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GREAH
Groupe de Recherche en Electrotechnique et Automatique du Havre (GREAH) EA 3220

Equipe : Sûreté de Fonctionnement des Systèmes
La maîtrise des risques et la sûreté de fonctionnement sont par essence interdisciplinaires et évoquent une problématique à très large spectre aussi bien au niveau des méthodes mises en œuvre que des domaines d’application concernés.
Caractérisant l’aptitude à assurer un service spécifié, la sûreté de fonctionnement est définie formellement comme la " qualité du service que le système délivre, de telle sorte que les utilisateurs puissent lui accorder une confiance justifiée " (Laprie 1985). Un système sûr de fonctionnement évite ou supprime le danger et maintient le processus dans un état de fonctionnement sans défaillance pour lequel le niveau de confiance reste maximal.
La sûreté de fonctionnement comporte deux aspects complémentaires : la sécurité et la disponibilité. La sécurité concerne directement la notion de danger : elle est définie comme l’aptitude à ne présenter aucun danger pour les personnes, les biens et l'environnement, et est généralement associée à des événements de faible probabilité mais de gravité critique. La disponibilité concerne quant à elle la notion de défaillance. Il s’agit de " l'aptitude d'une entité à être en état d'accomplir une fonction requise dans des conditions données et à un instant donné " (Villemeur 1988). Elle est généralement associée à des événements de forte probabilité mais sans gravité. Augmenter la sûreté de fonctionnement consiste à mettre en œuvre des actions de prévention qui diminuent la probabilité d'occurrence des défaillances ainsi que des actions de protection qui diminuent la gravité de leurs conséquences. D'un point de vue général, les risques technologiques et industriels sont limités en agissant simultanément sur les deux composantes : la probabilité et la gravité, pour obtenir une solution mixte.
Les activités prévues dans le cadre de SFS concernent en particulier la protection des systèmes avec le développement d’outils de surveillance et de supervision. Les domaines d’applications privilégiés sont ceux du génie électrique.
 
Contributions scientifiques
Les contributions scientifiques sont organisées selon 3 approches : neuronale, hybride, et signal. Nous pensons que ces activités sont complémentaires dans l’étude de la sûreté de fonctionnement des systèmes électriques et en particulier des entraînements électromécaniques, des réseaux de production et de distribution de l’énergie et des systèmes robotiques.
Ces systèmes sont complexes, les fonctionnements dégradés sont souvent mal connues et les modèles correspondants incertains ou inexploitables ; ceci motive l’approche neuronale qui permet d’extraire de la connaissance à partir de données mesurées.
Ces systèmes sont hybrides car composés de sous-ensembles continus, commutés et discrets ; ceci motive l’approche hybride qui permet de combiner les aspects continus et discrets
Approche neuronale
Les réseaux de neurones (NN) sont étudiés et utilisés pour la détection automatique des incidents (FDI) et pour le diagnostic. Les travaux qui sont en cours de développement concernent les réseaux multicouches récurrents et surtout les réseaux hyper – connectés. L’effort de recherche porte majoritairement sur les réseaux dynamiques hyper - connectés (RTRL). En particulier, nous étudions la génération de résidus par réseaux dynamiques hyper - connectés en vue de la détection des défauts, ainsi que les méthodes par surdimensionnement des réseaux multi – couches.

Ces travaux doivent être rapprochés de ceux menés dans le cadre de la thématique " Modélisation et Commande Neuronale ". En particulier, il faut signaler l’investigation des méthodes neuronales pour la commande et la surveillance en robotique mobile dans le cadre de la thèse préparé par François Guérin (Faure, GREAH – Université Le Havre). Cette recherche est la suite logique d’un travail de modélisation réalisé sur le robot mobile du GREAH.
La thèse préparée par Nadhir Messai au Laboratoire Systèmes et Transports à UTBM (El Moudni, SeT – UTBM ; Lefebvre, GREAH – Université Le Havre) offre un cadre coopératif qui permet d’appliquer les réseaux multicouches et dynamiques pour la modélisation du trafic terrestre et sa surveillance. Les données recueillies sur l’autoroute I-880 et mises à disposition par l’université de Californie constituent un support spécifique pour mener une étude comparative des performances des différents types de réseaux .

Approche hybride
Les travaux entrepris dans cette approche concernent d’une part la modélisation et l’analyse des systèmes dynamiques hybrides (SDH) afin d’évaluer leurs performances en regard de la sûreté de fonctionnement, et concernent d’autre part l’apprentissage des modèles SDH afin de permettre l’élaboration de commande tolérantes aux fautes et re-configurables.
Pour répondre au premier point, une étude est entreprise sur la représentation et l’analyse des systèmes dynamiques hybrides (SDH) par modèles granulaires capable de passer progressivement d’une représentation continue à une représentation hybride et vice – versa. Après avoir exploité la distribution temporelle des paramètres de granulation , l’étude de la distribution spatiale a montré que ces modèles permettaient d’offrir les mêmes qualités de représentation que les réseaux de Petri (PN) hybrides. La prise en compte des conflits et l’application à des problèmes issus du génie électrique (convertisseur, robotique, aérogénérateurs) donne lieu actuellement à de nouveaux développements. En particulier, une étude est menée pour proposer un modèle hybride dynamique par commutation dans le cadre de la robotique mobile.
Pour répondre au second point les compétence acquises par le GREAH dans le domaine connexionniste sont mises à profit pour développer des méthodes d’apprentissage pour les systèmes à événements discrets (SED) et SDH. Une étude préliminaire a permis d’évaluer la sensibilité structurelle et numérique des modèles PN aux variations paramétriques. Une caractérisation analytique des fonctions de sensibilité a ensuite été développé pour les PN continus. Les résultats obtenus ont permis d’apporter des contributions en ce qui concerne l’estimation paramétrique des PN continus. Les conséquences immédiates des résultats obtenus concernent l’identification, la surveillance et la commande. L’adaptation à d’autres classes de PN ainsi qu’aux modèles de Markov est aussi envisagée, afin de mieux prendre en compte les aspects discrets et probabilistes.
Enfin, la thèse préparée par Chérif Tolba au SeT – UTBM (El Moudni, SeT – UTBM ; Lefebvre, GREAH – Université Le Havre) met en œuvre certaines techniques issues des PN et des SDH pour la modélisation du trafic urbain. Des modèles macroscopiques et microscopiques du trafic ont été développés à base de PN.
 
Approche signal
L’approche signal concerne un ensemble de méthodes utilisées pour le diagnostic actif et passif des systèmes. La détection et le diagnostic embarqué, ainsi que les outils de prise de décision en environnement probabilistes sont privilégiés. Des outils d’analyse statistiques sont aussi utilisés.
Dans le domaine de l’analyse statistique, la thèse préparée par Jean François Bréthé (Dakyo  GREAH – Université Le Havre ) sur l’étude de la répétabilité des trajectoires de robots polymorphes est basée sur une analyse en composante principale pour décrire les ellipsoïdes d’incertitude du bras articulé. La définition d’une répétabilité non isomorphe contribue à l’amélioration de la sûreté de fonctionnement des robots industriels en précisant les volumes de confinement de l’outil.
Dans le domaine du diagnostic embarqué, la thèse préparée par Mohammed Bellal (Lefebvre GREAH – Université Le Havre) est menée en partenariat avec l’équipe " Contrôle et Diagnostic " de l’IRSEEM et l’ESIGELEC. Le travail concerne la synthèse d’observateurs robustes et d’outils de diagnostic actifs pour les moteurs à combustion.
 
 
Liste des chercheurs du laboratoire GREAH :   
       
PU    LEFEVRE    Dimitri
MCF    VASSELIN    Eric
MCF    BRETHE    Jean-François
MCF    GUERIN    François
MCF    LECLERCQ    Edouard
MCF    DRUAUX    Fabrice




 
Quai Frissard - BP 1137 - 76063 LE HAVRE Cedex
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