OrdoNet, un outil de modélisation et d'analyse des graphes potentiel-tâche sous Matlab

Dans cet article, nous présentons le logiciel OrdoNet, une interface développée sous Matlab pour la représentation et l’analyse des graphes potentiel-tâche. Cet outil a été spécifiquement conçu dans une optique pédagogique, pour aider les étudiants à mieux maîtriser la modélisation par graphes et les concepts liés à la planification ou à l’ordonnancement d’activités. OrdoNet est actuellement utilisé au département Génie Electrique et Automatique de l’ENSEEIHT dans le cadre d’une manipulation de travaux pratiques en Automatique, illustrant les enseignements théoriques liés aux graphes et à l’ordonnancement de tâches

Vers des systèmes plus autonomes : contributions autour de la tâche de diagnostic dans une architecture embarquée

In my presentation, I will first review my teaching activities at INSA Toulouse, as well as my various responsibilities. In a second step, I will give the major axes of my research whose objective is to increase the autonomy of systems by designing appropriate and effective fault diagnosis modules. The detection and isolation of faults help the system to react correctly to the different situations it has to face, thus contributing greatly to its autonomy. I will focus on two major points. Firstly, the link between diagnosis and prognosis will be developed in the context of hybrid dynamic systems. The prognosis aims at predicting the future states of the system. A health management architecture will be presented and then a common modeling framework. I will show that this work has made it possible to standardize the joint formalisms of diagnosis and prognosis. A diagnostic algorithm whose results can be interpreted by the prognostic module will be presented. This algorithmic work, followed by an application in the real case of a rover, constitutes a major contribution for the intrinsic coupling of diagnostic and prognostic algorithms. The second point will be distributed and decentralized diagnosis for continuous dynamics systems. Structural analysis will be proposed as a solution for test generation in complex systems. Despite its apparent simplicity, it provides a powerful set of tools for analyzing and inferring information about the system. Moreover, it has the advantage of being applied indifferently to linear and non-linear systems. The presentation will show how the notions of diagnosis have been adapted in the decentralized and distributed framework, up to the formulation of an optimization problem linked to the choice of a subset of subsystem-level diagnostic tests. . Finally, the last part of my presentation will focus on my research project and present my perspectives for future years.Dans ma présentation d’HDR, j’exposerai dans un premier temps mes activités d’enseignement à l’INSA de Toulouse, ainsi que mes diverses responsabilités et investissements. Dans un deuxième temps, je donnerai les grands axes de ma recherche dont l’objectif est d’accroitre l’autonomie des systèmes en concevant des modules de diagnostic de fautes efficaces et adaptés. La détection et l’isolation des fautes qui peuvent survenir permettent en effet au système de réagir correctement aux différentes situations dans lesquelles il se trouve, contribuant ainsi grandement à son autonomie. Je me focaliserai sur deux points particuliers. Tout d’abord le lien entre le diagnostic et le pronostic sera développé dans le cadre des systèmes à dynamiques hybrides, le pronostic consistant à prédire les états futurs du système. Une architecture de gestion de santé sera présentée puis un cadre commun de modélisation. Je montrerai que ce travail a permis d’uniformiser les formalismes conjoints de diagnostic et de pronostic. Un algorithme de diagnostic dont les résultats sont interprétables par le module de pronostic sera présenté. Ce travail algorithmique, suivi d'une application dans un cas réel de rover, constitue une contribution majeure pour le couplage intrinsèque d’algorithmes de diagnostic et de pronostic. Le deuxième point portera sur le diagnostic décentralisé et distribué pour des systèmes à dynamique continue. L’analyse structurelle sera proposée comme solution pour la génération de tests dans le cadre des systèmes complexes. Malgré son apparente simplicité, cette dernière fournit un ensemble d'outils puissants pour analyser et inférer des informations sur le système. Par ailleurs, elle a l'avantage de s'appliquer indifféremment aux systèmes linéaires et non linéaires. L’exposé montrera comment les notions de diagnostic ont été adaptées dans le cadre décentralisé et distribué, jusqu’à la formulation d’un problème d'optimisation lié au choix d'un sous-ensemble de tests de diagnostic au niveau des sous-systèmes. Enfin, la dernière partie de mon exposé portera sur mon projet de recherche et présentera mes perspectives pour les années futures

Planification de mission pour un véhicule aérien autonome

Autonomous vehicles follow a mission plan, sometimes updated by an operator. Decisional autonomy is necessary for long endurance missions with limited communication. This work deals with on-line replanning, illustrated by an observation mission for a UAV. The goal is to develop a mission planner integrated in an on-board architecture. The formalism describes the objectives selection. Each objectif has a reward and a cost, functions of dates and resources. The planner chooses the best way to achieve each objective in time and space, while optimizing rewards and costs and meeting constraints. The planning algorithm, based on the A*, and several methods of criterion evaluation, pruning and search guidance are described.The planner is integrated in an on-board hybrid and hierarchized architecture. 36 scenario, simulated for 16 combinations of methods, test the algorithmic part. Results analysis highlights methods that best balance quality and computation time.Les engins autonomes suivent un plan de mission donné, parfois réactualisé par l'opérateur. La durée des missions et la limitation des communications poussent à développer des engins pourvus d'autonomie décisionnelle. Ce travail porte sur la replanification embarquée, illustrée sur une mission d'observation effectuée par un drone. Il vise à élaborer un planificateur de mission intégré dans une architecture embarquée. Le formalisme proposé décrit la sélection d'objectifs associés à des récompences variables et l'optimisation sous contraintes de leur réalisation dans le temps et l'espace. Le cadre algorithmique, inspiré du A*, et des méthodes d'évaluation de coût, d'élagage et de rangement sont décrits. Une architecture hybride hiérarchisée en 4 niveaux d'autonomie intègre le planificateur. 36 scénarios simulés sur 16 combinaisons de méthodes testent la partie alorithmique. L'analyse des résultats permet de dégager les méthodes obtenant les meilleurs compromis qualité/temps de calcul

An Integrated Framework for Diagnosis and Prognosis of Hybrid Systems

In Proceedings HAS 2013, arXiv:1308.4904International audienceComplex systems are naturally hybrid: their dynamic behavior is both continuous and discrete. For these systems, maintenance and repair are an increasing part of the total cost of final product. Efficient diagnosis and prognosis techniques have to be adopted to detect, isolate and anticipate faults. This paper presents an original integrated theoretical framework for diagnosis and prognosis of hybrid systems. The formalism used for hybrid diagnosis is enriched in order to be able to follow the evolution of an aging law for each fault of the system. The paper presents a methodology for interleaving diagnosis and prognosis in a hybrid framework

Diagnosis approaches for detection and isolation of cyber attacks and faults on a two-tank system

International audienceRecently, a two-tank benchmark for detection and isolation of cyber-attacks has been proposed to the diagnosis research community to test different diagnosis methods. In this work, we use this benchmark, add some scenarios, and test several diagnosis techniques to evaluate their diagnos-ability power. We propose to use a well-known model-based diagnosis approach to identify the groups of faults and attacks that are not isolable or detectable. In a second part, we investigate improvements provided by data-based diagnosis techniques and show that they succeed to isolate faults and attack for this benchmark

Modeling complex systems with Heterogeneous Petri Nets (HtPN)

International audienceThis article presents a new formalism based on Petri nets to model aging hybrid systems and take uncertainties into account: the Heterogeneous Petri Nets (HtPN). A new definition of hybrid systems is introduced: a class of systems that can present continuous, discrete or hybrid dynamics by subparts. After presenting the formalism and explaining how it can be used to specify the behavior of complex dynamic systems, the paper presents its application on two examples, a production system from Motorola and a photovoltaic panel system

Optimal input design for a nonlinear dynamical uncertain aerospace system

International audienceAn optimal input design technique for aircraft uncertain parameter estimation is presented in this paper. The original idea is the combining of a dynamic programming method and interval analysis for the optimal input synthesis. This approach does not imply the estimation of a nominal value for parameter and allows to include realistic practical constraints on the input and output variables. The precise description of the approach is followed by an application in aerospace sciences