磁盘驱动器磁头控制系统

基于matlab的时域和根轨迹分析--------磁盘驱动器磁头控制系统系统原理和建模时域分析根轨迹分析系统原理硬盘的工作原理很简单，硬盘可以读取和写入保存数据，写入数据实际上是通过磁头对硬盘片表面的可磁化单元进行磁化，就象录音机的录音过程；不同的是，录音机是将模拟信号顺序地录制在涂有磁介质的磁带上，而硬盘是将二进制的数字信号以环状同心圆轨迹的形式，一圈一圈地记录在涂有磁介质的高速旋转的盘面上。读取数据时，只需把磁头移动到相应的位置读取此处的磁化编码状态即可。内部结构：它由磁头、盘片、主轴、电机、接口及其他附件组成，其中磁头盘片组件是构成硬盘的核心，它封装在硬盘的净化腔体内，包括有浮动磁头组件、磁头驱动机构、盘片、主轴驱动装置及前置读写控制电路这几部分。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。根据空气动力学原理，高速旋转的盘片表面的空气对磁头产生向上浮力。磁盘未启动时，磁头降落在盘表面，在启动过程中，随盘速的提高，当浮力稍大于压力时．磁头悬浮于盘片表面磁头由接触到悬浮，在整个读写寻道的过程中，磁头一直处于稳定的悬浮状态.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。硬盘驱动读写系统控制方案我们假定磁头足够精确，传感器环节的传递函数为H(s)=1,作为足够精确的近似，我们用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直流电机模型电机传递函数由此可得到系统框图系统开环传递函数系统闭环传递函数式中各参数的值如下所示可得𝑊𝑘(s)=𝑊𝐵(s)=时域分析𝑌𝑠=5000𝐾𝑎𝑠𝑠+20𝑠+1000+5000𝐾𝑎R(s)利用matlab仿真，绘制出Ka=10,50,100,250,1000时的阶跃响应曲线结论：当放大系数处于10≤Ka≤1000时，随着Ka的增大，系统的振荡加剧，Ka=10时，响应速度很慢；Ka=100时有振荡；Ka=50时，响应时间稍慢当Ka=100时，近似为二阶系统，计算出动态系数超调量pos=0.218上升时间tr=0.10s峰值时间tp=0.15s调节时间ts=0.37s根轨迹分析系统特征方程为s(s+20)(s+1000)+5000Ka=S^3+1020S^2+20000S+5000Ka=0劳斯表为S^3120000S^210205000KaS^120000-5000Ka/1020S^05000Ka20000-5000Ka/10200且5000Ka0时，即0Ka4080时，系统是稳定的。