Algorithmes de contrôles avancés pour les installations à gaz du Large Hadron Collider au CERN suivant le framework et l'approche dirigée par les modèles du projet Gas Control System

par Sébastien Cabaret

Thèse de doctorat en Sciences. Automatique

Sous la direction de Ahmed Rachid.

Soutenue en 2008

à Amiens .


  • Résumé

    Cette thèse présente les résultats obtenus dans le cadre de mes recherches au CERN (Centre Européen pour le Recherche Nucléaire). Elle traite de l’intégration d’algorithmes de contrôles avancés pour les 21 installations à Gaz du nouvel accélérateur de particules, le LHC (Large Hadron Collider). La démarche s’inscrit dans le choix stratégique du projet appelé GCS (Gas Control System) : produire l’ensemble des systèmes de contrôle-commande par des déclinaisons récursives de production automatique des applications. Les équipements de contrôles prévus à cet effet sont des automates programmables industriels et des systèmes de supervisions industrielles. Dans ce contexte, certains algorithmes de contrôles avancés se démarquent par leur capacité à s’adapter à ces exigences : le prédicteur de Smith (compensation des retards), les méthodes prédictives (robustesses et réglages conviviaux), le contrôleur RST (structure ouverte et résolution polynomiale) et les identifications paramétriques en ligne (utilisation des modèles de comportements). Les travaux s’articulent en quatre points. Le premier traite de la synthèse des stratégies d’identification et de régulations avancées dans un automate programmable industriel. Le deuxième exprime la validité d’implémentation. Le troisième développe la systématisation d’utilisation d’algorithmes de régulation, dans un projet empreint de deux méthodologies de réalisations innovantes : un framework de développement et une réalisation dirigée par les modèles. Enfin le quatrième s’attache à fournir aux experts de processus à gaz, une interface standard permettant l’utilisation efficace des algorithmes de régulation avancée.


  • Résumé

    This thesis highlights my final research results at CERN (European Nuclear Research Center). It deals with advanced control algorithms integrated for the 21 Gas System installations of the new particles accelerator named LHC (Large Hadron Collider). The process is enclosed into the strategic GCS project (Gas Control System): producing the overall control systems by recursive declinations via an automation production application. The controls equipments engage are industrials Programmable Logic Controllers combine with SCADA systems (System Control And Data Acquisition). In this context some advanced control algorithms are well adapted by its capability to comply with these typical needs: the Smith Predictor (dead time compensation), the predictive methods (robustness and convivial tuning), the RST controller (open structure and polynomial resolution) and the online parametric identification methods. The work presented is structured in four points. First, it deals with the synthesis of advanced control loop and identification methods for an industrial Programmable Logic Controller. Second, it exposes the implementation validity. Third, it develops the systemic use of advanced control loops in a large scale project build with two innovative methodologies: a framework of development and a model driven realization. Fourth, it concludes by providing to the Gas process experts a standard interface allowing an efficient use of advanced control algorithms.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-178 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 139-142

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  • Bibliothèque : Université de Picardie Jules Verne. Bibliothèque universitaire. Section Sciences.
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  • Cote : T 51 2008-9
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