Une méthode industrielle de conception de commande par automate hybride d éveloppée en objets

par Ngo Van Hien

Thèse de doctorat en Productique

Sous la direction de Jean-Paul Frachet.

Soutenue en 2001

à Aix-Marseille 3 .


  • Résumé

    Les systèmes de commande de machines actuelles prennent en compte des modèles à événements discrets et des modèles de comportement continu : ce sont des systèmes dynamiques hybrides. Ces modèles se distribuent sur différents modes de fonctionnement associés à des traitements liés à l'interactivité avec l'utilisateur. Par ailleurs les systèmes commandés n'ont pas toujours le même comportement car celui ci est associé à des hypothèses de validité à vérifier à tout instant ; il existe des modes de fonctionnement autres que le mode nominal. Le comportement global de tels systèmes est donc complexe. De surcroît, l'immersion dans un contexte industriel fait que le concepteur et le programmeur de la commande doivent tenir compte des coûts et de l'existant en termes de formalismes et de langages. Réutilisation, modularité et spécialisation sont autant d'éléments à associer à la production d'une nouvelle application. A partir de ces considérations, nous présentons dans cette thèse une méthode industrielle de conception d'une commande par automate hybride développée en objets. Le formalisme retenu pour l'analyse et la conception est celui des automates hybrides. C'est le formalisme commun aux mondes de l'informatique et de l'automatique qui nous a paru le plus pertinent. Cependant, en tant que tel, il ne pouvait répondre complètement aux nécessités d'un système de commande et nous avons proposé un développement basé sur les invariants et les gardes permettant d'éviter certaines situations inacceptables de blocage de l'automate. Pour l'identification d'un modèle nous utilisons les concepts de "cas d'utilisation" pour capter les événements et de "diagramme fonctionnel" pour les traitements continus. Les conditions de sécurité des composants et les hypothèses de validité permettent d'identifier des invariants liés aux états. Pour le langage couvrant la méthode depuis l'analyse jusqu'à la réalisation, nous avons retenu UML (Unified Modeling Language) supportant les principes de conception orientée objet largement répandus. Cependant son manque de précision dans le domaine de la communication entre objets nous a conduit vers une version temps réel basée sur la notion de "capsule" que nous avons adaptée en spécialisant un ensemble de capsules dans un comportement précis. Pour la réalisation nous avons respecté les contraintes de l'existant en proposant à coté des traductions directes de certains ateliers en C++ ou Java, des règles de passage permettant d'utiliser les langages d'automates programmables industriels des normes IEC 1131 et IEC 61499 Enfin, nous présentons deux applications de cette démarche ; la première à un système qui permet de stabiliser la fréquence du courant d'une station électro-hydraulique et la seconde à un système de balayage vidéo, sous-système d'un dispositif de détection de personnes.

  • Titre traduit

    ˜An œindustrial method for the object oriented design of control systems using hybrid model


  • Résumé

    Control systems of actual machines or actuators comprise models with discrete events and continuous behavior models; they are Hybnd Dynamic Systems (HDS). These behavior models are distributed on different operational modes, which are associated with processes related to the interactivity with users. In addition, controlled systems always do not have the same behavior because this one is associated with validation hypotheses to verify at any moment; there are modes different than the nominal mode. The behaviour of such systems is thus complex. The immersion in an industrial context makes that the designer and programmer must take into account costs and existing formalisms and languages. The re-use, modularity and specialization are elements to be associated with the production of a new application. Starting from these considerations, we present in this thesis an industrial method for the object oriented design of control systems using hybrid automata model. The retained formalism, which is used for the analysis and design phase, is hybrid automata. It is the common formalism to the worlds of software engineering and automation, which appeared to us the most relevant; but in its initial form, it could not answer completely to needs for a control system. These reasons led us to a development, which is based on invariants and guards of hybrid automata, allowing to avoid certain unacceptable situations of blocking of die automaton. To identify an application model, we use "use cases" to capture events and the extended functional diagram for the continuous processing. Security conditions of components and validity hypotheses make it possible to identify invariants related to states. To choose a language for covering from the analysis to the realization, the Unified Modeling Language (UML) appeared to us to be essential, bringing with its object-oriented design principles which are largely spread in the software industry. However, its notations are not sufficient to describe precisely the communication type between objects of a control system. This reason led us to choose the Real-Time UML version based on the'capsule' notation that we adapted by specializing a set of capsules in precise behaviors For the realization, we respected existing constraints by proposing beside direct translations of certain workshops towards C++ or Java, passage rules allowing to use the industrial programmable logic controllers languages of standard IEC 1131 and IEC 61499. . .

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 175 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 120-126

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. Saint-Jérôme). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T 3010
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.