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Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée

 

LURPA - Opérations de recherche

* English version

Vous trouverez ci-dessous une liste non exhaustive des opérations de recherche en cours ou récemment achevées.

* Opérations de recherche en cours

* Algebraic Synthesis of Controllers

Synthèse Algébrique des Contrôleurs des Systèmes Critiques

Projet de recherche

Les contraintes de sûreté de fonctionnement imposées aux systèmes critiques conduisent à préconiser la mise en place de méthodes formelles pour la spécification, la conception et la réalisation de ces systèmes.

Partant de ce constat, l'objectif de ce projet est de développer une méthode formelle de synthèse de la commande des systèmes critiques discrets qui permette :

  • la représentation formelle des spécifications à partir d'énoncés en langage naturel,
  • l'analyse de cette représentation formelle afin d'identifier les incohérences et les incomplétudes des spécifications,
  • l'obtention, par calcul symbolique, de lois de commande satisfaisant ces spécifications,
  • l'implantation de ces lois de commande dans un contrôleur industriel (automate programmable industriel ou calculateur temps réel).

Le support formel de cette méthode est une algèbre de Boole pour signaux binaires. Ce cadre mathématique permet de représenter formellement, sous forme de systèmes d'équations, les spécifications usuelles des systèmes à événements discrets (SED) logiques ainsi que d'analyser ces systèmes d'équations et d'en obtenir analytiquement les solutions lorsqu'elles existent.

L'élimination des incohérences au sein des spécifications est faite en interaction avec le concepteur qui a en charge de modifier les spécifications erronées une fois les incohérences détectées par calcul symbolique. Les autres étapes de la méthode sont automatiques.

Responsable : Jean-Marc ROUSSEL

Contact : jean-marc.roussel@lurpa.ens-cachan.fr

Participants :

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* CLIC

Cotation en Localisation avec Influence des Contacts

Projet de recherche

Ce projet du laboratoire a été créé en 1998 pour répondre aux besoins des bureaux d'études des entreprises de mécanique de précision, notamment de l'automobile.

Le projet CLIC porte sur la création d'un système expert de tolérancement fonctionnel des mécanismes. Basé sur la notion d'entité de positionnement très pragmatique, la démarche humaine applicable en entreprise est similaire à la méthode automatique, ce qui permet une collaboration homme-machine. Une base de données intelligente est générée pour chaque mécanisme étudié. Elle permet de traiter une géométrie neutre extraite d'un modèle CAO pour proposer un tolérancement en langage de cotation ISO.

Les principaux résultats sont :

  • le concept de tableau de mise en position des pièces d'un mécanisme,
  • la notion d'entité positionnement,
  • la formalisation des règles de détermination des exigences de positionnement,
  • la détermination des pièces influentes sur une exigence fonctionnelle,
  • les règles de choix des spécifications,
  • l'optimisation des dimensions et des tolérances des pièces.

Les thèmes de recherche actuels visent l'intégration du processus dans un contexte industriel et dans un environnement en CAO. De nombreux points restent à approfondir, comme l'élaboration du calcul de la résultante pour des mécanismes complexes, le traitement statistique des chaînes de cotes, l'analyse des mécanismes articulés, la gestion quantitative des tolérances.

Cette approche a été validée sur de nombreux cas industriels. Une maquette informatique de validation est en cours de développement.

Responsable : Bernard Anselmetti

Participants :

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* E-CONTROL

Commande des systèmes mécatroniques distribués via Internet

Projet de recherche

La croissance de l'internet dans l'ensemble des secteurs économiques rend à terme inévitable le contrôle des systèmes distribués par des supports de communication utilisant le protocole IP, aussi bien par l'intranet que par l'internet. Or, le protocole IP n'a pas été développé spécifiquement pour des applications de contrôle industriel. Un certain nombre d'études et d'investigations sont donc nécessaires pour définir les limites d'emploi et les méthodes de développement à mettre en place pour garantir les exigences des applications de contrôle industriel, et particulièrement en terme de réactivité et de déterminisme de comportement. Tels sont les objectifs de ce projet initialisé en septembre 2002.
Pour se donner les moyens d'étudier les problématiques du e-control par des approches expérimentales, le laboratoire s'est doté d'un système mécatronique d’étude doté d’une architecture de commande distribuée comportant 82 entrées et 50 sorties. Toutes ces entrées et ces sorties sont commandées au travers du protocole Modbus/IP sur un support 10baseT. La commande de cet équipement de production peut être assurée aussi bien par un Automate Programmable Industriel avec coupleur Ethernet incluant son propre serveur Web, que par des calculateurs multitâches répartis sur le réseau Internet

Responsable : Bruno Denis

Participants :

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* INTERNATIONAL

Collaboration avec l’Université de Kaiserslautern (Allemagne)

Collaboration

L’institut dirigé par le Prof. L. Litz (Institut des techniques d’automatisation) de l’Université de Kaiserslautern a de nombreux centres d’intérêts communs avec le LURPA dans le domaine des Systèmes à Evénements Discrets (SED). En particulier, nos deux laboratoires s’intéressent aux approches formelles pour la spécification, l’analyse et la vérification des SED. Deux thèses en co-tutelle ont déjà été soutenues (S. Klein en 2005 et M. Roth en 2010) sur les thèmes du diagnostic des fautes et de l'identification de modèle de SED sous forme d'Automate à Etats Finis. Une troisième thèse en co-tutelle est actuellement en cours (M. Danancher, depuis Septembre 2010), elle porte sur l'adaptation d'une méthode de Détection et Isolation des Fautes à la détection de problèmes de santé dans un contexte d'Habitat Intelligent pour la Santé.

Responsable : Jean-Jacques Lesage

Participants :

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* PREMIUM

Plateforme de REcherche Mutualisée pour l’Innovation en Usinage Multiaxes

Projet de recherche

L’objectif du projet PREMIUM est de mettre au point une commande numérique ouverte pour le pilotage optimal d’un centre d’usinage 5 axes. Cette commande numérique ouverte, développée conjointement entre le LURPA et Supélec, nous permettra de nous affranchir des commandes numériques industrielles dont les performances et l’ouverture sont limitées.
Dans un premier temps, l’objectif est de créer la plateforme d’essai et de reproduire les modèles standard déjà présents dans les commandes numériques industrielles. Il sera ainsi possible ensuite d'intégrer de nouveaux formats de description des trajectoires d’usinage, de nouvelles lois d’interpolation ainsi que des nouvelles lois de commandes prédictives.
Nous souhaitons donc intervenir sur les trois niveaux fondamentaux d’une commande numérique :

  • Au niveau de l’interpréteur des trajectoires
  • Au niveau de l’interpolateur des trajectoires
  • Au niveau des lois de commande d’asservissement

Logo lurpa   Logo ENS Cachan   Logo Université Paris Sud   Logo Supélec   Logo Ile de France   Logo Digiteo  

Responsable : Christophe TOURNIER, Didier DUMUR

Contact : christophe.tournier@lurpa.ens-cachan.fr

Participants :

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* SIMOP

Synergie Simulation et Model-Checking Paramétré

Collaboration

L’objectif de ce projet collaboratif entre le LSV et LURPA est d’évaluer les performances d’une architecture de commande distribuée sujette à panne et d’estimer la plage de valeur des paramètres de fonctionnement de l’architecture qui garantit les performances attendues. Les différents modes de fonctionnement (mode nominal, différentes configurations de mode dégradé) seront pris en compte.

Pour atteindre cet objectif on utilisera le model-checking temporisé paramétré pour sa capacité à fournir des résultats à la fois quantitatifs et garantis sur les paramètres de fonctionnement recherchés. Cependant sa mise en œuvre est généralement limitée par la complexité intrinsèque du problème. Afin d’éviter cet écueil on utilisera au préalable des observations issues de simulation pour limiter l'espace de recherche du model-checking. Ainsi la méthode de model-checking temporisé et paramétré sera dirigée par des résultats issus de simulation.

Responsable : Olivier De Smet (LURPA), Laurent Fribourg (LSV)

Partenaires :

  • LSV - ENS Cachan [lien]

Participants :

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Intranet [lien]

* TELOCO

TEst of LOgical Controllers

Projet de recherche

Le but du projet TELOCO est de développer des méthodes formelles pour le test de conformité de systèmes logiques dont les spécifications sont données à l'aide de langages industriels normalisés. Pour atteindre cet objectif, des techniques de transformation de modèles ont été définies pour construire des modèles formels pour les SED (Systèmes à Evénements Discrets) à partir des descriptions normalisées. Cette transformation se fait sans perte de sémantique à partir de méthodes algébriques. Un logiciel a été développé pour permettre de construire automatiquement une séquence de test pour des spécifications GRAFCET. Ces séquences sont exécutées sur un banc de test pour évaluer la conformité d'un contrôleur logique (API par exemple) à ses spécifications.

Responsable : Jean-Marc ROUSSEL

Contact : jean-marc.roussel@lurpa.ens-cachan.fr

Participants :

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* TESTEC

Test des Systèmes Temps réel Embarqués Critiques

Collaboration

Génération automatique de tests à partir de modèles pour systèmes temps réel embarqués critiques

Il existe une large classe de systèmes embarqués temps réel dont les caractéristiques sont partagées par plusieurs industriels, notamment de l’énergie et des transports, tels que les systèmes de contrôle-commande mis en œuvre par EDF, dans les centrales de production d’énergie électrique. Ces systèmes possèdent en effet les caractéristiques communes suivantes :

  • Ils doivent assurer conjointement des fonctions de commande de systèmes logiques (gestion de sécurités, d’actionneurs, de modes de fonctionnement, …) et de systèmes continus (régulation de processus, …) ainsi que des fonctions de dialogue homme-machine et de communication.
  • Ils manipulent un très grand nombre de données de nature différente (variables logiques, entiers, flottants, …).
  • La diversité des fonctions qu’ils assurent conduit à l’utilisation, lors de leur développement, de plusieurs langages de spécification (diagrammes fonctionnels logiques et analogiques, réseaux de Petri, UML) et d’implantation (langages de l’informatique temps réel comme C, C++, langages métier de l’automatique, tels ceux des normes CEI 61131-3 et CEI 61499, par exemple le Ladder Diagram, ou langages de l’électronique comme VHDL).
  • Ils sont éminemment critiques.

Le premier verrou technologique que cherche à lever le projet TESTEC est l’optimisation de ces techniques pour les projets de grande taille, notamment par une gestion explicite du temps dans les modèles et par la gestion des variables continues et discrètes d’une application hybride.

Le second verrou technologique que cherche à lever le projet TESTEC est donc la réduction de la taille des tests déduits des modèles de spécification en utilisant les résultats de vérifications formelles conduites sur des réalisations ou des modèles d’implantation. L’objectif du projet est de proposer un démonstrateur de génération et d’exécution automatique de tests basé sur des environnements existants et intégrant les résultats scientifiques du projet.

Le projet TESTEC constitue un projet de recherche industrielle qui réunit deux industriels : un utilisateur et un éditeur de logiciel pour l’ingénierie des systèmes embarqués temps réel et les automatismes industriels, et quatre laboratoires d’automatique et d’informatique. Ces partenaires possèdent des compétences complémentaires en vérification formelle, génération automatique et exécution de tests sur des bancs temps réel, et ont tous l’expérience de recherches coopératives dans le cadre d’AS, d’ACI, ou de projets RNTL par exemple.

Les résultats principaux du projet TESTEC seront des méthodes et des technologies accessibles via la plate-forme ECLIPSE. Il convient de souligner qu’en outre la présence dans le projet d’un éditeur de logiciel (TNI Software) garantit le transfert de ces résultats du projet dans d’autres domaines applicatifs relevant du thème Systèmes embarqués.

Responsable : Jean-Marc FAURE

Contact : jean-marc.faure@lurpa.ens-cachan.fr

Partenaires :

  • EDF Recherche et Développement [lien]
  • Laboratoire I3S (UPRES-A 6070) : équipe CeP [lien]
  • INRIA Rennes - Projet VERTECS [lien]
  • LURPA (EA 1385) : équipe ISA [lien]
  • LABRI (UMR 5800) : équipe MVTsi [lien]
  • Geensoft [lien]

Publications [lien]

Intranet [lien]