基于LQR-LTR的硬盤伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、當(dāng)前，硬盤正朝著小型化和高容量的方向發(fā)展，這對(duì)磁盤伺服控制的性能提出了更大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的硬盤伺服系統(tǒng)如PID控制受到自身結(jié)構(gòu)限制，模式切換控制(MSC)增加伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，已經(jīng)不能進(jìn)一步改善讀寫磁頭的定位控制精度。然而，為了保持硬盤存儲(chǔ)密度的不斷提高，更高帶寬和先進(jìn)的伺服系統(tǒng)可以被用來改善磁頭的定位精度。在文中我們運(yùn)用基于LQR/LTR的二自由度控制方法實(shí)現(xiàn)硬盤磁頭的跟蹤控制和尋軌控制。
　　本課題研究的目的在于改善磁頭跟蹤

2、控制和尋軌控制的伺服性能，為推動(dòng)硬盤伺服控制技術(shù)的研究提供理論依據(jù)，并對(duì)促進(jìn)硬盤產(chǎn)業(yè)技術(shù)的開發(fā)具有重要的意義。
　　本文對(duì)硬盤理論參數(shù)模型進(jìn)行分析，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并通過基于DSP的實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)提取磁頭的擾動(dòng)信號(hào)。給出了伺服系統(tǒng)中基于LQR/LTR的二自由度控制進(jìn)行磁道跟蹤控制和尋軌控制的設(shè)計(jì)方法。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，為了分析硬盤實(shí)驗(yàn)處理過程，將硬盤改裝成實(shí)驗(yàn)測試平臺(tái)，配合TIMS32

3、0C6713數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的核心芯片，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)并進(jìn)行硬盤磁頭擾動(dòng)信號(hào)的采集。
　　其次，考慮硬盤系統(tǒng)中的磁道跟蹤的問題，并針對(duì)傳統(tǒng)單自由度控制系統(tǒng)的不足，采用了基于LQR/LTR的二自由度控制算法，設(shè)計(jì)了磁道跟蹤控制系統(tǒng)并進(jìn)行穩(wěn)定性和性能分析，仿真結(jié)果表明采用基于LQR/LTR的二自由度控制比PID控制的優(yōu)越性。
　　最后，根據(jù)硬盤磁頭尋軌控制的要求，設(shè)定磁頭尋軌的預(yù)定參考軌跡，給出