[發(fā)明專利]一種用于硬盤中壓電執(zhí)行器的閾值判斷抗飽和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811066551.2
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN108877843B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳雪蓮;王海雷;李文波
• 申請（專利權(quán)）人: 中科院合肥技術(shù)創(chuàng)新工程院
• 主分類號: G11B5/55
• 分類號: G11B5/55
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

本發(fā)明涉及一種用于硬盤中壓電執(zhí)行器的閾值判斷抗飽和方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比解決了未考慮不同高低飽和水平情況下抗飽和問題的缺陷。本發(fā)明包括以下步驟：閾值分段函數(shù)的設(shè)計；飽和塊信號值的獲取；飽和度的分析；低水平抗飽和處理；高水平抗飽和處理。本發(fā)明采用分段線性函數(shù)設(shè)計非線性補償函數(shù)，可以調(diào)節(jié)在較高和較低的飽和水平下不同的抗飽和增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硬盤技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于硬盤中壓電執(zhí)行器的閾值判斷抗飽和方法。

背景技術(shù)

隨著高軌道密度和高數(shù)據(jù)存儲密度需求的不斷增加，改善了HDD行業(yè)伺服系統(tǒng)精確定位的性能，目前，安裝在音圈電動機(VCM)驅(qū)動器的高帶寬壓電執(zhí)行器(PZT)已經(jīng)被用于HDD上，而對于這些雙極驅(qū)動器(DSA)系統(tǒng)伺服控制，雖然PZT比VCM具有更好的頻率響應(yīng)，但是控制技術(shù)仍存在挑戰(zhàn)。

由于微驅(qū)動器的位移范圍非常有限，因此必須考慮PZT環(huán)路的振幅和轉(zhuǎn)換速率的飽和度。由于飽和限制，線性控制設(shè)計只能讓PZT在有限的范圍內(nèi)正確工作。當PZT受制于延長的飽和時間時，HDD的跟蹤錯誤登記(TMR)性能急劇下降，這甚至?xí)黾親DD產(chǎn)品中環(huán)路不穩(wěn)定的危險。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了PZT飽和問題開發(fā)的抗飽和補償方案有效降低了飽和引起的PES降階和應(yīng)用中環(huán)路不穩(wěn)定情況。但是，在大多數(shù)情況下，這些技術(shù)并沒有考慮轉(zhuǎn)換速率飽和問題，高轉(zhuǎn)換速率飽和同樣可能會引起高頻振動和大幅度降低性能。

然而，通常情況下，高轉(zhuǎn)換速率飽和大多是溫和的。當控制輸入信號僅略超過PZT飽和限制時，需要允許一個更積極和更高性能的抗飽和增益，這就導(dǎo)致了需要不同水平飽和的基于非線性補償?shù)目癸柡汀Ｈ欢蠖鄶?shù)算法需要重新設(shè)計基于非線性飽和的控制器，需要解決線性矩陣不等式(LMI)來確保系統(tǒng)穩(wěn)定性，這在實際HDD實現(xiàn)中是不現(xiàn)實的。

因此，如何開發(fā)出一種非線性補償?shù)目癸柡图夹g(shù)來調(diào)整不同高低飽和水平情況下不同的抗飽和反饋增益已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中未考慮不同高低飽和水平情況下抗飽和問題的缺陷，提供一種用于硬盤中壓電執(zhí)行器的閾值判斷抗飽和方法來解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于硬盤中壓電執(zhí)行器的閾值判斷抗飽和方法，包括以下步驟：

閾值分段函數(shù)的設(shè)計，根據(jù)壓電控制器的控制信號來設(shè)計閾值分段函數(shù)f(Δu)；

飽和塊信號值的獲取，獲取壓電執(zhí)行器環(huán)路的振幅和轉(zhuǎn)換速率的飽和度；

飽和度的分析，將壓電執(zhí)行器的飽和度信號值與飽和閾值進行對比，低于飽和閾值的進行低水平抗飽和處理，高于飽和閾值的進行高水平抗飽和處理；

低水平抗飽和處理，對于低水平飽和度，激活閾值分段函數(shù)f(Δu)的高抗飽和增益k_n(k_n>1)；

高水平抗飽和處理，對于高水平飽和度，激活閾值分段函數(shù)f(Δu)中，所有的死區(qū)信號Δμ₁、Δμ₂、...、Δμ_n激活其自己對應(yīng)的抗飽和增益k₁、k₂、...、k_n。

所述閾值分段函數(shù)的設(shè)計包括以下步驟：

設(shè)定f(.)為待設(shè)計的多閾值分段非線性函數(shù)；

死區(qū)信號較弱時，非線性函數(shù)||f(Δu)||標準增大；死區(qū)信號較強時，非線性函數(shù)||f(Δu)||標準減小；利用若干個分段函數(shù)設(shè)計非線性函數(shù)||f(Δu)||，其表達式如下：