Le développement d’une FTC repose sur la synthèse d’un outil d’identification de défauts rapide, et de contrôle permettant leur atténuation. Zhang et al. [56] ont proposé dans leur étude bibliographique une classification de FTC passive (PFTC) ou active (AFTC). Chacune de ces stratégies est présentée dans la prochaine section.
a. Stratégies passive : PFTC
Lebreton [55] et Oudghiri et al. [57] définissent la stratégie PFTC comme étant une compensation anticipée des défauts. Le contrôleur est construit pour être robuste à un certain nombre de défauts, ce qui permet de s’affranchir d’outils de diagnostic et de reconfiguration des lois de commande. Le PFTC est conçu hors ligne ce qui permet une atténuation rapide des défauts (par de faibles temps de calcul), mais les performances de l’outil PFTC diminuent avec le nombre de défauts considérés. En effet, une commande robuste est un compromis entre la stabilité du système et le maintien de ces performances.
Les travaux de Maharjan et al. [58] est un exemple d’application d’une stratégie de PFTC au stockage d’énergie via des batteries NiMH (Nickel Métal Hydrures). Les auteurs utilisent une unité de stockage par batterie en utilisant des convertisseurs en cascade pilotés par des PWM (Pulse Width Modulation). Leur but est de fournir un fonctionnement continu des batteries même si le convertisseur ou une batterie est en condition de défaut. Dans cet exemple, les auteurs ont la connaissance du défaut et comment celui-ci agit sur le système. Les caractéristiques du défaut sont donc connues à l’avance, ce qui rend possible la synthèse d’une commande robuste à ces défauts et notamment par l’intermédiaire d’une stratégie PFTC.
b. Stratégies active : AFTC
Les stratégies AFTC permettent d’avoir une réponse appropriée aux variations non anticipées des grandeurs caractéristiques du système. Dans ce cas, les conditions opératoires ne sont pas ou ne sont plus idéales au regard des performances attendues. Il est alors nécessaire d’appliquer une stratégie AFTC utilisant des outils de diagnostic et de contrôle pour le maintien des performances du système. Ce type de stratégies permet la compensation voire l’atténuation du
55 défaut par la sélection de lois de commande pré-calculées ou par la synthèse de nouvelles lois en temps-réel. La Figure III-I montre les différentes stratégies utilisables.
Figure III-I : Stratégies de FTC
Dans le cadre des travaux relatés dans ce manuscrit, une architecture AFTC a été utilisée pour la synthèse en ligne d’une stratégie d’atténuation de défauts. La Figure III-I montre trois actions possibles dans la stratégie AFTC. La première consiste en une reconfiguration du contrôleur qui correspond à un changement de boucle de contrôle dans le cas où l’accommodation au défaut est impossible. Le processus d’accommodation aux défauts est une adaptation des paramètres du contrôleur utilisé aux propriétés dynamiques du défaut. Une reconfiguration du système est une réorganisation de celui-ci pour permettre, par exemple, un fonctionnement en mode dégradé.
Les stratégies AFTC incorporent des outils de diagnostic, de contrôle et de décision pour permettre la compensation ou l’atténuation de défauts. La Figure III-II propose une combinaison possible entre ces outils.
56 Figure III-II : Combinaison d’outils de diagnostic, de décision et de contrôle pour la mise en
place d’une stratégie AFTC.
Le module de décisions fait le lien entre le diagnostic de défaut et le contrôle. Il permet l’élaboration de stratégies de compensation ou d’atténuation de défauts qui sont mises en œuvre
via les boucles de contrôle. L’utilisation d’une stratégie générique à base de commandes
robustes sur les systèmes PEMFC nécessite une connaissance précise du champ d’action des défauts. Or l’impact d’un défaut varie selon la PEMFC utilisée (nombre de cellules considérées, surface catalytique, topologie des canaux d’alimentation, etc…). Une AFTC permet l’utilisation de signaux facilement mesurables et pouvant être utilisés dans un (ou plusieurs) outil(s) de diagnostic. L’outil de diagnostic permet alors de s’affranchir d’une connaissance précise de la manière dont les défauts altèrent le fonctionnement des PEMFC. L’utilisation d’outils de permet donc de ne pas utiliser un modèle de défaut, mais nécessite tout de même la connaissance des variables observées pour leurs diagnostics et atténuations (utilisation des AdD et de l’ASD). L’utilisation d’outils de contrôle au sein d’une AFTC nécessite de définir les variables à contrôler. En effet, dans le cas des systèmes PEMFC, la définition d’un cahier des charges classique : précision, rapidité et stabilité ne suffit pas. Pour les systèmes complexes où l’état de santé (ou SoH pour State of Health) doit être impérativement pris en considération, et par souci de fiabilité, il est important de comprendre le couplage « stratégie de contrôle/SoH » afin d’adapter le contrôle aux phénomènes physico-chimiques s’y produisant. La SoH est une évaluation des dégradations subies par le système. Kim et al. [59] estiment le SoH d’un système vu du diagnostic à-travers l’utilisation d’une transformée discrète en ondelettes en fonction de ces conditions opératoires. Cette démarche leur permet de connaître quelles sont les anomalies en cours durant le fonctionnement de la PEMFC. Chen [60] propose dans ces travaux de
57 déterminer la durée de vie utile restante à la PEMFC basée sur des méthodes de calculs de distances géodésiques sur les mesures effectuées. Cette démarche a pour objectif le pronostic de la durée de vie utile des PEMFC sachant que celle-ci est fortement corrélée à la SoH de la PEMFC.
Les outils de diagnostic ont déjà fait l’objet d’une description dans la première partie à la section « Outils de diagnostic pour les PEMFC ». Parmi les outils diagnostic présent en littérature, uniquement ceux qui sont utilisable en ligne peuvent être intégrés à une stratégie AFTC. En effet, la détermination de la stratégie d’atténuation étant faite en ligne, les outils de diagnostic doivent nécessairement être utilisables en ligne. Les outils de contrôle adaptés aux stratégies AFTC sont présentés dans la prochaine section alors que les processus de décision sont présentés en dernière section.