摘要
军用计算机硬盘常常工作在车载、舰载、机载和航天运载等存在强烈机械冲击振动的恶劣环境中,而剧烈的振动和冲击必然会对计算机硬盘的使用造成影响甚至损坏,可能造成不可挽回的损失,所以计算机硬盘的加固技术成为目前研究的热点。
论文首先介绍了硬盘加固技术的国内外发展现状,经过分析比较,选用了外加固电磁振动主动控制;其次,基于Lagrange-Maxwell方程,从能量守恒角度进行了系统机电动力学建模;对系统的总体结构进行了详细的设计,并用Pro-E软件做了三维实体造型,绘制出零部件的工程图;对系统的结构参数在合理假设、分析、对比的基础之上做了详细的计算;论文最后进行了系统方案的可行性研究,建立了系统的空间状态方程,提出了阻尼二阶系统收敛控制算法,基于MATLAB软件对控制算法进行了仿真验证,仿真结果表明,该控制算法对即使有一定初位移和初速度的最强冲击振动仍然能满足系统的使用要求,从而验证了设计理论的正确性。
论文研究成果可以解决宽频带的振动和强冲击的振动控制问题,除了军用计算机硬盘加固,同样可以应用于其他需要外加固的场合。
Military magnetic storage devices are usually used in the environment where violent vibration and impact exist, such as vehicles, naval vessels, and space shuttles, etc. And the magnetic storage devices will be affected and even be damaged. The economic loss is huge and even can not be redeemed. So the hard disk reinforcement technology becomes the hot issues.
Firstly, the actuality of domestic and international development of vibration is introduced. The electromagnetic active control as the outer reinforcement technology is used by analyzing and comparing. Secondly, the model of electromechanical dynamics is established from the perspective of energy conservation based on Lagrange-Maxwell equation. Thirdly, the whole structure of the system is designed in detail and the three-dimensional structure entities are drawn by Pro-E. The two-dimensional engineering drawings of parts are drawn. And then, the structural parameters of the system are calculating in detail on the bases of assumption, analyzing and comparing. At last, the feasibility of system scheme is studying; State-space equation of the system is establishing; Damping second-order system convergence control algorithm is putting forward. The control algorithm is validated by simulating in MATLAB software. The simulation results show that the control algorithm can meet the demand of this system on the condition of strong impact that has original displacement and velocity. So the correctness of this design theory is validated.
The research results can be used to solve the problems of broadband vibration and strong impact and other places that need external reinforcement.
引文
[1] CHIP《新电脑》杂志社,硬盘最新技术解密,CHIP《新电脑》杂志社,2004年7月。
[2]赵仲磊,磁存储设备的振动冲击电磁主动控制技术的研究,西安电子科技大学硕士学位论文,西安电子科技大学,2002年。
[3]段可博,磁存储设备冲击振动三维主动控制技术研究,西安电子科技大学硕士学位论文,西安电子科技大学,2004年。
[4]罗军,基于脉宽调制的微型硬盘三维振动主动控制技术,西安电子科技大学硕士学位论文,西安电子科技大学,2005年。
[5]希捷技术公司,希捷台式硬盘(U Series,Medalist和Barracuda ATA)的G力保护,希捷技术公司,编号TP-102D.1。
[6]李华英,李贵荣,振动控制的发展趋势,云南农业大学学报,2001年3月, Vol.16,No.1。
[7]邹向阳,王晓天,刘丽华等,结构振动控制发展概况综述,长春工程学院学报(自然科学版),2001年第2卷第4期,10-12。
[8]胡海岩,郭大蕾,翁建生,振动半主动控制技术的进展,振动、测试与诊断,2001年12月,第21卷第4期,235-244。
[9]孙国春,史文库,田彦寿,振动主动控制技术的研究与发展,《机床与液压》2004年3月。
[10]王家春,李旦,董申,机械振动主动控制技术的研究现状和发展综述,机械强度, 2001 ,23(2),156-160。
[11]李海滨,毕世华等,振动主动控制技术现状及发展,振动与冲击,1998年,第17卷第3期,38-42。
[12]张大兴,磁存储设备的三维冲击振动控制技术研究,西安电子科技大学硕士学位论文,西安电子科技大学,2005年。
[13]季文美,方同,陈松淇,机械振动,科学出版社,1985年。
[14] Yunfeng Li, Roberto Horowitz, Active Vibration Control of a PZT Actuated Suspension in Hard Disk Drives, University of California at Berkeley, CA94720-1740。
[15]郭永献,基于电磁作动的抗冲击振动主被动复合控制装置设计研究,西安电子科技大学硕士学位论文,西安电子科技大学,2006年。
[16]聂威,基于振动主动控制的硬盘内加固技术研究,西安电子科技大学硕士学位论文,西安电子科技大学,2004年。
[17]鲁志勇,基于电磁作动的微型硬盘三维振动主动控制技术,西安电子科技大学硕士学位论文,西安电子科技大学,2004年。
[18]赵云飞,硬盘驱动器振动冲击主动控制技术,西安电子科技大学硕士研究生学位论文,2000年。
[19]天津罗升企业有限公司,PQI电子硬盘,天津罗升企业有限公司。
[20] Control & Robotic Systems Laboratory, Multi-Sensor Control for 6-Axis Active Vibration Isolation, university of washington, Capt Dong Thayer,UW Dept of Aero/Astro,June 1998。
[21]贾建援,冯小平,赵钟磊,军用硬盘抗振动冲击主动控制技术研究报告,2000年10月。
[22]周文森,黄金屏,陈岫,新编实用电工手册,北京科学技术出版社,1999年,347。
[23]高钟毓,王永梁,机电控制工程,清华大学出版社,1993年,57。
[24]陈岭丽,冯志华,检测技术和系统,清华大学出版社,2005年,34-40,77-86,256-256。
[25]北京京仪北方仪器仪表有限公司测振仪器分公司,YD系列加速度传感器使用说明书。
[26]刘君华,申忠如,郭福田,现代测试技术与系统集成,电子工业出版社,2005年,68。
[27]北京京仪北方仪器仪表有限公司测振仪器分公司,DHF-3型电荷放大器产品详细介绍。
[28]徐遵磊,某光电跟踪控制系统中DSP与CAN总线技术的应用,西安电子科技大学硕士学位论文,西安电子科技大学,2008年。
[29] BURR-BROWN Corporation, High Power Monolithic OPERATIONAL AMPLIFIER OPA541, BURR-BROWN Corporation, 1998。
[30]张进,基于电磁作动的冲击振动主动控制技术,西安电子科技大学硕士学位论文,西安电子科技大学,2003年。
[31]王家春,李旦,董申,振动主动控制中的三个问题,航空精密制造技术,2001年2月,Vol.37,No.1。
[32]盖玉先,董申,振动主动控制中的作动器技术,航天工艺,1999年12月第六期,46。
[33]朱美玲,汪凤全,电磁式作动器及其振动主动控制系统的研究,振动、测试与诊断,1995年3月,Vol.15,No.1。
[34]邱家俊,机电分析动力学,科学出版社,1992年,328,310。
[35]史永丽,侯朝桢,基于自抗扰控制的伺服系统摩擦补偿研究,计算机工程与应用,2007.43(29)。
[36]徐灏,机械设计手册第一卷,机械工业出版社,1991年,3-284,3-287。
[37]机械设计手册上册(第一分册),化学工业出版社,1978年,480。
[38]林其壬,赵佑民,磁路设计原理,机械工业出版社,1987年,155,299-333。
[39]周寿增,董清飞,超强永磁体,冶金工业出版社,1999年。
[40]王以真,实用磁路设计,天津科学技术出版社,1991年,99-101。
[41]程国均,大学物理教程,科学出版社,2002年,529。
[42]刘豹,现代控制理论,机械工业出版社,1989年,8-20。
[43]丁文镜,减振理论,清华大学出版社,1988年,288。
[44]刘君华,申忠如,郭福田,现代测试技术与系统集成,电子工业出版社,2005年,68。