CEA dapnia Saclay 24 Janvier LA COMMANDE PREDICTIVE FONCTIONNELLE de Jacques RICHALET COPPIER Hervé ESIEE-Amiens

CEA dapnia Saclay 24 Janvier Introduction Système industriel complexe Utilise un modèle dynamique du processus à l’intérieur d’un contrôleur en temps réel. Anticipation du futur Mise en place par Jacques RICHALET en 1978 sur le groupe Shell.

CEA dapnia Saclay 24 Janvier Plan de Présentation I.Généralités II.Les 4 principes de la Commande Prédictive 2.1. Modèle interne 2.2. Trajectoire de référence 2.3. Structure et séquence future de la commande 2.4. Horizon fuyant III.Système : 1er ordre IV.Système : intégrateur pur V.Conclusion

CEA dapnia Saclay 24 Janvier I. Généralités La Commande Prédictive utilisée pour des systèmes complexes –Plusieurs sorties & plusieurs entrées –Retards importants, réponses inverses, nombreuses perturbations. Applications –Raffinerie de pétrole & industrie chimique –Agroalimentaire –Métallurgie –Aéronautique –Exemple de la régulation de vitesse des ascenseurs de la tour Eiffel

CEA dapnia Saclay 24 Janvier I. Généralités

CEA dapnia Saclay 24 Janvier II. Les 4 principes 2.1. Modèle Interne Calculateur Equation numérique d’un 1er ordre

CEA dapnia Saclay 24 Janvier II. Les 4 principes 2.2. – Trajectoire de référence

CEA dapnia Saclay 24 Janvier II. Les 4 principes 2.2. Trajectoire de référence Si consigne constante : C(n)=C0 Equation de coïncidence entre le modèle et le processus

CEA dapnia Saclay 24 Janvier II. Les 4 principes 2.3. Structure et séquence future de la commande Equation de commande prédictive fonctionnelle Entrées et sorties de base

CEA dapnia Saclay 24 Janvier II. Les 4 principes 2.3. Structure et séquence future de la commande Equation d’un 1er ordre Solution libre, sans 2nd membre, entrée future nulle Solution Forcée, condition initiales nulles Equation de commande Exemple d’un 1er ordre Elle sert à minimiser l’erreur entre Yp et Yref

CEA dapnia Saclay 24 Janvier II. Les 4 principes 2.4. Horizon fuyant Seul le 1er élément de la séquence « optimale » précédente est appliqué sur le système. Tous les autres éléments peuvent être oubliés car à la période d’échantillonnage suivante, les séquences sont décalées, une nouvelle sortie est mesurée et la procédure complète est répétées. Ce procédé repose sur le principe de l’Horizon fuyant.

CEA dapnia Saclay 24 Janvier II. Les 4 principes 2.4. Horizon fuyant le 1er élément de la séquence « optimale » précédente est appliqué sur le système les séquences sont décalées une nouvelle sortie est mesurée la procédure complète est répétées.

CEA dapnia Saclay 24 Janvier III. Le 1er Ordre 3.1. Mise en équation

CEA dapnia Saclay 24 Janvier III. Le 1er Ordre 3.2. Schéma bloc Equation d’un 1er ordre Equation de la commande

CEA dapnia Saclay 24 Janvier III. Le 1er Ordre 3.3. Schéma sous Simulink Régulation prédictive à base de modèle Processus

CEA dapnia Saclay 24 Janvier III. Le 1er Ordre 3.4. Programme sous Simulink

CEA dapnia Saclay 24 Janvier III. Le 1er Ordre 3.5 Simulation Courbe initiale

CEA dapnia Saclay 24 Janvier III. Le 1er Ordre 3.5 Simulation H plus grand

CEA dapnia Saclay 24 Janvier III. Le 1er Ordre 3.5 Simulation Courbe initiale

CEA dapnia Saclay 24 Janvier III. Le 1er Ordre 3.5 Simulation H = tau

CEA dapnia Saclay 24 Janvier III. Le 1er Ordre 3.5 Simulation H < tau

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.1. Modèle et sous-modèles

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.2. Mise en équation Solutions de y M1 Solutions de y M2

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.3. Schéma bloc Equation de commande

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.4. Schéma sous Simulink Processus Régulateur Modèle

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.5. Programme sous Simulink

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.6. Simulation Courbe initiale

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.6. Simulation Te plus petit Réponse plus lente

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.6. Simulation Courbe initiale

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.6. Simulation Te Plus grand Réponse plus rapide Mais dépassement

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.6. Simulation Courbe initiale

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.6. Simulation H plus grand

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.6. Simulation Courbe initiale

CEA dapnia Saclay 24 Janvier IV. L’Intégrateur Pur 4.6. Simulation H plus petit

CEA dapnia Saclay 24 Janvier Conclusion Avantages : –Idée générale intuitive –Respect des contraintes sur les variables contrôlées et manipulées –Commande plus douce, pas de variations excessives Meilleure utilisation des actionneurs Le temps de vie des actionneurs est augmenté –Le système s’adapte aux perturbations mesurables –Gain économique futur Inconvénients : –Mise en place du modèle : difficulté scientifique –Puissance de calcul : difficulté technique –Personnel qualifié