Application des techniques de commande non lineaire a la commande des bioreacteurs avec decouplage croissance-production

Application of nonlinear control techniques to the control of bioreactors with growth-production decoupling

• Auteur / Autrice : JAMAL EL AID EL MOUBARAKI
• Direction : JEAN LEVINE
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

Le present travail a pour but de mettre en evidence l'importance du choix des variables de commande et des sorties lors de l'elaboration de lois de commande stabilisantes non lineaires, pour les modeles decrivant les bioreacteurs avec decouplage croissance-production. Nous presentons tout d'abord notre support experimental. Ce dernier est constitue par une fermentation productrice de valine ou les micro-organismes (corynebacterium glutamicum) sont alimentes en substrat carbone. Un modele simplifie compose des dynamiques de la biomasse, du substrat et du produit est etabli en exploitant les resultats des experiences realisees en laboratoire. L'analyse de la stabilite de la classe de modeles etudies montre l'existence d'ensembles invariants car elle est independante des cinetiques et permet, de ce fait, de simplifier l'analyse de la stabilite des etats d'equilibre. Apres cette analyse geometrique de la stabilite du modele, nous abordons la commande non lineaire. Nous montrons que ni le taux de dilution, ni la concentration d'alimentation ou le debit ne permettent de lineariser globalement notre modele. Ce dernier est partiellement linearisable par bouclage et une partie de l'etat est rendue inobservable par ce dernier. Cependant, on montre que sous des hypotheses raisonnables, la stabilisation et la minimisation de la dynamique de l'inobservable sont achevees a l'aide de sorties ayant un sens physique. En effet, si l'on choisit pour commande le taux de dilution; alors les sorties correspondent a des rendements. En revanche, si l'on commande avec la concentration d'alimentation ou le debit, alors, les sorties sont les concentrations de biomasse et de produit. En definitive, nous etablissons un resultat donnant une idee sur le choix de la periode d'echantillonnage a effectuer pour obtenir une precision desiree sur l'etat du modele pendant une duree donnee