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Contribution à l'optimisation des systèmes dynamiques : application au génie des procédés

Mitsiouk, Anton (2007) Contribution à l'optimisation des systèmes dynamiques : application au génie des procédés. (Contribution to dynamical systems optimization : application to chemical engineering.)

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Abstract

Ces travaux présentent une méthode d'optimisation dynamique pour le contrôle optimal en génie des procédés. Plus généralement, ils s'inscrivent dans une thématique plus vaste, concernant l'optimisation des systèmes dynamiques hybrides. La méthode développée repose sur une méthode hybride entre deux méthodes directes : approches séquentielles et simultanées. Cette méthode nommée Méthode directe a tirs multiples, se caractérise par un découpage de l'horizon de temps en sous intervalles d'intégration et par une réduction de l'espace de recherche des fonctions de contrôle par une paramétrisation de ces dernières. Contrairement aux méthodes séquentielles, la méthode présentée permet de prendre en compte facilement des contraintes sur les variables d'état, ce qui représente une classe importante de problème en Génie des Procédés. De plus, la taille du problème d'optimisation reste acceptable car seules les fonctions de contrôle sont paramétrisées. Toutefois, ce problème d'optimisation est plus complexe que celui des approches séquentielles, à cause de la mise en oeuvre de contraintes de continuité (sur les variables d'état et de contrôle) entre les différents sous intervalles issus de la subdivisons du temps. Cette méthode est intégrée dans le noyau numérique de la plate forme PrODHyS. Son utilisation est illustrée au travers de trois exemples en génie des procédés. ABSTRACT : These works present a method for dynamic optimization and more precisely for optimal control in Chemical Engineering. More generally, they are included in a vaster research which deals with optimization of hybrid dynamic systems. The developed method is a hybrid one between two direct methods: sequential and simultaneous approaches. In this method, called multiple shooting type techniques (direct method), the original time interval is divided into multiple shooting intervals with DAE solved numerically on each subintervals. In order to reduce the research space for control function, we use control parameterization. With this method we can take into account state path constraints, which include an important number of problems in chemical engineering (which is not feasible with sequential approach). Moreover, the optimization problem size is less important than in the simultaneous approach because only the control functions are parameterized. The optimization problem is more complex because of continuity constraints imposed across subintervals (on state and control variables). This method is integrated within the numerical kernel of the platform PrODHyS. It is illustrated with three chemical engineering examples

Other Institution (co-tutelle):Russian State Technological University of K.E. Tsiolkovsky (MATI-RGTU)
Department:Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Le Lann, Jean Marc and Avdoshin, Sergey
Uncontrolled Keywords:Optimisation Dynamique - Contrôle Optimal - Méthode Directe à tirs multiples -Simulateur dynamique hybride de procédés (PrODHyS) - Systèmes EDA. KEYWORDS : Dynamic Optimization - Optimal Control - Multiple shooting type techniques - Hybrid dynamic process simulator - DAE systems
Subjects:Process engineering
Deposited On:27 February 2008

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