Sur la conduite de réacteurs chimiques

On the control of chemical reactors

• Auteur / Autrice : Malik Sekher
• Direction : Mohammed M'Saad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique. Robotique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande en mode glissant

Commande prédictive

Modèles mathématiques

Observations

Réacteurs chimiques

Mots clés libres

Linéarisation par retour d'état

Backstepping

Résumé

Les réacteurs chimiques sont considérablement utilisés dans les industries chimiques et pharmaceutiques. Le problème d’asservissement de température associé est crucial aussi bien du point de vue de la qualité des produits que du point de vue de la reproductibilité des opérations. Cette thèse présente une approche de synthèse des asservissements de température pour les réacteurs chimiques exothermiques opérant en mode batch. Deux aspects de ce travail méritent d’être mentionnés. Le premier consiste en un contexte de synthèse ingénieux. La synthèse est basée sur plusieurs techniques de commande issues des concepts de prédiction, de linéarisation par rétroaction, de modes glissants, de backstepping et de grand gain. Une action intégrale filtrée est incorporée dans la synthèse pour des considérations de précision et d’insensibilité par rapport aux bruits de mesure. Le second aspect consiste en un observateur du type grand gain qui permet de réaliser une estimation précise de la chaleur de réaction en vue d’affiner les performances des systèmes de commandes. Une illustration des performances de l’approche de conduite proposé a été faite dans un environnement de simulation réaliste par rapport à la problématique considérée.

Chemical reactors are extensively used in chemical and pharmaceutical industries. The underlying temperature control has shown to be of fundamental importance from product quality and process reproductibility points of view. This thesis presents a control approach to deal with the temperature servo problem in exothermic stirred tank batch reactors. Two features of this research work are worth to be emphasized. The first one consists in an engineering design framework for the control. The underlying design can be performed using various control techniques that heavily borrows from the concepts of prediction, state feedback linearization, sliding mode, backstepping and the high gain. A filtered integral action is incorporated into the design for free offset performance and noise measurements insensitivity considerations. The second one consists in likely high gain observer to perform an accurate estimation of the reaction heat to alleviate the control system performances. The performances the proposed approach are illustrated in a realistic simulation framework with respect to the problem under consideration.