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两级磁头定位系统的建模与控制

作　者: 刘明君
导　师: 黄进
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 硬盘驱动器磁头定位柔性振动非奇异终端滑模控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
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内容摘要

随着硬盘驱动器磁道密度的不断增加，对磁头定位系统的快速性和准确性提出了更高的要求，而两级磁头定位系统是实现更高伺服带宽和更高定位精度的一种有效方式。由于该系统中存在复杂的柔性振动模态，对其控制设计带来了严峻的挑战。为了简化控制设计，已有的研究通常都是基于刚性模型的，这在一定程度上会带来模型误差，从而降低控制性能。为此，本文提出了一种非奇异终端滑模控制方法，首先建立了柔性取数臂系统的动力学模型，在此基础上通过输出重定义方法，将系统分解为输入输出子系统和内部子系统，合理设计非奇异终端滑模控制器以有效地抑制柔性模态引起的振动，从而提高磁头的定位精度和寻道速度。在此基础上，为了有效地抑制抖振，针对输入输出子系统提出了一种三阶非奇异终端滑模控制方法，对控制信号进行一次低通滤波，有效削弱抖振对柔性控制系统的影响。最后利用MATLAB/Simulink软件进行仿真，结果表明：与已有方法相比，本文所提方法可显著提高磁头的定位精度同时降低寻道时间。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 论文主要工作  9
  1.4 论文组织结构  9-11
第二章柔性取数臂两级系统动力学建模  11-19
  2.1 模型选择  11-12
  2.2 系统动力学模型  12-15
    2.2.1 模态函数的计算  12-13
    2.2.2 系统动力学方程  13-15
    2.2.3 模型参数不确定系统动力学方程  15
  2.3 仿真分析  15-17
  2.4 小结  17-19
第三章非奇异终端滑模控制  19-37
  3.1 非奇异终端滑模控制方法  19-23
    3.1.1 非奇异终端滑模控制器设计  19-21
    3.1.2 非奇异终端滑模控制的收敛特性  21-23
  3.2 柔性两级系统非奇异终端滑模控制器设计  23-27
    3.2.1 系统模型分解  23-24
    3.2.2 输入输出子系统的非奇异终端滑模控制  24-26
    3.2.3 零动态子系统的稳定性分析  26-27
  3.3 模型参数不确定控制系统的设计  27-32
    3.3.1 系统模型分解  27-29
    3.3.2 输入输出子系统的非奇异终端滑模控制  29-30
    3.3.3 零动态子系统的稳定性分析  30-32
  3.4 仿真分析  32-36
  3.5 小结  36-37
第四章高阶非奇异终端滑模控制  37-47
  4.1 柔性两级系统三阶非奇异终端滑模控制器设计  37-39
    4.1.1 滑模面及控制律的选取  37-38
    4.1.2 稳定性证明  38-39
  4.2 模型参数不确定系统控制器设计  39-42
    4.2.1 输入输出子系统的非奇异终端滑模控制  39-40
    4.2.2 零动态子系统的稳定性分析  40-42
  4.3 仿真分析  42-45
  4.4 小结  45-47
第五章总结与展望  47-49
  总结  47
  展望  47-49
致谢  49-51
参考文献  51-55
攻读硕士学位期间的研究成果  55-57
附录  57-59

两级磁头定位系统的建模与控制

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