博碩士論文 etd-0723102-161611 詳細資訊


[回到前頁查詢結果 | 重新搜尋]

姓名 陳榮池(Rong-Chih Chen) 電子郵件信箱 m8932636@student.nsysu.edu.tw
畢業系所 機械與機電工程學系研究所(Mechanical and Electro-Mechanical Engineering)
畢業學位 碩士(Master) 畢業時期 90學年第2學期
論文名稱(中) 光碟機聚焦/尋軌之H∞迴路成形控制器設計
論文名稱(英) H∞ Loop-shaping design for Focusing/Seeking controllers of Optical disk drives
檔案
  • etd-0723102-161611.pdf
  • 本電子全文僅授權使用者為學術研究之目的,進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
    請遵守中華民國著作權法之相關規定,切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送,以免觸法。
    論文使用權限

    電子論文:校內校外完全公開

    論文語文/頁數 中文/99
    統計 本論文已被瀏覽 5526 次,被下載 5429 次
    摘要(中) 本論文提出利用H∞迴路成型方法設計光碟機伺服系統之結果。光碟機光學頭是利用滑車與音圈馬達組合成的雙輸入單輸出形式(DISO)致動器所驅動,屬於多輸入多輸出(MIMO)系統的子集,因此MIMO系統所應用的控制器設計方法如H2、H∞或μ分析法等,也能使用在光碟機伺服系統控制器的設計上,但為了在控制器設計過程中引入直觀概念,並且注重到系統穩定性的與干擾拒斥問題,本文利用H∞迴路成型方法配合不同架構設計之,其中聚焦伺服為單位回授;定軌伺服為主從式架構;尋軌伺服則是並聯式架構。其特點在於H∞迴路成型設計可得到一最大穩定邊限指標,同時解得系統在此擾動下仍能維持穩定的控制器。在論文的最後,以電腦模擬測試設計之結果顯示,經此方法所設計的控制器能有效地抑制光學頭因碟片失圓(run-out)所引起的震動干擾,同時還具有良好的時態響應性能。
    摘要(英) This paper presents the results of servo designs for optical disk drives which consist of a dual-input/single-output (DISO) actuator; both a sledge actuator and a voice coil motor contribute to a radial movement of the spot on the disk. DISO systems are subset of multi-input/multi-output (MIMO) systems and thus the servo engineer can apply the design methods developed for MIMO controller design to the DISO compensator problems. These techniques include H2 , H∞ and μ-synthesis. However, in order to obtain insights into the controller elements, in this study we prefer the H∞ loop-shaping approach. Here, the focus is on stability and disturbance rejection. The method is presented for a master-slave control scheme in tracking servo, a parallel scheme in seeking servo, and a unit-feedback scheme in focusing servo. The maximum stability margin can be obtained in H∞ loop-shaping algorithm. Furthermore, a robust controller guarantees to stabilize it would be carried out. Finally, computer simulation results are provided to show that the shaking disturbance due to the run-out of disk can be significantly attenuated and a good tracking performance can be achieved by the developed controller.
    關鍵字(中)
  • 光碟機
  • 尋軌伺服
  • 聚焦伺服
  • H∞迴路成形控制
  • 雙致動器
  • 關鍵字(英)
  • seeking servo
  • dual-actuator
  • H∞ loop-shaping control
  • focusing servo
  • CD-drives
  • 論文目次 目錄 ……………………………………………………………… i
    圖表索引 ………………………………………………………… iii
    論文摘要(中文) ………………………………………………… vi
    論文摘要(英文) .………………………………………………… vii
    符號表 …………………………………………………………… viii
    第一章 緒論 ………………………………………………………1
    1-1背景說明 ……………………………………………1
    1-2 文獻回顧 ……………………………………………1
    1-3 研究動機 ……………………………………………3
    1-4 內容摘要 ……………………………………………4
    第二章 光碟機系統原理 …………………………………………5
    2-1光碟格式定義 ………………………………………5
    2-2光碟機伺服系統 ……………………………………7
    a.讀取頭雷射功率控制單元(APC)………………8
    b.主軸馬達轉速伺服(Spindle Servo)…………8
    c.拖盤進/退片單元(Tray load/unload unit)…9
    d.聚焦伺服(Focusing Servo) …………………9
    e.定軌伺服(Tracking Servo) …………………11
    f.尋軌伺服(Seeking servo)……………………13
    2-3 光碟機伺服系統的性能要求 ………………………15
    第三章H∞迴路成型控制理論介紹 ………………………………25
    3-1開路函數與系統性能之關係 ………………………25
    3-2 H∞迴路成型法 ………………………………………30
    3-2-1 正交化左互質因子分解擾動系統的強韌穩定問題 ……………………………30
    3-2-2 H∞迴路成型控制器求解 …………………… 32
    3-3 H∞迴路成型控制器設計過程 …………………… 34
    3-4退化現像 ……………………………………………36
    3-5 H∞迴路成型與傳統迴路成型之差別 ………………37
    第四章 聚焦、定軌與尋軌機構之鑑別 …………………………39
    4-1聚焦機構鑑別 ………………………………………39
    4-2定軌機構鑑別 ………………………………………44
    4-3尋軌機構鑑別 ………………………………………46
    第五章 光碟機定軌、聚焦與尋軌控制器設計與摸擬…………62
    5-1聚焦伺服器設計與模擬 ……………………………62
    5-2定軌伺服器設計與模擬 ……………………………63
    5-3尋軌伺服器設計與模擬 ……………………………64
    第六章 結論 ………………………………………………………82
    6-1本文貢獻 ……………………………………………82
    6-2 討論事項 ……………………………………………82
    參考文獻…………………………………………………………… 84
    附錄一、PD控制器電路圖 ……………………………………… 88
    參考文獻 [1]. Holly R. Rapley and et al., “Controller design for two stage actuators using the PQ method and the Sbode plot,” IEEE, 2000
    [2]. Holly R. Rapley and et al., “Designing controllers for two stage disk drive actuator systems using the PQ method and the Sbode plot,” IEEE Trans. on Magnetics Vol.37 No.2 March., 2001
    [3]. Jung-Ho Moon and et al., “Track-following control for optical disk drives using an iterative learning scheme,” IEEE Trans. on consumer electronics, Vol. 42 No.2 Nov., 1996
    [4]. Jiagen Ding and et al., “Single/Dual-rate digital controller design for dual-stage track following in hard disk drives,” IEEE AMC2000-NAGOYA, 2000
    [5]. Kwangjin Yang and et al., “Robust tracking control of optical disk drive systems using error based disturbance observer and its performance measure,” Proceedings of ACC Anchorage May. 8-10,2002
    [6]. Kyung-Soo Kim and Seong-Pyo Hong, “Enhancing the tracking performance in optical storage systems using a disturbance compensator,” Proceedings of ACC Anchorage May. 8-10,2002
    [7]. Kyoung Bog Jin and et al., “Robust direct seek control for high-speed rotational optical disk drives,” IEEE Trans. on consumer electronics, Vol. 44 No.4 Nov., 1998
    [8]. Lin Guo et al., “Track-following and Seek/Settle control schemes for high density disk drives with dual-actuators,” IEEE/ASME Int. Conference on Advanced Intelligent Mechatronics Proceedings, 2001
    [9]. Rob. M.G. and et al., “SIDO controller design for a high performance optical drive,” Proceedings of the American control conference Illinois. June., 2000
    [10]. S.Lim and T.Y Jung, “Dynamics and robust control of a high speed optical pickup,” journal of sound and vibration 221(4), 607-621,1999
    [11]. Steven J. and W.C. Messner Robert J., “On compensator design for linear time-invariant dual-input single-output System,” IEEE/ASME Trans. of Mechatronics Vol.6 No.1 March.2001
    [12]. Sorin G. Stan and et al., “Twin-actuator for ultra-fast access in CD-ROM systems,” IEEE Trans. on Consumer electronics Vol.42 No.4 Nov., 1996
    [13]. Sorin G. Stan and et al., “High-Performance adaptive-speed/CAV CD-ROM drive,” IEEE Trans. on consumer electronics, Vol. 43 No.4 Nov., 1997
    [14]. Sorin G. Stan et al., “Look-ahead seek correction in high performance CD-ROM drives,” IEEE Trans. on consumer electronics Vol.44 No.1 Feb., 1998
    [15]. Wei H Yao and Masayoshi Tomizuka, “Robust controller design for a dual-stage positioning system,” IEEE, 1993
    [16]. D.C. McFarlane, K. Glover, “Robust controller design using normalized coprime factor plant descriptions,” Springer-Verlag, 1990
    [17]. K. Zhou. J.Doyle, “Essentials of robust control,” Prentice Hall, 1998
    [18]. S. Skogestad, I. Postlethwaite, “Multivariable feedback control, analysis and design,” John willy & Sons, 1996
    [19]. K.Glover and D. McFarlane,“Robust stabilization of normalized coprime factor plant descriptions,” IEEE Trans on Auto. Cont., 34:8,pp.821-830, 1989
    [20]. B.C. Kuo, “Automatic control system”, 7th edition, Prentice hall, 1997
    [21]. BA5937. 4 channel BTL driver for CD players. user manual. Rohm Corp.
    [22]. LM336. Reference diode. user manual. National Semiconductor
    [23]. TA8493. 3 Phase full-wave brush-less DC motor driver IC for CD-ROM drives. User manual. Toshiba Corp.
    [24]. TL081、TL071 Low-noise JFET-Input OP. AMP. user manual. Texas Instrument Corp.
    [25]. Laser Displacement Sensors user manual, LB-1000 series. Keyence Corp.
    [26]. 吳國輝,時間最佳化光碟機跨軌系統分析與以估測器為主的跨軌控制器設計,國立台灣大學博士論文,88年。
    [27]. 劉家齊,光學讀取頭聚焦與循軌之訊號分析,國立清華大學碩士論文,88年。
    [28]. 陳育文,光碟機轉速控制之研究,國立成功大學碩士論文,87年。
    [29]. 黃金壽,光碟機之尋軌伺服系統參數之最佳化控制,國立清華大學碩士論文,89年。
    [30]. 牛德真、周書碩,基本運算放大器及線性積體電路(中文版),東華書局。
    [31]. 夏靜如、林榮璋,運算放大器及線性積體電路、理論與實驗(中文版),儒林圖書。
    [32]. 李世興,常見雜訊測試與對策,全華圖書。
    [33]. 巫瑞祺、許瑞麟,雷射指示器之設計,新電子科技雜誌。
    [34]. 呂和,光碟機讀寫頭光學系統介紹,光電資訊,第2期。
    [35]. 洪俊賢,光碟機伺服控制系統簡介,光電資訊,第2期。
    [36]. 李佩謙,唯讀光碟機之伺服系統,光電資訊,第27期。
    [37]. 朱朝居,CD-ROM光碟機之光學頭,光電資訊,第21期。
    [38]. 黃德榮,光碟技巧徹底研究,第3波圖書。
    口試委員
  • 周元昉 - 召集委員
  • 蔡南全 - 委員
  • 趙健祥 - 指導教授
  • 口試日期 2002-07-15 繳交日期 2002-07-23

    [回到前頁查詢結果 | 重新搜尋]


    如有任何問題請與論文審查小組聯繫