The domain of prognostics and health management (PHM) deals with assessment of state of health of system/component as well as prediction of Remaining Useful Life (RUL) has sufficiently matured in last decade leading to development of various approaches based on physics-based model, data-driven as well as hybrid approaches that blend the advantages of the former two. As almost all industrial and mission critical systems operate in closed loop, it has become imperative to develop control laws that lead to a reasonable system performance as well as guarantee desired levels of Remaining Useful Life (RUL) of the global system. In this context, health-aware control (HAC) has recently emerged as one of the domains where control synthesis is sought based upon current state of health and failure prognostics. Similar approaches are being developed in the domain of Prognostics and Health Management (PHM) to improve online and post-prognostic decision making capabilities. Depending on the considered priorities, health-aware control encompasses both objectives of controlling a system while being aware of the degradation and reliability of its components, and controlling the lifetime of system while trying to guarantee its performance and the success of its mission. From a methodological point of view, this research topic borrows complementary tools and methodological approaches from different scientific communities to build comprehensive solutions : “automatic control” (control architecture, control law synthesis), “system safety & reliability” (reliability evaluation, RUL prognosis) and “applied mathematics” (stochastic degradation modelling, ageing, …): such an “action MACS” will then be a relevant place to foster exchanges and identify possible synergies and joint works.
Two seminal events have led to the proposition of this “action MACS” : a seminar organized in November 15 & 16, 2022 in Nancy, France on Health Aware Control Design in Aerospace Domain and the Ecole d’Automatique de Grenoble 2022 on Reliability and Maintenance of Dynamic Systems: Advanced Methods and Recent Developments. Our plan is to continue and propose such events in the framework of the proposed action.
Marta Zagorowska, Ouyang Wu, James R. Ottewill, Marcus Reble, Nina F. Thornhill, A survey of models of degradation for control applications, Annual Reviews in Control, Volume 50, 2020, pages 150-173
Fatemeh Karimi Pour, Didier Theilliol, Vicenç Puig, Gabriela Cembrano, Health-aware control design based on remaining useful life estimation for autonomous racing vehicle, ISA Transactions, Volume 113, 2021, pages 196-209
Diego Rodriguez Obando, John J. Martinez, Christophe Bérenguer, Deterioration estimation for predicting and controlling RUL of a friction drive system, ISA Transactions, Volume 113,2021, pages 97-110
M. S. Jha, D. Theilliol, G. Biswas and P. Weber, "Approximate Q-learning approach for Health Aware Control Design," 2019 4th Conference on Control and Fault Tolerant Systems (SysTol), Casablanca, Morocco, 2019, pp. 418-423,
Cette action s’inscrit de manière transverse au cœur des CT S3/H2M ainsi que MOSAR, en effet l’objectif de cette action consiste en l’interaction de l’état de santé et la commande d’un système permettant ainsi de contrôler la fin de vie d’un sous-système pour adapter la maintenance de ce dernier garantissant la réussite de la mission du système.
Ces activités se distinguent nettement des activités existantes consacrées à la conception des commandes, généralement sans tenir compte de la dégradation du système, ainsi que des techniques de surveillance de l'état de santé qui se concentrent rarement sur la conception des commandes.
Il faut noter qu'ici la priorité est donnée à l'interaction de l'automatique avec les méthodologies qui traitent de la gestion de la santé des systèmes et de la sécurité, y compris l'estimation de l'état du système et la prédiction future de la santé du système.
Cette action conduira à considérer de nouvelles approches dédiées qui abordent les différents défis posés par la dégradation des systèmes tels que le profil de dégradation monotone, la dynamique à différentes échelles de temps, l'estimation de l'état caché de la dégradation pour les systèmes linéaires et non linéaires en utilisant des approches basées sur des modèles et des approches basées sur des données.
Cette action va permettre de mettre en exergue un thème émergent tant au niveau national qu’international. Concrètement, les objectifs sont les suivants :
- identifier les axes de recherche principaux et émergents développés sur ce nouveau sujet en pleine évolution, au carrefour de l'automatique et de la sécurité et de la sûreté de fonctionnement des systèmes ;
- En priorité formaliser les verrous et identifier les défis scientifiques avec les chercheurs et industriels participants, conduisant à agir pour définir un cadre théorique en lien avec un réel besoin industriel ;
- présenter les derniers résultats obtenus dans ces domaines de recherche, les différents travaux de recherche en cours et les récentes tentatives d'application dans divers domaines ;
- établir une cartographie et identifier les principales équipes de recherche travaillant sur ce thème, tant au niveau national qu'international, et les inviter à rejoindre le réseau ;
- préparer la mise en place d’une école thématique MACS à l’issue de la maturation de cette action ;
- décliner les fondations d’un socle scientifique et définir les applications pertinents pour mettre en place un working group au sein de IFAC TC 6.4 Safeprocess en accord le Chair du TC Prof. V. PUIG.
Indépendamment de la cible applicative, cette action sera l’occasion de partager de nouveaux résultats d'un point de vue scientifique, une véritable opportunité de préparer des sessions invitées dans des conférences internationales ou des numéros spéciaux dans des revues, et également de créer des tables rondes pour des discussions ouvertes sur les défis émergents.
Préparation d’une école thématique MACS
