Leur nouvelle approche pourrait révéler qu'un système de contrôle n'est pas aussi robuste qu'on le supposait, d'après les précédents tests de performance. Pour leurs travaux, l'équipe de recherche a reçu le prix du « Meilleur article » lors de la prestigieuse conférence internationale Euromicro sur les systèmes temps réel (ECRTS).

Les systèmes de contrôle qui surveillent le bon fonctionnement d'un appareil ou de ses composants sont omniprésents : régulation de la température d'un réfrigérateur, contrôle du régulateur de vitesse d'une voiture, supervision des différentes étapes de production en usine… Dans ces trois exemples, une défaillance du système de contrôle aurait des conséquences néfastes. « C'est pourquoi ces systèmes sont, par conception, robustes face à diverses perturbations », explique Martina Maggio, professeure d'informatique à l'Université de la Sarre depuis 2020, dont les recherches se situent à l'intersection de l'ingénierie des systèmes de contrôle et de la conception des systèmes informatiques.

Jusqu'à présent, les recherches se sont principalement concentrées sur la stabilité des systèmes de contrôle, c'est-à-dire le nombre de pertes de signal qu'un tel système peut supporter avant de tomber complètement en panne. « La stabilité est un indicateur important de la robustesse d'un système de contrôle, mais selon nous, les analyses doivent être plus précises. Que se passe-t-il si un capteur ou un actionneur continue de recevoir un signal, mais que le contrôleur « dépasse » son échéance et transmet le signal de contrôle avec un certain retard ? » interroge le professeur.

C'est là qu'intervient l'équipe de recherche de Martina Maggio : contrairement aux méthodes précédentes, la nouvelle approche de cette équipe internationale permet non seulement de déterminer si un système de contrôle est sûr ou non, mais aussi à quel moment ses performances commencent à se dégrader. Les scientifiques peuvent également déterminer le temps nécessaire à un système pour retrouver son plein potentiel après une baisse de performance.
« Grâce à cela, notre méthode peut révéler qu'un système de contrôle n'est peut-être pas aussi robuste qu'on le supposait, d'après les précédents tests de performance. En effet, avant qu'un système ne tombe complètement en panne, des comportements indésirables, voire dangereux, peuvent survenir. Notre méthode permet de les détecter précocement et donc de les éviter », explique Martina Maggio.

Cette nouvelle technique d'analyse permet de déterminer précisément le nombre de « dépassements d'échéance » qu'un système de contrôle peut tolérer avant que ses performances ne se dégradent en dessous d'un seuil acceptable. Cela permet également d'optimiser le système. Cette approche peut servir à déterminer quand investir davantage de ressources dans l'exécution du système de contrôle afin de maintenir ses performances. Elle peut aussi aider à identifier les surinvestissements et à économiser de la puissance de calcul en assouplissant les valeurs par défaut. Les chercheurs ont testé leur méthode sur un ensemble de référence de 133 systèmes, considérés comme représentatifs des installations de contrôle industrielles. Ils ont ainsi pu démontrer que l'analyse de performance proposée constitue une approximation valable des performances réelles du système.

Pour ces travaux, initiés par Martina Maggio à l'Université de Lund et menés en collaboration avec ses doctorants Nils Vreman et Anton Cervin (tous deux de l'Université de Lund, en Suède), ils ont reçu conjointement le prix du « Meilleur article » lors de la conférence Euromicro sur les systèmes temps réel (ECRTS) 2021. Ces travaux sont réalisés dans le cadre du projet ADMORPH du programme Horizon 2020 de l'Union européenne (http://www.admorph.eu).