Transcript of Guy Gauthier, ing., Ph.D. Session été 2013. Cours #1: Introduction à la modélisation et au...
- Page 1
- Guy Gauthier, ing., Ph.D. Session t 2013. Cours #1:
Introduction la modlisation et au contrle de procds industriels
Source de limage: www.mlssystems.com/thermoforming.htm
www.mlssystems.com/thermoforming.htm
- Page 2
- Prsentation du plan de cours Plan de cours:
http://plan-de-cours.etsmtl.ca/SYS823.pdfhttp://plan-de-cours.etsmtl.ca/SYS823.pdf
Site web du cours
https://cours.etsmtl.ca/sys823/matiere.htmhttps://cours.etsmtl.ca/sys823/matiere.htm
SYS-823 - t 2013 2
- Page 3
- Introduction SYS-823 - t 2013 3
- Page 4
- Modlisation SYS-823 - t 2013 4 La modlisation permet de
reprsenter un procd de faon simplifi. Cela aide en faire lanalyse.
La modlisation implique de faire des hypothses sur le procd ou
certains de ses paramtres pour pouvoir faire certaines
simplifications. Il faut toutefois sassurer de ne pas ngliger des
paramtres importants du procd.
- Page 5
- Modlisation SYS-823 - t 2013 5 Par exemple, imaginez un
rservoir rempli deau. On doit modliser le comportement du niveau et
de la temprature de leau dans le rservoir. On assume un mlange
parfaitement homogne. Ajout deau froide augmente le niveau et
refroidit le contenu du rservoir. Le chauffage de leau augmente la
temprature. Sur une plage de variation de 60 C le volume varie
denviron 1.7 %. On peut choisir de ngliger cette variation dans le
modle, puisquelle affectera peu la commande en temprature ou de
niveau. http://bernard.pironin.pagesperso-
orange.fr/aquatech/Equipements/expansion.htmhttp://bernard.pironin.pagesperso-
orange.fr/aquatech/Equipements/expansion.htm
- Page 6
- Les raisons de modliser SYS-823 - t 2013 Entranement des
oprateurs; Design des procds; Scurit; Design des systmes de
contrle. 6
- Page 7
- Lentrainement de oprateurs SYS-823 - t 2013 Les oprateurs sont
les personnes charges de l'exploitation d'un processus de
production. Usine de produits chimiques; centrale nuclaire; Un
modle dun procd peut tre utilis pour former les oprateurs en
effectuant des simulations. Simulateur de vol; 7
- Page 8
- Le design de procds industriels SYS-823 - t 2013 Le modle
mathmatique dun procd industriel peut tre utilis lors de la phase
de design pour faciliter le dimensionnement des quipements pour
obtenir la capacit de production voulu. Dimensionnement dun racteur
chimique pour obtenir une certaine capacit de production. 8
- Page 9
- La scurit dun procd SYS-823 - t 2013 La scurit des procds peut
tre value grce un modle. On peut ainsi valuer si, suite la
dfaillance dun quipement, le systme va en se dtriorant ou non.
valuation du temps ncessaire la pression pour atteindre un certain
seuil aprs la dfaillance dune valve. On aussi utiliser le modle dun
procd pour faciliter le design dun systme de scurit. 9
- Page 10
- Le design de systmes de contrle SYS-823 - t 2013 Le contrle de
procds industriels est ncessaire pour assurer que les variables du
procd restent des valeurs dsires. Maintenir la temprature en
ajustant le dbit de vapeur dans un changeur de vapeur. Les tests et
ajustements de ces systmes de contrle peuvent tre faits sans risque
sur le modle. Une fois prouvs, ils peuvent tre implants sur le
procd rel. 10
- Page 11
- Modlisation dun systme dynamique SYS-823 - t 2013 11
- Page 12
- lments dun systme dynamique SYS-823 - t 2013 tats du systme
12
- Page 13
- Systme dynamique SYS-823 - t 2013 13 Le modle dun systme
dynamique repose sur des quations diffrentielles (linaires ou non).
Ces quations peuvent tre dun ordre quelconque et mettent en
relations les entres (contrlables ou perturbantes) et les sorties.
Pour comprendre et analyser le comportement du systme, on doit
rsoudre ces quations diffrentielles. On introduit des variables
dtat permettant de suivre ce qui se passe dans le systme, den
analyser les points dquilibre, et dtudier la stabilit ces
points.
- Page 14
- quations dun systme dynamique SYS-823 - t 2013 tats du systme:
quations diffrentielles: 14
- Page 15
- quations dun systme dynamique SYS-823 - t 2013 tats du systme:
quations diffrentielles: 15
- Page 16
- quations dun systme dynamique SYS-823 - t 2013 tats du systme:
quations diffrentielles: 16
- Page 17
- quations dun systme dynamique SYS-823 - t 2013 tats du systme:
quations diffrentielles: 17
- Page 18
- quations dun systme dynamique SYS-823 - t 2013 tats du systme:
quations diffrentielles: 18
- Page 19
- quations dun systme dynamique SYS-823 - t 2013 tats du systme:
quations diffrentielles: Sorties du systme: 19
- Page 20
- quations dun systme dynamique SYS-823 - t 2013 tats du systme:
quations diffrentielles: Sorties du systme: 20
- Page 21
- Ces quations proviennent de SYS-823 - t 2013 lois et relations
mathmatiques des domaines suivants: 21
- Page 22
- Exemples SYS-823 - t 2013 Loi dArrhenius Lois de Newton
Relation courant tension dune inductance Les principes de la
thermodynamique Pharmacocintique (modles 1, 2 ou 3 compartiments)
22
- Page 23
- Types SYS-823 - t 2013 Selon la nature des fonctions f et g, le
systme peut tre: Le systme peut-tre invariant dans le temps.
Paramtres indpendants de la variable t. Le systme peut ne pas avoir
dentres. Il est alors qualifi d autonome . Lquation diffrentielle
est qualifie dhomogne. Le systme peut tre continu ou discret. Dans
ce dernier cas, certains signaux sont chantillonns. Linaire
Non-linaire 23
- Page 24
- Diffrentes approches de modlisation SYS-823 - t 2013 quations
diffrentielles ordinaires; Transformes de Laplace; quations dtat.
24
- Page 25
- Exemple des 3 approches SYS-823 - t 2013 Soit un systme
mcanique: u(t) = force externe (entre); y(t) = dplacement de la
masse (sortie). quation diffrentielle ordinaire 25
- Page 26
- Approche quations diffrentielles SYS-823 - t 2013 Solution:
Divisant par m : 26
- Page 27
- Obtention de la sortie y(t) SYS-823 - t 2013 Puis (dans le cas
o dzta