Modélisation et approche thermodynamique pour la commande des réacteurs chimiques catalytiques triphasiques continus et discontinus

L’objet de cette these est la modelisation et la commande par approche thermodynamique des reacteurs catalytiques triphasiques en mode continu et en mode discontinu. Ce type de reacteur consiste en un systeme fortement non lineaire, multivariable et siege de reactions exothermiques. Nous utilisons les concepts de la thermodynamique irreversible pour la synthese de lois de commande stabilisante pour ces deux types de reacteurs chimiques. En effet, la stricte concavite de la fonction d’entropie nous a permis de definir une fonction de stockage qui sert de fonction de Lyapunov candidate : la disponibilite thermodynamique. Nous utilisons cette fonction de disponibilite thermodynamique pour la synthese de lois de commande stabilisante d’un mini-reacteur catalytique triphasique intensifie continu. Une strategie de controle a deux couches (optimisation et controle) est utilisee pour controler la temperature et la concentration du produit a la sortie du reacteur en presence de perturbations a l’entree du reacteur. Les performances du controleur mis en place sont comparees en simulation a celles d’un regulateur PI. Dans certains cas, l’utilisation de la fonction de disponibilite thermodynamique s’avere problematique. Une autre etude effectuee sur cette fonction nous permet de determiner une nouvelle fonction de Lyapunov : la disponibilite thermique. Nous utilisons par la suite la fonction de disponibilite thermique pour la synthese de lois de commande stabilisante d’un reacteur catalytique triphasique semi-ferme. Un observateur grand gain est utilise pour estimer la vitesse de reaction a partir des mesures de la temperature du milieu reactionnel. Cette estimation est injectee ensuite dans le calcul de la loi de commande mise en place. La robustesse du schema de controle est testee en simulation face a des incertitudes de modelisation, des perturbations et des bruits de mesure.