专业英语期末考试.doc

2.11 循序渐进设计示例：磁盘驱动读取系统 在1.12节中，我们指出了磁盘驱动系统的基本设计目标；尽可能将磁头准确定位在指定的磁道上，并且使磁头从1个磁道转移到另1个磁道所花的世界不超过10 ms。在这一章，我们将完成设计流程（见图1.19）的第4,5步。首先应选定执行机构、传感器和控制器（第4步），然后建立控制对象和传感器等元部件的模型。磁盘驱动读取系统采用永磁直流电机驱动读取手臂的转动（见图1.24）。磁头安装在一个鱼手臂相连的簧片上，它读取磁盘上各点处不同的磁通量并将信号提供给放大器，簧片（弹性金属制成）保证磁头以小于100nm的间隙悬浮于磁盘之上（参见图2.65）。图2.66（a）中的偏差信号是在磁头读取磁盘上预先录制的索引磁道时产生的。如图2.66（b）所示，我们假定磁头足够精确，传感器环节的传递函数为H（s）=1；同时，作为足够精确的近似，我们用图2.18给出的电枢控制直流电机模型（Kb=0）来对永磁直流电机建模；此外，图中也给出了线性放大器的模型；而且我们还假定簧片是完全刚性的，不会出现明显的弯曲。在第4章，我们将研究簧片不是完全刚性时的建模问题。 控制装置 放大器 执行机构和读取臂 直流电机和手臂 预期 偏差 输入 实际磁头位置 磁头位置 传感器 磁头和索引磁道 放大器 Ka 电机和手臂G(s) （a） R(S) E(s) V（s）Y(s) 传感器 H(s)=1 （b） 表2.9 磁盘驱动器读取系统典型参数 参数 符号 典型值 手臂与磁头的转动惯量 J 摩擦系数 b 放大器系数 Ka 电枢电阻 R 电机系数 Km 电枢电感 L 表 2.9 给出了磁盘驱动读取系统的典型参数，于是我们有： G(s)还可以改写为： 其中 ms and ms. 由于 ，因此常被略去不计，因此有： 该闭环系统的框图模型见图2.67。利用表2.6中的框图变换化简规则，我们有： 利用G(s)的2阶近似表示，可以有： 当取Ka=40时，最后可得： 图 2.67 闭环系统的框图模型 使用 MATLAB 的函数 step，可以得到 rad时如图2.68所示的系统阶跃响应。 图 2.68 时，图2.67所示系统的时间响应