An Efficient Approach for Diagnosability and Diagnosis of DES Based on Labeled Petri Nets, Untimed and Timed Contexts
Résumé
This PhD thesis deals with fault diagnosis of DES in both untimed and timed contexts using Petri net models. Some on-the-fly and incremental techniques are developed to reduce the state explosion problem while analyzing diagnosability. In the untimed context, an algebraic representation for labeled Petri net (LPN) is developed to feature the system behavior. The diagnosability of LPN models is tackled by analyzing a series of K-diagnosability problems, where K is increased progressively. Two models called respectively FM-graph and FM-set tree are developed and built on the fly to record the necessary information for diagnosability analysis and online diagnosis. Finally, a diagnoser is derived from the FM-set tree for online diagnosis. In the timed context, time interval splitting techniques are developed in order to generate a state representation of labeled time Petri net models, for which techniques from the untimed context can be used to analyze diagnosability and perform online diagnosis. Based on this, necessary and sufficient conditions for the diagnosability of LTPN models are determined. Moreover, we provide the solution for the minimum delay that ensures diagnosability. From a practical point of view, diagnosability analysis is performed on the basis of on-the-fly building of a structure that we call ASG and which holds fault information about the LTPN states. Generally, using on-the-fly analysis and incremental techniques makes it possible to build and investigate only a part of the state space. Analysis results obtained on some chosen benchmarks show the efficiency in terms of time and memory compared with the traditional approaches based on state enumeration.
Cette thèse s'intéresse à l'étude des problèmes de diagnostic des fautes sur les systèmes à événements discrets dans des contextes atemporel et temporel sur la base de modèles réseau de Petri. Des techniques d'exploration incrémentale et à-la-volée sont développées pour combattre le problème de l'explosion de l'espace d'état. Dans le contexte atemporel, une représentation algébrique pour les réseaux de Petri labellisés (RdP-L) a été développée pour caractériser le comportement du système. La diagnosticabilité de modèles RdP-L est ensuite abordée par l'analyse d'une série de problèmes d'analyse de K -diagnosticabilité, où K peut être augmenté progressivement. Concrètement, l'analyse de la diagnosticabilité est effectuée sur la base de deux modèles nommés respectivement FM-graph et FM-set tree qui sont développés à-la-volée et qui contiennent les informations relatives aux fautes. Un diagnostiqueur peut facilement être dérivé à partir du FM-set tree pour le diagnostic en ligne. Dans le contexte temporel, une technique de fractionnement des intervalles de temps a été élaborée pour développer une représentation de l'espace d'état des réseaux de Petri labellisés et temporels (RdP-LT) pour laquelle des techniques d'analyse de la diagnosticabilité du contexte atemporel, peuvent être exploitées. Sur cette base, les conditions nécessaires et suffisantes pour la diagnosticabilité de RdP-LT ont été déterminées, et nous présentons la solution pour le délai minimum qui assure la diagnosticabilité. En pratique, l'analyse de la diagnosticabilité est effectuée sur la base de la construction à-la-volée d'une structure que l'on appelle ASG et qui contient des informations relatives à l'occurrence de fautes sur les états du RdP-LT. D'une manière générale, l'analyse effectuée sur la base des techniques à-la-volée et incrémentale permet de construire et explorer seulement une partie de l'espace d'état. Les résultats des analyses effectuées sur certains benchmarks montrent l'efficacité des techniques que nous avons développées en termes de temps et de mémoire par rapport aux approches traditionnelles basées sur l'énumération des états.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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