Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Jacques RICHALET : Ingénieur civil de l’Aéronautique (École nationale supérieure de l’Aéronautique et de l’Espace) - Master of Sciences, Berkeley (USA) - Docteur ès sciences, Paris - Directeur scientifique de l’ADERSA (Association pour le développement de l’enseignement et de la recherche en systématique appliquée)
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Denis STIEVENART : Ingénieur civil de l’école polytechnique de Mons (Belgique) - Ingénieur instrumentiste service Automatisation Instrumentation (Sollac DK)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les fours de cokerie à enfournement TAB (Tout au Barillet) sont des unités très perturbées. À partir de charbon et par cuisson à haute température, elles doivent produire du coke sidérurgique et du gaz de cokerie qui, avec les cycles d’enfournement et de défournement des fours, sont fournis à des débits très variables avec des à-coups brutaux. Ces gaz, venant d’une batterie de fours, sont rassemblés dans de larges tuyaux dits « barillets » qui débitent dans un grand collecteur ; celui-ci amène la production vers une unité de lavage et d’épuration.
La recherche d’amélioration de performance et les contraintes d’environnement font qu’il est nécessaire d’améliorer la régulation de pression des barillets.
En effet, si cette pression est inférieure à la pression atmosphérique, des entrées d’air risquent de créer des combustions internes, et si la pression est trop élevée les fuites, fatalement toujours présentes sur ce type d’installation, risquent de libérer des gaz nocifs dans l’atmosphère. Afin de satisfaire strictement ces objectifs, une régulation hautement performante est nécessaire.
Les régulateurs classiquement utilisés dans le monde sur ce type de processus, par les unités sidérurgiques ordinaires, sont du type PID standard, mais cette technique de commande se trouve en limite de potentialité si les performances visées augmentent, dans l’effort actuel de compétitivité.
Étant donné la nature multivariable, non linéaire et très perturbée du processus, une commande prédictive s’impose donc, capable de prendre a priori en tendance, comme c’est le cas ici, les perturbations mesurées. On connaît [3] les avantages de ce type de commande : robustesse, performance, facilités de réglages, prise en compte de contraintes, etc., qui font qu’elle se répand rapidement dans tous les secteurs industriels aussi bien lents (par exemple fours) que rapides (par exemple laminoirs). Cependant, elle a aussi des inconvénients : elle nécessite un calculateur spécifique, et elle se fonde sur l’utilisation d’un modèle prédictif qu’il s’agit, ici, d’élaborer et d’identifier.
Le présent texte fait suite à l’article [R 7 140] (cf. archives) « Modélisation et identification des processus », dont il constitue un exemple d’application. Le lecteur devra donc prendre d’abord connaissance de ce texte.
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Commande
En anglais
6. Simulateur
6.1 Identification des PID
Dans ce cas particulier, il convenait de comparer a priori deux lois de commande, d’où la nécessité d’établir un simulateur du processus en boucle ouverte, puis un simulateur avec les régulateurs actuels (qu’il s’agit donc d’identifier), et un autre simulateur avec une loi de Commande Avancée (Commande Prédictive) afin de faire une comparaison objective des performances de ces deux commandes.
Il peut paraître curieux a priori « d’identifier un régulateur PID » supposé connu. Il n’en est rien car, contrairement à ce que l’on pourrait croire :
-
les schémas de commande des PID sont toujours spécifiques (documentation !) ;
-
leurs paramètres et leurs variables font l’objet de cadrages multiples, pas toujours connus ;
-
des filtres de paramètres inconnus interviennent un peu partout.
Dans ces conditions, il est beaucoup plus simple, et surtout plus sûr, de considérer le régulateur comme un processus ordinaire et de l’identifier en tant que tel. On lui fait subir un pré-traitement de filtrage parallèle non symétrique (F (p )) sur l’entrée et p (F (p )) sur la sortie), afin d’éliminer l’effet intégrateur [1] [2].
On tend alors vers un simulateur complet du processus bouclé, sur lequel toute évaluation comparative de loi de commande peut être faite objectivement avec un simulateur recetté correctement.
Nous ne traiterons ici, pour raison de simplicité de l’exposé, que le cas de la petite vanne (figure 21), où l’on a soumis le processus, qui jusqu’à maintenant était en boucle ouverte, à une sollicitation indépendante de consigne de pression.
La structure retenue est de la forme :
...
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Simulateur
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RICHALET (J.) - Modélisation et identification du processus. - R7140, Traité informatique industrielle, Techniques de l’Ingénieur, avril 1983.
-
(2) - RICHALET (J.) - Pratique de l’identification. - ADERSA, Hermès, (1991).
-
(3) - RICHALET (J.) - Pratique de la commande prédictive. - ADERSA, Hermès (1993).
-
(4) - FORTIER (A.) - Mécanique des fluides. - A1870, traité Sciences fondamentales, Techniques de l’Ingénieur, avril 1996.
-
(5) - LIUNG (L.), SÖDERSTROM (T.) - Theory and practice of recursive identification. - MIT Press (1983).
-
(6) - SODERSTROM (T.) - Systems identification. - Prentice Hall (1989).
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