Contribution de l'outil bond graph pour la modélisation des réacteurs chimiques en vue de leur supervision

A chemical process is characterized by transformati on phenomena biochemical, thermodynamic and hydraulic. This kind of process is polluting and with risk. For their control, analysis and fault detection and isolation (FDI) system design, accurate and unified language models are needed. The aim of the Ph.D thesis is to develop a generic approach using bond graph tool for modelling of chemical reactors to improve supervision design of chemical processes. In this area, several research works have been developed and validated by industrial applications and software tools for models and FDI algorithms generation. But, the bond graphs models developed concern only one or two energies (thermofluid systems) involved in such systems. Extension of obtained research results to chemical processes presents an innovative interest. Indeed, the chemical processes add a supplementary complexity to energetic systems by introducing matter transformation phenomena. From a theoretical point of view, the presented research develops generic bond graph models of reactors and chemical phenomena. Obtained modelsunder library data are used to construct formal dynamic models for chemical industry. Moreover, a contribution to automatic generation of formal Analytical Redundancy Relations for Structural monitorability analysis is developed. For the protection of the environment and the personnel (such as control of secondary chemical reaction appearance for instance leading to explosion) FDI of chemical processes represents an innovative and actual topicUn processus chimique est le siége de phénomènes de transfonnations chimiques et/ou biochimiques, thennodynamiques et hydrauliques. Ce type de processus est généralement un procédé polluant et à risque. Ils nécessitent alors pour leur pilotage, analyse et conception de système de surveillance, des modèles précis, à caractère muItidiscipIinaire et unifié. L'objectif de celte thèse est le développement d'une approche générique à l'aide des bond graphs pour la modélisation des réacteurs chimiques afin d'améliorer la conception et la supervision des processus chimiques. Dans ce domaine, un certain nombre de travaux a été développé et validé par des applications réelles et par un outil logiciel pour l'informatisation des procédures de génération des modèles et algorithmes de détection et localisation de défaillances. Les modèles bond graph concernés par les travaux existants mettent en oeuvre une seule énergie (systèmes fluidiques) puis deux énergies (systèmes thermofluides). L'extension de ces résultas de recherche à des procédés chimiques représente un intérêt scientifique innovant. En effet, les phénomènes chimiques introduisent une complexité supplémentaire aux procédés énergétiques par l'adjonction des phénomènes de transformation de la matière. Sur le plan théorique, il s'agit alors de développer des modèles bond graphs génériques de réacteurs et de phénomènes chimiques. Ces modèles sous fonne d'une base de bibliothèque seront utilisés pour la construction des modèles formels dynamiques des procédés chimiques complexes. Une contribution à la génération automatique de relations de redondance analytique formelles pour l'analyse de surveillabilité de ces systèmes est développée. La surveillance des procédés chimiques du point de vue de la protection de l'environnement et du personnel (contrôle de l'apparition de réactions secondaires, risque d'explosion par exemple) constitue une thématique d'actualité