logico-physique de modulation de débit
Eléments de modélisation exécutable d’une interaction logico-physique
7.2.3.1.
Spécification Structurelle
Afin de spécifier la structure interne du constituant d’actionnement intelligent, l’espace-solution FAI se réfère
au patron architectural Figure 127 en tant qu’architecture d’un agent technique (IAMS) interopérables avec le SIAC de la plate-forme CISPI. Cela l’amène à interpréter ce patron architectural pour prendre en compte les caractéristiques liées à la conception du constituant d’actionnement intelligent de modulation en débit et à son intégration avec le système existant (Figure 133).
Ainsi, le bloc « d’interaction logico-technologique » réalise l’interface avec le bus d’informations numérique de la
plate-forme CISPI. Il reçoit des objectifs en puissance du sous-système logique de contrôle-commande et lui fournit des
rapports sur l’exécution globale de la fonction de modulation en puissance. Ce bloc « d’interaction
logico-technologique » est également en charge de la conversion de l’objectif en puissance vers un objectif en débit. Le bloc « Acter » reçoit les objectifs en débit et valide ou non ces objectifs en fonction de la situation courante de conduite.
Une fois les objectifs validés, le bloc « Agir » élabore les ordres de contrôle en position d’ouverture de la vanne réglante
composant le bloc « d’interaction Technico-Physique ». Ce dernier est également composé d’un débitmètre qui fournit
les observations de débit au bloc « Percevoir » s’assurant que les observations sont cohérentes avec la situation
courante de conduite. Enfin le bloc « Rendre Compte » élabore des rapports concernant la modulation en débit à
travers la voie 1 qui sont ensuite transposer en puissance par le bloc « d’interaction logico-technologique » pour être
Partie 4 - 166
Figure 133 : Interprétation du patron architectural d'Actionnement Intelligent pour la modulation en débit à travers la voie 1 de la plate-forme CISPI
Spécification comportementale
En parallèle de la définition de l’architecture du constituant d’actionnement intelligent, l’espace-solution FAI
définit le comportement de ce dernier. Dans ce cas, le comportement du constituant a été spécifié avec les outils Simulink et Dymola, permettant ainsi au fournisseur d’actionneur intelligent de profiter de la puissance d’expression et de modélisation de chacun de ces outils, mais également de vérifier le comportement du constituant par co-exécution de modèle. En ce sens, la majeure partie du constituant d’actionnement intelligent a été modélisé avec l’outil Simulink,
pour représenter la structure interne du constituant (Figure 134) sous la forme de bloc Simulink (Interaction
Logico-Technologique, Acter, Agir, Percevoir, Rendre Compte, Actionner) en interaction les uns avec les autres. Le comportement interne de chacun de ces blocs est décrit en Annexe 7-2 (Tableau 24). Notons que pour la partie contrôle
du constituant d’actionnement intelligent, l’espace-solution FAI a fait le choix d’implémenter l’algorithme de régulation
intelligente CSM (Commande Sans Modèle) (Cf. Chapitre 6) paramétré pour l’occasion à la modulation de débit à travers la voie 1. Ce choix se justifie du fait que la CSM présente l’avantage de prescrire un algorithme de régulation sans
Partie 4 : Co-spécification exécutable de constituants d’actionnement et de
mesurage du système de conduite CISPI
Partie 4 - 167
Figure 134 : Modèle (Simulink) des blocs : « interaction Logico-Technologique », « Acter », « Percevoir », « Agir » et « Rendre-Compte » composant le constituant d’actionnement intelligent
Concernant le bloc d’interaction Technico-Physique, son comportement a été spécifié dans l’outil Dymola afin de profiter des bibliothèques de Modelica regroupant un ensemble de composants développés par des spécialistes du
domaine. Ainsi le modèle du bloc d’interaction Technico-Physique se compose d’un modèle logique de vanne (vrVoie1)
et d’un modèle logique de débitmètre (dVoie1) reliés entre eux par un tuyau (p3Voie1) (Figure 134).
Figure 135 : Modèle logique (Modelica) du bloc : « interaction technico-physique » composant le constituant d’actionnement intelligent
Partie 4 - 168 Vérification par co-exécution du modèle d’interaction
Une fois le modèle du constituant d’actionnement intelligent spécifié dans les outils Simulink et Dymola, le fournisseur d’actionneur intelligent est en mesure de vérifier le comportement global du constituant par co-exécution de modèles (Figure 136) et selon différents scénarios de test. Notons qu’à des fins de simulation il a fallu rajouter au niveau du modèle Modelica une « Source » et un « Puits » pour modéliser l’écoulement de l’eau à travers la vanne et le débitmètre composant le constituant d’actionnement intelligent (Cf. Annexe 7-3 - Figure 216 ).
Figure 136 : Environnement de co-simulation pour la vérification de la spécification (SFAI) du constituant d’actionnement intelligent de modulation de débit
Afin d’illustrer les activités de vérification, nous détaillons ici un scénario de test parmi d’autres. Ce scénario consiste à vérifier par co-exécution de modèles que pour différentes hauteurs dans la cuve « Source » le constituant
d’actionnement intelligent arrive à maintenir le débit d’eau (à 30 L/min) tout en satisfaisant les performances
(régulation, plage de fonctionnement et temps de réponse) requises par les exigences systèmes {RIS_FAI1, RIS_FAI2, RIS_FAI3}. L’étude des traces d’exécution (Figure 137) de la co-exécution des modèles, nous permet ainsi de vérifier le comportement global du constituant d’actionnement intelligent, mais également de dériver de nouvelles exigences à destination du domaine d’ingénierie système. En effet, en observant les traces d’exécution nous pouvons remarquer
que selon la hauteur d’eau dans la cuve de stockage (Hauteur = 0,5 m / 1 m / 1,5 m / 2m), le temps de réponse pour
atteindre le débit (ou la puissance) requis varie. Il apparait que pour une hauteur supérieure à 1,5 mètres et inférieure à
0,5 mètres le temps de réponse prescrit par l’exigence (RIS-FAI3)n’est pas satisfait (La consigne en débit doit être atteinte
entre 100 et 150 secondes). Cela peut avoir des conséquences graves sur le système :
Si le générateur de vapeur est refroidi trop lentement, il peut y avoir une surchauffe importante des
équipements pouvant entrainer leurs destructions.
Si le générateur de vapeur est refroidi trop rapidement, il peut se former des chocs thermiques pouvant
Partie 4 : Co-spécification exécutable de constituants d’actionnement et de
mesurage du système de conduite CISPI
Partie 4 - 169
Figure 137 : Traces d'exécution de la co-simulation entre le modèle Simulink et Dymola du constituant d’actionnement intelligent
En ce sens, l’espace-solution FAI raffine l’exigence (SIPro1.0)afin de prendre en compte les contraintes technologiques
imposées par le constituant d’actionnement intelligent (Figure 138). Cette exigence sera ensuite prescrite à l’
espace-problème d’ingénierie système en même temps que la spécification du modèle du constituant d’actionnement intelligent.
Partie 4 - 170
Figure 138 : Raffinement de l'exigence SIPro1.0 à partir de la connaisse KFAI4 de l’espace-solution fournisseur d’actionnement intelligent