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文档简介

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
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