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Université Paris Sud - Paris XI (18/06/2010), Emmanuel Godoy (Dir.)
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KarimJabri_THESE_5_07.pdf(11.9 MB)
Etude et amélioration des performances et de la robustesse des lois de commande de procédés sidérurgiques Application à la régulation de niveau en coulée continue
Karim Jabri1

La coulée continue est une étape importante dans la chaîne de fabrication de l'acier. Ce procédé agit comme un échangeur thermique qui permet de solidifier l'acier en fusion. De nombreuses études ont révélé qu'une partie importante des défauts de surface du produit solidifié est provoquée par les perturbations du niveau d'acier liquide en lingotière. Chaque ligne de production dispose d'un système de régulation de niveau dont l'objectif est de maintenir un niveau stable d'acier liquide. En présence de certaines perturbations ou lors des phases transitoires, les performances de ces systèmes de régulation se dégradent fortement. L'objectif principal de la thèse est de développer des solutions de contrôle robuste de niveau afin de rejeter les perturbations internes et externes à la boucle de régulation quelles que soient les conditions de coulée. Un outil d'estimation a été développé pour diagnostiquer et rejeter certaines perturbations. L'activité de recherche a porté également sur le recensement et l'évaluation des lois de commande utilisées actuellement dans les usines ou proposées par les fournisseurs dans le but d'établir un référentiel de performances que nous avons ensuite amélioré en mettant en oeuvre de nouvelles stratégies de régulation. Enfin, une commande adaptative multi-modèles combinant à la fois les fonctions de régulation robuste de niveau et d'identification des paramètres a été implantée. Une maquette hydraulique a été utilisée à plusieurs reprises pour reproduire le fonctionnement de la coulée continue sur site afin d'évaluer le gain en performance de la solution retenue. Les solutions proposées présentent un caractère générique et peuvent s'appliquer à d'autres procédés sidérurgiques avec seulement quelques ajustements.
1:  E3S - Supélec Sciences des Systèmes - EA4454
Sidérurgie – Coulée continue – Régulation de niveau – Bouchage – Gonflement – Ondes stationnaires – Maquette hydraulique – Modélisation – Identification – Observateur – Commande prédictive – Prédicteur de Smith – Synthèse H∞ – μ synthèse mixte – Commande multi-modèles – RMMAC

During the continuous casting of steel, several disturbances occur and affect all the parts of the caster, including the mould where the molten steel has to be stable for good quality of the final product. Especially at high casting velocities, it is difficult to achieve, using the conventional control schemes, both stability and performance robustness because of different classes of disturbances and parameters uncertainties in the process. Therefore, improved process control techniques are needed to cope with such obstacles. This thesis focuses on developing methods for designing controllers to force the level to respond in a desired manner to a setpoint change and to counter the effects of disturbances. An online monitoring of some of the most disruptive phenomena is also developed because more information is needed to improve casting inspection. In addition, particular attention is paid to reject some disturbances with the help of an estimator module. Since the process is prone to important variability, other needed developments include robust control design methods that incorporate other casting parameters such as mould section, tundish weight and argon flow rate. The water model is used to validate the theoretical developments and to investigate several important issues related to mould level control. The combination of these techniques is used as a sophisticated control tool for the continuous casting machine as well as for other iron and steel processes.
Iron and steel processes – Continuous casting – Level control – Clogging – Bulging – Standing waves – Water model – Process modeling – Identification – Observer – Predictive control – Smith predictor – H∞ synthesis – mixed-μ synthesis – Multiple-model control – RMMAC.

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