Teses / dissertações: "Commande tolérante à la dégradation"

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Kanso, Soha. "Contributions to Safe Reinforcement Learning and Degradation Tolerant Control Design". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2024. https://docnum.univ-lorraine.fr/ulprive/DDOC_T_2024_0261_KANSO.pdf.

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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

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Boussaid, Boumedyen. "Contribution à la tolérance active aux défauts des systèmes dynamiques par gestion des références". Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00624964.

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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.

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Benlahrache, Mohamed Abdelmoula. "Commande prédictive, et commande tolérante aux défauts appliquées au système éolien". Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1125/document.

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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

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Boussaïd, Boumedyen. "Contribution à la tolérance active aux défauts des systèmes dynamiques par gestion des références". Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10052/document.

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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

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Boussaïd, Boumedyen. "Contribution à la tolérance active aux défauts des systèmes dynamiques par gestion des références". Electronic Thesis or Diss., Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10052.

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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

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Ibrahim, Elkhatib. "Commande intelligente tolérante aux fautes des systèmes multi-sources d'énergie". Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10086/document.

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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

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Haddad, Alain. "Stratégie de commande tolérante aux fautes active pour des systèmes suractionnés". Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10207/document.

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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

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Raisemche, Aziz. "Commande tolérante aux défauts d’une chaine de traction d’un véhicule électrique". Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112342/document.

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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

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Varrier, Sébastien. "Détection de situations critiques et commande robuste tolérante aux défauts pour l'automobile". Phd thesis, Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00907345.

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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.

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Nguyen, Thi Thanh Quynh. "Diagnostic distribué et commande tolérante aux défauts pour les systèmes multi-agents". Thesis, Reims, 2020. http://www.theses.fr/2020REIMS006.

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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

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Djemili, Issam. "Contribution au diagnostic et à la commande tolérante aux fautes des moteurs Diesel". Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10177.

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Les moteurs Diesels modernes sont équipés de capteurs et d’actionneurs contrôlables tels que la vanne de recirculation des gaz d’échappement, le turbocompresseur à géométrie variable. Cette instrumentation sophistiquée nécessite de faire appel à des systèmes de diagnostic embarqués pour déceler et localiser les défaillances. Les techniques utilisées actuellement basées sur le traitement des signaux s’avèrent insuffisantes. Notre motivation est de concevoir un système de diagnostic à base de modèles mathématiques permettant au moteur d’avoir un fonctionnement sûr et optimisé. Le travail consiste donc à surveiller les défaillances du moteur notamment au niveau de la boucle d’air. Ainsi une défaillance peut entraîner une augmentation de la consommation ou une augmentation des émissions polluantes. Dans un premier temps, un système de diagnostic basé sur un observateur non linéaire robuste à entrées inconnues est proposé en vue de détecter et de localiser les défauts d’actionneurs. Dans un deuxième temps, la boucle d’air du moteur diesel est modélisée en présence de fuites au niveau du collecteur d’admission. Des approches basées sur des observateurs sont proposées pour la détection et l’estimation de ces fuites. Une fois les fuites détectés et estimées, une stratégie de commande tolérante aux fautes du moteur diesel soumis à ces fuites est proposée. La commande tolérante aux fautes intègre l'estimation de l'état, l'identification de la fuite et la loi de commande nominale, en vue de garantir la stabilisation du système défaillant. Les performances des approches proposées sont illustrées par le simulateur professionnel AMEsim en co-simulationavec MATLAB. Une installation expérimentale est mise en œuvre en utilisant un dSPACE MicroAutoBox
Modern Diesel engines are equipped with sensors and actuators such as the controllable valve of the exhaust gas recirculation, variable geometry turbocharger. This requires sophisticated instrumentation to need on board diagnostic systems to detect and isolate faults. Techniques currently used in industry based on signal processing are limited. Our motivation is to develop a model based diagnostic system allowing the engine to have a safe and optimized functioning. The work is to monitor the diesel engine including the air loop. At first, a diagnostic system based on a robust nonlinear unknown input observer is developed to detect and to isolate actuators faults. In a second step, the air path subject to intake manifold leakages is modeled. Three approaches based on observers are developed to detect and estimate such leakages. Once the leakages detected and estimate, a fault tolerant control strategy for diesel engine subject to leakages is proposed. The proposed FTC design scheme integrates the state estimation, the leakage identification and the state feedback control law, to guaranty the stabilization of the faulty plant. The performances of the proposed approaches are illustrated by a professional simulator AMESim in co-simulation with MATLAB. In order to test these approaches in real time, experimental facility is implemented using a dSPACE MicroAutoBox

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Jarrou, Abderrahmane. "Diagnostic de défauts et commande tolérante aux défauts des systèmes à énergie renouvelable". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0052.

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Ce travail de thèse a pour objectif de développer pour un système de production d’énergies renouvelables multi-sources des outils méthodologiques de diagnostic de défauts et de commande tolérante à ces mêmes défauts. Dans ce contexte on considère un système de production-stockage et consommation d’énergie intelligent, capable de réagir dynamiquement à son contexte d’usage et dont la consommation d’énergie est mesurée et contrôlée grâce à des systèmes de surveillance. A partir de ces flux d’informations, les performances énergétiques de bâtiments existants (récents et anciens) peuvent être surveillées, évaluées et contrôlées par le développement de méthodologies et d’outils s’appuyant sur des facteurs pertinents tels que le comportement de l’usager, les prévisions météorologiques, l’occurrence de défauts, ... Cette thèse propose l’élaboration d’un schéma de commande optimale pour contrôler les conditions climatiques du bâtiment. L’objectif est d’assurer le confort des occupants avec le minimum d’énergie consommée. Une approche MPC (model predictive control) est proposée tout d’abord dans contexte centralisé, puis déclinée dans une version distribuée pour des bâtiments de grandes dimensions. En présence de défauts, les performances énergétiques des bâtiments sont dégradées et il convient de mettre en œuvre une commande tolérante à ces défauts (FTC). Le schéma FTC proposé repose sur un diagnostic des instruments du bâtiment (capteur et actionneur) qui adapte les lois de commande en sorte que les performances actuelles restent proches des performances désirées. Dans la thèse ces approches sont développées dans un cadre de modélisation linéaire puis bilinéaire. Les résultats de simulation montrent l’efficacité des méthodes proposées
The aim of this thesis work is to develop methodological tools for fault diagnosis and fault tolerant control for a multi-source renewable energy production system. In this context we consider an intelligent energy production-storage and consumption system, capable of reacting dynamically to its context of use and whose energy consumption is measured and controlled by monitoring systems. Based on these information flows, the energy performance of existing buildings (new and old) can be monitored, evaluated and controlled by developing methodologies and tools based on relevant factors such as user behaviour, weather forecasts, occurrence of faults, ... This thesis proposes the development of an optimal control scheme to control the climatic conditions of the building. The objective is to ensure the comfort of the occupants with the minimum energy consumption. A MPC (model predictive control) approach is first proposed in a centralized context, then declined in a distributed version for large buildings. In the presence of faults, the energy performance of buildings is degraded and a fault-tolerant control (FTC) should be implemented. The proposed FTC scheme is based on a diagnosis of the building instruments (sensor and actuator) that adapts the control laws so that the current performance remains close to the desired performance. In the thesis these approaches are developed in a linear and then bi-linear modeling framework. Simulation results show the efficiency of the proposed methods

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Lamouchi, Rihab. "Contributions à l'observation et à la commande tolérante aux fautes des systèmes incertains". Thesis, Paris, CNAM, 2017. http://www.theses.fr/2017CNAM1134/document.

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Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire portent sur la synthèse d'observateurs intervalles pour la commande tolérante aux fautes de systèmes incertains. La présence de défauts, d'incertitudes et de perturbations peut provoquer des réactions indésirables du système commandé. Dans ce contexte, nous avons développé deux approches de commande tolérante aux fautes basées sur des observateurs intervalles dans le cas où les défauts et les incertitudes sont inconnus mais bornés. La première approche, dite passive, permet de garantir la stabilité du système en boucle fermée y compris en présence de défauts actionneurs et/ou composants. La seconde approche, dite active, permet de compenser l'effet des défauts et d'assurer la stabilité et les performances désirées du système. Ces contributions sont validées par des simulations numériques
The research work presented in this thesis focuses on the design of interval observers for fault-tolerant control of uncertain systems. The presence of faults, uncertainties and disturbances in automated systems often causes undesirable reactions. In this context, two approaches of fault tolerant control have been developed based on interval observers in the case where the faults and the uncertainties are unknown but bounded. The first approach is passive and consists in ensuring the closed loop system stability even in the presence of actuator and/or component faults. The second approach, an active one, compensates the fault effect and ensures the system stability and desired performances. These contributions are validated through numerical simulations

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Lamouchi, Rihab. "Contributions à l'observation et à la commande tolérante aux fautes des systèmes incertains". Electronic Thesis or Diss., Paris, CNAM, 2017. http://www.theses.fr/2017CNAM1134.

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Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire portent sur la synthèse d'observateurs intervalles pour la commande tolérante aux fautes de systèmes incertains. La présence de défauts, d'incertitudes et de perturbations peut provoquer des réactions indésirables du système commandé. Dans ce contexte, nous avons développé deux approches de commande tolérante aux fautes basées sur des observateurs intervalles dans le cas où les défauts et les incertitudes sont inconnus mais bornés. La première approche, dite passive, permet de garantir la stabilité du système en boucle fermée y compris en présence de défauts actionneurs et/ou composants. La seconde approche, dite active, permet de compenser l'effet des défauts et d'assurer la stabilité et les performances désirées du système. Ces contributions sont validées par des simulations numériques
The research work presented in this thesis focuses on the design of interval observers for fault-tolerant control of uncertain systems. The presence of faults, uncertainties and disturbances in automated systems often causes undesirable reactions. In this context, two approaches of fault tolerant control have been developed based on interval observers in the case where the faults and the uncertainties are unknown but bounded. The first approach is passive and consists in ensuring the closed loop system stability even in the presence of actuator and/or component faults. The second approach, an active one, compensates the fault effect and ensures the system stability and desired performances. These contributions are validated through numerical simulations

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Oudin, Simon. "Commande adaptative pour avion de transport tolérante aux erreurs de modèle et aux pannes". Thesis, Toulouse, ISAE, 2013. http://www.theses.fr/2013ESAE0033.

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Cette thèse s'intéresse à l'adaptation des lois de pilotage d'un avion de transport civil aux différentes incertitudes qui peuvent affecter sa dynamique. Le procédé de pilotage adaptatif est censé fonctionner en temps réel à bord de l'avion afin d'optimiser la performance boucle fermée en fonction des conditions dans lesquelles il évolue. Les incertitudes peuvent être liées à la méconnaissance des conditions de vol (par exemple la vitesse et l'altitude), à des non-linéarités aérodynamiques inconnues ou encore à la méconnaissance du pilote aux commandes. Les procédés adaptatifs qui répondent à ces problèmes se doivent d'être performants sur l'ensemble du domaine opérationnel de l'avion en présence de perturbations réalistes. D'autres contraintes spécifiques peuvent être ajoutées en fonction du contexte (par exemple des charges limites, la stabilité aéroélastique, etc.). Plusieurs méthodes adaptatives sont testées afin d'adapter le système aux larges incertitudes qui le composent. Elles associent en général un estimateur en ligne (aussi appelé loi de mise-à-jour) à une loi de commande structurée. La synthèse de ces deux éléments peut être réalisée simultanément pour les méthodes adaptatives dites " directes ", comme par exemple le Model Reference Adaptative Control qui utilise la stabilité au sens de Lyapounov. Mais cette synthèse peut aussi être découplée pour les méthodes adaptatives dites "indirectes", ce qui offre un large choix de techniques pour chaque élément (comme les Moindres Carrés pour l'estimation de paramètres physiques incertains et la synthèse sous forme LFR pour le correcteur). Le choix de la méthode dépend fortement du contexte applicatif et des nombreuses contraintes associées. Trois applications sont au cœur de ce mémoire. Elles traitent de l'ajustement de lois de guidage à un modèle pilote inconnu, du contrôle longitudinal de non-linéarités de l'avion, et de la mise au point de lois longitudinale et latérale de pilotage manuel qui s'adaptent à des conditions de vol inconnues. Des méthodes avancées d'analyse linéaire et non-linéaire (dérivées de la µ-analyse et d'algorithmes d'optimisation) sont aussi mises en place pour valider ces systèmes sophistiqués adaptatifs en temps réel. D'une façon générale, les méthodes adaptatives indirectes ont donné le plus de satisfaction. Leur performance est aussi bonne que celle des méthodes directes, mais le fait qu'elles estiment en ligne des paramètres physiques facilite la surveillance temps réel du procédé adaptatif et sa validation
This thesis deals with adapting flight control laws of a civil transport aircraft to various incertainties which can affect its behaviour. The adaptive flight control system is supposed to run in real time onboard the airplane so that its closed-loop performance is optimized with respect to the current conditions. These incertainties may be linked to unknown flight conditions (e.g. unknown airspeed and altitude), or unknown aerodynamics non-linearities or even unknown behaviour of the pilot in command. The adaptive schemes that are derived to answer these problems must be valid on the whole flight envelope with realistic disturbances but other additional contraints may exist depending on the context (e.g. loads limits, aeroelastic stability, etc.). To accommodate for large uncertainties on the system, adaptive methods are investigated. They usually combine an online estimator (also called an update law) with a structured flight control law. The synthesis of both elements may be simultaneous on 'direct' adaptive methods, e.g. on Model Reference Adaptive Control, using Lyapunov's stability theory. But it can also be decoupled on 'indirect' adaptive methods, giving a full spectrum of techniques for both elements (such as Least-Squares for estimating unknown physical parameters and the LFR framework for designing controllers). The choice of a specific method really depends on the application context and the related constraints.Three applications are the core of this report. They deal with adjusting guidance law to the pilot's unknown behaviour, controlling a longitudinal non-linearity, and providing manual longitudinal and lateral flight control laws which adapt to unknown flight conditions. Advanced linear and non-linear analysis techniques (based on µ-analysis or on optimization algorithms) are also applied to validated these sophisticated real-time adaptive systems. Results showed that indirect adaptive schemes were generally the most satisfactory. Their performance is similar to the one of direct schemes but as indirect methods provide physical parameter estimates, real-time monitoring and offline validation seem quite easier

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Boukhari, Mohamed Riad. "Architecture de commande tolérante aux défauts capteurs proprioceptifs et extéroceptifs pour un véhicule autonome". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS029.

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Le véhicule autonome offre plusieurs avantages : le confort, la réduction du stress, et la réduction de la mortalité routière. Néanmoins, les accidents mortels impliquant sa responsabilité, ont mis en exergue ses limitations et ses imperfections. Ces accidents soulèvent des questions sur la fiabilité et des voix ont fait part d'une forte préoccupation pour la sécurité des usagers du véhicule autonome. En outre, les tâches de perception et de localisation des véhicules autonomes peuvent avoir des incohérences amenant à des erreurs qui nuiraient à la stabilité du véhicule. Les sources de ces incohérences peuvent être de natures différentes et agir à la fois sur le capteur lui-même (Hardware), ou bien sur le post-traitement de l'information (Software). Dans ce contexte, plusieurs difficultés doivent être surmontées pour arriver à sécuriser l'interaction des systèmes automatisés de conduite avec les conducteurs humains face à ces problèmes, l'adoption d'une stratégie de commande tolérante aux défauts est primordiale. Dans le cadre de cette thèse, des stratégies de détection et de tolérance aux fautes pour la perception et la localisation sont mise en œuvre. En outre, des stratégies de détection et d'estimation de défauts pour les capteurs proprioceptifs sont par ailleurs proposées. L'objectif est d'avoir une localisation fiable de défaut et assurer un fonctionnement avec des performances acceptables. Par ailleurs, vue l'imprédictibilité et la variété des scènes routières, une fusion tolérante aux fautes à base des algorithmes de vote est élaborée pour une meilleure perception. La fusion tire profit des technologies actuelles de détection d'obstacles (détection par radio, faisceaux lumineux ou par caméra) et l'algorithme de vote assure une sortie qui s'approche le plus de la réalité. Des tests avec des données réelles issues d'un véhicule démonstrateur sont utilisés pour valider les approches proposées dans cette thèse
Driverless vehicle offers several advantages: comfort, reduced stress, and reduced road mortality. Nevertheless, fatal accidents involving its responsibility, have highlighted its limitations and imperfections. These accidents raise questions about autonomous vehicle reliability, and voices expressed a strong concern for the safety of users of the autonomous vehicle. Furthermore, the tasks of perception and localization of autonomous vehicles may have inconsistencies leading to errors that would affect the stability of the vehicle. The sources of these inconsistencies can be of different natures and act both on the sensor itself (Hardware), or on the post-processing of information (Software). In this context, several difficulties must be overcome to secure the interaction of automated driving systems with human drivers facing these problems, the adoption of a fault-tolerant control strategy is paramount. In this thesis, a fault detection and fault tolerant control strategies for perception and localization are implemented. In addition, fault estimation strategies for proprioceptive sensors are also proposed. The purpose is to have a reliable fault localization and ensure acceptable performance. Moreover, given the unpredictability and variety of road scenes, a fault-tolerant fusion based on voting algorithms is developed for a better perception. The fusion takes advantage of current obstacle detection technologies (radio, light beam or camera detection) and the voting algorithm provides an output that is closest to reality. Tests with real data from a demonstrator vehicle are used to validate the approaches proposed in this thesis

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Kharrat, Dhouha. "Commande tolérante aux défauts des systèmes non linéaires : application à la dynamique du véhicule". Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2019. http://www.theses.fr/2019AMIE0012.

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Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'élaboration d'approches de commande tolérante aux défauts (FTC) ainsi que l'estimation simultanée des états du système et de défauts capteurs et actionneurs pour différentes classes de systèmes. Les conditions de synthèse décrites dans ce manuscrit améliorent et permettent de réduire le conservatisme des résultats existants dans la littérature. Dans une première étape, nous nous sommes intéressés à la synthèse de la commande FTC à base d'observateur pour les systèmes T-S descripteurs à retard en présence de défauts actionneurs. Les conditions de synthèse dépendantes de la taille du retard, à la fois de l'observateur et du contrôleur sont résolues en une seule étape. Dans une deuxième étape, nous avons proposé une stratégie d'estimation des défauts et de la commande FTC pour les systèmes descripteurs flous de type T-S en présence simultanée de défauts actionneurs et capteurs ainsi que des perturbations extérieures. La troisième et dernière partie de ce travail concerne la synthèse d'une loi de commande robuste FTC basée sur un observateur adaptatif descripteur pour la dynamique du véhicule. La méthode proposée offre des conditions de LMIs moins restrictives que celles établies dans la littérature. L'approche proposée est validée en simulation sur le logiciel Carsim comme étant une application de la dynamique dérive-lacet-roulis du véhicule en présence de défauts capteurs, actionneurs et de perturbations extérieures
This work deals with the development of new technologies of fault tolerant control (FTC), state and sensor/actuator faults estimation for different classes of systems. The algorithm described in this manuscript improve and reduce the conservatism of existing results in the literature. Firstly, we were interested in the synthesis of adaptive observer-based FTC for Takagi-Sugeno (T-S) descriptor systems with time-delay in presence of actuator faults. The analysis and design conditions of observer-based FTC are formulated into a set of delay-dependent linear matrix inequalities (LMIs) which can be solved in a single step. Then, an adaptive observer-based FTC strategy is proposed for both T-S descriptor systems and T-S fuzzy systems subject to simultaneous actuator and sensor faults under external disturbances. The last part of this work concerns the issue of the lateral vehicle and rollover dynamics which is approximated by the T-S fuzzy model under the influence of actuator and sensor faults with external disturbances. Using the cone complementarity linearization algorithm, the proposed method offers less restrictive LMI conditions than those established in the literature. The proposed approach is validated in simulation on the Carsim software as an application of the dynamics of the vehicle in presence of sensor, actuator faults and external disturbances

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Akrad, Ahmad. "Analyse et synthèse d’un contrôleur numérique pour la commande tolérante aux défauts du capteur mécanique d’une machine synchrone à aimants permanents". Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112017.

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L’objectif de ce travail est la conception d’une structure de commande tolérante aux défauts de capteur de position mécanique pour une machine synchrone à aimants permanents. Son architecture est constituée par association d’une commande vectorielle, de deux observateurs et d’une logique de décision. Le travail a consisté, en premier, à développer un modèle du capteur de position, afin d’étudier l’effet des défauts sur les performances de la commande. Nous avons ensuite développé des lois de commande linéaire et non-linéaire basées sur la passivité par la technique de l’assignation de l’interconnexion et de l’amortissement (IDA-PBC). Ces commandes présentent l’avantage d’avoir une procédure de réglage qui s’appuie sur des principes physiques (façonnement de la fonction énergie). Des résultats de simulations et d’expérimentations ont permis de les valider. Ils ont montré que l’on obtient des résultats similaires aussi bien en termes de performances que de robustesse vis-à-vis des variations paramétriques qu’une commande standard avec des régulateurs IP en cascade. Par contre nous avons apporté la preuve de la stabilité asymptotique globale. Nous avons ensuite développé la commande sans capteur mécanique. Pour l’estimation des variables inconnues, nous avons développé deux observateurs : - un observateur déterministe (observateur adaptatif) basé sur l’estimation des forces électromotrices étendues pour estimer la position et la vitesse. -Un observateur stochastique (filtre de Kalman étendu à deux niveaux) qui estime la position et la vitesse ou la position, la vitesse et le couple de charge. Les reconstructeurs ont été validés entièrement en simulation et partiellement sur le banc expérimental. Enfin, ces lois de commande avec et sans capteur mécanique sont combinées à un algorithme de vote (basé sur le maximum de vraisemblance) pour obtenir la structure de la commande tolérante aux défauts du capteur mécanique. Des simulations et des résultats expérimentaux ont permis de déterminer les paramètres de réglage (coefficients de fiabilité et erreur maximale admissible) de l’algorithme de vote. Les résultats obtenus en simulation et en expérimentation ont confirmé la validité de cette structure de commande pour des défauts partiels ou une perte totale du capteur de position
The aim of this work is the design of a position sensor fault tolerant controller for permanent magnet synchronous motor. It is based on the combination of a vector controller, two observers and a voting algorithm. The work consisted, first, to develop a model of the position sensor, to study the impact of faults on the performance of the controller. Then we developed linear and nonlinear controllers based in IDA-PBC (Interconnection and damping assignment passivity-based control). These controllers present the advantage of having a tuning procedure based on physical principles (energy shaping). Experimental and simulation results have exhibited the same performances and robustness as a standard IP based controller. However within the IDA-PBC, the global asymptotic stability has been proven. The third step consisted in the development of the sensorless controller. For the estimation of unknown variables, we have developed two observers : A deterministic observer (adaptative observer) based on the estimation of the motor extended back electromotive forces (EEMF) to estimate the position and speed, a stochastic observer (two stage extensed Kalman filter) that estimates whether the position and the speed or the position, the speed and the load torque. These observers have been totally validated in simulation and partially on the experimental test bench. Finally, these sensor and sensorless controllers are combined with a voting algorithm (maximum likelihood) to obtain the structure of a position sensor fault tolerant controller. The tuning parameters (reliability coefficients and maximum error) of the voting algorithm has been studied through intensive simulations and experiments. Finally, the fault tolerant controller feasibility is proved through simulations and experiments for partial or complete outage of the mechanical sensor

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Oudghiri, Mohammed. "Commande multi-modèles tolérante aux défauts : Application au contrôle de la dynamique d'un véhicule automobile". Phd thesis, Université de Picardie Jules Verne, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00357731.

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Cette thèse traite la synthèse de lois de commande tolérantes aux défauts (FTC) pour le contrôle de la dynamique du châssis du véhicule automobile. L'étude est basée sur l'approche multimodèle avec la formulation et la résolution des problèmes de synthèse de lois de commande en utilisant les techniques LMI (Inégalités Matricielles Linéaires).
La première partie consacrée à la FTC passive comporte trois chapitres. La première concerne la synthèse d'une loi de commande multimodèle par retour d'état reconstruit. Les incertitudes dues aux erreurs de modélisation et aux variations paramétriques sont prises en compte. Les conditions de stabilité sont données sous forme Inégalités Matricielles Bilinéaires (BMI) avec la proposition d'un algorithme de résolution en deux étapes. Cette loi de commande a été ensuite appliquée pour le contrôle de la dynamique latérale d'un véhicule automobile à quatre roues directrices. Cette dernière a été modélisée par un multimodèle incertain valable dans une large zone de variation de l'angle de dérive.
La seconde approche traite la conception d'une loi de commande basée sur observateur avec rejet de perturbations extérieures. L'avantage que représente cette méthode par rapport à celles existantes dans la littérature est la formulation des conditions de stabilité sous forme LMI. Ainsi les gains du contrôleur et les gains de l'observateur sont obtenus en une seule étape, ce qui introduit plus de relaxation. La loi de commande développée a été ensuite appliquée pour le contrôle de la dynamique latérale d'un véhicule automobile en considérant le moment autour du centre de gravité du véhicule comme entrée de commande.
La troisième approche proposée est une loi de commande adaptative à mode glissant en vue du contrôle du taux de glissement longitudinal lors de l'opération de freinage d'un véhicule automobile. Elle a comme avantage de combiner le mode glissant, connu par ses propriétés de robustesse vis à vis des perturbations extérieures et des erreurs de modélisation, et la représentation multimodèle/floue connue par ses propriétés d'approximateur universel. Cette loi de commande a été validée par une application réelle sur un prototype du système de freinage et d'anti-blocage ABS disponible au laboratoire M.I.S.

La deuxième partie de notre travail concerne la FTC active en s'appuyant sur les résultats développés dans la partie précédente. Trois stratégies de commandes actives tolérantes aux défauts capteurs ont été proposées pour le maintien de la stabilité latérale du véhicule automobile avec/sans présence des défauts capteurs. Les trois stratégies utilisent un bloc de détection et d'identification des défauts (FDI) constitué d'un banc d'observateurs, d'un bloc pour l'accommodation et la correction de la loi de commande et un bloc de décision sélectionnant la bonne loi de commande. Ceci permet de maintenir le bon comportement latéral du véhicule automobile lorsqu'un des capteurs utilisés devient défaillant. Dans les trois stratégies nous n'avons traité que les défauts capteurs additifs et en supposant qu'à chaque instant au maximum un seul capteur peut être défaillant. Elles se différentient entre elles essentiellement par les algorithmes de détection et d'isolation des défauts et les algorithmes de contrôle utilisés.

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Al, Asmar Abed Al Kader. "Commande tolérante aux défauts statoriques et de convertisseurs d'un entraînement synchrone à aimants pour l'aéronautique". Thesis, Normandie, 2021. http://www.theses.fr/2021NORMLH03.

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Il s'agit d'étudier une structure originale d'entrainement électromécanique à base de machine synchrone à aimants permanents à double stator et un rotor en cloche tolérante aux défauts. Cette structure peu répandue a la capacité de tolérer les défauts de court-circuit et de circuit-ouvert de l'onduleur ainsi que les défauts de court-circuit des bobinages. Une structure originale des bobinages permettrait de limiter les conséquences de ces défauts et de permettre d'assurer la disponibilité de l'actionnement malgré la défaillance. Un modèle multiphysique innovant basé sur un couplage électro-magnéto-thermique est développé dans l'optique d'étudier les performances de ce type de machines en situation de défaut. Une méthode de contrôle tolérant au défaut d’un court-circuit d’IGBT est recherchée et mise en œuvre. Ce travail s’est concrétisé sur un banc expérimental intégrant la machine cible, son alimentation et sa commande.Le sujet de cette thèse vient en appui aux activités aéronautiques en région. Il s'inscrit à la fois dans l'axe "Conversion et transformation de l'énergie électrique" du réseau Electronique et dans celui de la "fiabilité des systèmes et composants" de la région Normandie. La recherche proposée vient conforter l'effort de fiabilisation des systèmes actionneurs électriques dans l'électrification croissante de la nouvelle génération d'avions plus électriques. Le sujet proposé pourrait conduire à une coopération renforcée avec le groupe SAFRAN et en particulier Aircelle. Par ailleurs, certains aspects peuvent être exploités pour un développement futur avec ADWEN en ce qui concerne la disponibilité des génératrices électriques des turbines éoliennes en offshore
The aim is to study an original electromechanical drive structure based on fault tolerant permanent magnet double stator synchronous machines. This structure has the ability to tolerate inverter short and open faults as well as short circuit faults in windings. An original structure of the windings would limit the consequences of these faults and guarantee the availability of actuations under faults. A Multiphysics model based on electro-magneto-thermal coupling is developed to study the performance of this type of machine in case of failure. A control method that tolerates the short-circuit of an IGBT is sought and implemented. This work was concretized on a dedicated experimental bench integrating the target machine, its supply and its control.This thesis support aeronautical activities in the regions. It is part of the axis "Conversion and transformation of electrical energy" of the electronics network and the theme "Reliability of systems and components" of the Normandy region. The proposed research reinforces efforts to enhance the reliability of electrical actuator systems in the growing electrification of the next generation of electric aircraft.This thesis could strengthen cooperation with the SAFRAN group and in particular Aircelle. In addition, certain aspects can be exploited for future development with ADWEN regarding the availability of electric generators for offshore wind turbines

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Bezzaoucha, Souad. "Commande tolérante aux défauts de systèmes non linéaires représentés par des modèles de Takagi-Sugeno". Phd thesis, Université de Lorraine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00948345.

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Cette thèse porte sur la représentation T-S des systèmes non linéaires et les non-linéarités qui leur sont associées (saturation et paramètres variants dans le temps) pour la commande et le diagnostic. Ainsi, une nouvelle approche utilisant la transformation par secteurs non linéaires permet de ré-écrire le système sous forme polytopique en prenant en compte la présence de paramètres variants dans le temps. Cette forme polytopique est ensuite utile pour la synthèse d'observateurs assurant l'estimation simultanée de l'état et des paramètres du système. Une application au diagnostic est également considérée en comparant les valeurs des paramètres estimés en ligne avec leurs valeurs nominales supposées connues et représentatives du mode de fonctionnement non défaillant. Concernant la commande, la contrainte de saturation est représentée sous forme de modèle T-S et est intégrée au modèle du système. La synthèse de plusieurs lois de commande assurant la stabilité du système bouclé, en prenant en compte les limites de saturation est proposée. La poursuite de modèle de référence est également traitée avec la mise en évidence des conditions structurelles de poursuite pour les modèles non linéaires sous forme T-S. L'accent est mis sur les différents critères de choix de commande en fonction des buts recherchés.

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Bezzaoucha, Souad. "Commande tolérante aux défauts des systèmes non linéaires représentés par des modèles de Takagi-Sugeno". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0120.

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Cette thèse porte sur la représentation T-S des systèmes non linéaires et les non-linéarités qui leur sont associées (saturation et paramètres variants dans le temps) pour la commande et le diagnostic. Ainsi, une nouvelle approche utilisant la transformation par secteurs non linéaires permet de ré-écrire le système sous forme polytopique en prenant en compte la présence de paramètres variants dans le temps. Cette forme polytopique est ensuite utile pour la synthèse d'observateurs assurant l'estimation simultanée de l'état et des paramètres du système. Une application au diagnostic est également considérée en comparant les valeurs des paramètres estimés en ligne avec leurs valeurs nominales supposées connues et représentatives du mode de fonctionnement non défaillant. Concernant la commande, la contrainte de saturation est représentée sous forme de modèle T-S et est intégrée au modèle du système. La synthèse de plusieurs lois de commande assurant la stabilité du système bouclé, en prenant en compte les limites de saturation est proposée. La poursuite de modèle de référence est également traitée avec la mise en évidence des conditions structurelles de poursuite pour les modèles non linéaires sous forme T-S. L'accent est mis sur les différents critères de choix de commande en fonction des buts recherchés
A first contribution of this thesis is to propose a systematic procedure to deal with the state and parameter estimation for nonlinear time-varying systems. It consists in transforming the original system into a T-S model with unmeasurable premise variables using the sector nonlinearity transformation. Then a joint state and parameter observer is designed and the convergence conditions of the joint state and parameter estimation errors are established. The second contribution of this thesis is the stabilization problem under saturation constraints. In fact, we aim to present a new approach for the saturation nonlinearity study, where the sector nonlinearity transformation is used to represent the nonlinear behaviour of a saturated actuator under a T-S form. The T-S representation of the saturation is used to integrate the limitation constraints into the control synthesis, such that the system stability is ensured and the controller gains are calculated according to the saturation level. The model reference tracking control problem is also addressed. It aims to highlight the encoutered difficulties and the proposed solutions to achieve the tracking objective. Through analytical studies, by presenting clear structural conditions and control strategies, we try to point and answer some major interogations, that are : "how the model reference is to be chosen ? " and "which tracking criterion to consider to achieve a certain objective ? ". The case of constrained control input is also considered with a special focus on the anticipation for the saturated control

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Khelassi, Ahmed. "Nouvelle méthodologie de synthèse de lois de commande tolérante aux fautes garantissant la fiabilité des systèmes". Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00618655.

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Les travaux développés dans ce mémoire de thèse portent sur la contribution à une méthodologie de synthèse de lois de commande tolérante aux fautes garantissant la fiabilité des systèmes. Cette nouvelle méthodologie nécessite l'adaptation des différents outils de caractérisation de la fiabilité avec la théorie de la commande. L'intégration explicite de l'aspect charge dans les lois modélisant la fiabilité en ligne est considérée. Une première partie des travaux est consacrée à la reconfigurabilité des systèmes tolérants aux fautes. Une analyse de reconfigurabilité en présence de défauts basée sur la consommation d'énergie ainsi que des objectifs liés à la fiabilité globale du système sont proposés. Un indice de reconfigurabilité est proposé définissant les limites fonctionnelles d'un système commandé en ligne en fonction de la sévérité des défauts et de la dégradation des actionneurs en terme de fiabilité. Dans la deuxième partie, le problème d'allocation et ré-allocation de la commande est considéré. Des solutions sont développées tenant compte de l'état de dégradation et du vieillissement des actionneurs. Les entrées de commande sont attribuées au système en tenant compte de la fiabilité des actionneurs ainsi que les éventuels défauts. Des indicateurs de fiabilité sont proposés et intégrés dans la solution du problème d'allocation et ré-allocation de la commande. La dernière partie est entièrement consacrée à la synthèse d'une loi de commande tolérante aux fautes garantissant la fiabilité globale du système. Une procédure d'analyse de fiabilité des systèmes commandés en ligne est proposée en se basant sur une étude de sensibilité et de criticité des actionneurs. Ainsi, une méthode de commande tolérante aux fautes en tenant compte de la criticité des actionneurs est synthétisée sous une formulation LMI.

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Cieslak, Jérôme. "Anlyse et synthèse d'une architecture coopérative pour la commande tolérante aux défauts : application à un système aéronautique". Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13406.

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Cette thèse porte sur une des préoccupations majeures dans la conception des systèmes automatisés : la tolérance aux défauts. L’interaction entre les tâches de surveillance et de reconfiguration de la loi de commande est examinée et un nouveau schéma coopératif est proposé pour la gestion globale des compromis. Cette architecture présente l’avantage de préserver entièrement les performances nominales (situation non défaillante) car la boucle de commande nominale est conservée au sein du schéma coopératif. Une procédure de synthèse basée sur la mise en œuvre et l'évaluation des indicateurs de performance des modules de diagnostic et de commande, est proposée. Les résultats méthodologiques sont appliqués au modèle d'un avion gros porteur : le Boeing 747-100/200. Ce Benchmark a été établi par le groupe européen GARTEUR (AG16, Fault Tolerant Control) afin de comparer les méthodologies actives de la commande tolérante aux fautes avec les lois classiques de pilotage
This thesis discusses the design of an active Fault Tolerant Control (FTC) strategy for improvement of the operational control capability of the safety critical systems. The FTC strategy works in such a way that once a fault is detected by the Fault Detection and Isolation (FDI) unit, a compensation loop is activated for safe recovery. A key feature of the proposed strategy is that the design of the FTC loop is done independently of the nominal control law already in place. For a given application, one can select the appropriate “FTC controller / FDI unit” from the designed set of all admissible FDI/FTC units. The selection is done using performance indicators based on µ-analysis and µg-analysis. Finally, the proposed approach is applied to a faulty scenario of a realistic nonlinear benchmark of a large transport aircraft within European Flight Mechanics Action Group (FM-AG(16)) of GARTEUR program. The goal is to provide a “self-repairing” capability to enable the pilot to land the aircraft safely in the event of a stabilizer fault

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Khelassi, Ahmed. "Nouvelle méthodologie de synthèse de lois de commande tolérante aux fautes garantissant la fiabilité des systèmes". Electronic Thesis or Diss., Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10041.

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Les travaux développés dans ce mémoire de thèse portent sur la contribution à une méthodologie de synthèse de lois de commande tolérante aux fautes garantissant la fiabilité des systèmes. Cette nouvelle méthodologie nécessite l'adaptation des différents outils de caractérisation de la fiabilité avec la théorie de la commande. L'intégration explicite de l'aspect charge dans les lois modélisant la fiabilité en ligne est considérée. Une première partie des travaux est consacrée à la reconfigurabilité des systèmes tolérants aux fautes. Une analyse de reconfigurabilité en présence de défauts basée sur la consommation d'énergie ainsi que des objectifs liés à la fiabilité globale du système sont proposés. Un indice de reconfigurabilité est proposé définissant les limites fonctionnelles d'un système commandé en ligne en fonction de la sévérité des défauts et de la dégradation des actionneurs en terme de fiabilité. Dans la deuxième partie, le problème d'allocation et ré-allocation de la commande est considéré. Des solutions sont développées tenant compte de l'état de dégradation et du vieillissement des actionneurs. Les entrées de commande sont attribuées au système en tenant compte de la fiabilité des actionneurs ainsi que les éventuels défauts. Des indicateurs de fiabilité sont proposés et intégrés dans la solution du problème d'allocation et ré-allocation de la commande. La dernière partie est entièrement consacrée à la synthèse d'une loi de commande tolérante aux fautes garantissant la fiabilité globale du système. Une procédure d'analyse de fiabilité des systèmes commandés en ligne est proposée en se basant sur une étude de sensibilité et de criticité des actionneurs. Ainsi, une méthode de commande tolérante aux fautes en tenant compte de la criticité des actionneurs est synthétisée sous une formulation LMI
The works developed in this thesis deal with the active fault tolerant control design incorporating actuators reliability. This new methodology requires the adaptation of the reliability analysis tools with the system control field. The explicit integration of load in the actuators reliability models is considered. First, the reconfigurability analysis of fault tolerant control systems is treated. A reliable reconfigurability analysis based on the energy consumption with respect to overall system reliability is presented. A reconfigurability index which defines the functional limitation of the system is proposed based on fault severity and actuators reliability degradation. The second part of the developed works is devoted to control allocation and re-allocation. Two approaches of control re-allocation are proposed by taking into consideration actuator degradation health. The control inputs are applied to the system with respect to actuators reliability and faults. The third part contributes to a fault tolerant controller design incorporating actuator criticality. A sensitivity analysis of the overall system reliability and criticality indicator are proposed. A new method of active fault tolerant control is developed with Linear Matrix Inequality (LMI) formulation based on actuator criticality

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Rodrigues, Mickael. "Diagnostic et Commande Active Tolérante aux Défauts appliqués aux Systèmes décrits par des Multi-Modèles Linéaires". Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00364804.

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Cette thèse traite de la synthèse de méthodes de diagnostic et de lois de commandes actives tolérantes aux défauts pour des systèmes décrits par des multi-modèles. La synthèse d'un filtre adaptatif permet de générer un résidu sensible utilisé à des fins de détection et d'estimation de défauts. La stabilité est analysé au moyen d'Inégalités Matricielles Linéaires (LMI). La seconde approche traite de la conception d'Observateurs polytopiques à entrées inconnues (UIO) permettant de rejeter des informations indésirables telles les erreurs de modélisation. L'analyse de la stabilité et le placement de pôles de ces observateurs sont essentiellement basés sur l'analyse convexe par LMI. Des lois de commande actives tolérantes aux défauts sont synthétisées par retour d'état et de sortie. Le cas de défaillance d'actionneurs y est abordé en reconfigurant le régulateur tout en préservant la stabilité du système en BF.

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Rodrigues, Mickaël. "Diagnostic et commande active tolérante aux défauts appliqués aux systèmes décrits par des multi-modèles linéaires". Nancy 1, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2005_0149_RODRIGUES.pdf.

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Cette thèse traite de la synthèse de méthodes de diagnostic et de lois de commandes actives tolérantes aux défauts pour des systèmes décrits par des multi-modèles. La synthèse d'un filtre adaptatif permet de générer un résidu sensible utilisé à des fins de détection et d'estimation de défauts. La stabilité est analysé au moyen d'Inégalités Matricielles Linéaires (LMI). La seconde approche traite de la conception d'Observateurs polytopiques à entrées inconnues (UIO) permettant de rejeter des informations indésirables telles les erreurs de modélisation. L'analyse de la stabilité et le placement de pôles de ces observateurs sont essentiellement basés sur l'analyse convexe par LMI. Des lois de commande actives tolérantes aux défauts sont synthétisées par retour d'état et de sortie. Le cas de défaillance d'actionneurs y est abordé en reconfigurant le régulateur tout en préservant la stabilité du système en BF
The main work presented in this document deals with diagnosis and Active Fault Tolerant Control (AFTC) for systems described by multi-models. The first part consists in an Adaptive Filter design through a multi-model representation. The main contribution is an adaptive filter design for fault estimation. The stability is ensured by use of LMI. The second step is the design of polytopic Unknown Inputs Observers (UIO) in multi-models framework. These polytopic UIO allow to consider different distribution matrices. A pole placement is also considered with LMI so as to guarantee a decay-rate of the UIO. AFTC is considered with a FDI scheme which provides an accurate fault magnitude estimation. Two control laws are synthesized : one uses a state feedback and the other one considers an output feedback. These two control laws ensure closed-loop system stability through pole placement in the unit circle despite of multiple actuator failures

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Ait, Ladel Ayyoub. "Commande tolérante aux défauts des systèmes à multimodèles : application à des systèmes à multi-source d'énergie". Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2022. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/220330_AITLADEL_882kmyqu655hkbca383zrkcz402ihwf_TH.pdf.

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Cette thèse traite des problématiques de détection/estimation des défauts et de commande tolérante aux défauts par conception intégrée. L’objectif est de concevoir des stratégies de contrôle capables de maintenir une performance robuste et acceptable même en présence de défauts. Les systèmes considérés sont de nature dynamique et sont à multi-modèles. Les approches proposées, dans le cadre de la thèse, consistent à formaliser la conception intégrée des unités de détection/estimation et de contrôle tolérant aux défauts sous la forme d’inégalités matricielles linéaires afin de surmonter la difficulté posée par le couplage observateur/contrôleur. Ces approches offrent la possibilité de considérer les différentes interactions entre le système, l’unité de détection/estimation et l’unité de contrôle. Cela permet d’assurer une analyse de stabilité globale du système en boucle fermée, et des performances robustes en termes de détection/estimation, de contrôle et de compensation des défauts. La thèse est composée principalement de trois parties. Dans la première partie, les résultats sur le contrôle, en présence de défauts capteurs ou actionneurs, sont établis pour les systèmes linéaires à commutation. Dans la deuxième partie, des extensions aux systèmes non-linéaires à commutation avec des défauts de capteurs et d’actionneurs sont proposées. Finalement, la troisième partie est constituée d’une étude complète d’un système à base d’énergies renouvelables. Il s’agit d’un système de nature multi-sources et multi-charges conçu pour répondre à plusieurs demandes et est assujetti à l’intermittence des énergies renouvelables
This thesis deals with the fault detection/estimation and fault-tolerant control challenges through integrated design. The aim is to design control strategies able to maintain robust and acceptable performance even in the presence of faults. The considered systems are dynamic in nature and are multi-model. The approaches proposed in this thesis consist in formalizing the integrated design of the detection/estimation and fault-tolerant control units in the form of linear matrix inequalities to overcome the difficulty posed by the observer/controller coupling. These approaches provide the ability to consider the different interactions between the system, the detection/estimation unit, and the control unit. Therefore, ensuring a global stability analysis of the closed-loop system and robust performances in terms of detection/estimation, control, and fault compensation. The thesis is mainly composed of three parts. In the first part, results on the control in the presence of sensor or actuator faults are established for switched linear systems. In the second part, extensions to switched nonlinear systems with sensor and actuator faults are proposed. Finally, the third part consists of a complete study of a renewable energy system. It is a multi-source/multi-load system designed to meet multiple demands and is subject to the intermittency of renewable energies

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Doublet, Maxime. "Commande tolérante aux défauts et diagnostic des systèmes à retard inconnu par une approche sans modèle". Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0188/document.

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Dans ce travail de thèse, la commande sans modèle a tout d'abord été appliquée et adaptée au cas des systèmes présentant un retard connu ou inconnu. Cette méthode de commande ne nécessitant pas la connaissance précise d'un modèle du système, elle trouve toute son efficacité dans l'appréhension de retards inconnus. Différentes adaptations de l'approche classique, reposant sur la minimisation de critères temporels et fréquentiels, ont été proposées suivant le contexte d'un retard connu, borné ou inconnu. Elles nous ont permis d'élargir le spectre des systèmes considérés et d'améliorer les performances intrinsèques de la commande sans modèle. Les systèmes retardés, qui sont la cible privilégiée de ce travail, ont pu bénéficier de ces améliorations. Le problème du diagnostic des systèmes à retard a ensuite été abordé. Une nouvelle méthode de diagnostic sans modèle a été proposée, fondée sur les principes mêmes de la commande sans modèle. Cette proposition s'appuie sur la seule évolution temporelle des signaux entrée/sortie du système. Par la génération de signaux résiduels, la détection et la localisation de défauts d'actionneurs et du système est assurée sous certaines hypothèses. Finalement, nous avons montré en quoi la commande sans modèle s'apparente à une commande tolérante aux défauts et son efficacité en tant que telle a été prouvée. Une différence importante est à souligner par comparaison à d'autres commandes plus classiques, de type PI par exemple. En effet, la commande sans modèle est non seulement robuste à des signaux perturbateurs basses fréquences en entrée, à l'identique d'une structure PI classique, mais elle permet également de rejeter d’autres types de signaux révélateurs de défauts via l’estimation de certains paramètres de synthèse. Tout au long du mémoire, l'efficacité des approches proposées en commande et en diagnostic est perçue au travers d'exemples académiques
In this thesis, the model-free control was applied and adapted to delayed systems whose delay is either known or unknown. This method of control does not require the specific knowledge of a model of the system, it finds all its effectiveness in the apprehension of the unknown delays. Different adaptations of the classical approach, based on the minimization of frequency and temporal criteria, have been proposed in the context of a known, bounded or unknown delay. They allowed us to extend the range of systems considered and to improve the intrinsic performance of the model-free control. The delayed systems, which are the main target of this thesis, were able to benefit from these improvements. The problem of the fault-diagnosis of delayed systems was then addressed. A new method of model-free diagnosis has been proposed, based on model-free control principles. Our proposal only uses the temporal evolution of the system's input and output signals. Due to the generation of residual signals, the detection and localization of actuator/system faults were permitted under certain assumptions. Finally, we have studied the fault-tolerance properties of model-free control and its efficacy has been proven. Compared with more conventional methods, such as the PI Controller for example, a notable difference is to be mentioned. Indeed, unlike a PI controller, the model-free control is robust not only to low-frequency input disturbance signals, but it also allows for the rejection of other signal types by estimating summary parameters. Throughout this report, the effectiveness of the proposed approaches was illustrated in terms of control or diagnosis by multiple academic examples

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Doublet, Maxime. "Commande tolérante aux défauts et diagnostic des systèmes à retard inconnu par une approche sans modèle". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0188.

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Dans ce travail de thèse, la commande sans modèle a tout d'abord été appliquée et adaptée au cas des systèmes présentant un retard connu ou inconnu. Cette méthode de commande ne nécessitant pas la connaissance précise d'un modèle du système, elle trouve toute son efficacité dans l'appréhension de retards inconnus. Différentes adaptations de l'approche classique, reposant sur la minimisation de critères temporels et fréquentiels, ont été proposées suivant le contexte d'un retard connu, borné ou inconnu. Elles nous ont permis d'élargir le spectre des systèmes considérés et d'améliorer les performances intrinsèques de la commande sans modèle. Les systèmes retardés, qui sont la cible privilégiée de ce travail, ont pu bénéficier de ces améliorations. Le problème du diagnostic des systèmes à retard a ensuite été abordé. Une nouvelle méthode de diagnostic sans modèle a été proposée, fondée sur les principes mêmes de la commande sans modèle. Cette proposition s'appuie sur la seule évolution temporelle des signaux entrée/sortie du système. Par la génération de signaux résiduels, la détection et la localisation de défauts d'actionneurs et du système est assurée sous certaines hypothèses. Finalement, nous avons montré en quoi la commande sans modèle s'apparente à une commande tolérante aux défauts et son efficacité en tant que telle a été prouvée. Une différence importante est à souligner par comparaison à d'autres commandes plus classiques, de type PI par exemple. En effet, la commande sans modèle est non seulement robuste à des signaux perturbateurs basses fréquences en entrée, à l'identique d'une structure PI classique, mais elle permet également de rejeter d’autres types de signaux révélateurs de défauts via l’estimation de certains paramètres de synthèse. Tout au long du mémoire, l'efficacité des approches proposées en commande et en diagnostic est perçue au travers d'exemples académiques
In this thesis, the model-free control was applied and adapted to delayed systems whose delay is either known or unknown. This method of control does not require the specific knowledge of a model of the system, it finds all its effectiveness in the apprehension of the unknown delays. Different adaptations of the classical approach, based on the minimization of frequency and temporal criteria, have been proposed in the context of a known, bounded or unknown delay. They allowed us to extend the range of systems considered and to improve the intrinsic performance of the model-free control. The delayed systems, which are the main target of this thesis, were able to benefit from these improvements. The problem of the fault-diagnosis of delayed systems was then addressed. A new method of model-free diagnosis has been proposed, based on model-free control principles. Our proposal only uses the temporal evolution of the system's input and output signals. Due to the generation of residual signals, the detection and localization of actuator/system faults were permitted under certain assumptions. Finally, we have studied the fault-tolerance properties of model-free control and its efficacy has been proven. Compared with more conventional methods, such as the PI Controller for example, a notable difference is to be mentioned. Indeed, unlike a PI controller, the model-free control is robust not only to low-frequency input disturbance signals, but it also allows for the rejection of other signal types by estimating summary parameters. Throughout this report, the effectiveness of the proposed approaches was illustrated in terms of control or diagnosis by multiple academic examples

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Tahiri, Imane. "Contribution à la conception d'une commande reconfigurable et tolérante aux fautes pour les Systèmes Automatisés de Production". Thesis, Reims, 2020. http://www.theses.fr/2020REIMS008.

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Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse entrent dans le cadre de la reconfiguration de la commande des systèmes automatisés de production (SAP) vus comme une classe de Systèmes à Evénements Discrets (SED). La reconfiguration est basée sur la théorie de contrôle par supervision (SCT) et déclenchée suite à une détection des défauts sur la partie opérative (commande tolérante aux fautes). La contribution de ce mémoire est basée sur une synthèse de contrôle sûre fondée sur des propriétés temporisées. Si un défaut de capteur est détecté, le contrôleur du comportement normal est reconfiguré en un comportement dégradé où les informations temporisées compensent les informations perdues sur le capteur défectueux. Le basculement entre le comportement normal et le comportement dégradé est assuré par des règles de reconfiguration. L'objectif principal de notre méthode est d'implémenter le contrôle obtenu dans un automate programmable industriel (API). L'approche développée dans la thèse repose sur une architecture de contrôle distribuée des systèmes automatisés de production pour éviter l'explosion combinatoire récurrente des approches à base de SCT. Pour répondre aux différents objectifs, nous proposons une méthode pour traduire les contrôleurs distribués des deux modes de fonctionnement, ainsi que les règles de reconfiguration en différents grafcets implantables dans un API. L’implémentation de ces différents modèles est vérifiée par une technique de model-checking avant d’être testé sur un jumeau numérique. Enfin, nous appliquons notre contribution à un système réel pour illustrer nos résultats
The research results presented in this thesis falls within the framework of control reconfiguration of Automated Production Systems (APS) seen as a class of Discrete Event Systems (DES). The reconfiguration is based on Supervisory control theory (SCT) and triggered following a plant fault detection (fault tolerant control). The faults considered in this report are sensor faults (a sensor which remains blocked on reading 1 or on reading 0). The main contribution is based on a safe control synthesis founded on timed properties. In fact, if a sensor fault is detected, the controller of the normal behavior is reconfigured to a timed one where the timed information compensates the information lost on the faulty sensor. The switch between normal and reconfigured behaviors is ensured using reconfiguration rules. The main objective of our method is to implement the obtained control into a PLC. To meet the different objectives, we propose a method to translate the distributed controllers of the two operating modes, as well as the reconfiguration rules into different Grafcets implantable in a PLC. The implementation of these different models is verified by a model-checking technique before being tested on a digital twin. Finally, we apply our contribution to a real system to illustrate our results

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Taherzadeh, Mehdi. "Contribution to Fault Tolerant Control of Six-Phase Induction Generators". Thesis, Amiens, 2015. http://www.theses.fr/2015AMIE0014.

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Les machines triphasés tant en mode générateur que moteur n’ont aucune capacité de continuité d’opération lors de l’ouverture d’une phase. En effet, avec un onduleur à point neutre isolé, les deux phases restantes sont dépendantes et forcent l’arrêt de la machine. A contrario, les machines multiphasées ont plus de trois phases et peuvent fonctionner lors de la perte de l’une d’entre elles sans trop de perte de capacité. Cependant, la puissance extraite est alors polluée par des harmoniques comme les variables du contrôle.L’objectif de cette thèse est de concevoir le contrôle d’un générateur hexaphasé asynchrone tant en mode sain qu’en défaut. L’idée de base tient en dix sous-systèmes de contrôle représentant l’ensemble des coupures de phases possibles jusqu’à trois. Ces systèmes sont conçus pour éliminer les oscillations sur la puissance. Ensuite, un algorithme de détection est introduit pour commuter entre les contrôleurs et s’adapter à la nouvelle situation en ligne. Cependant, une commutation brutale s’accompagne toujours d’un transitoire. Un système d’initialisation du nouveau contrôleur est proposé pour adoucir la transition. La stratégie globale est mise en œuvre et prouve les performances de la méthode sur une SC6PIG de 90W
Three-phase induction machines are limited to operate in open-phase conditions in both motor and generator operating modes. Indeed, after losing one of the machine’s phases with an isolated neutral point, the two remaining phases cannot be controlled independently and the machine has to be stopped. Contrary to three-phase machines, the multiphase ones use more than three phase in the stator and thus they can operate even in phase missing conditions with a minimum de-rating. Nevertheless, for a multiphase generator, the extracted power from the machine is associated with oscillations due to the open-phase creation. In addition, the used variables in control system oscillate in these conditions as well. The goal of this thesis is therefore to design a general control system for a squirrel cage six-phase induction generator (SC6PIG) in both healthy and faulty operations. The general control system consists of ten sub control systems which are designed for all possible open-phase faults of the SC6PIG up to three-opened phases. They have been designed regarding the faulty model of the SC6PIG to eliminate the power oscillations in faulted mode. An open-phase detection and operating decider system have been introduced to switch a control system to a new one during the motion. It has been shown that the switching between two different control systems creates a transient voltage in switching instant. In order to minimize the transient voltages, on-line initial condition setting has been proposed for the ten control systems. The proposed strategy has been checked by simulation and experimentation tests on a SC6PIG rated at 90 W. They have confirmed the capacities of the proposed strategy

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Belkherchi, Nassim. "Contribution à l'étude du diagnostic et de la commande tolérante aux fautes par l'approche structurelle : application aux procédés biologiques". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00595600.

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Le travail réalisé dans cette thèse concerne l'étude du diagnostic de fautes et la reconfiguration en utilisant une approche issue de l'analyse structurelle et leurs applications sur un modèle de traitement des eaux usées. Dans une première partie, on fait un bref tour d'horizon sur la recherche dédiée au diagnostic et à la commande tolérante aux fautes, puis nous présentons les outils nécessaires de l'analyse structurelle. Ces derniers ont été appliqués sur l'approche choisie (l'approche structurelle) pour la détection et l'isolation de défauts, ainsi que pour la reconfiguration. Pour le diagnostic structurel, l'étape principale consiste à chercher les ensembles MSO qui servent à la génération des résidus. Une étude comparative de quelques algorithmes de recherche de ces ensembles a été faite pour choisir la méthode la plus efficace, la méthode choisie est celle de Krysander et al. La recherche des ensembles MSO est faite dans le sous système sur-déterminé. Pour l'amélioration de l'isolabilité structurelle, deux méthodes sont citées : la première consiste à considérer certaines fautes comme variables internes du système et la deuxième concerne l'ajout de capteurs. Pour la reconfiguration structurelle, on s'est basé sur les propriétés d'observabilité et de commandabilité structurelles. Notre but est de trouver la structure du système qui nous permet de garder les propriétés structurelles inchangées. Lors de l'application, nous étudions le cas où les fautes sont commises sur les actionneurs à savoir le débit de boues recyclées (Qr) et le débit de boues en excès (Qw), et sur les paramètres du système qui sont le taux maximum de croissance de la biomasse (µH,max) et la constante de Michaelis Menten (Ks).

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Maamouri, Rebah. "Diagnostic et commande tolérante aux défauts appliqués à un système de conversion électromécanique à base d’une machine asynchrone triphasée". Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDM0009/document.

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L’objectif de cette thèse est de proposer des stratégies de diagnostic dans le cas d'une commande en vitesse sans capteur mécanique (vitesse/position) d’une machine asynchrone triphasée en présence de défaut d'ouverture des transistors IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) de l’onduleur. Une étude de l’impact de ces défauts sur les performances de ces structures sans capteur mécanique en termes de stabilité et de robustesse des observateurs en mode dégradé est présentée. Un observateur par mode glissant (Sliding Mode Observer) à base de modèle est développé et validé expérimentalement en vue de la commande sans capteur mécanique de la machine asynchrone triphasée. Les signaux issus de l’observateur (approche modèle) sont utilisés conjointement avec ceux mesurés (approche signale) pour former une approche hybride de diagnostic de défauts des transistors IGBT de l’onduleur. Un observateur par mode glissant d’ordre 2 à base d’un algorithme Super-Twisting est ensuite développé en vue d’améliorer la stabilité et d’assurer la continuité de fonctionnement du système en présence d'un défaut afin de pouvoir appliquer une stratégie de commande tolérante aux défauts dans les meilleures délais et conditions de fonctionnement
The main goal of this thesis is to propose diagnostic strategies in the case of a sensorless speed control of a three-phase induction motor under an opened-switch or opened-phase fault. A qualitative analysis of the performances, in terms of stability and robustness, of sensorless control applied to the electrical drive in pre-fault and post-fault operation modes is presented. A model-based sliding mode observer is developed and experimentally validated for sensorless speed control of three-phase induction motor. The signals issued from the observer (model approach) as well as the measured ones (signal approach) are simultaneously used to form a hybrid approach for inverter open-switch fault detection and identification. A second-order sliding mode observer based on Super-Twisting algorithm (STA) is also developed to improve the stability and to ensure the continuity of operation of the electrical drive especially during transient states induced by the fault, permitting thus to apply the reconfiguration step without losing the control

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Andrei, Geanina. "Contribution à la commande tolerante aux pannes dans la conduite du vol". Thesis, Toulouse, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAT0033/document.

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Cette thèse fait appel à la commande non linéaire inverse pour faire la synthèse de lois de commande permettant de faire face à deux types de pannes à bord des avions de transport.Il s’agit d’abord de pannes affectant certains actionneurs mais qui ne mettent pas en cause la commandabilité globale de l’avion: cette situation se présentera notamment dans le cas d’une panne isolée dont les effets peuvent être théoriquement compensés compte tenu de la redondance relative de certains actionneurs du point de vue de leurs effets sur la dynamique du vol de l’aéronef. Le problème qui se pose alors est celui de la réaffectation des surfaces de commande de l’avion de façon à maintenir pour celui-ci, lorsque c’est possible, un comportement standard aussi bien en situation d’équilibre qu’en manœuvre. Le cas de panne de ce type considéré dans cette thèse est celui d’un aileron et il s’agira, notamment au cours d’une manœuvre de mise en roulis d’assurer une réponse standard de l’avion. A ce niveau, la recherche de la solution de ce problème nous conduira à allier la commande non linéaire inverse à des techniques classiques de la Programmation Mathématique sollicitées en ligne de façon à tenir compte de toutes les contraintes matérielles et structurales à prendre en compte pour assurer la sécurité de l’avion. Il s’agit d’autre part des pannes affectant l’ensemble d’une chaîne de commande et conduisant à des situations catastrophiques où l’avion n’est plus globalement commandable au sens classique du terme et nécessitant l’interruption immédiate du vol commercial pour rechercher une solution de survie pour les personnes à bord de l’appareil au travers d’un atterrissage d’urgence. Dans cette thèse on considère le cas d’une perte totale de puissance pour les chaînes de commande des gouvernes et on développe une stratégie de retour basée sur une succession de phases de vol auxquelles seront associés des objectifs de commande limités en fonction des possibilités offertes par les seuls actionneurs principaux restants, les moteurs. La aussi, la commande non linéaire inverse jouera un rôle important pour faire la synthèse des éléments de lois de commande permettant d’effectuer les manœuvres essentielles pour mettre l’avion en conditions acceptable d’atterrissage
This thesis uses the nonlinear inverse control technique to synthesize control laws for dealing with two types of failures aboard transport airplanes. The first type of failure affects some actuators without compromising the overall controllability of the airplane: this situation arises particularly in the case of an isolated fault whose effects can theoretically be compensated taking into account the redundancy of actuators in terms of their effects on the dynamics of flight. The problem that arises is the reallocation of control surfaces to maintain for it, when possible, a standard behaviour in both equilibrium and makeover situations. The case of an aileron failure is studied here and a roll manoeuvre is considered for standard response of the aircraft. At this level, looking for the solution of this problem will lead us to combine the nonlinear inverse control technique and classical Mathematical Programming solicited online in order to take account of all material and structural constraints to be taken into account to ensure safety of the aircraft. The second considered type of failure affects an entire chain of command, leading to catastrophic situations where the aircraft is no more controllable in the classical sense and requires the immediate interruption of commercial flight to find a solution for the survival of people on board the aircraft through an emergency landing. In this thesis we consider the case of total loss of power for aerodynamic actuators and we develop a flight safety strategy based on a sequence of flight phases to which are associated limited control objectives based on the few opportunities from the only remaining actuators, the aircraft engines. Here too, the nonlinear inverse control technique plays an important role in the synthesis of control laws essential to put the airplane inacceptable conditions for landing

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Belkadi, Adel. "Conception de commande tolérante aux défauts pour les systèmes multi-agents : application au vol en formation d'une flotte de véhicules autonomes aériens". Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0183/document.

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Ces dernières années, l’émergence des nouvelles technologies tels que la miniaturisation des composants, les dispositifs de communication sans fils, l’augmentation de la taille de stockage et les capacités de calcul, a permis la conception de systèmes multi-agents coopératifs de plus en plus complexes. L’un des plus grands axes de recherche dans cette thématique concerne la commande en formation de flottes de véhicules autonomes. Un grand nombre d’applications et de missions, civiles et militaires, telles que l’exploration, la surveillance, et la maintenance, ont alors été développées et réalisées dans des milieux variés (terre, air, eau). Durant l’exécution de ces tâches, les véhicules doivent interagir avec leur environnement et entre eux pour se coordonner. Les outils de communication disponibles disposent souvent d’une portée limitée. La préservation de la connexion au sein du groupe devient alors un des objectifs à satisfaire pour que la tâche puisse être accomplie avec succès. Une des possibilités pour garantir cette contrainte est le déplacement en formation permettant de préserver les distances et la structure géométrique du groupe. Il est toutefois nécessaire de disposer d’outils et de méthodes d’analyse et de commande de ces types de systèmes afin d’exploiter au maximum leurs potentiels. Cette thèse s’inscrit dans cette direction de recherche en présentant une synthèse et une analyse des systèmes dynamiques multi-agents et plus particulièrement la commande en formation de véhicules autonomes. Les lois de commande développées dans la littérature pour la commande en formation permettent d’accomplir un grand nombre de missions avec un niveau de performance élevé. Toutefois, si un défaut/défaillant apparaît dans la formation, ces lois de commandes peuvent s’avérer très limitées, engendrant un comportement instable du système. Le développement de commandes tolérantes aux défauts devient alors primordial pour maintenir les performances de commande en présence de défauts. Cette problématique sera traitée dans ce mémoire de thèse et concernera le développement et la conception de commandes en formation tolérantes au défaut dévolu à une flotte de véhicules autonomes suivant différente configuration/structuration
In recent years, the emergence of new technologies such as miniaturization of components, wireless communication devices, increased storage size and computing capabilities have allowed the design of increasingly complex cooperative multi-agent systems. One of the main research axes in this topic concerns the formation control of fleets of autonomous vehicles. Many applications and missions, civilian and military, such as exploration, surveillance, and maintenance, were developed and carried out in various environments. During the execution of these tasks, the vehicles must interact with their environment and among themselves to coordinate. The available communication tools are often limited in scope. The preservation of the connection within the group then becomes one of the objectives to be satisfied in order to carry out the task successfully. One of the possibilities to guarantee this constraint is the training displacement, which makes it possible to preserve the distances and the geometrical structure of the group. However, it is necessary to have tools and methods for analyzing and controlling these types of systems in order to make the most of their potential. This thesis is part of this research direction by presenting a synthesis and analysis of multi-agent dynamical systems and more particularly the formation control of autonomous vehicles. The control laws developed in the literature for formation control allow to carry out a large number of missions with a high level of performance. However, if a fault/failure occurs in the training, these control laws can be very limited, resulting in unstable system behavior. The development of fault tolerant controls becomes paramount to maintaining control performance in the presence of faults. This problem will be dealt with in more detail in this thesis and will concern the development and design of Fault tolerant controls devolved to a fleet of autonomous vehicles according to different configuration/structuring

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Belkadi, Adel. "Conception de commande tolérante aux défauts pour les systèmes multi-agents : application au vol en formation d'une flotte de véhicules autonomes aériens". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0183.

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Ces dernières années, l’émergence des nouvelles technologies tels que la miniaturisation des composants, les dispositifs de communication sans fils, l’augmentation de la taille de stockage et les capacités de calcul, a permis la conception de systèmes multi-agents coopératifs de plus en plus complexes. L’un des plus grands axes de recherche dans cette thématique concerne la commande en formation de flottes de véhicules autonomes. Un grand nombre d’applications et de missions, civiles et militaires, telles que l’exploration, la surveillance, et la maintenance, ont alors été développées et réalisées dans des milieux variés (terre, air, eau). Durant l’exécution de ces tâches, les véhicules doivent interagir avec leur environnement et entre eux pour se coordonner. Les outils de communication disponibles disposent souvent d’une portée limitée. La préservation de la connexion au sein du groupe devient alors un des objectifs à satisfaire pour que la tâche puisse être accomplie avec succès. Une des possibilités pour garantir cette contrainte est le déplacement en formation permettant de préserver les distances et la structure géométrique du groupe. Il est toutefois nécessaire de disposer d’outils et de méthodes d’analyse et de commande de ces types de systèmes afin d’exploiter au maximum leurs potentiels. Cette thèse s’inscrit dans cette direction de recherche en présentant une synthèse et une analyse des systèmes dynamiques multi-agents et plus particulièrement la commande en formation de véhicules autonomes. Les lois de commande développées dans la littérature pour la commande en formation permettent d’accomplir un grand nombre de missions avec un niveau de performance élevé. Toutefois, si un défaut/défaillant apparaît dans la formation, ces lois de commandes peuvent s’avérer très limitées, engendrant un comportement instable du système. Le développement de commandes tolérantes aux défauts devient alors primordial pour maintenir les performances de commande en présence de défauts. Cette problématique sera traitée dans ce mémoire de thèse et concernera le développement et la conception de commandes en formation tolérantes au défaut dévolu à une flotte de véhicules autonomes suivant différente configuration/structuration
In recent years, the emergence of new technologies such as miniaturization of components, wireless communication devices, increased storage size and computing capabilities have allowed the design of increasingly complex cooperative multi-agent systems. One of the main research axes in this topic concerns the formation control of fleets of autonomous vehicles. Many applications and missions, civilian and military, such as exploration, surveillance, and maintenance, were developed and carried out in various environments. During the execution of these tasks, the vehicles must interact with their environment and among themselves to coordinate. The available communication tools are often limited in scope. The preservation of the connection within the group then becomes one of the objectives to be satisfied in order to carry out the task successfully. One of the possibilities to guarantee this constraint is the training displacement, which makes it possible to preserve the distances and the geometrical structure of the group. However, it is necessary to have tools and methods for analyzing and controlling these types of systems in order to make the most of their potential. This thesis is part of this research direction by presenting a synthesis and analysis of multi-agent dynamical systems and more particularly the formation control of autonomous vehicles. The control laws developed in the literature for formation control allow to carry out a large number of missions with a high level of performance. However, if a fault/failure occurs in the training, these control laws can be very limited, resulting in unstable system behavior. The development of fault tolerant controls becomes paramount to maintaining control performance in the presence of faults. This problem will be dealt with in more detail in this thesis and will concern the development and design of Fault tolerant controls devolved to a fleet of autonomous vehicles according to different configuration/structuring

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Bouyahia, Omar. "Génération électrique tolérante aux défauts à base de structures multiphasées : comparaison, choix d'une technologie, transfert technologique". Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2022. http://www.theses.fr/2022AMIE0040.

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Le projet de cette thèse consiste en la définition d'une génératrice multiphasée tolérante aux défauts permettant d'accroitre la fiabilité d'une chaîne de production électrique. En effet, quelle que soit l'énergie primaire fossile (pétrole, gaz, charbon) ou renouvelable (hydraulique, éolien, biomasse, solaire) utilisée en amont, il faut pour la transformer en énergie électrique une chaîne de conversion basée sur une génératrice électrique et ce quel que soit le niveau de puissance (du kW au MW). Cet élément, basiquement de structure triphasée, est sujet à pannes lors de la perte d'une phase. Aussi, en multipliant le nombre de phases, la production peut perdurer pour peu qu'il reste trois phases actives. Néanmoins, même si la génération est toujours possible, il faut définir une commande intelligente s'adaptant au défaut et pilotant le convertisseur de puissance de manière à maintenir une production d'énergie électrique propre respectant les règles imposées par le réseau électrique national
The project of this thesis consists in the definition of a fault tolerant multiphase generator allowing to increase the reliability of a production line. In fact, whatever the fossil fuel (oil, gas, coal) or renewable (hydraulic, wind, biomass, solar) primary energy used upstream, it is necessary to transform it into electric energy a conversion chain based on an electric generator. whatever the power level (from kW to MW). This element, basically of three-phase structure, is subject to failures during the loss of a phase. Also, by multiplying the number of phases, the production can continue if there remain three active phases. Nevertheless, even if the generation is still possible, it is necessary to define an intelligent control that adapts to the fault and drives the power converter so as to maintain a clean power generation complying with the rules imposed by the national power grid

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Sidi, Ahmedou. "Etude de la dégradation radiolytique de polymères constitutifs de câbles contrôle/commande K1 en ambiance nucléaire". Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22756/document.

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Les travaux entrepris dans le cadre de cette thèse portent sur l’étude de la dégradation radiolytique de polymères constitutifs de l’enveloppe isolante de câbles électriques contrôle commande. Pour étudier les mécanismes de dégradation de l’isolant du câble, une approche originale à été suivie via l'utilisation de matériaux modèles, i.e un mélange réticulé non chargé à base d’EVA (Ethylène Vinyle Acétate) et d’EPDM (Ethylène Propylène Diène Monomère) et le composite correspondant chargé avec des ATH (trihydroxyde d’aluminium), ont été soumis à une irradiation gamma. Ces travaux s'inscrivent dans la perspective d'un souhait de prolongation de la période d’exploitation des centrales du parc électronucléaire français par l'exploitant EDF. Une analyse multi-échelle de la dégradation des matériaux modèles et de l’isolant a été effectuée pour comprendre l’évolution des propriétés des matériaux polymères induites par différents types de vieillissement (thermooxydatif et/ou radiooxydatif). Dans l’ensemble de ces conditions, Il a été établi que la dégradation du mélange EVA/EPDM et du composite EVA/EPDM/ATH est gouvernée par un mécanisme de coupures de chaînes, le point faible de la matrice polymère étant la partie vinyle acétate; de plus dans le cas de la radiooxydation, les processus purement radiolytiques jouent un rôle clé. À partir de courbes de corrélation, il a été montré que les propriétés physicochimiques des matériaux polymères, telles que l’évaluation par spectroscopie IR de la quantité de produits d’oxydation formés, la détermination de la fraction de gel, et les mesures d’OIT (Temps d’Induction à l’Oxydation), sont des indicateurs sensibles de vieillissement. L’évolution de ces trois critères étant plus précoce et plus progressive que la perte des propriétés mécaniques de l’isolant, on pourrait donc anticiper une perte brutale des propriétés mécaniques, voire de la fonctionnalité du câble, en faisant un suivi de leur évolution. Plus généralement, ces études soulignent l’importance de travailler à des débits de dose très faibles et à température ambiante pour que le vieillissement accéléré soit représentatif, ce qui a été fait dans le cadre de cette thèse
This study is focused on the radiooxidative degradation of polymeric insulation of Instrument and Controle (I&C) electric cables. In order to investigate the degradation mechanisms of the insulation, an original approach has been implemented thanks to the use of model composites with ATH (Aluminium TriHydrate) filler and blends (without filler) based on a cross-linked mixture of EVA (Ethylene Vinyl Acetate) and EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) were submitted to gamma-irradiation. This work has been completed within the goal of extending the lifetime operation of French Nuclear Power Plants (NPPs) by EDF. Multi-scale analysis of the model materials and insulation were performed in order to investigate de modifications and the evolution of the polymer properties induced by different kinds of ageing (thermo and/or radiooxidation). After having highlighted that whatever the ageing conditions are, degradation of polymers is governed by scission process, it is shown that purely radiolytic processes play a key role in the overall degradation scenario. These studies based on correlation curves showed that physico-chemical properties of the polymer, such as the evaluation by InfraRed of the amount of the oxidation products formed, gel fraction and Oxidation Induction Time measurements are relevant indicators of ageing. The evolution of these properties during ageing is even, in the case of the insulation, earlier than the loss of mechanical properties, which may allow to anticipate a sudden loss of mechanical properties and therefore of the functionality of the cable insulation. More generally, these studies points out the needs of using the lowest dose rates possible and room temperature, as done in this work

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Taherzadeh, Mehdi. "Contribution to Fault Tolerant Control of Six-Phase Induction Generators". Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2015. http://www.theses.fr/2015AMIE0014.

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Les machines triphasés tant en mode générateur que moteur n’ont aucune capacité de continuité d’opération lors de l’ouverture d’une phase. En effet, avec un onduleur à point neutre isolé, les deux phases restantes sont dépendantes et forcent l’arrêt de la machine. A contrario, les machines multiphasées ont plus de trois phases et peuvent fonctionner lors de la perte de l’une d’entre elles sans trop de perte de capacité. Cependant, la puissance extraite est alors polluée par des harmoniques comme les variables du contrôle.L’objectif de cette thèse est de concevoir le contrôle d’un générateur hexaphasé asynchrone tant en mode sain qu’en défaut. L’idée de base tient en dix sous-systèmes de contrôle représentant l’ensemble des coupures de phases possibles jusqu’à trois. Ces systèmes sont conçus pour éliminer les oscillations sur la puissance. Ensuite, un algorithme de détection est introduit pour commuter entre les contrôleurs et s’adapter à la nouvelle situation en ligne. Cependant, une commutation brutale s’accompagne toujours d’un transitoire. Un système d’initialisation du nouveau contrôleur est proposé pour adoucir la transition. La stratégie globale est mise en œuvre et prouve les performances de la méthode sur une SC6PIG de 90W
Three-phase induction machines are limited to operate in open-phase conditions in both motor and generator operating modes. Indeed, after losing one of the machine’s phases with an isolated neutral point, the two remaining phases cannot be controlled independently and the machine has to be stopped. Contrary to three-phase machines, the multiphase ones use more than three phase in the stator and thus they can operate even in phase missing conditions with a minimum de-rating. Nevertheless, for a multiphase generator, the extracted power from the machine is associated with oscillations due to the open-phase creation. In addition, the used variables in control system oscillate in these conditions as well. The goal of this thesis is therefore to design a general control system for a squirrel cage six-phase induction generator (SC6PIG) in both healthy and faulty operations. The general control system consists of ten sub control systems which are designed for all possible open-phase faults of the SC6PIG up to three-opened phases. They have been designed regarding the faulty model of the SC6PIG to eliminate the power oscillations in faulted mode. An open-phase detection and operating decider system have been introduced to switch a control system to a new one during the motion. It has been shown that the switching between two different control systems creates a transient voltage in switching instant. In order to minimize the transient voltages, on-line initial condition setting has been proposed for the ten control systems. The proposed strategy has been checked by simulation and experimentation tests on a SC6PIG rated at 90 W. They have confirmed the capacities of the proposed strategy

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Abci, Boussad. "Approche informationnelle pour la navigation autonome tolérante aux défauts : application aux systèmes robotiques mobiles". Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I073.

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La navigation autonome des systèmes robotiques mobiles a suscité un grand intérêt dans la communauté scientifique ces dernières années. Cela est principalement dû à la diversité de ses secteurs d’applications et les différents challenges qu'elle représente. En raison de l'absence d'une intervention humaine, la navigation autonome doit être sûre, fiable et précise. Néanmoins, elle peut être sujet à différentes dégradations qui peuvent compromettre son objectif. En effet, les perturbations externes, tout comme les défauts capteurs et actionneurs, affectent les différents aspects de la navigation autonome que sont la localisation, la planification et le suivi de trajectoire. C'est pourquoi nous consacrons cette thèse à l'étude et à la conception de nouveaux algorithmes qui contribuent à rendre le système de navigation robuste et tolérant aux défauts. Nous avons fait le choix d'utiliser des algorithmes de diagnostic de défauts capteurs et actionneurs à base de résidus, et une commande robuste par modes glissants permettant d'assurer une tolérance passive contre une classe plus large de perturbations externes, qui ne sont pas forcément bornées d'une manière uniforme. La couche de diagnostic proposée est purement informationnelle. Elle se base sur l'utilisation de deux filtres informationnels avec différents modèles d'évolution, et les divergences de Bhattacharyya et de Kullback-Leibler pour la conception des résidus. Ces résidus sont évalués via des méthodes statistiques pour permettre la détection, la localisation et l'exclusion de défauts capteurs et actionneurs. L'approche proposée est appliquée sur des systèmes robotiques mobiles à roues avec entraînement différentiel. Les résultats expérimentaux obtenus sur la plate-forme robotique PRETIL de CRIStAL sont présentés et discutés
Over the last years, autonomous navigation for mobile robot systems has known an increasing interest from the scientific community. This is mainly due to the diversity of its applications and the different challenges that it represents. Without any human intervention, autonomous navigation must be safe, reliable and accurate. Nevertheless, it may be subject to various degradations that could compromise its objective. Indeed, external disturbances, as well as sensor and actuator faults, may affect the different aspects of autonomous navigation, which are localization, path planning and trajectory tracking. This is why we are devoting this thesis to the design of new algorithms that contribute to make the navigation system robust against external disturbances and tolerant to sensor and actuator fauts. We have adopted a residual generation based fault-diagnosis strategy combined with a robust sliding mode controller that is robust against a certain class of perturbations that are not necessary uniformly bounded. The proposed diagnostic layer is purely informational. It is based on the use of two information filters with different evolution models, and the divergences of Bhattacharyya and Kullback-Leibler for residual design. These residuals are evaluated using statistical methods, in order to detect, isolate then exclude sensor and actuator faults from the navigation system. The proposed approach is applied to different differential drive mobile-robot systems. Experimental results obtained by using the CRIStAL robotic platform, so-called PRETIL, are presented and discussed

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Ben, Abdelghani Hafedh. "Étude, conception et réalisation d'un convertisseur statique hybride multiniveaux tolérant aux défauts". Thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://www.theses.fr/2016INPT0042/document.

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Vu l’importance que revêt la sûreté de fonctionnement des convertisseurs statiques dans plusieurs domaines (traction électrique, génération de l’énergie électrique à partir de l’énergie éolienne, etc,... ), il est nécessaire d'examiner la continuité de service de ces systèmes même dans le cas d’un dysfonctionnement d’un des modules IGBT, d’un bras de l’onduleur ou d'une phase de machine. Ainsi, il est indispensable de concevoir de nouvelles architectures matérielles et commandes logicielles capables de fonctionner à puissance significative même en présence de défaillance touchant le système et plus particulièrement les modules IGBT de l’onduleur. Le sujet proposé s’intéresse à une nouvelle structure hybride multiniveaux tolérante aux défauts. Elle consiste à ajouter à un convertisseur triphasé 3-niveaux type NPC (Neutral Point Clamped), un quatrième bras 3-niveaux types FC (Flying Cap). Des nouvelles techniques des différentes parties de la tolérance des pannes, à savoir la détection, l’isolation, la reconfiguration matérielle et la commande en mode dégradé, sont proposées, analysées et validées sur un prototype expérimental de 15kW de puissance
Given the importance of power converter safety operation in several fields (electric traction, renewable energy, etc ..), it is necessary to examine availability of these systems in the case of malfunction of an IGBT module, a converter leg or a phase machine. Thus, it is essential to develop new hardware architectures and software controls capable of operating at significant power after fault occurence. This thesis deals with a new multilevel fault tolerant hybrid topology. It consists on adding to a 3-phase 3-level NPC (Neutral Point Clamped) inverter, a fourth 3-level FC (Flying Cap) leg. New techniques of fault tolerance parts, namely detection, isolation, reconfiguration and system control during post fault mode, are proposed, analyzed and validated with a 15kW experimental converter prototype

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Vu, Duc Tan. "Commande tolérante aux défauts des entraînements de machines synchrones à aimants permanents polyphasées non-sinusoïdales sous contraintes de courant et de tension pour les applications automobiles". Electronic Thesis or Diss., Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE040.

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Les entraînements électriques pour les véhicules électrifiés doivent répondre à certaines exigences spécifiques des marchés automobiles, tels qu'un rendement élevé, des densités volumiques élevées de puissance et de couple, un coût faible avec une protection contre les risques électriques, une fiabilité fonctionnelle élevée et une qualité de couple élevée. Dans ce contexte, les entraînements de machines synchrones à aimants permanents (PMSM) polyphasées sont devenus des candidats appropriés pour répondre aux exigences citées ci-dessus. L’objectif principal de cette thèse de doctorat vise à proposer et affiner des stratégies de commandes tolérantes aux défauts pour les entraînements de machines PMSM polyphasées non-sinusoïdales qui requièrent moins de contraintes lors de leur conception. Par ailleurs, les contraintes de courant et de tension définies par l’onduleur et la machine sont prises en compte pour optimiser en régime non-sinusoïdal le contrôle de la machine sans dépasser leurs limites admissibles. Cela permet idéalement un dimensionnement au plus juste et cela tout particulièrement dans la zone de défluxage. Les stratégies proposées de commandes tolérantes aux défauts, basées sur le modèle mathématique des entraînements polyphasés, enrichissent le domaine de contrôle des entraînements polyphasés en offrant de diverses options de contrôle. Le choix de l'une des options proposées de commande peut être un compromis entre un couple de haute qualité mais avec une valeur moyenne faible, et un couple moyen élevé mais avec une ondulation relativement élevée. Les performances de contrôle et de couple peuvent être affinées en utilisant l'intelligence artificielle avec un type simple de réseaux de neurones artificiels nommé ADALINE (neurone linéaire adaptatif). Grâce à leur capacité d'auto-apprentissage, à leur convergence rapide et à leur simplicité, les ADALINE peuvent être appliqués aux entraînements polyphasés industriels. Toutes les stratégies de contrôle proposées dans cette thèse de doctorat sont validées avec un entraînement d’une machine PMSM à sept phases. La force électromotrice non-sinusoïdale de la machine PMSM à sept phases, relevée expérimentalement, est complexe avec la présence de plusieurs harmoniques. Les résultats expérimentaux vérifient l'efficacité des stratégies proposées, et leur applicabilité dans une machine polyphasée avec une force électromotrice non-sinusoïdale complexe
Electric drives for electrified vehicles need to fulfil some specific requirements from automotive markets such as high efficiency, high volume power and torque densities, low-cost but safe-to-touch, high functional reliability, high torque quality, and flux-weakening control. In this context, multiphase permanent magnet synchronous machine (PMSM) drives have become suitable candidates to meet the above requirements. The main objective of this doctoral thesis is to propose and refine fault-tolerant control strategies for non-sinusoidal multiphase PMSM drives that require less constraints on their design. In addition, constraints on current and voltage defined by the inverter and the machine are considered to optimize the machine control under the non-sinusoidal condition without exceeding their allowable limits. Therefore, the system sizing is guaranteed, especially in flux-weakening operations. The proposed fault-tolerant control strategies, based on the mathematical model of multiphase drives, enrich the control field of multiphase drives by providing various control options. The selection of one of the proposed control options can be a trade-off between a high quality torque but a low average value and a high average torque but a relatively high ripple. The control and torque performances of the drives can be refined by using artificial intelligence with a simple type of artificial neural networks named ADALINE (ADAptive LInear NEuron). With self-learning ability, fast convergence, and simplicity, ADALINEs can be applied to industrial multiphase drives. All proposed control strategies in this doctoral thesis are validated with an experimental seven-phase PMSM drive. The non-sinusoidal back electromotive force (back-EMF) of the experimental seven-phase PMSM is complex with the presence of multi-harmonics. Experimental results verify the effectiveness of the proposed strategies, and their applicability in a multiphase machine with a complex non-sinusoidal back-EMF

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Ndoye, Bada. "Contribution à la synthèse des lois de commande pour la tolérance aux fautes de la boucle d'air d'un moteur Diesel". Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES046.

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Dans cette thèse, nous abordons la synthèse des lois de commande tolérante aux fautes de la boucle d'air d'un moteur Diesel. Dans ce cadre, las approches proposées s'appuient sur les techniques de commande par modes glissants pour les systèmes non linéaires. La première contribution de ce travail consiste à définir pour le système d'air du moteur Diesel des surfaces de glissement permettant la synthèse des lois de commande SMC (Sliding Mode Control) robustes en se basant sur la condition d'attractivité du régiment glissant. Les lois élaborées agrémentées de stratégies de contrôle moteur de la boucle d'air assurent la régulation locale des actionneurs (EGR et VGT) et globale du circuit d'air du moteur Diesel pour atteindre la tolérance aux fautes. Les résultats de cette première approche en comparaison avec la technique de la commande feedback linéarisante sont satisfaisants. Cependant les performances de cette première approche sont parfois dégradées et cela est dû à l'apparition du phénomène du chattering qui limite les algorithmes SMC1 à gains constants. Afin de réduire ce phénomène, la seconde contribution de ce travail consiste à ajouter à la surface de glissement une action intégrale et à définir une loi adaptative des gains pour la commande discontinue. Cette contribution réduit légèrement le phénomène de chattering en assurant la tolérance aux fautes d'actionneurs (amplitudes bornées) avec une convergence asymptotique en zéro des surfaces de glissement. La troisième contribution de ce travail vise à réduire fortement le phénomène du chattering à travers la synthèse, sur la base de l'algorithme du Super Twisting, d'un contrôleur tolérant aux fautes actionneurs (fuite sur les actionneurs EGR et VGT). Dans cette partie, une extension des travaux de [Moreno et al. , 2008] au moteur Diesel est proposée. La convergence du contrôleur tolérant aux fautes est prouvée à l'aide d'une fonction de Lyapounov quadratique adaptée au système d'air du moteur Diesel.

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Martínez, Torres César. "Fault tolerant control by flatness approach". Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0136/document.

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L’objectif de ce manuscrit est de fournir une technique de commande tolérante aux défauts basée sur la platitude différentielle. Pour ce type de systèmes, il est possible de trouver un ensemble de variables, nommées sorties plates, tel que, les états et les entrées de commande du système puissent s’exprimer en fonction de ces sorties et d’un nombre fini de ses dérivées temporelles. Le bloc de détection et d’isolation doit assurer la détection du défaut le plus rapidement possible. Cette action est effectuée en exploitant la propriété de non-unicité des sorties plates. En effet, si un deuxième jeu de sorties plates peux être trouvé et si ce deuxième jeu n’est couplé avec le premier que par une équation différentielle, le nombre des résidus permettant la détection de défauts pourra être augmenté. La condition pour cela est que les deux jeux soient différentiellement couplés ce qui signifie qu’il existe une équation qui contienne des dérivées temporelles et qui couple un élément du premier jeu avec un élément du deuxième jeu de sorties plates. En conséquence le nombre de résidus disponibles pour la détection est supérieur au nombre que l’on aurait si on avait seulement un jeu des sorties plates.En ce qui concerne la reconfiguration, si le système plat satisfait les propriétés énumérées ci-dessus, nous obtiendrons autant de valeurs des états et des entrées que le nombre de jeux de sorties plates trouvés. En effet chaque entrée de commande et chaque état du système peuvent être recalculés en fonction des sorties plates. L’approche proposée fournit de cette manière un résidu prenant en compte une mesure calculée avec le vecteur plat contenant le défaut et une autre avec le vecteur plat libre de défaut. Les signaux redondants libres de défauts seront ainsi utilisés comme références du contrôleur de manière à ce que les effets du défaut soient masqués et ne rentrent pas la boucle de commande. Ceci sera utile pour fournir une stratégie de commande entièrement basée sur les systèmes plats.Les travaux présentés dans ce mémoire sont donnés sous l’hypothèse suivante: Les sorties plates sont fonctions de l’état du système, néanmoins dans ce manuscrit elles seront limitées à être directement une partie de l’état du système ou une combinaison linéaire d’entre eux. La boucle de commande est fermée avec un correcteur par retour d’état.Enfin pour les travaux réalisés en fin de manuscrit les sorties plates doivent pouvoir être mesurées ou reconstruites.Les défauts affectant les actionneurs sont considérés rejetés par le contrôleur, par conséquent la reconfiguration est seulement effectuée après la détection d’un défaut capteur.La faisabilité de l’approche proposée est analysée sur deux systèmes non linéaires, un drone quadrirotor et un système de trois cuves
The objective of this Ph.D. work is to provide a flatness based active fault-tolerant control technique. For such systems, it is possible to find a set of variables, named flat outputs, such that states and control inputs can be expressed as functions of flat outputs and their time derivatives. The fault detection and isolation block has to provide a fast and accurate fault isolation. This action is carried out by exploiting the non-uniqueness property of the flat outputs. In fact, if a second set of flat outputs which are coupled by a differential equation of the first is calculated, bthe number of residues augments. Differentially coupled means that it exists an equation with time derivatives inside, that couple one element of the first set with one of the second. As a consequence of augmenting the number of residual signal more faults than in the one set case may be isolated.Regarding reconfiguration, if the flat system complies with the properties listed above, we will obtain versions of states and control inputs as much of flat output vectors, are found, because each control input and state is a function of the flat output. The proposed approach provides in this manner one measure related to a faulty flat output vector and one or more computed by using an unfaulty one. The redundant state signals could be used as reference of the controller in order to hide the fault effects. This will be helpful to provide an entirely flatness based fault-tolerant control strategy.The works presented in this manuscript are under the following hypothesis: The flat outputs are functions of the state of the system, however in this work the flat outputs are constrained to be states of the system or a linear combination of them.The control loop is closed with a state feedback controller.For purposes of this work flat outputs need to be measured.Faults affecting the actuators are considered rejected by the controller; by consequence reconfiguration is only carried out after a sensor fault occurs.Feasibility of the proposed approach is analyzed in two nonlinear plants, an unmanned quadrotor and a three tank system

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Fonod, Robert. "Model-based Fault Diagnosis and Fault Accommodation for Space Missions : Application to the Rendezvous Phase of the MSR Mission". Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0199/document.

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Les travaux de recherche traités dans cette thèse s’appuient sur l’expertise des actionsmenées entre l’Agence spatiale européenne (ESA), l’industrie Thales Alenia Space (TAS) et le laboratoirede l’Intégration du Matériau au Système (IMS) qui développent de nouvelles générations d’unités intégréesde guidage, navigation et pilotage (GNC) avec une fonction de détection des défauts et de tolérance desdéfauts. La mission de référence retenue dans cette thèse est la mission de retour d’échantillons martiens(Mars Sample Return, MSR) de l’ESA. Ce travail se concentre sur la séquence terminale du rendez-vous dela mission MSR qui correspond aux dernières centaines de mètres jusqu’à la capture. Le véhicule chasseurest l’orbiteur MSR (chasseur), alors que la cible passive est un conteneur sphérique. L’objectif au niveaude contrôle est de réaliser la capture avec une précision inférieure à quelques centimètres. Les travaux derecherche traités dans cette thèse s’intéressent au développement des approches sur base de modèle de détectionet d’isolation des défauts (FDI) et de commande tolérante aux défaillances (FTC), qui pourraientaugmenter d’une manière significative l’autonomie opérationnelle et fonctionnelle du chasseur pendant lerendez-vous et, d’une manière plus générale, d’un vaisseau spatial impliqué dans des missions située dansl’espace lointain. Dès lors que la redondance existe dans les capteurs et que les roues de réaction ne sontpas utilisées durant la phase de rendez-vous, le travail présenté dans cette thèse est orienté seulementvers les systèmes de propulsion par tuyères. Les défaillances examinées ont été définies conformément auxexigences de l’ESA et de TAS et suivant leurs expériences. Les approches FDI/FTC présentées s’appuientsur la redondance de capteurs, la redirection de contrôle et sur les méthodes de réallocation de contrôle,ainsi que le FDI hiérarchique, y compris les approches à base de signaux au niveau de capteurs, les approchesà base de modèle de détection/localisation de défauts de propulseur et la surveillance de sécuritéde trajectoire. Utilisant un simulateur industriel de haute-fidélité, les indices de performance et de fiabilitéFDI, qui ont été soigneusement choisis accompagnés des campagnes de simulation de robustesse/sensibilitéMonte Carlo, démontrent la viabilité des approches proposées
The work addressed in this thesis draws expertise from actions undertaken between the EuropeanSpace Agency (ESA), the industry Thales Alenia Space (TAS) and the IMS laboratory (laboratoirede l’Intégration du Matériau au Système) which develop new generations of integrated Guidance, Navigationand Control (GNC) units with fault detection and tolerance capabilities. The reference mission isthe ESA’s Mars Sample Return (MSR) mission. The presented work focuses on the terminal rendezvoussequence of the MSR mission which corresponds to the last few hundred meters until the capture. Thechaser vehicle is the MSR Orbiter, while the passive target is a diameter spherical container. The objectiveat control level is a capture achievement with an accuracy better than a few centimeter. The research workaddressed in this thesis is concerned by the development of model-based Fault Detection and Isolation(FDI) and Fault Tolerant Control (FTC) approaches that could significantly increase the operational andfunctional autonomy of the chaser during rendezvous, and more generally, of spacecraft involved in deepspace missions. Since redundancy exist in the sensors and since the reaction wheels are not used duringthe rendezvous phase, the work presented in this thesis focuses only on the thruster-based propulsionsystem. The investigated faults have been defined in accordance with ESA and TAS requirements andfollowing their experiences. The presented FDI/FTC approaches relies on hardware redundancy in sensors,control redirection and control re-allocation methods and a hierarchical FDI including signal-basedapproaches at sensor level, model-based approaches for thruster fault detection/isolation and trajectorysafety monitoring. Carefully selected performance and reliability indices together with Monte Carlo simulationcampaigns, using a high-fidelity industrial simulator, demonstrate the viability of the proposedapproaches

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Jamouli, Hicham. "Génération de résidus directionnels pour le diagnostic des systèmes linéaires stochastiques et la commande". Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005813.

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Ce travail porte sur le diagnostic et la commande tolérante aux défauts des systèmes linéaires stochastiques. Il se décompose en deux parties: - la première phase du travail présenté porte sur la conception d'un filtre de détection robuste. Il a été défini afin que le résidu directionnel qui en résulte soit le plus insensible possible aux incertitudes de modèle et aux incertitudes stochastiques. L'approche développée diffère des approches classiques existant dans la littérature car le filtre de détection est synthétisé sur la base d'une inversion du système. Une fois paramétrées toutes les inverses à gauche du système (pour remonter à la source des défauts) grâce à l'étude de la structure des zéros infinis du système, les degrés de liberté restant à disposition sont utilisés pour minimiser la sensibilité du résidu généré aux différentes perturbations stochastiques. Cette approche a permis de définir le filtrage d'état optimal d'une partie réduite du vecteur d'état du système de dimension maximale. En d'autres termes, l'effet des défauts sur l'erreur d'estimation d'état du filtre a été réduite à son maximum sous la contrainte que suffisamment d'informations restent disponibles pour les détecter et les localiser dans l'espace de sortie. - la deuxième partie concerne l'intégration du filtre de détection dans une commande tolérante aux défauts. La structure deadbeat de l'espace de détection du filtre est à la base de la conception de deux lois de commande tolérantes aux défauts à réactivité maximale. La première est basée sur le filtre de détection à état augmenté et sur le principe de séparation bien connu dans le cadre LQG. La loi de commande a été obtenue par un rejet des modes non contrôlables. Cette approche a débouché sur une commande de type LTR (Left Transfer Recovery) obtenue par le calcul explicite de l'inverse à gauche du système. Tout comme la première approche, la deuxième loi de commande se fonde sur le filtre de détection mais se caractérise par la définition optimale d'une loi de commande additive. Son application à un benchmark défini dans le cadre du projet IFATIS (Intelligent Fault Tolerant Control in Integrated Systems) a permis de mettre en avant la forte réactivité de la commande face à l'apparition brutale d'un ou de plusieurs défauts sur le système. Il s'avère en effet que la commande mise en oeuvre permet d'annuler plus rapidement les effets néfastes engendrés par les défauts en comparaison d'une commande de type PI standard toujours plus lente à réagir.

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Cieslak, Jérôme. "ANALYSE ET SYNTHESE D'UNE ARCHITECTURE COOPERATIVE POUR LA COMMANDE TOLERANTE AUX DEFAUTS - APPLICATION A UN SYSTEME AERONAUTIQUE". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00178592.

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Cette thèse porte sur une des préoccupations majeures dans la conception des systèmes automatisés : la tolérance aux défauts. L'interaction entre les tâches de surveillance et de reconfiguration de la loi de commande est examinée et un nouveau schéma coopératif est proposé pour la gestion globale des compromis. Cette architecture présente l'avantage de préserver entièrement les performances nominales (situation non défaillante) car la boucle de commande nominale est conservée au sein du schéma coopératif. Une procédure de synthèse basée sur la mise en œuvre et l'évaluation des indicateurs de performance des modules de diagnostic et de commande, est proposée. Les résultats méthodologiques sont appliqués au modèle d'un avion gros porteur : le Boeing 747-100/200. Ce Benchmark a été établi par le groupe européen GARTEUR (AG16, Fault Tolerant Control) afin de comparer les méthodologies actives de la commande tolérante aux fautes avec les lois classiques de pilotage.

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Stoican, Florin. "Fault tolerant control based on set-theoretic methods". Phd thesis, Supélec, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00633622.

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The scope of the thesis is the analysis and design of fault tolerant control (FTC) schemes through the use of set-theoretic methods. In the framework of multisensor schemes, the faults appearance and the modalities to accurately detect them are investigated as well as the design of control laws which assure the closed-loop stability. By using invariant/contractive sets to describe the residual signals, a fault detection and isolation (FDI) mechanism with reduced computational demands is implemented based on set-separation. A dual mechanism, implemented by a recovery block, which certificates previously fault-affected sensors is also studied. From a broader theoretical perspective, we point to the conditions which allow the inclusion of {FDI} objectives in the control law design. This leads to static feedback gains synthesis by means of numerically attractive optimization problems. Depending on the parameters selected for tuning, is shown that the FTC design can be completed by a reference governor or a predictive control scheme which adapts the state trajectory and the feedback control action in order to assure {FDI}. When necessary, the specific issues originated by the use of set-theoretic methods are detailed and various improvements are proposed towards: invariant set construction, mixed integer programming (MIP), stability for switched systems (dwell-time notions).

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Jain, Tushar. "Contribution à la synthèse de commandes tolérantes aux défauts par l'approche comportementale". Phd thesis, Université de Lorraine, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767015.

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La théorie des systèmes a acquis un statut interdisciplinaire au cours des cinq dernières décennies, et un aspect important de cette théorie concerne la commande automatique des systèmes dynamiques. Un dispositif de commande, appelé contrôleur ou régulateur, est un dispositif qu'on interconnecte à un système donné, qu'on désigne aussi sous le terme de procédé ou processus, de manière à réaliser un système global ayant un comportement désiré ou des performances spécifiées. Dans cette thèse, nous traitons de la problématique de la commande automatique des systèmes dynamiques sujets à des défaillances. Cette problématique est fortement motivée par les exigences de sûreté de fonctionnement des systèmes en milieu industriel où la commande tolérante aux défauts constitue un moyen pour améliorer la fiabilité et accroître la disponibilté des systèmes tout en assurant les performances souhaitées. Le travail présenté dans cette thèse porte essentiellement sur la synthèse de techniques de commande en ligne en vue de garantir une tolérance aux pannes à tout moment pour le système bouclé. Deux approches sont proposées, à savoir une première approche basée sur une banque de contrôleurs pré-conçus et une seconde approche basée sur la conception en ligne des commandes. L'originalité de ces approches réside dans le fait qu'aucune information a priori sur le procédé n'est exigée ou n'est disponible en temps réel. En particulier, aucune identification ni estimation des paramètres du procédé n'est effectuée en temps réel. La reconfiguration des contrôleurs suite à une défaillance du procédé se base uniquement sur les trajectoires réelles (signaux) issues du procédé. Nous utilisons l'approche comportementale des systèmes comme paradigme de modélisation mathématique pour le développement des solutions proposées. Dans ce cadre mathématique, le concept d'interconnexion entre deux systèmes dynamiques, à savoir le contrôleur et le procédé, joue un rôle important dans la formulation et la solution du problème de commande et permet de déterminer l'ensemble admissible des trajectoires du procédé qui sont compatibles avec les spécifications de performance. Du point de vue pratique, la réduction des transitoires lors de la reconfiguration des contrôleurs est l'une des exigences importantes dans les algorithmes de commandes tolérantes aux défauts. La dernière partie de la thèse traite de la gestion de ces transitoires à l'aide d'une technique d'implantation des contrôleurs en temps réel qui assure une transition sans-à-coup lors des reconfigurations. En outre, on illustre dans cette dernière partie de la thèse les solutions de commandes obtenues pour la tolérance aux fautes sur des exemples issus du monde réel, à savoir un procédé hydraulique constitué de deux bacs à niveau, un avion en phase d'approche à l'atterrissage, et une éolienne NREL de 5 mégawatts.

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Teses / dissertações sobre o tema "Commande tolérante à la dégradation"

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