Modélisation, identification et contrôle : application à la commande des centrales de traitement d'air

Modelling, identification and control of constant volume air handling units

• Auteur / Autrice : Adriana Chicinas
• Direction : Christian Inard, Iolanda Colda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : La Rochelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Air -- Qualité

Ventilation

Climatisation

Résumé

A travers cette étude nous nous intéressons au développement d'une stratégie de contrôle d'une Centrale de Traitement d'Air à débit d'air constant. Une telle centrale peut être considérée comme un système de type multi-entrées multi-sorties, dont les valeurs de sortie sont la température et l'humidité relative de l'air, et les valeurs d'entrée, les commandes de ses équipements. Le travail effectué concerne le développement d'un algorithme de commande qui permet de résoudre les problèmes de contrôle suivants : le découplage des variables à contrôler, l'influence de la charge variable et la non linéarité de certains équipements. La première partie de la thèse est consacrée à la problématique de contrôle, à l'état de l'art des systèmes de contrôle des CTA et à la modélisation du comportement des équipements de la CTA par des fonctions de transfert du premier ordre sans temps de retard. Une seconde partie de ce mémoire concerne l'identification des paramètres des modèles discrets des éléments de la CTA. Cette identification est réalisée en utilisant le modèle boîte noire pour les capteurs et le modèle boîte grise pour les équipements. Les modèles déterminés sont intégrés dans les algorithmes de contrôle. Grâce à un banc expérimental, nous avons pu tester, pour différentes transformations de l'air humide et différentes charges, deux stratégies de contrôle à savoir la stratégie ''classique'' et la stratégie ''proposée''. Les résultats obtenus montrent que les performances de la stratégie ''proposée'' sont au moins égales aux meilleures performances obtenues avec une stratégie classique dans le cas où le paramétrage du régulateur serait optimal.

The air handling unit (AHU) with constant air volume controls the air temperature and humidity. The AHU used in this study is composed of a preheating electric coil, a cooling fluid-filled coil and a steam humidifier. The models of the AHU elements are nonlinear and the controlled variables, temperature and relative humidity, coupled. This paper demonstrates that in the case of sensible heat exchange without moisture removal if the outputs of the electric coils, fluid-filled coils and steam humidifier are considered to be the differences between the air temperature and the humidity ratio of the outlet and the inlet, then the models may be written as the product of a static and a dynamic gain. The parameters of the discrete form of these models are experimentally identified. The dynamics of the elements and of their sensors are very similar. Therefore, in a grey-box approach, the parameter identification of the elements takes into account the model of the sensor, previously identified. Based on the identified models, a new control strategy is proposed. The temperature and the relative humidity are decoupled by using the humidity ratio as controlled variable. A linearization bloc is constructed for the command of the fluid-filled coil and of the humidifier. The proposed strategy has the same performance, comparable with a well tuned PID controller for a given load, but it keeps its performance for the whole range.