These Batna

8/13/2019 These Batna

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREMinistre de l'enseignement suprieur et de la recherche scientifique

THESE

Etudie et prsente par

Malika NEZAR

Grade: Charge. de cours

Pour obtenir le grade de

Docteur d'Etat

Spcialit: Electrotechnique, AutomatiqueTHEME

Date de Soutenance : 24 Juin 2006devant le JURY

K.BENMAHAMMED, Professeur univ de Stif PrsidentR.ABDESSEMED, Professeur univ de Batna RapporteurL.H.MOUSS, Matre de conf univ de Batna co-RapporteurM.E.H BENBOUZID, Professeur, univ de Bretagne Occ ExaminateurH. BENALLA Matre de conf univ de Constantine ExaminateurB.AZZOUI, Matre de conf univ de Batna ExaminateurM.L.BENDAAS, Matre de conf univ de Batna Examinateur

Facult des sciences de l'ingnieur Dpartementd'Electrotechnique

Laboratoire dautomatique et productiqueLaboratoire de recherche LEB

DIAGNOSTIC DES ASSOCIATIONS CONVERTISSEURSSTATIQUES - MACHINES ASYNCHRONES EN UTILISANT

LES TECHNIQUES DE L'INTEL LIGENCE ARTIFICIELLE


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REMERCIEMENTS

Je tiens remercier en tout premier lieu Mme Leila. Hayet MOUSS, pour la qualit du

sujet qu'elle a su me prodiguer, je la remercie pour la lecture et l'analyse attentive de ma thse,

aussi, je me dois de tmoigner que c'est avec normment de plaisir que j'ai travaill avec elle.

Je remercie monsieur Rachid. ABDESSEMED d'avoir accepter la lourde tche d'tre

rapporteur et je le remercie pour l'analyse qu'il a men sur ma thse pour la lecture attentive

qu'il en a fait et qui a contribu son enrichissement.

Je remercie vivement monsieur Mohamed El.Hachemi BENBOUZID, professeur des

universits,IUT Brest et ex-enseignant l'Universit de Picardie Jules Verne d'Amiens,

pour son aide porte par lanalyse raffine de cette thse et par la riche documentation qu'il

m'a envoy et qui m'a normment servi durant la ralisation de ce travail, qu'il trouve ici

toute ma gratitude et l'expression de ma profonde reconnaissance.

Je n'oublierai certainement pas de remercier vivement monsieur Khier

BENMAHAMMED, de l'Universit de Stif pour la documentation qu'il m'a donn, qu'il

trouve ici toute ma gratitude et ma profonde reconnaissance et je le remercie encore pour

m'avoir fait l'honneur d'accepter de prsider le jury de ma thse.Mes remerciements vont galement aux membres de jury examinateurs qui m'ont fait

l'honneur de participer au jury en l'occurrence: Monsieur Hocine BENALLA de luniversit

de Constantine, monsieur Mohamed Lokmane BENDAAS et monsieur Boubakeur AZZOUI

de l'universit de Batna.

Je tiens remercier les enseignantes : Ouarda SOLTANI, Nora AGGOUNE et Dalila

TITOUNA du Dpartement de Mcanique, Kafia OULMI du Dpartement de Chimie et

Meriam BENBRAHIM du Dpartement de Gnie Industriel pour laide matrielle ettechnique ainsi que pour leur soutien amical et leurs encouragements incessants.

Jexprime mes vifs remerciements messieurs Rachid NAILI du Dpartement de

TCT, Wahid KADDOURI enseignant responsable du centre de calcul au Dpartement de

Mcanique et Mohamed KADJOUDJ, enseignant au Dpartement de Gnie Electrique pour

leurs qualits humaines, et laide prcieuse quils nont jamais cess dapporter chacun de

nous, sans oublier l'aide et conseils de monsieur Moussa BENAOUF, responsable du

laboratoire de corrosion au dpartement de mcanique.


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Mes remerciements vont galement mes enseignants et collgues Nadia MOUSS

Ammar BETTA, Farid NACERI, Nasreddine NAIT SAID , Cherif FETHA, Khaled CHIKHI,

leila MOKHNACHE, sans oublier Louiza BENFARHI, Ilhem HOUARA et Leila

BOUTERAA, pour leurs aides morales et encouragements.

Je remercie vivement madame Franoise Thierry, Conservateur de la Bibliothque de

l'Universit de Paris13, section sciences, autant pour son aide, conseils et propositions ainsi

que pour sa gentillesse.

Je ne saurais oublier de remercier chaleureusement monsieur Demba DIALLO de

l'universit de Paris XI pour tous ce quil a fait pour moi ainsi que monsieur DJURO Zrilic

du Dpartement des Ingnieurs de LAS VEGAS, USA pour la documentation quil ma

envoy et qui ma beaucoup servi durant toute la priode de ralisation de ce travail et je leremercie une fois de plus pour ses conseils, qu'ils trouvent ici toute ma gratitude et ma

profonde reconnaissance.

Mes remerciements s'adressent galement monsieur Abdelmalek NOUI charg de la

salle de commande d'Internet l'universit de BATNA ainsi qu' toute personne, enseignants

ou secrtaires des Dpartements de Gnie Electrique, Mcanique et Gnie Industriel ainsi qu'

toute personne de la facult des sciences, n'ayant pas cesse de m'encourager, de m'aider pour

pouvoir mener terme ce travail.Enfin, une pense affectueuse est adresse aux membres de ma famille qui mont

soutenu durant toutes mes annes dtudes, plus particulirement durant ces dernires annes

pnibles aussi bien pour moi que pour eux. Mes remerciements sadresse tout particulirement

ma mre qui a partag avec moi ma peine et ma fatigue, mon pre qui na jamais cess de

rechercher le meilleur pour chacun de ses enfants, mon frre et son pouse pour leur aide

morale et matrielle.


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SOMMAIRE

REMERCIEMENTS

AVANT PROPOSINDEX DES NOTATIONS ET ABREVIATIONS

Chapitre I

LA SURETE DE FONCTIONNEMENT DANS LES PREOCCUPATIONS

DES INDUSTRIELS

I.1. HISTORIQUE ET PROBLEMATIQUE..01

I.2. INTERET DES T.I.A DANS LE CADRE DE LETUDE03I.3. OBJECTIF DE L'ETUDE.03I.4. INTERET INDUSTRIEL DU DISPOSITIF.04I.5. SITUATION DU PROBLEME04I.6. DES OBJECTIFS EN LIGNE AVEC LE DIAGNOSTIC .05I.7. ORGANISATION DE LA THESE...05I.8. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES..08

Chapitre II

DEFAILLANCES, PROCEDES INDUSTRIELS ET(Esquisse d'un procd totalement contrlable)

II.1. INTRODUCTION.10II.2. DISPOSITIF INDUSTRIEL ET MODES DE FONCTIONNEMENT10II.3. DEFAILLANCE ET ECHEC DU SYSTEME DE PROTECTION.11II.4. ORIENTATION DIAGNOSTIC ET METHODES..13II.5. LE SYSTEME NERVEUX EN MODELE...14II.5.1. DESCRIPTIONS...14II.5.2. SYSTEME NERVEUX ENTRE DEFAILLANCES ET DIAGNOSTIC ..18

II.5.3. SURVEILLANCE TEMPS REEL18II.5.4. RECHERCHE INDISPENSABLE DES SYMPTOMES.18II.6. CONCLUSIONS RELATIVES A LESQUISSE.19II.7. PROCEDE ET ENVIRONNEMENT...21II.8. PERTURBATIONS ET OUTILS DE PROTECTION.22II.8.1. EFFET DE L'ENVIRONNEMENT SUR LE PROCEDE22II.8.2. INTERET DE LA COMMANDE PAR M.L.I ET PANNES FRQUENTES.....22II.8.3. OUTILS DE PROTECTION....25II.9. SUPPORT DE L'INFORMATION...25II.10. CONCLUSION.26II.11. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES..26


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Chapitre III

INTEGRATION DES T.I.A AU SYSTEME DE CONTROLE COMMANDE

III.1. INTRODUCTION.29

III.2. POSSIBILITEES D'EXPLOITATION DU SYSTEME DE PROTECTION ..31III.2.1. RECOMMANDATIONS DE L'INDUSTRIEL32III.2.2. SYSTEME DE SURVEILLANCE PROJETE.32III.2.3. FONCTIONS SURVEILLANCE ET TRAITEMENT DE DONNEES...33III.3. DEFAUTS ET DIAGNOSTIC TEMPS REEL.. .. ...33III.4. LE RECOURT A L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE.. ...35III.5. L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE ET SES OUTILS..35III.5.1. RESEAUX DE NEURONES35III.5.1.1.Classification des rseaux de neurones...37III.5.1.2. Apprentissage et Gnralisation.37III.5.2. LOGIQUE FLOUE:..38

III.5.2.1. Variables linguistiques et degr d'appartenance38III.5.2.2. Rgles floues..39III.5.2.3. Contrleur flou...39III.5.2.4. Base de connaissances...39III.5.2.5. Extraction des rgles..40III.6. PERTINENCE DE L'INTEGRATION DES T.I.A..40III.7. DEMARCHE SUIVIE EN SURVEILLANCE TEMPS REEL41III.7.1. MISE EN UVRE DU DIAGNOSTIC ..41III.7.2. DIAGNOSTIC DES DEFAUTS IMPREVISIBLES41III.7.3. VECTEURS TESTS ET SEUILS DACTIVATION DES T.I.A42III.7.4. IDENTIFICATION DU DEFAUT ..42

III.7.5. LOCALISATION DE LA SOURCE DE PERTURBATION..43III.7.6. OUTIL D'ANALYSE COMPORTEMENTALE DU PROCEDE... 43III.8. CONCLUSION.44III.9. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES..45

Chapitre IV

TESTS DE VALIDITE DES TECHNIQUES DE L'INTELLIGENCE

ARTIFICIELLE

IV.1. INTRODUCTION.47IV.2. DISPOSITIF ET MODELE DE LA MACHINE .48IV.2.1. MODELE DE PARK ...49IV.3. CONTROLE ET REGULATION DE LA MACHINE ASYNCHRONE51IV.3.1. PRINCIPE DE LA COMMANDE ...51IV.3.2. PROBLEME DE MESURE ET OBSERVATION DES VARIABLES...51IV.3.3. CONTROLE DU FLUX MAGNETIQUE52IV.3.4. CONTROLE DU COUPLE ET DE LA VITESSE...52IV.4. EVOLUTION D'ETAT DE LA MACHINE SANS CONVERTISSEUR53IV.5. ASSOCIATION ONDULEUR MACHINE ASYNCHRONE.55

IV.5.1. COMMUTATION ...55IV.5.2. MODELE MATHEMATIQUE DU CONVERTISSEUR STATIQUE ..56


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IV.6. SIMULATION DU MODELE AVEC CONVERTISSEUR57IV.6.1. RESULTATS ET INTERPRETATION...58IV.6.2. Effet du dfaut de commutation sur le procd62IV.7. MODELE DES APPROCHES DE LI.A.64IV.7.1. MODELE DE LA LOGIQUE FLOUE 64

IV.7.2. MODELE DU RESEAUX DE NEURONES ..68IV.7.3. Systmes Hybrides72IV.8. ETUDE DE SIMULATION73IV.8.1. REPRODUCTION COMPORTEMENTALE DU MODE NORMAL74IV.8.1.1. REPRODUCTION COMPORTEMENTALE PAR LOGIQUE FLOUE.74IV.8.1.2.REPRODUCTION COMPORTEMENTALE PAR L'APPROCHE RESEAU DE

NEURONES...75IV.8.1.3. REPRODUCTION COMPORTEMENTALE PAR L'APPROCHE HYBRIDE .77IV.9. CONCLUSION.78IV.10. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES..80

Chapitre V

INTELLIGENCE ARTIFICIELLE ET DIAGNOSTIC INDUSTRIEL

V.1. INTRODUCTION 82V.2. PROBLEME TRAITE .82V.2.1. DESCRIPTION 82V.2.2. DEFAUTS DANS L'ONDULEUR...83V.3. SIMULATION DU MODELE EN DEFAUT .83V.3.1. RESULTATS ET DISCUSSION .84

V.4. REPRODUCTION PAR L'APPROCHE RESEAU DE NEURONE...87V.4.1. RESULTATS ET DISCUSSIONS (RN superviss).87V.4.2. RESULTATS ET DISCUSSIONS (RN non superviss)..89V.5. REPRODUCTION PAR L'APPROCHE LOGIQUE FLOUE.91V.5.1. RESULTATS ET DISCUSSIONS91V.6. REPRODUCTION PAR L'APPROCHE NEUROFLOU.93V.6.1. RESULTATS ET DISCUSSIONS94V.7. BASES DE LINTERVENTION DIAGNOSTIC95V.7.1. DIAGNOSTIC DIFFERENTIEL ET INTERETS99V.7.2. APPROCHES ARTIFICIELLE ET EXPLOITATION PRATIQUE 101V.7.3. APPROCHE NEURONALE ET CONFIGURATION..102V.7.4. APPROCHE FLOUE ET OPERATION DIAGNOSTIC...104V.8. CONCLUSION...107V.9. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES108

CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES

ANNEXE 1 PRESENTATION DU PROCEDE

ANNEXE 2 APPAREILLAGE DE CONTROLE COMMANDE Extrait du CahierTechnique Merlin Gerin n 165 / p.14

PROTECTION BT ET VARIATEURS DE VITESSE Extrait du CahierTechnique N 204


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AVANT PROPOS

Ce n'est certes pas la littrature de sret de fonctionnement qui manque. Le dferlement

d'informations a commenc depuis longtemps et il s'est accentu cette dcennie cause des

conditions du march motiv par de nombreux progrs techniques qui ont ouvert un nouvel

horizon d'observation devant le thoricien. Le recours au diagnostic pour rsoudre le

problme d'occurrence de panne est l'ide dominante l'heure actuelle. Le choix de ce

procd sort de l'ordinaire mais figuratif. Cette technique trs apprcie en mdecine, a

permet aux mdecins de confronter les maladies, en cherchant de cause effet, la cause travers les symptmes que le systme nerveux manifeste.

L'ide d'envisager ce procd pour rsoudre le problme de dfaillances industrielles n'est pas

nouvelle, mais l'empchement de sa mise en uvre est d en fait l'absence de l'automate

pouvant accomplir le rle du systme nerveux, qui consiste raliser le traitement en ligne de

l'information recueillie et d'aider l'oprateur prendre la dcision la plus favorable pour son

quipement. A prsent et avec le dveloppement des techniques de l'intelligence artificielle, la

ralisation de l'automate est devenue une question de temps. Un temps coul tester le tauxd'efficacit de ces techniques et chercher les niveaux d'interventions permettant d'assiger

toutes les issues probables l'occurrence de panne.

Ce travail de thse qui porte sur l'ide d'imiter le systme nerveux central dans ses activits de

contrle-commande, reste une contribution aux recherches entreprises dans ce domaine et son

intitul prsente le recourt aux techniques de l'intelligence artificielle, l'un des moyens

vulnrables auxquels il faut donner beaucoup d'attention si l'on veut rellement russir

assurer un service fiable, durable et performant des quipements industriels.


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.

((diagnostic par simulation : :

(modle mathmatique non linaire ) . : ((capteurs

(.(I.A : ((Logique floue ...(rseau de neurones).

.

. : ((acte rflexe (dcision) .


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INDEX DES NOTATIONS ET ABREVIATIONS

ABREVIATION

T.I.A Techniques de l'intelligence artificielle

MLI Modulation de la largeur d'impulsion

MAS Machine Asynchrone

RN Rseau de neurones (NN : neural networks)

LF Logique floue (FL : Fuzzy Logic)

NF Neuro-flou (FN : Fuzzy Neural)

trel temps cohrent avec lvolution du processus

testim temps prvu pour une opration

Fig. Figure

Tab. Tableau

NOTATION SPECIFIQUE AU MODELE DU PROCEDE

Symbole de sommation

Symbole de lintgrale

Symbole de la racine carre

vsa,vsb,vsc tension de phases stator (vsa :tension de la phase a)

Vs valeur de la tension efficace

s pulsation du rseau lectrique

fs frquence du rseau lectrique

phase initiale[Vs], [Vr] vecteur tension statorique resp. rotorique

[Rs], [Rr] vecteur de Rsistances des enroulements statorique resp. rotorique

[is], [ir] vecteur courant de phases statorique resp. rotorique

, [] flux et vecteur flux

d/dt oprateur de driv

[Ls], [Lr] vecteur Inductance cyclique resp du stator et du rotor[Msr] Mutuelle inductance cyclique stator-rotor


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a, b, c indices du systme triphas

dq rfrentiel de Park li au rotor

Position du rotor (angle de rotation des repres statorique et rotorique )

s Position du flux statorique

r Position du flux rotorique

r pulsation des courants rotoriques

var, vas tensions de la phase a resp. rotorique et statorique

[isd, isq,..] Vecteur courant reprsentant le vecteur dtat

A, X resp. Matrice dvolution du systme dtat et vecteur dtat.B, U resp. Matrice et vecteur dapplication de la commande (dentre)

C,Y resp. Matrice dobservation (de sortie) et vecteur de sortie.

Coefficient de dispersion de Blondel

m mutuelle inductance

r vitesse de rotation de l'arbre du moteur

J moment d'inertie des masses tournantes

Ce, cr couple lectromagntique et couple mcanique

f coefficient de frottement

p0 nombre de paires de ples

s, s1s2 flux dynamique estim ( flux statorique et ses composantes)

r*

La pulsation estime des courants rotoriques La vitesse angulaire du rotor

kc et Te paramtres de rgulation

S Symbole du Laplacien

Flux statique

v fv, tension et frquence dune onde triangulaire

u fu tension et frquence dune onde modulatrice sinusodale


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D1,.. D6 redresseur triphas diodes

T1,.. T6 constitue l'onduleur triphas

Van,. Tension phase-neutre

Va0 Tension phase point milieu

Cp commande phase

Ud Tension redresse

NOTATION SPECIFIQUE AU RESEAU NEURONAL

y Grandeur de sortie dune neuroneh fonction de transfert

w poids synaptique

x entre du neurone ( vecteur test : de composantes xi, i=1n exemples)

Ai univers de discours

0 poids initial

q , i erreur quadratique et erreur commise sur la sortie dsire

et erreur commise sur les poids synaptiques

NOTATION SPECIFIQUE AU FLOU

SIF systme dinfrence floue

A(x) degr dappartenance de x au sous-ensemble flou A

i(x) valeur de vrit de la rgle i pour le vecteur x


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Chapitre I

LA SURETE DE FONCTIONNEMENT DANS LESPREOCCUPATIONS DES INDUSTRIELS

I.1. HISTORIQUE ET PROBLEMATIQUE :

Depuis 1885 et jusqu' 1950 [I.1], les machines alimentes en basse frquence

taient pratiquement insensibles aux phnomnes perturbateurs, leur inertie mcanique et

les fortes amplitudes de tension qui les alimentaient leurs confraient une insensibilit

suffisante [I.1][I.2], leur utilisation tait restreinte des applications o: ni la variation de

vitesse ni la grande puissance taient exiges, car elles n'taient pas capables d'offrir de

bonnes performances dynamiques en matire d'entranement lectrique, ce qui a fait que

les industriels ne se souciaient nullement des effets que l'environnement ou certaines

perturbations pouvaient causer, en ne se proccupant que de bnficier, dans un cadre

conomique troit, des performances de la machine courant continu, cause de son cot

lev [I.1][I.2][I.3]. Mais, depuis que la nouvelle technologie, introduite (1950) par le

progrs en lectronique de puissance et en automatique, a mis son pas officiel [I.1][I.2]

dans le domaine industriel et que les appareils de contrle commande commencrent se

rpandre srieusement dans ces domaines, l'aube de 1960, fut le jour glorieux d'ouverture

de l'industrie vers un univers aussi industriel qu'universel o l'association de machines avec

des convertisseurs statiques de puissance, est devenue indispensable, et occupant le plus

grand intrt par l'avantage d'tre une solution moins onreuse et mieux qualifie pour

satisfaire la demande du march.

Malheureusement, cette satisfaction pratique ne dure pas assez, avant que les

industriels ne dcouvrent que l'emploi de ces convertisseurs de puissance a pour

consquences d'augmenter la sensibilit de ces machines face aux plus faibles

perturbations et de crer de nouvelles formes de dfauts [I.1] [I.2]. Ce problme qui surgi

subitement, ne devenait menaant que lorsque le systme de protection associ ces


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Chap 1 LA SURETE DE FONCTIONNEMENT DANS LES PREOCCUPATIONS DES INDUSTRIELS

2

machines, ayant rpandu tous les perfectionnements possibles, s'est montr, enfin,

incohrent et sans l'efficacit attendue.

Conscients de la gravit de ce problme et de sa dpendance troite avec le temps de

raction du systme de contrle - commande, les scientifiques ont essayer d'amnager des

techniques pour le traitement de donnes temps rel et des recherches ont couvert tous les

paliers, visant le contrle chronologique des volutions d'tats des procds industriels. Un

rel dfi technique est celui de vouloir matriser le temps de l'incident celui de la raction

du systme de protection.

Les recherches menes jusquici [I.4]...[I.20], ont connues diffrents dparts, tout en

restant concourantes sur un mme point: la sret de fonctionnement. Celles engages dansle cadre de la surveillance et de la fiabilit des procds industriels ont t diverses et, dans

l'ensemble, bases sur des mthodes de probabilits [I.2][I.5] et de traitement de signal

telles que : la reconnaissance des formes [I.6], l'identification, la redondance analytique

[I.5]etc.

Ces mthodes ont contribues de faon significative dans certains domaines o la

conception d'algorithmes de surveillance a fait l'objet de nombreux travaux pour chacune

de ces approches; toutefois, de nombreuses difficults restent, cependant, sans issues.

Parmi ces dernires, l'attention a t porte sur le niveau de connaissances minimal

constitu par un historique de mesures, qui en tant insuffisant pour satisfaire les exigences

subordonnes la prise de dcision, a pouss les chercheurs s'orienter vers l'exploitation

des connaissances d'experts, ce qui est un axe de recherche spcifique au traitement de

linformation linguistique et de lintuition. Donc, pour pallier au manque de l'information

sur l'volution d'tat du procd, un nouveau problme surgi.

L'exploitation de l'information linguistique et/ou de l'intuition d'un expert face

l'apparition d'un dfaut, est en ralit, un problme d'interprtation de la connaissance dont

la prsence devient perceptible par le systme nerveux de l'expert aussitt qu'un signe est

peru et non par le systme de contrle commande du procd dont limpuissance apparat

clairement en prsence de ce type d'information, ce qui est justifi par l'absence totale ou

partielle de sa raction lorsque des pertes de performance commence paratre. Comme

nous venons de raliser, ce problme trouve enfin son homologue dans le comportement du

systme nerveux biologique : le grant idal d'un taux gigantesque de connaissances


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thermique, lectrique et chimique, introduit sous forme d'influx nerveux, et subi avec plus

de souplesse et d'ordre, l'analyse en temps rel, mettant instantanment le systme nerveux

central au courants du moindre changement d'tat de l'organisme biologique.

En prenant, ce systme comme modle pour la rsolution des difficults avances, de

traitement de l'information, naisse la thorie des outils de l'intelligence artificielle

[I.2][I.21][I.9] : systme expert, rseaux de neurones artificiels, logique floueetc.

I.2. INTERET DES T.I.A DANS LE CADRE DE LETUDE

D'aprs les rfrences [I.2][I.6][I.12][I.13][I.21][I.22], les T.I.A. sont des

techniques d'apprentissage et le recourt leur appui pour le traitement, en temps rel, de

l'information et en particulier, la connaissance linguistique pourrait tre une aideavantageuse, pour le diagnostic. L'exploitation de cette dernire associe celle fournie

travers les mesures effectues par les capteurs, permet certainement, la matrise de

l'incident l'instant de son apparition, puisqu'elle reflte la ralit instantane du procd.

Cependant, tant bas sur l'apprentissage, le temps d'excution serait peut tre lent

mais l'essentiel c'est qu'elles finissent, toujours, par imiter avec finesse l'volution d'tat du

mcanisme quelque soit le parcours privilgi. Donc, il est possible de compter sur l'aide

de ces approches pour reproduire le comportement du procd. Et concernant la dure

d'excution, d'autres procdures peuvent tre insres pour modrer dans celui-ci, entre

autres, le langage temps rel.

I.3. OBJECTIF DE L'ETUDE

Lobjectif global dnomm sret de fonctionnement est aujourd'hui une

proccupation qui touche beaucoup de secteurs industriels en raison de la complexit

toujours croissante des quipements malgr leurs fortes automations. Les problmes quipeuvent tre traits, dans ce domaine, sont nombreux mais peuvent avoir une premire et

unique cause les composants semi-conducteurs et leur disposition amplifier le moindre

effet heurt. La sensibilit accrue de ces composants, ingrdients de base de l'lectronique

de puissance, est l'un des facteurs qui nuisent la bonne conduite de la commutation

origine principale de dfauts.


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Le prsent travail dont l'intitul: " Diagnostic des associations convertisseurs

statiques - machine asynchrone en utilisant les techniques de l'intelligence

artificielle", a pour objet de rpondre la problmatique de faisabilit du diagnostic,

temps rel, d'un dfaut naissant de la commutation errone entre les interrupteurs de

l'onduleur MLI, associ la machine asynchrone (MAS). Cette tude prend en charge la

ralisation de tests de simulation visant l'valuation des potentialits propres des

techniques de l'intelligence artificielle: rseaux de neurones (RN), logique floue (LF) et

neuroflou (NF).

Cette contribution se situe en ligne des travaux mens jusqu'ici sur la surveillance

des procds industriels, mais, elle s'intresse une autre image pour la synthse et

l'exploitation des outils de l'intelligence artificielle.

I.4. INTERET INDUSTRIEL DU DISPOSITIF :

Le moteur asynchrone est le plus utilis pour assurer la variation de vitesse de

processus industriels car il prsente l'avantage d'tre robuste de construction simple peu

coteux, malgr que sa commande est plus complexe que celle des autres machines [I.2].

Face aux incidents les plus frquents, les moyens quipant le systme de protection de

ce procd : capteurs, rgulateurs, jouent leur rle d'asservissement d'tat et de

rgulation ; l'occurrence de dfauts est cependant, envisageable.

Ce sige de dfaillances, est souvent expos, en genre et en nombre, aux perturbations

gnres par les composants lectroniques, en partant du fait que les quipements de

contrle commande auxquels il est associ sont en quasi - totalit des composants

lectroniques et que ces derniers travaillent des niveaux de tensions de plus en plus bas,

ils peuvent donc tre perturbs ds que la tension s'carte de plus de 3% de sa valeur

nominale en rgime tabli [I.1].

I.5. SITUATION DU PROBLEME

Le choix de la commutation des interrupteurs pour objet principal de la prsente tude

de diagnostic, est li l'effet nuisible induit par lalimentation des machines asynchrones

travers ces composants. Et, l'intrt de ltude est bien entendu dessayer de renforcer le


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5

systme de contrle commande par un outil qui attnue la principale source de perturbation

ou du moins celle qui amplifie l'effet de toute sorte de perturbations externes.

L'tude de ce problme voque plusieurs points touchant de prs ou de loin la nature

et aux caractristiques spcifiques de la source de dfauts et pour ne pas trop s'loigner de

l'objectif rel de l'tude c.--d. le diagnostic de dfauts, l'analyse va concerner l'impact du

blocage de l'interrupteur en ouverture et/ou en fermeture.

I.6. DES OBJECTIFS EN LIGNE AVEC LE DIAGNOSTIC

Le recours aux outils de l'intelligence artificielle pourrait permettre :

de rguler et surveiller le procd industriel (un objectif dterminant de l'intrt port cet quipement) : afin que le processus industriel puisse remplir sa missionconformment la demande du march et permettre l'industriel de bnficier d'un

rendement conomiquement meilleur,

une fois associe la commande, de parfaire l'action raction des systmes deprotection et de contrle commande associs aux systmes de production. L'utilisation

de leurs algorithmes paralllement au programme d'exploitation doit permettre de

reconnatre, d'indiquer et d'expliquer les anomalies de comportement partir des

informations disponibles sur le systme.

I.7. ORGANISATION DE LA THESE :

L'intrt du diagnostic, temps rel, des dfaillances industrielles n'est donc plus

dmontrer et l'apport envisag par les techniques de l'intelligence artificielle, au module de

sret de fonctionnement des procds industriels, demande une attention particulire

porte aux tapes de la surveillance automatique, que nous souponnons de difficiles

assimiler sans recourir l'essai exprimental.

Les points essentiels de cette tude sont :

1. l'information et sa disponibilit en temps rel, ce qui nous conduit vers l'tablissementde l'intrt des capteurs, de la mesure capte et de l'information linguistique que les

techniques de l'intelligence artificielle tentent d'interprter,

2. les formes d'intervention de l'oprateur ou du systme automatique si elles existent etjusqu' quel point, faut il compter sur leurs contribution.

3. la dcision en cas d'ignorance totale ou partielle de l'tat courant du procd.


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Ainsi et travers les points numrs et les avances du problme, la thse est

organise en ces parties essentielles :

Partie I : phase de prparation de l'esquisse:il s'agit l de dcrire en partie essentielle

le modle qui sert la fondation d'un raisonnement bas sur des connaissances d'experts et

de montrer la manire qui permet d'exploiter les T.I.A dans ce genre d'opration.

Partie II : phase de test des T.I.A : la phase de test du systme en fonctionnement doit

passer par une tape d'observation rgulire des tats transitoires, couramment constats,

sur la machine suite un incident quelconque. Cette phase, permet travers les tats

retenus pour l'analyse, de connatre chacun des modes de fonctionnement en temps rel, de

suivre les volutions possibles d'un mode vers un autre et d'en extraire les symptmes qui

en dcoulent; ce qui doit prendre en objectif de faire adapter le systme de diagnostic aux

changements d'tats valus et enrichir, par le mme concept, la base de connaissance et de

faits du procd.

Ces tests sont par consquents des tests de simulation, travers lesquels, sont analyss,

les modes de fonctionnement et de dysfonctionnements du processus industriel parlaboration des techniques de l'intelligence artificielle.

Cette phase doit, donc, comporter:

l'laboration du modle classique dans une tude par simulation numrique: une foisspcifique au mode de fonctionnement normal visant l'valuation du modle et du

programme de simulation, et une deuxime, en introduisant un moment donn de

l'excution du programme un dfaut de commutation,

l'essai de l'intgration des approches de l'intelligence artificielle lors d'un mode defonctionnement normal, suivi de tests similaire au prcdent mais en prsence de

dfaut.

la comparaison des tats retenus de ces tapes de simulation, en vue de distinguerparmi les caractristiques reprsentes, les grandeurs qui peuvent tre contribuables

dans un diagnostic. Par la mme voie de raisonnement, rechercher le moyen de cerner


20/135


7

la cause principale du dfaut en se rfrant aux symptmes identifis et dmontrer

qu'un diagnostic diffrentiel serait utile pour localiser la source de perturbation et

identifier le dfaut lorsque ces symptmes sont les mme identifiables par plusieurs

dfauts.

enfin une conclusion. rcapitulant les tapes primordiales du raisonnement, ainsi queles rsultats des discussions voques.

Partie III : phase d'exploitation des T.I.A :Exploiter l'outil excut dans la phase de

test et prvoir des prouvettes autres que celles prcdemment testes. Il s'agit de faire en

sorte que le systme industriel subi plus d'preuves afin d'attester le potentiel des

approches de l'I.A. d'un ct et de voir si un dfaut inconnu ou prsentant des lacunes auniveau des symptmes pouvait tre trait par le systme de protection. La phase

d'exploitation est consacre entre autre, l'extension du raisonnement ce qu'il recouvre le

maximum de risques encourus invitablement par les procds industriels jusqu'au point

persuasif son exploitation pratique.

Cette tape comporte donc:

l'tude d'ventuelles optimisations concernant les outils de l'intelligence artificielle,

le traitement des dcisions prises sur rapport de simulation ou en concours avecd'autres estimations,

le traitement des dfaillances dont les symptmes ne figurent pas parmi ceuxcontenues dans la base de faits ce qui revient traiter des possibilits de dcision sur la

base des observations de l'oprateur et tendre cette tude des cas inconnus par

l'expert et,

en conclusion. une clture de la phase d'exploitation ne va pas sans en extraire unmaximum d'information sur l'analyse mene dans cette phase

Conclusion Gnrale :une conclusion portant sur la structure globale de la thse, sur le

plan de travail adopt et sur les objectifs atteints et ceux dont les perspectives pouvant

contribuer complter le manque constat.


21/135


8

I.8. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[I.1] G.G. CHAMPIOT, "Compatibilit lectromagntique, prsentation gnrale",

Technique de l'Ingnieur D1300, 2. 2000, Traite gnie lectrique.

[I.2] Gilles ZWINGELSLEIN, " sret de fonctionnement des systmes industriels

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[I.3] J.BONAL.G.S "Entranement lectrique vitesse variable", volume1, Rappels

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Lavoisier Technique & documentation. Paris1997.

[I.4] M.A. GUENOD et J.L. FATID, " cours d'introduction aux mthodes

d'identification", Ed. Albin MICHEL, Paris, 1973.

[I.5] B. DUBUISSON, "dtection et diagnostic de pannes sur processus", Techniques de

l'Ingnieur, traite Mesures et contrle. 4-1989.

[I.6] B. DUBUISSON, "Diagnostic et reconnaissance des formes", Edition HERMES ;

Paris 1990.

[I.7] J.COURAULT, R. DAYAN, " Scurit de fonctionnement des grands

entranements", RGE, n5/ 1992

[I.8] K. BIMAL (Fellow IEEE) Expert system, Fuzzy logic, and Neural NetworkApplications in Power Electronics and Motion Control ", Proceedings of the IEEE,

Vol.82, N 8. August 1994.

[I.9] Gilles ZWINGELSLEIN, " Diagnostic des dfaillances, thorie et pratiques pour

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maintenance, Edition HERMES, Paris, 1995.

[I.10] Young-HUASONG, Alan JOHNS & Raj AGGARWAL," Computational

Intelligence applications to power system ", England, 1996.

[I.11] P. ARQUES "Diagnostic prdictif de l'tat des machines", Ed. Masson, Paris

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[I.12] Eric ZAMAI, "Architecture de surveillance commande pour le systme

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Spcialit : Informatique Industrielle, 1997.


22/135


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[I.13] A. EVSUKOFF, " Le raisonnement approch pour la surveillance de procds ",

Thse doctorale en Automatique productique, laboratoire d'Automatique de

Grenoble, 1998.

[I.14] G.C. LOVEDAY, "Contrles et Diagnostics en Electronique", Traduit par Marc

Genevrier, Edition EYROLLS, 1998.

[I.15] A.BOULENGER & Ch. PACHAUD "Surveillance des machines par analyse des

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[I.16] F.COSTA & G. ROJAT, " rduction des perturbations, simulation", Technique de

l'ingnieur, CEM en lectronique de puissance 8-1999

[I.17] S.ALTUG, M.Y.CHOW and H.J.TRUSSEL, "Fuzzy Inference Systems

Implemented on Neural Architectures for Motor Fault Detection and Diagnosis",

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[I.18] C.COMBASTEL, "Mthode d'aide la dcision pour la dtection et la localisation

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2000/8.

[I.19] M. NEZZAR, " Etude des outils de l'intelligence Artificielle, application ",

Rapport de recherche 2000/2001, Institut de gnie lectrique.

[I.20] M. NEZZAR, " Contribution l'tude du diagnostic des dfaillances industrielles

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[I.21] BART KOSKO, Neural Networks and Fuzzy systems, A Dynamical systems

Approach To machine intelligence" University of southern California, Prentice

HALL, Englewood Cliffs, C 1992

[I.22] Arnold KAUFMANN," Nouvelles logiques pour l'intelligence artificielle ",

Edition HERMES, Paris, 1987.


23/135

10

Chapitre II

DEFAILLANCES, PROCEDES INDUSTRIELS ET

Esquisse d'un procd totalement contrlable

II.1. INTRODUCTION :

Le phnomne des perturbations a attir l'attention des industriels depuis les dbuts

du dveloppement des transmissions radiophoniques 1930. Des chercheurs s'y sont

intresss et leurs travaux ont cern les facteurs dterminants dans les perturbations et ont

dfini les premiers concepts qui servent aujourd'hui qualifier les phnomnes et les

matriels par une terminologie prcise [II.1][II.2]. Mais ce souci reste jusqu'aujourd'hui

sans une solution fiable et ceci cause du manque des possibilits de traitement de

l'information temps rel.

Le moteur asynchrone, la cellule fondamentale d'un procd industriel, est lun des

quipements, particulirement sensibles aux phnomnes perturbateurs [II.3], engendrspar son association avec les composants lectroniques de puissance qui constituent sa

commande. Sa sensibilit ces phnomnes se voit de jour en jour, augmente malgr le

perfectionnement de son systme de protection et ce, cause d'une suractivit impose par

les contraintes du march. Pour pallier ce genre de faits flagrants, il est ncessaire d'tablir

un croquis dtaill de la procdure projete pour le traitement de ce problme en

commenant par valuer l'tat actuel du procd industriel et de son systme de contrle

commande. Ensuite, entamer la phase d'analyse selon les tapes signales dans ce croquis.La description et la construction de l'esquisse qui permet de remettre sur des rails une

industrie en draillement, sont le sujet principal du prsent chapitre.

II.2. DISPOSITIF INDUSTRIEL ET MODES DE FONCTIONNEMENT

Un systme industriel est un ensemble d'lments interagissant entre eux et avec

l'extrieur (exemple : la chane de production Fig. II.1), runis pour assurer une mission

prcise [II.4].


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Chap.II DEFAILLANCES ET PROCEDES INDUSTRIELLES (Esquisse d'un procd totalement contrlable)

11

La ralisation de cette mission dpend normment du mode de fonctionnement

sous lequel volue le systme [II.4]:

un mode normal : mission accomplie

un mode anormal : mission non accomplie ou bien accomplie avec des performances

moindres, parmi ces modes on distingue le mode :

interdit

dfaillant

dgrad

critique

Bien videmment ces modes peuvent tre dus un dfaut externe au procd

[II.1][II.4] (exemple, rseau d'alimentation, transformateur ) comme ils peuvent tre

provoqus, long ou court terme, par la dfaillance d'un composant du procd, et

quelque soit l'origine de ce dfaut, le systme de protection est conu spcialement pour

attnuer l'effet, en propagation, de ces dfauts.

II.3. DEFAILLANCE ET ECHEC DU SYSTEME DE PROTECTION

Il est vident que les systmes de protection associs aux procds industriels sont

caractriss par une rapidit d'action et une sensibilit relatives l'importance de

l'quipement mis sous contrle [II.5][II.3] et son domaine d'exploitation.

De mme qu'ils ont pour but d'assurer le contrle de la chane de production, en

signalant la prsence du dfaut, une fois ; dtect et en assurant la commutation vers le

systme redondant jusqu' rtablissement de la partie dfaillante [II.4].

Cependant, cause du cot d'investissement et des conditions ardues du march, les

procds actuels, ont exig une scurit plus leve que le systme de protection n'a pu

remplir pour garantir un service durable en fonction des besoins et des conditions

avances. Ainsi, des fonctionnements interrompus instinctivement sont le rsultat effectif

Fig.II.1. Elments essentiels dans la chane de production

RseauMoteur Charge

Circuit de Cde

Filtre OnduleurRedresseur

Capteur


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12

de circonstances que ni le systme de protection, ni l'oprateur, n'ont arriv matriser

avant qu'elles n'entranent de panne (Fig.II.2).

Dans ces conditions, caractrises par l'avnement de panne malgr le contrle

permanent assur par le systme de protection, nous sommes obligs de nous interroger sur

l'efficacit proprement dite de la surveillance adopte. Une question tout fait recevable de

la part de l'industriel qui ne sachant comment ragir, pour assurer la sret de son

quipement, approuve de l'intrt pour le diagnostic temps rel [II.5][II.6][II.7][II.8]. Cette

fonction tant un axe en interaction continuelle avec deux autres: la dtection et la

localisation [II.8], nous conduit imaginer l'espace d'anomalies trois dimensions

(Fig.II.3). L'intrt de ce dernier apparat en faisant le lien avec le diagnostic mdical et en

interprtant le rle de chaque axe sparment. En effet, pour attnuer l'effet d'un dfaut il

est ncessaire de localiser son origine, le reprage de sa source doit faire appelle ses

coordonnes relatives dans ce repre :

(1 : dtection de dfaut en dpassant un seuil tolr bien dfini, par l'oprateur expert,

2 : diagnostic en recherchant, en temps rel, le syndrome correspondant au trouble dtect,

3 : localisation en identifiant ce syndrome ses sources d'origine dans la base de faits

prpare aussi davance avec soin)

Onduleur Redresseur

ChargeMoteur asynchrone

Commande

Fig.II.2. Exemple illustrant l'chec du systme de protection

d'o provient cettemonte de TC?!!

le systme decontrle n'indique...

aucun signe

trop tard


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13

II.4. ORIENTATION DIAGNOSTIC ET METHODES

Les dfaillances tant par dfinition subies sans que l'on puisse prvoir leur instant

d'apparition, il importe tout responsable d'une entreprise industrielle de faire face

rapidement aux consquences. Dans de nombreuses situations, sauf en cas de matriels

redondants, il revient plus difficile de rparer la dfaillance en temps rel ce qui implique

l'accroissement du temps dindisponibilit de linstallation [II.3][II.4].

Le diagnostic en temps rel est une solution qui pourrait cerner rapidement

l'anomalie condition de faire appelle l'analyse de tous les symptmes manifests par un

systme de surveillance performant qui ne doit laisser chapper aucun indice quelque soit

son tiquette.

Parmi les techniques labores pour lancer le diagnostic, celles qui prennent une

importance de plus en plus grande, compte tenu de l'impact conomique [II.5] sont les

suivantes :

1. les techniques bases sur les relations entre-sortie: la complexit des phnomnes rend

l'emploi du modle caractristique difficile. Ces approches reposent sur la connaissance

priori d'un modle correspondant l'tat normal et traduit le changement de mode par

un changement de type de relation entre-sortie des paramtres du modle initial,comme l'indique la relation entre la sortie s au temps iT et l'entre e au temps (i-1)T:

donne par: [ ] [ ]T)1i(eaT)1i(sa)T(s 21 +=

O: T: la priode d'chantillonnage et

(a1, a2:): le vecteur de paramtres qu'il s'agit d'identifier chaque priode partir

de la mesure des signaux d'entre et des signaux de sortie.

2. les mthodes bases sur la redondance analytique: demandent l'emploi de plusieurs

systmes de mesures. Considrant le cas linaire, le modle peut s'crire sous la forme:

(2)Diagnostic

dtection de dfaut

(3)Localisation

(1)Dtection

marge de seuil

Syndrome correspondant

au dfaut dtect.

identification

la

basedesfaits

dfaut

Fig.II.3. Rfrentiel d'anomalies


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14

nCxm

dBuAxx.

+=

++=

o: m: vecteur des mesures

x,

.

x : vecteur des tats du systme et sa driv,

u: vecteur des commandes agissant sur le systme,

d: vecteur des perturbations,

n: vecteur du bruit.

L'observabilit est le principal outil d'analyse de la redondance. Ces techniques ont des

limitations car les performances mesures sur les essais effectuer sont trs lies aux

capteurs ;

3. le diagnostic par reconnaissance des formes : ce type de mthodes a t rcemmentdvelopp propos des systmes technologiques complexes pour lesquels un modle

satisfaisant tait difficile obtenir. Elles s'appuient sur des donnes enregistres sur le

processus et c'est la position d'une nouvelle observation vis--vis de ces donnes qui

dfinit le diagnostic. Plusieurs cas industriels traits avec succs ont montr la validit,

la pertinence et la gnralit de l'approche qui permet de dbuter un systme d'aide la

dcision avec une connaissance minimale ;

4. les techniques de l'intelligence artificielle [II.5][II.9][II.10] : l'intrt de celles-ci est

grand l o le modle caractristique du procd est difficile obtenir ( cas de

dfaillances) et le traitement de donnes concerne beaucoup plus des connaissances

contenant des informations de type linguistique.

L'affranchissement de ce dernier domaine n'est qu'un simple retour vers l'origine

terminologique du mot " diagnostic" qui n'est autre que : " l'identification d'une

maladie par ses symptmes"et ou le terme symptme indique le" phnomne qui

rvle un trouble fonctionnel ".

En partant de ces synonymes, et de leurs origines dans le domaine mdical, on

conoit qu'il n'y ait point meilleur moyen de btir un raisonnement logique, bnficiant de

toutes les potentialits propres du systme nerveux central que de revenir vers celui-ci et

essayer d'imiter ses fonctions dans leur intgralit afin de rnover dans le comportement du

systme de protection industriel, car tout ce qui pourrait nous intresser et nous aider

tablir un diagnostic temps rel est l'acquis d'un savoir-faire concernant la "gnration"


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15

du symptme adquat refltant le trouble fonctionnel dtect l'instant rel et permettre,

ainsi, l'oprateur de traiter le dfaut ses dbuts.

Pour une meilleure assimilation de l'ide prsente dans ce paragraphe, nous devons

faire un court survol des comportements varis du systme nerveux central afin de le

prendre en modle.

II.5. LE SYSTEME NERVEUX

II.5.1. DESCRIPTIONS [II. 11] [II.12] [II.13] [II.14]:

Un systme nerveux central comprend le cerveau et la moelle pinire et est

constitu de milliards de cellules nerveuses (neurones) caractrises par de nombreux

branchements. L'aspect important de l'activit mentale et comportementale est l'acquisition

des connaissances et des langages en plus de l'existence des mcanismes associatifs pour

l'intgration des fonctionnements moteurs et sensitifs.

Un fonctionnement sain de ce systme peut tre rsum dans deux

mouvements simples :

1. Volontaire [II.14][II.15] :actequi obit au contrle du systme nerveux central,

manifestant une volont ferme acquise par l'apprentissage et soumise aux dcisions ducerveau et ne dpendant pas du temps. La figure II.4. illustre l'ide travers une dcision

btie sur un test priv de crainte : le fait d'exposer le dos de la main la temprature

dgage d'une eau chauffe est suffisant pour connatre sa temprature sans pour autant se

faire brler, en y immergeant les doigts. Le mcanisme fonctionnel de cet acte se rsume

comme suit : La temprature stimule les rcepteurs de sensibilits au niveau de la main

(doigts ) et un influx est vhicul par la voie affrente sensitive jusqu'au centre de

sensation dans le cerveau, ensuite, vers le centre d'interprtation sensitive, et aprs

traitement de l'information, ce dernier dcide la mise en garde du sujet, traduite ici par la

contraction volontaire des muscles vitant tout contact direct avec l'eau et les parois de

l'enceinte.


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16

2. Involontaire (dit rflexe) [II.13] [II.14] : cette activit dpend d'un arc rflexe

constitu d'une voie affrente, d'un centre et d'une voie effrente. L'arc le plus simple est

constitu par une voie affrente sensitive qui, une fois, excite, vhicule l'influx jusqu'au

niveau de la moelle o le neurone sensitif s'articule avec le motoneurone qui constitue la

voie effrente vhiculant l'influx au muscle qu'il innerve et dtermine sa contraction,

l'exemple de la figure II.5.montre que sous l'effet de picotements, le sujet retire d'un acte

rflexe le doigt, effraye par lide que le contenu soit de lacide.

Fig. II.4. Schma simplifiillustrant le procd de la

Dcision chez l'homme.

centre de

sensation

voiemotrice

voie de la

sensibilit

centr

ede

motr

icit

Conscient quel'eau est

bouillante

Fig.II.5. Schma de l'arc rflexe

voie motrice

voie de la

sensibilit

Aucune ide sur le contenu du

rcipient. Il enfonce son doigt.et le retire rapidement.


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17

D'aprs ces deux descriptions on constate que : La plupart des mouvements

mme ceux prtendus simples sont complexes et beaucoup d'gards

automatiques : on a, aussi su que, sous une quelconque excitation, l'activit

du muscle est variable ; elle peut tre volontaire sous le contrle du systme

nerveux central comme elle peut chappe au contrle volontaire.

En rsum : cette prsentation permet d'assimiler le comportement sous

lequel doit tre vu un quelconque systme de protection lorsqu'il se trouve

l'tat normal identique un comportement sain du systme nerveux central.

Par contre un fonctionnement dfaillant du systme nerveux central peut

tre valu travers :

1. L'anesthsie [II. 16]: qui est la privation plus ou moins complte de la sensibilit

gnrale ou de la sensibilit d'un territoire en particulier produite par une maladie (exemple

diabte (Fig.II.6)).

2. La paralysie [II. 13] : privation entire ou diminution considrable de la fonction

motrice.

l encore on peut assimiler le comportement du systme de protection d'un

procd industriel lorsqu'il est en tat dfaillant au systme nerveux

central, on ne peut rien attendre d'un systme qui n'tablit pas de liaison

entre la rception de l'information et son interprtation, c'est lchec dont

nous avions dj parl.

Fig.II.6. effet des complications sur

l'arc rflexe chez un diabtique

.Inconscient de son tat avanc immergeson doigt dans une solution ne sachant pas ce

que c'tait mais en retirant son doigt, la

panique le secoua


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18

II.5.2. SYSTEME NERVEUX ENTRE DEFAILLANCES ET DIAGNOSTIC[II.13]:

Tout systme mobile s'altre avec le temps et l'articulation de l'homme ne fait pas

exception. Un certain degr de destruction est invitable pendant l'activit normale de

l'homme. L'usure de cette articulation et sa destruction peut tre prcipite ou exagre par

de nombreux facteurs tels que le changement de temprature, d'humidit ou de pression.

Ces facteurs en agissant sur les nerfs articulaires qui renferment des fibres autonomes et

sensorielles, des influx nociceptifs sont vhiculs par les fibres sensitives, le centre

d'interprtation sensorielle traduit cet influx en douleurs au niveau de ces articulations. Le

mdecin, pour faire son diagnostic s'appuie sur l'interrogatoire et/ou sur le nombre de

symptmes que le systme nerveux merge en surface.

A travers ce paragraphe, on constate que :

Les symptmes sont les signes qui refltent l'tat effectif de tout

mcanisme et c'est ce qui pousse le mdecin suivre l'interrogatoire

dtaill avec le patient et en cas de complication, la radiographie

(radioscopie) pourrait devenir indispensable pour tablir un diagnostic

compltement russi.

II.5.3. SURVEILLANCE TEMPS REEL [II. 17] [II.18]:

Il est souhaitable mais souvent difficile d'obtenir le moment prcis du dbut d'un

dfaut sauf lorsque les symptmes sont d'apparition rcente. Le dbut peut tre brutal ou

progressif. L'volution dans le temps peut tre permanente ou intermittente, il est

ncessaire de savoir si le symptme s'est aggrav dans le temps c.--d. s'il a augment

d'intensit ou de frquence. Toutes ces proccupations doivent tre soumises l'action

d'une surveillance temps rel et c'est l'unique moyen disponible pour rechercher et

regrouper les symptmes si l'on projette de dcouvrir le dfaut son origine de mme que

pour cerner et soigner une maladie ses dbuts (exemple cancer).

II.5.4. RECHERCHE INDISPENSABLE DES SYMPTOMES [II.17] [II.18]:

Lorsque plusieurs dfauts prsentent les mmes symptmes, il devient

indispensable, pour loprateur, de rechercher systmatiquement l'existence des

symptmes en plus. Il faut insister d'emble sur le fait que certains de ces symptmes ne


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sont pas spcifiques un dfaut en particulier et c'est l'analyse minutieuse qui doit faire

montrer cela.

Le mdecin, pour faire un diagnostic russi, fait plusieurs tests la

recherche de nouveaux symptmes car ceux signals par le systme

nerveux central le guident vers plusieurs causes, particulirement si la

maladie sest aggrav avec le temps, dans ces cas, c'est l'analyse

diffrentielle associe aux rsultats des tests qui permettra de rattacher

ces symptmes l'un ou l'autre des causes probables, partir de l, on

conclu que :

Le diagnostic est facile lorsqu'il est fait en temps rel et lorsque les

symptmes sont clairs sinon, cest lorientation vers le diagnostic

diffrentiel qui doit permettre la rsolution du problme. Un autre point

surgi ici et pourrait apparatre plus difficile encore, cest celui dignorer un

syndrome en particulier que faire dans ces cas l ? !!.

II.6. CONCLUSIONS RELATIVES A LESQUISSE :

Les principaux points voqus dans cette section sont des conclusions abouties

travers les rsultats obtenus de plusieurs recherches bases sur l'exprimentation. Celle-ci

et malgr son apport incontestable dans le domaine mdical, est, parfois, incapable

d'approcher certains problmes ou de donner des rponses satisfaisantes certaines

questions, comme pour la rsolution du problme de dfaillance dans les installations

industrielles (la crainte et le risque encouru en sont les principaux prtextes). Toutefois, il

la fivre, la toux.

Taches rouge.mais a ne peut treque la rougeole !!!

mdecin trop de bruit

chauffement.D'o est ce que a peut venir? du moteur ..Refroidisseur !

industriel


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ne faut surtout pas la soumettre car elle restera, toujours, loutil de lpreuve finale vers

lequel il faut se retourner pour confirmer lanalyse thorique ou la simulation numrique.

Dans le domaine mdical, l'aide apporte par l'exprimentation, au diagnostic, nest

plus dmontrer, une raison assez suffisante pour choisir de prendre le systme nerveux

central, en modle. Ce dernier, dont l'activit comportementale est de rpondre, en temps

rel, au stimulus recueilli par les capteurs biologiques (rcepteurs), est caractris dun

potentiel spcifique la mmorisation de linformation capte, l'exemple suivant tir d'une

raction involontaire est suffisant pour confirmer le rle de la mmoire dans la

reconnaissance et la classification des incidents : leffet associ la morsure de laiguillon

venimeux dune abeille senti pour la premire fois, sa mmorisation se voit travers la

raction engage lorsque celle-ci se montre de nouveau. Un comportement tout fait

identique celui constat lors de lintroduction dun antigne dans lorganisme, ce fait

provoque la formation automatique danticorps.

Lesquisse tablie a pour mission dilluminer les empreintes (voir Fig.II.7 et

Fig.II.8) des comportements que doit imiter un automate assign la surveillance

permanente dun quipement industriel. En effet, pour cerner le problme, une description

dtaille des comportements du systme nerveux sain et dfaillant a t ncessaire :

lesquisse dcrit, pratiquement, deux degrs de libert, pour la rponse du systme

nerveux, en tat normal: L'un lorsque ce dernier dispose dassez de temps pour prendre une

dcision (comportement volontaire), lautre, cest lorsque la situation ne le permet pas, la

dcision volontaire naurait plus aucun intrt, au contraire, elle pourrait contribuer

entraner le systme vers une dfaillance certaine, dans ce cas l, un acte rflexe serait le

mieux appropri (son homologue dans la protection industrielle est vu travers le

dclenchement du disjoncteur, le fusionnement de fusibleetc. en cas de court-circuit). En

mmoire (4')

moelle neurone moteur (4)pinire(3)

muscle (5)

neuronesensitif (2)

rcepteur (1)

Fig.II.8. Action involontaire et ses

principaux lments

Fig.II.7. Action volontaire et ses

principaux lments

centre d'interprtation (4)

moelle neurone moteur (5)pinire(3)

muscle (6)

neuronesensitif (2)

rcepteur (1)


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21

tat dfaillant, le systme nerveux est compltement ou partiellement absent, cest lchec

qui demande que la protection de lquipement industriel soit remplace par une autre.

Revenons maintenant ltat o le diagnostic est une requte, autant pour le patient

que pour lindustriel, le comportement sain du systme nerveux guide le mdecin, dans la

plupart des cas, la dcision qui garantie la gurison de son patient. Lvaluation de ce cas

dtude montre que ltablissement dun diagnostic doit reposer sur la connaissance prcise

des symptmes associs la dtection du dfaut. Le mdecin, sur la base des tests et/ou des

connaissances acquises (et rpertories) le long de sa formation, rattache ces symptmes

aux effets et causes probables des maladies dj connues jusqu la localisation de

lorigine de celle prsente. En cas de complication, lorientation vers la surveillance

temps rel et la recherche de symptmes en particulier, permettent deffectuer un

diagnostic diffrentiel et de rsoudre le problme ou de le rpertorier associ ses

caractristiques en esprant de trouver le srum appropri, en cas de dficit

symptomatique.

Dans ce contexte, le diagnostic industriel doit obligatoirement rsulter de ce qua

rvl l'exprience biologique, cest pourquoi, cette phase a regroup en plus de la

description comportementale, lanalyse analogique permettant de lier chaquecomportement du systme nerveux son quivalent dans le systme de protection

industriel. Ce mme raisonnement pourrait tre repris, dans les sections qui suivent, une

fois dfinies les conditions et les rgles notifies travers l'esquisse (base de faits et

banque de donnes propres au procd tudi) ; ce qui ne va pas sans la description

dtaille du procd de test au milieu de son environnement, soumis leffet des

phnomnes perturbateurs et des dfaillances frquentesetc.

II.7. PROCEDE ET ENVIRONNEMENT

L'industrie est le lieu o tout procd est une cellule immerge dans un

environnement rempli de contraintes [II.1][II.2]. Par consquent, l'estimation du taux de

dfaillances dans cette cellule est relative au nombre et la gravit de ces dernires et aux

possibilits offertes pour sa protection. La machine asynchrone (MAS) notre dispositif

d'tude -, est l'exemple de systmes que ces influences peuvent l'entraner dans un tat de


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22

panne permanent. Les contraintes mises, par son environnement, peuvent rsulter de

perturbation externe comme de perturbations internes [II.19].

II.8. PERTURBATIONS ET OUTILS DE PROTECTION

L'ventail des sources de perturbation est large et on peut le diviser en deux

groupes, l'un engendr par la structure macroscopique des composants en particulier : le

rseau, le transformateur et les lignes lectriques et l'autre mis par la structure

microscopique des composants lectroniques de puissance. Parmi les dfauts les plus

frquents : les dfauts d'alimentation lectrique : fluctuations de tension, dsquilibre des

tensions triphases, creux de tensions et coupures brves, harmoniques du fondamental

50Hzetc. [II.1][II.4].

II.8.1. EFFET DE L'ENVIRONNEMENT SUR LE PROCEDE [II.1][II.5]:

Afin d'assurer la sret de fonctionnement l'ensemble de l'quipement de la

chane de production, il faut se protger d'abord des perturbations externes :

A. Perturbations Rseau (transformateur) : Lnergie lectrique est la source de

diffrentes perturbations dues ses moyens de production l'environnement

atmosphrique et industriel qui l'affectent durant son transport et sa distribution.

Les variations de tensionssont lentes lors des variations de la charge du rseau et

rapides lors de commutations de charges importantes (gros moteurs.). Elles ont pour

consquences sur les systmes aliments des dysfonctionnements et la destruction de

composants lors des surtensions.

Les coupures brves et longues: sont provoques par l'limination des dfauts de

lignes par les protections avec renclencheurs automatiques. Elles entranent des pertes

d'informations, l'arrt du travail ou mme la destruction de matriel.

II.8.2. INTERET DE LA COMMANDE PAR M.L.I ET PANNESTYPIQUES[II.1][II.4][II.5]:

La prsence de convertisseur statique de puissance sur le rseau provoque dans les

rcepteurs aliments par ce dernier des chauffements et leur vieillissement prmatur.

Dans le cas des variateurs alimentant un moteur courant alternatif tension et frquence

variables et en prsence d'un onduleur de tension, le rseau dbite des impulsions de

courant intolrables que le filtre attnues : mais, cause de l'inductance de celui-ci ; les


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23

commutations ne peuvent tre instantanes d'o des creux de tensions l'entre du

redresseur. Et, avec la conception de composant commande par modulation de la largeur

d'impulsion (MLI), le problme est relativement diminue, la preuve en est les onduleurs

MLI qui permettent de raliser des entranements vitesse variable par moteurs d'induction

cage, de trs grandes performances et neutralisent correctement les harmoniques.

Malgr le perfectionnement introduit sur cet quipement pour diminuer l'influence

d'un incident externe, l'lectronique de puissance reste la quasi-totalit de cet quipement,

et face : une dformation de l'onde de tension, des erreurs de mesures ou au

dplacement des passages par zro, des dfauts peuvent se produire ce qui altre le

fonctionnement global du procd et cest ce qui est constat, jusqu prsent.

Le tableau (Tab.II.1) indique quelques modes de pannes typiques observes sur lemoteur. Pour chaque symptme, une liste de causes possible est donne [II.2]:

Incidents Symptmes causes probables

aucun bruit (1) manque de tension

fils coups sur deux phases

fusibles fondus

Grogne (2) fil rompu

fusible fondu mauvais contact

Le moteur fonctionne en monophas.

MOTEURNEDEMARREPAS

bruit normal (3) rupture du rotor sur deux phases

tension aux bornes insuffisante ou

couple rsistant trop lev.

MOTEUR DEMARRE

ET TOURNE A

VITESSE REDUITE

bruit normal (4) tension aux bornes insuffisante

rupture d'une phase du stator

rupture du circuit rotor

moteur ronfle et le (5)

courant de phases ingal

court circuit dans le stator

court circuit dans le rotor.Courant absorb

exagr en marche moteur ronfle et le (6)

courant de phases gal

moteur trop faible


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Courant absorb

exagr au

dmarrage

(7)

moteur ronfle

Rhostat mal adapt au moteur.

court circuit dans le circuit rotor -

Rhostat.

Moteur chauffe

exagrment

(8)

Temprature exagre

Ventilation incorrecte

mauvais branchement

court circuit entre phases stator

fil d'alimentation rompu

moteur surcharg.

tension trop forte

Moteur fume etbrle

Temprature exagre (9)

court circuit direct de spires dubobinage

court circuit la masse

Moteur trop

bruyant

bruit atroce (10) vibration de certains organes

entrefer irrgulier

Tab.II.1 quelques symptmes relatifs aux pannes typiques du moteur

L'utilisation de plus en plus frquente d'association convertisseur statique-MAS et

avec ce qu'elle devance de sensibilit accrue, relative aux perturbations environnantes

impose la connaissance de leur comportement dans des situations varies. Le tableau

(Tab.II.2) rcapitule, parmi les pannes du tableau (Tab.II.1), deux pannes typiques du

moteur pouvant particulirement tre causes par un dfaut dans le convertisseur statique

associ:

Incidents Symptmes causes probables

Dgradation de la

vitesse du moteur

et arrt complet

chute de tension

alimentation rompue sur

une phase

interrupteur ouvert

Arrt immdiat

du systme

court-circuit alimentation

fusible fondu interrupteur ferm

Tab.II.2 quelques symptmes relatifs des dfauts dans le convertisseur


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25

II.8.3. OUTILS DE PROTECTION:

Dordinaire, des dispositifs comme les fusibles, les relais, et les disjoncteurs

protgent les moteurs induction. Il existe aussi une protection intgre au convertisseur

statique qui permet le verrouillage automatique de ce dernier et l'arrt du moteur lorsqu'une

surintensit est dtecte ou une surcharge est impose au moteur ou un creux de tension du

rseau est dtecte ou lorsqu'une phase est coupe (voir annexe 2). Ces dispositifs peuvent

tre renforcs par un outil de diagnostic temps rel. La recherche dans ce domaine, a rvl

lintrt incontestable de la connaissance qu'elle soit: numrique ou linguistique,

lessentiel, cest quelle a le pouvoir de participer lidentification de ltat d'volution du

systme, et de guider l'oprateur prendre rapidement la dcision adquate, pour sortir de

la turbulence du dfaut.

II.9. SUPPORT DE L'INFORMATION [II.4][II.5][II.20] :

L'objectif du diagnostic tant de signaler l'oprateur l'anomalie qui s'est produite

dans le systme surveill subordonne aux informations essentielles (symptmes) daide

la dcision, ces dernires doivent tre prcises et de caractre accs rapide.

D'habitude, pour arriver caractriser les anomalies d'un systme, il est ncessaire

d'avoir lavis dun expert en plus des informations recueillies sur le comportement du

procd durant ses modes de fonctionnement varis. Ces dernires sont fournies soit par un

modle, l'aide d'un simulateur ou en observant le comportement rel du systme en

fonctionnement, c.--d., partir de mesures effectues par les capteurs ou par constatation

de symptmes [II.21], l'ensemble de ces informations est regroup dans deux rpertoires :

1. Base de connaissance:sur ce support, les connaissances acquises sur le systme sont

dcrites sous forme de rgles : "Si c1 ET Si c2 Alors conclusion". Ces rgles tablies

par un expert peuvent tre empreintes d'imprcision et d'incertitudes. Avant

l'avnement des techniques de l'intelligence artificielle, l'imprcis posait des

problmes, mais l'heure actuelle, il est facilit par lapproche heuristique qui permet

de traduire une rgle en une donne numrique.

2. Base de faits : contient l'information de base, ncessaire, au systme de contrle -

commande pour l'tablissement d'un diagnostic. Les faits peuvent tre de deux types:


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faits initiaux entrs par l'utilisateur et faits dduits par le systme lui-mme, on dit,

alors, qu'il apprend ou essaye d'imiter le cerveau.

Spars ou enchans, ces deux rpertoires doivent regrouper l'essentiel sur les

caractristiques du procd.

II.10. CONCLUSION

Dans ce chapitre nous avons essay de dmontrer l'intrt de se rfrer au

diagnostic biologique ; tout en regroupant le maximum dinformation ncessaire, pour

rsoudre le problme pos par les systmes technologiques, la conclusion qu'on peut tirer

de cette partie est la suivante :

Le systme nerveux central est le modle idal pour la radaptation d'un systme

de contrle commande aux modes de fonctionnement varis dune installation industrielle,

en particulier, de l'association convertisseur statique-machine asynchrone. La prsentation

slectionne des fonctions du systme nerveux central, malgr qu'elle soit imperceptible

par rapport sa ralit, elle pourrait, largement, suffire pour apprcier, du moins, son

aspect comportemental face un incident quelconque. Par ailleurs, les quelques points

voqus lors de cette tude peuvent certainement rsumer les proccupations et plus

prcisment les comportements que les industriels cherchent implanter dans leurs

processus de contrle commande afin qu'ils puissent imiter les ractions de celui-ci et

viter dans la mesure du possible, le maximum des contraintes qui peuvent altrer leurs

fonctionnements. Et avant d'arriver au stade o l'on peut bnficier des approches de l'I.A.

en reproduction comportementale et en diagnostic d'anomalies, il est ncessaire de choisir

l'endroit exact de leur implantation, facilitant leur exploitation temps rel, chose laquelle,

nous n'avons pas fait attention lorsque nous avons tabli l'esquisse, alors qu'elle jouis d'une

importance cruciale juge par son emplacement dans l'organisme biologique, ceci feral'objet du chapitre trois

II.11. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[II.1] G.G. CHAMPIOT, "Compatibilit lectromagntique, prsentation gnrale",

Technique de l'Ingnieur D1300, 2. 2000, Traite gnie lectrique.

[II.2] E. MAUREIN, " L'lectricien d'usine, utilisation, entretien, rparation des

machines lectriques", Ed. Eyrolles, Paris, 1982.


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[II.3] J.COURAULT, R. DAYAN, " Scurit de fonctionnement des grands

entranements", RGE, n5/ 1992

[II.4] Gilles ZWINGELSLEIN, " sret de fonctionnement des systmes industriels

complexes", Technique de l'ingnieur, traite informatique industrielle, 9- 1999.

[II.5] B. DUBUISSON, "dtection et diagnostic de pannes sur processus", Techniques de

l'Ingnieur, traite Mesures et contrle. 4-1989.

[II.6] B. DUBUISSON, "Diagnostic et reconnaissance des formes", Edition HERMES ;

Paris 1990.

[II.7] A. ATTOU , " Systmes multi agents et le temps rel" , Eyrolles , 1997

[II.8] C.BONNET ET IDEMEURE," Introduction aux systmes temps rel", Herms,

Paris 1999.

[II.9] S.ALTUG, M.Y.CHOW and H.J.TRUSSEL, "Fuzzy Inference Systems

Implemented on Neural Architectures for Motor Fault Detection and Diagnosis",

IEEE transactions on industrial electronics, Vol 46, N.6, December 1999.

[II.10] J.M.ZURADA, "Introduction to Artificial Neural Systems", West publishing

Company; Copyright 1992.

[II.11] A.BOUCHET, J. CUILLERET, "ANATOMIE, TOPOGRAPHIQUE,

DESCRIPTIVE ET FONCTIONNELLE", T1., Le systme nerveux central, la face,

la tte et les organes des sens Ed. SIMEP SA, 1983, LYON-VILLEURBANNE/

PARIS.

[II.12] E. GARDNER, D J. GRAY & R. O'RAHLLY, " ANATOMIE", Traduction de

"Anatomy. A Regional Study of Human Struture", 4Eed. DOIN Editeurs, Paris et

Office Des Publications Universitaire, ALGER, 1979.

[II.13] P.OBRASKA, L.PERLEMUTER & J.QUEVAUVILLIERS, "MEDECINE :

Systme nerveux central, Mtabolisme", Enseignement des centres OSPITO-

Universitaires, tome 5, 2eEd, Edition MASSON, Paris 1976, France.

[II.14] G. MORIN, " PHYSIOLOGIE DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL", 6e Ed.

MASSON, Paris 1979, France.

[II.15] R.M.HAMLADJI, " PRECIS DE SEMIOLOGIE", Presses de l'Office Des

Publications Universitaire, ALGER, rimpression 02. 2002.

[II.16] G.TCHOBROUTSKY"DES SYMPTOMES A LA DECISION", la mdecine au

quotidien, vol1, l'Office Des Publications Universitaire, ALGER, rimpression 03.

1992. reproduction de L'O.N.D.A.


41/135


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[II.17] G.TCHOBROUTSKY"DES SYMPTOMES A LA DECISION", la mdecine au

quotidien, vol2, l'Office Des Publications Universitaire, ALGER, rimpression 03.

1992. reproduction de L'O.N.D.A.

[II.18] F.OUNNAR, " prise en compte des aspects dcision dans la modlisation par

rseaux de ptri des systmes flexibles de production", thse de doctorat de l'INPG

en automatique productique, 12/1999.

[II.19] R. CHALAL, " Xdiag, outil au diagnostic de pannes des quipements industriels",

Technologie avance, n9, 1996.

[II.20] C.COMBASTEL, "Mthode d'aide la dcision pour la dtection et la localisation

de dfauts dans les entranements lectriques", Thse de docteur et L'INPG ;

2000/8.


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29

Chapitre III.

INTEGRATION DES T.I.A AU SYSTEMEDE CONTROLE COMMANDE

III.1. INTRODUCTION :

On croit d'ordinaire qu'il est facile d'associer un algorithme un autre pour former un

logiciel oprationnel et exploitable industriellement, comme de rendre un matriel

fonctionnel la place d'un autre dfaillant (redondance matrielle), ce qui est difficile en

prsence de considrations comme le temps d'action - raction du systme de protection et le

risque encouru, par suite d'un retard l'excution du programme de surveillance associ au

procd. Les consquences relatives au paramtre " temps", sont diverses et peuvent rendre

une installation non oprationnelle et dfaillante dans l'instant qui suivra la dtection de

l'incident.

A travers ces constatations et portant l'ide d'imiter avec finesse le systme nerveux, les

conditions d'exploitation d'un tel programme doivent tre remises en cause afin de satisfairel'intervention spontane de l'oprateur. Dans ce contexte l'insertion des techniques de

l'intelligence artificielle au systme de contrle - commande; doit connatre un choix

judicieux du lieu d'implantation, une condition ncessaire pour russir le contrle subjectif

opr apprciablement, par le systme nerveux central, en concordance avec les neurones

priphriques dont la rpartition et la disposition le long de l'organisme (voir Fig.III.1)

divulguent l'intrt port la prsente tude. Vu sous cet angle, linsertion des T.I.A, aussitt

quelles prouvent de la capacit face la reproduction comportementale, permettrad'envisager un suivi rationnel et en temps rel, de l'volution d'tat de l'quipement.

Eventuellement, dominer le moindre signe de dfaillance, ne serait, alors, qu'une simple

question de reproduction d'acte volontaire ou involontaire selon que la situation l'exige.

En rsum, lobjectif principal du prsent chapitre nest autre quune tentative pour

cerner compltement le problme de dfaillance. Dune part, modrer dans le comportement

du systme de contrle commande du procd en lui apportant les corrections dacte

ncessaires nonces dans le chapitre II, et dautre part, faire en sorte que la structure etlordonnancement des activits du systme de protection soient en concordance avec celles


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Chap III INTEGRATION DES T.I.A AU SYSTEMEDE CONTROLE COMMANDE

30

du systme nerveux afin de permettre dassiger le maximum de troubles en temps rel.

Ainsi, le systme de protection appel manifester une robustesse ingale, chaque fois

qu'un incident est dtect, pourrait imiter avec souplesse, le systme nerveux. Mais cela ne va

pas sans attir lattention vers lintrt particulier du seuil et de ce quil reprsente pour le

systme nerveux : il permet dactiver lautorgulation de lorganisme, de distinguer un tat

sain d'un autre dfaillant (un malaise ncessite lintervention mdicale), comme il permet de

dcouvrir la maladie en se rfrant au bilan complet (exemple : parmi les signes dun

prlvement, la Glycmie jeun a montr 1.23g/l alors que les valeurs de rfrence sont de

(0.55 1.15), ceci montre que le diabte est suspect).

Enfin, pour rsoudre le problme de diagnostic et de localisation de la source de dfaut

en temps rel, nous pourrions compter sur le renvoi de la mesure, effectue par les capteurs,

au simulateur, o les T.I.A, interviennent pour reproduire le comportement du procd, la

recherche d'information signalant un tat anormal. En cas de dpassement (dtection

danomalie), relever les symptmes et basculer vers le diagnostic, serait la nouvelle fonction

attribuer aux T.I.A. qui - en tant indpendantes du mcanisme de lautorgulation activ

dans ces cas l - peuvent, conjointement, ragir en recherchant le syndrome associ cet tat

et cela en saidant de lexpertise humaine. En phase finale, guider loprateur, dans sa prise de

dcision en lui fournissant, plus de dtails sur lincident et lorigine suspecte. Mais avant

darriver cette fin, il est prfrable de passer en revue tout ce qui concerne lexploitation du

systme de protection suivie dune introduction glossaire aux T.I.A. et lintervention

diagnostic.

Systme nerveux humain

Le cerveau, le cervelet et le tronc crbral (groups sous le nom d'encphale)

forment, avec la moelle pinire, le systme nerveux central. Le systme nerveux

priphrique est reprsent par l'ensemble des nerfs crniens (rattachs au cerveau

Fig.III.1 Systme nerveux humain Extrait de l'Encarta99


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31

et au tronc crbral) et de tous les autres nerfs de l'organisme, rattachs la moelle

pinire (nerfs rachidiens).

III.2. POSSIBILITEES D'EXPLOITATION DU SYSTEME DE PROTECTION

Dans certains domaines de l'industrie (ex : pharmaceutique), l'interruption de service

d'une chane de production peut tre fatale c'est pourquoi, les industriels adoptent, d'habitude,

la redondance matrielle en solution, assurant le rtablissement provisoire de la partie

dfaillante de l'quipement [III.1][III.2]. Et comme cette solution est encombrante, la

recherche d'un outil qui soit la fois rapide, efficace, prcis et fiable pour assurer la continuit

de service sans recourir au dlestage, serait ncessaire: D'un ct, pour empcher la

dgradation d'tat de l'quipement, et renforcer l'intervention du systme de contrle commande oprant sur un ou plus des coefficients de correction, pour satisfaire dans

certaines limites, le bon fonctionnement de l'installation. D'un autre ct, pour contrer, leffet

des dfauts qui chappent la dtection du systme de protection et deviennent, par la suite,

une vritable menace pour l'ensemble de la chane de production. Ce genre de dfauts, auquel

est confront lquipement industriel est sans doute le plus difficile manier par les moyens

de protection classique, et ce cause de son passage imperceptible, assur soit :

par la vitesse de propagation de dfaut, juge plus grande par rapport la raction dusystme de protection. La dtection dans ce cas n'aurait plus aucun intrt si le dfaut fini

par entraner le procd dans un tat de panne certain; ou ;

cause des caractristiques inconnues de l'incident: si celles ci ne figurent pas parmi ceuxclasss dans la base de faits du systme; elles pourraient crer une barrire pour la

Unit de traitement de

Donnes

Machine AsynchroneCharge

Capteur

rseau

redresseuronduleur

Machine AsynchroneCharge

Capteur

rseau

redresseuronduleur

Dcision

commande

redondance matrielleArrt


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32

dtection et empcher que lincident ne soit souponn jusqu ce quil conduit vers une

panne certaine (caractre de dfaut ragissant long terme).

Revenons, maintenant, aux recommandations de l'industriel et la vision projete par

un scientifique pour rsoudre ce problme.

III.2.1. RECOMMANDATIONS DE L'INDUSTRIEL

L'industriel, pour la bonne conduite de son installation, exige d'atteindre les objectifs

suivants [III. 1][III.2]:

1. Maintenir la stabilit de fonctionnement de son procd pour sauvegarder le meilleurrendement possible;

2. Rechercher en temps rel l'agent responsable du dfaut, et essayer d'viter les destructionsde matriels lors de cette opration.

Pour rpondre ces exigences une seule ide peut tre concevable cest celle dun

simulateur.

III.2.2. SYSTEME DE SURVEILLANCE PROJETE

Un systme de contrle commande, ayant l'aspect comportemental du systmenerveux biologique, est un simulateur qui reoit des informations sur l'tat du procd

extrieur, traite ces donnes en temps rel et en fonction du rsultat, value une dcision qui

agit sur cet environnement extrieur afin d'assurer un tat stable [III.1][III.3]. Pour qu'un tel

systme soit ralisable, il faut associer lacte rflexe dun disjoncteur face un court-circuit

et la raction conduite dun rgulateur face une perte de synchronisme un nouveau bloc

permettant linsertion des faits et la gnration de symptmes pour aider loprateur expert

dcider de laction apporter sur son procd pour lloigner de tout trouble fonctionnel(fig.III.2). Linformation et son exploitation doivent occuper le plus grand intrt dans la

conception de ce systme et la mise en valeur de celle-ci doit tre rfr la seule action

temps rel. Une fois, ce besoin est satisfait, le systme de surveillance et de diagnostic

pourrait, alors, remplir sa mission convenablement et avec souplesse et devenir comparable au

systme nerveux central


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III.2.3. FONCTIONS SURVEILLANCE ET TRAITEMENT DE DONNEES

La surveillance ' automatique' n'est pas borne la seule dtection d'ventuels dfauts,

elle englobe, la localisation et l'identification de ces dfauts, leur caractrisation par leur

taille, classement, dcision; et ce sont des oprations de traitement de donnes qui permettent

d'atteindre ces objectifs dsormais dans de bonnes conditions grce l'apport intensif de

l'informatique temps rel [III.2][III.4][III.5]. Et comme le recueil de donnes issues de

comptences expertes est essentiel pour le diagnostic; son exploitation doit tre soumise au

caractristique du dispositif d'tude choisi. Et l'information concernant l'tat d'un procd,

partie d'un ensemble, est contenue dans certains de ses paramtres globaux et dtectables telsque l'analyse des vibrations (bruit), l'analyse des lubrifiants, la mesure de TC

(l'chauffement)etc.

III.3. DEFAUTS ET DIAGNOSTIC TEMPS REEL

D'aprs les avances de la problmatique, nous ralisons qu'en fait, nous nous

trouvons devant deux types de dfauts [III.1][III.6]: le premier regroupe les dfauts dtects

Raction

rflexe

BASE DE FAITS

INSERTION MMORISATION

RESULTATS

MESURES

Gnration de

symptmes

Dcision de

loprateur

Centre dInterprtation

Raction

conduite

Arrt:Disjoncteur ,

Fusible Rgulation

Asservissement,

Fig.III.2 diagramme simplifi du systme de protection projet


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34

mais, malheureusement, leur infiltration est assure par leur vitesse de propagation et le

second, on peut le qualifier d'nigmatique car non reconnu par le systme de protection pour

tre discerner. Face ces deux types, la surveillance doit tre instantane, globale et soigneuse

afin que l'opration diagnostic aboutie de faon correcte et immdiate vers le rsultat dsir,

celui dempcher la panne en bloquant la prcipitation de l'tat critique.

En ayant l'esprit que l'opration diagnostic est une consquence l'identification des

symptmes au contenu de la base des faits; le temps de traitement de l'information serait

inutilement expir en cours d'identification. Dans ces conditions, la mission du systme de

surveillance qui consiste : informer l'oprateur des rsultats du diagnostic, ne serait jamais

accomplie en temps rel, car le temps de raction ne serait plus suffisant pour atteindre ce

stade. Devant ces contraintes, la dcision serait, logiquement, de prserver le procd

industriel, en stoppant sa dgradation d'tat par les moyens disponibles l'excution d'un

rflexe mcanique: disjoncteur; fusibleetc. De tels outils ne permettent, gnralement, pas

de dlimiter la zone de dfaut, qu' travers l'identification du composant en cause et

l'inspection de la zone mise sous sa surveillance. Par contre, le procd de rflexe chez

lhomme, est synchronis la mmorisation des symptmes manifestant la cause qui a

entrane l'arc rflexe. Un tel fait est indispensable pour l'automatisation du diagnostic et un

systme de contrle commande doit tre capable d'insrer, automatiquement, et

paralllement la raction engage, le syndrome de l'incident dtect. Dans le mme

contexte de raisonnement, notre attention peut tre attirer vers d'autres moyens tels que:

acclrer l'opration diagnostic et rendre son action indpendante du taux de l'information

recueillie en envisageantdes sauts dynamiques trs bien choisis, ou, en augmentant

la vitesse d'accessibilit l'information par des techniques de traitement

spcifique ou bien en songeant diviser le procd en partitions o l'on spcifie

pour chacune d'elle un rseau pour le traitement de l'information qui e

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