Strukturanalyse und robuste Diagnose von elektromechanischen Aktuatoren: ein Bond-Graph-Ansatz
Structural Analysis and Robust Diagnosis of Electromechanical Actuators: a Bond Graph Approach
Analyse structurelle et diagnostic robuste des actionneurs électromécanique : approche bond graph
Résumé
The aerospace industry's shift towards cleaner technologies has led to the gradual replacement of conventional hydraulic actuator networks with Electromechanical Actuators (EMA). The safety requirements imposed in the aerospace field necessitate early detection and localization of failures to ensure the reliability and availability of the actuator. One of the identified critical faults is jamming, which needs to be monitored based on the existing instrumentation architecture. The resolution of this issue, the main objective of the thesis, was achieved in three steps through an integrated approach using Bond Graph (BG) theory.
The first step involves analyzing the conditions of structural observability (the ability to detect and isolate faults) of deterministic Bond Graph (BG) models derived from the EMA. Based on the observability results, a sensor placement was proposed by synthesizing an observer to enhance the observability performance of subsystems (mainly for monitoring the industry-specified fault: jamming). The scientific interest of such an approach lies in its independence from numerical parameter values at this level, leveraging the structural and causal properties of the BG.
The second part involves the analytical validation of the obtained structural properties. For this purpose, the implementation of analytically robust redundancy relations to parametric uncertainties deduced from the extended BG model, called BG-LFT, was proposed. Finally, an industrial validation through cosimulation with Amesim©c software was conducted in the third part.
L’orientation de l’industrie aéronautique vers des technologies plus propres a conduit à remplacer progressivement les réseaux d’actionneurs hydrauliques classiques par des actionneurs
Electromécaniques (EMA). La sureté de fonctionnement imposée dans le domaine aéronautique nécessite une détection précoce et une localisation des défaillances pour assurer la
fiabilité et la disponibilité de l’actionneur. L’un des défauts critiques identifié est le grippage
(appelé Jamming) qu’il faut alors surveiller en fonction de l’architecture d’instrumentation
existante. La résolution de cette problématique, objectif principal de la thèse, a été réalisée
en trois étapes par une approche intégrée en utilisant la théorie Bond Graph (BG). Une
première étape concerne l’analyse des conditions de surveillabilité structurelle (aptitude à dé-
tecter et à isoler les défauts) des modèles Bond Graph (BG) déterministes obtenus de l’EMA.
Sur la base des résultats de surveillabilité obtenus, un placement de capteur a été proposé
par la synthèse d’un observateur pour améliorer les performances de surveillabilité des soussystèmes (principalement pour surveiller le défaut fixé par l’industriel : le Jamming). L’intérêt
scientifique d’une telle approche réside dans le fait qu’elle soit indépendante des valeurs numériques des paramètres à ce niveau en exploitant les propriétés structurelles et causales
du BG. Une deuxième partie consiste à la validation analytique des propriétés structurelles
obtenues. Pour cela, a été proposé l’implémentation des relations de redondance analytiques
robustes aux incertitudes paramétriques déduites sur le modèle BG étendu, appelé BG-LFT.
Et enfin une validation industrielle par cosimulation avec le logiciel Amesim©c a été réalisée
dans la troisième partie.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
licence : Domaine public
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