Une approche efficace pour l’étude de la diagnosticabilité et le diagnostic des SED modélisés par Réseaux de Petri labellisés : contextes atemporel et temporel

An Efficient Approach for Diagnosability and Diagnosis of DES Based on Labeled Petri Nets : Untimed and Timed Contexts

• Auteur / Autrice : Baisi Liu
• Direction : Mohamed Ghazel, Armand Abdoul Karim Toguyeni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, génie informatique, traitement du signal et des images
• Date : Soutenance le 17/04/2014
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, génie informatique et signal (LAGIS) - Laboratoire d'Automatique, Génie Informatique et Signal
• Jury : Président / Présidente : Joaquin Rodriguez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marc Faure, Michel Combacau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calcul sur des intervalles

Sécurité ferroviaire

Détection de défaut (ingénierie)

Tolérance aux fautes (informatique)

Tolérance aux fautes (ingénierie)

Petri, Réseaux de

Systèmes échantillonnés

Mots clés libres

Diagnostic de faute

Diagnosticabilité

Système à événement discret

Réseau de Petri labellisé

Analyses à la volée

Approche Incrémentale

Fractionnement des Intervalles de Temps

Sécurité ferroviaire

Fault diagnosis

Diagnosability

Discrete event system

Labeled Petri net

On-the-fly analysis

Incremental Approach

Time interval splitting

Railway safety

Résumé

Cette thèse s'intéresse à l'étude des problèmes de diagnostic des fautes sur les systèmes à événements discrets en utilisant les modèles réseau de Petri. Des techniques d'exploration incrémentale et à-la-volée sont développées pour combattre le problème de l'explosion de l'état lors de l'analyse de la diagnosticabilité. Dans le contexte atemporel, la diagnosticabilité de modèles RdP-L est abordée par l'analyse d'une série de problèmes K-diagnosticabilité. L'analyse de la diagnosticabilité est effectuée sur la base de deux modèles nommés respectivement FM-graph et FM-set tree qui sont développés à-la-volée. Un diagnostiqueur peut être dérivé à partir du FM-set tree pour le diagnostic en ligne. Dans le contexte temporel, les techniques de fractionnement des intervalles de temps sont élaborées pour développer représentation de l'espace d'état des RdP-LT pour laquelle des techniques d'analyse de la diagnosticabilité peuvent être utilisées. Sur cette base, les conditions nécessaires et suffisantes pour la diagnosticabilité de RdP-LT ont été déterminées. En pratique, l'analyse de la diagnosticabilité est effectuée sur la base de la construction à-la-volée d'une structure nommée ASG et qui contient des informations relatives à l'occurrence de fautes. D'une manière générale, l'analyse effectuée sur la base des techniques à-la-volée et incrémentale permet de construire et explorer seulement une partie de l'espace d'état, même lorsque le système est diagnosticable. Les résultats des simulations effectuées sur certains benchmarks montrent l'efficacité de ces techniques en termes de temps et de mémoire par rapport aux approches traditionnelles basées sur l'énumération des états

This PhD thesis deals with fault diagnosis of discrete event systems using Petri net models. Some on-the-fly and incremental techniques are developed to reduce the state explosion problem while analyzing diagnosability. In the untimed context, an algebraic representation for labeled Petri nets (LPNs) is developed for featuring system behavior. The diagnosability of LPN models is tackled by analyzing a series of K-diagnosability problems. Two models called respectively FM-graph and FM-set tree are developed and built on the fly to record the necessary information for diagnosability analysis. Finally, a diagnoser is derived from the FM-set tree for online diagnosis. In the timed context, time interval splitting techniques are developed in order to make it possible to generate a state representation of labeled time Petri net (LTPN) models, for which techniques from the untimed context can be used to analyze diagnosability. Based on this, necessary and sufficient conditions for the diagnosability of LTPN models are determined. Moreover, we provide the solution for the minimum delay ∆ that ensures diagnosability. From a practical point of view, diagnosability analysis is performed on the basis of on-the-fly building of a structure that we call ASG and which holds fault information about the LTPN states. Generally, using on-the-fly analysis and incremental technique makes it possible to build and investigate only a part of the state space, even in the case when the system is diagnosable. Simulation results obtained on some chosen benchmarks show the efficiency in terms of time and memory compared with the traditional approaches using state enumeration