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Bordage Pierre

Description

Analyse de grandeurs physiques 3D dans un but de diagnostic des systèmes Laboratoire : Gipsa-lab, Grenoble, http://www.gipsa-lab.inpg.fr Encadrants : [e-mail] [e-mail] tel : [phone] Ecole doctorale : EEATS, Grenoble, http://www.edeeats.inpg.fr Trajectoire temporelle d’un champ magnétique 3D Trajectoire temporelle de la tension d’un réseau triphasé rayonné par un système Contexte La plupart des méthodes de diagnostic des systèmes sont basées sur l’analyse et la caractérisation de grandeurs physiques qui sont par nature tridimensionnelles. C’est le cas par exemple de la surveillance des systèmes électriques basée sur des mesures électriques triphasées, ou des mesures électromagnétiques. Tracées dans un repère euclidien à trois dimensions, ces grandeurs parcourent en fonction du temps une trajectoire dont les caractéristiques géométriques sont représentatives de l’état du système (voir deux exemples sur les figures ci-dessus). Les techniques classiques de diagnostic étudient les grandeurs mesurées composante par composante, sans prendre en compte leur nature tridimensionnelle ou les caractéristiques géométriques de leur trajectoire. Une part importante de l’information, le plus souvent déterminante d’un point de vue diagnostic, est ainsi ignorée. Sujet de recherche et résultats attendus On se propose, dans le cadre de ce travail de recherche, de ...

Informations

• Publié par: Chaes
• Nombre de lectures: 78
• Langue: Français

Extrait

GIPSA-lab

Campus universitaire

961 rue de la Houille Blanche - BP46

F-38402 GRENOBLE Cedex

Tél. [phone]

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www.gipsa-lab.inpg.fr

[e-mail]

Tutelles

Grenoble INP, CNRS,

UJF, Stendhal

Analyse de grandeurs physiques 3D

dans un but de diagnostic des systèmes

Laboratoire :

Gipsa-lab, Grenoble,

http://www.gipsa-lab.inpg.fr

Encadrants :

[e-mail]

[e-mail]

tel : [phone]

Ecole doctorale : EEATS, Grenoble, http://www.edeeats.inpg.fr

Trajectoire temporelle d’un champ magnétique 3D

rayonné par un système

Trajectoire temporelle de la tension d’un réseau triphasé

Contexte

La plupart des méthodes de diagnostic des systèmes sont basées sur l’analyse et la

caractérisation de grandeurs physiques qui sont par nature tridimensionnelles. C’est le

cas par exemple de la surveillance des systèmes électriques basée sur des mesures

électriques triphasées, ou des mesures électromagnétiques. Tracées dans un repère

euclidien à trois dimensions, ces grandeurs parcourent en fonction du temps une

trajectoire dont les caractéristiques géométriques sont représentatives de l’état du

système (voir deux exemples sur les figures ci-dessus).

Les techniques classiques de diagnostic étudient les grandeurs mesurées composante

par composante, sans prendre en compte leur nature tridimensionnelle ou les

caractéristiques géométriques de leur trajectoire. Une part importante de l’information, le

plus souvent déterminante d’un point de vue diagnostic, est ainsi ignorée.

Sujet de recherche et résultats attendus

On se propose, dans le cadre de ce travail de recherche, de développer des méthodes

d’analyse et de traitement de grandeurs 3D permettant de mettre en évidence les

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spécificités géométriques des données, et de fournir une information jusque là

inaccessible pour le diagnostic.

Pour cela, 2 approches sont envisagées :

-

l’utilisation d’outils de base de la géométrie différentielle dédiés à l’étude des

trajectoires 3D (courbure, torsion, repère de Frénet) employés avec succès en

cinématique,

-

l’utilisation du formalisme des quaternions, employé avec succès pour représenter le

mouvement orbital des satellites, et en sismique pour caractériser la polarisation des

ondes élastiques.

Cette démarche aboutira à la définition d’outils d’analyse et de traitement de grandeurs et

de trajectoires tridimensionnelles. Employés dans un cadre de diagnostic des systèmes,

ils fourniront des informations complémentaires aux méthodes classiques, augmentant

ainsi leurs performances à la fois en terme de détection et de localisation de défauts.

Applications envisagées : surveillance et diagnostic

De nombreuses applications mettent en jeu des grandeurs physiques 3D, pour lesquelles

les méthodes développées pourront être appliquées : vibrations 3D des systèmes

mécaniques, analyse de mouvements 3D et contrôle d’attitude, contrôle non destructif,

biométrie, …

Les applications envisagées à très court terme pour ces outils sont

-

surveillance de la perte d’équilibre chez les personnes âgées (mesures par

plateforme de force 3D et centrale d’attitude),

-

diagnostic des systèmes électriques (détection et localisation de creux de tension

dans les réseaux électriques triphasés, détection et localisation de défauts dans les

machines électriques par mesures électriques triphasées, mesures vibratoires 3D,

mesure de champ magnétique rayonné).

Dans les deux cas, des données expérimentales seront utilisées pour valider les résultats.

Pour aller plus loin …

Une fois les méthodes développées dans un contexte déterministe, il faudra les étendre

au formalisme aléatoire afin d’envisager le cas de données fortement bruitées. On pourra

également adapter ces méthodes aux données de type non stationnaires pour pouvoir

analyser des grandeurs issues de systèmes en régime non stationnaires, et envisager le

cas multicapteurs.

Compétences requises

Outre les qualités habituelles d’autonomie et d’aptitude à la rédaction (en français et en

anglais) nécessaires pour un travail de thèse, les compétences spécifiques attendues

pour ce travail de recherche sont :

-

d

es connaissances poussées en traitement du signal (niveau master),

- de bonnes bases mathématiques (algèbre, géométrie différentielle),

- la maitrise des outils classiques de programmation scientifique (matlab ou équivalent).

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3D physical quantities analysis for system diagnosis

General informations

PhD student position available at Gipsa-lab - Grenoble, France

Title : 3D physical quantities analysis for system diagnosis

Start : Fall 2010

Supervisor : Christine Servière and Pierre Granjon

University : Grenoble INP

Project description

Most of diagnostic systems are based on the characterization of inherently three-dimensional

physical quantities. One example is electrical systems monitoring, based on three-phase electrical

measurements or 3D magnetic stray field measurements. In a three-dimensional frame, such

quantities follow a trajectory whose geometric characteristics are representative of the state of the

monitored system (see two examples on the following figures).

Trajectory of a stray magnetic field

created by a power system

Trajectory of a three-phase voltage

in a power network

Classical diagnostic methods analyze such quantities without taking into account these three-

dimensional characteristics, or the geometric characteristics of their trajectory. A crucial part of the

diagnostic information is thus ignored.

This work aims to develop processing and analysis methods dedicated to 3D quantities in order to

highlight geometric characteristics of such data.

For this purpose, two approaches are considered:

- the use basic differential geometry concepts, successfully used in kinematics (curvature, torsion,

the Frenet frame, …),

- the use of quaternions formalism, used to represent satellites movement or waves polarization.

This work will lead to the definition of analysis and processing tools, which can be applied to three-

dimensional quantities and trajectories. From a diagnostic point of view, such tools provide

additional information with respect to conventional methods, thus increasing their performance both

in terms of fault detection and localization.

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A very short-term application of such methods is power systems monitoring:

- voltage dips monitoring in three-phase power networks,

- induction machine monitoring by using three-phase electrical quantities.

Experimental data will be available in these two cases.

The developed tools can also be applied to many other applications involving physical 3D

quantities: 3D vibrations monitoring, 3D movements analysis, non-destructive testing, biometry, …

In a second time, such tools could be generalized to the stochastic or non-stationary cases, in

order to take into account the whole complexity of experimental data.

Knowledge and skills required

Signal processing, mathematics, programming skills (Matlab).

Contact

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phone : [phone]