Supervision des processus chimiques à base de modèles Bond Graphs

The proposed Ph.D. thesis deals with integrated design of bond graph model based for health monitoring of chemical processes. This research work is performed within the framework of the topic “Bond graphs for supervision of energetic processes" developed between the University of Gabés (Tunisia) and “Polytech’Lille”, the Engineering School within the University of Science and Technology of Lille. The chemical processes are polluting processes and with risk. They need, for staff safety and environmental protection, online surveillance for early detection and the identification of the failures. chemical processes occur phenomena of various nature: chemical and or biochemical, thermo-fluidic… Their modeling requires a unified approach. The Bond graph as a multidisciplinary tool is well suited to this task.Furthermore, this tool can be used also for the design of diagnosis algorithms thanks to its behavioral, causal and structural properties, and allows providing structural diagnosability conditions of the pertinent equipment without numerical calculation. The main scientific contributions of this research can be summarized as follows: (i)elaboration of a data base of dynamic bond graph models of components and chemical phenomena, (ii) methodology of bond graph model based diagnosis for systematic generation of fault indicators sensitive to the appearance of the secondary reactions source of pollution and explosion, (iii) robust diagnosis based on coupled uncertain bond graph model, (iv) computerization of the diagnosability analysis procedures applied to a class of a chemical process, (v) application to a real process (installation of esterification).Le travail de thèse proposé concerne la conception intégrée des algorithmes de surveillance des processus chimiques à base de modèles bond graph. Cette recherche est réalisée dans le cadre de la thématique «Bond graphs pour la supervision des procédés énergétiques» développée entre l’Université de Gabés (Tunisie) et l’Ecole Polytechnique Universitaire de Lille (France). Les processus chimiques sont des procédés polluants et à risque. Ils nécessitent alors pour la protection de l’environnement et du personnel des systèmes de surveillance en ligne pour la détection précoce et l’identification des défaillances. Un processus chimique est le siège de phénomènes de nature diverse : chimiques et ou biochimiques, thermo-fluidique, …. Leur modélisation nécessite alors une approche unifiée. L’outil bond graph par son caractère multidisciplinaire est bien adapté à cette tâche. D’autre part, cet outil peut aussi être utilisé pour la conception d’algorithmes de diagnostic grâce à ses propriétés comportementales, causales et structurelles et déterminer ainsi les conditions de surveillabilité structurelle des équipements pertinents sans calcul numérique. Les principales scientifiques contributions peuvent être résumées comme suit : (i) élaboration d’une bibliothèque de modèles Bond Graph de composants et phénomènes chimiques (ii) méthodologie de diagnostic à base de bond graphs pour la génération d’indicateurs de fautes sensibles à l’apparition des réactions secondaires sources de pollution et d’explosion, (iii) diagnostic robuste aux incertitudes paramétriques du modèle Bond Graphs couplés, (iv) informatisation des procédures d’analyse de surveillabilité d’une classe de procédés chimiques, (v) application à un procédé réel (installation d’estérification)