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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:詹順興
研究生(外文):Shuen-Shing Jan
論文名稱:以內部模型為基礎之滑動模式控制於光碟機循軌系統之應用
論文名稱(外文):Sliding-Mode Control Based on the Internal Model Principle and its Application to the Track-Following Servosystems in Optical Disk Drives
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:149
中文關鍵詞:滑動模式內部模型原理光碟機循軌伺服
外文關鍵詞:Sliding-Mode ControlTrack-Following ServoOptical Disk DriveInternal Model Principle
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本文利用內部模型原理應用於滑動模式控制器的架構;結合滑動模式控制器能對外界干擾與系統不確定性皆具良好的強健性以及內部模型控制器能有效地消除週期性干擾等優點,用以獲得抑制週期性干擾與突發性干擾的效果,同時使系統對於參數變化具有強健性,並將此控制器架構應用於光碟機之循軌伺服系統,使循軌系統對於光碟片上的週期性干擾與外界的突發性干擾能獲得有效的抑制,增進碟機性能。
為使循軌控制器能順利進行設計,本文亦先以有系統的設計方法分別設計主軸伺服控制器及聚焦伺服控制器,使循軌伺服控制器能在主軸穩定轉動與正確聚焦的前提下進行設計。
本文之實驗平台是以市售之12倍速DVD-ROM進行改裝而成;以TI TMS320C6713數位訊號處理器(DSP)與可程式閘陣列(Xilinx FPGA)取代原本光碟機上的伺服控制晶片,並配合個人電腦進行控制程式的撰寫,使設計的控制器能於此光碟機上實現與得到驗證。
The linear IMP (internal model principle) controllers is known for its capability of perfect tracking and disturbance rejection with an internal model of exogenous signals, while the SMC (sliding-mode control) controller is robust to system perturbation and exogenous signals with unknown dynamics. In this thesis, an SMC design based on IMP is used to combine the best feature of these two fundamentally different but effective methods for disturbance rejection. This IMP-based SMC was applied to the track-following servo system and proved to be an effective way of rejecting periodic disturbance and attenuating unexpected disturbances as well.

Systematic approaches of designing the spindle servo and the focus servo are also presented in this thesis. The experimental system consists of a commercially available 12Xs DVD-ROM drives as the plant, and a DSP/FPGA system as a controller kernel that replaces the servo chip on the original drive. The experimental results show the effectiveness of this DSP/FPGA-based control system.
摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
圖 目 錄 vii
第一章 緒論 1
1-1 背景說明 1
1-2 研究動機與目的 4
1-3 文獻回顧 5
1-4 實驗步驟 6
1-5 論文架構 10
第二章 光碟機系統描述 11
2-1 光碟機簡介 11
2-2 主軸馬達伺服系統 13
2-2-1 定線性速度CLV模式 14
2-2-2 定角速度CAV模式 15
2-2-3 Zone-CLV模式 15
2-2-4 CAV-CLV混合模式 16
2-3 聚焦伺服系統 16
2-3-1 聚焦伺服規範 16
2-3-2 聚焦誤差偵測 18
2-3-3 聚焦伺服控制 20
2-4 循軌伺服系統(TRACKING SERVO SYSTEM) 21
2-4-1 循軌伺服規範 21
2-4-2 循軌伺服控制 22
2-5 尋軌伺服系統 23
2-5-1 尋軌伺服規範 23
2-5-2 尋軌伺服控制 24
第三章 實驗系統介紹 25
3-1 系統測試平台 25
3-2 高速串列埠介面之規劃 27
3-3 主軸馬達系統鑑別 29
3-4 聚焦伺服系統 32
3-4-1 聚焦伺服系統鑑別 32
3-4-2 聚焦伺服系統模型推導 34
3-4-3 聚焦伺服系統模型整合 36
3-5 循軌伺服系統 38
3-5-1 循軌伺服系統鑑別 38
3-5-2 鑑別結果驗證 40
3-5-3 粗致動器系統鑑別 40
第四章 主軸馬達控制器描述 43
4-1 鎖相迴路簡介 43
4-2 鎖相迴路控制器 44
4-2-1 頻率誤差偵測器 44
4-2-2 相位誤差偵測器 45
4-3 主軸馬達控制器設計 47
4-3-1 主軸馬達控制器架構 47
4-3-2 主軸馬達控制方法 47
4-3-3 比例控制器設計 48
4-3-4 積分控制器設計 49
第五章 聚焦控制系統設計 51
5-1 PID控制器 51
5-2 聚焦控制器設計 53
5-2-1 聚焦控制器架構 53
5-2-2 聚焦控制器設計方法 53
第六章 循軌控制系統設計 55
6-1 滑動模式控制器 55
6-1-1 滑動模式控制原理 55
6-1-2 滑動模式控制器設計 56
6-2 內部模型原理控制器 59
6-2-1 內部模型原理 59
6-2-2 內部模型原理控制器設計[36] 60
6-3 以內部模型原理為基礎之滑動模式控制器 63
6-3-1 以內部模型原理為基礎之滑動模式控制器的原理及優點 63
6-3-2 以內部模型原理為基礎之滑動模式控制器設計 64
6-4 循軌控制器架構 69
第七章 實驗結果 72
7-1 鎖相迴路用於主軸馬達控制之實現與改善 72
7-1-1 初始暫態之改善 73
7-1-2 改善鎖相迴路於主軸馬達控制之抗干擾特性 75
7-2 聚焦伺服控制器之實現 88
7-3 以內部模型為基礎之滑動模式控制於循軌系統之實現 91
7-3-1 暫態響應比較 91
7-3-2 突波抵抗能力 94
7-3-3 不同偏心量的測試 101
7-4 長時間循軌測試 114
7-5 結果與討論 116
7-5-1 主軸馬達控制器之結果與討論 116
7-5-2 聚焦控制器之結果與討論 116
7-5-3 循軌控制器之結果與討論 117
第八章 本文貢獻與未來發展 118
8-1 本文貢獻 118
8-2 未來發展之建議 118
參考文獻 120
附錄一 內部模型原理設計[35] 123
附錄二:TI TMS320C6713 DSK簡介 127
附錄三:自製TI TMS C6x DSK擴充子板簡介 131
附錄四:實驗架構實體圖 136
[1] Compact Disc Digital Audio – System Description. Sony Corp. and N.V. Philips, Feb., 1985.
[2] DVD Specifications for Read-Only Disc-Part 1. Physical Specifications, Version 1.0, Aug., 1996.
[3] 黃興生, ”光碟機尋軌與主軸伺服控制晶片之設計與實作”, 國立清華大學 動力機械工程系 碩士論文 2002
[4] 王信博, “光碟機之主軸伺服控制晶片之設計與實作”, 國立清華大學 動力機械工程系 碩士論文 2000
[5] 蘇科翰, “光碟機主軸與聚焦伺服控制系統之設計與實作”, 國立雲林科技大學 機械工程系碩士論文 2002
[6] 陳政村, “光碟機長程尋軌伺服之近時間最佳化控制”, 國立雲林科技大學 機械工程系 碩士論文 2003
[7] 李明中, “以模糊理論設計光碟機主軸馬達速度控制器”, 逢甲大學 電機工程系 碩士論文 2001
[8] 葉金寶, “光碟機主軸馬達之控制”, 義守大學 電機工程系 碩士論文 2000
[9] K.H. Park, S.B. Cho, and Y.W. Lee, “Optimal tracking control of a nonholonomic mobile robot Industrial Electronics”, IEEE International Symposium on, Vol. 3, pp. 2073 -2076, 2001
[10] K.-H. Park, Z. Bien, and D.-H. Hwang, “Design of an iterative learning controller for a class of linear dynamic systems with time delay Control Theory and Applications”, IEE Proceedings- , Vol. 145, No. 6 , pp. 507 -512, Nov. 1998
[11] G. Hearns and M.J. Grimble, “Limits of Performance of an Optical Disk Drive Controller”, Proceedings of American Control Conference, pp. 3625-3629, June, 1999.
[12] E. Yokoyama, M. Nagasawa, and T. Katayama, “A Disturbance Suppression ControlSystem for Car-Mounted and Portable Optical Disk Drives”, IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol. 40, No. 2, pp. 92-99, May, 1994.
[13] 陳瑞文, “應用模糊滑動模式法則於光碟測試機的高精度聚焦/循軌控制”, 國立雲林科技大學電機工程技術研究所 碩士論文 2000
[14] 趙露明, “基因法則於光碟機QFT控制器設計之應用” 國立台北科技大學機電整合研究所 碩士論文,2001
[15] 褚偉嘉, “光碟機伺服系統模式建立之研究”, 國立成功大學/電機工程學系 碩士論文 1998
[16] Maarten Steinbuch, Gemit Schootstra, and Okka H.Bosgra, ”Robust Control of a Compact Disc Player”, in 31st Proc. IEEE Conference on Decision and Control, pp. 2596-2600, Tucson, AZ, USA.
[17] M. Kamoshita and M. Fujita, ”Tracking Control of an Optical Disk Drive using μ-Analysis and Synthesis”, In 34th Proc. IEEE Conference on Decision and Control, pp.873-874, New Orleans, LA, USA, Dec., 1995.
[18] M.-N. Lee, J.-H. Moon, K. B. Jin, and M. J. Chung, “Robust H∞ Control with Multiple Constraints for Track-Following System of an Optical Disk Drive”, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 45, No. 4, pp. 638-645, Aug., 1998.
[19] M.-N. Lee and M. J. Chung, “Robust Control for Uncertain Linear Systems with Sinusoidal Disturbance of Uncertain Frequencies,” IEE Proc.-Control Theory Appl., Vol. 145, No. 6, pp. 531-536, Nov., 1998.
[20] Masaharu Ogawa and Teruo Furu Kawa,” Robust Servo System of Optical Disk Drive”, Jpn. J. Appl. Phys, Vol. 31, pp. 643-647, 1992.
[21] T. Katayama, Masaharu Ogawa, and M. Nagasawa,” High-Precision Tracking Control System for Digital Video Disk Players,” IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol. 41, No. 2, pp. 313-321, May, 1995.
[22] J.-H. Moon, M.-N. Lee, M. J. Chung, S. Y. Jung, and D. H. Shin,” Track-Following Control for Optical Disk Drives using an Iterative Learning Scheme,” IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol. 42, No. 2, pp. 192-198, May, 1996.
[23] J.-H. Moon, M.-N. Lee, and M. J. Chung,” Repetitive Control of the Track-Following Servo System of an Optical Disk Drive,” IEEE Trans. on Control System Technology, Vol. 6, No. 5, pp. 663-670, Sep., 1998.
[24] H. G.M. Doetsch, H. T. Smakman, Paul M.J. Van den Hof, and M. Steinbuch,” Adaptive Repetitive Control of a Compact Disc Mechanism”, In 34th Proc. IEEE Conference on Decision and Control, pp. 1720-1725, New Orleans, LA, USA, Dec., 1995.
[25] A. H. Sacks, M. Bodson, and W. Messner,” Advanced Methods for Repeatable Runout Compensation,” IEEE Trans. on Magnetics, Vol. 31, No. 2, pp. 1031-1035, Mar., 1995.
[26] 張天行 “光碟機機構介紹”光電資訊第二期 P36-44 1989.06
[27] 楊宇助 光碟機變速讀取模式與主軸馬達轉速控制之分析 國立交通大學 控制工程系 碩士論文 1996
[28] Sorin G. Stan and Jan L. Bakx, “Adaptive-speed Algorithm for CD-ROM System” IEEE Trans. On Consumer Electronics, Vol.42, No.1, pp. 43-45, Feb., 1966.
[29] 楊雅齡 “DVD光碟機聚焦與循軌誤差訊號之分析” 國立清華大學 動力機械工程學系 碩士論文 1999
[30] 曾仲年“以擾動估測器應用於光碟機尋軌控制器之研究” 國立交通大學 控制工程系 碩士論文 2000
[31] V. Utkin and K.-K. D. Young,“Methods for constructing discontinuity planes in multidimensional variable structure systems,” Automation and Remote Control, vol. 39, pp. 1466-1470, 1978.
[32] J. Ackermann and V. Utkin,“Sliding mode control design based on Ackermann’s formula,” IEEE Trans. Automatic Control, vol. 43, pp. 234-237, 1998.
[33] Dan H. Wolaver, Worcester Polytechnic Institute, Phase-Locked Loop Circuit Design, PTR Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.1991.
[34] 吳國輝, “時間最佳化光碟機跨軌系統分析與以估測器為主的跨軌控制器設計”, 國立台灣大學 機械工程學系 博士論文, 1999
[35] R.C. Dorf and R. H. Bishop, Modern Control System, Prentice-Hall.
[36] Franklin, G. F., Powell, J. D. & Abbas, E.-N., Feedback Control of Dynamic System, Addision-Wesley Publishing Co., New York, NY (ISBN 0-201-52747-2)
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