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Papers by zeyneb khedim

2017 International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD), 2017

This paper deals with the reduction of the ADM1 using the “state-variable association” method, to... more This paper deals with the reduction of the ADM1 using the “state-variable association” method, to calibrate a simple model of microalgae anaerobic digestion (the MAD model). In simulation, we show that the behavior of the calibrated MAD model and of the ADM1 are identical. Using experimental data, the calibrated MAD model predicts well the real behavior of the digestion of a substrate composed of Chlorella vulgaris. Our study highlights the effectiveness of the adopted approach to provide, from complex phenomenological models, a reduced one, that can then be used for control and optimization purposes.

This paper deals with the analysis of a Microalgae Anaerobic Digestion model (MAD model), to stud... more This paper deals with the analysis of a Microalgae Anaerobic Digestion model (MAD model), to study the influence of the ammonia on the fermentation of such protein- rich substrate. Using the operating diagram of the model, we show the key role of the operating parameters: Dilution rate (\( {\mathbf{D}} \)) and the nitrogen input concentration (\( {\mathbf{N}}_{{{\mathbf{in}}}} \)), on the process performances. To investigate the ammonia toxicity phenomenon and its subsequent impact, we focus on the variation Free ammoniacal Nitrogen (FAN) concentration and the biogas yield with respect to the changes of \( {\mathbf{D}} \) and \( {\mathbf{N}}_{{{\mathbf{in}}}} \). Numerical simulations provide the FAN critical concentration leading to bacteria inhibition as well as the ideal values of the control parameters allowing to maximize biogas production, on the one hand, and to avoid any process failure, on the other hand. Our study highlights the effectiveness of the modeling to detect ammo...

In the literature one can find two important types of models: (i) ADM1-like models, mostly dedica... more In the literature one can find two important types of models: (i) ADM1-like models, mostly dedicated to knowledge integration to come up with a real virtual anaerobic digestion (AD) process and (ii) simplified models of the AD including a limited number of steps, mostly dedicated to process optimization and control. In this paper, we go through these two types of models by presenting first, a state of the art of the ADM1 in terms of applications and modifications and then some examples of simple models of AD. We claim that the interest of complex ADM1-like models can be relevant only if their emergent properties are analyzed. A way to do so is to study simpler models and to infer what their properties imply to the so-called “complex” models.

2018 International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD), 2018

In this paper the biogas flow rate and the dilution rate are taken, respectively, as the regulate... more In this paper the biogas flow rate and the dilution rate are taken, respectively, as the regulated and manipulated variables to optimize biogas production of an Anaerobic Digestion plant. Based on a simple validated model of the Microalgae Anaerobic Digestion (MAD*), a Feedback Linear Control is synthesized. The control law is then applied on a more complex anaerobic digestion model combined to its reduced model considered an observer of the unmeasured states. The closed-loop performances are studied by the operational stability of the controller response, on the one hand, and it robustness against parametric uncertainties, on the other hand. The obtained results may be useful in industrial process applications.


Un grand merci pour mes chers parents qui s'inquiétaient toujours pour moi, qui sans eux je n'aur... more Un grand merci pour mes chers parents qui s'inquiétaient toujours pour moi, qui sans eux je n'aurais pas pu arriver jusque-là, à mon frangin et mes petites frangines qui m'ont toujours entouré par la bonne humeur, à mes bien aimés grands-parents...que dire ai-je ? Je vous embrasse et je vous aime énormément. Merci finalement à mon mari qui était toujours présent pour m'aider, pour me soulager la déchéance dont j'avais vécue de temps en temps et pour me donner un nouveau souffle qui me soutient de nouveau et me repousse un pas en avant, à toute sa famille qui sont d'ailleurs une deuxième famille pour moi, j'avais connu une seconde mère, un second père et même de grandes soeurs si gentilles et très compréhensives je leurs dit : je vous serais toujours reconnaissante. v Résumé Le traitement des eaux usées par digestion anaérobie est technique prometteuse vu son produit en biogaz, qui est valorisable comme énergie. Ce processus est mystérieux et les comportements de ses populations bactériennes lors de la dégradation des substrats polluants, méritent d'être modélisés et étudiés en approfondie. L'objectif principal de notre mémoire est de comprendre la digestion anaérobie par son modèle ADM1 (Anaerobic Digestion Model N˚1) et d'implémenter ce dernier sous Matlab. Une première étape était de comprendre le processus de digestion anaérobie au sein du modèle ADM1, de mettre en relief des notions biologiques et physico-chimiques, ainsi que les différentes phases de dégradations de la matière organique polluante. Une seconde partie à caractère plus appliqué était la simulation numérique du modèle ADM1 sous Matlab et l'analyse des problèmes numériques rencontrés (convergence de solver, précision, rapidité,...). La dernière étape a été consacrée à la réalisation d'une interface graphique pour utilisateur (GUI), afin de lui permettre la simulation d'ADM1 en utilisant ses entrées et ses valeurs pour les paramètres du modèle et, en récupérant aussi les sorties de simulation.

Applied Mathematical Modelling, 2018

HAL is a multidisciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific re... more HAL is a multidisciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

2017 International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD), 2017

This paper deals with the reduction of the ADM1 using the “state-variable association” method, to... more This paper deals with the reduction of the ADM1 using the “state-variable association” method, to calibrate a simple model of microalgae anaerobic digestion (the MAD model). In simulation, we show that the behavior of the calibrated MAD model and of the ADM1 are identical. Using experimental data, the calibrated MAD model predicts well the real behavior of the digestion of a substrate composed of Chlorella vulgaris. Our study highlights the effectiveness of the adopted approach to provide, from complex phenomenological models, a reduced one, that can then be used for control and optimization purposes.

This paper deals with the analysis of a Microalgae Anaerobic Digestion model (MAD model), to stud... more This paper deals with the analysis of a Microalgae Anaerobic Digestion model (MAD model), to study the influence of the ammonia on the fermentation of such protein- rich substrate. Using the operating diagram of the model, we show the key role of the operating parameters: Dilution rate (\( {\mathbf{D}} \)) and the nitrogen input concentration (\( {\mathbf{N}}_{{{\mathbf{in}}}} \)), on the process performances. To investigate the ammonia toxicity phenomenon and its subsequent impact, we focus on the variation Free ammoniacal Nitrogen (FAN) concentration and the biogas yield with respect to the changes of \( {\mathbf{D}} \) and \( {\mathbf{N}}_{{{\mathbf{in}}}} \). Numerical simulations provide the FAN critical concentration leading to bacteria inhibition as well as the ideal values of the control parameters allowing to maximize biogas production, on the one hand, and to avoid any process failure, on the other hand. Our study highlights the effectiveness of the modeling to detect ammo...

In the literature one can find two important types of models: (i) ADM1-like models, mostly dedica... more In the literature one can find two important types of models: (i) ADM1-like models, mostly dedicated to knowledge integration to come up with a real virtual anaerobic digestion (AD) process and (ii) simplified models of the AD including a limited number of steps, mostly dedicated to process optimization and control. In this paper, we go through these two types of models by presenting first, a state of the art of the ADM1 in terms of applications and modifications and then some examples of simple models of AD. We claim that the interest of complex ADM1-like models can be relevant only if their emergent properties are analyzed. A way to do so is to study simpler models and to infer what their properties imply to the so-called “complex” models.

2018 International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD), 2018

In this paper the biogas flow rate and the dilution rate are taken, respectively, as the regulate... more In this paper the biogas flow rate and the dilution rate are taken, respectively, as the regulated and manipulated variables to optimize biogas production of an Anaerobic Digestion plant. Based on a simple validated model of the Microalgae Anaerobic Digestion (MAD*), a Feedback Linear Control is synthesized. The control law is then applied on a more complex anaerobic digestion model combined to its reduced model considered an observer of the unmeasured states. The closed-loop performances are studied by the operational stability of the controller response, on the one hand, and it robustness against parametric uncertainties, on the other hand. The obtained results may be useful in industrial process applications.


Un grand merci pour mes chers parents qui s'inquiétaient toujours pour moi, qui sans eux je n'aur... more Un grand merci pour mes chers parents qui s'inquiétaient toujours pour moi, qui sans eux je n'aurais pas pu arriver jusque-là, à mon frangin et mes petites frangines qui m'ont toujours entouré par la bonne humeur, à mes bien aimés grands-parents...que dire ai-je ? Je vous embrasse et je vous aime énormément. Merci finalement à mon mari qui était toujours présent pour m'aider, pour me soulager la déchéance dont j'avais vécue de temps en temps et pour me donner un nouveau souffle qui me soutient de nouveau et me repousse un pas en avant, à toute sa famille qui sont d'ailleurs une deuxième famille pour moi, j'avais connu une seconde mère, un second père et même de grandes soeurs si gentilles et très compréhensives je leurs dit : je vous serais toujours reconnaissante. v Résumé Le traitement des eaux usées par digestion anaérobie est technique prometteuse vu son produit en biogaz, qui est valorisable comme énergie. Ce processus est mystérieux et les comportements de ses populations bactériennes lors de la dégradation des substrats polluants, méritent d'être modélisés et étudiés en approfondie. L'objectif principal de notre mémoire est de comprendre la digestion anaérobie par son modèle ADM1 (Anaerobic Digestion Model N˚1) et d'implémenter ce dernier sous Matlab. Une première étape était de comprendre le processus de digestion anaérobie au sein du modèle ADM1, de mettre en relief des notions biologiques et physico-chimiques, ainsi que les différentes phases de dégradations de la matière organique polluante. Une seconde partie à caractère plus appliqué était la simulation numérique du modèle ADM1 sous Matlab et l'analyse des problèmes numériques rencontrés (convergence de solver, précision, rapidité,...). La dernière étape a été consacrée à la réalisation d'une interface graphique pour utilisateur (GUI), afin de lui permettre la simulation d'ADM1 en utilisant ses entrées et ses valeurs pour les paramètres du modèle et, en récupérant aussi les sorties de simulation.

Applied Mathematical Modelling, 2018

HAL is a multidisciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific re... more HAL is a multidisciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.