Identification et surveillance de processus dynamiques complexes par logique floue. Application à un échangeur de chaleur

Abstract

L’objectif visé dans cette thèse est de présenter et valider une approche d’identification et de surveillance pour les processus dynamiques complexes en se basant sur la logique floue. Par souci d’applications industrielles, l’accent a été exclusivement mis sur des systèmes non linéaires. Les systèmes non linéaires étant beaucoup plus difficiles à analyser que les systèmes linéaires, leur identification et surveillance sont loin d’être aussi développées et complètes. En général, les fonctions de surveillance sont étroitement liées aux méthodes d’identification qui permettent d’obtenir le modèle de référence et la conception des algorithmes de surveillance. De ce fait, le modèle identifié doit être suffisamment représentatif et moins conservatif pour permettre la détection et le diagnostic des défauts considérés, et assez flexible que possible pour ne pas nuire à la conception et l’implémentation de l’algorithme de surveillance. Ainsi, notre contribution s’inscrit au cœur de cette problématique. En fait, nous avons pu développer une procédure complète pour la détection et l’isolation de défauts basée sur les modèles flous et l’appliquer avec succès à un échangeur de chaleur qui constitue l’élément principal d’une installation pilote du laboratoire SAAS de l’Université Libre de Bruxelles. La démarche n’était guère aisée car il a fallu donner une justification pratique à l’approche théorique en commençant tout d’abord par répondre à l’une des principales interrogations, que nous nous sommes posées, et qui concerne la capacité de l’approximation d’un modèle flou, notamment pour le cas de l’échangeur de chaleur qui fait bien partie de la classe des systèmes à paramètres distribués. Pour ce faire, il a fallu valider l’algorithme de surveillance basé sur la manipulation de ces modèles flous afin d’apporter une justification de plus aux succès de la logique floue rencontrés au niveau des applications. Comme le montrent clairement les résultats expérimentaux obtenus, il a été démontré que les modèles flous élaborés peuvent efficacement reproduire le comportement dynamique de n’importe quel processus sur un sous-ensemble compact avec un degré de précision donné. Ces modèles sont ensuite utilisés pour la synthèse d’une procédure complète de détection et d’isolation de défauts avec une concentration particulière sur le problème de fuite d’eau. Les algorithmes développés ont été implémentés et mis en oeuvre avec succès sur l’installation pilote