Les systèmes avioniques s'étoffent et se complexifient de plus en plus. Avec l'augmentation des capacités de calcul, de nouvelles architectures basées sur le partage de ressources émergent. Effectuer le diagnostic d'un système n'est désormais plus une opération anodine. L'enjeu actuel est donc de mettre en place des techniques de diagnostic performantes tout en optimisant les capacités de monitoring nécessaires.Ce mémoire donne une caractérisation basée modèle d'un système sous diagnostic, puis propose des techniques pour en évaluer les performances de diagnostic, ainsi que celles de son monitoring (relativement à ces performances). Le contexte industriel dans lequel s'inscrit cette thèse amène d'autres contraintes, notamment la prise en compte de la taille des systèmes avioniques à analyser. Cette thèse étudie alors l'applicabilité des techniques introduites dans ce contexte et en propose une adaptation.

En Génie Automatique, le GRAFCET [IEC 848] est couramment employé pour la modélisation de la dynamique des systèmes à événements discrets, en raison de ses capacités de modélisation et de son ergonomie. Cependant, il lui est reproché de ne pas être défini de manière suffisamment formelle pour que tous les grafcets établis soient sans ambigüité et puissent être validés. L'objectif des travaux est double : contribuer à la formalisation du GRAFCET de manière à renforcer ses fondements théoriques et offrir à tout analyste les moyens nécessaires pour valider une modélisation exprimée en GRAFCET en vérifiant les propriétés des modèles et leur comportement par rapport à leurs entrées/sorties. Le GRAFCET étant une machine d'état complexe - essentiellement à cause des parallélismes importants qu'il permet de décrire - nous proposons à l'analyste d'utiliser le graphe des situations accessibles, ou grafcet d'état équivalent pour valider sa spécification. Nous avons conçu une technique de génération automatique du graphe des situations accessibles d'un grafcet global (qui est un automate fini «équivalent»), de manière à pouvoir établir un ensemble de preuves et propriétés sur la cohérence intrinsèque du grafcet et sur sa pertinence par rapport au cahier des charges. Une algèbre de Boole, dans laquelle la notion de fronts a été formalisée par deux opérateurs unaires a été construite. Les 14 propriétés qui ont été démontrées ont permis d'établir un module de calcul symbolique utilisé pour tenir compte de l'historique des évolutions des entrées. Nos travaux intègrent les extensions du modèles GRAFCET. Pour valider notre approche, une maquette informatique en C a été développée et permet de calculer l'automate équivalent au grafcet à valider. Nous utilisons pour vérifier certaines propriétés l'outil MEC développé pour l'étude des systèmes de transitions. Deux exemples de validation de grafcets par analyse de leur automate sont donnés dans le mémoire.

Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le domaine de la surveillance des systèmes à événements discrets et porte plus particulièrement sur le problème de la détection distribuée de procédés complexes. L'architecture proposée repose sur des sites autonomes et coopératifs de surveillance permettant de surveiller les évolutions du procédé. Ces évolutions, traduisant le fonctionnement attendu (normal) du système ou des situations de défaillance, sont décrites par des chroniques. Chaque chronique est composée d'un ensemble d'événements et d'un ensemble de contraintes temporelles entre ces événements. Trois types de contraintes sont considérés : les contraintes de précédence, les contraintes de types intervalles et les contraintes de type fenêtre d'admissibilité. Une chronique est dite reconnue si toutes les contraintes qui la composent sont vérifiées compte tenu des durées séparant les occurrences des événements la constituant. La distribution du modèle temporel représenté par la chronique induit la distribution de la chronique en sous-chroniques distribuées sur plusieurs sites de surveillance (sous-systèmes). La reconnaissance de l'ensemble des sous-chroniques assure la reconnaissance de la chronique. Cette distribution de la chronique en sous-chroniques permet de mettre en évidence deux types de contraintes : les contraintes locales et les contraintes globales. Les délais de communication ou de transport entre sites sont bornés et sont pris en compte lors de la vérification des contraintes temporelles globales. L'incertitude induite par ces délais engendre une incertitude sur la vérification qui se traduit par une mesure de possibilité associée à la vérification d'une contrainte. Des mécanismes de coopération entre sites de surveillance sont définis. Une modélisation des différents mécanismes développés reposant sur les réseaux de Petri p-t-temporels flous est proposée. Enfin, l'ensemble des travaux est appliqué à la surveillance d'un terminal intermodal de fret.

La méthode des invariants est une des plus utilisées méthodes de synthèse pour les SED modélisés par des réseaux de Petri (RdP). Cependant, elle ne garantit pas en général une solution optimale dans la présence de l'incontrôlabilité. Dans ce travail nous proposons une solution à ce problème pour les RdP généralisés. Premièrement, nous proposons une solution d'identification des contraintes admissibles pour les RdP saufs non-conservatifs. La méthode repose sur une définition des contraintes contenant des marquages complémentés. Ceux-ci sont après éliminés en exploitant les composants conservatifs des RdP. Deuxièmement, nous avançons une technique de détermination des contraintes admissibles pour les RdP généralisés. La méthode est basée sur une vision spatiale de l'espace d'états du modèle. Les contraintes sont dérivées de l'équation d'hyperplan affin qui sépare les régions interdite- et autorisée- de cet espace. Nous proposons un algorithme pour le calcul du contrôleur optimal minimal.

Les systèmes avioniques s'étoffent et se complexifient de plus en plus. Avec l'augmentation des capacités de calcul, de nouvelles architectures basées sur le partage de ressources émergent. Effectuer le diagnostic d'un système n'est désormais plus une opération anodine. L'enjeu actuel est donc de mettre en place des techniques de diagnostic performantes tout en optimisant les capacités de monitoring nécessaires.Ce mémoire donne une caractérisation basée modèle d'un système sous diagnostic, puis propose des techniques pour en évaluer les performances de diagnostic, ainsi que celles de son monitoring (relativement à ces performances). Le contexte industriel dans lequel s'inscrit cette thèse amène d'autres contraintes, notamment la prise en compte de la taille des systèmes avioniques à analyser. Cette thèse étudie alors l'applicabilité des techniques introduites dans ce contexte et en propose une adaptation. / Avionics systems become more and more complex. With the improvment of computing possibilities, new architectures based on resources sharing are growing up. Perform diagnosis of a system is no longer a trivial operation. The challenge is to develop efficient techniques of diagnosis while optimizing capabilities of monitoring required.This thesis give a model-based characterization of a system under diagnosis, and proposes techniques to assess diagnostic performances, as well as its monitoring ones (with respect to these diagnostic performances). The industrial context of this thesis brings other constraints, and in particular the need to handle the size of avionics systems to analyze. That thesis then examines the applicability of the introduced techniques to this particular context, and proposes an adaptation.

Un Système de production peut être représenté par les systèmes à événements discrets. En dehors de la planification (où les gens travaillent avec des ratios de produits fabriqués par semaine ou par jour), la modélisation pourrait être basée sur les concepts d'événement et d'activités. Un événement correspond à un changement d'état. Une activité est une boîte noire d'encapsulation de ce qui se passe entre deux événements. En utilisant les réseaux de Petri (RdP), les événements sont représentés par les transitions, et les activités par les lieux. Notre travail propose une synthèse de commande par supervision pour les systèmes d'événements discrets modélisés par une classe de réseaux de Petri appelé graphe d'événements. L'objective de cette thèse est de concevoir un superviseur capable d'aider à améliorer la performance de système et de protéger le système en respectant des spécifications données par le fabricant ou le client selon les besoins et les conditions de travail. Pour modéliser ces spécifications, nous avons proposé un nouveau modèle mathématique de contrainte, appelé Contrainte d'Exclusion de Marquage (CEM). La deuxième contribution principale de ma thèse est de synthétiser une technique efficace et simple pour construire un superviseur qui impose le système de respecter des contraintes en évitant l'ensemble des états interdits modélisé par CEM. Nous avons également développé cette synthèse pour résoudre le problème d'existence des événements incontrôlables et des événements inobservables. Parfois, afin d'étudier les aspects liés à la performance, nous devons prendre le temps en considération. Donc, nous avons résolu aussi le problème des événements temporisé en utilisant RdP temporisés soumis à CEM / A manufacturing system may be represented by Discrete Event System (DES). Apart from planning (where people work with ratios of products fabricated per week or per day), any modelling could be based on the concepts of event and activities. An event corresponds to a state change. An activity is a black-box summarizing what is occurring between two events. When using Petri Nets, events are associated with transitions, and activities with places. Our work proposes a supervisory synthesis for Discrete Event System modelled by a class of Petri Net called Marked Graph. The objective of this synthesis is to build a control law that enforces the system to respect a set of given specifications. To model these specifications, we propose new mathematical formulas called Marking Exclusion Constraint (MEC). This model is our first contribution. The Second main contribution of my thesis is to synthesize a computationally efficient technique to build a supervisor that enforces the system to respect the constraints by avoiding a set of forbidden states modelled by MEC specifications. We extend this synthesis technique to solve the problem in the presence of uncontrollable events and unobservable events. Sometimes in order to study the performance aspects, we must take in consideration the time data. Thus we address control synthesis for Timed Discrete Event Systems under MEC specifications by using Timed Petri Nets

Le cadre de cette thèse est la surveillance et le diagnostic de systèmes dynamiques complexes tels que les réseaux de télécommunications. Ces systèmes sont composés d'un ensemble d'équipements interconnectés. Des mécanismes liés à des capteurs permettent à un superviseur de recevoir les alarmes émises par tous les composants du réseau et de les interpréter.<br /><br />L'objectif de ces travaux est de fournir une aide à l'interprétation de ces alarmes afin d'avoir à tout moment une vision de l'état du réseau et de ses dysfonctionnements possibles. L'approche développée est issue des techniques de diagnostic à base de modèles. Elle consiste, à partir d'un modèle du fonctionnement et de dysfonctionnement des composants du réseau, à utiliser efficacement ce modèle pour analyser en-ligne le flux d'alarmes. Dans le cadre de la supervision de tels systèmes, le diagnostic consiste non seulement à établir à partir des observations les états possibles du système à un instant donné mais aussi la propagation des pannes. Nous proposons de représenter ces diagnostics sous forme de systèmes de transitions compacts (transducteurs réduits) basés sur des événements de pannes.<br /><br />Étant données la complexité et la nature répartie de ces systèmes, nous avons concentré notre étude sur l'élaboration d'une approche décentralisée de diagnostic, fondée sur le principe de "diviser pour régner". Dans un premier temps, nous établissons un ensemble de diagnostics locaux fondés sur des modèles de comportements locaux. Afin d'assurer l'efficacité de ces calculs, nous nous appuyons sur l'approche proposée par M. Sampath et al. qui consiste à construire hors-ligne une structure de données appelée "diagnostiqueur" qui rend le suivi en-ligne et la production d'un diagnostic local possible.<br /><br />Dans un deuxième temps, l'obtention du diagnostic du système est établi par fusion des diagnostics locaux. Cette fusion est nécessaire car elle permet de valider ou d'invalider les hypothèses locales de diagnostic. Une stratégie de fusion a été mise en place afin d'assurer l'efficacité de cette fusion.<br /><br />Cette thèse a été effectuée dans le cadre d'un projet RNRT : le projet Magda. Elle a abouti au développement d'une plate-forme pour le diagnostic décentralisé de systèmes dynamiques. Cette plate-forme nous a permis de valider notre approche sur deux types de réseaux : le réseau Transpac et un réseau SDH.

Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le domaine de la supervision des systèmes automatisés de production. Il traite plus particulièrement de la synthèse de lois de surveillance adaptées aux exigences des entreprises. La loi de surveillance est obtenue à partir d'un modèle de référence pour la supervision, la commande et la surveillance. Ce dernier fournit l'ensemble exhaustif de tous les traitements de supervision, de commande et de surveillance qui peuvent être appliqués en situation de défaillances au cours d'un cycle de production et ce, quel que soit le système de production considéré. La méthode de synthèse proposée s'appuie sur une démarche proche de la synthèse de correcteurs en automatique continue. Elle revient à raffiner successivement le modèle de référence par intégration progressive d'un ensemble de quatre propriétés qui doivent être recherchées. Ces propriétés, la sécurité, l'écologie, la qualité et la productivité sont à évaluer par le concepteur au moyen de grilles mettant en relation l'impact de quatre symptômes de défaillances sur l'ensemble des propriétés recherchées et ce, en fonction de la ressource physique considérée. Un exemple d'application basé sur un processus manufacturier réel, la plate-forme de recherche en productique SAPHIR du Laboratoire d'Automatique de Grenoble, illustre les apports de notre approche. Ces derniers se déclinent en terme de flexibilité des traitements proposés, de systématisation de la méthode proposée et de respect des propriétés recherchées.

le travail présenté dans ce mémoire de thèse apporte sa contribution à la synthèse de<br />lois de commande en contexte incertain des systèmes automatisés de production. L'incertain est ici<br />caractérisé d'une part par les variations imprévues des demandes client, mais également par les aléas<br />de fonctionnement déclarés au niveau de la partie opérative. L'approche, localisée au niveau 1 du<br />CIM, et en particulier au sein des modules de coordination des chaînes fonctionnelles, s'intègre au<br />sein d'un système plus général de Supervision, Surveillance et Commande. L'approche se distingue en<br />considérant la globalité du processus qui mène à la reconguration des lois de commande. En eet,<br />elle propose non seulement une méthode de modélisation de la partie opérative utilisant un formalisme<br />particulièrement adapté à la complexité des procédés considérés mais aussi une technique de synthèse<br />de lois de commande basée sur un mécanisme de recherche de chemins dans un graphe. La modélisation<br />proposée, proche de celle utilisée en planication automatique, est basée sur un ensemble d'opérations<br />qui décrivent la dynamique des chaînes fonctionnelles et leurs eets sur le ux de produits tout en<br />prenant en considération les contraintes sécuritaires et environnementales associées. Toute l'originalité<br />du mécanisme de synthèse proposé réside dans le compromis réalisé entre la complexité du graphe<br />manipulé et les performances de la solution obtenue.<br />Un exemple d'application basé sur un processus manufacturier réel, la plate-forme SAPHIR du<br />Laboratoire d'Automatique de Grenoble, et sur l'atelier logiciel développé sur la base du mécanisme<br />de synthèse proposé illustre les apports de notre approche.

Le diagnostic est aujourd'hui plus que jamais un thème de recherche pertinent. La sécurité est en effet au cSur des préoccupations de la société d'aujourd'hui. Les enjeux tant économiques, sociétaux qu'environnementaux en font un des axes majeurs d'innovation pour l'industrie actuelle. Aujourd'hui la conception et l'exploitation des systèmes doivent être abordées en intégrant une dimension sécurité dont le diagnostic fait partie intégrante. C'est dans cette problématique du diagnostic (incluant la détection et le pronostic) que s'inscrivent nos travaux. Deux thèmes de recherches sont explorés : - les modèles et les sources de connaissances pour le diagnostic. Ce thème de recherche couvre les aspects multi-modèles (modèle du procédé, modèle de surveillance, modèle de stratégie &) pour la surveillance, et met en avant la pertinence d'utiliser des sources d'informations variées (ordonnancement, AMDE, historiques &) pour mettre en place une fonction diagnostic. La génération d'un modèle de comportement à partir de données classifiées est également abordée dans ce thème. Une approche de surveillance reposant sur l'observation de la trajectoire d'un système dynamique au travers d'une séquence d'assignations de l'état courant à des classes est développée. - le diagnostic distribué. Les approches proposées ici se focalisent sur la distribution des fonctions et des modèles. Une approche de détection distribuée basée sur un modèle temporel (contraintes) du comportement est développée. Une extension vers le diagnostic embarqué dans le domaine automobile s'appuyant sur un modèle du comportement issu des données de conception est également présentée. Sur la base de ces travaux notre projet de recherche concerne d'une part l'utilisation des approches basées données pour structurer les connaissances et générer automatiquement des modèles exploitables par des méthodes de diagnostic basées modèles, d'autre part la problématique du diagnostic pour l'aide à la décision, notamme nt dans les systèmes où la dimension humaine doit être considérée