Extension de la théorie de la supervision a la surveillance et a la commande des systèmes a évènements discrets : application à la sécurité opérationnelle des systèmes de production

= Extension of the Supervisory Control Theory to the Monitoring and to the Control of Discrete Event Systems : Application to Automated Manufacturing Systems Operational Safety

• Auteur / Autrice : Mustapha Nourelfath
• Direction : Eric Niel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique Industrielle
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAI - Laboratoire d'Automatique Industrielle (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Qualité -- Contrôle

GRAFCET

Maîtrise statistique des processus

Résumé

Nous proposons une approche de surveillance et de commande basée sur la théorie de la supervision initiée par les travaux de Ramadge et Wonham (RW). Notre contribution repose sur deux propositions complémentaires. La première concerne la commande et la supervision en fonctionnement nominal. La seconde est relative à la surveillance en vue d'assurer la continuité du service en présence de défaillances critiques. Dans l'approche RW, un procédé est supposé évoluer de façon spontanée et le superviseur se cantonne à interdire l'occurrence d'événements. Néanmoins pour un esprit de commande, il demeure nécessaire de disposer d'un système externe qui force certains événements à se produire dans le procédé. Afin de combler l'écart sémantique existant entre le modèle RW et le comportement de la commande, nous proposons une extension de la théorie de la supervision, basée sur une relaxation du concept de contrôlabilité. Nous introduisons ensuite la structure du module de surveillance orienté Sécurité Opérationnelle dont la synthèse repose sur la théorie RW. La surveillance proposée se compose des fonctions de détection/observation et de compensation/recouvrement. A la détection d'une défaillance, l'observateur active un compensateur qui figera certains superviseurs nominaux conflictuels, libérés qu'après recouvrement. Notre approche s'attache à formaliser les alternances de modes (fonctionnement nominal, dégradé,. . . ). La modélisation de ces alternances repose sur le concept des macro-actions, dont la représentation par variables Booléennes permet une validation du système global. Les concepts développés sont illustrés et argumentés par une application au site expérimental de l'Atelier Inter-établissements de Productique Dauphiné-Savoie.

We propose a monitoring and control approach based on the Supervisory Control Theory (SCT) initiated by Ramadge and Wonham (RW) works. The work is split in two complementary parts. The first concerns the control and the supervision in nominal mode. The second part is related to monitoring to ensure the continuity of system operation in the presence of critical failures. In the RW approach, a process is assumed to generate events spontaneously and the supervisor has the ability to forbid some controllable events. Nevertheless real systems usually require the addition of an external control system that forces some events to occur. To bridge the semantic gap between control and the RW model, we propose an extension of SCT based on a relaxation of the controllability concept. Furthermore we introduce a monitoring module (MM) based on the Operational Safety concept and on the RW theory synthesis issues. MM contains the functions of detection/observation and compensation/recovery. The reactivity is based on the following procedure: at the detection of a failure, the observer activates a compensator which freezes the conflictual nominal supervisors, liberated only after recovery. The modelling of such mode alternations is based on the macro action concept. In the SCT context, macro actions are represented by Boolean variables to deal with the controllability of the global system. This proposition allows the formal validation of admissible degraded functioning specifications and the synthesis of the compensation of critical failures. The concepts developed have been applied to the fairly complex manufacturing system of the "Atelier Inter-établissements de Productique" (AIP) Dauphiné-Savoie (France).