Contribution à l'étude du diagnostic et de la commande tolérante aux fautes par l'approche structurelle. Application aux procédés biologiques
Résumé
Contribution to the study of diagnosis and fault tolerant control by the structural approach - application to biological processes Abstract: This thesis concerns the study of fault diagnosis and reconfiguration using an approach based on the structural analysis and their applications on a model of wastewater treatment. The first part is a brief overview of research dedicated to the diagnosis and fault tolerant control, and then the tools of structural analysis are presented. This structural approach is used for the faults detection and isolation, and for the structure reconfiguration. For structural diagnosis, the important step is to look for MSO sets used in the generation of residues. The comparison of some algorithms for these sets was made to select the most effective method. The chosen method is developed by krysander et al. The study of MSO sets is done in the over-determined subsystem. To improve the structural isolability, two methods are used: the first is to consider some faults as internal variables of the system and the second is to add sensors. For structural reconfiguration, it is based on structural properties of observability and controllability. Our objective is to find the system structure that allows us to keep the structural properties unchanged. In the application study of our methods, the actuators faults associated with the recycled sludge flow rate (Qr) and the excess sludge flow rate (Qw) and , the faults of parameters associated with maximum growth rate of biomass (uH, max ) and Michaelis Menten constant (Ks) are considered.
Le travail réalisé dans cette thèse concerne l'étude du diagnostic de fautes et la reconfiguration en utilisant une approche issue de l'analyse structurelle et leurs applications sur un modèle de traitement des eaux usées. Dans une première partie, on fait un bref tour d'horizon sur la recherche dédiée au diagnostic et à la commande tolérante aux fautes, puis nous présentons les outils nécessaires de l'analyse structurelle. Ces derniers ont été appliqués sur l'approche choisie (l'approche structurelle) pour la détection et l'isolation de défauts, ainsi que pour la reconfiguration. Pour le diagnostic structurel, l'étape principale consiste à chercher les ensembles MSO qui servent à la génération des résidus. Une étude comparative de quelques algorithmes de recherche de ces ensembles a été faite pour choisir la méthode la plus efficace, la méthode choisie est celle de Krysander et al. La recherche des ensembles MSO est faite dans le sous système sur-déterminé. Pour l'amélioration de l'isolabilité structurelle, deux méthodes sont citées : la première consiste à considérer certaines fautes comme variables internes du système et la deuxième concerne l'ajout de capteurs. Pour la reconfiguration structurelle, on s'est basé sur les propriétés d'observabilité et de commandabilité structurelles. Notre but est de trouver la structure du système qui nous permet de garder les propriétés structurelles inchangées. Lors de l'application, nous étudions le cas où les fautes sont commises sur les actionneurs à savoir le débit de boues recyclées (Qr) et le débit de boues en excès (Qw), et sur les paramètres du système qui sont le taux maximum de croissance de la biomasse (µH,max) et la constante de Michaelis Menten (Ks).
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