Intégration de techniques de vérification par simulation dans un processus de conception automatisée de contrôle commande

Integration of simulation-based checking into an automated design approach of control-monitoring system

• Auteur / Autrice : Sophie Prat
• Direction : Pascal Berruet, Philippe Rauffet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Stic
• Date : Soutenance le 06/12/2017
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences et techniques de l'information de la communication et de la connaissance
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pauline Ribot, Pierre Castagna, Pascale Chiron, Alain Bignon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Bernard Riera, Thierry Soriano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ingénierie dirigée par les modèles

Commande automatique

Simulation par ordinateur

Systèmes complexes

Mots clés libres

Contrôle commande

Automatica

Simulation Software-in-the-loop

Système sociotechnique

Vérifications fonctionnelles

Système de conduite

Complex and sociotechnical systems

Automated design

Résumé

Aujourd’hui, la conception ne porte plus sur de simples objets, mais sur des systèmes complexes, sociotechniques et ouverts. Les systèmes de conduite de procédés font partie de ce type de systèmes, où les performances du système reposent sur l’optimisation conjointe des composantes humaines et techniques. Afin de limiter la détection d’erreur tardive, il devient alors important de pouvoir effectuer des tests tout au long de la conception, sans augmenter les coûts et les délais de conception. L’objectif de nos travaux est de faciliter l’intégration de techniques de vérification par simulation, dès le début de la conception, pour des systèmes de conduite de procédés de type gestion de fluide. Pour tenir compte du caractère adaptable du système et de son évolution dans un environnement dynamique, une première contribution porte sur la démarche de vérification, basée sur la formalisation et la contextualisation des propriétés à vérifier. Puis, afin de faciliter l’obtention des modèles de simulation du procédé nécessaires à la mise en œuvre des vérifications tout au long de la conception, nous proposons une approche de génération automatisée des modèles de simulation du procédé dans le langage Modelica (modélisation multi-domaine), à partir d’un schéma P&ID (représentation de l’architecture fonctionnelle du procédé) et d’une bibliothèque d’éléments (contenant les modèles de simulation des éléments). L’implémentation de cette approche dans le cadre du flot de conception automatisée de contrôle- commande d’Anaxagore permet d’apporter une preuve de concept et une preuve d’usage de nos propositions.

Nowadays, engineers have to design open, complex and sociotechnical systems. The process control systems belong to this class of systems, in which the system performance relies on the joint optimisation of technical components and human components. To avoid the late discovery of design errors, it is necessary to perform tests throughout the design without adding design costs and delays. The aim of this work is therefore to facilitate the integration of checking by simulation, from early design stage, for process control systems such as fluid management systems. Regarding the adaptable feature of the system and its evolution in a dynamic environment, a first contribution focusses on the verification approach, by modelling the requirements within the context. Then, to facilitate the obtaining of the process simulation models required for checking throughout the design, we propose an automatic generation approach of simulation models in Modelica language (multi-domain modelling), from a P&ID model (modelling of the functional architecture of the process) and a library of elements (containing the simulation models of elements). To provide a proof of concept and a proof of use of our proposals, this approach has been implemented into Anaxagore, an automated design flow for monitoring and control.