Cellule capteur du
LIPE-INSA
Action Spécifique 181 dans le cadre
du RTP 50
: "STIC & Environnement"
(département STIC
du
CNRS)
Animatrice de l'AS : Isabelle Queinnec
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Pilote du LBE-INRA
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Cellule capteur du
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Action Spécifique 181 dans le cadre
du RTP 50
: "STIC & Environnement"
Animatrice de l'AS : Isabelle Queinnec
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Pilote du LBE-INRA |
Membres de l'AS
L'objectif global de Comore est de développer et d'appliquer
des méthodes de l'automatique (régulation, estimation, identification,
contrôle optimal, théorie des jeux) et de la théorie
des systèmes dynamiques à la modélisation mathématique
des, ressources vivantes exploitées (ressources renouvelables),
et à leur gestion. En collaboration avec des biologistes, nous construisons
des modèles mathématiques de l'évolution temporelle
de populations d'individus, les étudions, les validons, et nous
appliquons des techniques de l'automatique pour réguler ou optimiser
les systèmes biologiques. Dans ce cadre-là, le développement
de capteurs logiciels tient une place importante. Les travaux principaux
dans ce domaine concernent les observateurs à erreur bornée
pour des bioréacteurs (lorsque certaines fonctions de l'état
sont mal connues), les observateurs asymptotiques robustifiés (lorsque
les cinétiques sont mal connues) et les observateurs par intervalles.
Ces travaux sont appliqués sur des applications principalement en
agroalimentaire, en pharmaceutique ou en cosmétique, et dans l'environnement
(épuration des eaux, traitements des déchets, expertise écologique).
Olivier Bernard est aussi coordonateur du projet européen TELEMAC
sur le contrôle avancé et la télésurveillance
de procédés traitement d eau forte charge (digestion anaérobie).
Le Laboratoire de Biotechnologie de l Environnement (LBE-INRA) possède
depuis de nombreuses années une forte compétence au niveau
du traitement biologique des effluents. De multiples procédés
de dépollution ont ainsi été développés
et leur faisabilité biologique tout autant que leurs intérêts
industriels ont été démontrés. L équipe
automatique du LBE-INRA (animée par J.P. Steyer) s intéresse
aux thématiques de modélisation, de commande, de supervision
et de diagnostic et d instrumentation. Cette dernière activité
a permis de mettre en ligne depuis près de 5 ans
une instrumentation complète d'un procédé semi-industriel
de digestion anaérobie (i.e., 1 mètre cube de volume utile).
Cette installation est unique au monde et offre de très nombreuses
voies de recherche en Automatique puisqu'en complément de mesures
classiques comme les débits liquide d'alimentation et de recirculation,
le pH, la température, la pression dôme, le débit de
biogaz produit et sa composition en CH4, CO2 et H2, nous disposons également
de mesures sur les bicarbonates, le CO2 dissous dans la phase liquide,
l'acétate, les acides gras volatils totaux, la demande chimique
en oxygène soluble, le carbone organique total et les alcalinités
partielle et totale, ces cinq dernières étant disponibles
en double ou en triple. L'équipe d'Automatique des Procédés
du LBE-INRA a par ailleurs une forte implication dans des projets européens
et 2 sont actuellement en cours.
Les activités de recherche menées au Laboratoire d'Ingénierie
des Procédés de l Environnement concernent l'application
des concepts et des méthodes du Génie des Procédés
au domaine du Génie de l'Environnement et plus particulièrement
le traitement et l'épuration des eaux (eaux industrielles, eaux
résiduaires, eaux à potabiliser). L équipe procédé
biologique étudie depuis de nombreuses années les systèmes
d épuration des eaux et leur conduite optimale. Ce travail s est
orienté aussi bien sur les procédés à biomasse
fixée (biofiltres, lits bactériens, procédés
hybrides) que sur les biomasses en suspension (boues activées, bioréacteurs
à membranes, SBR, chemostat), pour l élimination des
pollutions carbonées mais aussi azotées et phosphorées.
Des approches de commande et de gestion optimale ont notamment été
appliquées sur les systèmes à alternance de phase
pour l élimination de l azote, sur des procédés SBR
pour l acclimatation de biomasse à des effluents toxiques, sur des
biofiltres pour la dénitrification d eau potable. Les points forts
du laboratoire résident dans l utilisation conjointe de procédés
pilote à échelle laboratoire et semi-industrielle, d outils
de caractérisation des cinétiques biologiques (respirométrie,
titrimétrie), et d outils de simulation dynamique de procédé
d épuration (GPSX, Matlab, Simulink).
Le Laboratoire d'Analyse des Systèmes et de Biométrie
(UMR729 INRA-ENSAM) développe des méthodes d'analyse et de
contrôle de systèmes dynamiques d'intérêt biologique,
agronomique, agroalimentaire ou environnemental. Au sein de son programme
le plus important Mathématiques de la gestion des ressources renouvelables,
sont étudiés des problèmes de modélisation,
d'observation et de commande de procédés de dépollution,
en collaboration étroite avec le LBE-INRA notamment. L'originalité
de ces travaux est d'associer de façons plus complémentaires
que concurrentes, des approches déterministes (théorie des
jeux différentiels et calcul ensembliste) et des approches statistiques
(théorie stochastique de l'estimation fonctionnelle). Ces méthodes
ont été régulièrement validées au LBE
depuis 1998, notamment sur des procédés de digestion anaérobie
de résidus vinicoles. Dans le cas de l'observation et de l'estimation
d'état, les approches déterministes conduisent au développement
d'observateurs robustes par intervalle, déjà intégrés
dans des capteurs logiciels opérationnels. Pour ce même problème
d'estimation d'état non mesuré, l'approche stochastique non
paramétrique que nous menons, conduit au développement de
filtres non linéaires, proches des filtres particulaires avec interaction,
possédant de bonnes propriétés statistiques. L'estimation
complémentaire de paramètres inconnus ou de composantes dynamiques
inconnues du modèle d'état (perturbations, entrées
inconnues), est l'objet de certains de nos travaux actuels.
Le groupe "Méthodes et Algorithmes en Commande" (MAC) du LAAS
est un groupe de recherche en Automatique, dont les travaux portent sur
les points fondamentaux du domaine à savoir la modélisation,
l'analyse et la synthèse de lois de commande. Essentiellement axés
sur une approche à base de modèle (par opposition à
l'approche dite à base de connaissance), ces travaux se caractérisent
plus finement par le fait qu'ils sont, pour la plupart, orientés
par le souci de conforter les propriétés d'applicabilité
des méthodes et outils de l'Automatique moderne. L activité
du groupe dans le domaine de l Environnement s inscrit dans ce contexte,
puisque l on retrouve dans les procédés biotechnologiques,
et ce, quel que soit le procédé étudié, la
quasi-totalité des phénomènes abordés d'un
point de vue théorique par le groupe. Nos travaux concernent en
effet les problèmes de modélisation, systèmes incertains,
identification, estimation, filtrage, optimisation, régulation,
poursuite, rejet de perturbations, contraintes sur les actionneurs... Ces
différents thèmes sont développés autour de
différents supports expérimentaux (implantés au LIPE
ou au LBE) ou de simulation, correspondant au traitement biologique de
la pollution azotée (nitrification et dénitrification) et
organique (méthanisation, pollution par composés aromatiques
(phénol)).
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