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1.8”磁盘驱动器的伺服控制系统算法与实现

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第一章 磁盘驱动器的系统介绍

1.1磁盘驱动器的工作原理

1.2伺服系统简介

1.3系统结构及信号流程

第二章主轴电机的控制

2.1三相无刷电机的工作原理

2.2启动过程的控制。

2.3转速的闭环控制。

2.4仿真结果

第三章音圈电机的控制

3.1控制系统的结构组成

3.1.1系统结构

3.1.2伺服过程分析

3.2控制目标

3.3控制方法与理论基础

3.3.1状态反馈

3.3.2状态观测器

3.3.3利用状态观测器实现状态反馈的系统

3.3.4分离律

3.3.5极点配置

3.3.6具有积分器的Ⅰ型伺服系统

3.3.7连续系统的离散化

3.4算法模型

3.5传递函数与状态空间表示

3.5.1受控对象综述

3.5.2线性模型下的传递函数与状态空间表示

3.5.3饱和模型下的传递函数与状态空间表示

3.6实际系统的参数

3.7可控性分析

3.8可观性分析

3.9极点的选取

3.10状态反馈的设计

3.11状态观测器的设计

3.12算法软件实现

3.13系统稳态响应分析

3.14状态变量的阶跃响应

第四章总结与展望

4.1本文工作总结

4.2存在问题及将来的研究重点

参考文献:

致谢

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摘要

本文介绍了磁盘驱动器的系统工作原理。针对新发展的1.8”硬盘的特点,提出了控制要求与模型结构。对高密度碟片的伺服控制,研究了其控制方法与实现。 硬盘的伺服控制包括两个基本的运动,主轴三相无刷电机的转动与音圈电机控制的悬浮臂上的读写头的移动。 主轴电机的控制包括快速启动与锁定在目标转速,采用传统控制理论的极点补偿方法,用外接的阻容网络补偿。结合频率锁相环,保证了整个闭环系统的稳定误差与响应时间要求。 音圈电机的控制目的是使悬浮臂上的读写头快速移动到目标轨道并稳定在轨道中心线,为保证时间最优,该运动包括四个阶段:加速过程,匀速过程,减速过程,稳定过程。该控制方法结合时间最优和状态空间,用状态反馈的极点补偿方法任意配置极点。由于有些状态变量如电流、外加的扰动、加速度不可测,采用状态观测器方法得到。根据分离律分别进行设计,对设计后的控制器离散化,用软件方法实现。由于嵌入式微处理器的发展,本文采用的处理器为32位RISC,其运算能力得以使状态空间方法实现。

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