自动控制原理磁盘读取系统.pptVIP

暂时不考虑扰动的影响，假定簧片是完全刚性的，不会出现明显弯曲。作为足够精确的近似，采用电枢控制直流电机模型来对永磁直流电机建模。电枢控制直流电机原理图如下： * 硬盘驱动读写系统的建模与时域分析 第二章、第三章知识综合应用 一、硬盘驱动读写系统工作原理简介 主要内容 二、数学模型的建立 三、二阶模型时域分析 四、三阶模型时域分析 一、硬盘驱动读写系统工作原理简介 WD400硬盘 西部数据公司(Western Digital Corp) WD400硬盘是用两张单碟容量为20 GB的盘片组合而成的，容量为40GB，缓冲存储器2MB，转速7200 rpm ，平均寻道时间8.9ms。 硬盘驱动读写系统结构示意图 硬盘驱动读写控制系统实物图 硬盘驱动读写系统采用永磁直流电机驱动读写手臂的转动。磁头安装在一个与手臂相连的簧片上，磁头读取磁盘上各点处不同的磁通量，并将信号提供给放大器，弹性金属制成的簧片保证磁头以小于100nm的间隙悬浮于磁盘之上。硬盘驱动读写系统的目标是将磁头准确定位，以便准确读取磁盘上磁道的信息，因此需要进行精确控制的变量是安装在滑动簧片上的磁头位置。 硬盘驱动读写系统初步控制方案 系统设计要求为：单位阶跃响应超调量 单位阶跃响应调节时间 单位阶跃扰动作用下的最大响应 二、系统数学模型的建立 + _ if Φd SM R L + _ V ia Ea 负 载 wm Mm Mc J, f, Km, Ce 磁头位置 1、系统三阶模型的建立 直流他励电动机的工作实质是将输入的电能转化为机械能，也就是由输入的电枢电压 ，在电枢回路中产生电枢电流 ，再由电枢电流 与励磁磁通相互作用，产生电磁转矩 ，从而拖动手臂运动。 （1）电枢回路电压平衡方程： （2）电动机轴上的转矩平衡方程： （3）电量与机械量联系方程： 在空载情况下，并考虑 ，则有 由于有 ，故 将磁盘驱动读写系统的典型参数代入上式，有 当考虑干扰影响时，系统框图如下： 磁盘驱动读写系统三阶模型框图 2、系统近似二阶模型的建立 三阶模型还可以写为 ，其中 。由于 ， 因此T可略去不计（即不考虑电枢电感的影响），则有 当考虑干扰影响时，系统框图如下： 磁盘驱动读写系统二阶模型框图 三、系统二阶模型时域分析 只具有比例控制器时二阶闭环系统结构框图 开环传递函数 闭环传递函数 放大器增益为 1、当 ， 时： 输入信号作用下： （1）稳定性分析； （2） 和 确定； （3）动态性能分析； （4）稳态性能分析。 干扰信号作用下：（1）动态性能分析。 分 析 过 程 ， 当Ka=100和Ka=200时输入信号作用下二阶模型单位阶跃响应曲线 (MATLAB仿真曲线) 当Ka=100和Ka=200时扰动信号作用下二阶模型单位阶跃响应曲线 (MATLAB仿真曲线) *