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Emanuele GARONE


coordonnées


Ecole polytechnique de Bruxelles
Emanuele GARONE
tel 02 650 26 86, Emanuele.Garone@ulb.ac.be
Campus du Solbosch
CP165/55, avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Bruxelles




unités de recherche


Automatique et analyse des systèmes [Control Engineering and System Analysis] (S.A.A.S.)



projets


ARC - Supervision avancée et sûreté de fonctionnement des systèmes complexes: application aux réseaux électriques [Advanced supervision and dependability of complex processes: application to power systems]
La supervision et la sûreté de fonctionnement des systèmes complexes sont des disciplines de plus en plus cruciales pour assurer le fonctionnement des installations industrielles dans des conditions contraignantes de sécurité et de respect de l'environnement tout en maintenant leur compétitivité. La supervision des procédés a pour objet la détection la plus rapide possible des comportements anormaux d'un système et la localisation de leur origine. De tels comportements témoignent d'un dysfonctionnement ou d'une panne naissante. La supervision est réalisée en ligne et elle fait notamment appel à des outils de traitement du signal et d'automatique. La sûreté de fonctionnement vise quant à elle à fournir des indicateurs de performance (fiabilité, disponibilité, maintenabilité, sûreté') d'un système vis-à-vis de sa tenue aux défaillances dont il serait potentiellement l'objet, comme à en planifier les opérations de maintenance sur la base des risques et des coûts opérationnels du système. Le calcul de ces indicateurs est effectué hors ligne et requiert une modélisation stochastique détaillée du système considéré. Ces deux domaines sont étroitement liés en pratique et l'objectif de ce projet est de stimuler la recherche multidisciplinaire à l'interface entre ces disciplines. Afin de diriger les développements théoriques vers des problèmes réalistes, on se basera sur un domaine d'application concret, à savoir le système de production, de transport et de distribution de l'énergie électrique. On se focalisera plus précisément, sur les questions suivantes qui concernent manifestement l'interaction entre la supervision et la sûreté de fonctionnement et qui sont pertinentes pour les applications aux réseaux électriques : (a) stratégies de maintenance basées sur un système de supervision pour des systèmes complexes distribués géographiquement, avec application au réseau de transport et de distribution de l'électricité, (b) traitement dynamique des cascades d'événements avec application aux transitoires accompagnés de perte de protection dans les réseaux de transport et de distribution, (c) supervision et régulation fiables, avec applications d'une part aux éoliennes, en vue de leur permettre de participer aux services systèmes (réglage de la tension, de la fréquence, possibilité de fonctionnement en îlotage) et d'autre part aux réseaux géographiquement étendus [Supervision, reliability, maintenance and safety of complex systems are becoming more and more important in order to ensure that industrial processes work in stringent safety and environmental constraints, while keeping their competitiveness. Advanced process supervision, also called fault detection and isolation (FDI), aims at detecting as fast as possible the abnormal behaviours of a system and localizing their origin. Such behaviours indicate a malfunction or an incipient failure. Supervision is performed on-line and requires tools from signal processing and control engineering among others. On the other hand, reliability, availability, maintenance and safety (RAMS) analyses aim at providing performance indicators for a given system with respect to its ability to cope with failures, and at planning maintenance operations on the basis of the risks and operational costs of the system. Such indicators are computed off-line, and this requires a detailed stochastic model of the considered system. In practice, these two scopes are closely related and the objective of this project is to stimulate multidisciplinary research at the interplay between these disciplines. In order to lead theoretical developments to realistic problems, we will consider a concrete application field namely the production, transmission and distribution of electrical energy. The focus within this project will be on the following issues that clearly deal with interaction between supervision and RAMS, and that are relevant for the indicated power system applications: (a) monitoring-based maintenance strategies for complex geographically distributed systems with application to the transmission grid, (b) dynamic treatment of cascade events in loss-of-protection transients in the transmission grid, (c) reliable supervision and control with a first application to wind mill installations, in order to allow their participation in ancillary services (voltage or frequency control, possibility of islanded operation), and a second application to wide-area monitoring and control of large power systems.]

PAI-DYSCO
Le SAAS, regroupé avec le service 3BIO, forme l'équipe ULB du pôle d'attraction interuniversitaire DYSCO (Dynamical systems, control and optimization). Il s'agit d'un réseau d'excellence qui regroupe un ensemble de huit équipes de recherche actives dans le domaine de la théorie des systèmes, de l'automatique et de l'optimisation en Belgique. L'équipe ULB contribue à quatre de cinq « workpackages » du PAI DYSCO par ses travaux dans les domaines suivants : -détection de défauts et diagnostic -régulation non linéaire -modélisation, optimisation et régulation des procédés (bio) techniques -modélisation et commande des systèmes biomédicaux. Pour plus d'information : http://sites.uclouvain.be/dysco [The SAAS, grouped with the 3BIO department, make the ULB team of IAP DYSCO (Dynamical systems, control and optimization). This excellence network is made of a set of eight research teams active in the area of system theory, control and optimization in Belgium. The team from ULB contributes to four of the five workpackages of the IAP DYSCO thought its works in the following areas: -fault detection and diagnosis -nonlinear control -modeling, optimization and control of (bio) chemical processes -modeling and control of biomedical systems. For more information : http://sites.uclouvain.be/dysco]

Commande et estimation à distance au travers de réseaux peu fiables [Remote Control and Estimation through unreliable networks]
A l'opposé d'un problème de régulation classique où les différents composants (les capteurs et actionneurs) sont souvent proches et donc connectés par des canaux dédiés (par exemple des câbles séries), les systèmes distribués géographiquement utilisent des réseaux classiques (non dédiés) pour communiquer et échanger de l'information. La communication introduit donc une incertitude car les données peuvent être retardées ou perdues. L'activité de recherche dans ce créneau est consacrée principalement au problème de régulation au travers d'un canal pour lequel des paquets peuvent être perdus. D'autres thématiques sont également envisagées comme la sélection optimale de capteur et la problématique de la sécurité (détection d'attaques malveillantes) [Unlike the classical control paradigm, where components, i.e. sensors, controllers and actuators, are often co-located and therefore connected via dedicated channels (e.g. serial cables), spatially distributed systems makes use of general purpose networks to communicate and exchange information. As a consequence the communication introduces uncertainty as data may get delayed or lost in the communication. The research activity in this field was mainly devoted to the problem of control through erasure channel (channel in which packets may be lost accordingly to a Bernoulli variable). Further research directions in this topic regards optimal sensor selection topics and security topics (detection of malicious attacks)]

Régulation prédictive distribuée et centralisée [Distributed and Centralized Model Predictive Control]
La philosophie de régulation prédictive consiste à calculer, sur la base des mesures de l'état actuel d'un procédé, la meilleure séquence de commandes de sorte que l'évolution estimée du procédé satisfasse à des exigences de performance et/ou de contraintes. La stratégie de commande obtenue est appliquée au procédé jusqu'à ce que de nouvelles mesures soient disponibles et qu'une nouvelle séquence de commandes soit calculée. L'activité de recherche dans ce créneau se focalise sur le développement de schémas de régulation prédictive pour des systèmes linéaires temps variant soumis à des contraintes de saturation, à l'usage de la « Sum of Squares » pour les schémas de régulation prédictive non-linéaire (approche « command governor »). Quelques applications ont été traitées, notamment la commande de grilles intelligentes et la régulation thermique. [The Model Predictive Control philosophy consists in computing, on the basis of actual state plant measurements, the best sequence of control moves such that plant forecasts fulfil specific performance and/or constraints requirements. The obtained control strategy is applied to the system until new plant measurements are available and then a new set of virtual input moves is computed. The research activity in this field is been mostly devoted to the development of MPC schemes for Linear Parameter Varying (LPV) systems subject to saturation constraints, to the use of Sum of Squares for nonlinear MPC schemes and to the developments of distributed schemes for the management of the reference (Command Governor approach). A few applications have been investigated, including smart grid control and thermal control.]

Commande et coordination de réseaux de robots mobiles hétérogènes [Control and coordination of networks of heterogeneous mobile robots]
La complexité des applications envisagées pour les futurs réseaux de véhicules autonomes impose d'avoir des éléments individuels ayant une large gamme de fonctions différentes et qui ne peuvent pas être toutes intégrées sur une seule plateforme. Il est donc nécessaire de coordonner différentes unités spécialisées de manière fiable, rapide et efficace. Des progrès considérables ont été effectués dans la commande coopérative de réseaux de véhicules homogènes. L'objet principal de cette recherche est l'étude des réseaux hétérogènes qui actuellement sont encore relativement mal compris. L'objectif est d'étudier les techniques de commande et de planification pour ce genre de réseaux robotiques. Actuellement, nous nous intéressons à la planification de mission d'un réseau de véhicules différents résultant de la combinaison (i) d'un transporteur de surface autonome, lent et ayant un grand rayon d'action (typiquement un bateau) et (ii) véhicule volant plus rapide (typiquement un drone) ayant un rayon d'action limité. D'autres développements concernent l'étude des forces d'interaction entre différents véhicules reliés par des cordes et câbles. [The complexity of many applications envisioned for future autonomous vehicle networks requires a broad range of capabilities for individual units which cannot be implemented on a single platform class. Rather, it may be necessary to coordinate several specialized units to attain complex objectives in a reliable, timely, and efficient fashion. While considerable progresses have been made on cooperative control of networks of homogeneous vehicles, heterogeneous networks are still relatively poorly understood and represent the main topic of this research line. The goal of this research task is to study the control and the planning techniques that are needed to control such a class of robotic networks. Actually, preliminary interesting studies are developed for the mission planning of a relevant class of vehicles network, arising from the combination of (i) a slow autonomous surface carrier (typically a ship) with long range operational capabilities and (ii) a faster flying vehicle (typically an UAV) with a limited operative range. Further studies regard the forces interactions between different vehicles linked through ropes and cables.]



prix


Best Student Paper Award Finalist for the IEEE Conference on Decision and Control (IEEE CDC 2008) in New Orleans for the paper ''LQG Control for distributed systems over TCP-like Erasure Channels''



disciplines et mots clés déclarés


Analyse des systèmes Automatique

choix de capteur command governor coordination détection de défauts diagnostic effacement de canal Équipes de robots modélisation optimisation planification de mission reference governor régulation distribuée régulation non linéaire régulation par réseau régulation prédictive régulation sous contrainte réseau de capteurs sans fil réseaux électriques routage sécurité supervision sûreté de fonctionnement systèmes biomédicaux