Découverte automatique de circuits en électronique de puissance

B. Robisson

LIP6 2002/002: THÈSE de DOCTORAT de l'UNIVERSITÉ PARIS 6 LIP6 / LIP6 research reports
211 pages - Septembre/September 2001 - French document.

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Thème/Team: Apprentissage et Acquisition de Connaissances

Titre français : Découverte automatique de circuits en électronique de puissance
Titre anglais : Automatic Discovery of power electronic circuits

Résumé : Inventer des circuits de l'électronique de puissance est une activité intellectuelle qui met en jeu de nombreuses connaissances, requiert du savoir-faire et de la créativité. L'objectif de cette thèse est de concevoir un système informatique simulant cette activité. A cet effet, un système constitué de deux modules a été implanté.
Le premier propose les circuits qui ne présentent pas de grossier défaut de conception, au terme d'une recherche heuristique dans un espace organisé en hiérarchie d'abstractions. Cette organisation particulière des connaissances permet de focaliser, aussi tôt que possible, la recherche sur les circuits potentiellement intéressants. Pour éviter que ce module engendre des doublons, la représentation par graphes de liens a été utilisée. Cette mise en {\oe}uvre a donné lieu à un algorithme qui, contrairement à ceux qui ont été décrits dans la littérature, transforme un circuit en un graphe de liens parfaitement adapté au formalisme.
Le second module analyse qualitativement le fonctionnement des circuits ainsi engendrés. Il décrit notamment leur fonctionnement dans des termes identiques à ceux employés par les ingénieurs. Il permet ainsi d'exprimer intuitivement les critères imposés par un cahier des charges et de sélectionner les circuits qui le vérifient.
L'approche proposée est viable car le système a redécouvert les principaux représentants de classes importantes de circuits. Il a également proposé de circuits nouveaux aux performances a priori comparables à celles des circuits connus. Le système présenté dans cette thèse permet ainsi d'envisager une étude rationnelle des dispositifs de l'électronique de puissance. Plus généralement, il prouve l'efficacité des techniques d'intelligence artificielle sur un domaine concret et met en évidence l'intérêt de l'utilisation des abstractions pour la résolution de problème.

Abstract : The discovery of power electronic circuits is a task which involves large domain knowledge and which requires ability and creativity. This thesis aims to create a computer system which simulates this task. A system composed of two modules has been implemented.
The first module generates the circuits without rough design defect. This module realizes a heuristic search in a hierarchy of abstractions. This knowledge organization is used in order to focus, as soon as possible, the search towards the more interesting circuits. To generate circuits without redundancy, we have used the bond graph representation. We have also proposed a new algorithm which, contrary to existing ones, transforms a circuit into a bond graph fully adapted to the formalism.
The second module analyses qualitatively the functioning of the generated circuits. It describes this functioning in the same terms than those which are used by engineers. So, it can be used to express given specification easily and then to select the circuits which verify this specification.
This general approach is successful for discovering circuits because the system generated the representatives of important classes of circuits. It has proposed new circuits which seems to be as efficient as circuits that are already known. The proposed system is an original tool for the rational study of power electronics circuits. More generally, it proves the efficiency of artificial intelligence methods on a technical domain and points out the interest of abstraction for problem solving.

Mots-clés : Découverte scientifique, Abtractions, Recherche heuristique, Electronique de puissance, Simulation qualitative, Graphes de liens

Key-words : Scientific discovery, abstraction, heuristic search, power electronics, qualitative simulation, bond graphs

Publications internes LIP6 2002 / LIP6 research reports 2002

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