APPLICATION DES SYSTEMES STRUCTURES A L’ETUDE DU

Marie-Therese

Description

Sujet de THESE : Réseau et diagnostic distribué, Adaptation du réseau et de l'architecture aux besoins du diagnostic distribué Responsable : Jean-Marc THIRIET Email : [e-mail] Tel : [phone] Co-Encadrant : Sylviane GENTIL Site web du LAG : http://www.gipsa-lab.inpg.fr/ Financement : demandé obtenu : MOTS-CLES : diagnostic distribué – instrumentation répartie – réseau embarqué – réseau sans fil – système en réseau (NCS: Networked Controlled System). CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET : L'intégration des réseaux, y compris des réseaux sans fil, est aujourd'hui une étape incontournable pour certaines problématiques de diagnostic et de sûreté de fonctionnement. Aux problèmes liés à l'intégration des réseaux filaires (retards, gigues, pertes de messages, désynchronisation …), les réseaux sans fil ajoutent les difficultés suivantes : - topologie du réseau évoluant au cours du temps (stations mobiles, communication entre un mobile et plusieurs stations au sol), - sensibilité aux perturbations extérieures (diminution du débit, perte de la communication, sensibilité au "piratage"), - possibilité d'utiliser plusieurs canaux de communication… Ce sujet de thèse a pour objet la définition d'une architecture de communication en vue du diagnostic distribué d'un véhicule mobile se déplaçant dans un espace et plusieurs stations au sol (réseau ad-hoc). En fonction de la position ...

Sujets

• réseau
• réseaux

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Extrait

Département Automatique – GIPSA-lab, B.P. 46, 38402 Saint Martin d’Hères cedex

Sujet de THESE :

Réseau et diagnostic distribué,

Adaptation du réseau et de l'architecture aux besoins du diagnostic distribué

Responsable

:

Jean-Marc THIRIET

Email : [e-mail]

Tel :

04 76 82 53 68

Co-Encadrant :

Sylviane GENTIL

Site web du LAG : http://www.gipsa-lab.inpg.fr/

Financement :

demandé

obtenu :

MOTS-CLES :

diagnostic distribué – instrumentation répartie – réseau embarqué – réseau sans fil – système en

réseau (NCS: Networked Controlled System).

CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET :

L'intégration des réseaux, y compris des réseaux sans fil, est aujourd'hui une étape incontournable

pour certaines problématiques de diagnostic et de sûreté de fonctionnement.

Aux problèmes liés à l'intégration des réseaux filaires (retards, gigues, pertes de messages,

désynchronisation …), les réseaux sans

fil ajoutent les difficultés suivantes :

-

topologie du réseau évoluant au cours du temps (stations mobiles, communication entre un

mobile et plusieurs stations au sol),

-

sensibilité aux perturbations extérieures (diminution du débit, perte de la communication,

sensibilité au "piratage"),

-

possibilité d'utiliser plusieurs canaux de communication…

Ce sujet de thèse a pour objet la définition d'une architecture de communication en vue du diagnostic

distribué d'un véhicule mobile se déplaçant dans un espace et plusieurs stations au sol (réseau ad-

hoc).

En fonction de la position du mobile, il pourra être en regard d'une ou plusieurs stations, ou d'aucune.

-

Lorsqu'il ne sera plus en face d'une station, le mobile devra être complètement autonome.

-

Lorsqu'il sera face à une ou plusieurs stations, le mobile pourra dialoguer soit avec une soit

avec plusieurs stations, ce dernier cas pouvant par exemple permettre d'améliorer le niveau

de sécurité (redondance de communication).

-

Les transitoires (passage d'une station à une autre,…) devront être pris en compte.

Le travail consistera donc à proposer une architecture, cette architecture devra permettre d'envisager

les cas décrits ci-dessus, et devra notamment servir pour tester des applications de diagnostic

décentralisés et/ou distribués, notamment via le réseau sans fil. Cette architecture sera modélisée,

dans le cadre d'une approche de co-design (ou co-conception), le travail devra spécifier les

contraintes apportées par le réseau sur les algorithmes de diagnostic (contraintes pouvant évoluer

dynamiquement), et les manières dont le réseau pourra s'adapter dynamiquement aux contraintes

d'environnement, à l'état du système et à sa criticité, aux besoins ponctuels des algorithmes de

diagnostic. Ce travail de co-design nous permet de mettre en relations les compétences en réseau

d'une part dans le cadre de ce sujet de thèse, consacré à l'adaptation et la configuration du réseau et

de l'architecture en fonction des contraintes dynamiques requises par le diagnostic (voir figure ci-

dessous), et les compétences en diagnostic dans le cadre d'une thèse en cours axée sur l'étude et

l'adaptation de l'algorithme de diagnostic en fonction des disponibilités du réseau..

Département Automatique – GIPSA-lab, B.P. 46, 38402 Saint Martin d’Hères cedex

Co-conception

Contraintes

dynamique

Réseau

Adaptation

Diagnostic

Réseau

Diagnostic

Adaptation

Réseau

Contraintes

dynamique

Diagnostic

Co-conception

Contraintes

dynamique

Réseau

Adaptation

Diagnostic

Réseau

Diagnostic

Adaptation

Réseau

Contraintes

dynamique

Diagnostic

Il faudra bien sûr évaluer la pertinence de la démarche et la robustesse de la "boucle fermée" de

conception illustrée ci-dessus.

Dans cette approche de co-conception (co-design), l'utilisation d'outils de type Matlab-Truetime

présente un très grand intérêt, puisque permettant d'envisager une approche hybride où cohabitent

les éléments à temps continu (modèle du système piloté) et les composants événementiels (réseau).

D'autres approches à base de réseaux de Petri ou de réseaux d'activités (SAN), voire des approches

de co-simulation pourront être envisagées…

Cette problématique commence à être développée d'une part par les communautés du diagnostic

continu qui souhaite intégrer l'influence du réseau [Fault diagnosis of networked control systems, H.

Fang, H. Ye, M. Zhong, Safeprocess 2006, August 30th-September 1st, Beijing, China], tandis que

certaines techniques développées dans le monde des réseaux (automates, réseaux de Petri…) sont

également utilisé dans le monde du diagnostic distribué [Travaux de Marie-Odile Cordier, IRISA,

Rennes, ou de Marina Zanella, Universita di Brescia, Italie].

Par ailleurs, ce sujet de thèse s'inscrit dans le projet ANR Safe_NECS (Control and scheduling co-

design of Safe Networked Control Systems) qui lie GIPSA-Lab au CRAN-Nancy, au LAAS-Toulouse, à

l'INRIA Rhône-Alpes et au LORIA.

♦

DEMANDE DE FLECHAGE D

’

ALLOCATION DE RECHERCHE

La justification de la demande concerne le développement de cette thématique en émergence, et

devrait permettre notamment au directeur de thèse, qui est arrivé en septembre 2005 en provenance

du CRAN UMR 7039, d'asseoir sa contribution en recherche au GIPSA-Lab UMR 5216.

Une allocation de recherche permettra de faire un travail approfondi, sur les aspects intégration

réseau-diagnostic,

en

travaillant

notamment

sur

les

aspects

architecture,

arbitrage/ordonnancement/priorités, …

REFERENCES :

- FANG H, YE H., ZHONG M., Fault diagnosis of networked control systems, Safeprocess 2006,

August 30th-September 1st, Beijing, China.

- GHOSTINE R., THIRIET J.-M., AUBRY J.-F. Dependability evaluation of networked control systems

under transmission faults", Safeprocess 2006, pp. 1129-1134, August 30th-September 1st, Beijing,

China.

- GUERRERO-CASTELLANOS J.F, LESECQ S., MARCHAND N., DELAMARE J. A low-cost air data

attitude heading reference system (ADAHRS) for the tourism airplane applications, 4th IEEE

Sensors'2005, 31 octobre-3 novembre 2005, Irvine, Californie, USA.

- G. JUANOLE – Réseaux de communication et automatique – Journées "Automatique et

Communication", 13-14 mars 2001

Département Automatique – GIPSA-lab, B.P. 46, 38402 Saint Martin d’Hères cedex

- LESECQ S., GENTIL S., TALEB S., FAGARASAN I. Diagnostic decision algorithm based on spectral

analysis and model validity, IEEE Conference on Control Applications, CCA'05, 28-31 august 2005,

Toronto, Ontario, Canada.

- S. LESECQ, S. GENTIL, J-M. THIRIET, A. TANWANI - Modeling and Diagnosis of a Mini Unmanned

Helicopter - The 3rd International Conference on Advances in Vehicle Control and Safety AVCS’07,

Buenos Aires (Argentina), 8-10 February 2007.

- THIRIET J.-M., CONRARD B., ROBERT M., Distributed system dependability evaluation: a case

study on a pilot thermal process, Reliability Engineering and System Safety.

- A. Grastien, "Automata based decentralised diagnosis of discrete events systems", IRISA, France,

Journée IMALAIA.

- M. Zanella, "Diagnosis and monitoring of active systems", Universita di Brescia, Italy.