Academic literature on the topic 'Commande tolérante à la dégradation'

Les conséquences du changement climatique se manifestent par la dégradation des revenus des agriculteurs et des petits exploitants, principalement en raison de la faible résistance des semences locales aux effets néfastes tels que la salinisation, les températures élevées et l'humidité excessive. Le Bénin, tout comme d'autres pays dans le monde, est confronté à ces défis. La présente recherche vise l’analyse économique et le consentement à payer en vue d’une utilisation des lignées mutantes de A. cruentus (L) créées et sélectionnées pour leur tolérance. Plus spécifiquement, il s’agit de comparer la rentabilité financière entre les lignées mutantes sélectionnées et le cultivar local, d’analyser les déterminants de l’adoption des lignées mutantes sélectionnées et d’analyser le consentement à payer (CAP). Ce travail a permis de déterminer le CAP moyen des nouvelles variétés sélectionnées. La comparaison des moyennes suivant la méthode des coûts de revient et le modèle de Heckman ont été utilisés. Les données proviennent d’une enquête de terrain effectuée dans les communes de Cotonou, Sèmè-Kpodji et de Zogbodomey et des essais expérimentaux conduits dans les mêmes communes. Les résultats montrent que : (1) la production de l’amarante (lignées mutantes) tolérante à la salinité, notamment la lignée L2, est plus rentable financièrement pour les producteurs que celle du cultivar local ; (2) la décision d’adopter la variété tolérante est expliquée par le sexe et les caractéristiques organoleptiques (temps réduit de cuisson, douceur du goût) au seuil de 1 % ; (3) enfin, le CAP est significativement lié à l’âge, à l’attrait physique et au niveau d’instruction secondaire également au seuil de 1 %. Ces résultats suggèrent que les producteurs bénéficieraient d'une meilleure adaptation au changement climatique et d'une augmentation de leurs revenus en cultivant la variété tolérante à la salinité.

La végétation contractée de l’ouest du Niger constitue des écosystèmes dans lesquels les communautés locales tirent l’essentiel de leur subsistance de l’exploitation du bois. Les animaux y pâturent pendant toute la saison des pluies. Sa dégradation s’est accentuée ces trois dernières décennies, sous l’effet, principalement de la pression anthropique et du climat. Cette étude visait à analyser la dynamique de cette végétation de 1990 à 2020, dans les communes de Kouré, Farey, Gaya et Tanda. Les images Landsat 5TM (1990) et Landsat 8 de novembre (2020) ont été utilisées. La classification non supervisée par l’algorithme iso-data et le calcul des superficies au moyen du logiciel ENVI et Excel ont permis de quantifier les transformations spatiales survenues sur la base du fichier HBF, dont la sortie est une matrice de transition. Les NDVI ont été calculés grâce à la commande Quick statistic d’ENVI et les indices Standardisés des Précipitations à partir des cumuls annuels des précipitations. Les résultats ont montré une régression de végétation contractée régulière de 63,26%, de 55,76% et de 34,75% respectivement à Kouré, à Farey et dans le bloc Gaya/Tanda. De plus, une régression de la végétation contractée dégradée de 40,74%, de 555,39% et de 8,29% été enregistrée respectivement à Kouré à Farey et dans le au bloc Gaya/Tanda. La corrélation positive entre l’indice standardisé de précipitation et l’indice de végétation a été significative à Farey et non significatif à Kouré et Gaya. The contracted vegetation of western Niger constitutes ecosystems in which local communities derive most of their livelihood from timber exploitation. Animals graze here throughout the rainy season. Its degradation has increased over the last three decades, mainly due to anthropic pressure and climate. The aim of this study was to analyze the dynamics of this vegetation from 1990 to 2020, in the communes of Kouré, Farey, Gaya and Tanda. Landsat 5TM (1990) and Landsat 8 November (2020) images were used. Unsupervised classification using the iso-data algorithm and area calculations using ENVI and Excel software were used to quantify spatial transformations based on the HBF file, the output of which is a transition matrix. NDVI was calculated using ENVI's Quick statistic command, and Standardized Precipitation Indices were calculated from annual rainfall totals. The results showed a regular contracted vegetation regression of 63.26%, 55.76% and 34.75% respectively at Kouré, Farey and in the Gaya/Tanda block. In addition, a regression of degraded contracted vegetation of 40.74%, 555.39% and 8.29% was recorded in Kouré, Farey and the Gaya/Tanda block respectively. The positive correlation between the standardized rainfall index and the vegetation index was significant in Farey and insignificant in Kouré and Gaya.

Les systèmes dynamiques critiques pour la sécurité sont essentiels dans divers secteurs, tels que l'aérospatiale, les systèmes autonomes et les robots en santé, où des défaillances peuvent avoir des conséquences catastrophiques. Un défi majeur est la prise en compte de la dégradation des composants et des actionneurs, compromettant la sécurité et la stabilité des systèmes. Il est donc crucial d'intégrer l'état de santé du système dans la conception de la commande pour assurer une tolérance à la dégradation fonctionnelle. Ces systèmes impliquent souvent des incertitudes et des connaissances incomplètes, nécessitant des approches d'apprentissage pour assimiler les données disponibles. L'apprentissage par renforcement (RL) est une approche puissante capable de synthétiser des lois de commande optimales pour des systèmes dynamiques partiellement ou totalement inconnus. Cependant, le développement de ces approches présente des défis : la phase d'exploration nécessaire à l'apprentissage peut entraîner le système dans des régions non sûres, accélérant la dégradation des composants ; en outre, des garanties de sécurité pendant la phase opérationnelle sont cruciales pour assurer la sécurité continue du système. Le paradigme de l'apprentissage par renforcement sûr (Safe RL) vise à développer des approches RL prioritaires aux garanties de sécurité, ainsi qu'à la stabilité et l'optimalité des systèmes. Cette thèse aborde ces défis en synthétisant de nouvelles stratégies d'apprentissage de commande adaptatives aux incertitudes et à la dégradation fonctionnelle. Les contributions principales incluent :• garantir l'optimalité, la sécurité et la stabilité de la loi de commande pendant les phases d'exploration et d'exploitation du RL. En intégrant les fonctions de barrière de commande (CBFs) et les fonctions de Lyapunov de commande (CLFs) dans le cadre du RL, l'exploration sécurisée et l'exploitation stable sont assurées pour les problèmes de régulation et de suivi de trajectoire. Les CBFs définissent des régions de fonctionnement sûres, tandis que les CLFs assurent la stabilité du système. Ces fonctions guident le processus d'apprentissage, garantissant le respect des contraintes de sécurité et de stabilité;• ralentir la vitesse de dégradation en intégrant les taux de dégradation dans la conception de la commande, utilisant initialement une approche de contrôle optimal en temps discret pour les systèmes linéaires. Cela garantit que les actions de contrôle minimisent la dégradation des composants, prolongeant leur durée de vie. Pour les systèmes non linéaires, des méthodes RL sont utilisées pour résoudre le problème en temps discret et continu, fournissant des solutions adaptables aux dynamiques complexes;• proposer un nouvel algorithme de RL cyclique pour garantir la stabilité du système en cas de dégradation des actionneurs. Cet algorithme met à jour dynamiquement la loi de commande apprise, assurant une adaptation adéquate à mesure que les composants se dégradent. La nature cyclique de l'algorithme permet une réévaluation et un ajustement des lois de commande, garantissant une performance optimale continue malgré la dégradation. Ces approches ont été mises en œuvre à travers des simulations, démontrant leur efficacité dans des applications académiques
Safety-critical dynamical systems are essential in various industries, such as aerospace domain, autonomous systems, robots in healthcare area etc. where safety issues and structural or functional failure may lead to catastrophic consequences. A significant challenge in these systems is the degradation of components and actuators, which can compromise safety and stability of systems. As such, incorporating state of system's health within the control design framework is essential to ensure tolerance to functional degradation. Moreover, such system models often involve uncertainties and incomplete knowledge, especially as components degrade, altering system dynamics in a nonlinear manner, calling for development of learning approaches that envisage assimilation of available data within the control learning paradigm. However, assuring safety during the learning phase (exploration) as well as operational phase (exploitation) is of paramount importance when it comes to such dynamical systems. Traditional model-based control approaches, require precise system models, making them less effective under these conditions. In this context, Reinforcement Learning (RL) emerges as a powerful approach, capable of learning optimal control laws for partially or fully unknown dynamic systems, in the presence of input-output data (without the exact knowledge of system models). However, development and implementation of RL based approaches present their own challenges: the exploration phase, necessary for learning, can lead the system into unsafe regions and accelerate the speed of degradation; further, provable safety guarantees during the operational (exploitation) phase are equally important to ensure safety throughout the system operation. In this context, Safe Reinforcement Learning (Safe RL) paradigm targets development of RL based approaches that prioritize the safety guarantees, along with traditional stability, and optimality of systems. This thesis addresses these challenges by developing novel control learning strategies that adapt to system uncertainties and functional degradation. The main contributions of this thesis lie in proposition of novel approaches to addressing the challenges of system safety and stability, as well as decelerating the speed of degradation, thereby advancing the fields of safe RL and leading to proposition of Degradation-Tolerant Control (DTC). These contributions include:• ensuring the optimality, safety, and stability of control policy during both exploration and exploitation phases of RL. By integrating Control Barrier Functions (CBFs) and Control Lyapunov Functions (CLFs) within the RL framework, safe exploration and stable operation are ensured for both regulation and tracking problems. CBFs are used to define safe operating regions, while CLFs ensure that the system remains stable. These functions are incorporated into the RL algorithms to guide the learning process, ensuring that safety and stability constraints are respected;• decelerating the speed of degradation by incorporating degradation rates into control design, initially employing an optimal control approach in discrete time for linear systems. This ensures that control actions minimize the speed of degradation on system components, thereby extending their lifespan. For nonlinear systems, RL methods are employed to address the problem in both discrete and continuous time, providing adaptable solutions to complex dynamics;• proposal of a novel cyclic RL algorithm to ensure system stability under actuator degradation. This algorithm cyclically updates the learned control law, ensuring proper adaptation as system components degrade. The cyclic nature of the algorithm allows for reassessment and adjustment of control policies, ensuring continuous optimal performance despite ongoing degradation. These developed approaches were implemented through simulations, demonstrating their effectiveness in academic applications

Le sujet de cette thèse s'inscrit dans le cadre des systèmes tolérants aux défauts sous contraintes avec prise en considération de la dégradation des performances. L'objectif principal de ce travail consiste à considérer la gestion des références comme une partie intégrante du système de commande tolérant aux défauts. Dans la littérature, la plupart des méthodes actives de tolérance aux défauts supposent que le recouvrement du système nominal est toujours possible et que les performances nominales sont toujours atteignables. Cette condition est peu réaliste dans la pratique puisque plusieurs éléments empêchent le système reconfiguré de revenir à son mode de fonctionnement nominal. Dans le domaine industriel, l'ensemble des contraintes du système est un handicap majeur qui limite le fonctionnement nominal d'un système à des plages fonctionnelles bien définies. Ces plages fonctionnelles sont énormément réduites après l'apparition de certains défauts dits sévères et qui affectent généralement les actionneurs. Par conséquent, cette hypothèse de recouvrement des performances nominales dans le cas des systèmes sous contraintes limite l'ensemble des défauts traités par ces méthodes classiques à quelques défauts dits mineurs. Afin de remédier a ce problème, une architecture de reconfiguration structurée en deux niveaux est proposée. Le premier concerne les algorithmes classiques de reconfiguration en agissant sur un contrôleur reconfigurable, et le deuxième agit sur le module de gestion des références conçu à base d'un gouverneur de référence avec offset. La connaissance exacte du modèle en post-défaut nécessite un système de détection et diagnostic de défaut qui permet d'estimer l'amplitude de défaut, ce qui conduit à la synthèse d'un observateur adaptatif d'estimation de défaut à base de LMI. Afin de synchroniser le déroulement du processus FTC, deux indices ont été conçus. Le premier indice porte sur le mécanisme de décision permettant de sélectionner le/les niveau(x) de reconfiguration nécessaire(s) à l'accommodation du défaut. Le deuxième indice permet d'évaluer le niveau de dégradation du système " post-défaut ". Une dégradation de performance est toujours admise tant que les consignes de sécurité sont respectées.

De nos jours, les éoliennes contribuent à une large partie de production d'énergie dans le monde. En 2013, 2,7% de la production d'électricité mondiale était éolienne, avec un objectif d'atteindre 14% de la demande d'électricité totale en 2020. Pour satisfaire ces exigences, la taille standard de la turbine éolienne tend à grandir. Les éoliennes de tailles des mégawatts sont très coûteuses, et leur rendement devrait être optimisé pour maximiser l'énergie produite et protéger les équipements de toute dégradation pour optimiser leur durée de vie.Dans ce projet de thèse, la commande prédictive à base de modèle (MPC) est utilisée pour la commande et la commande tolérante aux défauts de l'éolienne. Afin d'optimiser le temps de calcul de la commande MPC, qui peut rendre son implémentation en ligne irréalisable, les entrées de la commande ont été paramétrées par les fonctions de Laguerre (LMPC) ou les fonctions de Kautz (KMPC). Ceci a permis de réduire le temps de calcul d'un tiers. La commande MPC robuste par approche min-max a également été considérée dans l'objectif de rendre la stratégie de commande robuste aux incertitudes paramétriques, et à l'apparition de défauts. Ces différentes stratégies ont état évaluées sur un modèle de l'éolienne à deux masses, avec une commande multi entrée/multi avec contraintes sur les entrées et les sorties.Dans le chapitre V, la commande MPC paramétrée par les fonctions de Laguerre ou de Kautz a été reformulée dans l'unique objectif de compenser le défaut. En effet, sur une éolienne en fonctionnement stable et possédant des lois de commande qui ne s'accommode pas aux défauts, il est possible de calculer la correction nécessaire à considérer par les lois existantes afin de compenser le défaut, si le défaut est bien détecté et estimé. Cette stratégie est recherchée si l'industriel ne souhaite pas changer les lois de commande établies sur l'éolienne, car les stratégies de commande MPC discutées peuvent faire l'ensemble de travail : poursuite de la trajectoire désirée et l'accommodation aux défauts
Nowadays, wind turbines contribute to a large part of energy production in the world. In 2013, 2.7% of global electricity production was based on wind power, with a goal of reaching 14% of total electricity demand in 2020. The progression was remarkable in the last years, namely in France where the wind power generation increased from 2.5 TWh (terawatt-hour) in 2013 to 21.1 TWh in 2015.In order to satisfy these objectives, the standard size of the wind turbine tends to grow. However, the megawatt size wind turbines are very expensive and thus their efficiency has to be optimized in order to maximize the produced energy. Furthermore, it is aimed to protect the equipment from damage and maximize the service life of wind turbines, which is usually 20 years.In this thesis, model predictive control (MPC) is used to control the wind turbine and to identify the faults that could occur. Since the computation time in the MPC strategy is high, its use in real time fast systems may become unfeasable. To overcome this difficulty, the MPC control inputs are parametrized by Laguerre functions (LMPC) or Kautz functions (KMPC). This allowed decreasing the computation time by 33% compared to non-parametrized MPC. The min-max MPC approach is also considered in order to render the control strategy robust to parametric uncertainties and faults scenarios.These control strategies are evaluated on a wind turbine model with a multi-input (pitch angle and generator torque) / multi- output (generator power and generator speed) control, with constraints on inputs and outputs. These results are discussed in Chapter IV.In Chapter V, the Laguerre or Kautz parameterized MPC is reformulated with the objective of faults compensations. Indeed, if the faults are detected and estimated then it is possible to calculate the correction required to compensate these faults. This strategy becomes interesting from a wind turbine is operated with a controller that is not aimed to be changed for security or cost reasons, and the objective of the operator is only to compensate actuator or sensor faults. In these simulations, an available benchmark was used with the controller implemented in it.The thesis also contains a bibliographic and three introductory chapters discussing the state of the art of the turbine model, its control, fault detection and the MPC strategies used in this work

Le sujet de cette thèse s'inscrit dans le cadre des systèmes tolérants aux défauts sous contraintes avec prise en considération de la dégradation des performances. L'objectif principal de ce travail consiste à considérer la gestion des références comme une partie intégrante du système de commande tolérant aux défauts. Dans la littérature, la plupart des méthodes actives de tolérance aux défauts supposent que le recouvrement du système nominal est toujours possible et que les performances nominales sont toujours atteignables. Cette condition est peu réaliste dans la pratique puisque plusieurs éléments empêchent le système reconfiguré de revenir à son mode de fonctionnement nominal. Dans le domaine industriel, l'ensemble des contraintes du système est un handicap majeur qui limite le fonctionnement nominal d'un système à des plages fonctionnelles bien définies. Ces plages fonctionnelles sont énormément réduites après l'apparition de certains défauts dits sévères et qui affectent généralement les actionneurs. Par conséquent, cette hypothèse de recouvrement des performances nominales dans le cas des systèmes sous contraintes limite l'ensemble des défauts traités par ces méthodes classiques à quelques défauts dits mineurs. Afin de remédier a ce problème, une architecture de reconfiguration structurée en deux niveaux est proposée. Le premier concerne les algorithmes classiques de reconfiguration en agissant sur un contrôleur reconfigurable, et le deuxième agit sur le module de gestion des références conçu à base d'un gouverneur de référence avec offset. La connaissance exacte du modèle en post-défaut nécessite un système de détection et diagnostic de défaut qui permet d'estimer l'amplitude de défaut, ce qui conduit à la synthèse d'un observateur adaptatif d'estimation de défaut à base de LMI. Afin de synchroniser le déroulement du processus FTC, deux indices ont été conçus. Le premier indice porte sur le mécanisme de décision permettant de sélectionner le/les niveau(x) de reconfiguration nécessaire(s) à l'accommodation du défaut. Le deuxième indice permet d'évaluer le niveau de dégradation du système « post-défaut ». Une dégradation de performance est toujours admise tant que les consignes de sécurité sont respectées
The subject of this thesis is part of fault tolerant control systems under constraints with consideration of performance degradation. The main objective of this work is to consider the reference management as an integral part of the fault tolerant control system. In the literature, the most active methods of fault tolerance imply that recovery of the nominal system is always possible and that performance ratings are still achievable. This requirement is unrealistic in practice because several factors prevent the system reconfigured back to its nominal operating mode. In industry, the set of system constraints is a major problem which limits the nominal operating of the system to defined functional ranges. These functional ranges are reduced dramatically after the occurrence of some faults known as severe faults that generally affect the capacity of actuators. Therefore, this assumption of nominal performance recovery in the case of systems under constraints limits the set of faults treated with these conventional methods to a few minor faults. To remedy this problem, architecture of reconfiguration structured in two levels is proposed. The first level concerns the conventional reconfiguration algorithms acting on a reconfigurable controller, and the second acts on the module of reference management based on a reference-offset governor. The exact knowledge of the post-fault model requires a fault detection and diagnosis system to estimate the magnitude of fault, which led to the synthesis of an adaptive observer based LMI for estimating fault. To synchronize the FTC process flow, two indices have been designed. The first index refers to the decision mechanism for selecting the reconfiguration level required for the accommodation of the fault. The second index used to evaluate the level of the degradation of the system "post-fault". The performance degradation is still allowed as long as safety instructions are respected

Le sujet de cette thèse s'inscrit dans le cadre des systèmes tolérants aux défauts sous contraintes avec prise en considération de la dégradation des performances. L'objectif principal de ce travail consiste à considérer la gestion des références comme une partie intégrante du système de commande tolérant aux défauts. Dans la littérature, la plupart des méthodes actives de tolérance aux défauts supposent que le recouvrement du système nominal est toujours possible et que les performances nominales sont toujours atteignables. Cette condition est peu réaliste dans la pratique puisque plusieurs éléments empêchent le système reconfiguré de revenir à son mode de fonctionnement nominal. Dans le domaine industriel, l'ensemble des contraintes du système est un handicap majeur qui limite le fonctionnement nominal d'un système à des plages fonctionnelles bien définies. Ces plages fonctionnelles sont énormément réduites après l'apparition de certains défauts dits sévères et qui affectent généralement les actionneurs. Par conséquent, cette hypothèse de recouvrement des performances nominales dans le cas des systèmes sous contraintes limite l'ensemble des défauts traités par ces méthodes classiques à quelques défauts dits mineurs. Afin de remédier a ce problème, une architecture de reconfiguration structurée en deux niveaux est proposée. Le premier concerne les algorithmes classiques de reconfiguration en agissant sur un contrôleur reconfigurable, et le deuxième agit sur le module de gestion des références conçu à base d'un gouverneur de référence avec offset. La connaissance exacte du modèle en post-défaut nécessite un système de détection et diagnostic de défaut qui permet d'estimer l'amplitude de défaut, ce qui conduit à la synthèse d'un observateur adaptatif d'estimation de défaut à base de LMI. Afin de synchroniser le déroulement du processus FTC, deux indices ont été conçus. Le premier indice porte sur le mécanisme de décision permettant de sélectionner le/les niveau(x) de reconfiguration nécessaire(s) à l'accommodation du défaut. Le deuxième indice permet d'évaluer le niveau de dégradation du système « post-défaut ». Une dégradation de performance est toujours admise tant que les consignes de sécurité sont respectées
The subject of this thesis is part of fault tolerant control systems under constraints with consideration of performance degradation. The main objective of this work is to consider the reference management as an integral part of the fault tolerant control system. In the literature, the most active methods of fault tolerance imply that recovery of the nominal system is always possible and that performance ratings are still achievable. This requirement is unrealistic in practice because several factors prevent the system reconfigured back to its nominal operating mode. In industry, the set of system constraints is a major problem which limits the nominal operating of the system to defined functional ranges. These functional ranges are reduced dramatically after the occurrence of some faults known as severe faults that generally affect the capacity of actuators. Therefore, this assumption of nominal performance recovery in the case of systems under constraints limits the set of faults treated with these conventional methods to a few minor faults. To remedy this problem, architecture of reconfiguration structured in two levels is proposed. The first level concerns the conventional reconfiguration algorithms acting on a reconfigurable controller, and the second acts on the module of reference management based on a reference-offset governor. The exact knowledge of the post-fault model requires a fault detection and diagnosis system to estimate the magnitude of fault, which led to the synthesis of an adaptive observer based LMI for estimating fault. To synchronize the FTC process flow, two indices have been designed. The first index refers to the decision mechanism for selecting the reconfiguration level required for the accommodation of the fault. The second index used to evaluate the level of the degradation of the system "post-fault". The performance degradation is still allowed as long as safety instructions are respected

Cette thèse présente une analyse de la stabilité pour une classe de systèmes non linéaires incertains et une méthode pour concevoir des contrôleurs flous robustes pour stabiliser les systèmes multi-sources d'énergie assujettis à des incertitudes paramétriques, des défauts de capteur, des défauts d'actionneurs, d’entrées inconnues et des perturbations. Tout d'abord, le modèle flou de Takagi-Sugeno (TS) est adopté pour la modélisation floue du système non linéaire incertain. Ensuite, nous proposons une méthode d’observateurs flous dédiés (OFD) et un Observateur Flou Proportionnel Intégral (OFPI) et une commande tolérante aux fautes pour les systèmes de type TS. Les observateurs dédiés fournissent des résidus pour la détection et la localisation des défauts de capteurs qui peuvent affecter un modèle TS et l’observateur proportionnel intégral permet d’estimer les défauts d'actionneurs qui alimentent le banc d’observateurs dédiés pour reconfigurer la loi de commande. Le concept de compensations distribuées parallèle (PDC) est utilisé pour concevoir une commande floue tolérante aux fautes et des observateurs à partir des modèles flous TS. Les systèmes flous TS sont classés en trois familles sur la base des matrices d'entrée et une synthèse de la commande est proposée pour chaque famille. Dans chaque famille, des conditions suffisantes sont établies pour la stabilisation robuste, dans le sens de Taylor et de Lyapunov, pour le système flou TS. Des conditions suffisantes sont formulées sous la forme d'inégalités matricielles linéaires (LMI) et d’égalités linéaires matricielles (LME). Des remarques importantes pour l'analyse de la stabilité et le concept sont données. L'efficacité de la méthodologie de conception de la commande proposée est finalement démontrée par un système hybride éolien-diesel (HWDS), système d'énergie éolienne (SEA) avec les machines asynchrones à double alimentation (MADA) et une installation photovoltaïque de nouvelle génération (PV)
This thesis presents stability analysis for a class of uncertain nonlinear systems and a method for designing robust fuzzy controllers to stabilize the multivariable multi-sources of energy systems subject to parameter uncertainties, sensor faults, actuator faults/unknown inputs and wind disturbance. First, the Takagi–Segno (TS) fuzzy model is adopted for fuzzy modeling of the uncertain nonlinear system. Next, we propose a Fuzzy Dedicated Observers (FDOS) method and a Fuzzy Proportional-Integral Estimation Observer (FPIEO) with a Fuzzy Fault Tolerant Control (FFTC) algorithm for TS systems. FDOS provide residuals for detection and isolation of sensor faults which can affect a TS model and FPIEO estimate the actuator faults which fed to the FDOS to reconfigure the controller. The concept of the Parallel Distributed Compensation (PDC) is employed to design FFTC and observers from the TS fuzzy models. Sufficient conditions are derived for robust stabilization, in the sense of Taylor series stability and Lyapunov method, for the TS fuzzy system with parametric uncertainties, sensor faults, actuator faults/unknown inputs and wind disturbance. The sufficient conditions are formulated in the format of Linear Matrix Inequalities (LMIs) and Linear Matrix Equalities (LMEs). Important issues for the stability analysis and design are remarked. The effectiveness of the proposed controller design methodology is finally demonstrated through a Hybrid Wind-Diesel System (HWDS), Wind Energy System (WES) with Doubly Fed Induction Generators (DFIG) and Photovoltaic (PV) generation system to illustrate the effectiveness of the proposed method

Une stratégie de commande tolérante aux fautes active pour des systèmes suractionnés est présentée dans ce mémoire de thèse. Elle est formée de 4 étapes : détection rapide du défaut, activation d’une commande tolérante aux fautes qui assure le suivi de trajectoire du système en présence du défaut, localisation précise du défaut et finalement reconfiguration du système en déconnectant ou en bloquant dans une position déterminée, le composant défaillant. Cette stratégie de commande s’applique à un véhicule autonome de type 2WS4WD : lorsque la déviation latérale du véhicule dépasse un seuil de sécurité dynamique, une commande tolérante aux fautes basée sur la génération de références est activée. Son objectif est d’assurer la redistribution des tâches au niveau des actionneurs sains, non utilisés en fonctionnement normal, pour compenser l’effet du défaut. La loi de commande est élaborée en utilisant la théorie de Lyapunov et la technique du backstepping et calculée par deux boucles interconnectées. La première boucle, appelée boucle externe, calcule les nouveaux objectifs locaux nécessaires pour atteindre l’objectif global du système. La second boucle, appelée boucle interne, calcule la loi de commande nécessaire pour assurer le suivi des objectifs locaux élaborés dans la boucle externe. Un algorithme de localisation précise de défaut est ensuite appliqué pour déterminer le composant défaillant. Une fois ce composant identifié, le système suractionné est reconfiguré en utilisant uniquement les composants sains. Les algorithmes de diagnostic et de commande tolérante aux fautes sont finalement validés en utilisant une co-simulation des logiciels CarSim et Matlab/Simulink
An active fault tolerant control (AFTC) strategy for overactuated systems is presented in this thesis. It consists of four steps: detecting very quickly the fault, activating a fault tolerant control law for preserving the stability of the overactuated system in presence of the fault, localizing precisely the faulty component, and finally reconfiguring the system by maintaining only the healthy components. This strategy is applied to an autonomous 2WS4WD vehicle : when the vehicle’s lateral deviation exceeds a dynamic security threshold, the fault tolerant control algorithm is activated. It is based on a dynamic reference generation and consists in controlling the redundant actuators which are not used in normal behavior. The control law used for this task is designed using Lyapunov theory and backstepping technique. It consists of two interconnected control loops: an outer loop and an inner loop. The outer loop ensures the computation of dynamic references necessary for preserving the trajectory tracking of the vehicle. The inner loop ensures the tracking of the dynamic references generated in the outer loop. A fault isolation module is then applied to determine precisely the faulty component. Once it is isolated, the system is controlled by using only healthy components. The diagnosis and fault tolerant control schemes are validated on a realistic vehicle model using a co-simulation between CarSim and Matlab/Simulink softwares

Les diverses normes internationales obligent les constructeurs automobiles à optimiser les chaînes de propulsion conventionnelles mais surtout à développer d’autres alternatives de motorisation dont l’une des plus prometteuses est le véhicule électrique. Néanmoins ces nouvelles propulsions doivent garantir les mêmes performances et le même niveau de sureté de fonctionnement (fiabilité et sécurité en l’occurrence). La chaîne de propulsion électrique est conçue autour d’un nombre important de constituants (machine électrique, capteur(s), convertisseur(s) de l’électronique de puissance, etc.) qui peuvent être le siège de défauts. La détection et la localisation de ces défauts sont indispensables mais pas suffisantes pour assurer la sureté de fonctionnement du système. En effet pour assurer un fonctionnement en mode dégradé, il faut mettre en œuvre une architecture de commande tolérante aux fautes. L'objectif principal de cette thèse est de proposer des nouvelles architectures de commande tolérante aux défauts (Fault Tolerant Control en anglais) d’un véhicule électrique propulsé par une machine asynchrone, en présence de plusieurs types de défaut du capteur mécanique. Cette thèse est organisée en 4 chapitres.Le Chapitre 1 est un état de l’art exhaustif avec une analyse critique des architectures et des systèmes de contrôle commande tolérants aux fautes des chaînes de traction électrique ainsi qu'un état de l'art des différents défauts qui peuvent apparaitre dans la chaine de traction électrique. Le Chapitre 2 propose deux architectures de commande tolérante aux fautes : l’Hybride FTC et le GIMC (Generalised Internal Model Control) ; l’approche Hybride FTC est une combinaison de deux contrôleurs, le premier est un régulateur PI pour le mode sain et le second un correcteur robuste H infini pour le mode défaillant. L’architecture GIMC permet la restructuration de la loi de commande d'une manière adaptative. Elle est conçue afin d’assurer une bonne robustesse du système en présence de défaut grâce à une boucle interne faisant office de boucle de correction et de diagnostic.Le Chapitre 3 est consacré exclusivement à la commande tolérante aux fautes à base d'algorithme de vote, en faisant une étude comparative de 4 algorithmes avec trois topologies différentes : une première structure est proposée sur la sortie du système, une deuxième structure est appliquée sur la commande du système, et la troisième structure est une hybridation des deux précédentes.Le Chapitre 4 est dédié à la validation expérimentale des architectures décrites précédemment. Les résultats obtenus montrent l’efficacité des approches FTC proposées
The various international standards require automakers to optimize conventional power train but mainly to develop other alternatives to drive, one of the most promising is the electric vehicle. However, these new drives should guarantee the same performance and the same level of dependability (reliability and security in this case).Electric power train is built around a large number of components (electrical machine, the sensor, the converter, power electronics, etc.) which may be affected by defects. The detection and localization of these defects are essential but not sufficient to ensure the dependability of the system. Indeed, to ensure operation in degraded mode, you must implement architecture of fault tolerant control (FTC). The main objective of this thesis is to propose new fault tolerant control architectures of an electric vehicle induction machine power train in the presence of several types of mechanical sensor failure. This thesis is organized into four chapters.Chapter 1 is a comprehensive state of the art with a critical analysis of architectures and control systems tolerant to faults of electric powertrains and a state of the art of the various defects that may occur in the chain of electric traction.Chapter 2 proposes two architectures of fault tolerant control: Hybrid FTC and GIMC (Generalised Internal Model Control); Hybrid FTC approach is a combination of two controllers, the first is a PI controller for the sound mode and the second a robust controller for the failed H infinity mode. The architecture allows GIMC restructuring the control law in an adaptive manner. It is designed to ensure robustness of the system in the presence of a fault with an inner loop acting loop correction and diagnosis.Chapter 3 is devoted exclusively to the algorithm voting fault tolerant control based on comparative study of four algorithms with three different topologies: a first structure is proposed on the system output, a second structure is applied system control, and the third structure is a two preceding hybridization.Chapter 4 is devoted to the experimental validation of the architecture described above. The results show the effectiveness of the approaches proposed FTC

Les véhicules modernes sont de plus en plus équipés de nouveaux organes visant à améliorer la sécurité des occupants. Ces nouveaux systèmes sont souvent des organes actifs utilisant des données de capteurs sur le véhicule. Cependant, en cas de mauvais fonctionnement d'un capteur, les conséquences pour le véhicule peuvent être dramatiques. Afin de garantir la sécurité dans le véhicule, des nouvelles méthodologies de détections de défauts adaptées pour les véhicules sont proposées. Les méthodologies présentées sont étendues de la méthode de l'espace de parité pour les systèmes à paramètres variant (LPV). En outre, la transformation du problème de détection de défauts pour la détection de situations critiques est également proposée. Des résultats applicatifs réalisés sur un véhicule réel dans le cadre du projet INOVE illustrent les performances des détections de défauts et la détection de perte de stabilité du véhicule.

Un système multi-agents (MAS) peut-être défini par un groupe d'agents qui communiquent entre eux. Au cours de la dernière décennie, les MAS se sont révélés être une solution efficace et économique à de nombreux problèmes d'ingénierie complexes, difficiles voire impossibles à résoudre par un seul agent.Malgré l’abondance de résultats dans la littérature concernant sur le contrôle coopératif des MAS, il y a encore des points d’amélioration, en particulier en termes de fiabilité et de performance de fonctionnement du contrôle coopératif en cas de panne. Cette thèse vise une contribuer à la résolution des problèmes de diagnostic de défaut distribué et de FTC pour les MAS non homogènes/hétérogènes à topologies commutées. Dans un premier temps, une approche basée sur un observateur de détection de défaut distribué (FD) pour un réseau d'agents non homogènes ayant des topologies de commutation est proposé. Nous avons commencé par la formalisation d'un modèle virtuel correspondant à chaque agent. Ce modèle prend en compte toutes les informations locales disponibles pour l'agent, à savoir le modèle virtuel, ainsi que la fonction de commutation de topologie. Cette représentation se présente sous la forme d'un système commuté impulsif continu. Par la suite, nous présentons une approche basée sur l'IMT pour concevoir un filtre FD distribué. Dans cette approche proposée, nous utilisons des indices H_ /Hinf pour garantir la sensibilité du résidu aux défauts ainsi que sa robustesse à la perturbation. Nous utilisons également plusieurs fonctions de Lyapunov qui satisfont à la contrainte de commutation lente pour assurer la convergence des observateurs synthétisés.Par la suite, notre étude porte sur l’estimation distribuée des défauts (FE) pour un réseau d'agents non homogènes avec des défauts actionneurs et des topologies de commutation. Dans ce travail, nous continuons à utiliser le modèle virtuel commuté résultant de nos travaux sur FD pour représenter le modèle de chaque agent. Nous proposons une nouvelle méthode de décomposition qui permet de décomposer l'état de l'agent et de ses voisins en deux sous-états, l'un est affecté par les défauts actionneur et l'autre n'est pas affecté par les défauts. Un observateur distribué pour chaque agent est également proposé pour estimer les sous-ensembles d'état. Enfin, les estimations de défaut sont obtenues en utilisant simultanément l'estimation d'état et un différenciateur exact robuste. Il convient de noter que cette approche proposée est distribuée à la fois dans la conception et la mise en œuvre. En effet, elle n'a pas besoin des informations de l'ensemble des systèmes et elle permet également à chaque agent d'estimer ses défauts et ceux de ses voisins. Par conséquent, nous pouvons ainsi réduire les temps de calcul et de communication lors d’une mise en œuvre dans des applications pratiques.Enfin, le développement de FE et FTC pour un réseau d'agents hétérogènes soumis à des défauts actionneurs et à un consensus de sortie est abordé. L'objectif est d'améliorer par FTC la fiabilité et les performances lors d’un fonctionnement coopératif des MAS hétérogènes avec présence de défauts. Cette approche est basée sur des modèles de référence internes et un observateur d'estimation des défauts. Les agents s'appuient sur les informations fournies par les modules FE et ne nécessitent aucune connaissance a priori sur le défaut. Un FE décentralisé basé sur l'observateur est synthétisé pour estimer les états et les défauts de l'actionneur. La conception des observateurs est donnée après des décompositions d'état en utilisant des matrices de transformation. Ensuite, un contrôleur à consensus tolérant aux défauts est proposé. Il utilise l'état estimé et les défauts estimés résultant de l'observateur d'estimation des défauts. L’accord entre les agents est obtenu en résolvant le problème du consensus des références internes
A multi-agent system (MAS) can be defined by a group of agents that communicate with each other. Over the past decade, MAS have proven to be an effective and economical solution to many complex engineering problems that are difficult or even impossible to solve by a single agent.Despite the abundance of results in the literature on cooperative control of SAM, there are still areas for improvement, in particular in terms of reliability and operational performance of cooperative control in the event of a failure. This thesis aims to contribute to the resolution of the problems of distributed fault diagnosis and FTC for non-homogeneous / heterogeneous MAS with switched topologies. First, an approach based on a distributed fault detection (FD) observer for a network of non-homogeneous agents with switching topologies is proposed. We started with the formalization of a virtual model corresponding to each agent. This model takes into account all the local information available to the agent, namely the virtual model, as well as the topology switching function. This representation is presented in the form of a switched continuous impulsive system. Next, we present an IMT-based approach to design a distributed FD filter. In this proposed approach, we use H_ / Hinf indices to guarantee the sensitivity of the residue to defects as well as its robustness to disturbance. We also use several Lyapunov functions which satisfy the slow switching constraint to ensure the convergence of the synthesized observers.Subsequently, our study focuses on distributed fault estimation (FE) for a network of non-homogeneous agents with actuator faults and switching topologies. In this work, we continue to use the switched virtual model resulting from our work on FD to represent the model of each agent. We propose a new method of decomposition which makes it possible to decompose the state of the agent and its neighbors in two sub-states, one is affected by the actuator faults and the other is not affected by the faults. A distributed observer for each agent is also proposed to estimate the state subsets. Finally, default estimates are obtained by simultaneously using state estimation and a robust exact differentiator. It should be noted that this proposed approach is distributed both in design and implementation. Indeed, it does not need information from all the systems and it also allows each agent to estimate its faults and those of its neighbors. As a result, we can reduce computation and communication times when implemented in practical applications.Finally, the development of FE and FTC for a network of heterogeneous agents subject to actuator faults and an exit consensus is discussed. The objective is to improve reliability and performance by FTC during cooperative operation of heterogeneous MAS with the presence of faults. This approach is based on internal reference models and an observer for estimating faults. The agents rely on the information provided by the FE modules and do not require any prior knowledge of the fault. A decentralized FE based on the observer is synthesized to estimate the states and faults of the actuator. The design of the observers is given after state decompositions using transformation matrices. Next, a fault-tolerant consensus controller is proposed. It uses the estimated state and the estimated faults resulting from the defect estimation observer. The agreement between the agents is obtained by solving the problem of consensus of internal references