Le projet Européen « GENIUS » ambitionne de développer les méthodologies génériques pour le diagnostic de systèmes piles à combustible à haute température de type oxyde solide (SOFC). Le travail de cette thèse s’intègre dans ce projet ; il a pour objectif la mise en oeuvre d’un outil de diagnostic en utilisant le stack comme capteur spécial pour détecter et identifierles défaillances dans les sous-systèmes du stack SOFC.Trois algorithmes de diagnostic ont été développés, se basant respectivement sur la méthode de classification k-means, la technique de décomposition du signal en ondelettes ainsi que la modélisation par réseau Bayésien. Le premier algorithme sert au diagnostic ex-situ et est appliqué pour traiter les donnés issues des essais de polarisation. Il permet de déterminer les variables de réponse significatives qui indiquent l’état de santé du stack. L’indice Silhouette a été calculé comme mesure de qualité de classification afin de trouver le nombre optimal de classes dans la base de données.La détection de défaut en temps réel peut se réaliser par le deuxième algorithme. Puisque le stack est employé en tant que capteur, son état de santé doit être vérifié préalablement. La transformée des ondelettes a été utilisée pour décomposer les signaux de tension de la pile SOFC dans le but de chercher les variables caractéristiques permettant d’indiquer l’état desanté de la pile et également assez discriminatives pour différentier les conditions d’opération normales et anormales.Afin d’identifier le défaut du système lorsqu’une condition d’opération anormale s’est détectée, les paramètres opérationnelles réelles du stack doivent être estimés. Un réseau Bayésien a donc été développé pour accomplir ce travail.Enfin, tous les algorithmes ont été validés avec les bases de données expérimentales provenant de systèmes SOFC variés, afin de tester leur généricité. / The EU-project “GENIUS” is targeted at the investigation of generic diagnosis methodologies for different Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) systems. The Ph.D study presented in this thesis was integrated into this project; it aims to develop a diagnostic tool for SOFC system fault detection and identification based on validated diagnostic algorithms, through applying theSOFC stack as a sensor.In this context, three algorithms, based on the k-means clustering technique, the wavelet transform and the Bayesian method, respectively, have been developed. The first algorithm serves for ex-situ diagnosis. It works on the classification of the polarization measurements of the stack, aiming to figure out the significant response variables that are able to indicate the state of health of the stack. The parameter “Silhouette” has been used to evaluate the classification solutions in order to determine the optimal number of classes/patterns to retain from the studied database.The second algorithm allows the on-line fault detection. The wavelet transform has been used to decompose the SOFC’s voltage signals for the purpose of finding out the effective feature variables that are discriminative for distinguishing the normal and abnormal operating conditions of the system. Considering the SOFC as a sensor, its reliability must be verifiedbeforehand. Thus, the feature variables are also required to be indicative to the state of health of the stack.When the stack is found being operated improperly, the actual operating parameters should be estimated so as to identify the system fault. To achieve this goal, a Bayesian network has been proposed serving as a meta-model of the stack to accomplish the estimation. At the end, the databases originated from different SOFC systems have been used to validate these three algorithms and assess their generalizability.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2012BESA2008 |
| Date | 21 December 2012 |
| Creators | Wang, Kun |
| Contributors | Besançon, Hissel, Daniel, Péra, Marie-Cécile |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English, French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text, Image |
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