La lecture en ligne est gratuite
Télécharger
Département Automatique – GIPSA-lab, B.P. 46, 38402 Saint Martin d’Hères cedex
Sujet de THESE :
Formation Automatique-Productique
Réseau et diagnostic distribué,
Adaptation du réseau et de l'architecture aux besoins du diagnostic distribué
Responsable
:
Jean-Marc THIRIET
Email : jean-marc.thiriet@inpg.fr
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.
Directeur de Thèse :
Jean-Marc THIRIET (Professeur à l’UJF – Département Automatique – GIPSA-lab)
Co-encadrant :
Sylviane GENTIL (Professeur à l’INPG - Département Automatique – GIPSA-lab)
Doctorant actuellement encadré par Sylviane GENTIL
- BERBRA Cédric (Bourse BDI – CNRS)
Directeur de Thèse
Directeur-Adjoint du Laboratoire GIPSA-lab
Jean-Marc THIRIET
Chef du Département Automatique
Didier GEORGES
Co-Encadrante :
Sylviane GENTIL