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1、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
2、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
3、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 结论：当放大系数处于10Ka1000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 =S3+1020S2+20000S+5000Ka=0 劳斯表为 S3 1 20000 S2 1020 5000Ka S1 20000-5000Ka/1020 S0 5000Ka 20000-5000Ka/10200且5000Ka0时，即 0Ka4080时，系统是稳定的。 THE END