Contrôle commande des nacelles pointées à base de

Contrôle commande des nacellespointées à base de technologies

standard

Karim Halioui - Option CSIPromotion 2004

Prototypage d’un segment sol

• Introduction

• L’activité ballon

• Cahier des charges

• Les technologies

• Réalisation

• Perspectives ...

• Conclusion

IntroductionContrôle - Commande des Nacelles Pointées

2/

Opérations :CNES

Conception :CNES

Nacelles Pointées: CNES

Labosscientifiques

L ’activité ballonContrôle - Commande des Nacelles Pointées

• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

• Le « satellite du pauvre »• Faire voler des expériences

scientifiques• Aéronomie, astrophysique• vols multiples

• Système aérostatique :• Un ballon porteur,• Une chaîne de vol,• Une Nacelle

• plate-forme• charge utile : instrument

scientifique3/

L ’activité ballon

4/

Contrôle - Commande des Nacelles Pointées

• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

• Système Contrôle / Commande

SegmentBord

SegmentSol

Télémesures

Télécommandes

Interface Bord - Sol

Géré de manière automatique Géré par des opérateurs

Cahier des chargesContrôle - Commande des Nacelles Pointées

• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

6/

• Evolution des solutions– flexibilité vis-à-vis des missions– adaptabilité au matériel– homogénéité des technos bord et sol

• Technologies visées– standards,– Linux, Ada95,– utilisation de logiciels libres :

• GtkAda, xmlAda, AdaSockets, ...


• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

7/Tester ces nouvelles technologiesà travers une maquette de segment sol

• Segment sol - schéma fonctionnel

• Les fonctions à développer :• fonctions temps réel• fonctions de temps anticipé

Télémesure

AcquisitionTransformation en valeur physique

Surveillance

Affichage

Stockage

Décommutation

faciliter la configuration


• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

8/

Les technologiesContrôle - Commande des Nacelles Pointées

• Introduction



• Les technologies- OS- Langage- IHM- Client/serveur- Fichiers E/S- Génération de codeautomatique

• Réalisation


• Conclusion

Système d ’exploitation

• Un environnement idéal pour le développement• Uniformisation Bord /Sol• Système d’exploitation fiable• Communauté du logiciel libre

Choix : Linux Mandrake

9/


• Introduction



• Les technologies- OS- Langage- IHM- Client/Serveur- Fichiers E/S- Génération de codeautomatique

• Réalisation


• Conclusion

Langage de programmation

• Un langage normalisé,• Typage fort,• Facilité de maintenance,• Programmation orienté objet,• Programmation temps réel.

Choix : Ada95

10/


• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

Interface Homme Machine

• Une librairie graphique : GtkAda 2.2.0,• Un outil graphique de construction d ’IHM : Glade 2,

• Permet de garder l’esprit du langage Ada95.

Choix : GtkAda + Glade

11/


• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

Client/Serveur

• Utilisation simplifiée pour communiquer enréseau,

• Librairie pour implémenter les sockets en Ada :AdaSockets 1.8.

Choix : Les Sockets

12/


• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

Fichiers E/S

• Facilite l’analyse syntaxique d’un fichier dedonnées,• Librairie permettant la manipulation de fichiers auformat xml en Ada : XmlAda 1.0.

Choix : Format Xml

13/


• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

Génération de code automatique

Principe :

Fichier xml

Descripteur externe

Fichier au formatdu langage

Code SourceL ’application

Utilisation :• Glade 2,• OASIS,• Editeur de plan de mesures. 14/

RéalisationContrôle - Commande des Nacelles Pointées

• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

• Représentation de la télémesure

• Représentation des mesures

• Architecture segment sol

15/

• Reçue sous forme de trains d'octets emballées dans destrames « maison »

• Les octets utiles de la trame constituent un paquet• Un paquet rassemble des paramètres selon des critères :

- Fonctionnels,- Temporels,- Organisationnels.

• Structure d'un paquet TM :- Datation,- Identificateur,- Structure de données contenant les mesures.

• Introduction




• Réalisation- Représentation de latélémesure,- Représentation de lamesure,- Architecture segmentsol.- Bilan


• Conclusion

Représentation de la télémesureContrôle - Commande des Nacelles Pointées

16/

• Introduction






• Conclusion


Declaration du type Paquet_TM :

type Paquet_Tm (Identifiant : Identifiant_Tm := Localisation)is record case Identifiant is when Localisation => La_Localisation : Donnees_Localisation; ... end record;

for Paquet_Tm use record Identifiant at L_Octet * 0 range 0 .. 7; La_Localisation at L_Octet * 1 range 0 .. 337; ... end record;

17/

• Introduction






• Conclusion


Exemple d ’une structure de données d ’un paquet TM (paquetlocalisation) :

type Donnees_Localisation is record ... Latitude : Reel_Double; Longitude : Reel_Double; ... end record;for Donnees_Localisation use record ... Latitude at L_Octet * 0 range 89 .. 152; Longitude at L_Octet * 0 range 153 ..216;

... end record; 18/

• Une Mesure représente :- une grandeur physique mesurable (ex : tension),- une occurrence temporelle de sa valeur mesurée,- des propriétés statiques et dynamiques de la valeur

mesurée.✟ Représenté par des types étiquetés Ada

• Deux types de Mesures :- les mesures de bases,- les mesures dérivées.

• Un plan de mesures statique– paquetage Ada généré par un compilateur de mesures

• Des instances de l’objet Mesure :– créées par extraction depuis les paquets TM (code manuel)– traitées par des fonctions “génériques” (liaison dynamique)– fournies à l’affichage (pages dynamiques)

Représentation de la mesure

paquet mesure base 1

mesure base 2

Mesure base 3

Mesure dérivée


• Introduction






• Conclusion

19/

Représentation de la mesureContrôle - Commande des Nacelles Pointées

• Introduction






• Conclusion

Objet mesure :

type mesure is record Nom : Identificateur_de_mesure; Valeur : Une_valeur_de_mesure; Datation : Time; Etat : Etat_de_surveillance; end record;

type Une_Valeur_De_Mesure is accessValeur_De_Mesure'Class;

type Valeur_De_Mesure is abstract taggednull record;

20/

• Editeur de Plan de Mesures• Editeur de Pages d'Affichage• Un serveur de données• Des clients de visualisation

Architecture segment sol

Tempsanticipé

Temps réel


• Introduction






• Conclusion

21/

Temps Anticipé Temps Réel

Editeur de plans de Mesures

Editeur de Pages Visualiseur de Mesures

Plan de Mesures

Pages

TM (objets mesures)

Architecture segment solContrôle - Commande des Nacelles Pointées

• Introduction






• Conclusion

Première approche de l ’architecture :

- Acquisition- Décommutation- Transformation envaleur physique

22/

• Fonction de configuration d'applications• Création / Modification d'un Plan de Mesures• Renseignements des Mesures par :

- un identificateur,- un type de mesure,- une unité,- un format d'affichage,- une loi et une autorisation de surveillance,- une borne inférieure et une borne supérieure,- une période d'échantillonnage.

• Sauvegarde de ce descripteur externe au format xml• Compilation du descripteur de mesures externe• Génére un descripteur de mesures interne (paquetage ada)


L ’éditeur de plans de mesures


• Introduction






• Conclusion

23/

Editeur de Plande M esures

Compilateur dePlan de M esures

Descripteur de m esures(descripteur externe)

.xml

Descripteur de mesures(descripteur interne)

.ads


• Introduction






• Conclusion

24/


L’éditeur de plans de mesures


• Introduction






• Conclusion

Démo : /Exec/editeur_de_plan_de_mesures

25/

• Fonction opérationnelle temps anticipé• Utilise le descripteur de mesures interne• Création / Modification de pages technologiques• Une page est constituée d'afficheurs se voyant affectés

une mesure• 4 types d'afficheurs :

– afficheurs numériques,– afficheurs symboliques,– afficheurs courbes,– afficheurs jauges.

• Sauvegarde des pages créées dans un descripteur de pageau format xml.

L ’éditeur de pages d ’affichage


• Introduction






• Conclusion

26/

L ’éditeur de pages d ’affichage


• Introduction






• Conclusion

Démo : /Exec/editeur_de_pages_d_affichage

27/

Serveur de données Visualiseur de mesures

Télémesure

Acquisition Transformation en valeur physique

Surveillance

AffichageStockage

Décommutation

Fonctions temps réel du segment sol


Réseau Local


• Introduction






• Conclusion

28/

• Application temps réel,• Réceptionne la télémesure provenant de la nacelle,• Gère un service d'abonnement de clients,• Redistribue la télémesure aux clients connectés selon

les services demandés,• Réceptionne la télécommande d'un unique client,

( pour l’instant : est susceptible d’évoluer)

• Transmet cette télécommande à la nacelle.


Le serveur de données


• Introduction






• Conclusion

29/


Le serveur de données


• Introduction






• Conclusion

Démo : /Exec/serveur

30/

• Application temps réel• Affiche des pages technologiques en chargeant les

descripteurs XML des pages• Reçoit des paquets TM du serveur• Décommute ces paquets et affiche les mesures dans les

afficheurs appropriés• Peut contrôler la télécommande si aucun autre client la

contrôle déjà.

Contrôle - Commande des Nacelles PointéesArchitecture segment sol

Le visualiseur de mesures : le client

• Introduction






• Conclusion

31/


Le visualiseur de mesures


• Introduction






• Conclusion

Démo : /Exec/visualiseur_de_mesures

32/

Un Paquet TM

TraitementTM

Compilateur deMesures

Une Mesure

Editeur de Plans deMesures

. xml

Editeur de Pages Visualiseur de Mesures

. xml

. adsLiaison SérieLiaisonTCP/IP

Pagesd’Affichage

Tâche

Logiciel Graphique

Programme Interne ouProgramme Non Graphique

fichier

Architecture globale du segment sol

Avec ou sansserveur de données

Descripteur externe Descripteur interne

Descripteur externe


• Introduction




• Réalisation- Représentation de latélémesure,- Représentation de lamesure,- Architecture segmentsol,- Bilan.


• Conclusion

Application OS Linux

LangageAda95

IHMGtkAda

Client/ServeurAdaSockets

Fichiers E/SXmlAda

Editeur deplans demesures

X X X X (E/S)

Editeur depages X X X X (E/S)

Serveur X X X X

Visualiseurde mesures X X X X X (E)

Bilan Technologique :

34/


• Introduction




• Réalisation- Représentation de latélémesure,- Représentation de lamesure,- Architecture segmentsol.- Bilan.


• Conclusion

Bilan du projet :

• Technologies testées : OK,• Intégration maquette segment sol – maquette segment bord : OK,• Quelques problèmes en cas de charges hors normes,

35/

• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

Perspectives ...Contrôle - Commande des Nacelles Pointées

• Utilisation des nouvelles technologies,

• Développement opérationnel, tests, validation,

• Utilisation de ces «nouveaux» segments bord etsol lors de vols réels.

36/

• Introduction




• Réalisation


• Conclusion

ConclusionContrôle - Commande des Nacelles Pointées

37/

Documents

Contrôle commande des nacelles pointées à base de