Complex Cyber Physical Systems Co-Simulation With The CoSim20 Framework For Efficient And Accurate Distributed Co-Simulations Giovanni Liboni

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Giovanni Liboni. Complex Cyber Physical Systems Co-Simulation With The CoSim20 Framework For Efficient And Accurate Distributed Co-Simulations. [cs]. Université Côte d’Azur, 2021. English. ￿tel-03295443￿

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Co-simulation de systemes complexes avec le framework CoSim20 Pour des co-simulations distribuées performantes et fidèles Giovanni LIBONI Inria Sophia Antipolis – Méditerranée, Équipe Kairos Safran Tech, Modélisation & Simulation

Présentée en vue de l’obtention Devant le jury, composé de : du grade de docteur en Informatique Jean-Philippe Babau, Professeur, Université de Bretagne Occidentale – Rapporteur d’Université Côte d’Azur Frédéric Boulanger, Professeur, Centrale Supélec - Dirigée par : Frédéric Mallet Examinateur Co-encadrée par : Julien Deantoni Bernard Coulette, Professeur, Université Toulouse Jean Jaurès - Rapporteur Guy De Spiegeleer Julien Deantoni, Maître de conférence – Université Côte Date de soutenance: d’Azur - Co-Encadrant Virginie Galtier, Enseignante-chercheur , Centrale Supélec - 21 Avril 2021 Examinatrice Frederic Mallet, Professeur, Université Côte d’Azur – Directeur de thèse Maurice Theobald, Ingénieur chercheur, Safran Tech – Invité

Résumé

Les systèmes cyber-physiques sont des systèmes d’ingénierie complexe dans lesquels les parties computationnelles communiquent entre elles et avec les parties physiques décrivant l’environnement. Pour apprivoiser la complexité croissante de ces systèmes, ils sont généralement décomposés en différentes parties qui sont modélisées par différents experts, éventuellement issus de différentes organisations. Ces experts utilisent un langage adapté à leur problème, à la fois syntaxiquement et sémantiquement. À ce stade, d’une part on obtient des modèles exécutables des parties computationnelles et des modèles exécutables des parties physiques et, d’autre part, les modèles exécutables ne doivent pas violer les propriétés intellectuelles lorsqu’ils sont partagés et sont donc généralement partagés en tant qu’unités de simulation en boîte noire. Cependant, pour comprendre le comportement émergeant de l’ensemble du système, il est nécessaire de faire une simulation collaborative ; où les unités de simulation de différentes disciplines sont coordonnées pour échanger des données aux moments opportuns. Les problèmes avec les approches existantes sont multiples. Premièrement, les unités de simulation exposées sous forme de boîtes noires ne permettent pas de prendre en compte les spécificités sémantiques de chaque modèle. Deuxièmement, les co-simulations sont aujourd’hui principalement basées sur une interface de programmation dirigée par le temps, et il a été montré que de telles interfaces introduisaient, lorsqu’elles sont appliquées à des systèmes cyber-physiques, des «retards artificiels» dus à la co-simulation elle-même. De tels retards impliquent une mauvaise précision qui peut invalider les résultats de la co-simulation. De plus, réduire ces délais de co-simulation implique de mau