Modélisation et identification d’un processus sidérurgique : Simulateur

1.1 - Structure de commande

Figure 1 - Schéma physique simplifié Figure 2 - Commande à deux effecteurs
1.2 - Modélisation élémentaire

2 - Procédure

2.1 - Modélisation

Figure 4 - Structure du simulateur
2.2 - Protocole d’essai

Figure 5 - Domaines iso-distance
2.3 - Audit du système d’instrumentation

Figure 6 - Saturation du signal P bar
2.4 - Test - Observation des signaux
2.5 - Pré-traitements
2.6 - Identification locale

3 - Interprétation

4 - Mise en œuvre de l’identification

4.1 - Petite Vanne (PV)
4.2 - Grande Vanne (GV)
4.3 - Pression collecteur

5 - Validation multivariable

6 - Simulateur

6.1 - Identification des PID
6.2 - Évaluation de la perturbation

7 - Commande

8 - Conclusion - Conseils

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Jacques RICHALET : Ingénieur civil de l’Aéronautique (École nationale supérieure de l’Aéronautique et de l’Espace) - Master of Sciences, Berkeley (USA) - Docteur ès sciences, Paris - Directeur scientifique de l’ADERSA (Association pour le développement de l’enseignement et de la recherche en systématique appliquée)
Denis STIEVENART : Ingénieur civil de l’école polytechnique de Mons (Belgique) - Ingénieur instrumentiste service Automatisation Instrumentation (Sollac DK)

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Les fours de cokerie à enfournement TAB (Tout au Barillet) sont des unités très perturbées. À partir de charbon et par cuisson à haute température, elles doivent produire du coke sidérurgique et du gaz de cokerie qui, avec les cycles d’enfournement et de défournement des fours, sont fournis à des débits très variables avec des à-coups brutaux. Ces gaz, venant d’une batterie de fours, sont rassemblés dans de larges tuyaux dits « barillets » qui débitent dans un grand collecteur ; celui-ci amène la production vers une unité de lavage et d’épuration.

La recherche d’amélioration de performance et les contraintes d’environnement font qu’il est nécessaire d’améliorer la régulation de pression des barillets.

En effet, si cette pression est inférieure à la pression atmosphérique, des entrées d’air risquent de créer des combustions internes, et si la pression est trop élevée les fuites, fatalement toujours présentes sur ce type d’installation, risquent de libérer des gaz nocifs dans l’atmosphère. Afin de satisfaire strictement ces objectifs, une régulation hautement performante est nécessaire.

Les régulateurs classiquement utilisés dans le monde sur ce type de processus, par les unités sidérurgiques ordinaires, sont du type PID standard, mais cette technique de commande se trouve en limite de potentialité si les performances visées augmentent, dans l’effort actuel de compétitivité.

Étant donné la nature multivariable, non linéaire et très perturbée du processus, une commande prédictive s’impose donc, capable de prendre a priori en tendance, comme c’est le cas ici, les perturbations mesurées. On connaît [3] les avantages de ce type de commande : robustesse, performance, facilités de réglages, prise en compte de contraintes, etc., qui font qu’elle se répand rapidement dans tous les secteurs industriels aussi bien lents (par exemple fours) que rapides (par exemple laminoirs). Cependant, elle a aussi des inconvénients : elle nécessite un calculateur spécifique, et elle se fonde sur l’utilisation d’un modèle prédictif qu’il s’agit, ici, d’élaborer et d’identifier.

Le présent texte fait suite à l’article [R 7 140] (cf. archives) « Modélisation et identification des processus », dont il constitue un exemple d’application. Le lecteur devra donc prendre d’abord connaissance de ce texte.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94 % à découvrir.

Pour explorer cet article Consulter l'extrait gratuit

Déjà abonné ? Se connecter

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r7142

Lecture en cours
Présentation

Page
suivante

Commande

Article inclus dans l'offre

"Automatique et ingénierie système"

(138 articles)

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.

Des contenus enrichis

Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.

Des modules pratiques

Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.

Des avantages inclus

Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.

Voir l'offre

6. Simulateur

6.1 Identification des PID

Dans ce cas particulier, il convenait de comparer a priori deux lois de commande, d’où la nécessité d’établir un simulateur du processus en boucle ouverte, puis un simulateur avec les régulateurs actuels (qu’il s’agit donc d’identifier), et un autre simulateur avec une loi de Commande Avancée (Commande Prédictive) afin de faire une comparaison objective des performances de ces deux commandes.

Il peut paraître curieux a priori « d’identifier un régulateur PID » supposé connu. Il n’en est rien car, contrairement à ce que l’on pourrait croire :

les schémas de commande des PID sont toujours spécifiques (documentation !) ;
leurs paramètres et leurs variables font l’objet de cadrages multiples, pas toujours connus ;
des filtres de paramètres inconnus interviennent un peu partout.

Dans ces conditions, il est beaucoup plus simple, et surtout plus sûr, de considérer le régulateur comme un processus ordinaire et de l’identifier en tant que tel. On lui fait subir un pré-traitement de filtrage parallèle non symétrique (F (p )) sur l’entrée et p (F (p )) sur la sortie), afin d’éliminer l’effet intégrateur [1] [2].

On tend alors vers un simulateur complet du processus bouclé, sur lequel toute évaluation comparative de loi de commande peut être faite objectivement avec un simulateur recetté correctement.

Nous ne traiterons ici, pour raison de simplicité de l’exposé, que le cas de la petite vanne (figure 21), où l’on a soumis le processus, qui jusqu’à maintenant était en boucle ouverte, à une sollicitation indépendante de consigne de pression.

La structure retenue est de la forme :

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95 % à découvrir.