Version du 17 janvier 2018 à 18:17

Présentation générale : Commande de niveau d'eau

Description

Objectifs

Le principal objectif de ce projet est de créer un observateur, c’est-à-dire reconstruire des valeurs dont on ne dispose pas directement (débit de sortie, niveau d’eau, débit dans le tube reliant les 2 cuves) et de celle dont on dispose, à partir de valeurs mesurées et du modèle du système qui sera identifié. Cet observateur va nous permettre de détecter s’il y a des anomalies (exemple : fuites) dans le système lors d’une simulation grâce à un capteur logiciel. Avec celui-ci nous allons pouvoir d’ailleurs voir la différence des valeurs entre le capteur physique et le capteur logiciel obtenu par l’observateur pour savoir si cela est cohérent. Et pouvoir alors gérer les pannes de capteurs s'il y en a.

Analyse du projet

Positionnement par rapport à l'existant

Analyse du premier concurrent

Analyse du second concurrent

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Ce projet peut être mis en place dans les usines utilisant des fluides comme le pétrole, ou encore du liquide explosif. Ce qui peut représenter un grand danger notamment s'il y a des anomalies dans le processus. Il y a donc une nécessité de superviser chaque mesure du système. Pour mettre en place ceci nous avons alors besoin de redondance de capteurs. Mais dans ce cas, que faire lors d'une panne de capteurs ? On va devoir vérifier les cas d’erreurs les plus probables. Pour cela, on va avoir besoin de prévoir la valeur des variables critiques du système et l'associer avec une solution possible selon le problème.

Réponse à la question difficile

Question : Est-ce possible de réaliser un tel projet avec tout type de système (système ouvert, ...) ?

Préparation du projet

Cahier des charges

Choix techniques : matériel et logiciel

Pour ce projet, nous allons avoir à disposition le système à 2 réservoirs présent en C008. Celui est composé de deux réservoirs, six vannes, d'un serpentin de retard, d'une pompe et d'un panneau de commande. Ce système est commandé par un ordinateur équipé d’une carte d’acquisition National Instrument, et du noyau Temps Réel dans Matlab

Matlab simulink est un logiciel de modélisation visuelle des systèmes physiques et dynamiques qui peut simuler diverses données avec l'objectif d’assurer que le système marche conformément aux spécifications données et aussi pour l’optimiser.

Le logiciel a la fonction de réguler le système à cuve en utilisant trois solutions différentes : Un correcteur PID Une régulation en cascade La logique floue

Selon la solution choisie, il trouvera les paramètres du correcteur, présentera la courbe du niveau d’eau en fonction du temps, et corrigera l’erreur du système en sachant des entrées mais sans la connaissance de son modèle mathématique.

Liste des tâches à effectuer

Etape 1 : Modélisation mathématique du système à l'aide des lois physiques puis estimation des paramètres du modèle à l'aide des données (débit d'entrée et hauteurs mesurées).

Exemple : Si on a modélisé le système et on obtient un deuxième ordre qui est de la forme : Y(p)/U(p)= K/(p^2+a*p+b). Pour estimer les paramètres du modèle, il faut estimer K, a et b

Etape 2 : Conception de l'observateur du système (ce sera fait par calcul) et son implémentation sous Matlab Simulink.

Etape 3 : Génération des signaux indicateurs de défauts appelés résidus à partir des mesures recueillies directement sur le système physique et données générées par l'observateur

Etape 4 : Mise en place d'un test statistique pour générer des alarmes

Calendrier prévisionnel

Réalisation du Projet

Feuille d'heures

Semaine 1

Nous avons débuté réellement le projet lors de la séance du 16 janvier 2018 de 14h à 16h car avant cela nous n'avions pas accès à la salle. Nous avons bénéficié d'un récapitulatif de notre tuteur sur notre projet de manière générale et sur quoi nous allions commencé pour démarrer le projet.

Notre premier objectif est tout d'abord de se familiariser avec Matlab en lien avec la maquette des 2 cuves via la carte d'acquisition 6024E intégrée dans la tour d'ordinateur et connectée à la commande qui permet de gérer le système. Une fois le modèle de base recréé sur Matlab en mode temps réel, il nous a été demandé dans un premier temps de trouver comment retrouver grâce au capteur, le niveau d'eau de la première cuve. Pour cela, il nous fallait d'abord savoir sur quel "channel" était connecté le capteur du premier réservoir afin de demander cette entrée au niveau de Matlab. N'ayant pas de documentation technique à notre disposition, nous nous sommes permises de demander à des élèves de cinquième année le numéro des "channel" pour le capteur de niveau du réservoir 1 et du réservoir 2.

En observant le signal en sortie, nous avons pu remarquer qu'il y avait beaucoup de bruit et que la valeur même moyenne du signal ne correspondait pas à la mesure en cm du niveau d'eau. Pour réajuster cela nous avons ajouter de quoi filtrer le signal, pour à la fin obtenir quelque chose de plus lisse et nous avons soustrait à ce signal une constante de 1,8 pour avoir une mesure correct du niveau d'eau.

Semaine 2

Documents Rendus