Précédent : Modélisation de la croissance du Remonter : Résultats nouveaux Suivant : Dynamique et contrôle de la
Précédent : Modélisation de la croissance du
Remonter : Résultats nouveaux Suivant :
Dynamique et
contrôle de la
Participants : Jean-Luc Gouzé, M. Zakaria Hadj-Sadok,
Olivier Bernard.
Mots clés : bioréacteur, automatique non linéaire .
Même si l'histoire du traitement biologique des eaux usées
remonte au début du siècle, l'application de la théorie du
contrôle sur ces procédés a été limitée par le manque d'une
instrumentation en ligne à la fois suffisamment fiable et peu
coûteuse. L'introduction des capteurs logiciels, ou observateurs
d'état, s'avère une solution adéquate pour remédier à cette
contrainte. Cependant, l'efficacité de ces observateurs, repose
sur les connaissances a priori du procédé et la précision du
modèle mathématique. Malheureusement, les dynamiques des systèmes
biologiques sont souvent mal connues, les fluctuations des
entrées peuvent dépendre de facteurs extérieurs difficiles à
estimer et les incertitudes des mesures disponibles sont en
général importantes.
Nous nous sommes donc intéressés aux problèmes d'estimation
des variables pour un procédé de boues activées sous des
contraintes d'incertitudes. Avec la collaboration d'Alain
Rapaport de l'INRA de Montpellier, nous avons développé les
observateurs à intervalles qui ont pour objectif de reconstruire
les bornes supérieures et inférieures des variables non
mesurables en incluant les estimations des valeurs maximales et
minimales des variables ou des paramètres incertains. Ce type
d'observateurs présente des applications intéressantes pour
d'autres opérations, telle que la détection de pannes dans
l'unité d'épuration où, souvent, il n'est pas nécessaire de
reproduire les valeurs réelles de la variable non mesurable mais
uniquement les valeurs limites.
Nous avons, dans un premier temps, étudié ce problème sur un
modèle simple incluant le substrat, la biomasse et la biomasse
recyclée. Le but du travail était l'estimation des intervalles de
variation des biomasses en utilisant les mesures du substrat.
Différents cas ont éte traités pour analyser l'influence des
incertitudes des entrées ou des paramètres du modèle sur les
résultats d'estimation. La seconde étape de cette étude a
concerné la synthèse des observateurs à intervalles à partir d'un
modèle plus complexe incluant les dynamiques de l'oxygène
dissout. L'objectif était l'estimation des concentrations des
biomasses et du substrat en exploitant les mesures de l'oxygène
dissout. On montre que dans ce cas on arrive à reconstruire
asymptotiquement les concentrations réelles des biomasses
indépendamment des incertitudes sur la concentration de
l'influent en entrée du système d'épuration [[22]].
Zakaria Hadj-Sadok, en collaboration avec Denis Dochain (CESAME, UCL, Belgique), et dans le cadre d'un projet européen (AMOCO, Agriculture and Fisheries), a travaillé sur la modélisation et la reconstruction de l'état d'un fermenteur anaérobie destiné à traiter les déchets industriels. Ce dispositif moderne possède un rendement épuratoire très élevé, ce qui permet en outre de traiter des déchets industriels difficiles à dégrader par des techniques classiques. Un tel procédé n'est cependant pas stable : plusieurs points d'équilibres existent, mais un seul est exploitable. En pratique, une surveillance continue et un contrôle permanent du système, afin de le stabiliser autour du point de fonctionnement intéressant, sont nécessaires. Le travail de l'INRIA a consisté à développer et valider un modèle de ce procédé, et à étudier des capteurs logiciels capables de tirer profit du peu de mesures disponibles pour estimer l'état interne du fermenteur (communautés bactériennes et différents substrats). Ces capteurs logiciels seront ensuite intégrés dans un système expert chargé de détecter un dysfonctionnement du fermenteur. Les algorithmes produits seront prochainement implantés sur un site industriel (TAFISA, Pontevedra, Spain) [[16]] .