硬盤驅(qū)動(dòng)器兩級(jí)磁頭定位研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文硬盤驅(qū)動(dòng)器兩級(jí)磁頭定位研究姓名：張洪波申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：黃心漢20080531II華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文新的控制方法——復(fù)合非線性反饋控制結(jié)合跟蹤微分器。前者的設(shè)計(jì)思想為開始尋道時(shí)系統(tǒng)的阻尼比設(shè)置較小，從而保證系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度。隨著磁頭逐漸靠近目標(biāo)磁道而動(dòng)態(tài)地增加系統(tǒng)的阻尼比進(jìn)而減小超調(diào)，這一思想使得系統(tǒng)在獲得較快上升時(shí)間的同時(shí)還保證較低的超調(diào)。后者采用前饋的方式將其引入到

2、伺服系統(tǒng)中，主要用來(lái)減小輸入給致動(dòng)器的控制電壓，從而避免致動(dòng)器的飽和。此外，本文還通過(guò)構(gòu)建一個(gè)恰當(dāng)?shù)腖yapunov函數(shù)，驗(yàn)證了在這一控制方案作用下閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。考慮到信號(hào)電纜產(chǎn)生的常值干擾及其它不確定干擾會(huì)使系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差，本文提出了一種H∞幾乎干擾解耦控制器，控制器參數(shù)可以自由調(diào)整，這尤其適用于系統(tǒng)有不確定性干擾的情形。本文根據(jù)硬盤驅(qū)動(dòng)器模型詳細(xì)地設(shè)計(jì)了H∞魯棒控制器，并分別在時(shí)域和頻域上驗(yàn)證了該控制器的有效性。在磁道跟蹤

3、模式下，鑒于硬盤驅(qū)動(dòng)器不可避免地存在著由主軸馬達(dá)產(chǎn)生的重復(fù)性擾動(dòng)信號(hào)，擾動(dòng)信號(hào)的存在使磁頭很難定位在期望的磁道上。因此，本文提出一種自適應(yīng)前饋擾動(dòng)補(bǔ)償器。這種自適應(yīng)補(bǔ)償器需要求解三個(gè)參變量，即相位超前參數(shù)、自適應(yīng)增益和前饋?lái)?xiàng)系數(shù)。為了得到最優(yōu)的參數(shù)值，首先將該補(bǔ)償器等效為一個(gè)線性時(shí)不變的模型，然后利用環(huán)路成形法、奈奎斯特準(zhǔn)則和根軌跡分析法定量地獲取了這些最優(yōu)參量值。仿真結(jié)果表明該自適應(yīng)前饋補(bǔ)償器幾乎完全消除了重復(fù)性擾動(dòng)信號(hào)，從而保證磁頭

4、在磁道跟蹤模式下良好的跟蹤效果。隨著硬盤磁道密度越來(lái)越大，尺寸越來(lái)越小，導(dǎo)致建立準(zhǔn)確的對(duì)象模型變得越來(lái)越困難?；诖耍疚奶岢鲆环N不依賴于精確被控對(duì)象模型的控制方法，即采用激活函數(shù)可調(diào)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練分?jǐn)?shù)階PIDλ控制器的比例、積分和微分系數(shù)。這種控制方法不僅具有對(duì)被控對(duì)象模型的弱依賴性，而且具有控制性能上的高精度、強(qiáng)魯棒性。最后，對(duì)全文的研究工作做了總結(jié)，并對(duì)今后要進(jìn)一步開展的研究工作進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：兩級(jí)磁頭定位，加權(quán)遞推最