Commande Industrielle

1. Identification de modèles de procédés
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GEL-4100 : Commande industrielle

2. Plan
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1.1 Définition et représentation d’un procédé
1.2 Modèle d’un procédé
1.3 Processus d’identification
1.4 Outils pour l’identification

3. Définition et représentation d’un procédé
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A. Définitions
Variables de procédé
Variables à contrôler
Exemples : débit, température, niveau
Variables manipulées
Variables permettant d’agir sur le procédé et d’influencer les variables à contrôler
Exemples : ouverture de valve, vitesse, position de volet
Perturbations
Variables qui ne sont pas manipulées directement mais qui influencent le procédé
Exemples : composition du matériel, température extérieure
Paramétriques
Modifient le comportement du procédé
Affectent la performance de la boucle de contrôle
Extérieures
Ne modifient pas le comportement du procédé
N'affectent pas la performance de la boucle de contrôle

4. 4
B. Représentation d’un procédé
Ajout de
matériel
Ajout d’eau manuel
Mesure de
niveau
Définition et représentation d’un procédé
Vitesse
matériel niveau
Procédé
Vitesse Niveau
Ajout de matériel
Ajout d’eau manuel
Ensablement
Usure de la pompe

5. 5
B. Représentation d’un procédé
Notations utilisées
Définition et représentation d’un procédé
Consigne r(t)
Variable de procédé y(t)
Variable manipulée u(t)
Erreur e(t)
Procédé Gp(s)
Contrôleur Gc(s)

6. Modèle de procédé
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Objectifs
Regrouper les informations à propos d’un procédé
Caractériser le comportement d’un procédé
Exprimer les propriétés d’un procédé sous forme quantitative
Utilisations possibles
Prédire le comportement du procédé
Calculer les paramètres du contrôleur
Simuler les performances
Superviser l’évolution du procédé

7. Modèle de procédé
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Types de modèles
Modèle de connaissances
Opérateurs
Experts procédé
Modèle basé sur les principes fondamentaux
Équations basées sur les lois de la physique, etc.
Modèle empirique
Fonction de transfert
Réponse en fréquence
Réseau de neurones

8. Processus d’Identification
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Relever les caractéristiques de base du procédé
Faire réagir le procédé
Exemple: un échelon en manuel appliqué au niveau de la variable
manipulée
Reproduire le comportement observé avec un modèle simple

9. Processus d’Identification
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Caractéristiques d’un procédé
Type de procédé
Autorégulant (stable asymptotiquement)
Intégrateur
Signe du gainSigne du gain
Positif
Négatif
Dynamique
Présence d’un zéro
Ordre de grandeur du retard
Ordre de grandeur des constantes de temps

10. Processus d’Identification
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Processus d’identification
Préparation
Détermination des caractéristiques de base
Évaluation de l’amplitude de l'échelon
Estimation de la durée de l'essai
Réalisation de l’essaiRéalisation de l’essai
Vérification des équipements
Vérification des conditions d'opération
Stabilisation du procédé en manuel
Application de l’échelon
Calcul du modèle
Analyse des données
Sélection d'une structure de modèle
Évaluation des paramètres

11. Processus d’Identification
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Éléments importants
Amplitude de l’échelon
Niveau de bruit
Respect des contraintes d'opération
Respect des plages d'opération normales
Linéarité du procédé
Symétrie du procédé
Échantillonnage
Suffisamment de points pour voir la dynamique
Mise à l’échelle
Données en pourcentage (en général)
Points d’opération
Modèle identifié autour d’un point d’opération (variations)

12. Processus d’Identification
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Mise à l’échelle des signaux
0 – 100 %+
Régulateur CNA Système
r(t) u(t)
-
Régulateur CNA Système
CapteurCAN
0 – 100 %
y(t)
Procédé / Modèle

13. Processus d’Identification
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Points d’opération
Pulpe u(t) : Ajout d’eau (% d’ouverture)
y(t) : Densité (% solide)
Procédé
uop = 30 % yop = 50 %
∆u = 10 % ∆y = -5 %

14. Processus d’Identification
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Points d’opération
+
-
Gp(s)
+
+
30 % 50 %
Yrp
-
50 %
+
30 %
Urp30 %
50 %

15. OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
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Méthode simplifiée
Identification graphique
Ident
Utilitaire MatlabUtilitaire Matlab
Cours Identification des systèmes
GEL-4251 / GEL-7017

16. OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
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Modèles considérés
Procédés autorégulants
Procédés intégrateurs :

17. OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
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Exemple : Circuit de broyage
u(t) : Ajout d’eau (% d’ouverture)
Pulpe Ajout d’eau fixe
y(t) : Densité (% solide)
Minerai

18. OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
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Exemple : Circuit de broyage
54
52
50
48
46
y(t)[%]
0 50 100 150 200 250
Temps [s]
300 350 400 450 500
44
42
0 50 300 350 400 450 500
70
65
60
u(t)[%]

19. OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
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Exemple : Circuit de broyage
Deuxième ordre avec zéro instable et retard

20. OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
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Exemple : Circuit de broyage

21. Outils pour l’identification
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Autres Méthodes:
Méthode de BROÎDA
Méthode de STREJC
Etc…