【摘要】： 中國大陸的DVD(Digital Versatile Disk)播放器年產(chǎn)量超過8700萬臺(tái),占全球總產(chǎn)量的80%以上。但是為了使用國外企業(yè)的專利技術(shù),我國每出口一臺(tái)DVD產(chǎn)品,就需要交納至少20美元的專利費(fèi)。這些技術(shù)中就包括伺服控制技術(shù)。因此,為實(shí)現(xiàn)光盤技術(shù)的國產(chǎn)化,對光盤伺服系統(tǒng)進(jìn)行研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為適應(yīng)光盤系統(tǒng)向高密度、高速度方向發(fā)展的趨勢,以及大規(guī)模生產(chǎn)的客觀需要,對DVD聚焦伺服系統(tǒng)進(jìn)行研究,包括系統(tǒng)建模和控制器設(shè)計(jì)兩方面。 在伺服系統(tǒng)建模方面: 1、構(gòu)建了基于dSpace1104系統(tǒng)的聚焦伺服系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái),采用子空間辨識(shí)法建立了聚焦伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 2、為了將來構(gòu)建適用于DVD伺服系統(tǒng)的自適應(yīng)控制算法,研究了閉環(huán)子空間辨識(shí)方法。針對基于兩步方法的閉環(huán)子空間方法計(jì)算量大、推導(dǎo)復(fù)雜的問題,提出了一種改進(jìn)算法,該算法將兩步方法與正交投影相結(jié)合,利用QR分解直接構(gòu)建虛擬信號(hào)序列,并在此基礎(chǔ)上用PI-MOESP算法辨識(shí)模型。仿真試驗(yàn)證明改進(jìn)后的算法減小了計(jì)算量,可望實(shí)現(xiàn)閉環(huán)子空間算法的在線應(yīng)用。 在DVD聚焦伺服控制器設(shè)計(jì)方面,存在兩個(gè)問題:系統(tǒng)中普遍存在周期性強(qiáng)干擾;現(xiàn)代DVD系統(tǒng)需要工作于移動(dòng)環(huán)境中(如車載DVD、便攜設(shè)備等),而移動(dòng)環(huán)境中存在突發(fā)性振動(dòng)下擾。 在抑制周期性強(qiáng)擾動(dòng)方面: 1、提出在DVD聚焦伺服系統(tǒng)中應(yīng)用基于擾動(dòng)觀測器的復(fù)合控制器。利用擾動(dòng)觀測器在線估計(jì)擾動(dòng),并在前向通道中進(jìn)行補(bǔ)償,最終實(shí)現(xiàn)對擾動(dòng)的漸近無偏抑制。但是,由于復(fù)合控制系統(tǒng)中存在正反饋環(huán)路,導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性易受被控對象的動(dòng)力學(xué)特性變化影響,為此提出一種基于H_∞理論的控制器參數(shù)整定方法。試驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法。 2、提出在DVD聚焦伺服系統(tǒng)中應(yīng)用重復(fù)控制器。依據(jù)內(nèi)模原理,在系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部構(gòu)建擾動(dòng)信號(hào)的模型,實(shí)現(xiàn)對擾動(dòng)的有效抑制。但是由于重復(fù)控制器中存在時(shí)滯環(huán)節(jié),系統(tǒng)的相頻特性特殊,進(jìn)而導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)對被控對象的不確定性敏感,因此提出一種基于H_∞理論的控制器參數(shù)整定方法,有效保證系統(tǒng)的魯棒性。由于重復(fù)控制器性能對擾動(dòng)信號(hào)的周期不確定性敏感,提出將“高階重復(fù)控制器”應(yīng)用到DVD聚焦伺服系統(tǒng)中,提高了系統(tǒng)對擾動(dòng)信號(hào)周期不確定性的魯棒性。仿真驗(yàn)證了所提方法。 在抑制外界振動(dòng)干擾方面: 提出在DVD聚焦伺服系統(tǒng)中應(yīng)用變增益控制器。根據(jù)聚焦誤差的幅值動(dòng)態(tài)改變系統(tǒng)的開環(huán)增益,使系統(tǒng)在低頻擾動(dòng)和高頻噪聲的抑制方面都取得較好的效果。試驗(yàn)證明:該方法不僅能夠有效抑制外界振動(dòng),而且不會(huì)放大光盤缺陷(指紋、灰塵、劃痕等)導(dǎo)致的高頻噪聲。提出一種“非線性敏感度函數(shù)”概念,可以定量地反映系統(tǒng)的擾動(dòng)抑制能力。試驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法。 目前,部分工作已在廣東天緣電子有限公司的車載音視頻產(chǎn)品中得到成功應(yīng)用,產(chǎn)品已出口到美國、歐洲、日本、東南亞等國家和地區(qū),為企業(yè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售金額超過一億美元。
【圖文】：

數(shù)比較請參考文獻(xiàn)(趙效民，2007b)。綜上所述，在光存儲(chǔ)系統(tǒng)中，普遍使用波長為400·78Onm的激光，使用NA為0.45一0.85的物鏡，由其聚焦形成的激光光斑直徑為0.58一2.11產(chǎn)m(如圖1.1所示(Blu一 rayDiseAllianee，2004)，可以分辨0.3·1.1;m寬的信號(hào)軌跡。因此光盤信號(hào)面上的軌跡可以刻畫的非常細(xì)密，其存儲(chǔ)容量非常的大。一張單面單層的DVD光盤容量可以達(dá)到4.7GB以上，而目前藍(lán)光光盤的容量更是高達(dá)27GB。采用相變材料制作的多層光盤，其存儲(chǔ)容量原則上可以實(shí)現(xiàn)單層光盤的偶數(shù)倍，目前DVD已具有雙面雙層光盤而世(如圖 1.2所示(Burrows，2002))，藍(lán)光技術(shù)白皮書(Blu一 rayDiscAlhance

循跡執(zhí)行器采用音圈電機(jī)，，誤差檢查通過三光速法或DPD法檢測(參看2.1.1小節(jié))。另外，圖1.5中TrayMotor指碟片加載控制電機(jī)，它負(fù)責(zé)光碟的自動(dòng)加載，是開關(guān)控制系統(tǒng)。1.2.2光盤伺服系統(tǒng)研究目的光碟機(jī)產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)迅速發(fā)展，早在2002年，信息產(chǎn)業(yè)部經(jīng)濟(jì)運(yùn)行司發(fā)布的
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TP333.4

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本文編號(hào)：2692780