Memoire Online - Bond graphs couplés pour la surveillance

Maitre de conferences, universite d'oran, es-senia Maitre de conferences, universite d'oran, es-senia Chargé de corers, universite d'oran, es-senia Maitre de conferences, universite d'oran, es-senia

Je remercie Monsieur le Professeur Mustapha Kamel Rahmouni d'avoir accepte d'examiner ce travail et de presider le jury de cette these de magister.

Mes remerciements s'adressent egalement a Messieurs les Maitres de conferences Djilali Benhamamouch et Mohamed Faycal Khelfi ainsi que Monsieur le chargé de cours Larbi Sekhri qui ont accepte d'examiner et de juger ce travail.

Je remercie Monsieur le Maitre de conferences Hafid Haffaf, directeur de cette these de m'avoir initiee a la theorie des bond graphs ainsi que la surveillance industrielle. Je le remercie pour m'avoir cider a bien mener cette these.

Mes remerciements vont egalement a tout enseignant avant honorer sa noble mission.

Plus largement, je remercie tous les gens qui ont contribue de pres ou de loin a mon aboutissement de mon parcours d'etudiante. Qu'ils trouvent ici mes sinceres vceux.

J'adresse un remerciement particulier a mon frere Yahia pour sa precieuse aide le long de ma post-graduation. Je le remercie pour ses encouragements et ses precieux commentaires pour la realisation de ce travail.

Mes parents et mes sceurs m'ont toujours soutenue avec une grande determination. Ma mere et mon pere m'ont apportee plus que je ne saurais decrire en quelques mots. Je leur souhaite ce qu'il y a de meilleur dans la vie ici-bas et dans Pau-dela.

Enfin, je remercie profondement L.Abdenour pour son soutien le long de ce travail. Je le remercie sincerement pour ses encouragements .

L'outil de modelisation bond graph permet la representation des informations structurelles et comportementales d'un systeme physique. En consequence, les Relations de Redondance Analytique (RRAs) peuvent etre generees. Ces dernieres permettent la detection et la localisation des defaillances dans une installation industrielle. En d'autres termes, la determination des RRAs constitue une phase essentielle dans la procedure de detection et de localisation de defaillances (FDI : Fault Detection and Isolation procedure) dans la surveillance des systemes physiques.

Les methodes appliquees sur les bond graphs, jusqu'a, present, sont classees en deux types : methodes directes et methodes indirectes. Ce memoire presente l'application de l'approche des cycles de l'analyse structurelle pour la determination des RRAs directement du modele bond graph simple ou couple.

Nous proposons un nouvel algorithme qui exploite la notion des chemins causaux en modelisation bond graph. Le but de notre travail est de tirer profit des avantages des methodes directes et ceux de l'approche des cycles, pour la generation d'un ensemble de RRAs permettant une forte localisation de defaillances. Initialement, nous avons concu cet algorithme sur le graphe structurel correspondant au systeme a surveiller. Une adaptation a ete faite par la suite, pour les bond graphs couples.

Abstract

The bond graph model is a unified tool for modelling dynamics systems. It represents the structural and the behaviour information of a physical system. It enables to generate the Analytical Redundancy Relationships (ARRs). The ARRs allow the faults detection and isolation. In other words, the generation of the ARRs constitutes an essential step in the Fault Detection and Isolation procedure (FDI) in the physical systems monitoring.

Two main types of methods are used in the literature. The first one works directly on the bond graph model, whereas the second exploits an intermediate model. This master thesis introduces the application of cycles approach of the structural analysis to generate ARRs, directly from the bond graph model.

We propose a new algorithm, which exploits the advantages of the direct methods and the cycle approach. This algorithm works directly on the bond graph model and uses a search procedure of causal paths. Initially, this algorithm was designed to be applied on the system structural graph. An extension of this algorithm is given on bond graph model with multiports elements.

Key words : Bond Graph, Monitoring, Analytical Redundancy, Fault Detection, Graphs theory, Structural Analysis.

1	La surveillance des systemes physiques			7
	1.1		Introduction	7
	1.2		Notions fondamentales de la surveillance	8
	1.3		Supervision et surveillance	11
	1.4		Detection et localisation de defaillances	12
	1.5		Methodes de surveillance	13
			1.5.1 Methodes avec modele	13
			1.5.2 Methodes sans modele	17
	1.6		Conclusion	18
2	Generation des relations de redondance analytique			21
	2.1		Introduction	21
	2.2		Notion de la redondance	22
	2.3		La redondance analytique	24
	2.4		Les relations de redondance	25
			2.4.1 Relations de redondance directes	25
			2.4.2 Relations de redondance indirectes	26
	2.5		L'approche espace de parite	27
			2.5.1 Espace de parite statique	27
			2.5.2 Espace de parite dynamique	29
			2.5.3 Theorie d'elimination	32
	2.6		Conception et evaluation des residus	33
			2.6.1 Generation des residus	34
			2.6.2 Evaluation des residus	36
			2.6.3 Table de signatures	37
	2.7		Conclusion	39
3		Analyse structurelle		41
		3.1	Introduction	41
		3.2	Systeme physique	41
			3.2.1 Le modele structurel	42
			3.2.2 Caracterisation des sous-systemes	44
		3.3	L'approche des couplages	46
			3.3.1 Couplages et generation des RRAs	46
			3.3.2 Decomposition canonique	51
		3.4	L'approche des cycles	54
		3.5	Conclusion	56
4		Modelisation bond graph		57
		4.1	Introduction	57
		4.2	Bond graphs simples	57
			4.2.1 Les elements bond graph	57
			4.2.2 Les ports	59
			4.2.3 Notion de causalite	64
			4.2.4 Les chemins causaux	69
			4.2.5 Representation matricielle	71
		4.3	Bond graphs couples	75
			4.3.1 Les elements multiports	75
			4.3.2 Les chemins causaux	78
		4.4	Conclusion	84