Thèmes de recherche

Mes recherches sont orientées vers la surveillance des processus comprenant la détection, la localisation et l'estimation de l'amplitude des défauts pouvant affecter les systèmes dynamiques ainsi que l'élaboration de commandes tolérantes à ces défauts. J'aborde cette problématique en utilisant deux approches distinctes. La première s'appuie sur la connaissance d'un modèle analytique de comportement du système à surveiller (model-based methods) la seconde n'utilise que des enregistrements des entrées et des sorties du système considéré et l'analyse s'effectue au moyen de méthodes d'analyse de données (data-driven methods). Concernant la première approche, les modèles utilisés peuvent être plus ou moins complexes (modèles linéaires ou modèles linéarisés autour de points de fonctionnement particuliers, modèles non linéaires, en particulier les modèles de Takagi-Sugeno ou les modèles linéaires à paramètres variants dans le temps) avec prise en compte d'éventuelles incertitudes ou d'entrées inconnues. La seconde approche s'appuie sur des méthodes classiques d'analyse de données et/ou de classification : analyse en composantes principales, séparateurs à vastes marges et principalement leur extension au cas non linéaire en utilisant des noyaux.

Mot clefs :
Détection, localisation, estimation de défauts, méthodes à base de modèles, conception d'observateurs, estimation d'état et/ou de paramètres, commande tolérante aux défauts, modèles de Takagi-Sugeno, modèles LPV ou quasi-LPV, reconfiguration, méthodes d'analyse de données, ACP, SVM, méthodes de classification, méthodes à noyaux

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Thèse en cours

Mohammed Brakna -- Positionnement optimal de capteurs et d'actionneurs pour la synthèse de correcteurs dynamiques. Application à la réduction de vibrations dans un procédé de galvanisation.

Thèse débutée en octobre 2019.
Financement par un CIFRE avec ArcelorMittal, Centre de Recherche de Maizières-les-Metz
Directeur de thèse : Benoît Marx, co-directeur : Didier Maquin


Contexte industriel. Dans les lignes de galvanisation à chaud, la bande d'acier, après avoir été chauffée et refroidie dans un four de recuit, est plongée dans un bain de zinc liquide pour former une mince couche de zinc sur la surface de cette bande. L'épaisseur de la couche de revêtement devant répondre aux exigences du client, son contrôle a un grand intérêt.


Cependant, un ensemble de perturbations créent des vibrations sur la bande qui peuvent dégrader considérablement la qualité de la couche de revêtement. Pour limiter l'impact de ces perturbations, des électro-aimants sont implantés au-dessus du système d'essuyage pour effectuer une réduction active des vibrations.

Un des problèmes clef de ce dispositif est la recherche du placement optimal du ou des capteurs, pour mesurer le plus efficacement les vibrations de la bande, mais également du ou des actionneurs pour minimiser l'amplitude de ces vibrations par une loi de commande adaptée. Ces problèmes de placements optimaux, pouvant être résolus l'un après l'autre ou conjointement, sont au coeur des thématiques de contrôle actif des vibrations et se retrouvent dans de nombreux domaines d'application.

Intérêt du sujet. Le sujet proposé allie réflexion théorique et mise en oeuvre pratique. La thèse se déroulera en partie sur un site de R&D (recherche et développement) où ArcelorMittal Maizières Research dispose d'un pilote de taille industrielle, adapté et dédié à la réalisation de tests en grandeur nature pour valider le modèle de la bande et la stratégie retenue de placement optimal de capteur(s) et actionneur(s).

Thématique de recherche. D'un point de vue fondamental le problème posé relève de l'optimisation du placement de capteurs et d'actionneurs dans un système dynamique selon des critères d'observabilité et de commandabilité. Une première approche vise à maximiser la commandabilité (respectivement l'observabilité) de l'état du système par le positionnement des actionneurs (respectivement des capteurs). La seconde approche, plus globale, vise à optimiser la commandabilité des sorties par les entrées en positionnant les capteurs et les actionneurs. L'optimisation du placement de capteurs et / ou d'actionneur devra aussi prendre en compte la minimisation de l'influence des perturbations (vibrations de la bande, dynamiques non modélisées, etc). Bien évidemment des contraintes de coût et de positionnement seront à prendre en considération.

Une des pistes à explorer pour résoudre le problème de placement optimal de capteurs ou d'actionneurs sera la maximisation des grammiens d'observabilité ou de commandabilité. Dans le cas de placement conjoint de capteurs et actionneurs, la maximisation des grammiens équilibrés peut être envisagée. Cette technique a l'avantage de ne pas dépendre de la commande utilisée. Par ailleurs elle peut se généraliser et s'appliquer à des systèmes non linéaires, singuliers, etc.

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