磁盘驱动器磁头控制系统

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
Hale Waihona Puke Baidu
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
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。
劳斯表为 S^3 S^2 S^1 S^0

1 20000 1020 5000Ka 20000-5000Ka/1020 5000Ka

20000-5000Ka/1020>0且5000Ka>0时， 即0<Ka<4080时，系统是稳定的。
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。

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。