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Application de la logique de floue


par Otmane EL ALAOUI JAMAL
EMSI - Ingénieur en Automatismes et Informatique Indudtrielle 2010
  

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REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier dans un premier temps notre encadrant M.ESSADKI, pour l'aide et les conseils concernant les missions évoquées dans ce rapport, qu'il nous a apporté lors des différents suivis.
Je remercie également toute l'équipe pédagogique de l'EMSI et les intervenants professionnels responsables de la formation pour le soutien qu'ils nous ont apporté durant ses années de formation.

Je tien a remercier l'équipe de MOHAMED MESSIKI et MAHMOUD CHIFA pour leurs esprit de collaboration durant toutes les phases d'études et de conception pour faire sortir ce travail collectif.


DEDICACES

A nos parents, en signe d'amour et de gratitude pour votre soutien, encouragement et réconfort.

A tous nos amis et professeurs de l'Ecole Marocaine des Sciences de l'Ingénieur.

A tous ceux qui s'investissent pour que la science soit développée.

INTRODUCTION GENERALE

Les méthodes classiques de l'automatique ont été largement appliquées dans de nombreux problèmes de régulation industrielle. Cependant, la plupart des systèmes physiques présentent des non linéarités et leurs paramètres sont souvent mal connus et/ou variables dans le temps. Pour la commande de telles classes de systèmes les méthodes conventionnelles de l'automatique ont montré leurs limites en termes de stabilisation et performances.

Avec le développement des calculateurs numériques, les automaticiens commencent à s'intéresser aux nouvelles approches de commande telles que la commande adaptative, la commande prédictive, la commande robuste, ainsi que les techniques basées sur l'intelligence artificielle.

Parmi ces dernières ; la commande par logique floue. Cette commande est à l'heure actuelle une des préoccupation des chercheurs dans le monde [Zhao et al., 03], [Li et al., 03], [Onat et al., 04], [Yang et al., 04], [Baturone et al., 04], [Flores et al., 05], [Jordan et al., 05], [Bai et al., 05].

Durant ces dernières décennies, l'utilisation de la théorie des ensembles flous dans

la modélisation et la commande des systèmes complexes a connue une évolution considérable.

En effet, le principe de la commande floue a été expérimenté pour la première fois en 1974 par l'équipe du professeur E.H. Mamdani [Mamdani, 74]. Les résultats obtenus, ont été repris et développés par plusieurs équipes en Europe de l'Ouest [Willaeys & Malvache, 78]. Puis ensuite par l'Institut de Technologie de Tokyo [Sugeno, 85] et dans quelques autres universités japonaises [Bellon et al., 89]. Depuis 1987, date à laquelle la première application `' grand public'' a vue le jour. Utilisant la logique floue, le métro de Sendai, a été mis sur le marché [Miyamoto et al., 87]. Depuis cette époque, l'utilisation des techniques de commande floue n'a cessé d'évoluer. Aujourd'hui, les différents travaux et publications récentes dans ce domaine semblent indiquer que les deux domaines d'application de la logique floue les plus importants sont :


· La conception de régulateurs pour des processus difficilement modélisables,


· La conception de régulateurs linéaires pour des processus modélisables

.

La commande floue se différencie d'une commande classique par le fait que l'approche par logique floue synthétise une loi de commande à partir de l'expertise de l'opérateur humain. Dans le premier cas, la commande est synthétisée en évitant la phase modélisation. Par contre dans le second cas, la structure non linéaire du régulateur flou permet d'améliorer les performances en termes de précision et de robustesse du système non linéaire vis-à-vis des incertitudes structurées et non structurées.

Les avancées récentes en informatique et en électronique de puissance permettent

la fabrication des systèmes prototypes, qui jouent le rôle de simulateurs réels miniatures. Ces derniers permettent de tester de nouvelles techniques de commande. Les systèmes comme le simple et le double pendule [Messner, 97], [Passino & Yurkovich, 98], [Mudry, 01], [Shi & Singh, 92], ainsi que le simulateur de vol d'hélicoptère (Twin Rotor Mimo system) [F, Instruments Ltd,IV,97], sont de très bons exemples de ces prototypes réels. Ces derniers, sont caractérisé par des comportements physiques non-linéaires difficilement modélisables. Cette Caractéristique a motivé les chercheurs pour les utiliser afin de valider et tester les lois de Commande développées théoriquement. Le travail présenté dans ce mémoire, s'intègre dans cet objectif

Historique

Lotfi Zadeh


C'est à l'université de Berkeley Californie, USA en 1963, qu'est née la logique floue ou "Fuzzy logic". Son père créateur c'est Monsieur Lotfi A. Zadeh, né en ex-URSS de parents iraniens, professeur d'informatique au département ingénierie électrique et informatique de l'université. Mr Zadeh fait une comparaison entre les ordinateurs de l'époque et le raisonnement humain (comparaison toujours valable d'ailleurs) :
si l'ordinateur calcule beaucoup plus vite de façon rigoureuse, ses capacités de réflexion et d'apprentissage sont limitées. De plus sa rigidité en tant que machine et son fonctionnement binaire, rend l'ordinateur peu adapté à certaines tâches, qui pour un humain semble si simple. Mr Zadeh prend l'exemple du créneau réalisé par un automobiliste pour garer sa voiture ; si le conducteur réalise cette opération en une minute environ, la simulation de la même action sur un ordinateur demandait à l'époque plusieurs heures de calculs complexes. Le pire dans l'histoire, c'est que l'humain fait tout ceci de façon approximative que ce soit pour la conduite dans le cas présent, comme bon nombres d'actions de la vie quotidienne? Cela marche donc avec l'approximation et une expérience des fonctions à réaliser. Naissance de la logique floue, dont le concept sera complètement ignoré aux USA, comme en Europe. Il faut attendre 25 ans pour voir apparaître les premières applications au Japon ; à noter que l'exemple de la voiture à garer de Mr Zadeh est repris, et mis en application avec une voiture truffée de capteurs, d'un calculateur flou et qui parvient à se garer toute seule.

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