Approches multi-modèles de la génération de résidus pour le diagnostic de systèmes - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 1999

Multi-model approaches of residual generation for fault diagnosis

Approches multi-modèles de la génération de résidus pour le diagnostic de systèmes

Laurent Gross
  • Function : Author
  • PersonId : 787130
  • IdRef : 136567444

Abstract

The work presented in this thesis deals with the improvement of the capacities of fault detection and isolation modules dedicated to physical systems described by multiple linearised models identified around different operating points. The global process is based on the use of the fuzzy logic as a state selector synthesis tool. This state selector allows, when a system switches from an operating point to another, to perform a progressive accommodation of the elements of a residual generator instead of considering an abrupt change of these elements.The first part of this thesis consists in a study of the fuzzy tools that have been used. The aim of this study is to highlight the pertinence of using fuzzy logic as part of the proposed work, and to aliow the definition of known and reproductive operating conditions such as precision and complexity of generated fuzzy models. A structure is defined for the proposed state selector, structure based on fuzzy models. The output of the state selector consists in a localisation criterion, and the definition of the inputs of this selector is discussed due to its dependence towards many parameters. The second part of this thesis deals with the problem of minimising the modelling errors that occurs when the system performs a transition from an operating mode to another. The proposed work is based on a system on which some measurements can be made and then used as inputs of the fuzzy state selector. The synthesis methodology of a fuzzy transition model, based on the so generated localisation criterion, is developed and validated by a theoretical application to an hydraulic system. This work is then validated by its practical application to this system, and its contribution is shown by a comparison to some results issued from other existing methods. The third and last part of this thesis details, in a frrst time, a method that allows to perform the synthesis of an information vector relevant enough to be used as input vector of the fuzzy state seilector in order that the localisation criterion obtained by this mean can be easily used on a large range of systems. This method is based on an on line accommodation of the synthesis parameters of Kalman filters, a weighting being performed between the influence of the observations and the influence of the models in accordance with the system state. In a second time, the capacity to apply synthesised localisation criterions to a diagnostic module dedicated to systems described by multi-model methods is studied and justified. The proposed accommodation method is then application a pilot plant consisting in a winding machine, on which different kind of faults are generated. On this non linear system, eight different operating points have been defined. The results issued from this application highlights the pertinence of this work for improving fault detection and isolation capacities on systems described by multi-model methods.
Les travaux présentés dans cette thèse concernent l'amélioration des capacités de modules de détection et de localisation de défauts implantés sur des systèmes décrits par de multiples modèles linéarisés valides autour de points de fonctionnement donnés. La démarche générale des travaux effectués est basée sur l'utilisation de la logique floue en tant qu'outil de synthèse d'un sélecteur d'état, permettant une adaptation progressive des éléments d'un module de diagnostic lors du passage d'un point de fonctionnement à un autre plutôt qu'un changement abrupt de ces éléments. Dans la première partie de la thèse, une étude des outils flous utilisés est effectuée afin d'une part de mettre en évidence la pertinence de l'utilisation de la logique floue dans le cadre du travail effectué, et d'autre part en vue de définir des conditions d'utilisation reproductibles et quantifiables sur la base de critères de précision ou de temps de calcul lors de la synthèse de modèles d'entrée/sortie flous. Une structure est définie pour le sélecteur d'état proposé, structure basée sur un modèle de relation flou. La sortie du sélecteur d'état consiste en un critère de localisation, la définition des entrées de ce sélecteur faisant l'objet d'une discussion car dépendante de nombreux paramètres. La seconde partie de la thèse traite du problème de la minimisation des erreurs de modèle survenant lors du passage d'un point de fonctionnement à un autre. Le travail présenté se place dans le cadre d'un système permettant d'obtenir par mesure directe les grandeurs utilisées comme entrées du sélecteur d'état flou, puis une méthodologie de synthèse d'un modèle de transition flou basé sur le critère de localisation généré est développée. Les travaux effectués dans cette partie sont validés par leur application théorique puis pratique à un système hydraulique disponible sous forme de maquette d'essai, et leur apport à l'existant est montré par une comparaison des résultats obtenus à ceux issus d'autres méthodes. La troisième et dernière partie de la thèse expose, dans un premier temps, une méthode permettant d'effectuer la synthèse d'un vecteur d'information suffisamment pertinent pour que sa prise en compte comme entrée du sélecteur d'état mène à un critère de localisation aisément exploitable et ce pour une large gamme de systèmes. Dans un second temps, l'applicabilité du critère de localisation synthétisé à un générateur adaptatif de résidus dédié à des systèmes décrits par des méthodes multi-modèles est étudiée et justifiée. Cette méthode est basée sur l'adaptation en ligne des paramètres de synthèse intervenant dans la construction de filtres de Kalman, une pondération étant effectuée entre l'influence des modèles et les observations effectuées en fonction de l'état du système. Puis, la méthode développée est appliquée à un système pilote d'enroulement de bande sous tension à des fins de validation, différents types de défauts étant générés sur ce processus non linéaire pour lequel huit points de fonctionnement différents ont été définis. Les résultats issus de cette application montrent la pertinence des travaux effectués dans le cadre de la détection et de la localisation de défauts sur des systèmes décrits par des méthodes multi-modèles.

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tel-01747050 , version 1 (29-03-2018)

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  • HAL Id : tel-01747050 , version 1

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Cite

Laurent Gross. Approches multi-modèles de la génération de résidus pour le diagnostic de systèmes. Autre. Université Henri Poincaré - Nancy 1, 1999. Français. ⟨NNT : 1999NAN10010⟩. ⟨tel-01747050⟩
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