Diagnostic des systèmes hybrides : développement d’une\ud méthode associant la détection par classification et la\ud simulation dynamique

Ce travail s’inscrit dans le domaine du diagnostic des systèmes hybrides et est basé sur\ud l’utilisation d’un modèle. Il a pour objectif de diagnostiquer les fautes à partir de la\ud connaissance structurelle, comportementale ou fonctionnelle du système en représentant ces\ud connaissances (modèle du système) séparément de la connaissance sur la tâche de diagnostic.\ud Les systèmes hybrides incluent à la fois des variables continues et discrètes. La\ud dynamique continue est généralement fournie par des équations différentielles et algébriques\ud alors que la partie discrète est modélisée par des automates ou des systèmes à transition. Le\ud formalisme adopté dans ce travail pour modéliser ces systèmes s’appuie sur le modèle\ud « Réseau de Petri Différentiel à Objet » (RdPDO) qui est intégré dans la plate forme de\ud simulation PrODHyS (Process Object Dynamic Hybrid Simulator). Il possède l’avantage de\ud prendre en compte le comportement hybride d'une part, en associant les variables continues\ud aux jetons et d'autre part, en associant un système algébro-différentiel aux places permettant\ud de faire évoluer les variables d'état continues.\ud La méthodologie de diagnostic proposée s’effectue en deux étapes. La première étape\ud consiste à détecter à l’aide d’une classification floue, des fautes qui présentent les mêmes\ud symptômes - à partir d’une connaissance préalable des états de défaillance obtenue par\ud apprentissage - afin de réduire les chemins ou les scénarios à explorer lors de la seconde\ud phase. Cette dernière sert à diagnostiquer la faute parmi celles détectées à l’étape précédente\ud en levant l’ambiguïté. Pour ce faire, deux raisonnements ont été suivis. Le premier, qualifié de\ud raisonnement avant, consiste à former pour chaque faute incriminée, un critère d’écarts entre\ud les mesures effectuées sur le système et celles émanant du modèle avec la faute simulée, sur\ud une fenêtre temporelle et d’isoler ainsi la faute aboutissant au critère le plus faible. Le second\ud raisonnement qualifié de raisonnement arrière, effectue des calculs similaires mais sur\ud l’évolution temporelle passée du système par une simulation arrière effectuée avec PrODHys,\ud offrant la possibilité supplémentaire par rapport au premier raisonnement de remonter à\ud l’instant de la défaillance. La méthodologie développée est illustrée sur un système\ud hydraulique souvent utilisé comme « benchmark ». Comme nous ne disposons pas d’un\ud système réel, celui-ci est simulé à l’aide d’un modèle de simulation de type RdPDO qui cette\ud fois-ci contient les états de défaillances et des différences (bruits, erreurs de modélisation) par\ud rapport au modèle utilisé pour le diagnostic. - Hybrid systems involve both continuous and discrete variables. The continuous dynamics is generally given by differential-algebraic equations while the discrete dynamics is modelled by automata or input-output transition systems. For any industrial system, the early detection and diagnosis of faults is important, since a lot of damage and loss can result before a fault present in the system is detected. In addition, it becomes harder to distinguish the root cause of the fault as it propagates through the system. This is therefore more crucial in hybrid processes mixing both continuous and discrete aspects. This work presents the development of a methodology associating the fault detection performed by a data driven technique with the dynamic hybrid simulation for the diagnosis step. The detection is generally performed by comparing process measurement and simulation result of the system in normal conditions. This phase identifies symptoms. The problem of diagnosis is then to link them to a precise dysfunction. A possibility is therefore to explore all possible scenarios of faults and compare with actual measurements. Nevertheless the number of possibilities increases in an exponential way. The aim of the developed methodology is to restrict the detected fault to a category of failures. Only these failures are then explored. The data-driven technique used in the proposed methodology is a fuzzy-classification method (LAMDA) enables to partition the data space in clusters related to identify symptoms. This method has the capacity to treat simultaneously quantitative and qualitative information and to propose automatic learning. It has been already used for detection of dysfunctions in complex chemical plants. The second step of the procedure involves the dynamic hybrid simulation performed only for the restricted faults. In the framework of this study, the simulation aspects are ensured by the general object-oriented environment PrODHyS(Process Object Dynamic Hybrid Simulator), designed and developed within the LGC. Its major characteristic is its ability to simulate systems described with Object Differential Petri Nets (ODPN) formalism. Each fault of this set is simulated. Then, the simulated scenarios are compared to the observed behaviour through a criterion composed of residues (the squared difference between the variables measured and the variable simulated with the fault). Finally, the diagnosis of the fault is performed by choosing the fault with the smallest residu

Surveillance des Systèmes Dynamiques Hybrides : Application aux procédés

Ces travaux présentent une méthodologie de détection et localisation de défauts pour la surveillance des Systèmes Dynamiques Hybrides. La méthodologie développée repose sur une approche mixte qui combine une méthode à base de modèles pour la détection de fautes et une approche à partir de données de reconnaissance de formes pour l’indentification de la ou les faute(s). Elle se décompose en trois grandes étapes :\ud - La première étape consiste en la reconstruction de l’état à partir d’un filtre de Kalman étendu et en la génération de résidus par comparaison de l’état reconstruit à celui obtenu par la simulation en parallèle du modèle de référence ;\ud - La seconde étape réside dans l’exploitation des résidus générés précédemment pour la construction d’une structure plus complexe, les signatures (non binaires);\ud - La troisième et dernière étape s’apparente à la résolution d’un problème de reconnaissance de formes dans lequel la signature générée est comparée à une matrice d’incidence (signatures de défauts théoriques) au sens d’une distance.\ud Cette approche a été intégrée au sein de la plate-forme de simulation PrODHyS, au travers du développement du module PrODHySAEM. Son utilisation est illustrée par l’étude de problèmes de diagnostic dans le domaine des procédés. ________________________________________________________________________________________ These works present a fault detection and isolation methodology for the monitoring of Hybrid Dynamic Systems. The developed methodology rests on a mixed approach which combines a model-based method for the fault detection and an approach based on data (pattern matching) for the identification of fault(s). It is divided into three parts :\ud - The first part concerns the reconstruction of the state of the system, thanks to the Extended Kalman Filter and the generation of the residuals by comparison between the predicted behavior (obtained thanks to the simulation of the reference model) and the real observed behavior (estimated by the Extended Kalman Filter). \ud - The second part exploits these residuals for the generation of a complex structure: the non binary signatures. \ud - The last part deals with the diagnosis of the fault and is based on a problem of pattern matching: the signature obtained in the previous part is compared with the theoretical fault signatures by means of distance. \ud This methodology is integrated within the simulation platform PrODHyS, through the development of the module PrODHySAEM. Its use is illustrated by the studies of diagnosis problems in the field of Chemical Process System Engineering.\ud \u

Méthodologie et outils pour la conception d'un habitat intelligent

La réalisation de systèmes complexes de mesures, de contrôle et de surveillance nécessite une méthodologie de conception rigoureuse et des outils adaptés pour aboutir à un système sans faute. La démarche méthodologique proposée vise à aider à la conception d'un système complexe dédié à la gestion intelligente du confort et à la sécurité des personnes au sein de l'habitat. Cette démarche s'intègre dans un processus d'Ingénierie Système et s'appuie sur les standards UML et SYSML, mais également sur le formalisme HiLes, développé par le LAAS et adapté à la conception de modèle commande, la vérification formelle et la simulation numérique. Ces travaux de thèse présentent les méthodes et les outils de conception préconisés pour un habitat intelligent intégrant les objectifs de confort et de sécurité. Deux expérimentations sont décrites utilisant une commande auto-adaptative basée sur l'apprentissage des habitudes des utilisateurs dans leur environnement de vie et implémentés sur site réel. ABSTRACT : The realization of complex systems for measurement, control and monitoring requires a rigorous design methodology and adapted tools to get a no-fault system. The methodological approach is designed to assist in the design of a complex system dedicated to the intelligent management of the comfort and safety of persons at home. This approach is part of a System Engineering process and based on the UML and SYSML standards, but also on the HiLes formalism developed by the LAAS and adapted to the design of command model, formal verification and simulation. This work presents methods and design tools suggested for a smart home integrating the goals of comfort and safety. Two experiments are described using a self-adaptive learning based on the habits of users in their living environment and implemented on real site

Méthodologie et outils pour la conception d'un habitat intelligent

La réalisation de systèmes complexes de mesures, de contrôle et de surveillance nécessite une méthodologie de conception rigoureuse et des outils adaptés pour aboutir à un système sans faute. La démarche méthodologique proposée vise à aider à la conception d'un système complexe dédié à la gestion intelligente du confort et à la sécurité des personnes au sein de l'habitat. Cette démarche s'intègre dans un processus d'Ingénierie Système et s'appuie sur les standards UML et SYSML, mais également sur le formalisme HiLes, développé par le LAAS et adapté à la conception de modèle commande, la vérification formelle et la simulation numérique. Ces travaux de thèse présentent les méthodes et les outils de conception préconisés pour un habitat intelligent intégrant les objectifs de confort et de sécurité. Deux expérimentations sont décrites utilisant une commande auto-adaptative basée sur l'apprentissage des habitudes des utilisateurs dans leur environnement de vie et implémentés sur site réel

Morphogenèse de compartiments membranaires (formation de l'autophagosome chez les plantes)

L'autophagie est un processus permettant la dégradation de constituants cytosoliques dans un compartiment lytique, par leur séquestration au sein d'une vésicule à double membrane : l'autophagosome. L'autophagie est, avec la voie ubiquitine-protéasome, l'une des deux grandes voies de dégradation présente de manière fortement conservée chez les cellules eucaryotes. Présente à un niveau basal, elle peut être stimulée afin de permettre la remobilisation de ressources cellulaires, ou d'assurer des fonctions cytoprotectrices et de détoxification. La formation d'autophagosomes traduit alors la capacité du système endomembranaire à s'adapter aux besoins cellulaires. Cependant, la mécanique membranaire et moléculaire de ce phénomène reste mal comprise. L'objectif de ce travail de thèse était de mieux comprendre la formation de ce compartiment dans la cellule végétale. Pour cela, nous avons tout d'abord mis au point les conditions propices à l'étude de l'autophagie dans la racine d Arabidopsis thaliana, puis nous avons entrepris l'identification de marqueurs des étapes de formation de l'autophagosome. L'étude par imagerie en temps réel et 3D de la protéine ATG5, impliquée dans l expansion membranaire, nous a permis de mettre en évidence son recrutement transitoire sur un domaine particulier de l'autophagosome en formation, son ouverture. De plus, l'étude de différents acteurs du système endomembranaire, nous a permis de mettre en évidence et de caractériser l'implication du réticulum endoplasmique et de ATG9, pour aboutir à un modèle de la formation de l'autophagosome chez les plantes.Autophagy is a catabolic process targeting cytosolic compounds to the lytic compartment after sequestration within a double membrane bound vesicle: the autophagosome. Along with the ubiquitin-proteasome pathway, autophagy is one of the main catabolic processes conserved among eukaryotic cells. Present at a basal level, it can be stimulated to allow: remobilization of cell resources, cytoprotective functions, and detoxification. Autophagosome formation demonstrates the capacity of the endomembrane system to adapt dynamically to the cell's environment. However, the membrane and molecular processes involved are still poorly understood. This work aimed to advance understanding of autophagosome formation in plant cells. First of all, we set up suitable conditions for the study of autophagy in the Arabidopsis root, then we identified markers of the autophagosome formation steps. Live and 3D imaging of the ATG5 protein, involved in membrane expansion, demonstrated its transient recruitment to a specific domain of the forming autophagosome, its aperture. Furthermore, studying different actors of the endomembrane system has allowed us to implicate the endoplasmic reticulum and ATG9, and to establish a model for autophagosome formation in plants.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Méthode d'Evaluation des Risques Agrégés : application au choix des investissements de renouvellement d'installations

Pour répondre aux exigences et aux sensibilités sans cesse croissantes des acteurs de la vie économique et sociale, les organisations sont amenées à faire évoluer leurs outils de maîtrise des risques. Ainsi assiste-t-on au développement de systèmes de management intégré, favorisant le rapprochement des aspects qualité, sécurité, santé et protection de l'environnement. Ces développements touchent les domaines des sciences du danger et de la gestion des risques qui sont un axe de recherche important. Aujourd'hui, la gestion des risques doit être ancrée dans la politique générale de l'entreprise. De plus, la complexité croissante des entités "à risque" impose un regard multiple combinant démarche pluridisciplinaire et gestion rationnelle des différentes formes de ressources. Ce contexte montre la limite des méthodes traditionnelles d'analyse des risques qui, pour la plupart, reposent sur une prise en compte individuelle des risques. En réponse à ce problème, nous avons défini une méthodologie de modélisation et d'évaluation des risques permettant d'estimer l'importance relative de risques de natures différentes et de les agréger sous la forme d'un risque unique, de synthèse. Nous proposons une méthode d'Evaluation des Risques Agrégés, ou ERA. Cette méthode permet d'associer les points de vue technique, économique, réglementaire et social, pour une gestion intégrée des risques opérationnels et des risques stratégiques. Notre démarche s'appuie sur l'approche opérationnelle du critère unique de synthèse (procédure d'analyse hiérarchique ou AHP, de l'anglais Analytic Hierarchy Process) pour la construction d'un modèle des risques agrégés. Nous présentons la formalisation de la méthode ERA ainsi que son application industrielle dans le cadre de l'élaboration du plan d'investissement des schémas directeurs d'évolution des réseaux de distribution de gaz naturel

Actes de l'Ecole d'Eté Temps Réel 2005 - ETR'2005

Pdf des actes disponible à l'URL http://etr05.loria.fr/Le programme de l'Ecole d'été Temps Réel 2005 est construit autour d'exposés de synthèse donnés par des spécialistes du monde industriel et universitaire qui permettront aux participants de l'ETR, et notamment aux doctorants, de se forger une culture scientifique dans le domaine. Cette quatrième édition est centrée autour des grands thèmes d'importance dans la conception des systèmes temps réel : Langages et techniques de description d'architectures, Validation, test et preuve par des approches déterministes et stochastiques, Ordonnancement et systèmes d'exploitation temps réel, Répartition, réseaux temps réel et qualité de service