Influence des fautes transitoires sur la fiabilité d'un système contrôlé en réseau, Impact of transient faults on the reliability evaluation of a networked control system
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Thèse soutenue le 12 juin 2008: INPL
Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'évaluation de la sûreté de fonctionnement des systèmes commandés en réseau (SCR). La capacité des systèmes de commandes à compenser les effets de certaines défaillances de composants amène à redéfinir le concept de défaillances du système. La conséquence est que l'évaluation de la fiabilité prévisionnelle du système est dépendante de l'évaluation fonctionnelle et devient impossible avec les méthodes traditionnelles de la sûreté de fonctionnement. Pour surmonter ces difficultés, une approche basée sur la modélisation en vue de la simulation est proposée. Nous avons choisi les Réseaux d'activités stochastiques (SAN) largement connus dans la modélisation des protocoles de communication ainsi que dans les études de la sûreté de fonctionnement. Dans un premier temps, nous avons cherché à identifier l'incidence de deux types de défaillances fugitives : la perte d'un échantillon d'une part et le retard d'un échantillon dans la boucle de régulation d'autre part. Après, nous simulons le comportement en présence des deux types de perturbations simultanément, mettant en évidence des effets cumulatifs. Si on tient compte maintenant du fait que l'origine des pertes ou retards est due à la présence du réseau, il faut l'introduire dans le modèle. On introduit alors dans le modèle global du système la représentation SAN d'un réseau CAN et l'injection des défaillances dans celui-ci. La méthode de Monte Carlo est utilisée pour estimer les indicateurs de sûreté de fonctionnement et on montre l'influence de certains facteurs comme la charge du réseau par exemple. Nous avons proposé une méthode et les outils associés pour approcher cette évaluation par simulation et ainsi apporter une aide à la conception des systèmes satisfaisant à des exigences critiques sur certains paramètres de performance
-Fiabilité
-Modélisation et simulation
-Controller Area Network (CAN)
-Méthode de Monte-Carlo
-Réseau d'activité stochastique (SAN)
-Systèmes commandés en réseau
Achieved work in this thesis deals with dependability evaluation of networked controlled system (NCS). The ability of control system to offset the effects of some components’ failure leads to redefine the concept of system failure. Consequently the reliability evaluation is dependent on functional parameters and becomes impossible with traditional dependability methods. This work aims at bringing a contribution relative to this aspect. To overcome these difficulties, an approach based on both modelling and simulation is proposed. We choose to work with stochastic activity network (SAN) widely used in modelling communication protocols as well as in dependability studies. First we sought to identify the incidence of two types of transient faults: loss of samples and delay within the control loop. Next we simulate the behaviour in the presence of two types of disturbances at the same time highlighting the cumulative effects. In fact the origin of the loss or delay information inside the control loop is due to the presence of the network, this aspect must be taken into account, that is why we introduce a new model representing the Controller Area Network (CAN) and injection of possible perturbations. Monte-Carlo method is used to estimate dependability parameters showing the influence of some factors such as network load for example. We have proposed a method and associated tools to approach this evaluation by simulation and thus provide assistance in designing systems to meet requirements on certain performance parameters
-Reliability
-Modelling and simulation
-Controller Area Network (CAN)
-Networked controlled system
-Stochastic Activity Network
-Monte Carlo method
Source: http://www.theses.fr/2008INPL023N/document
AVERTISSEMENT
Ce document est le fruit d’un long travail approuvé par le jury de
soutenance et mis à disposition de l’ensemble de la communauté
universitaire élargie.
Il est soumis à la propriété intellectuelle de l’auteur au même titre que sa
version papier. Ceci implique une obligation de citation et de
référencement lors de l’utilisation de ce document.
D’autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite entraîne une
poursuite pénale.
Contact SCD INPL : scdinpl@inpl-nancy.fr
LIENS
Code de la propriété intellectuelle. Articles L 122.4
Code de la propriété intellectuelle. Articles L 335.2 – L 335.10
http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php
http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
Institut National Ecole doctorale IAEM Lorraine
Polytechnique de Lorraine Département de Formation Doctorale en Automatique
Influence des fautes transitoires
sur la fiabilité
d’un système commandé en réseau
THÈSE
Thèse Ghostine Présentée et soutenue publiquement le 12 Juin 2008
pour l’obtention du
Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Lorraine
Spécialité Automatique, Traitement du signal et Génie Informatique Par
RONY GHOSTINE
Composition du jury
Président :
Rapporteurs : J-M Faure Professeur à l’Institut Supérieur de Mécanique de
Paris
L. Cauffriez Maître de Conférence HDR Université de
Valencienne et du Hainaut-Cambresis
Examinateurs : J-F. Aubry Professeur à l’Institut National Polytechnique de
Lorraine
J-M. Thiriet Professeur à l’Université Joseph Fourier de
Grenoble
E. Rondeau Professeur à l’Université Henri Poincaré Nancy 1
P. Barger Maître de Conférence à l’Université de Technologie
de Compiègne Technologie de de Technologie
d C
Centre de Recherche en Automatique de Nancy
UMR 7039 – Nancy Université – CNRS
2, Avenue de la Forêt de Haye
54516 Vandoeuvre-Lès-Nancy
Tél. +33 (0) 83 59 59 59 Fax +33 (0) 3 83 59 56 44
A mes parents vous m’avez
mis sur le bon chemin.
A mes deux frères Rabih et Joe
Je vous aime à vous tous !
Remerciements
Les travaux présentés ont été réalisés au sein de l’équipe SACSS (Systèmes
Automatisés Contraints par la sûreté de fonctionnement et la Sécurité) du groupe
thématique SURFDIAG (Sûreté de fonctionnement et diagnostic des systèmes) du
Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN).
Les travaux ont été dirigés par messieurs Jean-Marc Thiriet et Jean-François Aubry, à
qui je tiens à exprimer ma plus grande et profonde gratitude pour leur soutien, leurs
conseils et pour leur disponibilité. Merci encore pour tout l’intérêt que vous avez
porté à mes travaux.
Je remercie Monsieur Jean-Marc Faure et Monsieur Laurent Cauffriez de m’avoir fait
l’honneur d’être rapporteurs de ces travaux de thèse. Je remercie aussi Messieurs Eric
Rondeau et Pavol Barger d’avoir accepté d’être examinateurs de ces travaux.
Je remercie également tous les membres de l’équipe SACSS, je suis reconnaissant
pour l’intérêt que vous avez porté à mes travaux, pour toutes les réunions et les
discussions enrichissantes que nous avons eues.
J’adresse également tous mes remerciements à l’ensemble des personnels du CRAN
et de l’ESSTIN (Ecole Supérieure des Sciences et Technologies de l’Ingénieur de
Nancy), personnes et amis que j’ai pu côtoyer durant ces années de thèse pour leur
soutien et leur bonne humeur. Je pense notamment à Ramy, Belynda, Alex, William,
Dominique, Maxim, Abdel, Philippe, Laurentiu, Jan, Abdelhak, Sallak, Gabriel,
Sylvie, Florianne…
Mes remerciement vont aussi à Aurore qui, à sa manière, m'a énormément aidé ; je
lui exprime mon admiration pour son courage et sa patience et ma gratitude pour
son soutien indéfectible.
Je ne saurais terminer cette page, sans adresser mes remerciements à tous les amis
qui m'ont encouragé et assisté de leur mieux : ce sont Sami Sassine, Elie Chahine,
Karim Yazback, Alex Muler, Hadi Sader, Nicolas Haddad, Jean Atmé, Rabih Sader,
Jad Sader, Mark Barakat, Richard Barakat, Fadi Eldeek, Ziad Eldeek, Adib Haddad,
Fadi Afif, Dany Wazen, Jan Galdun, Said Eid, Rana Eid, hala Hannoun, Hiba
Hannoun, Jessica Eid.
Je tiens à remercier tous ceux qui, de près ou de loin, ont participé à la réalisation
finale de ce manuscrit.
Ce doctorat doit, aussi, beaucoup à ma Mère et à mon Père, dont les bénédictions
m'ont suivi tout au long, et sans lesquelles je n'en serais pas là. Je leur exprime toute
mon admiration, mon affection et ma gratitude.
Finalement je tiens à remercier mes frères, Rabih, Joe, et Ramy qui m’ont toujours
soutenu et encouragé dans les moments les plus difficiles.
« Nul ne peut atteindre l'aube sans
passer par le chemin de la nuit »
Jubran Khalil Jubran
