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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳政村
研究生(外文):Chien-Tsun Chen
論文名稱:光碟機長程尋軌伺服之近時間最佳控制
論文名稱(外文):Design of a Seeking Servo Controller with Near Time-Optimal Control for the Optical Disk Drive
指導教授:呂有勝呂有勝引用關係
指導教授(外文):Yu-Sheng Lu
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:109
中文關鍵詞:長程尋軌伺服時間最佳化控制光碟機
外文關鍵詞:Optical Disk DriveNear Time-Optimal ControlLong-Distance Seek Servo
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值此幾何倍數的時代,高倍數、高容量的DVD光碟機除了馬達轉速被要求不斷的提高外,更重要的為其伺服控制系統;平均讀取時間是光碟機很重要的性能指標,降低機械尋軌時間對於縮短平均讀取時間有莫大的助益。本文擬在最短時間與零超越量輸出響應的要求下,針對粗致動器設計近時間最佳控制器,同時利用迴授控制降低長程跨軌期間聚焦鏡的晃動,以期在最短時間內讓光學頭移動至所欲到達的資料軌道,並且能立即順利地鎖軌,降低讀取時間。
為進行光碟機伺服控制器實作,本文以市售之16倍速DVD-ROM光碟機改裝之實驗測試平台,配合個人電腦、TI TMSC320C6711數位訊號處理器(DSP)與可程式閘陣列(Xilinx FPGA)取代原本光碟機上之伺服控制晶片,並將設計之控制器應用在DVD-ROM光碟機上。由實驗結果證明,本文所使用之控制方式可以使系統得到滿意的輸出響應。
In high-speed and large-capacity optical disk drives, the spindle speed is required to be increased more dramatically than before. Besides the demand for high speed, designing servo control systems is also an important issue. Average Access Time is a very important performance index for an optical disk drives, and decreasing the Mechanical Seek Time helps the reduction of Average Access Time. Under the requests of minimum response time and zero-overshoot output response, the thesis designed near time-optimal control for coarse actuators such that the pick-up-head could be moved to a desired position as soon as possible. Furthermore, the oscillation of lens should be diminished through feedback such that the Track Pull-In could occur successfully.
In order to realize servo controllers of an optical disk drive, we modify a 16X DVD-ROM drive as a test platform in this thesis. A personal computer with TI TMS320C6711 DSP (Digital Signal Processing) and Xilinx FPGA (Field Programmable Gate Array) was used to substitute for the original servo chip in the commercially available DVD-ROM drive. The designed controller was evaluated and tested experimentally. From the experimentally results it is verified that the designed control system can yield satisfactory performance .
摘 要 I
ABSTRACT II
誌 謝 III
目 錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1 背景說明 1
1-2 研究動機與目的 3
1-3 文獻回顧 4
1-4 實驗步驟 6
1-5 論文架構 7
第二章 光碟機系統描述 9
2-1 光碟機簡介 9
2-2 主軸馬達伺服系統 11
2-2-1 定線性速度CLV模式 12
2-2-2 定角速度CAV模式 13
2-2-3 Zone-CLV模式 13
2-2-4 CAV-CLV混合模式 14
2-3 聚焦伺服系統 15
2-3-1 聚焦伺服規範 15
2-3-2 聚焦誤差偵測 16
2-3-3 聚焦伺服控制 19
2-4 尋軌伺服系統 20
2-4-1 尋軌伺服規範 20
2-4-2 尋軌伺服控制 20
第三章 實驗系統 22
3-1 系統測試平台 22
3-2 高速串列埠介面之規劃 24
3-3 近時間最佳控制器驗證平台 27
3-3-1 直流無刷馬達系統架構 27
3-3-2 系統之位置與速度迴授 28
3-3-3 直流無刷馬達系統參數鑑別 29
3-4 尋軌馬達系統鑑別 32
第四章 主軸馬達控制器 37
4-1 鎖相迴路 37
4-2 鎖相迴路控制器 38
4-2-1 頻率誤差偵測器 38
4-2-2 相位誤差偵測器 40
4-3 主軸馬達控制系統 41
第五章 尋軌控制器之設計 43
5-1 光學頭位移量測與速度估測 43
5-2 跨軌訊號之處理 43
5-3 近時間最佳化控制器之數學模型 47
5-3-1 系統模型與時間最佳化控制 47
5-3-2 近時間最佳切換曲線 49
5-3-3 近時間最佳控制律 51
5-3-4 滑動模式控制 52
5-3-5 數值模擬 55
第六章 實驗結果 60
6-1 鎖相迴路用於主軸馬達控制之實現 60
6-2 近時間最佳控制器之驗證 63
6-3 粗致動器近時間最佳控制之實現 67
6-4 結果與討論 69
第七章 本文貢獻與未來發展 71
7-1 本文貢獻 71
7-2 未來發展之建議 72
參考文獻 73
附錄一:TI TMS320C6711 DSK 簡介 76
附錄二:自製TI TMS C6X DSK擴充子板簡介 80
附錄三:實驗架構實體圖 84
附錄四:濾波器與史密特觸發電路圖 86
附錄五:UNIVERSAL SERIAL BUS 87
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