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République Tunisienne Cycle de Formation en Mastère dans la Discipline automati

République Tunisienne Cycle de Formation en Mastère dans la Discipline automatique Et système embarqué Mémoire de MASTERE N° d’ordre: ….. Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Gafsa Institut Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de GAFSA MEMOIRE Présenté à L’Institut Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de Gafsa (Département Automatique et Système Industrielle) En vue de l’obtention du MASTERE Dans la discipline Automatique et Systèmes Embarqués Par AFFI Sameh Diagnostic des Systèmes à évènement discrets décrit par des réseaux de Petri Soutenu le 28 / 12 / 2019, devant le jury composé de : Mr. BASDOURI Imed Président Mr. LADGHAM Anis Rapporteur Mr. KHEDHER Atef Encadreur Mr DECLERCK Philippe Invité A.U : 2019 – 2020 Dédicaces D’abord, je remercie ALLAH, le tout puissant qui m’a permis de réaliser ce travail. Je dédie ce modeste travail à : Ma très chère et douce mère et mon très cher père . J’implore ALLAH pour la conservation de leur santé, de leurs sacrifices et bienveillances. Mes chers frères Ma chère sœur Pour leurs soutiens et leurs précieux conseils Mes très chers amis Pour l’entente et le lien profond qui a toujours existé entre nous, je n’oublierai jamais les moments de joie, de peur et de bonheur. Qu’ALLAH vous offre la réussite, le bonheur et la joie. AFFI Sameh Remerciements J’adresse tout d’abord mes vifs remerciements à Mr. KHEDHER Atef, qui n’a pas épargné le moindre effort dans l’encadrement de cette mémoire, pour ses conseils, son encouragement et pour l’aide qu’il m’a apportée aussi par sa responsabilité, ses informations fructueuses et ses remarques constructives. Je tiens aussi à remercier Mr. DECLERCK Philippe, maitre de conférences à L’ISTIA école d’ingénieurs de l’université d’Angers en France pour les précieuses guidances , conseils, patiences et directions pour l’aide tout au long de mon travail. Je remercie également les enseignants de l’ISSAT Gafsa pour la formation que j’ai reçue tout au long de mon cursus universitaire. Je ne vais quand-même pas oublier de présenter mes sincères salutations à tous les membres du jury, pour leurs attentions et pour avoir accepté d’évaluer ce modeste travail. Finalement, je tiens à remercier tout le personnel de « ISTIA», et surtout Mr. DECLERCK Philippe qui m’accueillie pour passer mon stage dans de bonnes conditions. Sommaire Liste de Figure Liste de Tableaux Introduction générale .................................................................................................................. 1 Chapitre I : Le diagnostic et les systèmes à évènements discrets .............................................. 3 Introduction ................................................................................................................................ 3 I .1.Concepts et terminologies de diagnostic .............................................................................. 3 I.1.1.Défaut ............................................................................................................................. 4 I.1.2.Défaillance ..................................................................................................................... 4 I.1.3.Panne .............................................................................................................................. 5 I.1.4.Résidu ............................................................................................................................. 5 I.1.5.Etapes du diagnostic ....................................................................................................... 5 I.1.6.Classification des défauts ............................................................................................... 6 I.1.6.1.Défauts d’actionneur ................................................................................................ 6 I.1.6.2.Défauts de capteur ................................................................................................... 7 I.1.6.3.Défauts de systèmes ................................................................................................. 7 I.2.Les différentes méthodes du diagnostic ................................................................................ 7 I.2.1.Méthodes de diagnostic avec modèles ........................................................................... 8 I.2.1.1.Redondance Analytique ........................................................................................... 8 I.2.1.2.Analyse des Modes de Défaillances, de leurs Effets et de leur Criticité AMDEC . 8 I.2.2.Méthodes sans modèles .................................................................................................. 8 I.2.2.1.L’analyse en Composantes Principales ................................................................... 8 I.2.2.2.Reconnaissance des formes ..................................................................................... 9 I.2.2.3.Diagnostic de défauts par observateurs ................................................................... 9 Conclusion ................................................................................................................................ 10 Chapitre II : Les systèmes à évènements discrets (SED) et leurs modélisations ..................... 12 Introduction .............................................................................................................................. 12 II.1.Définitions ......................................................................................................................... 12 II.2.Modélisation de SED ......................................................................................................... 12 II.2.1.Le premier formalisme : les automates à états finis .................................................... 12 II.2.2.Deuxième formalisme : les réseaux de Pétri ............................................................... 13 II.3.Les Réseaux de Pétri .......................................................................................................... 13 II.3.1.Exemples d’´évènements ............................................................................................ 14 II.3.1.1.Exemple d’´états ................................................................................................... 14 II.3.1.2.Définition formelle d’un RdP ............................................................................... 15 II.3.1.3.Dynamique d’un RdP ........................................................................................... 16 II.3.1.3.1.Conditions de franchissement d’une transition ................................................. 16 II.3.1.3.2.Franchissement d’une transition t...................................................................... 16 II.3.1.3.3.Définition .......................................................................................................... 17 II.3.1.3.4.Marquage résultant de franchissement d’une séquence de transitions .............. 17 II.3.2.Propriétés des RdP ...................................................................................................... 17 II.3.2.1.Accessibilité ......................................................................................................... 18 II.3.2.2.Bornitude .............................................................................................................. 18 II.3.2.3.Vivacité ................................................................................................................ 18 II.3.3.Sous classes des RdP .................................................................................................. 18 II.3.3.1.Graphes d’états ..................................................................................................... 18 II.4.Graphes d’événements ....................................................................................................... 19 II.4.1.Graphes d’évènements temporises (GET) .................................................................. 19 II.4.2.Graphes d’évènements temporels ............................................................................... 20 II.4.2.1.Rdp avec conflit ................................................................................................... 20 II.4.2.2.RdP sans conflit .................................................................................................... 21 Conclusion ................................................................................................................................ 22 Chapitre III : Estimation d’état et détection des défauts des SED ........................................... 24 Introduction .............................................................................................................................. 24 III.1.Etude d’un RdP BCF (cas normal): .................................................................................. 24 III.1.1.Equations générales ................................................................................................... 24 III.1.2.Simulation .................................................................................................................. 24 III.1.3.Estimation .................................................................................................................. 25 III.1.4.Etude comparative ..................................................................................................... 25 III.1.5.Environnement du travail .......................................................................................... 26 III.1.6.Mise en place de l’outil galaxy .................................................................................. 27 III.1.7.Interprétation à base de Microsoft Excel ................................................................... 28 III.2.Application à détection des défauts .................................................................................. 29 III.2.1.Simulation .................................................................................................................. 30 III.2.2.Estimation .................................................................................................................. 30 III.2.3.Etudecomparative ...................................................................................................... 31 III.3.Etude d’un RdPFCF ......................................................................................................... 33 III.3.1.Simulation .................................................................................................................. 35 III.3.2.Estimation .................................................................................................................. 35 III.3.3.Etude comparative ..................................................................................................... 36 III.4.Détection d’un défaut d’actionneur .................................................................................. 39 III.4.1.Simulation .................................................................................................................. 39 III.4.2.Estimation .................................................................................................................. 40 III.4.3.Etude Comparative .................................................................................................... 40 Conclusion ................................................................................................................................ 43 Conclusion générale ................................................................................................................. 44 Bibliographie ............................................................................................................................ 45 Liste des Figures Figure 1: Termes et nomenclature .............................................................................................. 4 Figure 2: Les étapes de diagnostique ......................................................................................... 5 Figure 3: Les types des défauts .................................................................................................. 6 Figure 4: Les méthodes de diagnostique .................................................................................... 7 Figure 5: Algorithme de reconnaissance des formes.................................................................. 9 Figure 6: Modèle d’une machine a état fini ............................................................................. 13 Figure 7: Matrice d'incidence ................................................................................................... 15 Figure 8: Matrice d'incidence exemple 02 ............................................................................... 16 Figure 9: RDP marqué .............................................................................................................. 16 Figure 10 : Exemple d'un graphe d'état .................................................................................... 19 Figure 11: Exemple d'un graphe d’événements ....................................................................... 19 Figure 12 : Exemple d'un GET t-temporel ............................................................................... 20 Figure 13 : Exemple d'un GET p-temporel .............................................................................. 20 Figure 14 : Exemple d'un Rdp avec conflit .............................................................................. 21 Figure 15 : Exemple d'un Rdp avec conflit .............................................................................. 21 Figure 16 : Exemple d'un Rdp BCF ......................................................................................... 21 Figure 17 : Exemple d'un Rdp FCF .......................................................................................... 22 Figure 18: Exemple d'un RDP BCF ......................................................................................... 24 Figure 19 : Interface d'accueil galaxy ...................................................................................... 27 Figure 20 : Enregistrement du module du démarrage de création d'automate ......................... 27 Figure 21 : Courbe d'interprétation (U(t),Uest(t)) .................................................................... 28 Figure 22 : Représentation graphique des entrés systèmes (U, X1) ......................................... 28 Figure 23 : Courbe d'interprétation (X2(t), X2est(t)) ............................................................... 29 Figure 24 : Représentation graphique des entrés systèmes (X3,X3est) ................................... 29 Figure 25 : L’augmentation du nombre des jetons ................................................................... 30 Figure 26 : Courbe d'interprétation (U(t),Uest(t)) .................................................................... 32 Figure 27 : Présentation graphique de résultats de comparaison (X1) ..................................... 32 Figure 28 : Présentation graphique de résultats de comparaison (X2) ..................................... 33 Figure 29 : Présentation graphique de résultats de comparaison (X3) ..................................... 33 Figure 30 : Exemple d'un RdP FCF ......................................................................................... 34 Figure 31 : Présentation graphique de résultats de comparaison (U(t),Uest(t)) ....................... 37 Figure 32 : Présentation graphique de résultats de comparaison (X1) ..................................... 37 Figure 33 : Présentation graphique de résultats de comparaison (X2(t),X2est(t)) ................... 38 Figure 34 : Présentation graphique de résultats de comparaison (X3(t),X3et(t)) .................... 38 Figure 35 : Présentation graphique de résultats de comparaison (X4(t),X4est(t)) ................... 39 Figure 36: Présentation graphique de résultats (U(t)) ............................................................. 41 Figure 37: Présentation graphique de résultats de comparaison (X1(t)) .................................. 41 Figure 38: Présentation graphique de résultats de comparaison (X2(t)) .................................. 42 Figure 39: Présentation graphique du résultats de simulation ( x3(t), x3est(t)) ....................... 42 Figure 40: Présentation graphique des résultats de simulation (X4(t), X4est(t)) ..................... 43 Liste des Tableaux Tableau 1 : Exemples d’´évènements et d’´états d’un RdP...................................................... 14 Tableau 2 : Résultat de simulation en connaissant l’entrée..................................................... 25 Tableau 3: Estimation d’état et de l’entrée du système en connaissant la sortie...................... 25 Tableau 4:Tableau comparatif .................................................................................................. 26 Tableau 5 : Les résultats de simulation en connaissant l'entrée ............................................... 30 Tableau 6:Estimation du système en connaissant la sortie ...................................................... 31 Tableau 7 : Les valeurs simulées et estimées et montre la comparaison entre elles. ............... 31 Tableau 8 : Résultat de simulation en connaissant l’entrée ..................................................... 35 Tableau 9 : Estimation d’état et de l’entrée du système en connaissant la sortie..................... 36 Tableau 10 : Tableau comparatif .............................................................................................. 36 Tableau 11 : Simulation du système en présence d'un défaut .................................................. 39 Tableau 12 : Estimation d'état du système en présence d'un défaut ......................................... 40 Tableau 13 : Comparaison entre valeur simulé et estimation ................................................. 40 Diagnostic des Systèmes à évènement discrets décrit par des réseaux de Petri AFFI Sameh Page 1 Introduction générale Le contrôle des systèmes automatisés est, depuis longtemps, un problème de grand intérêt pour le monde scientifique. Une littérature abondante a été développée pour la synthèse de contrôleurs pour les systèmes ayant des modèles continus que ce soit en vue de leur commande et/ou de leur diagnostic. Le problème de diagnostic des défaillances dans le cas des systèmes complexes est l’un des domaines de recherche ayant attiré l’attention et est le sujet de plusieurs travaux portants sur le diagnostic à base de modèles. Une défaillance d’une partie du processus peut endommager tout le système de production et peut engendrer des pertes en vies humaines et des dommages sur le plan économique. Ainsi, les défaillances plus ou moins critiques représentent une limite aux bénéfices résultant de l’automatisation. Cette situation a justifié la mise en œuvre d’une recherche scientifique ayant pour objectif le développement des approches fiables de surveillance des systèmes afin de détecter de façon précise et précoce l’apparition des défauts et de trouver des solutions adaptées à chaque uploads/Sante/ memoire-sameh-vuuuuuuuuuuuuu.pdf