Etude et amélioration des performances et de la robustesse des lois de commande de procédés sidérurgiques : Application à la régulation de niveau en coulée continue

par Karim Jabri

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Didier Dumur et de Emmanuel Godoy.


  • Résumé

    La coulée continue est une étape importante dans la chaîne de fabrication de l’acier. Ce procédé agit comme un échangeur thermique qui permet de solidifier l’acier en fusion. De nombreuses études ont révélé qu’une partie importante des défauts de surface du produit solidifié est provoquée par les perturbations du niveau d’acier liquide en lingotière. Chaque ligne de production dispose d’un système de régulation de niveau dont l’objectif est de maintenir un niveau stable de l’acier liquide. En présence de certaines perturbations ou lors des phases transitoires, les performances de ces systèmes de régulation se dégradent fortement. L’objectif principal de la thèse est de développer des solutions de contrôle robuste de niveau afin de rejeter les perturbations internes et externes à la boucle de régulation quelles que soient les conditions de coulée. Un outil d’estimation a été développé pour diagnostiquer et rejeter certaines perturbations. L’activité de recherche a porté également sur le recensement et l’évaluation des lois de commande utilisées actuellement dans les usines ou proposées par les fournisseurs dans le but d’établir un référentiel de performances que nous avons ensuite amélioré en mettant en œuvre de nouvelles stratégies de régulation. Enfin, une commande adaptative multi-modèles combinant à la fois les fonctions de régulation robuste de niveau et d’identification des paramètres a été implantée. Une maquette hydraulique a été utilisée à plusieurs reprises pour reproduire le fonctionnement de la coulée continue sur site afin d’évaluer le gain en performance de la solution retenue. Les solutions proposées présentent un caractère générique et peuvent s’appliquer à d’autres procédés sidérurgiques avec seulement quelques ajustements.

  • Titre traduit

    Improvement of control laws performances and robustness in the iron and steel processes : mould level control in the continuous casting process


  • Résumé

    During the continous casting of steel, several disturbances occur and affect all the parts of the caster, including the mould where the molten steel has to be stable for good quality of the final product. Especially at high casting velocities, it is difficult to achieve, using the conventional control schemes, both stability and performances robustness because of different classes of disturbances and parameters uncertainties in the process. Therefore, improved process control techniques are needed to cope with such obstacles. This thesis focuses on developing methods for designing controllers to force the level to respond in a desired manner to a setpoint change and to counter the effects of disturbances. An oneline monitoring of some of the most disruptive phenomena is also developed because more informations is needed to improve casting inspection. In addition, particular attention is paid to reject some disturbances with the help of an estimator module. Since the process is prone to important variability, other needed developments include robust control design methods that incorporate other casting to parameters such as mould section, tundish weight and argon flow rate. The water model is used to validate the theoretical developments and to investigate several important issues related to mould level control. The combination of these techniques is used as a sophisticated control tool for the continuous casting machine as well as for other iron and steel processes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (216 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 211-216

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2010)56
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