《近場高密度光存儲系統中微機構的碰振機理和控制方法》是依託上海大學，由吳智政擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：近場高密度光存儲系統中微機構的碰振機理和控制方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳智政
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在下一代近場光存儲設備研製中，為獲取深亞微米(小於100nm)尺寸記錄光斑的信息，光學鏡頭與光碟之間必須保持穩定的深亞微米間距(30-100nm)。然而由於系統設計誤差及外界未知干擾，在光碟高速運轉下鏡盤間距不可避免會發生波動，甚至發生鏡盤碰撞。本課題以近場光存儲技術中的深亞微米鏡盤間距精確控制為背景，對微系統機構碰振機理和控制及其套用進行深入研究。首先對微系統機構中碰振控制問題進行理論研究，重點包括考慮表面應力作用下的微系統機構碰振建模及其動力學分析，並針對各種擾動運行環境建立有效的微系統機構碰振控制方法，發展出若干種有效的最佳化切換調節器合成算法。其次在理論研究基礎上進一步開展鏡盤間距控制套用研究和實驗驗證，其中包括搭建一定的近場光存儲鏡盤亞微米間距精確控制模擬試驗平台，設計出相應伺服控制器並進行硬體在環的試驗仿真驗證，為下一代超高密度近場光存儲技術實用化開發提供關鍵技術基礎。
結題摘要
本課題以實現近場光存儲技術中的深亞微米鏡盤間距精確控制為研究目標，對鏡盤接口系統微機構碰振機理及其控制進行了深入研究。本課題結合DVD懸線式力矩器和硬碟讀寫磁頭飛行滑塊技術的優點，設計了一種適用於近場光存儲的混合式力矩器系統，建立其鏡盤耦合接口動力學模型，分析了飛行滑塊與盤面的碰振特性，及不同物理參數對鏡盤動力學特性的影響。在建立的鏡盤耦合動力學模型基礎上，根據碰撞特性完成系統切換的狀態空間數學模型表達，並對系統的穩定性、可控性進行分析，利用切換系統理論，推導了鏡盤耦合動力學模型的鎮定性條件。針對近場光存儲系統中各種外界干擾對透鏡飛高性能的影響，本課題提出了一種基於Youla參數化的全局穩定飛高控制器設計方法。針對頻率已知的確定性干擾信號，本課題推導可實現干擾完全調節的充分必要條件。當系統中同時存在確定性和隨機性干擾信號時，本課題提出了一種基於Youla參數化的多目標最佳化控制器設計方法，在滿足閉環系統內部穩定的基礎上，通過對控制系統的Youla參數擴展，尋找恰當的Youla參數值，使閉環控制系統在消除確定性正弦干擾信號同時能有效抑制隨機干擾信號，並且確保系統輸出始終穩定在一定的範圍，從而防止光學頭與光碟碰撞的發生。當系統中的確定性干擾信號完全未知且時變時，本課題提出了一種基於權重Ritz型Youla參數化的自適應控制方法，通過對自適應算法穩定性和魯棒性的分析，建立了相應權重函式的選取方法，用以最佳化閉環系統的輸入輸出敏感傳遞函式，從而提高系統的輸出回響性能和閉環魯棒性。本課題基於混合式力矩器驅動系統和微壓電陶瓷驅動系統分別對所提的各種控制器設計方法進行了試驗驗證。通過設計和搭建近場光存儲鏡盤亞微米間距精確控制試驗平台，分別在Matlab/Simulink實時控制模組和DSP套用環境中開發和實現了相應的伺服控制算法，並進行了硬體在環的仿真驗證及實際光存儲系統中的實時控制試驗，試驗結果表明本課題所提的控制方法在不同的套用環境中都取得了理想的控制效果，從而為下一代超高密度近場光存儲技術實用化提供關鍵技術基礎。
