Modélisation et commande prédictive fonctionnelle d'un échangeur thermique à contre courant

• Auteur / Autrice : Mohammed Ali Arbaoui
• Direction : Lionel Estel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Rouen, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de sécurité des procédés chimiques (Saint Etienne du Rouvray, Seine-Maritime1989-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande automatique

Commande prédictive

Échangeurs de chaleur

Résumé

Ce mémoire porte sur la modélisation et la commande prédictive fonctionnelle d'un échangeur thermique à contre courant. Deux approches partielle et globale ont été proposées. La première approche est semi-analytique et consiste à caractériser la dynamique des températures le long de l'échangeur à partir d'une modélisation partielle. L'évolution des températures est approchée par une réponse de type premier ordre. La deuxième approche est globale, fondée sur le théorème de convexité. Elle est basée sur un bilan global de l'échangeur thermique. Seules les températures d'entrée et de sortie sont prises en compte. Les équations représentant les échanges thermiques en régime stationnaire ont été mises sous une forme convexe. Ensuite, les deux approches ont été couplées à la commande prédictive fonctionnelle pour contrôler l'échangeur thermique à contre courant d'une part en configuration de réchauffeur et d'autre part en configuration de refroidisseur. Dans la première configuration, le modèle renouvelle ses paramètres à chaque instant en fonction de la variable de contrôle. Dans la deuxième configuration, la propriété de convexité des échanges thermiques a permis de distinguer les effets linéaires des températures d'entrée des effets non linéaires des débits. Une loi de commande générique permet le contrôle du procédé soit par la température d'entrée soit par le débit. La commande aété testée en prenant le débit comme variable de contrôle. Dans la loi de commande, ce n'est pas l'entrée principale qui est calculée mais plutôt le paramètre qui est évalué. La robustesse de cete technique couplée aux modèles développés a été testée.