Détection et isolation de défauts actionneurs basées sur un modèle de l'organe de commande

Fault detection and isolation based on a control organ model

• Auteur / Autrice : Fatma Sallem
• Direction : Boutaib Dahhou, Anas Kamoun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3 en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes dynamiques

Actionneurs

Détection de défaut (ingénierie)

Mots clés libres

Détection de défaut

Isolation de défaut

Inversibilité à gauche

Observateurs par intervalles

Réacteur nucléaire

Résumé

Dans cette thèse nous proposons une nouvelle formulation de la procédure de détection et d'isolation de défauts provenant des actionneurs pour les systèmes dynamiques. Habituellement, un système de commande se compose de trois parties : les capteurs, le procédé et les actionneurs. L'actionneur est un dispositif interne avec sa propre structure et ses caractéristiques dynamiques. Dans la majorité des études, il est considéré tout simplement et d'une manière approximative comme des coefficients constants, mais ce type de formulation d'actionneur n'est pas efficace pour l'identification exacte des défauts issus des organes de commande pour les systèmes réels. Dans le but de s'approcher de la réalité et aussi pour améliorer l'efficacité du diagnostic, nous allons considérer l'actionneur comme un sous-système connecté en cascade avec le procédé. En utilisant cette nouvelle formulation, les défauts actionneurs peuvent être modélisés en les considérant comme étant un changement au niveau des paramètres internes de ce sous-système actionneur. Nous supposons que la sortie de l'actionneur qui représente aussi l'entrée du système dynamique est non mesurable, donc nous allons obtenir l'information sur les défauts actionneurs seulement à partir de la variable de sortie du procédé. Une question intéressante peut se poser lors de l'implantation de la procédure de diagnostic des défauts actionneurs: est ce que l'information sur les défauts actionneurs peut être complètement vue à la sortie du système dynamique ? Cet apport informationnel constitue le problème primordial pour concevoir la procédure de diagnostic désirée. Pour décrire cette nouvelle reformulation, nous avons introduit quelques notions sur les systèmes inverses et nous avons donné également une condition de rang pour l'inversibilté à gauche des systèmes linéaires. Le but de l'étude de ces notions est de trouver les conditions satisfaisantes qui vont permettre la détection de défauts provenant de l'actionneur. Pour l'isolation des défauts, nous avons utilisé une approche basée sur les observateurs par intervalles. En effet, cette méthode nous a permis d'isoler les défauts d'une manière très rapide. L'ensemble des résultats présentés ont été illustrés par un exemple de simulation sur un réacteur nucléaire montrant l'efficacité de la méthode pour l'isolation de défaut

In this thesis we propose a new formulation of the procedure for fault detection and isolation from the actuators for dynamic systems. Usually, a control system consists of three parts: the sensors, the industrial process and the actuators. The actuator is a device with its own internal structure and its dynamic characteristics. In most studies, it is considered simply and in an approximate manner as constant coefficients, but this type of actuator formulation is not effective for the accurate identification of faults, from actuators for real systems. In order to approach the reality and also to improve the efficiency of diagnosis, we will consider the actuator as a subsystem connected in cascade with the process. Using this new formulation, actuators faults can be modeled by considering them as a change in the internal parameters of the actuator subsystem. We assume that the output of the actuator which is also the entrance of the dynamic system is not measurable, so we'll get the information on the faults actuators only through the output variable of the process. An interesting question may arise during the implementation of the diagnostic procedure for the faults actuators: is that information on faults actuators can be fully seen in the output of the dynamic system? This informational intake is the primary problem to design the desired diagnostic procedure. To describe this new formulation, we introduce some notions on inverse systems and we have also given a rank condition, for invertibility of left linear systems. The purpose of the study of these notions is to find satisfactory conditions that will allow the detection of faults from the actuator. For fault isolation, we used an approach based on interval observers. Indeed, this method allowed us to isolate faults in a very quick manner. The results presented were illustrated by an example of a nuclear reactor simulation showing the effectiveness of the method for fault isolation