Modélisation et commande d'un procédé d'extrusion réactive

par Samir Eddine Choulak

Thèse de doctorat en Automatique industrielle

Sous la direction de Gérard Thomas.

Soutenue en 2004

à Lyon 1 .


  • Résumé

    The aim of this study is to propose a control strategy for the control of the quality of a polymer at the die of a corotating twin-screw extruder. To achieve this goal, we work out a dynamic model able to predict the behaviour of the system compared with the manipulating variables (speed of the screws, rate feed, powers of heating of the barrel and the ratio of entry monomer-initiator). Modelling is carried out by adopting a mixed approach combining the mechanical fluids to that of chemical engineering. The intrinsic diagram of flow is approached by a cascade of perfectly stirred tank reactor with backflows. The characteristics of the flow result from the mechanics of the fluids. On the other side, at each reactor, which naturally corresponds to an element of the screw, are associated the concentrations in monomer and initiator, the temperature of the matter, the temperature of the piece of screw and the temperature of the piece of the barrel. Then, the final model consists of a set of differential algebraic equations. This stage of modelling is followed by a phase of analysis with the aim of simplifying the least influential phenomena on the evolution of the variables and by a stage of model reduction. Finally, in order to synthesize the controller, a linearized model is deduced from the design reduced nonlinear model. For the control, we use Hinf controller design method with model reference on the trajectory in viscosity. This synthesis led to satisfactory controller working at the same time on the linearized model but also on the nonlinear model in the vicinity of the operation range

  • Titre traduit

    Modelling and Control of Reactive Extrusion Process


  • Résumé

    Le but de cette étude est de proposer une loi de commande permettant de contrôler la qualité d'un polymère en sortie de filière d'une extrudeuse bivis corotative. Pour atteindre cet objectif, nous avons élaboré un modèle dynamique capable de prédire le comportement du système par rapport aux différentes variables d'actions (vitesse des vis, débit d'alimentation, puissances de chauffe des fourreaux et le rapport d'entrée monomère-amorceur). La modélisation a été réalisée en adoptant une démarche mixte alliant l'aspect mécanique des milieux continus à celui du génie des procédés. Le schéma d'écoulement intrinsèquement à paramètres distribués, est approché par une cascade de réacteurs parfaitement agités avec reflux. Les caractéristiques de l'écoulement sont issues de la mécanique des fluides. Le modèle global est alors obtenu en écrivant sur chaque RCPA de la cascade les bilans d'énergie sur la matière, les fourreaux et les vis puis les bilans de masse globaux et par espèce. Cette étape de modélisation a été suivie par une phase d'analyse dans le but de simplifier les phénomènes les moins influents sur l'évolution des variables d'état du procédé (température, pression, viscosité,. . . ) puis par une étape de réduction de modèle. Enfin, la synthèse de la loi de commande a été effectuée à partir du linéarisé autour d'un point de fonctionnement de ce modèle réduit. La technique de commande utilisée a été la synthèse Hinf, avec modèle de référence sur la trajectoire en viscosité. Cette synthèse a abouti à une loi de commande satisfaisante fonctionnant à la fois sur le modèle linéarisé mais aussi sur le modèle complet non linéaire au voisinage du domaine de fonctionnement

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (346 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 115 réf. bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T50/210/2004/238bis
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