Developpement et mise en Œuvre d'un systeme de conduite avancee pour le procede de compactage isostatique a chaud

• Auteur / Autrice : CHARLES RIZKALLAH
• Direction : Alain Vignes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 13

Résumé

Notre travail consiste a developper, mettre en Œuvre et tester la faisabilite d'un systeme de conduite avancee du procede discontinu de compactage isostatique a chaud (cic). Pour atteindre cet objectif il est necessaire : a) de suivre insitu par une mesure indirecte l'evolution de la densite relative du compact, b) d'avoir un modele de densification valide et identifiable en ligne et c) de disposer des lois de commande. Nous avons mise en Œuvre un dilatometre a capteur de deplacement mesurant la variation de la hauteur de la capsule dans une installation de cic. Les variations dimensionnelles de la capsule contenant le compact suivies en ligne au cours de la densification sont liees a la variation de la densite relative du compact. Le modele micromecanique de densification propose par ashby et ses collaborateurs a ete valide et utilise dans notre etude. Bien que sa conception de base part d'un empilement compact de particules monodimensionnelles spheriques, le modele micromecanique d'ashby reste valable pour des poudres pluridimensionnelles. Nous avons etudie la densification de deux poudres, une metallique (astroloy) et une ceramique (alumine). Nous avons determine le processus preponderant de la densification de chaque poudre pendant toutes les phases du cycle operatoire. Pour la poudre d'astroloy, la deformation plastique est le processus responsable de la densification jusqu'a une temperature de 875\c environ et au-dela, le fluage devient le processus preponderant de la densification. Pour la poudre d'alumine, la diffusion au joints de grains est le processus responsable de la densification et ne commence a operer qu'a partir d'une temperature de 800-850\c. Pour les deux poudres, le processus de densification par rearrangement des particules contribue a la densification pendant la phase de compression a froid pour la poudre d'astroloy et pendant une premiere partie de la phase de montee en t et p pour la poudre d'alumine. Bien que ce processus ne soit pas pris en compte dans la modelisation d'ashby, nous avons montre que cela n'affecte pas le calcul de l'evolution de la densite par le modele quel que soit le type de poudre densifiee. Nous avons etudie deux strategies de conduite avancee du procede cic : 1) la replanification du palier pour atteindre un objectif vise au bout d'un temps donne, 2) la poursuite d'une trajectoire de reference. Pour le procede cic, la replanification, utilisant une commande optimale avec contrainte, apparait comme une solution efficace et facile a mettre en Œuvre. Il est en effet raisonnable de se limiter a des trajectoires de la variable operatoire (rampe suivie d'un palier de temperature) definies par un seul coefficient a optimiser. Dans le cas d'un procede plus complexe, le nombre de degre de libertes du probleme d'optimisation risque d'etre beaucoup plus grand, et par consequent sa resolution posera un probleme mathematiquement et numeriquement lourd. Pour la poursuite d'une trajectoire de reference, deux types de commande ont ete etudiees : commande par retroaction lineaire de type proportionnelle et proportionnelle-integrale et commande boucle ouverte de type anticipatrice (feedforward control) utilisant un modele du procede. La conduite par poursuite d'une trajectoire de reference en utilisant des regulateurs lineaires a comme principal attrait de ne pas necessiter un modele du procede. D'autre part, les essais en simulation montrent que de tels regulateurs, et plus particulierement le pi, permettent de realiser une conduite tout a fait satisfaisante. Mais en realite, le reglage des parametres de ces regulateurs doit se faire par tatonnements en effectuant un certain nombre d'essais sur le procede reel. Dans le cas des procedes multivariables, le reglage empirique du grand nombre de parametres de tels regulateurs devient quasi-impossible. La commande anticipatrice permet d'atteindre des performances en poursuite tout a fait comparables a celles obtenues en utilisant une retroaction bien reglee. Elle presente en outre l'avantage de pouvoir etre facilement extrapolee a des procedes multivariables ; l'utilisateur n'ayant dans tous les cas a regler qu'un seul parametre de synthese, la constante de temps du filtre de robustesse.