CID - Projet Commande tolérante - Diagnostic de défauts et Sûreté (CDuSûr)
Animateur :
Taha Boukhobza

Membres permanents :

ABERKANE Samir
AUBRUN Christophe
BICKING Frédérique
BOUKHOBZA Taha
HAMELIN Frédéric
JHA Mayank Shekhar
JOIN Cédric
KALLAS Maya
MAQUIN Didier
MARX Benoît
MOUROT Gilles
PONSART Jean-Christophe
RAGOT José
SAUTER Dominique
SIMON Christophe
THEILLIOL Didier
WEBER Philippe
YAME Joseph Julien

Descriptif :

Le projet a pour ambition de proposer des solutions aux problèmes théoriques, méthodologiques et pratiques que posent la conception et le fonctionnement de systèmes sûrs et tolérants aux défauts.

Il s’agit de réduire, dans le contexte des systèmes dynamiques continus ou hybrides, le conservatisme des conditions d’existence des méthodes de diagnostic (Fault Detection and Isolation FDI) ou de commande tolérante aux défauts (Fault Tolerant Control FTC) et de garantir des résultats (performances, sûreté ...) malgré une méconnaissance partielle ou totale des systèmes. Plus précisément, il s’agit de proposer des méthodes de FDI et de FTC pour des systèmes polytopiques (Linear Parameter Varying LPV, Takagi-Sugeno, quasi-LPV, singuliers), de prendre en compte les interactions commande diagnostic et sûreté de fonctionnement en présence ou non de défauts ou de défaillances, de développer des schémas de commande tolérante aux défauts et de diagnostic sans modèle a priori en utilisant l’approche algébrique ou les méthodes dites à noyaux pour, entre autres, aborder la détection et localisation et estimation de défauts sans modèle à priori (data-driven based FDI) pour des systèmes à comportement non linéaire et enfin concevoir des algorithmes de détection et de localisation d’attaques malveillantes pour des systèmes cyber physiques

Verrous et défis scientifiques
Les verrous identifiés à partir des objectifs posés précédemment sont autant techniques que méthodologiques. Aussi, pour les systèmes polytopiques une difficulté réside en la détection et la localisation des défauts qui se traduisent par la variation des paramètres du modèle du système. Elaborer et garantir les performances d’une stratégie de diagnostic sans modèle de comportement global connu à priori qui utiliserait un modèle local réinitialisé à chaque instant est un autre verrou qui est complémentaire à une systématisation de la définition des trajectoires de référence d’un système et la gestion des régimes transitoires lors de l’apparition des défauts. Enfin, en ce qui concerne les interactions du diagnostic et de la sûreté de fonctionnement, aller de l’avant nécessite non seulement de pouvoir modéliser et quantifier l’impact de la commande sur la fiabilité résiduelle des composants et/ou du système et d’établir des indicateurs permettant de cibler les composants à solliciter et à préserver par la commande pour optimiser la fiabilité du système en utilisant des indicateurs de santé ou des modèles de dégradation ... mais aussi de définir des méthodes de commande et de FTC permettant d’intégrer l’état de dégradation des composants et la fiabilité du système.

Positionnement dans la communauté scientifique
Ce projet s’inscrit dans les volets  « Cyber-Entreprises » et « Développement durable et transition écologique et énergétique » du CPER et permettra d’émarger dans les thématiques développées au sein de la fédération Charles Hermite.
Au niveau national, les laboratoires ayant des équipes significativement impliquées dans les thématiques du diagnostic, de la commande tolérante aux défauts et de la sûreté de fonctionnement sont : CRIStAL, LSIS, IMS, Gipsa-Lab, Heudiasyc, LM2S (Institut Charles Delaunay). Les membres de ce projet rencontrent les équipes de ces laboratoires au sein de plusieurs GDR centrés plus ou moins sur les problématiques de ce projet : GDR-MACS, en particulier les GT S3, H2M, SDH, Identification, ARC, SynC, UAV, ASHM, et le GDR-Robotique avec le GT UAV et de groupements d’industriels tels que GIFAS et IMdR.
Les problématiques de ce projet sont parmi celles affichées par des commissions au sein de sociétés savantes telles que l’IFAC, IEEE, ESRA, PHM Society. Des collaborations sont menées sur les thématiques de ce projet avec l’Université Polytechnique de Catalogne (UPC-Barcelone), le CENIDET (Mexique), l’Institut de Technologie de TUXLA-GUTIEREZ (Mexique), le CINVESTAV (Mexique), l’Université de Concordia (Canada), l’Université Libre de Bruxelles (Belgique), l’Université de Duisbourg-Essen (Allemagne), l’Université de la Saare (Allemagne) et l’Université des Emirats Arabes Unis (Emirats Arabes Unis).

Applications
Parmi les cibles applicatives potentielles, quatre seront privilégiées pour illustrer, éprouver et valoriser les approches développées dans le cadre de ce projet pour le diagnostic, la commande tolérante aux défauts et la sûreté de fonctionnement. La gestion de l’énergie dans le bâtiment qui est un thème du CPER ; les réseaux de distribution de flux tels que les réseaux d’eau, d’énergie et de transports ; les flottes de véhicules autonomes (UAV) en intégrant les aspects communication et coopération et les systèmes biologiques (bio-ingénierie).