磁盘驱动读取系统的分析设计.doc

1、磁盘驱动读取系统的分析设计一、闭环系统的性能分析（1）确定使闭环系统稳定的 Ka 的取值范围 G1=tf(5000,1,1000); G2=tf(1,conv(1,0,1,20); G=series(G1,G2)Transfer function:5000-s3 + 1020 s2 + 20000 sg3= 一一开环传函sK20153G3= 一一闭环传函s50 syms K den den=1 1020 20000 5000*K; K=den(2)*den(3)/den(1)/5000K =4080有劳斯判据可得 k 的范围是 0 g=100*Gg1=feedback(g,1)C=dcgain

2、(g1)Transfer function:500000-s3 + 1020 s2 + 20000 sTransfer function:500000-s3 + 1020 s2 + 20000 s + 500000C =1c,t=step(g1); y,k=max(c); percentovershoot=100*(y-C)/Cpercentovershoot =21.6918t=setllingtime(g1)t = 0.3697K=1000 时 g=1000*GTransfer function:5e006-s3 + 1020 s2 + 20000 s g2=feedback(g,1)Tr

3、ansfer function:5e006-s3 + 1020 s2 + 20000 s + 5e006 c,t=step(g2); C=dcgain(g2)C =1 y,k=max(c)y =1.7109k =调节时间函数11 percentovershoot=100*(y-C)/Cpercentovershoot =71.0891t=setllingtime(g2)t =0.4989超调量 21.698%0)(%ctp调节时间 0.3697(s)stK=1000 时超调量 71.089%)(%ctp调节时间 0.4989 (s)st（3）考察扰动信号为单位阶跃时，上述两个 Ka 取值情况下

4、，系统的抗干扰能力，并进行分析 g2=tf(1,conv(1 0,1 20) Transfer function:1-s2 + 20 s g1=tf(5000,1 1000) Transfer function:5000-s + 1000 syms k g3=feedback(g2,g1,1) Transfer function:s + 1000-s3 + 1020 s2 + 20000 s - 5000 g3=feedback(g2,-g1,1) Transfer function:s + 1000-s3 + 1020 s2 + 20000 s + 5000 g4=-g3 Transfer

5、function:-s - 1000-s3 + 1020 s2 + 20000 s + 5000 -扰动输入的传递函数aKsYD502103当 K=100 时 g=tf(-1 -1000,1 1020 20000 500000)Transfer function:-s - 1000-s3 + 1020 s2 + 20000 s + 500000 c,t=step(g); y,k=min(c)y =-0.0024k =15c（t）= 2.4*10 -3（s）当 K=1000 时 g=tf(-1 -1000,1 1020 20000 5000000) Transfer function:-s -

6、1000-s3 + 1020 s2 + 20000 s + 5e006 c,t=step(g); y,k=min(c)y =-3.4308e-004k =11c（t）= 0.34*10 -3（s）(4)针对如下的性能指标要求，折中选取一个合适的 Ka 值取 Ka=100二、速度反馈系统的性能分析（1）运用第 3 章中所学的劳斯判据，确定要使闭环系统稳定，Ka 和 K1 应如何选取？Ka=100，K1=0.03（2）针对你选取的 Ka 和 K1，仿真闭环系统的阶跃响应，并计算超调量、调节时间和对单位阶跃扰动的最大响应值。 g1=tf(5000,1 1000)Transfer function:5

7、000-s + 1000 g2=tf(1,1 20)Transfer function:1-s + 20 g3=tf(1,1 20)Transfer function:1-s + 20 g0=feedback(g3*feedback(100*g1*g2,0.03,-1),1)Transfer function:500000-s3 + 1020 s2 + 35000 s + 500000 t=setllingtime(g0)t =0.2300 c,t=step(g0); C=dcgain(g0)C =1 y,k=max(c)y =1.0206k =38 percentovershoot=100*

8、(y-C)/Cpercentovershoot =2.0650超调量 2.065%1)(%ctp调节时间 0.2300 (s)st g10=-feedback(g2*g3,-g1*100*(0.03*1/g3+1),1)Transfer function:-s - 1000- -扰动输入传递函数s3 + 1020 s2 + 35000 s + 500000 step(g10) c,t=step(g10); y,k=max(c)y =0k =1 y,k=min(c)y =-0.0020k =38对单位阶跃扰动的最大响应值：c（t ）= 2.0*10 -3（s） 。PD控 制 器 传 感 器 实 际 磁头 位 置预 期 磁头 位 置 +-误 差 +-()Rs ()Ys()VsmKRLs线 圈 载 荷1()sJb()1Hs()Ds干 扰Gc(s)=K1+3三、PD 控制器的性能分析 根轨迹法利用根轨迹图，分析 K3 的变化对系统性能指标的影响，选取能够满足下列指标要求的 K3 值 G3=series(G,tf(1 1,1)Transfer function:5000 s + 5000-s3 + 1020 s2 + 20000 s rlocus(G3)K3=14 时GK3=feedback(G3*58,1);step(GK3,0.5)调节时间 216ms