Rejet robuste des perturbations de tension induites par l'excentricité et les faux-ronds dans les systèmes d'enroulement-déroulement de bande

Robust cancellation of eccentricity and non-circularity tension disturbances in web winding systems

• Auteur / Autrice : Yulin Wang
• Direction : Michel de Mathelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, électrotechnique, automatique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes adaptatifs

Servomécanismes

Manutention -- Appareils et matériel

Résumé

Les systèmes d'enroulement et de transport de bande sont des systèmes soumis à des perturbations de tension de bande quasi-périodiques causées par l'excentricité (balourd) et la non-circularité (faux-rond) de la bobine déroulée et des rouleaux. La contribution principale de ce travail de thèse porte sur la conception d'une commande pour le rejet de ces perturbations quasi-périodiques, à amplitudes et phases inconnues, pour les systèmes de transport de bandes. Deux méthodes adaptatives de rejet de ces perturbations sont proposées. Le premier algorithme est construit sur le principe d'une boucle à verrouillage de phase qui estime simultanément la phase et l'amplitude de la perturbation afin de l'annuler à l'entrée du système. Le deuxième algorithme repose quant à lui sur un algorithme d'identification récursive des amplitudes de deux signaux en quadrature de phase. Le réglage des filtres et des gains se fait à partir du diagramme de Bode du système, ce qui permet d'adapter très facilement les deux algorithmes à une application pour laquelle on ne possède pas de modèle ou lorsque le modèle n'est pas fiable. Le rejet de perturbations à plusieurs harmoniques, engendrées par les non linéarités du système, a été également étudié. Une nouvelle approche est également proposée qui se base sur une synthèse H8 à 2 degrés de liberté d'un correcteur linéaire à paramètres variant (LPV) pour la compensation de perturbations harmoniques avec fréquence variable. L'analyse de la stabilité et de la robustesse montrent que les deux algorithmes adaptatifs possèdent une grande marge de stabilité, ce qui leur confère stabilité et convergence durant le rejet de perturbation même lorsqu'il y a changement de consigne (par exemple, de la vitesse de bande) ou changement des paramètres du système. La simulation des algorithmes avec le modèle physique du système à 3 moteurs ainsi que les mesures expérimentales sur banc de test montrent la validité de notre approche théorique et prouvent l'utilité de ces algorithmes pour le rejet des perturbations engendrées par l'excentricité ou la non-circularité des rouleaux et des bobines pour des applications industrielles.

Winding systems and web transport systems are systems subjected to quasi-periodic web tension disturbances caused by the eccentricity and the non-circularity of the rolls. This thesis focuses on removing the effect of these kind of disturbances with unknown amplitude and phase in web winding and transport systems. Two adaptive methods are proposed to reject these disturbances. The first algorithm is based on a phase-lock loop principle that estimates simutaneously the phase and amplitude of the perturbation. The second algorithm is based on the estimation of the amplitude of two components of the disturbance that are in phase quadrature to each other. A Bode plot of the system is used to design the parameters that are used in both algorithms. An approach for multi-harmonic perturbations is also studied. Finally, a novel approach is proposed based on a two degrees freedom linear parameter varying (LPV) H8 controller synthesis for compensation of disturbances with time-varying frequency. The analysis of robustness and stability shows that both adaptive algorithms have a large stability margin. They guarantee asymptotic perturbation cancellation, even if the parameters in the web system change. Simulations with the physical model and experimental measurements on a 3-motors web transport system setup demonstrate the validity of our theoretical analysis results and show the ability of the algorithms for the rejection of eccentricity and non-circularity perturbations.