DVD聚焦伺服系统研究

发布时间：2020-06-02 06:57

【摘要】： 中国大陆的DVD(Digital Versatile Disk)播放器年产量超过8700万台,占全球总产量的80%以上。但是为了使用国外企业的专利技术,我国每出口一台DVD产品,就需要交纳至少20美元的专利费。这些技术中就包括伺服控制技术。因此,为实现光盘技术的国产化,对光盘伺服系统进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。为适应光盘系统向高密度、高速度方向发展的趋势,以及大规模生产的客观需要,对DVD聚焦伺服系统进行研究,包括系统建模和控制器设计两方面。在伺服系统建模方面: 1、构建了基于dSpace1104系统的聚焦伺服系统试验平台,采用子空间辨识法建立了聚焦伺服系统的数学模型。 2、为了将来构建适用于DVD伺服系统的自适应控制算法,研究了闭环子空间辨识方法。针对基于两步方法的闭环子空间方法计算量大、推导复杂的问题,提出了一种改进算法,该算法将两步方法与正交投影相结合,利用QR分解直接构建虚拟信号序列,并在此基础上用PI-MOESP算法辨识模型。仿真试验证明改进后的算法减小了计算量,可望实现闭环子空间算法的在线应用。在DVD聚焦伺服控制器设计方面,存在两个问题:系统中普遍存在周期性强干扰;现代DVD系统需要工作于移动环境中(如车载DVD、便携设备等),而移动环境中存在突发性振动下扰。在抑制周期性强扰动方面: 1、提出在DVD聚焦伺服系统中应用基于扰动观测器的复合控制器。利用扰动观测器在线估计扰动,并在前向通道中进行补偿,最终实现对扰动的渐近无偏抑制。但是,由于复合控制系统中存在正反馈环路,导致闭环系统的稳定性易受被控对象的动力学特性变化影响,为此提出一种基于H_∞理论的控制器参数整定方法。试验验证了所提方法。 2、提出在DVD聚焦伺服系统中应用重复控制器。依据内模原理,在系统环路内部构建扰动信号的模型,实现对扰动的有效抑制。但是由于重复控制器中存在时滞环节,系统的相频特性特殊,进而导致闭环系统对被控对象的不确定性敏感,因此提出一种基于H_∞理论的控制器参数整定方法,有效保证系统的鲁棒性。由于重复控制器性能对扰动信号的周期不确定性敏感,提出将“高阶重复控制器”应用到DVD聚焦伺服系统中,提高了系统对扰动信号周期不确定性的鲁棒性。仿真验证了所提方法。在抑制外界振动干扰方面: 提出在DVD聚焦伺服系统中应用变增益控制器。根据聚焦误差的幅值动态改变系统的开环增益,使系统在低频扰动和高频噪声的抑制方面都取得较好的效果。试验证明:该方法不仅能够有效抑制外界振动,而且不会放大光盘缺陷(指纹、灰尘、划痕等)导致的高频噪声。提出一种“非线性敏感度函数”概念,可以定量地反映系统的扰动抑制能力。试验验证了所提方法。目前,部分工作已在广东天缘电子有限公司的车载音视频产品中得到成功应用,产品已出口到美国、欧洲、日本、东南亚等国家和地区,为企业累计实现销售金额超过一亿美元。
【图文】：

光存储系统,光斑中心,斑直径,光盘

数比较请参考文献(赵效民，2007b)。综上所述，在光存储系统中，普遍使用波长为400·78Onm的激光，使用NA为0.45一0.85的物镜，由其聚焦形成的激光光斑直径为0.58一2.11产m(如图1.1所示(Blu一 rayDiseAllianee，2004)，可以分辨0.3·1.1;m宽的信号轨迹。因此光盘信号面上的轨迹可以刻画的非常细密，其存储容量非常的大。一张单面单层的DVD光盘容量可以达到4.7GB以上，而目前蓝光光盘的容量更是高达27GB。采用相变材料制作的多层光盘，其存储容量原则上可以实现单层光盘的偶数倍，目前DVD已具有双面双层光盘而世(如图 1.2所示(Burrows，2002))，蓝光技术白皮书(Blu一 rayDiscAlhance

示意图,示意图,光碟,误差检查

循迹执行器采用音圈电机，，误差检查通过三光速法或DPD法检测(参看2.1.1小节)。另外，图1.5中TrayMotor指碟片加载控制电机，它负责光碟的自动加载，是开关控制系统。1.2.2光盘伺服系统研究目的光碟机产业在国内迅速发展，早在2002年，信息产业部经济运行司发布的
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP333.4

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