磁盘驱动读取系统的分析设计

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)Transferfunction:5000------------------------s^3+1020s^2+20000sg3=sssK2000010205000023一一开环传函G3=KsssK500002000010205000023一一闭环传函symsKdenden=[11020200005000*K];K=den(2)*den(3)/den(1)/5000K=4080有劳斯判据可得k的范围是0K4080（2）在上述取值范围内取较小和较大的两个Ka值，仿真闭环系统的阶跃响应，并进行分析K=100时g=100*Gg1=feedback(g,1)C=dcgain(g1)Transferfunction:500000------------------------s^3+1020s^2+20000sTransferfunction:500000---------------------------------s^3+1020s^2+20000s+500000C=1[c,t]=step(g1);[y,k]=max(c);percentovershoot=100*(y-C)/Cpercentovershoot=21.6918t=setllingtime(g1)t=0.3697K=1000时g=1000*GTransferfunction:5e006--------------------------------s^3+1020s^2+20000sg2=feedback(g,1)Transferfunction:5e006------------------------------------------s^3+1020s^2+20000s+5e006[c,t]=step(g2);C=dcgain(g2)C=1[y,k]=max(c)y=1.7109k=调节时间函数11percentovershoot=100*(y-C)/Cpercentovershoot=71.0891t=setllingtime(g2)t=0.4989超调量21.6918%%100)()()(%cctcp调节时间st0.3697(s)K=1000时超调量71.0891%%100)()()(%cctcp调节时间st0.4989(s)（3）考察扰动信号为单位阶跃时，上述两个Ka取值情况下，系统的抗干扰能力，并进行分析g2=tf([1],conv([10],[120]))Transferfunction:1----------s^2+20sg1=tf([5000],[11000])Transferfunction:5000-----------s+1000symskg3=feedback(g2,g1,1)Transferfunction:s+1000-------------------------------s^3+1020s^2+20000s-5000g3=feedback(g2,-g1,1)Transferfunction:s+1000-------------------------------s^3+1020s^2+20000s+5000g4=-g3Transferfunction:-s-1000-------------------------------s^3+1020s^2+20000s+5000aKsssssYsD5000200001020100023--------------------扰动输入的传递函数当K=100时g=tf([-1-1000],[1102020000500000])Transferfunction:-s-1000---------------------------------s^3+1020s^2+20000s+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],[11020200005000000])Transferfunction:-s-1000--------------------------------s^3+1020s^2+20000s+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],[11000])Transferfunction:5000--------s+1000g2=tf([1],[120])Transferfunction:1------s+20g3=tf([1],[120])Transferfunction:1------s+20g0=feedback(g3*feedback(100*g1*g2,0.03,-1),1)Transferfunction:500000--------------------------------------------s^3+1020s^2+35000s+500000t=setllingtime(g0)t=0.2300[c,t]=step(g0);C=dcgain(g0)C=1[y,k]=max(c)y=1.0206k=38percentovershoot=100*(y-C)/Cpercentovershoot=2.0650超调量2.0650%%100)()()(%cctcp调节时间st0.2300(s)g10=-feedback(g2*g3,-g1*100*(0.03*1/g3+1),1)Transferfunction:-s-1000----------------------------------------------------------------扰动输入传递函数s^3+1020s^2+35000s+500000step(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()sJsb()1Hs()Ds干扰Gc(s)=K1+K3s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([11],1))Transferfunction:5000s+5000------------------------s^3+1020s^2+20000srlocus(G3)K3=14时GK3=feedback(G3*58,1);step(GK3,0.5)调节时间216ms超调量0对单位阶跃扰动的最大响应值31045.3