Etudiant : MARDI NASIRA

Filière : Master Smart Industry (M2SI)

Encadrant : Pr. BENBRAHIM MOHAMMED

Annèe : 2026

Résumé : Ce mémoire de fin d'études porte sur la conception d'un système de contrôle avancé (APC) pour l'atelier sulfurique de l'unité IMACID (Groupe OCP, Jorf Lasfar), dans le but de réduire les émissions de dioxyde de soufre (SO₂) tout en préservant, voire en augmentant, la production d'acide sulfurique. L'étude de l'existant montre que la régulation PID en place, conduite boucle par boucle, ne parvient ni à gérer le fort couplage entre les variables du procédé, ni à anticiper ses dynamiques lentes et ses retards de transport, ce qui conduit à un compromis subi entre performance environnementale et performance de production. Pour dépasser ces limites, un contrôleur prédictif multivariable (MPC) a été conçu à partir d'un modèle dynamique de type ARX(1,2), identifié sur 3234 observations industrielles réelles extraites du système de conduite (DCS). Afin de rendre ce contrôleur exploitable en temps réel, la trajectoire de commande a été paramétrée à l'aide des fonctions orthogonales de Laguerre, ramenant le problème d'optimisation de 360 incréments de commande à seulement 18 coefficients, sans dégrader la qualité de la solution. Les contraintes opératoires et de sécurité sont intégrées explicitement dans la formulation, et résolues à chaque pas d'échantillonnage par l'algorithme de Hildreth. Un jumeau numérique de l'atelier, développé sous Blender et connecté à MATLAB, permet de valider visuellement le comportement du contrôleur avant tout raccordement au DCS. Testé en simulation sur données réelles, le contrôleur MPC-Laguerre contraint réduit la concentration moyenne de SO₂ de 8,3 % (de 608,6 à 558,0 ppm) tout en éliminant tout dépassement du seuil réglementaire de 700 ppm, et augmente simultanément la production d'acide de 13,1 m³/h. Le gain économique annuel associé est estimé à environ 8,18 millions de dollars. Ces résultats démontrent qu'une architecture de commande multivariable, contrainte et parcimonieuse en calcul, permet de sortir du compromis traditionnel entre conformité environnementale et performance industrielle, et ouvrent la voie à un déploiement progressif sur le procédé réel, depuis un fonctionnement hors ligne jusqu'à une boucle de commande complète.