一种两级磁头定位系统的高阶非奇异终端滑模控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于硬盘驱动器的两级磁头定位系统的高阶非奇异终端滑模控制方法，首先，考虑了柔性模态以及模型参数的不确定性，建立了柔性取数臂系统的动力学模型；其次，提出了一种三阶非奇异终端滑模控制方法，对控制信号进行一次低通滤波，有效地削弱了抖振现象。该方法利用Lagrange方法和假设模态法，推导出柔性取数臂两级系统的动力学方程，采用输出重定义的方法，将柔性两级系统模型分解为输入输出子系统和内部子系统。针对输入输出子系统结合二阶非奇异终端滑模控制和线性滑模控制，设计了三阶非奇异终端滑模控制器，并通过Lyapunov稳定性理论证明了系统在有限时间内收敛的特性，最后利用Matlab/Simulink软件进行仿真验证方法的有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于控制工程领域，具体是一种针对硬盘驱动器柔性的两级磁头定位系统的高阶非奇异终端滑模控制方法，用于实现高速、高精度的跟踪定位。
技术介绍
随着硬盘驱动器磁道密度的不断增加，对磁头定位系统的快速性和准确性提出了更高的要求，而两级磁头定位系统是实现更高伺服带宽和更高定位精度的一种有效方式。在该系统中，第一级音圈电机作为粗调电机，有较大的行程范围；第二级压电陶瓷材料制成的微作动器位于悬臂梁的弹性区和滑块之间，可快速实现磁头的高精度定位。两级磁头定位系统的出现使得控制器的设计面临着严峻的挑战，国内外的学者对此做出大量研究，通过改进两级系统的控制结构，尽可能的提高系统的控制性能。同时提出了多种控制算法，基本上可以分成两类:一类是基于单输入单输出的控制算法。其原理是将系统分解为两个单输入单输出的子系统，针对两个子系统分别设计控制器，Jinchuan Zheng, Minyue Fu, YouyiWang, Chunl ing Du 在《IEEE/ASME Transactions on Mechatronics》，2008 年 5 月第 13 期发表的论文“Nonlinear Tra本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两级磁头定位系统的高阶非奇异终端滑模控制方法，其特征是：它至少包括如下步骤：(1)建立柔性取数臂两级系统动力学模型和参数不确定的两级系统动力学模型；(2)根据(1)中得出的参数不确定的系统模型，采用输出重定义的方法，将柔性两级系统模型分解为输入输出子系统和内部子系统；(3)将(2)中得到的内部子系统变为零动态子系统，通过设计合理的控制器参数，使模型参数不确定系统末端位移收敛到零附近的较小区域内；(4)针对(2)中得到的输入输出子系统，设计三阶非奇异终端滑模控制器。

【技术特征摘要】
1.一种两级磁头定位系统的高阶非奇异终端滑模控制方法，其特征是:它至少包括如下步骤: (1)建立柔性取数臂两级系统动力学模型和参数不确定的两级系统动力学模型； (2)根据(I)中得出的参数不确定的系统模型，采用输出重定义的方法，将柔性两级系统模型分解为输入输出子系统和内部子系统； (3)将(2)中得到的内部子系统变为零动态子系统，通过设计合理的控制器参数，使模型参数不确定系统末端位移收敛到零附近的较小区域内； (4)针对(2)中得到的输入输出子系统，设计三阶非奇异终端滑模控制器。2.根据权利要求1所述的一种两级磁头定位系统的高阶非奇异终端滑模控制方法，其特征是:所述的建立柔性取数臂两级系统动力学模型是对两级磁头定位系统，假设其大臂为刚性的，由音圈电机驱动，臂长为L1,转动惯量为J1 ;小臂假设为柔性的，由压电作动器驱动，臂长为L2，转动惯量为J2 ;同时设两臂质量为均匀分布的，其线密度分别为P1, P2，两臂间连接处的弹性系数为k2、阻尼系数为C2，柔性小臂的均匀柔性刚度为EI，其中E为弹性模量为材料横截面的惯性矩； 仅考虑柔性小臂的挠曲变形，《x2，t为小臂在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄进，刘明君，白诚，范健宇，张洁，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：