Les techniques de découplage explicite et implicite des systèmes multivariables : application sur un modèle d'une colonne de distillation binaire

Abstract

La plupart des systèmes industriels sont des systèmes multivariables. Ces derniers sont caractérisés par le phénomène des interactions qui influent sur la conception d'un système de commande robuste ainsi sur la qualité du produit et le coût de fonctionnement. Ceci pose un problème majeur dans l'industrie, qu'il faut résoudre. La solution est d'utiliser la technique de découplage qui permet l'affaiblissement des interactions et l'application de la commande décentralisée qui est la plus utilisée en industrie vu les avantages qu'elle offre par apport à la commande centralisée. Parmi ces avantages, on cite : la simplicité d'implémentation et de l'entretien, le maintien de la stabilité dans le cas où l'une des boucles se trouve coupée (défaillance d'un capteur ou d'un actionneur), la non-propagation de la perturbation agissant sur une sortie dans le système et la possibilité d'application des techniques de commande utilisées en monovariable et les performances qu'on peut atteindre en s'intéressant aux performances de chaque boucle indépendamment de l'autre, …etc. L'objectif de ce travail est de présenter des nouvelles techniques de découplage explicite et implicite développées récemment et d'appliquer quelques unes sur le procédé d'une colonne de distillation binaire, afin de tester leur potentialité à affaiblir les interactions. Le choix de la colonne de distillation est dû au fait que ce système est l'un des systèmes les plus populaires dans l'industrie pétrolière et dont le phénomène d'interaction existe entre ses variables d'entrée/sortie. Avant d'appliquer le découplage, il est nécessaire de quantifier les interactions existantes. Pour cela, des méthodes d'analyse des interactions sont présentées en premier, puis les nouvelles méthodes de découplage, proposées dans ce mémoire, sont présentées en deuxième. Vu le besoin d'un modèle mathématique du système d'application, on a consacré le troisième chapitre à la modélisation de la colonne où on a présenté son principe de fonctionnement ainsi son modèle linéaire. Le dernier chapitre présente les simulations de découplage sur la colonne et les résultats de simulations obtenus