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Bond graphs couplés pour la surveillance

( Télécharger le fichier original )
par Fatima Zohra LEBBAH
Université d'Oran - Magister en informatique 2005
  

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UNIVERSITE D'ORAN

FACULTE DES SCIENCES

Departement d'Informatique

2005

THESE DE VIAGISTER

Discipline : Informatique
Option : Informatique et Automatique

presentee et soutenue publiquement par
Fatima Zohra LEBBAH

juin 2005

an Departement d'Informatique, Es-senia

Bond graphs couples pour la surveillance

President Examinateur Examinateur Examinateur Rapporteur

Mustapha Kamel Rahmouni Djilali Benhamamouch Mohamed Faycal Khelfi Larbi Sekhri

Hafid Haffaf

Professeur, universite d'oran, es-senia

Maitre de conferences, universite d'oran, es-senia Maitre de conferences, universite d'oran, es-senia Chargé de corers, universite d'oran, es-senia Maitre de conferences, universite d'oran, es-senia

Remerciements

Je remercie Monsieur le Professeur Mustapha Kamel Rahmouni d'avoir accepte d'examiner ce travail et de presider le jury de cette these de magister.

Mes remerciements s'adressent egalement a Messieurs les Maitres de conferences Djilali Benhamamouch et Mohamed Faycal Khelfi ainsi que Monsieur le chargé de cours Larbi Sekhri qui ont accepte d'examiner et de juger ce travail.

Je remercie Monsieur le Maitre de conferences Hafid Haffaf, directeur de cette these de m'avoir initiee a la theorie des bond graphs ainsi que la surveillance industrielle. Je le remercie pour m'avoir cider a bien mener cette these.

Mes remerciements vont egalement a tout enseignant avant honorer sa noble mission.

Plus largement, je remercie tous les gens qui ont contribue de pres ou de loin a mon aboutissement de mon parcours d'etudiante. Qu'ils trouvent ici mes sinceres vceux.

J'adresse un remerciement particulier a mon frere Yahia pour sa precieuse aide le long de ma post-graduation. Je le remercie pour ses encouragements et ses precieux commentaires pour la realisation de ce travail.

Mes parents et mes sceurs m'ont toujours soutenue avec une grande determination. Ma mere et mon pere m'ont apportee plus que je ne saurais decrire en quelques mots. Je leur souhaite ce qu'il y a de meilleur dans la vie ici-bas et dans Pau-dela.

Enfin, je remercie profondement L.Abdenour pour son soutien le long de ce travail. Je le remercie sincerement pour ses encouragements .

Résumé

L'outil de modelisation bond graph permet la representation des informations structurelles et comportementales d'un systeme physique. En consequence, les Relations de Redondance Analytique (RRAs) peuvent etre generees. Ces dernieres permettent la detection et la localisation des defaillances dans une installation industrielle. En d'autres termes, la determination des RRAs constitue une phase essentielle dans la procedure de detection et de localisation de defaillances (FDI : Fault Detection and Isolation procedure) dans la surveillance des systemes physiques.

Les methodes appliquees sur les bond graphs, jusqu'a, present, sont classees en deux types : methodes directes et methodes indirectes. Ce memoire presente l'application de l'approche des cycles de l'analyse structurelle pour la determination des RRAs directement du modele bond graph simple ou couple.

Nous proposons un nouvel algorithme qui exploite la notion des chemins causaux en modelisation bond graph. Le but de notre travail est de tirer profit des avantages des methodes directes et ceux de l'approche des cycles, pour la generation d'un ensemble de RRAs permettant une forte localisation de defaillances. Initialement, nous avons concu cet algorithme sur le graphe structurel correspondant au systeme a surveiller. Une adaptation a ete faite par la suite, pour les bond graphs couples.

Mots Iles : Bond Graph, Surveillance, Redondance Analytique, Detection de

defaillances, Theorie des graphes, Analyse structurelle.

Abstract

The bond graph model is a unified tool for modelling dynamics systems. It represents the structural and the behaviour information of a physical system. It enables to generate the Analytical Redundancy Relationships (ARRs). The ARRs allow the faults detection and isolation. In other words, the generation of the ARRs constitutes an essential step in the Fault Detection and Isolation procedure (FDI) in the physical systems monitoring.

Two main types of methods are used in the literature. The first one works directly on the bond graph model, whereas the second exploits an intermediate model. This master thesis introduces the application of cycles approach of the structural analysis to generate ARRs, directly from the bond graph model.

We propose a new algorithm, which exploits the advantages of the direct methods and the cycle approach. This algorithm works directly on the bond graph model and uses a search procedure of causal paths. Initially, this algorithm was designed to be applied on the system structural graph. An extension of this algorithm is given on bond graph model with multiports elements.

Key words : Bond Graph, Monitoring, Analytical Redundancy, Fault Detection, Graphs theory, Structural Analysis.

Table des matieres

1

La surveillance des systemes physiques

7

 

1.1

Introduction

7

 

1.2

Notions fondamentales de la surveillance

8

 

1.3

Supervision et surveillance

11

 

1.4

Detection et localisation de defaillances

12

 

1.5

Methodes de surveillance

13

 
 

1.5.1 Methodes avec modele

13

 
 

1.5.2 Methodes sans modele

17

 

1.6

Conclusion

18

2

Generation des relations de redondance analytique

21

 

2.1

Introduction

21

 

2.2

Notion de la redondance

22

 

2.3

La redondance analytique

24

 

2.4

Les relations de redondance

25

 
 

2.4.1 Relations de redondance directes

25

 
 

2.4.2 Relations de redondance indirectes

26

 

2.5

L'approche espace de parite

27

 
 

2.5.1 Espace de parite statique

27

 
 

2.5.2 Espace de parite dynamique

29

 
 

2.5.3 Theorie d'elimination

32

 

2.6

Conception et evaluation des residus

33

 
 

2.6.1 Generation des residus

34

 
 

2.6.2 Evaluation des residus

36

 
 

2.6.3 Table de signatures

37

 

2.7

Conclusion

39

3

Analyse structurelle

41

 

3.1

Introduction

41

 

3.2

Systeme physique

41

 
 

3.2.1 Le modele structurel

42

 
 

3.2.2 Caracterisation des sous-systemes

44

 

3.3

L'approche des couplages

46

 
 

3.3.1 Couplages et generation des RRAs

46

 
 

3.3.2 Decomposition canonique

51

 

3.4

L'approche des cycles

54

 

3.5

Conclusion

56

4

Modelisation bond graph

57

 

4.1

Introduction

57

 

4.2

Bond graphs simples

57

 
 

4.2.1 Les elements bond graph

57

 
 

4.2.2 Les ports

59

 
 

4.2.3 Notion de causalite

64

 
 

4.2.4 Les chemins causaux

69

 
 

4.2.5 Representation matricielle

71

 

4.3

Bond graphs couples

75

 
 

4.3.1 Les elements multiports

75

 
 

4.3.2 Les chemins causaux

78

 

4.4

Conclusion

84

5 Contribution : Les bond graphs couples et la surveillance 87

5.1 Introduction 87
5.2 Generation des RRAs a partir d'un modele bond graph 88

 

5.2.1
5.2.2

Generation indirecte des RRAs

Generation directe des RRAs

88

89

5.3

Nouvel algorithms de generation des RRAs

93

 

5.3.1

Principe de l'algorithme

93

 

5.3.2

Le graphe structurel

94

 

5.3.3

Complexite de l'algorithme

99

 

5.3.4

Extension aux bond graphs simples

100

 

5.3.5

Extension aux bond graphs couples

103

5.4

Conclusion

107

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9Impact, le film from Onalukusu Luambo on Vimeo.



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