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1 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné M. A. DJEZIRI ATER EC-Lillle R. MERZOUKI MC Polytech-Lille G. DAUPHIN-TANGUY Prof.

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1 1 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné M. A. DJEZIRI ATER EC-Lillle R. MERZOUKI MC Polytech-Lille G. DAUPHIN-TANGUY Prof EC-Lille B. OULD BOUAMAMA Prof Polytech-Lille Laboratoire d'Automatique, Génie Informatique et Signal (LAGIS - UMR CNRS 8021) Coordonnées : Tel: (33) (0) , Bureau C308 EC-Lille

2 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 2 \55 ProblématiqueProblématique  Modélisation et diagnostic  Les modèles des systèmes mécatroniques sont incertains;  Génération des indicateurs de fautes robustes à base de modèles : procédure complexe ( théorie de l’élimination et de la projection)  La génération des modèles incertains pour les systèmes mécatroniques est complexe  Le sens physique des paramètres et des incertitudes n’apparaît pas explicitement sur le modèle (généralement d’état)  Intérêt pratique  Détection et isolation de défauts (FDI)  Pilotage d’un bloc de reconfiguration, commande tolérante aux fautes (FTC)

3 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 3 \55 Plan de l’exposé 1.Intérêt des BG pour le Diagnostic robuste? 2.Démarche de supervision (diagnostic et reconfiguration) 3.Application à un véhicule électrique 4.Conclusion

4 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 4 \55 Intérêt des BG pour le diagnostic robuste  Intérêt des BG  Approche intégrée : Une seule représentation  Représentation explicite sur le modèle de tous les types d’incertitudes.  Le passage du déterministe à l’incertain n’affecte pas les propriétés causale et structurelle du modèle  La partie incertaine du modèle est parfaitement séparée de sa partie nominale.  Contribution  Génération automatique des modèles incertains  Génération automatique des RRAs formelles et des seuils adaptatifs de fonctionnement normal  Génération des indices de performance  Informatisation de la procédure

5 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 5 \55 Démarche de Diagnostic (FDI) Implémentation en tems réel Modèle BG-LFT Analyse structurelle Placement de capteurs Génération des seuils adaptatifs Génération des RRAs Robustes Génération d’indices de performance Identification paramétrique Reconfiguration du système

6 6 Etape 1: Modélisation LFT BG [G. Dauphin-Tanguy & al 1999] [C. Sié kam & al 2001] [C. Niesner & al 2005]

7 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 7 \55 Modélisation LFT des éléments BG Modélisation LFT des éléments BG R n f Rn e Rn e1e1 e2e2 + + δR δR 1 0 R:R n De*:z R MSe*:w R -δ R e1e1 f Rn e Rn f 1 =f Rn e Rn e2e2 R n f Rn e Rn R:R n f 1 =f Rn e Rn Résistance électrique R:R

8 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 8 \55 R L i A R L i A R L Se: u i A 1 4 R:R n De*:z R MSe:w R Df: i I:L n 3 10 MSf:w L 7 Df*:z L 8 R:R 2222 I:L 3 MSe:w ns 11 Modèle LFT BG ( Mise en oeuvre sur exemple) Modèle LFT BG ( Mise en oeuvre sur exemple) Phénomène d’hystérésis

9 9 Etape 2. Analyse structurelle Mise en évidence de la nature du couplage sur le modèle bond graph

10 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 10 \55 Analyse structurelle  Système propre et observable  [C. Sueur & al 1989]  Système surdéterminé  Proposition 1: Sur un modèle bond graph destiné à la surveillance (mis en causalité dérivée), le système sera sous-déterminé si en dualisant les détecteurs, les éléments dynamiques ne peuvent pas être mis en causalité dérivée.  Proposition 2: L’élément à l’origine du conflit de causalité sur un système observable sous déterminé, peut être mis en causalité intégrale lorsque les conditions initiales sont connues. Le système devient ainsi sur-déterminé.

11 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 11 \55 Analyse structurelle ( Mise en oeuvre sur exemple ) De I:Je Se Df C:1/K R:fe SSe SSf I:Je Se Df C:1/K R:fe SSf Pas de conflit de causalité, Système sur-déterminé Conflit de causalité, Système sous-Déterminé ? Partie mécanique du moteur

12 12 Etape 3: Génération des RRAs Robustes

13 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 13 \55 Génération de RRAs robustes (1/3) (mise en oeuvre sur un exemple) MSe:w L R:R n I:L n De*:z L De*:z R Se: u SSf: i MSe:w R Se SSf R n SSf L n MSe:w R 7- MSe:w L R L i A i A Se: u i

14 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 14 \55 MSe:w L R:R n I:L n De*:z L De*:z R Se: u SSf: i MSe:w R Génération de RRAs robustes (2/3) (mise en oeuvre sur un exemple)

15 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 15 \55 InformatisationInformatisation

16 16 Etape4. Génération des indices de performance Indice de sensibilité paramétrique SI Indice de détectabilité des défauts DI

17 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 17 \55 Génération des indices de performance (1/3)  Indice de sensibilité normalisé  Évalue l’énergie apportée au résidu par l’incertitude sur chaque paramètre en la comparant à l’énergie totale apportée par toutes les incertitudes

18 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 18 \55 Génération des indices de performance (2/4)  Indice de sensibilité normalisé δ i : Incertitude sur le i ème paramètre i Є {R, C, I, RS, TF, GY} ω i : i ème entrée modulée correspondant à Incertitude sur le i ème paramètre

19 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 19 \55  Définition: L’indice de détectabilité de défaut DI est la différence entre l’effort (ou flux) apporté par les défauts en valeur absolue et celui apporté par l’ensemble des incertitudes en valeur absolue.  Proposition: Condition de détectabilité de défauts Génération des indices de performance (3/4)

20 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 20 \55 Génération des indices de performance (4/4)  Taux Détectable d’un défaut paramétrique  Valeur détectable d’un défaut structurel

21 21 Partie5: Reconfiguration

22 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 22 \55 Démarche de reconfiguration (1/2) Bloc de Diagnostic Bloc de Reconfig XdXd YdYd 3 Configurations Traction 4X4 Traction avant Traction arrières

23 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 23 \55 Démarche de Reconfiguration (2/2) MCI.1 4X4 MCI.2 2X2av MCI.3 2X2ar Corr Bloc de diagnostic TG PLANIFICATION DE TRAJECTOIRE

24 24 3. Application à un véhicule électrique

25 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 25 \55 Description du véhicule et de ses actionneurs Dimensions: Longueur: 1,836 m (73,90"); Largeur: 1,306 m (51,42"); Hauteur: 0,616 m (24,25"). Poids: 310 Kg (449 Lbs) avec batteries. Vitesse: 18 Km/h équivalent à 5m/s. Batteries: 8×12 Volts 60 Ah, sealed lead batteries. Alimentation 24 Volts. Moteurs: 4×900 Watts, with switched motor, 24 Volts rpm primary, 230 rpm output. Inductance L=0.075 H. Resistance R=0.32 Ω. Instrumentation: 6 codeurs optiques <1mm, 4 de traction et 2 de direction Moteur

26 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 26 \55 Hypothèses de modélisation  Présence du couple perturbateur borné dans les parties moteur et roue;  Chaussée sèche et uniforme;  Vitesse constante < 20Km/h  Dynamiques considérées:  Longitudinale;  Système électromécanique de traction.

27 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 27 \55 Modélisation du système déterministe R L i A i A Se: u i fe Je K

28 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 28 \55 Modélisation du système incertain 4/4 Modélisation du système incertain 4/4 R L i A i A Se: u i fe Je K

29 29 G é n é ration des RRAs robustes

30 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 30 \55 G é n é ration des RRAs robustes  Résidus et entrées fictives

31 31 4. R é sultats de simulation Simulations réalisées sur le simulateurs de véhicule CALLAS-PROSPER

32 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 32 \55 Sc é nario de simulation  validation de l’algorithme de planification  3 configurations: Traction avant, traction arrière et 4x4  Validation de l’algorithme de diagnostic  Présence d’un défaut externe (crevaison d’un pneumatique)  Présence d’un défaut sur la résistance électrique du moteur  Présence d’un défaut sur la partie mécanique du moteur (variation anormale du paramètre fe)  Visualisation du comportement du véhicule pour chaque situation  Validation du schéma de reconfiguration  Reconfiguration du système en présence d’un défaut sur le moteur de la roue arrière gauche.

33 33 Validation de l’algorithme de planification

34 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 34 \55 Validation de l’algorithme de planification (1/2)) Configuration 2x2

35 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 35 \55 Validation de l’algorithme de planification (2/2) Configuration 4x4

36 36 Validation de l’algorithme de diagnostic

37 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 37 \55 R é sidus en fonctionnement normal

38 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 38 \55 R é sidus en fonctionnement normal

39 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 39 \55 Simulation d ’ une crevaison de la roue Détection immédiate

40 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 40 \55 Simulation d ’ une crevaison de la roue

41 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 41 \55 Simulation d ’ une crevaison de la roue

42 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 42 \55 D é faut sur la r é sistance R 0.1Ohm

43 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 43 \55 D é faut sur la r é sistance R

44 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 44 \55 D é faut sur la r é sistance R

45 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 45 \55 Défaut sur la partie mécanique du moteur 0.08N.m.s/rad

46 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 46 \55 Défaut sur la partie mécanique du moteur

47 47 Validation du schéma de reconfiguration

48 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 48 \55 Validation du schéma de reconfiguration (1/3)

49 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 49 \55 Validation du schéma de reconfiguration (2/3)

50 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 50 \55 Validation du schéma de reconfiguration (3/3)

51 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 51 \55 Implémentation sur le système RobuCar

52 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 52 \55 Implémentation sur le système RobuCar ? Implémentation sur CALLAS Prosper ? Implémentation sur le RobuCar

53 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 53 \55 Train de véhicule

54 54 5. Conclusion

55 Diagnostic et Reconfiguration d’un Véhicule Electrique Sur-Actionné (Equipe BG 19/02/2009) 55 \55 ConclusionConclusion Cadre du travail présenté  Continuité d’une thématique sur les BGs et la conception de systèmes de diagnostic (validée par des applications réelles). Contributions  Robustesse de l’algorithme aux incertitudes structurées et non structurées;  Approche intégrée pour la génération systématique de RRAs robustes pour des modèles non linéaires;  Incertitudes paramétriques apparaissent d’une façon explicite sur le modèle BG;  Validation de l’approche par des applications réelles et informatisation des procédures de génération de RRAs incertaines


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