Classification et identification des équipements

Afin d’arriver à mettre en œuvre les algorithmes de contrôle/commande, une étape de

classification et d’identification des dispositifs est obligatoire. Cette étape aura une influence

importante sur l’élaboration des architectures, à la fois matérielle et logicielle, du système.

Dans un premier temps, nous faisons une classification des appareils en fonction :

de leur observabilité, c'est-à-dire des mesures et des informations que le système

MULTISOL peut obtenir de ces équipements, la connaissance du comportement à venir.

des moyens d’action que MULTISOL peut avoir pour piloter ces équipements.

Ces deux critères se déclinent en fonction de leur caractère : réactif ou anticipatif. En

appliquant ces critères, 7 types de dispositifs ont été identifiés, présentés dans le Tableau 4.1.

Observabilité Pilotage

Réactif Anticipatif Réactif Anticipatif

Type 0 --- --- --- ---

Type 1 •••• --- --- ---

Type 2 --- •••• --- ---

Type 3 •••• --- ---

Type 4 •••• --- •••• ---

Type 5 •••• •••• •••• ---

Type 6 •••• •••• •••• ••••

Tableau 4.1 Typologie générale des équipements

Type 0 : Equipement de type « fantôme ». Nous n’avons aucune information et aucune

action sur le dispositif, il peut être branché sur n’importe quelle prise à n’importe

quel instant (Exemple : La bouilloire, qu’on peut mettre soit dans la cuisine, dans

le séjour ou dans le bureau).

Type 1 : Equipement qui peut être observé en réactif, c'est-à-dire avoir des mesures en temps

réel de sa consommation/production énergétique (Exemple : courant absorbé par

un téléviseur) et d’autres paramètres essentiels (Exemple : indication « mise en

veille »). Aucun moyen de pilotage n’est disponible.

Type 2 : On peut avoir des informations prévisionnelles à court, moyen ou long terme de sa

consommation/production, mais pas de mesures en temps réel. Toujours aucun

moyen d’action.

Type 3 : On dispose des deux catégories d’informations mesures en temps réel et prévisions

à court, moyen ou long terme de sa consommation/production. Toujours aucun

moyen d’action.

Type 4 : L’équipement est observable et pilotable en réactif, c'est-à-dire que l’on dispose des

ses mesures en temps réel et des moyens d’action sur son comportement (Exemple :

interruption de l’alimentation).

Type 5 : En plus, par rapport au type 3 (mesures en temps réel et prévisions), nous disposons

aussi des informations avec caractère anticipatif. On n’a pas la possibilité de le

piloter en anticipatif. Exemple : le réfrigérateur, dans l’hypothèse où nous n’avons

pas d’accès au thermostat interne :

- nous pouvons mesurer sa consommation de courant

- nous pouvons connaître son inertie thermique donc l’observer en anticipatif

- nous pouvons arrêter son alimentation si nous voulons réduire un pic de

consommation, en réactif

- par contre nous ne pouvons pas le refroidir plus que nécessaire afin de

« stocker » de l’énergie (du froid en fait)

Type 6 : L’équipement « idéal », nous disposons de toutes les informations en temps réel ou

prévisionnels, et en plus, nous pouvons le contrôler en réactif et anticipatif.

Exemple : Le lave-linge :

- nous pouvons mesurer sa consommation instantanée

- nous pouvons connaître son comportement (programmes à venir) avec

l’estimation de sa consommation prévisionnelle

- nous pouvons arrêter son alimentation si nous voulons réduire un pic de

consommation en réactif ou passer une situation d’urgence

- nous pouvons décaler son démarrage à un instant de temps déterminé de

manière optimale – pilotage en anticipatif

En plus de cette typologie, nous pouvons faire une classification des charges en

fonction de leur pilotabilité en régime normal de fonctionnement et en régime d’urgence :

charges pilotables :

charges décalables (Exemple : lave-linge, lave-vaisselle…)

charges modulables (Exemple : chauffage, chauffe-eau…)

charges délestables (Exemple : four…)

Une autre notion importante dans la classification des charges en vue de leur pilotage

est la priorité. En effet pour chaque charge il est nécessaire de connaître son niveau de

priorité face aux autres consommateurs, cet indicateur ayant un rôle primordial en situations

d’urgence. Néanmoins, il est possible que le niveau de priorité d’un équipement donné soit

variable. Un exemple d’une telle situation peut être le cas du réfrigérateur. Ainsi, en raison de

son inertie thermique, en situation d’urgence (par exemple perte de réseau), sa priorité peut

être plus basse que celle de l’ordinateur ou de l’éclairage. Par contre, au moment où sa

température interne dépasse une certaine valeur critique, le réfrigérateur deviendra le plus

prioritaire.

Pour une bonne identification d’un dispositif, des mesures nécessaires à la supervision

de son comportement et des moyens d’actions qu’on pourrait avoir sur lui, nous pouvons

commencer à construire son diagramme d’état. Comme montré sur la Figure 4.5 en prenant

comme exemple le réfrigérateur, un tel diagramme comporte plusieurs états, le passage entre

ceux-ci se faisant par des transitions. Néanmoins, ces transitions sont conditionnées par une

ou plusieurs contraintes.

Figure 4.5.Diagramme d’état réfrigérateur

Dans le cas de notre exemple (Figure 4.5), nous avons deux états : compresseur arrêté

et compresseur en fonctionnement. Nous considérons le cas d’un réfrigérateur avec un seul

compresseur, et les autres consommations internes ont été négligées (comme par exemple

l’éclairage intérieur). Pour passer de l’arrêt au fonctionnement (transition en haut de la

figure), trois conditions doivent être simultanément satisfaites :

une contrainte fonctionnelle impose que le compresseur soit arrêté un intervalle de temps

minimal avant d’être relancé ;

la commande propre de l’équipement, qui démarre le compresseur lorsque la température

interne dépasse un certain seuil (θ > θ

cons

+ ε) – fonction thermostat ;

la présence de l’alimentation.

En mode analogue, le passage dans le sens inverse peut être effectué soit par la coupure

provoquée par le thermostat, soit par la coupure de l’alimentation.

En regardant la Figure 4.5, nous pouvons déjà apercevoir les façons dont MULTISOL

pourrait agir sur cet équipement. Il est évident que la contrainte fonctionnelle (temps minimal

de repos du compresseur) ne peut pas être modifiée. Le moyen le plus facile de pilotage du

réfrigérateur est l’action sur son alimentation. Par l’ajout d’un interrupteur télécommandable,

MULTISOL peut agir et gérer dans une certaine mesure le fonctionnement de l’équipement.

Néanmoins, afin d’éviter que les aliments soient dégradés, une mesure de température sera

nécessaire à l’intérieur du réfrigérateur.

Nous pourrions donc couper l’alimentation, ce qui aura comme conséquence

l’élévation de la température interne mais, du fait de la présence d’un thermostat interne au

réfrigérateur, nous ne pourrons pas passer sous un certain seuil de température. Dés que la

température aura baissé en dessous d’un seuil, le compresseur sera arrêté et ne pourra pas être

redémarré via une action extérieure. Toutefois, le stockage du froid pourrait être aussi

envisagé si l’utilisateur met le thermostat au minimum et laisse MULTISOL gérer cette

fonction de réglage de la température.

Ayant établi la classification des équipements et partant des diagrammes d’état, nous

pouvons maintenant réaliser une fiche d’identité pour chaque dispositif (Figure 4.6).

Figure 4.6.Fiche d’identité générique pour un équipement

• Nom de l’équipement • Description de l’équipement o Caractéristiques Type (v. Tableau 4.1) Niveau de priorité Etat i (v. Figure 4.5) • Nom • Durée de l’état

• Durée minimum de l’état

• Durée maximum de l’état

• Durée cumulée maximum d’interruption

• Puissance active Transitions (v. Figure 4.5) • Contraintes fonctionnelles o Données brutes Mesures • Réactif • Anticipatif Actions • Réactif • Anticipatif

Cette fiche, contiendra les informations essentielles sur l’équipement et servira comme

base à l’élaboration des modèles comportementaux afférents. Une autre fonctionnalité de ces

fiches peut être l’adaptation des modèles déjà existants par rapport aux équipements réels (v.

§4.2.6.3). Dans ce dernier cas, la fiche pourrait être demandé aux constructeurs ou complétée

par le système MULTISOL lui-même, suite à une étape d’auto-apprentissage.

Il peut y avoir plusieurs types de fiches d’identité : comportementales, électriques,

thermiques, etc.

Dans le document Modélisation, Commande et Simulation Temps-Réel Hybride des Systèmes de Génération Non Conventionnels (Page 95-99)