ev´enement endog`ene.
Le m´ecanisme temporel associ´e aux syst`emes dynamiques est, en g´en´eral, g´er´e par une horloge qui mesure le temps et qui symbolise un “tic d’horloge”. Selon l’apparition des ´ev´enements vis-`a-vis de ce tic d’horloge, on consid`ere deux types de dynamiques qui peuvent ˆetre associ´ees aux ´ev´enements :
— A chaque tic d’horloge, un ´ev´enement est susceptible de se produire. Dans le cas o`u aucun ´ev´enement ne survient, l’´etat du syst`eme reste inchang´e. Les transitions du syst`eme sont synchronis´ees sur les valeurs de l’horloge. On parle de syst`eme time-driven.
— Les ´ev´enements peuvent survenir `a diff´erents instants, non pr´evus `a l’avance et sans n´ecessairement co¨ıncider avec le tic de l’horloge. Chaque ´ev´enement est associ´e `a son instant d’apparition. Les transitions du syst`eme r´esultent de la prise en compte de ces ´ev´enements asynchrones et concurrents. On parle de syst`eme event-driven.
Lafortune et Cassandras [CL08] restreignent les SED aux syst`emes event-driven.
S
¯yst`eme `a ´Ev´enements Discrets (SED)
Un syst`eme `a ´ev´enements discrets est un syst`eme ayant un espace d’´etats dis-cret, de type event-driven et dont l’´evolution de l’´etat d´epend enti`erement de l’occurrence d’´ev´enements discrets asynchrones au cours du temps.
Dans de nombreux cas de figure, il n’est pas n´ecessaire de consid´erer la va-riable de temps si l’on peut associer `a chaque transition entre ´etats une occur-rence d’´ev´enement. La trajectoire peut ´evoluer d’un ´etat `a un autre en fonction de l’occurrence d’un ´ev´enement. On peut remarquer cependant que i) un mˆeme ´
ev´enement peut mener `a des ´etats diff´erents du syst`eme, ii) deux ´ev´enements diff´erents peuvent conduire `a un mˆeme ´etat, iii) des ´ev´enements dans certaines configurations ne provoquent pas n´ecessairement un changement d’´etat.
2.1.4 D´efinitions formelles et originales du diagnostic de
SED
Si de nombreux travaux ont abord´e le sujet du diagnostic de SED depuis une vingtaine d’ann´ees, ils reposent tous, `a des variations pr`es (compilation des pannes, outils de mod´elisation, types de pannes, architecture du syst`eme, etc.), sur la d´efinition formelle donn´ee par Sampath et al. [SSL+95, SSL+96]. Dans ce cadre, la d´efinition du syst`eme repose sur un mod`ele d’automate classique :
S
¯yst`eme
Un syst`eme G est d´efini par G = (X, E, δ, x0) tel que :
— X est l’ensemble des ´etats du syst`eme (les ´etats normaux et anormaux) — E = Eo ∪ Euo est l’ensemble des ´ev´enements partitionn´es entre les
´ev´enements observables Eo et les ´ev´enements non observables Euo — δ est la fonction de transition telle que δ : X × E → X
— x0 est l’´etat initial.
Les pannes sont g´en´eralement repr´esent´ees `a l’aide des ´ev´enements non obser-vables (sinon leur d´etection serait imm´ediate). Les ´ev´enements non observables contiennent non seulement les fautes mais aussi les ´ev´enements que les capteurs ne peuvent d´etecter (trop coˆuteux ou impossible `a observer). Par la suite, on consid`ere que E est un ensemble fini d’´ev´enements, chaque ´ev´enement r´eel e sera toujours associ´e `a une classe d’´equivalence et le nombre de classes d’´equivalence est fini.
T
¯race ou Trajectoire
Une trace du syst`eme est une s´equence d’´ev´enements de E dont tout pr´efixe est lui-mˆeme une trace.
Une trace ou trajectoire permet de d´efinir un comportement du syst`eme. Une s´equence vide d’´ev´enements est ´egalement un comportement. `A cette notion de trace peut ˆetre associ´ee une op´eration de projection fournissant une trace plus abstraite. Un syst`eme est caract´eris´e par l’ensemble de ses comportements. `A un instant t, une s´equence finie d’´ev´enements d´efinit le comportement du syst`eme.
Le probl`eme du diagnostic consiste `a d´eterminer, `a partir du mod`ele du syst`eme, quelles sont les pannes (´ev´enements non observables) qui expliquent une s´equence d’observations. Dans le cadre des SED, on consid`ere qu’il s’agit de fournir la ou les traces du syst`eme `a partir desquelles il est possible d’inf´erer les pannes.
D
¯iagnostic de SED
Etant donn´es un mod`ele du syst`eme et une s´equence d’´ev´enements observables, le diagnostic du syst`eme consiste `a calculer toutes les trajectoires sur le mod`ele qui permettent de g´en´erer les ´ev´enements observ´es.
Le probl`eme du diagnostic de SED peut s’appuyer sur la notion de diagnosti-queur pour le calcul du diagnostic hors-ligne [SSL+95, SSL+96]. L’approche repose sur la notion de diagnosticabilit´e qui permet d’assurer la d´etection de la faute.
D
¯iagnosticabilit´e
Une panne est diagnosticable si elle peut ˆetre d´etect´ee avec certitude en un nombre fini d’observations apr`es son occurrence. Une panne f est diagnosti-cable si, pour toute trace d’ex´ecution s aboutissant `a f , il existe une trace t suffisamment longue telle qu’il n’existe aucune autre trace d’ex´ecution ne pou-vant se distinguer de la trace s.t
Seuls les ´ev´enements observables sont consid´er´es comme ´el´ements de la trace (on parle de projection sur les ´ev´enements observables qui filtre tous les ´ev´enements non observables). Cette d´efinition indique que toute trace du syst`eme ayant la mˆeme s´equence d’´ev´enements observables que s.t contient la panne f . La figure 2.2 pr´esente un exemple de trace s.t dont le pr´efixe s se termine par une panne f et dont le suffixe t se termine dans l’´etat a. La projection P (s.t) donne une suite d’´ev´enements observables. La panne f est diagnosticable si toutes les traces du syst`eme produisant la mˆeme suite d’´ev´enements que P (s.t) contiennent ´egalement la panne f .
Figure 2.2 – Illustration de la diagnosticabilt´e
On dit qu’une panne est n-observable si elle peut ˆetre d´etect´ee avec un nombre sp´ecifi´e d’observations n apr`es son occurrence. Par extension on dira qu’un syst`eme est observable si toutes les occurrences de pannes peuvent ˆetre d´etect´ees dans un d´elai fini.
`
A partir de cette d´efinition de la diagnosticabilit´e il est possible de construire un diagnostiqueur sur la base d’un automate observeur. Les ´etats d’un diagnostiqueur sont associ´es `a des labels F et/ou N : F si l’´etat peut ˆetre atteint par une trace contenant une panne f , N si l’´etat n’a pas ´et´e atteint par une trace contenant la panne. La figure 2.3 tir´ee de [ZL13] est l’exemple classique du diagnostiqueur (`a droite) obtenu `a partir de l’automate du syst`eme. Les ´ev´enements non-observables f et uo n’apparaissent pas dans la projection des traces possibles contrairement `a a, b ou c qui sont observables. Les ´etats du diagnostiqueur correspondent aux ´etats atteints suite `a l’apparition des observables. Ils peuvent ˆetre normaux comme 1N signifiant qu’aucune panne n’a pu se produire, f-certain comme {5F, 6F } ou {4F } indiquant avec certitude qu’une panne s’est produite et enfin f-incertain comme
Figure 2.3 – Diagnostiqueur (`a droite) ´etabli `a partir de l’automate mod`ele du syst`eme
{2N, 4F },{3N, 5F, 6F } qu’une faute a pu, ou non, se produire, en fonction des observations et donc du chemin emprunt´e par le syst`eme.
On appelle un cycle f-ind´etermin´e un cycle dans le diagnostiqueur tel qu’il est compos´e essentiellement d’´etats incertains, comme dans l’exemple le cycle de trace a.b qui relie les ´etats {2N, 4F } et {3N, 5F, 6F }. Ce cycle doit avoir pour particularit´e d’ˆetre compos´e de deux traces tel que que la faute f apparaisse dans la premi`ere mais pas dans la seconde. Sampath [SSL+95, SSL+96] d´emontre qu’un syst`eme est diagnosticable si et seulement si il n’existe pas de cycle f-ind´etermin´e dans le diagnostiqueur pour chaque type de faute f .
Les pr´ec´edentes d´efinitions constituent les fondamentaux des probl`emes de diagnostic et de diagnosticabilit´e des SED. Le diagnostiqueur est un outil ef-ficace puisqu’il permet de repr´esenter le probl`eme du diagnostic `a l’aide d’une repr´esentation compacte o`u chaque ´etat du diagnostiqueur est un diagnostic pos-sible et o`u tous les diagnostics possibles apparaissent dans un ´etat de cet automate. L’algorithme de diagnostic est efficace puisque la prise en compte d’une nouvelle observation a pour simple effet de franchir une transition. La contrepartie de cette approche r´eside dans la n´ecessit´e de disposer d’un mod`ele de fonctionnement du syst`eme correct et complet (difficile `a obtenir pour les syst`emes complexes), et dans la taille du mod`ele qui est exponentielle avec le nombre d’´etats et de pannes.