Diagnostic de fonctionnement des procédés continus par réconciliation d'état généralisé : application à la détection de pannes de capteurs et d'actionneurs

par Souad Bousghiri

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de José Ragot.

Soutenue en 1994

à Nancy 1 , en partenariat avec Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Détection panne
• Diagnostic panne
• Capteur mesure
• Actionneur
• Système asservi
• Méthode récursive
• Estimation état
• Métrologie
• Failure detection
• Fault diagnostic
• Measurement sensor
• Actuator
• Feedback system
• Recursive method
• State estimation
• Metrology
• Détection de défaut (ingénierie)
• Servomécanismes

Résumé

Les travaux présentés, dans ce mémoire, concernent l'étude de la détection et de la localisation de défauts de fonctionnement de capteurs ou d'actionneurs de systèmes continus en régime dynamique. Après un rappel sur la notion de détection, nous présentons différentes approches du diagnostic en insistant plus particulièrement sur les méthodes utilisant la rebondance analytique. Un bref aperçu de la théorie de la réconciliation de données est exposée. Différentes méthodes permettant une estimation simultanée des états et des commandes (état généralisé) sont présentées dans le cas général, c'est-à-dire dans le cas où toutes les grandeurs ne sont pas nécessairement mesurées. La solution proposée donne une estimation en temps diffère, car du point de vue temps et volume de calcul, son application directe s'avère inexploitable. A partir de la formulation du problème d'estimation, nous donnons des solutions adaptées à un traitement en ligne sous deux formes. La première forme montre que l'estimation est une fonction linéaire des mesures antérieures. La seconde forme est récursive, la solution à l'instant courant est fonction de celle obtenue à l'instant précédent. Pour cette seconde forme, nous utilisons la formulation des systèmes singuliers pour l'estimation de l'état et de la commande. Ces méthodes sont comparées sur des exemples permettant de mieux cerner les avantages et les inconvénients de chacune d'entre elles pour une application au diagnostic. Nous présentons ensuite, compte tenu du choix de l'estimateur à fenêtre glissante, une stratégie de détection et de localisation de défaut de capteurs ou d'actionneurs. La sensibilité de l'estimateur vis-à-vis des incertitudes de modèle est alors abordée. Nous développons ensuite une fonction de localisation de l'élément défaillant. L'application à deux systèmes réels: un pendule inversé et un procède hydraulique, montre les bonnes qualités de notre stratégie

Titre traduit

Functioning diagnosis of continuous process by generalized state reconciliation : application to faults detection of sensors and actuators

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