Diagnostic des systèmes non linéaires - Contribution aux méthodes de découplage

Cédric Join (1)

1 CRAN - Centre de Recherche en Automatique de Nancy

The main work presented in this document deals with the diagnosis of nonlinear systems in continuous time. The residual generation for fault isolation are considered with respect to the following steps: - the first step consists of decoupling the disturbance effect from a part of the system state. We propose a method which aims at reducing the dimension of this state subspace in order to limit the propagation of disturbances in the subspace to a maximum ; - the second step is the study of the state subspaces sensitive to the considered faults with the aim of determining if it is possible to detect and isolate all faults. Assuming that faults do not occur simultaneously, isolation conditions less restrictive than those solving the F.P.R.G. are proposed ; - the third step corresponds to the filter synthesis. A systematic method ensuring an explicit expression of the output injection is proposed. Moreover, a convergence study of the estimated state and the real state is included within the filter design. These techniques are applied to the ``three tank'' system in simulation which highlight the obtained results. Finally new results leading to one intrinsic definition of fault isolation in linear case have been presented and should be extended to nonlinear systems.

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur le diagnostic de systèmes non linéaires en temps continu. Dans le but de déterminer le type et l'apparition de défauts, des résidus structurés sont générés à partir de filtres, en respectant les étapes suivantes : - la première étape est une phase de découplage d'une partie de l'état du système de l'effet des perturbations. Nous proposons une méthode qui permet de diminuer la dimension de ce sous-espace d'état de manière à limiter au maximum la propagation de ces perturbations dans l'espace d'état ; - la deuxième étape est l'étude de l'ensemble des sous-espaces d'état sensibles aux défauts considérés dans le but de déterminer s'il est possible de les détecter et isoler. En supposant la non-apparition simultanée de plusieurs défauts, une analyse structurelle des caractéristiques géométriques du système est menée. Ainsi, des conditions nécessaires et suffisantes à l'isolation des défauts moins sévères que celles associées à la résolution du F.P.R.G. sont proposées ; - la troisième et dernière étape est la synthèse d'un filtre d'isolation des défauts considérés. Une méthode systématique assurant une expression explicite de l'injection de sortie est proposée. Une étude de la convergence des estimations de l'état du filtre vers l'état réel du système est également effectuée à partir de la théorie de la contraction. L'ensemble de la méthode est appliquée sur le système des ``3 cuves''. Des simulations mettent en relief les résultats obtenus et l'apport des méthodes proposées. Le dernier chapitre porte sur les prémices d'un formalisme algébrique du diagnostic pour les systèmes linéaires qui semble être une perspective intéressante pour les systèmes non linéaires.

Mots clés: systèmes non linéaires; diagnostic; filtre; découplage; analyse de convergence; approche géométrique.; approche géométrique

Domaines: Automatique / Robotique

Cédric Join. Diagnostic des systèmes non linéaires - Contribution aux méthodes de découplage. Automatique / Robotique. Université Henri Poincaré - Nancy I, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00003393⟩