Master 2 Research in Automatic control (2009-2010)

Master 2 Research in Automatic control
(2009-2010)
Overview
The Master is a one-year (60 ECTS) Program which brings the following skills: Analysis, modelling and
simulation of dynamical systems, Design and optimisation of controlled systems, Design of embedded control
systems , System supervision, Fault diagnosis, monitoring and reconfiguration.
The program objective is to provide advanced knowledge in automatic control which stands at the core of all
industrial and service sectors: energy, environment, transport (sea, air, space, ground), robotics, manufacturing,
food processing industry, oil and gaz industry, biomedical, process engineering….
The course consists of 2-semester study of 30 ECTS. The first semester is made of mandatory and elective
courses and is dedicated to a specialization in:
• Condition monitoring and diagnosis
• Control and supervision of industrial processes
• Mechatronics and embedded control systems
Most of the courses of these specialization programs will be given in English.
Final project work : master thesis (30 ECTS)
The second semester is dedicated to the end-of-study training project to be done either in industry or in a
laboratory (in Grenoble as GIPSA-lab, INRIA, GSCOP, in France or in a partner university).
Detailed course description:
The students will have to follow about 160 H of courses (30 ECTS – 4 modules) and seminaries selected in the
following list:
8 ECTS
Background on Linear systems and on Discrete-events systems, Seminary
8 ECTS
Advanced control for Linear and Non linear systems (Optimal and Predictive control, Robust
control for MIMO systems, Analysis and control of nonlinear systems)
8 ECTS
System theory (Tutorials in system theory, LMIs for control, Discrete Event Systems : Controller
Synthesis, Multivariable linear systems, Nonlinear observers)
Production management (Performance assessment, Logistics, Scheduling)
6 ECTS
6 ECTS
6 ECTS
Diagnosis and realibility (Diagnostic analysis of industrial plants, Withdrawal strategies and safe
keeping policies, Monitoring of industrial plants, Observers for diagnostic, Statistical Analysis and
Classification)
Mechatronics (Control-algorithms implementation for embedded systems, Modeling and control of
mechatronic systems, Robotics)
After completion of this Master degree, students may apply for Ph.D. programs in Europe and/or working as
scientist or R&D engineer in industry.
Academic Contact:
Pr. Olivier Sename, GIPSA-lab, Department of Control Systems, ENSE3 - BP 46, 38 402 Saint Martin d'Hères
Cedex, GRENOBLE, FRANCE
Tel +33 4 76 82 62 32 , Fax +33 4 76 82 63 88 email: [email protected]
Master 2 Research in Automatic control
(2009-2010)
MASTER 2ème ANNEE EEATS GRENOBLE – ANNEE 2009/2010
M2R - Spécialité Automatique
Responsable : Olivier SENAME
AP
Contact : [email protected]
Secrétariat :
Virginie Pulfer
ENSE3
Scolarité, BP 46
38402 St Martin d'Hères
URL Web
www.gipsa-lab.inpg.fr/m2rauto
Tél : +33 (0) 4.76.82.71.65
Email : [email protected]
Programme des enseignements
TRONC COMMUN
Module Automatique des systèmes linéaires et des systèmes à événements discrets
Automatique : Introduction aux systèmes linéaires – S.Gentil
Représentation et structure des systèmes ; Commande avec retour d'état : commandabilité et stabilisabilité ;
Observateurs asymptotiques : observabilité et détectabilité ; Commande avec retour d'état estimé ; Théorème de
séparation
20 h
Productique : Représentation et analyse des systèmes à évènements discrets – C.Commault
Eléments de la théorie des graphes ; Plus courts chemins ; Ordonnancement – PERT ; Flot maximum ; Chaînes
de Markov discrètes, comportement stationnaire et transitoire.
20 h
Séminaire
Le contenu du séminaire change chaque année. Par principe, il est dispensé par une personnalité reconnue
extérieure à l’Ecole Doctorale. En général nous organisons un séminaire spécifique à chaque option, il est
également suivi par des doctorants dans le cadre de la formation au cours de la thèse. Le rôle essentiel du
séminaire est d’offrir une ouverture sur un sujet de recherche par un spécialiste. . Les intervenants des dernières
années sont les suivants : S. YOVINE (CR CNRS VERIMAG), P. ROUCHON (PR EM Paris), E. RUTTEN, A.
GIRAULT, D. SIMON (CR INRIA Rhône-Alpes), M. STAROSWIECKI (PR Univ. Lille), C. ARTIGUES
(MCF Univ. Avignon), J.B. LEGER (Predict Nancy), D. ARZELIER (LAAS Toulouse), D. SAUTER (CRAN,
Nancy), J.F. LAFAY (IRCCyN, Nantes), B.Brogliato (INRIA RA).
15 h
Module Commande avancée des systèmes linéaires et non linéaires.
Commande robuste (Cours en Anglais) – ROBUST CONTROL – O.Sename
14 h
Valeurs singulières et norme H∞, stabilité ; Performances nominales ; Limitations de performances ; Fonctions
de sensibilité ; Types d’incertitudes ; Robustesse en stabilité et en performances ; Commande H∞ , µ-analyse.
Commande prédictive et optimale (Cours en Anglais) – PREDICTIVE CONTROL – M.Alamir
14 h
Critère d’optimalité à horizon infini, Principe de Bellman, Critère à horizon fini, Principe de programmation
dynamique. Application aux systèmes linéaires non contraints (La formulation LQ, Les équations de Riccati,
Exemples.) , La commande prédictive (Introduction des contraintes, Le principe de la commande prédictive à horizon
fini, Condition de la stabilité, Exemples). La commande prédictive des systèmes non linéaires (Stabilité de la boucle
fermée, Paramétrisation de la commande, Outils de résolution,Exemples.). Etude de cas d’étude complet.
Systèmes non linéaires (Cours en Anglais) – NON LINEAR SYSTEMS – G.Besançon
14 h
Représentation et analyse des systèmes non linéaires (approche géométrique, méthodes de Lyapunov…) ; Commande par
retour d’état (synthèse par linéarisation, par fonctions de Lyapunov…) ; Observateurs (synthèse par linéarisation, par grand
gain…).
Projet – Travail Personnel
Sujet d’étude , Homework….
Master 2 Research in Automatic control
(2009-2010)
Module Théorie des systèmes.
Systèmes multivariables - C.Commault
Introduction ; Les différentes représentations : état, transfert, factorisations polynomiales ; Pôles et zéros
multivariables ; Théorie géométrique : sous-espaces (A-B) invariants, de commandabilité ; Rejet de
perturbations.
10 h
Observateurs non linéaires (Cours en Anglais) - Non Linear Observers - G.Besançon
10 h
Systèmes non linéaires et notions d'observabilité (définitions, caractérisations, singularités). Structures de base pour la
synthèse d'observateur (type Luenberger vs type Kalman). Moyens de mise en oeuvre (interconnexion, transformation,
optimisation). Exemples d'applications
Les Inégalités Linéaires Matricielles pour la commande – (Cours en Anglais) - LMIs in control - O.Sename
10 h
Rappel d'optimisation convexe, Qu'est-ce qu'un Inégalité Linéaire Matricielle (LMI). Systèmes dissipatifs et LMIS
(BRL, PRL). Critères de stabilité et performances nominales (H2, Hinf). Synthèses de contrôleurs H2, Hinf, multiobjectifs (relaxation, retour d'état, retour dynamique de sortie). Applications aux cas des systèmes à retards. Extension
au cas des systèmes Linéaires à Paramètres Variants.
Synthèse de contrôleurs pour les SED – H.Alla
10 h
Chapitre 1. Les automates finis (Les langages, Systèmes à états finis, automate fini, Des automates aux expressions
régulières). Chapitre 2. Synthèse d'un contrôleur basé sur les automates ( Comportement en boucle ouverte et en boucle
Fermée, Langage contrôlable, Existence d’un superviseur et algorithme de synthèse). Chapitre 3. Synthèse d'un
contrôleur basé sur les réseaux de Petri (Invariants de marquage, Places de contrôle, Cas des transitions incontrôlables)
Projet – Travail personnel
Etude biblio….
PARCOURS MECATRONIQUE –MECHATRONICS (AU CHOIX)
Modélisation et Commande des systèmes mécatronique optimale (Cours en Anglais) – Modeling and control of
mechatronic systems – J. Martinez
16h
Généralités sur la mécatronique, c-a-d approche intégrée (capteurs/actionneurs, systèmes dynamiques,
microprocesseurs, systèmes de communications). Quelques éléments de modélisation pour les systèmes mécatroniques
sont donnés par exemple à l'aide des bond-graphs. Illustration sur quelques systèmes mécatroniques
Robotique (Cours en Anglais) – Robotics – N.Marchand
Modélisation (Représentation dans l'espace, Cinématique directe : Exemples sur des robots à 4ddl, 5ddl, etc..., Cinématique inverse, Dynamique : Dynamique prépondérante, Dynamiques élevées Frottements). Identification,
estimation et commande (Détermination des paramètres, Commande en position et orientation, Passivité, découplage
non linéaire, Génération de trajectoires dans un environnement connu, évitement l'obstacle, etc., Exemples sur robots
fixe et mobile, Commande en effort).
12h
Conception conjointe commance/implémentation (Cours en Anglais) – Control-algorithms implementation for
embedded systems – D.Simon
10h
Rappels sur l’ordonnancement temps-réel, Gestion des ressources informatiques, Contraintes d’implémentation de
régulateurs dans un calculateur, Outils et méthodes de génération de codes (langage synchrone LUSTRE), Adaptation
des paramètres des tâches de commande à l’utilisation des ressources. Illustration sur la commande de robots et de
drones.
Projet – Travail personnel
Projet scientifique, Etude biblio….
PARCOURS DIAGNOSTIC ET SURVEILLANCE – DIAGNOSIS AND MONITORING (AU CHOIX)
Analyse diagnostique (Cours en Anglais) - FAUT DETECTION AND DIAGNOSIS - O.Adrot
8h
Master 2 Research in Automatic control
(2009-2010)
Principes fondateur de la logique formelle et de l'Intelligence Artificielle, Formalisation d'un problème en vue de son
diagnostic. Algorithmes de conception de test (propagation de valeurs, graphes bipatites), cas particulier de la
redondance matérielle. Placement de capteurs en vue du diagnostic. Performance des systèmes de diagnostic :
détectabilité, discriminabilité et diagnosticabilité. Analyse diagnostique par lecture directe de table de signature
Analyse diagnostique à base de consistance, cas particulier des modèles de mauvais fonctionnement Application au
génie des procédés, à un réseau de distribution, à des réseaux de capteurs hydrologiques, à une machine à courant
continu, au trafic routier et à l'apprentissage humain
Surveillance (Cours en Anglais) - FAUT DETECTION AND DIAGNOSIS - S.Ploix
8h
Concepts et Terminologie, Construction de relations de parité, Prise de décision par tests d’hypothèses, Prise en compte
des incertitudes de modèles grâce à l’outil ensembliste, Diagnostic par reconnaissance des formes et classification.
Observateurs pour la surveillance - (Cours en Anglais) - Observers for diagnosis O.Sename/G.Besançon
10 h
Génération de résidus à base d'observateurs, Observateurs à entrées inconnues, Observateur par placement de structure
propre, Observateurs robustes, Observateurs adaptatifs, Observateurs non linéaires
Analyse statistique et classification Rappels mathématiques, Analyse en Composantes Principales (ACP), Classification Automatique (CAH)
10 h
Maintenance, fiabilité, analyse des risques - JM.Flaus
10 h
Notions de base (fiabilité, disponibilité, maintenabilité, faute, erreur, défaillance, formalisation de la notion de risque,
prévention et protection). Document unique, Etudes de danger. Méthodes de modélisation pour la surete de
fonctionnement. Analyse Préliminaire des Risques
PARCOURS SYSTEMES A EVENEMENTS DISCRETS (AU CHOIX)
Méthodes analytiques - C.Commault
Introduction ; Le montage (différents types de montage, l'équilibrage de chaîne) ; Les job-shop (évaluation de
performances par les graphes d'événements temporisés) ; Chaînes de Markov (applications en fiabilité) ;
Introduction aux réseaux de files d'attente ; Lignes de fabrication.
20 h
Logistique et simulation des SED – M.Jacomino
22 h
La gestion de production : ses fonctions. La gestion des stocks : rôle du stock, gestion par point de commande, gestion
calendaire. La planification : le MRP, la planification hiérarchisée. Les données techniques : les nomenclatures, les
gammes. L'ordonnancement. Le juste à temps : le flux tiré, le Kanban, le flux tendu, le KAIZEN. L'implantation : la
famille de produit, la gamme type, l'îlot ou la ligne de production. Les outils informatiques de la gestion de production.
La fonction logistique au sein de l'entreprise. La simulation dans le cycle de vie d'un produit. Actions de base de la
simulation à événements discrets.
Ordonnancement – M-L.Espinouse
Description des problèmes d'ordonnancement ; Complexité et approche de résolution.
14 h
Principaux Laboratoires de recherche sur lesquels s'appuie la spécialité
Type équipe
N°
équipe
UMR
5216
INRIA
FRE
3028
Libellé équipe
GIPSA-lab – Département Automatique
Etablissements
INPG-UJF-CNRS
INRIA Rhône-Alpes
www.inrialpes.fr
INRIA Montbonnot
Laboratoire G-SCOP
ENSGI
INPG-UJF-CNRS
Nom du responsable de
l’équipe
Didier GEORGES
François SILLON
Yannick FREIN