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Cette thèse porte sur l'étude des systèmes complexes tels que les systèmes mécatroniques, en tenant compte de leur aspect dynamique, hybride, reconfigurable et multitechnologies. Le premier chapitre est consacré au contexte actuel des systèmes mécatroniques et la nécessité qu'ils soient conçus et développés de manière collaborative afin d'obtenir des systèmes sûrs de fonctionnement. La démarche systémique aide à l'étude de ces systèmes complexes. Le second chapitre expose les différentes méthodes utilisées dans l'analyse qualitative ainsi que dans l'analyse quantitative. Le choix se porte alors sur les méthodes SADT et SA-RT pour l'analyse fonctionnelle, l'AMDE et l'AEEL pour l'analyse dysfonctionnelle et sur les réseaux de Petri pour l'analyse quantitative. Le dernier chapitre expose la méthodologie proposée pour l'estimation de la fiabilité des systèmes mécatroniques ainsi que l'application de cette méthodologie sur un système ABS. Finalement, les conclusions et les perspectives de l'approche proposée sont émises.
Author: Alin Gabriel Mihalache Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 117
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La mécatronique est définie par l'utilisation simultanée et en étroite symbiose de la mécanique, de l'électronique, de l'informatique,... pour concevoir et produire de produits toujours plus innovants. Cette approche doit s'accompagner aujourd'hui de la garantie de sûreté de fonctionnement (SdF) des systèmes conçus. Or, la fiabilité, élément déterminant de la SdF, est relativement peu maîtrisée dans le développement des systèmes mécatroniques. Nous avons développé une méthodologie globale permettant de modéliser et d'évaluer la fiabilite prévisionnelle, expérimentale et opérationnelle des systèmes mécatroniques. C'est un outil d'aide à la décision dans les différentes phases des cycles de développement et de vie du système mécatronique, en valorisant l'évaluation quantitative de la fiabilité. La fiabilité prévisionnelle est calculée à partir du modèle Réseaux de Petri Stochastiques Déterministes (RdPSD) du système mécatronique, qui prend en considération la modélisation fonctionnelle, la modélisation dysfonctionnelle (à l'aide d'une analyse AMDE, AD,...) et les recueils des données pour chaque composant. Les fiabilités expérimentale et opérationnelle sont déterminées à l'aide de la méthode d'estimation bayésienne BRM qui tient compte des données obtenues lors des essais et issues du REX. Un exemple d'application sur l'antiblocage des roues (ABS) illustre cette méthodologie globale d'estimation de la fiabilité.
Author: Abdelkhalak El Hami Publisher: ISTE Group ISBN: 1784056464 Category : Languages : fr Pages : 256
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La mécatronique associe l’informatique, la mécanique et l’électronique. Elle améliore les performances des systèmes électroniques embarqués en réduisant leurs poids, leurs volumes, leurs consommations d’énergie et leurs coûts. Les systèmes mécatroniques embarqués 1 présente deux méthodologies : l’approche statistique d’optimisation de la conception par la fiabilité et l’approche expérimentale pour la caractérisation de l’évolution des systèmes mécatroniques en mode de fonctionnement. Il examine également les nouveaux outils d’analyse des effets des contraintes d’origine thermique, vibratoire, humide, électrique et électromagnétique. Cette deuxième édition augmentée et révisée contient un nouveau chapitre qui introduit l’algorithme BSAMO, un algorithme d’optimisation multiobjectif qui permet de résoudre les problèmes d’interaction fluide-structure. Des tests pratiques et des comparaisons avec des algorithmes bien connus démontrent comment BSAMO répond efficacement à des problèmes multiphysiques dans le monde réel.
Author: Abdelkhalak El Hami Publisher: ISTE Group ISBN: 1784056472 Category : Languages : fr Pages : 272
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La mécatronique associe l’informatique, la mécanique et l’électronique. Elle améliore les performances des systèmes électroniques embarqués en réduisant leurs poids, leurs volumes, leurs consommations d’énergie et leurs coûts. Les systèmes mécatroniques embarqués 2 expose les avancées de la recherche et de l’industrie appliquées aux domaines des systèmes mécatroniques qui intègrent la fiabilité dans le processus de conception. Accompagné d’exemples détaillés, cet ouvrage développe une méthodologie de caractérisation des défauts des systèmes mécatroniques. Il analyse la modélisation multiphysique des défauts, révélant les faiblesses de conception et les mécanismes de défaillance. Il présente également l’élaboration de métamodèles permettant de simuler les effets sur la fiabilité des conditions d’emploi et de fabrication. Cette deuxième édition revue et augmentée contient une révision du chapitre sur le développement des métamodèles. Deux nouveaux chapitres ont été ajoutés : l’un sur l’étude probabiliste et l’optimisation de la brasure, et l’autre sur une analyse de la fiabilité basée sur les métamodèles des boîtiers à échelle de puce.
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LES SYSTEMES MECATRONIQUES SONT DES SYSTEMES ENERGETIQUES (MECANIQUE, HYDRAULIQUE OU ELECTRIQUE) CONTROLES PAR UN CALCULATEUR. CES SYSTEMES, PLUS GENERALEMENT APPELES SYSTEMES EMBARQUES, SONT UTILISES POUR DE NOMBREUSES APPLICATIONS, AUSSI BIEN DANS LES DOMAINES DE LA DEFENSE, DE L'AEROSPATIALE, DU NUCLEAIRE QUE DANS LE SECTEUR AUTOMOBILE. L'AVANTAGE DE CES SYSTEMES EST LA FLEXIBILITE PRESQUE ILLIMITEE QUE PERMET L'IMPLEMENTATION LOGICIELLE DES FONCTIONS DE CONTROLE. CEPENDANT, AUCUNE METHODE RECONNUE N'EXISTE ACTUELLEMENT POUR EVALUER LA SURETE DE FONCTIONNEMENT DE TELS SYSTEMES. EN OUTRE, LA COMPLEXITE POSE DES PROBLEMES DE SURETE DE FONCTIONNEMENT : LES ERREURS DE CONCEPTION DEVIENNENT POSSIBLES ET PEUVENT AFFECTER LOURDEMENT LA SECURITE DU SYSTEME. L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST DE PROPOSER UNE METHODE D'EVALUATION DE LA SECURITE DE CE TYPE DE SYSTEME, PRENANT EN COMPTE LES CONSEQUENCES DES ERREURS DE CONCEPTIONS EVENTUELLES. DANS UN PREMIER AXE DE RECHERCHE, NOUS PROPOSONS UNE MODELISATION QUANTITATIVE DE CE TYPE DE SYSTEME POUR EVALUER PAR SIMULATION DE MONTE-CARLO LA PROBABILITE D'APPARITION DES EVENEMENTS REDOUTES. LES SYSTEMES MECATRONIQUES PEUVENT EVENTUELLEMENT SE RECONFIGURER AUTOMATIQUEMENT A LA SUITE DE LA DEFAILLANCE D'UN COMPOSANT. LA REUSSITE DE CES RECONFIGURATIONS (ACTIONS EN TOUT OU RIEN) EST CONDITIONNEE GENERALEMENT PAR LA DYNAMIQUE DE CERTAINES VARIABLES D'ETAT CONTINUES. DANS CE CAS, LE MODELE D'UN SYSTEME MECATRONIQUE EST HYBRIDE, C'EST-A-DIRE A LA FOIS DISCRET ET CONTINU. UN FORMALISME DE MODELISATION ADAPTE (LE FORMALISME DES RESEAUX DE PETRI COLORES) ET LA TECHNIQUE DE SIMULATION ASSOCIEE (SIMULATION A EVENEMENTS DISCRETS) ONT ETE CHOISIS EN CONSEQUENCE. DEUX TYPES DE MODELISATION ONT ETE PROPOSES. NOUS AVONS ALORS MONTRE SUR UN EXEMPLE QUE LA SIMULATION DE MONTE-CARLO DE CES DEUX TYPES DE MODELES NECESSITENT DES TEMPS DE CALCULS PROHIBITIFS. EN CONSEQUENCE, DANS UN DEUXIEME AXE DE RECHERCHE, NOUS AVONS PROPOSE UNE ETUDE QUALITATIVE AFIN D'ETABLIR NOTAMMENT LES SCENARIOS REDOUTES DU SYSTEME. L'INTERET DE CETTE DERNIERE APPROCHE EST DOUBLE. IL S'AGIT, DANS UN PREMIER TEMPS D'AMELIORER LA COMPREHENSION DU SYSTEME AFIN DE POUVOIR MIEUX LE FAIRE EVOLUER. DANS UN DEUXIEME TEMPS, LA CONNAISSANCE DE CES SCENARIOS PERMET DE METTRE EN UVRE UN MODELE ET UNE TECHNIQUE DE SIMULATION SPECIFIQUES POUR L'EVALUATION QUANTITATIVE, DANS LE BUT DE DIMINUER LES TEMPS DE SIMULATION. CETTE DEMARCHE A ETE ILLUSTREE A TRAVERS DEUX EXEMPLES ISSUS DU MONDE AUTOMOBILE.
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Le travail présenté dans cette thèse s’inscrit dans le cadre général de la maintenance conditionnelle des installations industrielles. Plus exactement, nous nous intéressons à la maintenance conditionnelle, basée sur la surveillance en continu de l’évolution du système considéré. Ce type d’approche repose sur la détection précoce de déviations faibles par rapport à une caractérisation du système en fonctionnement nominal. La mise en œuvre d’une telle approche passe par la conception d’un système de diagnostic. Un système de diagnostic comporte un module permettant de générer des indicateurs de « santé » de l’installation sous surveillance, un module destiné à l’évaluation de ces indicateurs et enfin de module de prise de décision. La synthèse d’un système de diagnostic peut s’opérer suivant deux types d’approches : les méthodes quantitatives et les méthodes qualitatives. Les méthodes quantitatives reposent sur la connaissance d’un modèle mathématique du processus, les techniques utilisées se ramènent à un problème d’estimation paramétrique d’état. Les méthodes qualitatives reposent sur le savoir d’experts ayant une très bonne connaissance de l’installation à surveiller et/ou sur l’existence d’une base de connaissances numériques correspondant aux divers modes de fonctionnement de l’installation. Malheureusement, les connaissances nécessaires à la réalisation d’un système de diagnostic ne sont, en général, pas disponible directement. Elles doivent être extraites d’une masse d’informations souvent considérable. Nous proposons une méthodologie générale d’aide à la conception d’un système de diagnostic. Cette méthodologie repose sur l’analyse fonctionnelle et dysfonctionnelle de l’installation et débouche sur la notion de métamodèle. Les connaissances issues de l’application de cette méthodologie peuvent alors être utilisées pour réaliser la synthèse des différents modules composant un système de diagnostic. Nous proposons, à cet effet, un certain nombre d’approches complémentaires, basé sur la connaissance de formes et l’estimation d’état, permettant la synthèse de ces différents modules.
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LE SUJET DE LA THESE SE SITUE DANS LE CADRE DE LA MODELISATION ET L'EVALUATION DE LA SURETE DE FONCTIONNEMENT DES SYSTEMES, NOTAMMENT INFORMATIQUES ET DE COMMUNICATION. DANS UNE PREMIERE PARTIE DU TRAVAIL, NOUS NOUS INTERESSONS AUX SYSTEMES COMBINATOIRES. COMME L'EVALUATION EXACTE APPARTIENT AUX PROBLEMES NP-DURS, NOUS CONSIDERONS L'ESTIMATION DE LA FIABILITE PAR DES TECHNIQUES DE MONTE CARLO. DANS CE CONTEXTE NOUS PRESENTONS UNE FAMILLE D'ALGORITHMES (APPELES ALGORITHMES DE REDUCTION RECURSIVE DE LA VARIANCE) QUI PERMETTENT D'OFFRIR, EN UN TEMPS FIXE, UNE ESTIMATION PLUS PRECISE QUE CELLE DONNEE PAR UNE SIMULATION STANDARD. L'UN DES PROBLEMES QUI SE PRESENTENT LORS DE LA CONCEPTION D'UN RESEAU DE COMMUNICATION EST DE DEFINIR SA TOPOLOGIE DE FACON A ASSURER, ENTRE AUTRE, UNE FIABILITE MAXIMALE DANS LES COMMUNICATIONS. NOUS EMPLOYONS LES TECHNIQUES D'EVALUATION DE LA FIABILITE AU SEIN D'UN ALGORITHME DE RECUIT SIMULE POUR ABORDER CE PROBLEME D'OPTIMISATION. LA DEUXIEME PARTIE DE LA THESE EST CONSACREE A L'ETUDE DES SYSTEMES MARKOVIENS. LA GENERATION DU PROCESSUS DE MARKOV SOUS-JACENT AU MODELE D'UN SYSTEME EST UN PROBLEME IMPORTANT DANS LE CONTEXTE DE L'EVALUATION DE LA SURETE DE FONCTIONNEMENT. NOUS PRESENTONS UNE BIBLIOTHEQUE DE MODELISATION ET D'EVALUATION DE SYSTEMES MARKOVIENS, QUI PERMET LE TRAITEMENT DE SYSTEMES EVOLUANT EN TEMPS CONTINU ET EN TEMPS DISCRET. CETTE BIBLIOTHEQUE FOURNIT COMME NOTION DE BASE LE FORMALISME DE BOULES ET URNES, ET ELLE PERMET L'INCORPORATION D'AUTRES FORMALISMES DE PLUS HAUT NIVEAU. NOUS CONSIDERONS AUSSI LES TECHNIQUES DE SIMULATION ET DANS CE CONTEXTE NOUS PROPOSONS UNE METHODE DE REDUCTION RECURSIVE DE LA VARIANCE POUR L'EVALUATION DES MESURES TRANSITOIRES DE LA SURETE DE FONCTIONNEMENT
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Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes commandés en réseau (SCR). La capacité des systèmes de commandes à compenser les effets de certaines défaillances de composants amène à redéfinir le concept de défaillances du système. La conséquence est que l'évaluation de la fiabilité prévisionnelle du système est dépendante de l'évaluation fonctionnelle et devient impossible avec les méthodes traditionnelles de la sûreté de fonctionnement. Pour surmonter ces difficultés, une approche basée sur la modélisation en vue de la simulation est proposée. Nous avons choisi les Réseaux d'activités stochastiques (SAN) largement connus dans la modélisation des protocoles de communication ainsi que dans les études de la sûreté de fonctionnement. Dans un premier temps, nous avons cherché à identifier l'incidence de deux types de défaillances fugitives : la perte d'un échantillon d'une part et le retard d'un échantillon dans la boucle de régulation d'autre part. Après, nous simulons le comportement en présence des deux types de perturbations simultanément, mettant en évidence des effets cumulatifs. Si on tient compte maintenant du fait que l'origine des pertes ou retards est due à la présence du réseau, il faut l'introduire dans le modèle. On introduit alors dans le modèle global du système la représentation SAN d'un réseau CAN et l'injection des défaillances dans celui-ci. La méthode de Monte Carlo est utilisée pour estimer les indicateurs de sûreté de fonctionnement et on montre l'influence de certains facteurs comme la charge du réseau par exemple. Nous avons proposé une méthode et les outils associés pour approcher cette évaluation par simulation et ainsi apporter une aide à la conception des systèmes satisfaisant à des exigences critiques sur certains paramètres de performance.
Author: Abdelkhalak El Hami Publisher: ISBN: 9781784068981 Category : Electronic books Languages : en Pages : 0
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La modélisation probabiliste de la performance du système, érigée principalement sur le socle de la théorie de la fiabilité, est dénommée modélisation par la fiabilité.Cet ouvrage construit progressivement la complexité de la modélisation des systèmes. Il présente la modélisation du fonctionnement du système le plus simple à concevoir, puis, pas-à-pas, il s'intéresse à la modélisation fonctionnelle du système multi-états.Modélisation par la fiabilité de la per.
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Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques. Les travaux se positionnent dans les premières phases du cycle de conception, là où les principaux efforts méthodologiques sont à mener pour améliorer la qualité et la fonctionnalité des produits, et reposent sur le prototypage virtuel (modélisation et simulation). Une approche méthodologique envisageable est de reformuler le problème de conception sous une forme inverse, pour directement utiliser les spécifications du cahier des charges, usuellement exprimées sur les sorties, pour calculer les inconnues du problème. Dans ce contexte, le laboratoire Ampère développe une méthodologie de conception et dimensionnement, basée sur l'inversion de modèle, utilisant le formalisme bond graph, pour proposer une démarche reposant sur des critères dynamiques et énergétiques, et dont la principale originalité est sa phase d'analyse structurelle, permettant une hiérarchisation d'analyse suivant différents niveaux de la structure physique du modèle (topologie, phénoménologie, paramétrage). L'objectif est de contribuer au développement de cette méthodologie, en l'étendant aux modèles appartenant à la classe des systèmes singuliers, porté par la velléité de décliner la démarche à la conception fonctionnelle du châssis automobile et de ses sous-systèmes, comportant un certain nombre d'abstractions de modélisation et d'idéalisations. Cette déclinaison est proposée, d'une part, au niveau de la structure du modèle et, d'autre part, à un niveau considérant sa phénoménologie et ses lois de comportement. Elle requiert la mise en place préalable d'un référentiel algébrique, essentiellement issu de travaux sur la commande des systèmes, pour constituer une base de validation des extensions graphiques (digraphe et bond graph) proposées. En plus de la généralisation qu'ils constituent à la classe des modèles singuliers, les présents travaux proposent une uniformisation des précédentes approches de la méthodologie, originellement appliquées respectivement aux modèles directs et aux modèles inverses, de sorte qu'il n'est à présent plus nécessaire de les différencier.
Author: Amel Demri
Author: Alin Gabriel Mihalache
Author: Abdelkhalak El Hami
Author: Abdelkhalak El Hami
Author: GILLES.. MONCELET
Author: Rosario Toscano
Author: HECTOR.. CANCELA
Author: Rony Ghostine
Author: Abdelkhalak El Hami
Author: Julien Lagnier