Если правильно уловил аналогию, то что-то подобное видел на волочильном станке (изготовление проволоки).

Там был размоточный барабан с толстой проволокой, потом натяжитель с измерением линейного положения подпружиненного ролика, потом сам волочильный станок, второй натяжитель с измерителем, приёмный барабан.
И этим всем управляло 2 ПИД регулятора - первый вращал барабан размотки, стараясь удержать в одном месте положение натяжного ролика первого натяжителя, а второй регулятор менял скорость приёмного барабана, удерживая ролик второго натяжителя.

Т.е. было чем измерять "провис"="натяжение". И регуляторы поддерживали эти "провисы" в двух местах.

Знаю, что изначально предполагалось там использовать энкодеры (подключённые напрямую к ПЧВ), видимо, для учёта количества проволоки. Но их так и не задействовали.

Как были настроены ПЧВ - не подскажу - может векторное, может и нет.

Мне кажется, что в Вашей схеме недостаёт натяжителей- измерителей "провиса".