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Commande prédictive en simulation/en ligne dun procédé continu (du temps) : utilisation du logiciel de commande 1 1 © Université Claude Bernard.

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1 Commande prédictive en simulation/en ligne dun procédé continu (du temps) : utilisation du logiciel de commande 1 1 © Université Claude Bernard Lyon 1 – EZUS, janvier 2007 Pour utiliser contactez son auteur :

2 Référence k+Nck+Np Procédé Prediction du modèle FuturPassé Commande MPC : lidée (née dans les 70) Présent : k Morari, M.; Lee, J. L. Model predictive control: past, present and future. Computers and Chemical Engineering 1999, 23, 667–682

3 : pourquoi faire ? Codes sources exploitables sous Matlab permettant de réaliser la commande prédictive sous contraintes dun procédé continu (du temps). La spécificité de ces codes est tout dabord de pouvoir adapter facilement à nimporte autre procédé SISO (Single Input Single Output), grâce à des fichiers utilisateurs (où celui-ci décrits ses équations) synchronisés par quelques fichiers standards principaux (où lutilisateur doit très peu (voir pas) intervenir). Le modèle à fournir est sous la forme : c'est-à-dire que le modèle SISO initial comporte un nombre détats quelconque, peut être linéaire ou non linéaire, temps invariant ou temps variant, à paramètres localisés et/ou répartis.

4 : pour quels problèmes de commande ? Il est simple à lutilisateur de résoudre, au choix, plusieurs types de problèmes de commande, principalement : Commande prédictive pour un problème de régulation, de poursuite de trajectoire, de minimisation de temps opératoire avec ou sans contrainte sur la sortie considérée. Afin détudier la robustesse de possibilité dintroduire des différences de valeurs entre les paramètres du procédé simulé et celui du modèle utilisé dans la loi de commande. Possibilité de spécifier un procédé mis en cascade au procédé contrôlé. Possibilité de préciser une condition quelconque pour terminer lapplication. Commande en boucle fermée par PID en vue de la comparaison de performances avec la commande prédictive. Commande en boucle ouverte ou boucle fermée.

5 : une poursuite personnalisée du développement des codes La méthode de programmation utilisée pour développer ces codes permet très facilement de faire évoluer ces codes sources,notamment pour: Commande prédictive avec un problème doptimisation sous contrainte spécifique à lutilisateur. La prise en compte de modèle SIMO, MISO ou MIMO. La prise en compte dun observateur (capteur logiciel). Le passage de la simulation à lapplication réelle de la loi de commande sur le procédé réel. Linterfaçage graphique GUI.

6 : références(*) de la loi de commande utilisée P. Dufour, Thèse "Contribution à la commande prédictive des systèmes à paramètres répartis non linéaires", avec Y. Touré, directeur de thèse au LAGEP Université Claude Bernard Lyon 1, 2000 OAI:TEL OAI:TEL P. Dufour, Y. Touré, D. Blanc, P. Laurent "On Nonlinear Distributed Parameter Model Predictive Control Strategy: On-line Calculation Time Reduction and Application to an Experimental Drying Process", Computers and Chemical Engineering, 27(11), pp , OAI : HAL HAL (*) Références téléchargeables en archives libres sur :

7 : références(*) avec applications J. De Temmerman, P. Dufour, B. Nicolaï, H. Ramon, "MPC as control strategy for pasta drying processes", soumis le 12 septembre 2007, Computers and Chemical Engineering, 33(1), 50-57, OAI : hal hal B. Da Silva, P. Dufour, N. Othman, S. Othman, « Model Predictive Control of Free Surfactant Concentration in Emulsion Polymerization », submitted 6/21 September 2007 to the 17th IFAC World Congress 2008, Paper 823/1693, Seoul, South Korea, July 6-11, OAI : hal hal N. Daraoui, P. Dufour, H. Hammouri, « Model Predictive Control of the Primary Drying Stage of the Drying of Solutions in Vials: an Application of the Software (Part 1) », Proceedings of the 5th Asia-Pacific Drying Conference (ADC) 2007, vol. 2, pp , Hong Kong, China, August, hal hal K. Abid, P. Dufour, I. Bombard, P. Laurent, « Model Predictive Control of a Powder Coating Curing Process: an Application of the Software », Proceedings of the 26th IEEE Chinese Control Conference (CCC) 2007, Zhangjiajie, China, vol. 2, pp , July OAI: hal hal (*) Références téléchargeables en archives libres sur :

8 PID (régulation) (optimisation vitesse + contrainte) Contrainte sur la sortie, ajout dune erreur sur les paramètres : application 1 : cuisson de poudre de peinture (Abid et al., 2007)Abid et al., 2007

9 PID (régulation) Contrainte sur la sortie, ajout dune erreur sur les paramètres (optimisation vitesse + contrainte) Conclusion : : Temps opératoir MPC temps opératoir PID (de 10%) Consommation dénergie MPC consommation dénergie PID (de 6.72%) Précision : au final, MPC se rapproche mieux de la référence que le PID La saturation de la contrainte sortie nécessite de diminuer laction de commande : application 1 : cuisson de poudre de peinture (Abid et al., 2007)Abid et al., 2007

10 Minimiser le temps de sublimation Maximiser la vitesse de déplacement du front de sublimation (Contraintes sur la variable de commande) (Contraintes sur la sortie) Lalgorithme stoppe quand le front de séchage a fini de traverser le flacon : H(t)=L : application 2 : lyophilisation dun vaccin (Daraoui et al., 2007)Daraoui et al., 2007

11 Fin : H(t)=L : application 2 : lyophilisation dun vaccin (Daraoui et al., 2007)Daraoui et al., 2007

12 La saturation de la contrainte sortie provoque la diminution de laction de commande : application 2 : lyophilisation dun vaccin (Daraoui et al., 2007)Daraoui et al., 2007

13 Pour utiliser le logiciel de commande 1 pour votre problème de commande de procédé continu : 1 © Université Claude Bernard Lyon 1 – EZUS, janvier 2007 : pour votre utilisation ?


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