Stratégie intégrée utilisant des outils de l'intelligence artificielle pour la maîtrise d'un bioprocédé : instrumentation, modélisation, commande

par Éric Perrin

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de I. Marc.

Soutenue en 1996

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , en partenariat avec Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy) (laboratoire) .

Le président du jury était Hans-Gunther Lintz.

Les rapporteurs étaient Jean-Bernard Gros.


  • Résumé

    Ce travail a pour objectif l'étude d'éléments améliorant la maitrise d'un bioprocédé. Il s'agit particulièrement de proposer une stratégie permettant d'élaborer un algorithme de commande à priori d'un procédé en cours de développement. L’application choisie pour la mise en œuvre de cette méthodologie est une fermentation continue par des cellules immobilisées, et ce à 2 échelles pilotes de 4 l et 30 l. La première partie du travail est consacrée au développement d'outils d'acquisition et de traitement des informations indispensables à la compréhension du procédé. Tout d'abord, il s'agit de définir et mettre au point l'instrumentation environnante des fermenteurs: préleveurs automatiques d'échantillons de liquide et de gaz, couplés à des analyseurs, et logiciels de gestion de l'instrumentation pour le suivi en ligne de l'état du procédé. En second lieu, nous développons et éprouvons un nouvel outil d'optimisation, un algorithme génétique diploïde, qui est facilement applicable aux problèmes rencontrés en génie des procédés, et, dans cette étude, en estimation paramétrique. La seconde partie du travail concerne l'établissement d'un modèle du bioréacteur qui tient compte à la fois des écoulements et des biocinétiques réactionnelles. Son réglage est simplifié grâce à l'obtention automatique de jeux de paramètres optimaux, déterminés par l'outil d'estimation. Ils permettent la confrontation de modèles et le choix du plus approprié avec une bonne concordance entre résultats de fermentations pilotes et simulations. Dans la dernière partie, les connaissances acquises au cours de la modélisation permettent d'aborder le problème de commande: réguler la concentration d'éthanol présente en sortie de fermenteur en agissant sur le débit de percolation et sur la température. Il faut faire face aux non linéarités du procédé et à l'obtention de mesures retardées ce qui nécessite le recours à une structure compensatrice composée d'un régulateur et d'un prédicteur. L’étude de la commande est basée sur une approche qualitative traduisant les caractéristiques générales du procédé indépendamment de sa taille. La structure développée repose sur un régulateur de type PI flou et sur un prédicteur flou en L pas

  • Titre traduit

    An Integrated strategy using artificial intelligence tools for the control of a bioprocess : instrumentation, modeling and control


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Informations

  • Détails : 1 vol. (256 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 106 réf. bibliogr. Annexes

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