Contribution aux systèmes tolérants aux défauts : Synthèse
d'une méthode de reconfiguration et/ou de restructuration
intégrant la fiabilité des composants
Résumé
The work presented in this document deals to fault tolerant control systems, more precisely
the synthesis of a method of reconfiguration and/or restructuration using the reliability of the
components. The reconfiguration strategy is a usual way to recover the nominal performances
and preserve stability conditions. Under assumptions that there exist several structures (working
mode) resulting from the disconnection of faulty subsystems, each structure imposes new
operating conditions and consequently a new value of reliability and cost. The reconfiguration
strategy proposed in this document tries to find from all possible structures the optimal
structure that has the "best" control performance with the highest reliability and lowest cost.
– The first proposed method treats only the static performances resulting in considering the
reliability and the cost of the components. The determination of the optimal structure is
based on an online estimate of the reliability and costs of the components.
– A second method using the performances of the controllers is then developed. The Pseudo
inverse method PIM is used for designing the controllers. Modifications of method PIM
are proposed in order to ensure the stability of the system and to achieve defined dynamic
performances. An index of dynamic performances is integrated in the selection criterion of
the optimal structure.
– The two developed methods are integrated in order to define a fault tolerant strategy. It is
applied to a hydraulic and thermal system of 3 tanks.
the synthesis of a method of reconfiguration and/or restructuration using the reliability of the
components. The reconfiguration strategy is a usual way to recover the nominal performances
and preserve stability conditions. Under assumptions that there exist several structures (working
mode) resulting from the disconnection of faulty subsystems, each structure imposes new
operating conditions and consequently a new value of reliability and cost. The reconfiguration
strategy proposed in this document tries to find from all possible structures the optimal
structure that has the "best" control performance with the highest reliability and lowest cost.
– The first proposed method treats only the static performances resulting in considering the
reliability and the cost of the components. The determination of the optimal structure is
based on an online estimate of the reliability and costs of the components.
– A second method using the performances of the controllers is then developed. The Pseudo
inverse method PIM is used for designing the controllers. Modifications of method PIM
are proposed in order to ensure the stability of the system and to achieve defined dynamic
performances. An index of dynamic performances is integrated in the selection criterion of
the optimal structure.
– The two developed methods are integrated in order to define a fault tolerant strategy. It is
applied to a hydraulic and thermal system of 3 tanks.
Le travail présenté dans ce mémoire de thèse porte sur les systèmes tolérants aux défauts, plus
précisément la synthèse d'une méthode de reconfiguration et/ou de restructuration intégrant
la fiabilité des composants. La tâche de reconfiguration permet d'amener le système dans un
état de fonctionnement permettant d'assurer des performances désirées tout en préservant la
stabilité. Sous l'hypothèse qu'il existe plusieurs structures de fonctionnement résultant de la
déconnexion des sous systèmes défaillants, chaque structure impose des nouvelles conditions
de fonctionnement et par conséquent une nouvelle valeur de la fiabilité et du coût. Parmi
ces structures, une structure optimale doit être choisie. Dans un contexte multicritères, ce
travail propose de déterminer la structure optimale en intégrant les performances du système,
la fiabilité et le coût.
– La première méthode proposée traite uniquement les performances statiques conduisant à
considérer la fiabilité et le coût des composants. La détermination de la structure optimale
se fonde sur une estimation en ligne de la fiabilité et des coûts des composants.
– Une seconde méthode utilisant les performances des régulateurs est ensuite développée. La
méthode pseudo inverse PIM est utilisée pour synthétiser les régulateurs. Des modifications
de la méthode PIM sont proposées afin d'assurer la stabilité du système et d'atteindre des
objectifs dynamiques définis. Un indice de performances dynamiques est intégré dans le critère
de choix de la structure optimale.
– Les deux méthodes développées sont intégrées afin de définir une stratégie tolérante aux défauts.
Elle est appliquée sur un système hydraulique et thermique à 3 cuves.
précisément la synthèse d'une méthode de reconfiguration et/ou de restructuration intégrant
la fiabilité des composants. La tâche de reconfiguration permet d'amener le système dans un
état de fonctionnement permettant d'assurer des performances désirées tout en préservant la
stabilité. Sous l'hypothèse qu'il existe plusieurs structures de fonctionnement résultant de la
déconnexion des sous systèmes défaillants, chaque structure impose des nouvelles conditions
de fonctionnement et par conséquent une nouvelle valeur de la fiabilité et du coût. Parmi
ces structures, une structure optimale doit être choisie. Dans un contexte multicritères, ce
travail propose de déterminer la structure optimale en intégrant les performances du système,
la fiabilité et le coût.
– La première méthode proposée traite uniquement les performances statiques conduisant à
considérer la fiabilité et le coût des composants. La détermination de la structure optimale
se fonde sur une estimation en ligne de la fiabilité et des coûts des composants.
– Une seconde méthode utilisant les performances des régulateurs est ensuite développée. La
méthode pseudo inverse PIM est utilisée pour synthétiser les régulateurs. Des modifications
de la méthode PIM sont proposées afin d'assurer la stabilité du système et d'atteindre des
objectifs dynamiques définis. Un indice de performances dynamiques est intégré dans le critère
de choix de la structure optimale.
– Les deux méthodes développées sont intégrées afin de définir une stratégie tolérante aux défauts.
Elle est appliquée sur un système hydraulique et thermique à 3 cuves.
Domaines
Automatique / Robotique
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