Contrôleur multivariable pour une centrale nucléaire CANDU 600 MWe

Ce projet de thèse est consacré à la conception d'un système de commande et de régulation multivariable pour une centrale nucléaire du type Gentilly-2. A partir d'un modèle non-linéaire de simulation de la centrale G2SIM, nous avons obtenu un modèle relativement moins complexe en posant certaines hypothèses. En appliquant la théorie des petites perturbations autour de points d'équilibre, la linéarisation de ce modèle nous a permis d'obtenir les équations linéaires d'état de la centrale. La validation de ce modèle linéaire que nous `avons appelé G2LDM a été effectuée par voie de simulation. Concrètement, nous avons comparé les résultats de simulation de G2SIM et G2LDM soumis aux mêmes types de perturbations. Le but de cette validation était de déterminer dans quelles mesures le modèle linéaire G2LDM pouvait être utilisé pour concevoir un régulateur pour le modèle non-linéaire G2SIM. Les conclusions de cette validation ont établi que G2LDM possède essentiellement la même dynamique que G2SIM, les différences de réponses entre les deux modèles étant surtout dues à certains phénomènes de non-linéarité et aux hypothèses qui ont été posées pour la linéarisation du modèle. Nous avons ensuite soumis le modèle G2LDM à une série d'analyses en vue de son identification structurelle et modale. Ces analyses nous on permis d'établir certaines propriétés des matrices de la description dans l'espace des états de la centrale. Elles ont aussi permis de déterminer la commandabilité et l'observabilité du système. L'analyse modale a permis d'identifier les modes instables et dominants de la centrale, et d'évaluer leur—relative invariance par rapport aux changements de points d'opération. Après une revue critique des méthodes de conception de contrôleurs multivariables, nous avons décidé d'explorer l'avenue des contrôleurs par rétroaction des sorties avec positionnement de pôles. En nous inspirant des travaux de certains chercheurs, nous avons mis au point une série d'algorithmes à la fois puissants et souples pour effectuer le positionnement de pôles par rétroaction des sorties. Nous avons implanté ces algorithmes à l'intérieur d'un ensemble sophistiqué de modules pour la conception assistée par ordinateur. Avec le modèle G2LDM, nous avons utilisé nos modules de positionnement de pôles pour la conception d'un contrôleur multivariable. Les performances de ce contrôleur sur le modèle linéaire G2LDM sont excellentes. Nous avons ensuite mis au point l'infrastructure logicielle pour la discrétisation et l'implantation d'un contrôleur multivariable dans le modèle non-linéaire de simulation, G2SIM. Finalement nous avons introduit dans G2SIM, le contrôleur multivariable conçu avec G2LDM. Après quelques ajustements, surtout de la partie dynamique du contrôleur, les résultats de simulation ont montré que les performances dû contrôleur multivariable sur G2SIM sont pleinement satisfaisantes. Pour réaliser ce projet qui intègre presque toutes les étapes de la conception d'un système de commande et de régulation, nous avons aussi dû concevoir une gamme variée et complexe de logiciels qui complètent les acquis tangibles de cette thèse. D'abord commencé à l'Ecole Polytechnique de Montréal, ce projet a été complété durant un stage de deux ans au laboratoire d'analyse dynamique du Centre d'Etudes Nucléaires de Chalk River.