Étude d’algorithmes de commande à base d’observateurs pour optimiser les performances d’un procédé de cristallisation : simulations et essais sur pilote

Study of observer-based control algorithms to optimize the performance of a crystallization process : simulations and pilot tests

• Auteur / Autrice : Cédric Damour
• Direction : Jean-Pierre Chabriat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés - Automatique
• Date : Soutenance le 28/08/2010
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’énergétique, d’électronique et procédés (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Lionel Boillereaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brigitte Grondin-Perez, Michel Benne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Févotte, Jean-Marie Flaus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande, Théorie de la

Observateurs d'états (mathématiques)

Cristallisation

Mots clés libres

Contrôle

Observateurs

Cristallisation

Control

Observers

Crystallization

Résumé

En dépit d’une longue histoire et du vaste champ d’applications du procédé de cristallisation, l’amélioration de son contrôle demeure, aujourd’hui encore, un champ de recherche ouvert. L’objectif de cette étude est l’optimisation de la conduite du procédé de cristallisation dans l’industrie sucrière. À cet effet, trois stratégies de commande à base d’observateurs sont proposées. Ce mémoire s’articule autour de cinq chapitres : le premier propose un état de l’art du contrôle du procédé de cristallisation. Dans le deuxième chapitre, l’observation et l’analyse de la conduite du procédé de cristallisation industriel nous conduisent à proposer des stratégies de commande alternatives, à la fois en termes de régulateur et de variables de commande et à commander. Certaines grandeurs n’étant pas mesurées en ligne, le chapitre trois est dédié à la synthèse de trois observateurs, correspondant aux trois configurations parmi les plus répandues en sucrerie. Le chapitre quatre présente les résultats obtenus, en simulation et sur un réacteur pilote (échelle 1/1000ème), avec deux stratégies de commande monovariables. Dans le cinquième chapitre, les performances en asservissement et en régulation d’une stratégie de commande multivariable sont étudiées en simulation. L’ensemble des résultats obtenus dans cette étude met en lumière une amélioration significative de la supervision et du contrôle du procédé de cristallisation dans l’industrie sucrière.

Despite the long history and the widespread application of crystallization process, the improvement of its control still remains an open field of research. The aim of this study is to optimize the crystallization process control in sugar industry. In this purpose, three observerbased control strategies are proposed. This thesis consists in five chapters. The first one presents the state of the art of the crystallization process control. In the second chapter, the observation and analyze of the industrial crystallization control lead us to propose alternative control strategies, in terms of controller, controlled and manipulated variables. Since some of these variables are not measured on-line, the third chapter deals with the design of three observers, based on the three most widespread configurations in sugar industry. Results obtained in simulation and on a pilot plant (scale of 1 to 1000) with two monovariable strategies are presented in the fourth chapter. The performances of a multivariable control strategy, in terms of setpoint tracking and disturbances rejection, are studied in the fifth chapter. The overall results obtained in this study show a significant improvement of the supervision and control of the crystallization process in sugar industry.