lois de commande en contexte incertain des systèmes automatisés de production. L'incertain est ici caractérisé d'une part par les variations imprévues des demandes client, mais également par les aléas de fonctionnement déclarés au niveau de la partie opérative. L'approche, localisée au niveau 1 du CIM, et en particulier au sein des modules de coordination des chaînes fonctionnelles, s'intègre au sein d'un système plus général de Supervision, Surveillance et Commande. L'approche se distingue en considérant la globalité du processus qui mène à la reconfiguration des lois de commande. En effet, elle propose non seulement une méthode de modélisation de la partie opérative utilisant un formalisme particulièrement adapté à la complexité des procédés considérés mais aussi une technique de synthèse de lois de commande basée sur un mécanisme de recherche de chemins dans un graphe. La modélisation proposée, proche de celle utilisée en planification automatique est basée sur un ensemble d'opérations qui décrivent la dynamique des chaînes fonctionnelles et leurs effets sur le flux de produits tout en prenant en considération les contraintes sécuritaires et environnementales associées. Toute l'originalité du mécanisme de synthèse proposé réside dans le compromis réalisé entre la complexité du graphe manipulé et les performances de la solution obtenue. Un exemple d'application basé sur un processus manufacturier réel, la plate-forme SAPHIR du Laboratoire d'Automatique de Grenoble, et sur l'atelier logiciel développé sur la base du mécanisme de synthèse proposé illustre les apports de notre approche.
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La croissance de processus automatise complexe dans les installations industrielles necessite, une surveillance continue en vue d'assurer leur fiabilite, leur disponibilite, leur surete de fonctionnement et surtout leur tolerance aux fautes. Pour cela, le developpement d'outils d'analyse du comportement du systeme dynamique, permettant de le maintenir en fonctionnement normal en presence de fautes est necessaire. Ces outils doivent permettre de maintenir un niveau minimal de securite et garantir la stabilite et la robustesse du processus. ces travaux concernent l'etude de diagnostic des actionneurs tout en etablissant une commande tolerante aux fautes s'appuyant sur les techniques de commande avancees pour garantir la robustesse et la stabilite du systeme. Pour contourner les problemes de stabilite et de robustesse en presence de defauts, deux commandes adaptative floue directe et indirecte ont ete etablies. Dans les deux cas la robustification est obtenue par mode glissant. Afin de rendre la commande insensible aux bruits de mesure et aux perturbations et de prendre en compte les incertitudes non exploitees par les systemes flous type-1, les systemes flous type-2 sont introduits."
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Il est étudié avec la méthode toccata, étendue dans cet ouvrage à la prise en compte de tous types de processus d'automatisme ; processus continus, processus séquentiels ou processus mixtes. A ce titre, la séparation entre l'étude des aspects transformationnels et réactifs de chaque sous-système porte par une unité de traitement jette les bases d'une technique simple de réutilisation de composants logiciels. Celle-ci contribue à proposer une démarche systématique de conception, s'accordant à instancier des types abstraits de commande pour définir les éléments de logiciel d'application interagissant avec les organes de la partie opérative. Ce mémoire présente également une contribution à la modélisation des scc utile à la spécification éventuelle d'outils informatiques adaptés aux activités de définition d'un système, de configuration de ses équipements et de programmation de l'application
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Les travaux exposés dans ce mémoire portent sur la conception préliminaire de la commande des systèmes automatisés de production, l'objectif étant d'en améliorer la productivité et la flexibilité. La stratégie retenue consiste à définir une commande idéale et spécifique pour chaque type de produit fabriqué par le système automatisé. Nous définissons un formalisme noté GMT (Graphe Marqué et Temporisé) dans lequel nous représentons la gamme opératoire de chaque production. Nous développons ensuite une métohde capable d'ordonnancer cycliquement des gammes non linéaires, prenant par exemple en compte des opérations d'assemblage ou de désassemblage. Cette méthode est basée sur un simulateur qui exécute le plan de production en arbitrant les conflits d'affectation selon le comportement social des colonies de fourmis. Il résulte de cette simulation un diagramme de GANTT duquel nous extrayons le graphe GMT de commande de l'application. Les outils conventionnels de la théorie de graphes permettent alors d'analyser l'architecture et de vérifier les propriétés de célérité et de vivacité du graphe obtenu. Finalement, une passerelle GMT/Grafcet produit le Grafcet de commande de façon systématique. Ces travaux se terminent par l'étude d'un cas de MPS variable (Minima Part Set), montrant ainsi le bien fondé de notre démarche.
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CES TRAVAUX S'INSCRIVENT DANS LE CADRE D'UNE COLLABORATION ENTRE LE CENTRE DE RECHERCHE EN AUTOMATIQUE DE NANCY (CRAN), UN CONSTRUCTEUR D'AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTRIELS (TELEMECANIQUE) ET LES SERVICES METHODES CENTRALES AUTOMATISMES D'UN CONSTRUCTEUR AUTOMOBILES (AUTOMOBILES PEUGEOT) ET FONT L'OBJET D'UN CONTRAT CIFRE. L'OBJECTIF EST D'ASSURER L'ADEQUATION DE L'OFFRE AU BESOIN EN COMPOSANTS D'AUTOMATISATION REUTILISABLES, EN SPECIFIANT D'UNE PART LES OBJETS FONCTIONNELS CARACTERISTIQUES D'UN PROCESSUS MANUFACTURIER PAR UNE DEMARCHE PARTICIPATIVE AVEC LES UTILISATEURS ET, D'AUTRE PART LES OUTILS FAVORISANT LA DESCRIPTION DE TELS BLOCS FONCTIONNELS PAR UNE ACTION CONCERTEE AVEC LE CONSTRUCTEUR. LA RECHERCHE DE METHODES CAPABLES D'IDENTIFIER DE TELS COMPOSANTS AINSI QUE DE PROCEDURES DE MISE EN UVRE, PARCE QU'ELLES NE PEUVENT IGNORER L'ASPECT INTEGRATION IMPLIQUE QUE LA CONCEPTION SE TOURNE VERS DES APPROCHES SYSTEMES SOUVENT PLURIDISCIPLINAIRES. CETTE DEMARCHE TYPIQUE DU GENIE AUTOMATIQUE EXIGE UNE GAMME DE CONNAISSANCES DEPASSANT LE CADRE COURANT D'UNE SEULE DISCIPLINE TELLE QUE L'AUTOMATIQUE. DES ETUDES EXPLORATOIRES DANS LE CADRE DE CETTE THESE, MENEES DANS LE DOMAINE DE LA LINGUISTIQUE OU ENCORE DES THEORIES DE L'ORGANISATION MONTRENT L'INTERET D'UN DECLOISONNEMENT DE NOS DISCIPLINES ET DE LEUR OUVERTURE A DES RECHERCHES AUTRES QUE TECHNIQUES OU TECHNOLOGIQUES, EN PARTICULIER, AUX SCIENCES HUMAINES
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Les travaux exposés dans ce mémoire portent sur la conception préliminaire de la commande des systèmes automatisés de production, l'objectif étant d'en améliorer la productivité et la flexibilité. La stratégie retenue consiste à définir une commande idéale et spécifique pour chaque type de produit fabriqué par le système automatisé. Nous définissons un formalisme noté GMT (Graphe Marqué et Temporisé) dans lequel nous représentons la gamme opératoire de chaque production. Nous développons ensuite une métohde capable d'ordonnancer cycliquement des gammes non linéaires, prenant par exemple en compte des opérations d'assemblage ou de désassemblage. Cette méthode est basée sur un simulateur qui exécute le plan de production en arbitrant les conflits d'affectation selon le comportement social des colonies de fourmis. Il résulte de cette simulation un diagramme de GANTT duquel nous extrayons le graphe GMT de commande de l'application. Les outils conventionnels de la théorie de graphes permettent alors d'analyser l'architecture et de vérifier les propriétés de célérité et de vivacité du graphe obtenu. Finalement, une passerelle GMT/Grafcet produit le Grafcet de commande de façon systématique. Ces travaux se terminent par l'étude d'un cas de MPS variable (Minima Part Set), montrant ainsi le bien fondé de notre démarche.
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Cette thèse porte sur une des préoccupations majeures dans la conception des systèmes automatisés : la tolérance aux défauts. L’interaction entre les tâches de surveillance et de reconfiguration de la loi de commande est examinée et un nouveau schéma coopératif est proposé pour la gestion globale des compromis. Cette architecture présente l’avantage de préserver entièrement les performances nominales (situation non défaillante) car la boucle de commande nominale est conservée au sein du schéma coopératif. Une procédure de synthèse basée sur la mise en œuvre et l'évaluation des indicateurs de performance des modules de diagnostic et de commande, est proposée. Les résultats méthodologiques sont appliqués au modèle d'un avion gros porteur : le Boeing 747-100/200. Ce Benchmark a été établi par le groupe européen GARTEUR (AG16, Fault Tolerant Control) afin de comparer les méthodologies actives de la commande tolérante aux fautes avec les lois classiques de pilotage.
Author: Imane Tahiri
Author: Imane Tahiri
Author: Peichang Wang
Author: Jean-Félix Noubissie-Tchako
Author: Sébastien Henry (auteur en productique).)
Author: Meriem Benbrahim
Author: Jean-Luc Debouché
Author: Olivier Fournier
Author: ALAIN.. SFALCIN
Author: Olivier Fournier
Author: Jérôme Cieslak