Contribution au développement des techniques ensemblistes pour l’estimation de l’état et des entrées des systèmes à temps continu : application à la détection de défauts

• Auteur / Autrice : Ramatou Seydou Hassane
• Direction : Ali Zolghadri, Tarek Raissi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 04/12/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Henry, Denis Efimov
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : José Ragot, Vincent Cocquempot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détection de défaut (ingénierie)

Problèmes inverses

Systèmes non linéaires

Mots clés libres

Estimation d’entrées

Inversion ensembliste

Relations de parité

Systèmes non linéaires à temps continu

Platitude

Observateurs intervalles

Différentiateurs à modes glissants

Observateurs mixtes

Relaxation de contraintes

Input estimation

Set inversion

Parity relations

Continuous-time nonlinear systems

Flatness

Interval observers

Sliding mode differentiators

Mixed observers

Constraint relaxation

Résumé

Cette thèse traite du problème d'observation et d'estimation des variables caractéristiques des systèmes dynamiques. Il s’agit d’une problématique fondamentale qui est au cœur de nombreux domaines relavant des sciences de l'ingénieur. Les travaux sont conduits dans un contexte ensembliste. Les techniques développées pour l’estimation de l’état et des variables d’entrées ont pour objectif final le contrôle de cohérence des systèmes non linéaires à temps continu. Une première approche conjugue les relations de parité et les différentiateurs à modes glissants pour l’estimation des entrées d’un système non linéaire. Les domaines des entrées compatibles avec les mesures sont alors reconstruits grâce à l’analyse par intervalles et aux techniques de satisfaction de contraintes. Il est montré que la relaxation des contraintes de stabilité/coopérativité pour la construction d’un observateur intervalle peut se faire grâce à des changements de base déterminés de différentes manières et pouvant être variants ou invariants dans le temps. Des simulations numériques illustrent les techniques proposées. Une application à un système aéronautique est également présentée à l’aide d’un jeu de données réelles.

This thesis deals with the problem of a dynamical system observation and the estimation of its characteristic variables; the latter point constitutes the core element in many engineering science fields. The final aim is to build a general framework for integrity control and fault detection of such systems within a bounded error context. The developments offered herein make use of parity relations, sliding mode differentiators, interval observers and constraint satisfaction problems. Input reconstruction techniques are developed for a general class of nonlinear continuous-time systems. Domains are reconstructed for the input values which are consistent with the measurements using interval analysis and constraint satisfaction techniques. It is shown that time-varying or invariant coordinate changes may relax the applicability conditions (stability/cooperativity) of the interval observer design methods. Sliding mode differentiators were also used to enhance interval observer accuracy. The proposed approaches are illustrated through computer simulations and they have been applied to aircraft servo loop control surface for robust and early detection of abnormal positions.