Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
La commande prédictive proposée dans cet article est de plus en plus courante, tant elle propose un rapport coût/performance intéressant. Elle est fondamentalement à base de modèle, c’est pourquoi cet article s’attache tout d’abord à décrire les problèmes et les solutions proposées afin d’obtenir ces modèles. Sont donc décrit les différents aspects que sont le type de modèle, l’identification, le protocole d'essai, l'analyse des signaux d'entrée et de sortie et les diverses procédures d'identification avec les logiciels correspondants.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jacques RICHALET : Docteur en Sciences - Fondateur et ancien directeur d'ADERSA
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Guy LAVIELLE : Consultant, ancien automaticien - Ingénieur retraité du groupe Arcelor
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Joëlle MALLET : Professeur en automatique avancée, - Institut de régulation et d'automatisation
INTRODUCTION
Cet article s'adresse aux techniciens et ingénieurs chargés d'installer dans les sites de production industriels des systèmes de commande automatique. La Commande Prédictive ici proposée est de plus en plus utilisée, car elle a des caractéristiques qui répondent bien aux besoins des utilisateurs avec un rapport coût/performance intéressant. C'est avec la volonté de rendre le message facilement accessible que cette commande est présentée ici de la façon la plus simple possible, alors que des justifications mathématiques sont disponibles dans d'autres documents plus théoriques.
Elle se présente sous la forme d'un algorithme de commande implantable, ou souvent déjà pré-implanté, dans les automates et systèmes de commande actuellement disponibles industriellement.
Tous les processus dans leurs environnements propres sont particuliers avec des objectifs bien spécifiques ; il ne s'agit pas d'appliquer des « recettes » mais plutôt de fournir des bases de solution à partir desquelles l'automaticien local pourra, selon sa compétence, adapter la méthode et son réglage au cas précis.
La loi de commande utilise en temps réel un modèle dynamique du processus, dont l'identification constitue l'essentiel du travail à effectuer.
La commande PFC est la plus ancienne commande prédictive, elle a été conçue volontairement ‘facile à comprendre’ et à implanter, mais elle assure en général de meilleures performances en précision et stabilité que la régulation PID traditionnelle, qu'elle ne cherche pas à remplacer mais dont elle souhaite prendre le relais lorsque celle-ci bute sur ses limites.
La commande prédictive est fondamentalement à base de modèle et nous commençons donc par décrire les problèmes et les solutions proposées pour obtenir ces modèles qui seront implantés et utilisés en temps réel dans l'organe de commande.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
applications logiciel procédure modélisation et identification de processus Modélisation régulation prédictive à modèle interne commande de processus industriel
DOI (Digital Object Identifier)
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Qualité du modèle
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5. Optimisation du protocole d'essai
5.1 Objectif
Le but est d'appliquer un protocole d'essai, c'est-à-dire une suite de signaux d'entrée qui vont révéler la nature du processus, permettant ainsi d'en identifier le modèle. Ce protocole dynamique doit couvrir un large spectre puisque l'on ne connaît pas a priori la fréquence de coupure du processus. Une première idée naturelle serait d'envoyer du bruit blanc, de spectre suffisamment large devant la dynamique supposée. En fait cette procédure académique n'est pas (ou peu) utilisable car l'application d'un protocole dans un cadre industriel est soumise à des contraintes fortes. Il faut choisir après négociation avec l'exploitant les trois caractéristiques principales du protocole que sont :
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la durée. Celle-ci est forcément très limitée, car entraînant une réticence et une gêne des opérateurs confrontés à des exigences de quantité et de qualité de production, etc.
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l'amplitude. Les modifications des variables d'action ne doivent pas perturber la qualité de la production au-delà des spécifications. On va donc appliquer un signal de test qui sera centré autour du point de fonctionnement nominal et limité à : − M/+ M, où la valeur de M a été définie ;
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le spectre. Le signal de test sera donc une suite de créneaux de largeurs variables, qui comme on l'a vu précédemment doit contenir la bande passante du processus.
Le protocole doit contenir, comme vu précédemment, une partie en régime permanent assez longue, une partie à moyenne fréquence et une à haute fréquence assez longue pour répartir également l'énergie de sortie du processus ; ce profil de protocole (figure 22) peut être répété afin de prendre en compte la non-stationnarité éventuelle du processus.
HAUT DE PAGE5.2 Choix du protocole d'essai
Quel protocole d'essai appliquer ? La solution est itérative : en effet on ne peut faire la synthèse d'un protocole pertinent, c'est-à-dire qui sensibilise bien tous les paramètres de l'équation du modèle, que si l'on connaît ce modèle. On procède donc par étapes :
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une analyse élémentaire...
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Optimisation du protocole d'essai
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HIMMELBLAU (D.M.) - Applied nonlinear programming - Mc Graw Hill (1972).
-
(2) - RICHALET (J.) - Pratique de l'identification - ADERSA, Hermès (1998).
-
(3) - LANDAU (I.D.) - Identification et commande des systèmes - Hermès (1999).
-
(4) - BORNE (P.), DAUPHIN-TANGUY (G.), RICHARD (J.P.), ROTELLA (F.), ZAMBETAS (I.) - Modélisation et Identification des Processus - Tomes 1 et 2, Technip, Paris (1992).
-
(5) - LANDAU (I.D.) - Commandes systèmes - Éditions Hermès, Paris (2002).
-
(6) - BOUCHER (P.), DUMUR (D.) - La commande prédictive - Technip, Paris (1996).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Applications industrielles de la commande prédictive PFC (SEE / ISA), juin 2012.
HAUT DE PAGE
1 CD : Applications industrielles de la commande prédictive PFC SEE/ISA.
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