Contribution à la modélisation et à l'optimisation d'accumulateurs de bandes flexibles, incluant l'étude du frottement bande/rouleau

par David Kuhm

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Marie-Ange Bueno et de Dominique Knittel.


  • Résumé

    Cette étude se focalise principalement sur la modélisation et l’amélioration d’un accumulateur industriel de bande. Le premier chapitre présente la modélisation non-linéaire, puis la linéarisation autour d'un point de fonctionnement, d’un accumulateur industriel comportant un chariot pneumatique ou motorisé. Cette modélisation complète prend en compte les non-linéarités des différents types d’actionneurs du chariot. Les paramètres mécaniques les plus influents sur les performances de ces accumulateurs sont mis en évidence, puis les stratégies de commandes industrielles classiques sont testées sur ces accumulateurs. Le second chapitre présente l’optimisation des performances de l’accumulateur. Des améliorations de la commande sont réalisées : prise en compte de la robustesse, optimisations multi-objectifs, nouvelles structures de commandes. Ces améliorations montrent un net gain des performances concernant la tension de bande à la sortie de l'accumulateur. De nouvelles structures d’accumulateurs incluant un danseur sont proposées, améliorant fortement les performances. Une comparaison des performances des différents accumulateurs est présentée. Le dernier chapitre présente l’étude du frottement bande textile/rouleau. Le comportement au frottement de bandes textiles glissant sur un rouleau est identifié. L'évolution du coefficient de frottement est déterminée expérimentalement pour différents paramètres et types de bandes. Suite à ces mesures, un modèle de bande défilant sur un rouleau, incluant coefficient de frottement et perte d’adhérence est proposé et montre l’influence du coefficient de frottement sur la réponse du système à une variation de vitesse de bande.

  • Titre traduit

    Contribution to the modeling and optimization of accumulators for flexible web, including the web/roll friction study


  • Résumé

    This study focuses mainly on modeling and optimization of industrial web accumulators. The chapter one presents the nonlinear model of an industrial accumulator including a pneumatic actuated or a motorized carriage. The nonlinear model is then linearized around a working point. This model takes into account nonlinearities of both carriage actuators. The most influent mechanical parameters on the accumulator performances are highlighted and then, classical industrial control strategies are tested on the modeled accumulators. The chapter two concerns the accumulator performances optimization. Firstly, controllers are improved by taking into account the robustness against parameter variations, by using multi-objective controllers optimization or by using new control strategies. All these improvements show drastic performances gain. New accumulator structures including a dancer roll are proposed and improve also the accumulator performances. A performances comparison of the entire presented accumulator is presented at the end of this chapter. The last chapter presents the study of the friction between textile fabric and roll. The friction behavior of a web sliding on a roll is identified. The friction coefficient evolution is experimentally determined for different experimental parameters and kind of webs. These measures have permitted to build a model of a web sliding on a roll. This model, including the friction coefficient and the adherence loss between web and roll highlights the response of the web/roll system against web velocity variation.

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