Dissertations / Theses on the topic 'Commandery of Cologne'

La premiere partie, consacree a l'hydrodynamique de la colonne, permet de selectionner les variables de commande. Les resultats relatifs a la commande sont obtenus a l'aide d'un controleur a variance minimale et d'autre part avec un algorithme adaptatif avec modele de reference. La mise en oeuvre de ces deux algorithmes a ete realisee sur un microordinateur apple ii

L'automatisation et le controle des colonnes d'extraction liquide-liquide est un probleme d'actualite. Ces contacteurs sont de plus en plus employes dans des secteurs industriels comme la chimie fine qui utilise des unites polyvalentes et flexibles. Or, ces appareils sont connus pour etre difficiles a controler, en particulier a cause de leur comportement dynamique fortement non-lineaire et variable dans le temps. Dans un premier chapitre, une revue des differentes etudes concernant la modelisation du fonctionnement dynamique et la conduite des colonnes pulsees est presentee. Une description du modele dynamique de simulation base sur un bilan de population de gouttes y est donnee. On presente ensuite dans un second chapitre les techniques experimentales utilisees ainsi que l'etude du comportement dynamique de la colonne pilote. A partir d'etudes anterieures, on est parvenu a la conclusion qu'une politique de controle unique pouvait etre appliquee aux colonnes mecaniquement agitees, et cela quel que soit le systeme ternaire utilise. Il a ete demontre qu'un regime optimal de fonctionnement existe au voisinage de l'engorgement. L'etat d'engorgement de la colonne peut etre caracterise par l'apparition d'un lit de gouttes au niveau du distributeur de phase dispersee. Le developpement d'un tel lit peut etre suivi en ligne par un capteur approprie, par exemple a l'aide d'une sonde conductimetrique dans le cas d'une solution aqueuse continue, la mesure de conductivite revenant alors a une mesure de retention. A charge donnee, les conditions d'engorgement peuvent etre atteintes en jouant sur l'intensite d'agitation. Le pilote etudie est une colonne pulsee a plateaux perfores, avec le systeme ternaire eau-acetone-toluene. Ainsi, la strategie de controle de l'hydrodynamique de la colonne consiste a maintenir la conductivite, donc la retention, au niveau du distributeur a une valeur de consigne donnee, (qui correspond au debut d'engorgement de la colonne) en jouant sur la frequence de pulsation. Ceci constitue la premiere boucle de controle. Les trois algorithmes de commande adaptative et predictive qui ont ete developpes et implantes, sont presentes dans le 3eme chapitre: commande predictive generalisee, commande predictive generalisee avec modele de reference sur l'etat partiel et commande quadratique gaussienne. En premier lieu, ils ont ete implantes dans le logiciel de simulation dynamique. Les resultats et une etude de sensibilite des differents parametres de synthese du regulateur des trois algorithmes sont presentes dans le 4eme chapitre. Enfin, les resultats experimentaux obtenus demontrent l'aptitude de ce type de controleur a assurer le demarrage automatique de la colonne

On s'intéresse à la commande en qualité de colonnes à distiller multicomposées, en étendant aux colonnes pseudo-binaires des résultats récents établis pour les colonnes binaires. On commence par mettre en évidence la difficulté d'étendre directement les techniques employées dans le cas binaire. On demontre dans ce cadre une propriété verifiée par le jacobien des fonctions d'équilibre liquide-vapeur et on affine la description géometrique de la dynamique du flash. On développe ensuite une technique de réduction des modèles de colonnes pseudo-binaires, qui permet d'appliquer une technique de rejet de perturbations pour la commande en qualité de telles colonnes. On montre en simulation et avec des résultats sur site la pertinence de la méthode. Elle permet d'aborder la commande de schémas de régulation plus complexes : On l'applique au cas d'un splitter-stripper d'essences et on obtient en simulation de bonnes performances.

Dans cette étude, nous appliquons sur un modèle dynamique de colonne à distiller et sous contraintes technologiques, un compromis entre des commandes géométriques et des commandes stabilisantes. Les lois de commande ainsi obtenues assurent l'asservissement et la régulation de notre modèle à un minimum de phase critique. La stabilité exponentielle globale du système ainsi bouclé est alors garantie. La construction de ces schémas nécessite la connaissance de l'état du système, variable intermédiaire généralement non mesurée. Pour ce faire, nous construisons des observateurs non linéaires grand-gain. Nous assurons alors une décroissance exponentielle de l'erreur d'estimation vers zéro. Pour finir, nous démontrons un principe de séparation

ON S'INTERESSE A LA COMMANDE EN QUALITE DE COLONNES A DISTILLER MULTICOMPOSEES, EN ETENDANT AUX COLONNES PSEUDO-BINAIRES DES RESULTATS RECENTS ETABLIS POUR LES COLONNES BINAIRES. ON COMMENCE PAR METTRE EN EVIDENCE LA DIFFICULTE D'ETENDRE DIRECTEMENT LES TECHNIQUES EMPLOYEES DANS LE CAS BINAIRE. ON DEMONTRE DANS CE CADRE UNE PROPRIETE VERIFIEE PAR LE JACOBIEN DES FONCTIONS D'EQUILIBRE LIQUIDE-VAPEUR ET ON AFFINE LA DESCRIPTION GEOMETRIQUE DE LA DYNAMIQUE DU FLASH. ON DEVELOPPE ENSUITE UNE TECHNIQUE DE REDUCTION DES MODELES DE COLONNES PSEUDO-BINAIRES, QUI PERMET D'APPLIQUER UNE TECHNIQUE DE REJET DE PERTURBATIONS POUR LA COMMANDE EN QUALITE DE TELLES COLONNES. ON MONTRE EN SIMULATION ET AVEC DES RESULTATS SUR SITE LA PERTINENCE DE LA METHODE. ELLE PERMET D'ABORDER LA COMMANDE DE SCHEMAS DE REGULATION PLUS COMPLEXES: ON L'APPLIQUE AU CAS D'UN SPLITTER-STRIPPER D'ESSENCES ET ON OBTIENT EN SIMULATION DE BONNES PERFORMANCES.

Les structures de commande prédictive (MPC) utilisant des simulateurs dynamiques comme modèles de procédé ne font pas légion. Cette rareté s'explique en grande partie par la difficulté de résolution des problèmes d'optimisation résultants. En effet, les algorithmes de programmation non linéaire ne sont pas toujours adaptés pour atteindre efficacement l'optimum des fonctions basées sur des modèles physiques, à plus forte raison encore si les équations utilisées sont inconnues (modèles de type boîte noire). C'est en s'appuyant sur ce constat qu'une nouvelle approche pour la MPC est proposée. Le principe consiste à substituer la minimisation explicite de la fonction objectif par une simulation du système en boucle fermée pour solutionner de façon généralement sous-optimale le problème de contrôle en boucle ouverte. Cette nouvelle méthode permet d'exploiter plusieurs des avantages de la commande prédictive sans être limitée par la complexité des modèles. Deux algorithmes sont présentés: décentralisé et découplé. Bien qu'avantageuse sur le plan du réglage, la structure découplée ne permet pas la même liberté que la structure décentralisée pour le choix de l'horizon de prédiction qui doit généralement être du même ordre de grandeur que le temps de réponse en boucle ouverte. Le développement d'une structure de simulation du comportement dynamique de la flottation en colonne, un procédé de séparation des minéraux, représente la seconde contribution de cette thèse. Une grande lacune des simulateurs proposés à ce jour demeure que même lorsque les équations différentielles de conservation sont utilisées, les variations dynamiques du niveau de pulpe ne sont jamais considérées. La structure présentée ici s'intéresse à la simulation des mouvements des phases présentes et de leurs effets sur le niveau de pulpe et sur les débits de sortie. Par ailleurs, comme bien d'autres procédés minéralurgiques, la flottation en colonne a peu bénéficié des avancées en contrôle de procédés. C'est donc sur ce terrain que les deux thèmes étudiés se rencontrent lors d'une mise à l'épreuve conjointe. L'étude de cas proposée s'intéresse à l'asservissement de trois variables d'opération critiques pour le bon fonctionnement du procédé à savoir, la concentration d'air dans la zone de pulpe, le flux net d'eau à l'interface et le niveau de pulpe à l'aide d'un contrôleur prédictif basé sur la simulation.
Applications of dynamic simulators for model predictive controllers design are rather scarce in the litterature. The complexity of solving the resulting optimization problems may explain this lack of popularity. In fact, nonlinear programming algorithms are not always well suited to efficiently reach the optimum of a fundamentaly-based cost function. The situation is even worse when the equations used in the model are unknown by the control designers (black box models). The simulation-based model predictive controller is an alternative formulation to perform model predictive control (MPC) without making use of any explicit optimization solver, but rather based on an easy-to-compute closed-loop simulation. The resulting scheme generally provides a sub-optimal solution and benefits from many interesting features of conventional MPC without being restricted by the model complexity. Two algorithms are proposed: decentralized and decoupled. The decentralized simulation structure allows a flexible setting of the prediction horizon (Hp) that is not possible in the decoupled case, easier to tune, but where Hp must generally be in the same order of magnitude that the system settling time. A second contribution of this thesis is the development of a framework for the dynamic simulation of a mineral separation process: column flotation. Until now, most of the proposed models or simulators were restricted to the steady-state behavior. When dynamic mass-balance equations were considered, a constant pulp level during the simulation was always assumed. The presented framework aims to simulate water, solids and gas motion and their effect on the pulp level and output flow rates. As it often happens in mineral processing, the column flotation process has not benefited from advanced control techniques. This is where the two previous subjects merge. The proposed simulation framework is used to design a simulation-based model predictive controller for process variables having a strong influence on metallurgical results (grade and recovery). A case study is presented where the pulp level, bias and air hold-up in the pulp zone are kept within an acceptable operating region.

Le problème principal abordé dans cette thèse est la commande en qualité des colonnes à distiller. Les modèles de commande utilisés sont construits à partir de modèles dynamiques classiques issus d'une analyse physique. La méthode de construction repose sur une réduction par échelle de temps de ces derniers. Cette réduction a pour but de ne conserver que les phénomènes lents. Sur ces modèles réduits, nous appliquons des techniques de rejet de perturbations par retour non linéaire de l'état. Les lois de commande obtenues sont testées en simulation sur des modèles dynamiques de colonne, décrits par des systèmes algébro-différentiels d'index 1, nettement plus complets que les modèles de commande. Cette étude en simulation montre, pour une colonne binaire de 42 plateaux et pour une colonne multi-composés de 32 plateaux, la robustesse et l'intérêt de ces lois non linéaires de commande. La mise en œuvre sur deux colonnes de raffinerie confirme ces résultats. Elle montre également que l'instrumentation des colonnes et la puissance des ordinateurs de conduite sont suffisantes pour un calcul en ligne de ces lois non linéaires de commande. Un problème important, dont nous avons pris conscience lors de l'étude en simulation, concerne la résolution numérique des systèmes algébro-différentiels. En nous appuyant sur des résultats récents relatifs 'a l'inversion de systèmes dynamiques, nous étendons les notions d'index et de forme canonique, notions définies uniquement en linéaire et cependant très utilisées pour analyser la convergence des schémas numériques de résolution, aux systèmes algébro-différentiels non linéaires implicites. Nous proposons également un algorithme formel et explicite de réduction d'index, afin de transformer des systèmes d'index élevés pour lesquels les méthodes de résolution numériques font défaut, en systèmes d'index 1 pour lesquels existent des méthodes de résolution numérique performantes.

Le probleme principal aborde dans cette these est la commande en qualite des colonnes a distiller. Les modeles de commande utilises sont construis a partir de modeles dydnamiques classiques issus d'une analyse physique. La methoe de construction repose sur une reduction par echelle de temps qui ne conserve qu les phenomenes lents. Sur ces modeles reduits, nous appliquons des techniques de rejet de perturbations par retour non lineaire de l'etat. Les lois e commane obtenues sont testees en simulation sur des modeles dynamiques de colonne, decrits par des systemes algebro-differentiels d'index 1, nettement plus complets que les modeles de commande. Cette etude en simulation montre la robustesse et l'interet de ces lois non lineaires de commande. La mise en uvre sur deux colonnes de raffinerie confirme ces resultats. Un probleme important, dont nous avons pris conscience lors de l'etude en simulation, concerne la resolution numerique des systemes algebro-differentiels. En nous appuyant sur des resultats recents relatifs a l'inversion de systemes dynamiques, nous etendons les notions d'index et d forme canonique, notions definies rigoureusement uniquement en lineaire, aux systemes algebro-differentiels non lineaires implicites. Nous proposons egalement un algorithme formel et explicite de reduction d'index, afin de transformer des systemes d'index eleves pour lesquels les methodes de resolution numeriques font defaut, en systemes d'index 1 pour lesquels existent des methodes de resolution numerique performantes

Notre travail est une contribution a l'etude comparative d'algorithmes de controle en qualite de colonnes a distiller, validee par la conduite experimentale d'un pilote de distillation continue, soumis a de fortes variations de charge. Les lois de commande lineaire etudiees sont la regulation proportionnelle integrale et derivee, le retour d'etat par modele interne et la commande adaptative avec estimation des parametres par algorithme a trace constante et controle par placement de poles. Cote non lineaire nous appliquons une technique de rejet de perturbations par retour d'etat avec un decouplage des entrees sorties et la minimisation des commandes sous contraintes. Enfin une approche bilineaire du modele physique avec retour d'etat associe a une observateur non lineaire conduit a une stabilite globale du systeme avec des reponses dynamiques encore plus regulieres. Notre etude montre la superiorite des techniques non lineaires. Nous insistons egalement sur les difficultes de mise en uvre pratique et le haut niveau de competence scientifique qu'entrainent ces techniques nouvelles. C'est pourquoi une commande plus classique de retour d'etat par modele interne doit etre soulignee pour sa robustesse, ses performances fort satisfaisantes et sa grande simplicite de mise en uvre

La methodologie proposee recouvre les problemes de modelisation, de commande et de supervision des processus complexes, multi-variables et non-lineaires. Cette methodologie utilise l'approche qualitative et permet de traiter les phases transitoires des processus industriels, qui presentent des dynamiques difficiles a modeliser. La solution qualitative est definie dans un contexte global de la conduite de ces processus. Ainsi, les valeurs qualitatives des variables sont utilisees a tous les niveaux, de la commande a la supervision. L'analyse qualitative traite les variables selon leur classe : erreur, magnitude et taux d'evolution. En ce qui concerne le probleme de commande, la loi de commande proposee utilise des donnees qualitatives. Une arithmetique floue saturee permet que les resultats des operations respectent les contraintes physiques des entrees et des sorties. Il y a un suivi permanent des modes de fonctionnement des boucles de commande par des methodologies specifiques de supervision. A partir des donnees passees on deduit les comportements du systeme, qui sont utilises pour changer le parametre de reglage de la loi de commande. Ensuite un algorithme de prediction qualitative, associe a des filtres qualitatifs, permet de compenser des comportements indesirables. Comme les modeles qualitatifs sont lineaires, les comportements predits ont une validite determinee par une fenetre de prediction variable. Au niveau de la supervision, les recettes de demarrage, d'arret et de recuperation apres perturbation sont representees par des automates hybrides. Les modeles qualitatifs et la commande heterogene sont associes aux etats de l'automate, afin de verifier si les etats predits correspondent aux evenements attendus de la recette. La recette obeit a la sequence generee par un automate en tenant compte du comportement continu du systeme, qui est le resultat de la simulation qualitative. La supervision du processus est faite par la proposition des consignes non determinees dans les recettes.

Nous présentons dans un premier temps un cadre de construction de modèles de colonne de distillation prenant en compte de manière générale une large classe de modèles thermo- dynamiques pour un nombre quelconque de constituants et le comportement hydrodynamique des plateaux. Après un rappel des résultats de la littérature pour les colonnes binaires, nous démontrons un résultat d'existence et d'unicité du point stationnaire d'un modèle de colonne à 'débits molaires constants' à un nombre quelconque de constituants et un résultat d'inversion de l'équilibre thermodynamique. Nous définissons la notion de fonction 'simplexe-relative' pour décrire les propriétés de fonctions d'un simplexe sur lui-même construites à partir des modèles thermodynamiques. Les résultats s'appuient sur la théorie du degré topologique appliquée à ces fonctions. Nous présentons ensuite une extension de la méthode de réduction de modèle par agrégation et son utilisation pour la commande. Nous testons la commande obtenue en simulation sur un modèle de colonne de distillation industrielle à haute pureté.

Nous presentons dans un premier temps un cadre de construction de modeles de colonne de distillation prenant en compte de maniere generale une large classe de modeles thermodynamiques pour un nombre quelconque de constituants et le comportement hydrodynamique des plateaux. Apres un rappel des resultats de la litterature pour les colonnes binaires, nous demontrons un resultat d'existence et d'unicite du point stationnaire d'un modele de colonne a distiller a debits molaires constants a un nombre quelconque de constituants, et un resultat d'inversion de l'equilibre thermodynamique. Nous definissons la notion de fonction simplexe-relative pour decrire les proprietes de fonctions d'un simplexe sur lui-meme construites a partir des modeles thermodynamiques. Les resultats s'appuient sur la theorie du degre topologique appliquee a ces fonctions. Nous presentons ensuite une extension de la methode de reduction de modele par agregation et son utilisation pour la commande. Nous testons la commande obtenue en simulation sur un modele de colonne de distillation industrielle a haute purete

Cette thèse expose une application industrielle du filtre de Kalman étendu à grand gain pour l'estimation et le contrôle des compositions d'une colonne à distiller. Elle démontre l'intérêt pratique des observateurs pour le contrôle des procédés en exposant une méthodologie d'application et les résultats d'implantation obtenus sur site. Cette application industrielle a pour but d'améliorer le contrôle d'une unité de distillation en couplant un observateur avec un contrôleur multi-variable linéaire existant. Le contrôleur étant déterminé à l'avance, les travaux se sont essentiellement attachés à fournir des techniques numériques adaptées à la structure du modèle représentatif du procédé. Le développement d'un outil pour l'estimation des compositions d'une colonne à distiller multi-composant a ainsi été réalisé. Les solutions employées permettent une application de l'observateur en temps réel et garantissent sa robustesse vis-à-vis de certains problèmes numériques. Toutefois, les contraintes d'application nécessitent l'emploi du filtre de Kalman étendu itéré dans sa version continue-discrète. Dès lors, les résultats théoriques établis dans les travaux précédents qui garantissaient la convergence exponentielle de l'estimée vers la valeur n'existent plus. Enfin, les résultats de simulation et ceux obtenus sur site par couplage avec le contrôleur multi-variable sont validés.

La distillation est un procede tres important dans l'industrie chimique et petrochimique. Sa modelisation et sa commande ne sont pas des taches faciles a realiser, car il s'agit d'un procede tres complexe en raison de ses non-linearites et de sa nature multivariable ; en outre, il est soumis a de nombreuses perturbations et a des contraintes. Dans ce travail nous etudions l'application des reseaux de neurones et des systemes d'inference floue (sif) a la commande de procedes de distillation. Nous traitons principalement deux problemes, a savoir, la commande multivariable des compositions des produits en colonnes operant en continu et la commande optimale en colonnes operant en discontinu. Pour le probleme de commande multivariable des colonnes continues, nous utilisons des reseaux de neurones pour la modelisation et des sif pour la commande. Tout d'abord, nous realisons une comparaison entre plusieurs types de reseaux recurrents en fonction de leurs structures et d'un point de vue d'identification de systemes. Ensuite nous utilisons le plus approprie pour la modelisation inverse du procede de distillation. Ce modele inverse est utilise comme predicteur dans un schema de commande predicteur-correcteur. Le correcteur est implemente par des sif, dont les parametres sont adaptes a l'aide d'un algorithme de descente de gradient. L'utilisation de ce schema produit une amelioration des reponses du systeme aux changements de consigne et aux perturbations. Pour le probleme de commande optimale des colonnes discontinues, nous utilisons les sif et nous adaptons leurs parametres au moyen d'un algorithme d'apprentissage par renforcement, le q-learning flou. A notre connaissance, l'application de cette methode pour resoudre des problemes de commande optimale en colonnes de distillation discontinue n'a pas ete abordee jusqu'a present. Nous traitons differents problemes de commande optimale sur plusieurs procedes de distillation simules ainsi que sur un procede reel. Nous avons obtenu de bons resultats avec l'avantage supplementaire d'une grande simplicite de mise en uvre, l'algorithme s'adaptant tres bien a ce type de problemes.

Le point de fonctionnement optimal de la colonne d'extraction liquide liquide est determine a l'aide de deux regulateurs : un regulateur pid et un regulateur de commande adaptative : le regulateur predictif generalise. Les etudes sont realisees sur le systeme eau-toluene-acetone. L'etude de l'hydrodynamique et du transfert de matiere situant le point optimal de fonctionnement pres de l'engorgement

Ce travail presente l'application des reseaux de neurones a la modelisation et a la commande multivariable des colonnes d'extraction liquide-liquide. L'objectif de ce travail etait dans un premier temps d'elaborer des modeles neuronaux, puis de les utiliser pour la representation des phenomenes se produisant dans les colonnes d'extraction liquide-liquide. Le procede d'extraction sur lequel nous avons travaille s'inscrit dans le cadre de la depollution des eaux de lavage ozonees. L'ozone est de plus en plus utilise dans l'industrie de fabrication de la pate a papier comme agent de delignification et de blanchiment afin de limiter l'emploi du chlore qui entraine la formation de composes organochlores nefastes pour l'environnement. Ce travail concerne l'extraction d'un acide carboxylique (acide oxalique) a partir de solutions aqueuses en utilisant un melange de tributylphosphate et de dodecane comme solvant. Ce choix fait suite a un travail de these effectue a l'ecole nationale superieure de chimie de toulouse (ensct), mettant en uvre le procede d'extraction dans une batterie de melangeurs-decanteurs. Par rapport aux travaux anterieurs, l'approche neuronale, offre une tres grande rapidite de calcul. Le type et le nombre d'informations d'entree de chacun de ces reseaux de neurones, l'architecture des reseaux, la nature des bases d'apprentissage, ainsi que la technique de modification des parametres de ces reseaux ont ete etudies. Une fois developpes, les modeles neuronaux peuvent non seulement etre exploites en modelisation mais sont aussi utiles pour des applications ou la rapidite de calcul est essentielle comme l'optimisation et la commande des procedes. Des applications relevant du domaine de la commande sont particulierement developpees dans ce travail. Pour realiser simultanement le controle de l'hydrodynamique et le transfert de matiere dans une colonne d'extraction liquide-liquide, un controleur a ete developpe mettant en uvre deux reseaux de neurones de type modele inverse. A partir des informations passees et presentes du procede, le reseau permet de prevoir les actions a appliquer respectivement sur la pompe de la phase legere et sur le systeme d'agitation (pulseur) pour realiser le suivi de profils de consigne desires en concentration et en retention, sur un horizon glissant.

Cette thèse porte sur la modélisation, pour le contrôle, des profils de compositions dans les colonnes de distillation cryogénique. Nous obtenons un modèle non-linéaire de convection-diffusion par réduction d'un modèle d'équations-bilans singulièrement perturbé. Du point de vue de l'automatique, nous nous intéressons à la stabilité des profils de compositions résultants, ainsi qu'à leur observabilité. Du point de vue du procédé, la nouvauté de notre modèle réside dans la prise en compte d'une efficacité de garnissage dépendant des conditions d'opération de la colonne. Le modèle est validé par des comparaisons avec des données de fonctionnement dynamique issues d'une unité de séparation réelle, pour la séparation d'un mélange binaire. Sur le cas plus complexe d'une cascade de colonnes séparant un mélange ternaire, le modèle montre une grande sensibilité aux erreurs d'estimation des taux de reflux. Des résultats adaptés du champ de la chromatographie nous permettent de relier cette sensibilité à des erreurs d'estimation des vitesses d'ondes de compositions cohérentes. En parallèle, nous proposons et testons également un modèle de fonctions de transfert simple (fondé sur des gains statiques et des retards purs uniquement) pour les petites dynamiques de compositions, qui dépend explicitement de valeurs mesurables ou observables sur le procédé

3-я Залізна дивізія Армії УНР — військове формування, яке 26-27 червня 1919 року витримало оборону залізничної станції Вапнярка, що забезпечувало наступ головних військ УНР на місто Київ. 14-17 вересня 1920 року інженери дивізії разом із польськими інженерами побудували 330-метровий міст через річку Дністер біля села Городниця сучасної Івано-Франківської області.
The 3rd Iron Division of the UPR Army was a military formation that withstood the defense of the Vapnyarka railway station on June 26-27, 1919, that it was ensuring the offensive of the main UPR troops against the city of Kyiv. On September 14-17, 1920, the engineers of the division together with Polish engineers built a 330-meter-long bridge over the Dniester River near the village of Horodnytsia in the modern Ivano-Frankivsk region.