Architecture dynamique et hybride pour la reconfiguration optimale des systèmes de contrôle : application au contrôle de fabrication

par Jose-Fernando Jiménez

Thèse de doctorat en Automatique. Automatique, génie informatique

Sous la direction de Damien Trentesaux, Abdelghani Bekrar et de Paulo Leitão.

Le président du jury était Henri Pierreval.

Le jury était composé de Damien Trentesaux, Abdelghani Bekrar, Paulo Leitão, Olivier Cardin, Marie-Pierre Gleizes, André Thomas.

Les rapporteurs étaient Olivier Cardin, Marie-Pierre Gleizes.


  • Résumé

    Les systèmes de contrôle des événements discrets ont la possibilité de résoudre les défis importants de la société moderne. En particulier, cela représente une solution fondamentale pour gérer et contrôler les nouvelles avancées technologiques en conformité avec la requis du développement durable. Le paramétrage, la configuration et la prise de décision de ces systèmes de contrôle sont des aspects critiques qui influent sur les performances et la productivité. Les approches d'architecture de contrôle dynamique, telles que les systèmes de contrôle reconfigurables, ont été proposées pour la modélisation de ces systèmes. Cependant, ils n'ont pas réussi à optimiser le processus de reconfiguration car celles-ci se concentrent sur la continuité de l'exécution plutôt que sur l'optimisation de la reconfiguration. Cette dissertation propose une architecture de référence pour un système de contrôle reconfigurable, nommé Pollux, conçu pour gérer et ajuster de manière optimale et en temps réel l'architecture d'un système de contrôle, soit pour guider l'exécution opérationnelle ou répondre à une perturbation du système. En considérant une proposition d'une configuration optimale des architectures de contrôle basées sur la gouvernance partagée, cette approche proposée un système de contrôle reconfigurable compose d’une entité décisionnelle flexible et personnalisable, d’une représentation qui caractérise la configuration unique et la solution de contrôle de l'architecture de contrôle et d’un mécanisme de reconfiguration à trois modules qui intègre les principes basés sur l'optimalité dans la reconfiguration. Notre approche est appliquée dans le domaine de la fabrication et est validée dans une simulation et une cellule réelle de fabrication située à l'Université de Valenciennes, en France. La validation effectuée dans trois scénarios expérimentaux a permis de vérifier les avantages de notre approche et de nous encourager à continuer la recherche.

  • Titre traduit

    Dynamic and hybrid architecture for the optimal reconfiguration of control systems : application to manufacturing control


  • Résumé

    Discrete-event control systems have the opportunity to resolve significant challenges of modern society. In particular, these represent a fundamental solution to manage and control the new technological advances in compliance to the increased consciousness of sustainable development. The parameterization, configuration and decision-making of these control systems are critical aspects that impact the performance and productivity required. Dynamic control architecture approaches, such as reconfigurable control systems, have been proposed for modelling such systems. However, such approaches have failed to address the recovery of the reconfiguration process as these focus on the continuity of execution rather than on the optimisation of the reconfiguration. This dissertation proposes a reference architecture for a reconfigurable control system, named Pollux, designed to manage and adjust optimally and in real time the architecture of a control system, either to guide operational execution or to respond to a system perturbation. Considering a proposed framework of an optimal configuration of control architectures based on shared governance, this proposed approach aims to orchestrate a flexible and customizable decisional entity, a representation that characterize the unique configuration and control solution of the control architecture, and a three-module reconfiguration mechanism that integrates the optimality-based principles into the reconfiguration process, to ensure a recovery of global performance and/or minimise the degradation caused by perturbations. Our approach is applied in the manufacturing domain and is validated in a simulation and a real flexible manufacturing system cell located at the University of Valenciennes, France. The validation conducted in three experimental scenarios verified the benefits of our approach and encourage us to continue research in this direction.


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