Identification de modèles de procédés
1
GEL-4100 : Commande industrielle
Plan
2
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
Définition et représentation d’un procédé
3
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
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
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)
Modèle de procédé
6
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
Modèle de procédé
7
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
Processus d’Identification
8
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
Processus d’Identification
9
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
Processus d’Identification
10
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
Processus d’Identification
11
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)
Processus d’Identification
12
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
Processus d’Identification
13
Points d’opération
Pulpe u(t) : Ajout d’eau (% d’ouverture)
y(t) : Densité (% solide)
Procédé
uop = 30 % yop = 50 %
∆u = 10 % ∆y = -5 %
Processus d’Identification
14
Points d’opération
+
-
Gp(s)
+
+
30 % 50 %
Yrp
-
50 %
+
30 %
Urp30 %
50 %
OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
15
Méthode simplifiée
Identification graphique
Ident
Utilitaire MatlabUtilitaire Matlab
Cours Identification des systèmes
GEL-4251 / GEL-7017
OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
16
Modèles considérés
Procédés autorégulants
Procédés intégrateurs :
OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
17
Exemple : Circuit de broyage
u(t) : Ajout d’eau (% d’ouverture)
Pulpe Ajout d’eau fixe
y(t) : Densité (% solide)
Minerai
OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
18
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)[%]
OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
19
Exemple : Circuit de broyage
Deuxième ordre avec zéro instable et retard
OUTILS POUR L’IDENTIFICATION
20
Exemple : Circuit de broyage
Outils pour l’identification
21
Autres Méthodes:
Méthode de BROÎDA
Méthode de STREJC
Etc…

1. cours 01

  • 1.
    Identification de modèlesde procédés 1 GEL-4100 : Commande industrielle
  • 2.
    Plan 2 1.1 Définition etreprésentation d’un procédé 1.2 Modèle d’un procédé 1.3 Processus d’identification 1.4 Outils pour l’identification
  • 3.
    Définition et représentationd’un procédé 3 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’unprocédé 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’unprocédé 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 6 Objectifs Regrouperles 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 7 Typesde 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 8 Relever lescaractéristiques 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 9 Caractéristiques d’unprocédé 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 10 Processus d’identification Préparation Déterminationdes 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 11 Éléments importants Amplitudede 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 12 Mise àl’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 13 Points d’opération Pulpeu(t) : Ajout d’eau (% d’ouverture) y(t) : Densité (% solide) Procédé uop = 30 % yop = 50 % ∆u = 10 % ∆y = -5 %
  • 14.
  • 15.
    OUTILS POUR L’IDENTIFICATION 15 Méthodesimplifiée Identification graphique Ident Utilitaire MatlabUtilitaire Matlab Cours Identification des systèmes GEL-4251 / GEL-7017
  • 16.
    OUTILS POUR L’IDENTIFICATION 16 Modèlesconsidérés Procédés autorégulants Procédés intégrateurs :
  • 17.
    OUTILS POUR L’IDENTIFICATION 17 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 18 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 19 Exemple: Circuit de broyage Deuxième ordre avec zéro instable et retard
  • 20.
  • 21.
    Outils pour l’identification 21 AutresMéthodes: Méthode de BROÎDA Méthode de STREJC Etc…