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INSTITUT SUPÉRIEUR DES SCIENCES APPLIQUÉES ET DE TECHNOLOGIE DE KAIROUAN Diagno

INSTITUT SUPÉRIEUR DES SCIENCES APPLIQUÉES ET DE TECHNOLOGIE DE KAIROUAN Diagnostic des systèmes Notes de Cours et TD Préparé par ATEF KHEDHER FILIÈRE Mastère de recherche AII Niveau DEUXIÈME ANNÉE A.U. 2020-2021 Table des matières 1 Généralités sur le diagnostic 1 1.1 Déﬁnition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Terminologies du diagnostic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.3 Principe et étapes du diagnostic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.4 Classiﬁcation des défauts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.5 Classiﬁcation des méthodes de diagnostic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 Méthodes sans modèles 8 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2 Méthodes basées sur la connaissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.3 Méthodes de traitement de données : Méthode par reconnaissance des formes . . . 12 3 L’arbre des défaillances 13 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.2 Les concepts de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.3 Démarche de l’élaboration de l’arbre de défaillances . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.4 Analyse qualitative de l’arbre de défaillances : Les coupes minimales . . . . . . . . 15 3.5 Analyse quantitative de l’arbre des défaillances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.6 Correspondance entre l’arbre des défaillances et le diagramme de ﬁabilité . . . . . 17 3.7 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4 Méthodes avec modèles 20 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2 Notion de modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.3 La redondance analytique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.4 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5 Diagnostic par observateurs d’état 25 5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.2 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.3 Structure d’un observateur proportionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.4 Génération des résidus à base d’observateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.5 Application à la détection et localisation des défauts de capteur . . . . . . . . . . . 28 5.6 Exercice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 6 Diagnostic à base des réseaux de Petri 34 6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 6.2 Les Réseaux de Petri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 6.3 Génération des résidus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 6.4 Exercice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Bibliographie 45 1 Généralités sur le diagnostic 1.1 Déﬁnition La norme AFNOR [1] déﬁnit le diagnostic comme étant l’identiﬁcation de la cause probable de la (ou des) défaillance(s) à l’aide d’un raisonnement logique fondé sur un ensemble d’informations provenant d’une inspection, d’un contrôle, ou d’un test. Les fonctions du diagnostic peuvent se résumer comme suit : – observer les symptômes de la défaillance, – identiﬁer la cause de la défaillance, – prévoir la défaillance. Le diagnostic joue un rôle primordial permettant d’assurer la sûreté de fonctionnement. En effet, une détection rapide ou précoce d’un défaut ou d’une défaillance permet d’augmenter la disponi- bilité et la productivité des outils de production. 1.2 Terminologies du diagnostic Les terminilogies les plus utilisées dans le domaine du diagnostic sont les suivantes. 1. Défaut : un défaut est tout écart entre la caractéristique observée sur le dispositif et la carac- téristique de référence. 2. Défaillance : selon la norme AFNOR [1], une défaillance est l’altération ou la cessation de l’aptitude d’un ensemble à accomplir sa (ou ses) fonction(s) requise(s) avec les performances déﬁnies dans les spéciﬁcations techniques. En effet, une défaillance conduit à un défaut puisqu’il existe un écart entre la caractéristique constatée et celle spéciﬁée. Inversement, un défaut n’induit pas nécessairement une défaillance. Par ailleurs, le système peut très bien conserver son aptitude à assurer sa mission principale si les défauts affectant les systèmes et ses composantes n’ont pas d’impacts signiﬁcatifs sur la mission principale [1]. 3. Faute : c’est une action, volontaire ou non, dont le résultat est le non prise en compte correcte d’une directive ou d’une contrainte exprimée par le cahier des charges. 4. Erreur : c’est une partie du système ne correspondant pas ou correspondant incomplètement au cahier des charges. Une erreur est la conséquence d’une faute. L’erreur est latente tant que la partie erronée du système n’est pas sollicitée. Elle devient effective au moment de la sollicitation de la partie erronée. 5. Panne : c’est l’inaptitude d’un composant à accomplir une fonction requise [19]. C’est une conséquence directe de la défaillance. En effet, une défaillance conduit à la panne du sys- tème. La ﬁgure 1.1 présente le lien entre défaillance et panne. FIGURE 1.1 – Lien entre panne et défaillance 6. Résidu : c’est un indicateur de défauts basé sur la déviation entre les mesures et les calculs basés sur un modèle. En présence des défauts, le résidu s’écarte signiﬁcativement de la valeur nulle et il sera égal à zéro lorsque le système fonctionne normalement. La ﬁgure 1.2 suivante récapitule le lien existant entre certaines uploads/Sante/ cours-diag-iisatkr-2020.pdf