Contribution au diagnostic décentralisé des systèmes à événements discrets: application aux systèmes manufacturiers

par Alexandre Philippot

Thèse de doctorat en Automatique, traitement du signal et génie informatique

Sous la direction de Véronique Carré.

Soutenue en 2006

à Reims .


  • Résumé

    Le diagnostic des défaillances des systèmes industriels est à l'origine de nombreux travaux depuis ces dernières années. Il est défini comme l'opération permettant de détecter et de localiser un défaut. La détection de défauts consiste à rendre une décision sur l'état du système qu'il soit en fonctionnement normal ou défaillant. Cette opération est ensuite suivie d'une étape de localisation du défaut afin d'identifier ses causes et son origine. Ce mémoire de thèse présente une approche décentralisée avec coordinateur pour le diagnostic des Systèmes à Evénements Discrets (SED) et plus particulièrement pour les systèmes manufacturiers composés de capteurs et d'actionneurs discrets. Cette approche considère la Partie Opérative (PO) comme un ensemble d'éléments composé d'un actionneur et d'un ensemble de capteurs. La construction des diagnostiqueurs s'appuie sur une modélisation modulaire des éléments de la Partie Opérative, d'un modèle des spécifications de la Partie Commande (PC) et d'une information temporelle liée à la réactivité des actionneurs. Chaque diagnostiqueur représente un observateur de l'état du système affecté d'une étiquette de décision, cette décision étant le résultat de l'observation des événements, des conditions sur les états du système et/ou sur le temps de retard entre événements. Afin de définir la capacité de l'ensemble des diagnostiqueurs locaux à diagnostiquer un ensemble de défauts dans un délai fini, une notion de codiagnosticabilité a été établie. Dans cette thèse, cette notion tient compte de la modélisation des défauts à base d'événements, à base d'états et à base d'informations temporelles. Elle détermine ainsi l'ensemble des défauts que la structure décentralisée peut diagnostiquer. L'ensemble des décisions locales doit être ensuite agrégé afin d'obtenir une décision globale sur l'état du système. Cette fusion est réalisée par un coordinateur construit à partir d'un ensemble de règles permettant de résoudre les différents problèmes d'indécision et d'ambiguïté entre les diagnostiqueurs locaux. Ce coordinateur permet d'obtenir des performances de diagnostic équivalentes à celles d'un diagnostiqueur centralisé. Deux exemples d'applications manufacturières illustrent l'efficacité et l'intérêt de la structure décentralisée en terme d'explosion combinatoire. Un simulateur basé sur Stateflow de Matlab permet de tester et valider l'approche proposée.


  • Résumé

    Fault diagnosis of industrial systems is a subject that has received a great attention in the past few decades. It is defined as the process of detecting and isolating faults. Fault detection leads to a binary decision that either the system is working under normal conditions or an abnormality in its behaviour has occurred. Fault detection is followed by fault isolation, which determines the fault type, location and causes. This thesis presents a decentralized approach to realize the diagnosis of Discrete Event Systems (DES), particularly manufacturing systems with discrete sensors and actuators. This approach considers the plant as a set of elements. Each plant element is composed of an actuator and a set of sensors. The construction of the local diagnosers is based on a modular modelling of the plant elements, of the controller specifications and the temporal information about the actuators reactivity. It is a special case of an observer that carries fault information by means of labels attached to states. Diagnosers base their decisions on the sequences of observed events, on the current behavior and/or on the time delays between these events. In order to verify that the set of local diagnosers are capable to diagnose a set of faults within a bounded delay, a notion of codiagnosability must be defined. In this thesis, a timed-event-state-based diagnosability notion is defined in order to verify the diagnosability property of the set of local diagnosers. All local diagnosis decisions must be merged in order to obtain one global diagnosis decision. This fusion can be realized by a coordinator based on a set of rules. The goal of this coordinator is to solve the problem of decision conflict and/or ambiguity among local diagnosers in order to obtain a diagnosis performance equivalent to the one of the centralized diagnoser. Two examples of manufacturing applications are used to illustrate and to show the advantages and the interest of this approach. A simulation tool based on Stateflow of Matlab is constructed in order to test and validate the proposed approach on application examples.

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Informations

  • Détails : 210f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 179-187

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 06REIMS007
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 06REIMS
  • Bibliothèque : École normale supérieure. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : LURPA / THESE 2006 01
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