【技术实现步骤摘要】
磁盘驱动系统的多尺度近似显式模型预测控制方法
本专利技术涉及一种磁盘驱动系统的优化控制方法。
技术介绍
磁盘驱动系统是计算机的重要部件，而且应用范围越来越广泛。磁盘驱动器又称“磁盘机”，是以磁盘作为记录信息媒体的存储装置，主要包括软盘驱动器，硬盘驱动器还有光盘驱动器等。磁盘驱动器读取磁盘中的数据，传递给处理器，可见磁盘驱动系统读取信息的快慢会直接影响到计算机整体工作的进度，因此找到合理的控制方法控制磁盘驱动至关重要。对于处理多变量约束最优控制问题，模型预测控制方法是一种非常有效的方法，经过多年的研究与探索，取得了长足的发展并得到广泛应用。模型预测控制采用了预测模型，滚动优化，反馈校正和多步预测等新的控制策略，使得它能在一定程度上有效的抑制系统模型的不精确和外界干扰对于系统控制性能的影响。但模型预测控制有个很大的缺点就是模型预测控制只适用于慢速过程，在处理速度较快的领域有相当大的局限性。为此研究人员提出了显式模型预测控制。显式模型预测控制(ExplicitModelPredictiveControl)引入了多参数规划理论，对系统的状态区域进行凸划分，并建立对应每个状...
【技术保护点】
1.一种磁盘驱动多尺度近似显式模型预测控制方法，包含以下步骤：步骤1)建立磁盘驱动系统模型；在磁盘控制系统中主要的物理量是转矩T，电流I，转速ω等，主要研究这三者之间的内在关系；通过给定的参数如电枢电感L，电机传递系数Km，电枢电阻R，放大器增益ka，摩擦系数f，手臂与磁头转动惯量J等，得到如下公式：
【技术特征摘要】
1.一种磁盘驱动多尺度近似显式模型预测控制方法，包含以下步骤：步骤1)建立磁盘驱动系统模型；在磁盘控制系统中主要的物理量是转矩T，电流I，转速ω等，主要研究这三者之间的内在关系；通过给定的参数如电枢电感L，电机传递系数Km，电枢电阻R，放大器增益ka，摩擦系数f，手臂与磁头转动惯量J等，得到如下公式：Km·I＝T(2)只考虑干扰为：D＝V1x1+V2x2+b，得到磁盘驱动系统的控制结构模型为：对于该二阶模型，设计的时候要尽可能地使磁盘运行在共振频率，以增强系统的稳定性，具体体现在状态上就是希望状态变量最后能趋于默认的稳定位置也就是零值附近；因此，这里设计状态变量X的约束条件为：Xmax＝-Xmin＝[0.6,0.6]T，同时设置输出变量Y的约束条件也为：Ymax＝-Ymin＝[0.6,0.6]T，设计输入变量U的约束条件为：Umax＝-Umin＝0.1，设置预测步长为10；性能指标函数如下：其中Q是状态加权矩阵，R是输入加权矩阵，Qfinal是终端状态权重，u为输入向量，x为状态向量，T为采样时间；基于以上性能指标和系统状态空间表达式，对其进行处理和计算；然后将磁盘驱动系统性能指标函数J*进行转换，将其转换成一个参数优化问题这个参数优化问题就是最后想要近似化的对象；得到磁盘驱动系统性能指标函数J后，利用分段线性插入法将磁盘驱动系统指标函数J对应的多面体的状态子空间进行划分，并且引入自适应分层函数，对得出的近似控制律进行了适当的变形，这就是对状态分区所对应的控制律进行了高度规则的划分，同时又进行了近似，并且满足系统可行性和稳定性；步骤2)分段线性插值处理；用d维的单元立方体Ωd＝[0,1]d代替状态子空间χ，考虑函数u(x):Rd→R,x＝(x1,...,xd)，用Ωd中的点来对单元立方体进行分格；让l作为离散化水平，用hl＝2-l来表示网格大小；把这个d维的矩形网格定为Ωl；Ωl上的网格点被表示为这里的i用多重指标来表示Ωl上的点的坐标；选择一维帽子函数φ(x)并转化和推导来描述网格点，φ(x)被转化成一个分段的d维基函数：基函数φl,i(x)被用来构建分段d维函数的空间Vld，这个分段d维函数是：Vld：＝span{φl,i：0≤i≤2l}(9)每一个多变量函数ul(x)∈Vld都能被表示成唯一的φl,i(x)的加权和：Vld可以被描述为分段d维线性函数的d维分层函数空间的和，再将每一个多变量函数ul(x)∈Vld写成一个加权和：这里的wk,i称为分层明细指数；通过定义ψk,i＝φk,i(x)，i∈Ik，又写成：得出了基于分层明细指数的一个近似控制律；综上就是利用上述的数学方法，先进行适时的描点，划分大致的子空间，然后再对那些尚没有足够近似化的区域进行再划分，这样连续不断的层层划分下去，直到所有的区域都被近似化；步骤3)引用自适应分层函数近似法，将近似控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：张聚，吴崇坚，赵恺伦，周俊，田峥，
申请(专利权)人：浙江工业大学之江学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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