Contribution à l'identification dynamique et à la commande de l'extrudeuse BC21 Clextral
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Abstract EN:
The purpose of this thesis was to contribution to dynamic identification and control of BC21 Clextral extruder. This work is divided into two parts: dynamic identification and control. The first part describes the development and evaluation of identification methods for extruder. Dynamic models (Transfer function, ARMAX, ANFIS) were developed using two excitation methods and corn starch and wheat flour as raw material. The first excitation method consists to subject the process to a step change and a pseudo-random binary sequence in manipulated variable and measure the open loop response of measured variables. The second excitation method consists to use a relay feedback for providing input excitation in closed loop. The motor torque and screw speed was a pairing of measured and manipulated variables. The second and final part of this thesis relates to the automatic control of start-up procedure and product quality (example: rate of encapsulation of an active ingredient). A fuzzy control system is proposed to improve the start-up procedure. Afterwards, dynamic models of extruder were used to evaluate two control strategies for regulating the product quality. The first uses a traditional indirect approach whereby the die pressure and motor torque are controlled by two single loop PID controllers, using the screw speed and the water injection rate as manipulated variables. The second approach uses only the screw speed in model-based predictive strategy to control the product quality directly. The performance of each controller is assessed by simulating disturbances to the process. Both controllers perform well at controlling their specified output variables.
Abstract FR:
L’objectif de cette thèse est de contribuer à l'identification dynamique et à la commande de l'extrudeuse de BC21 Clextral. Ce travail est divisé en deux parties : identification dynamique et commande. La première partie décrit l'élaboration et l'évaluation des méthodes d'identification de l'extrudeuse. Des modèles dynamiques (fonction de transfert, ARMAX, ANFIS) ont été obtenus en utilisant deux méthodes d'excitation avec deux types de farines (blé et maïs). La première méthode d'excitation consiste à faire subir au procédé des tests échelons et des séquences binaire pseudo-aléatoires sur les variables d’entrée et de mesurer la réponse, en boucle ouverte, des variables de sortie. La deuxième méthode consiste à réaliser un système d’excitation en boucle fermée où le couple moteur et la vitesse de vis seront respectivement la variable mesurée et la variable de commande. La deuxième et la dernière partie de cette thèse est consacrée à l’automatisation de démarrage de l’extrudeuse et à la commande de la qualité du produit (exemple : taux d'encapsulation d'un composé d’arôme). Un système de commande flou est ainsi proposé pour améliorer le démarrage. Ensuite, des modèles dynamiques de l'extrudeuse ont été utilisés pour tester deux stratégies de commande de la qualité du produit. La première est indirecte où la pression et le couple sont contrôlés par deux boucles de régulation PID, en utilisant la vitesse de vis et le débit d’eau comme variables de commande. La deuxième stratégie consiste à contrôler directement la qualité du produit par une commande prédictive. Les résultats obtenus en simulant des perturbations sur le procédé ont donnés des performances satisfaisantes