專利名稱：基于光盤驅(qū)動(dòng)聚焦伺服系統(tǒng)所用的干擾觀測(cè)器的強(qiáng)壯控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用在光盤驅(qū)動(dòng)聚焦伺服系統(tǒng)中的控制器，更一步地說(shuō)，是關(guān)于包括一個(gè)處于外環(huán)路中的光伺服控制器和能消除模型的不確定性、系統(tǒng)參數(shù)的變化及外部干擾的干擾觀測(cè)器的控制器。
目前一直強(qiáng)烈要求有一種高速、大容量和小尺寸的信息存儲(chǔ)裝置，其中一種這樣的裝置是DVD-ROM(數(shù)字通用盤隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，在此稱為‘DVD’)。DVD在個(gè)人計(jì)算機(jī)中尤其適用。現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)有了4.7GB的DVD，并且不久將要推出15GB的DVD，它可以存儲(chǔ)兩個(gè)小時(shí)的高分辨率的運(yùn)動(dòng)圖像。
同時(shí)，為了開發(fā)這種市場(chǎng)上可用的大容量的DVD，還要解決各種技術(shù)上的難題，其中之一是光盤的精確聚焦。
目前大約有五種伺服系統(tǒng)用于光盤系統(tǒng)中，如聚焦伺服、跟蹤伺服、滑撬伺服、傾斜伺服和主軸伺服。
聚焦伺服系統(tǒng)控制一個(gè)聚焦驅(qū)動(dòng)器處于與光盤的平面表面相垂直的方向，以便光斑精確地聚焦在光盤的記錄區(qū)。跟蹤伺服系統(tǒng)控制一個(gè)跟蹤驅(qū)動(dòng)器處于光盤的徑向，以便使光斑能精確地處于每個(gè)光道的中心，滑撬伺服系統(tǒng)使光線快速地移到期望的光道；傾斜伺服系統(tǒng)用于補(bǔ)償在光盤的記錄表面和光透鏡間的傾斜；主軸伺服系統(tǒng)控制光盤的線速度保持恒定，而不管記錄/重現(xiàn)的位置如何。
聚焦伺服系統(tǒng)的主要目標(biāo)是把光斑聚焦在光盤的記錄表面的期望位置上。如果該聚焦控制不能正確地聚焦，會(huì)發(fā)生難以預(yù)料的位置錯(cuò)誤或偏心。這些錯(cuò)誤一般地是由機(jī)械和/或電子干擾造成的。有兩種類型的位置錯(cuò)誤，即，可重復(fù)的錯(cuò)誤和不可重復(fù)的錯(cuò)誤。
在符合光盤的旋轉(zhuǎn)周期時(shí)會(huì)發(fā)生可重復(fù)的偏心錯(cuò)誤，它主要是由于光盤的脫軌、拾取組件的振動(dòng)造成的。另一方面，不可重復(fù)的偏心獨(dú)立于光盤的動(dòng)作。可重復(fù)的偏心主要是由于機(jī)械干擾，而不可重復(fù)的偏心是由于機(jī)械干擾和電子干擾組合造成的，這些干擾導(dǎo)致了大約300μm的可重復(fù)與不可重復(fù)的表面振動(dòng)。
目前正在盡力減輕或甚至是消除可重復(fù)的偏心；這已經(jīng)在幾個(gè)方面展開，但是，結(jié)果是，有惡化非周期性的偏心的傾向。目前正在盡力解決不可重復(fù)的偏心；但是感興趣的帶寬受到限制，并且在有控制輸入時(shí)不能有效地工作。而且大多數(shù)的光盤驅(qū)動(dòng)器是這樣的一種類型即，其中的線速度保持恒定，也就是說(shuō)，隨著光頭的位置不同，角速度會(huì)發(fā)生變化，因此，很難施加重復(fù)性控制。在這種環(huán)境下，4.7GB DVD RAM的聚焦控制器的最小要求是2kHz的帶寬，40度的相位公差以及0.23μm的剩余允許位置差。
最近，隨著光盤驅(qū)動(dòng)器正變得速度越來(lái)越快及容量越來(lái)越大，強(qiáng)烈要求在光盤驅(qū)動(dòng)器中使用強(qiáng)壯控制器。在這些強(qiáng)壯控制器中，有性能穩(wěn)定的線性二次(LQ)控制，在給定狀態(tài)下強(qiáng)壯的滑動(dòng)模式控制(SMC)，通過(guò)使用時(shí)間延遲來(lái)預(yù)料干擾函數(shù)而在消除干擾方面非常有效的時(shí)間延遲控制(TDC)。
通過(guò)利用實(shí)際的系統(tǒng)與其模型間的差異的控制方法包括一個(gè)模型參考適應(yīng)性控制(MRAC)和一個(gè)模型參考強(qiáng)壯控制(MRRC)。在強(qiáng)壯控制領(lǐng)域基于該模型的許多方法已經(jīng)提出，有干擾觀測(cè)器(DOB)、內(nèi)部模型控制器(IMC)和一個(gè)適應(yīng)性強(qiáng)壯控制(ARC)。
基于干擾觀測(cè)器的控制方法(最初是由Ohnishi提出的且在最近廣泛地使用)在消除外部干擾方面是簡(jiǎn)單而又有效的，這一點(diǎn)眾所周知。使用干擾觀測(cè)器的常規(guī)的系統(tǒng)示出于

圖1中。基于正常模式的閉環(huán)系統(tǒng)示于圖2中，該正常模型施加到圖2中包括有干擾觀測(cè)器的系統(tǒng)上。
但是該方法卻具有某些限制在整個(gè)系統(tǒng)不能滿足一個(gè)給定的剩余允許誤差時(shí)其帶寬應(yīng)加寬，克服這種限制就會(huì)導(dǎo)致費(fèi)用的增長(zhǎng)。
總的來(lái)說(shuō)，基于干擾觀測(cè)器的控制系統(tǒng)已經(jīng)知道是非常有效的，但有時(shí)僅使用干擾觀測(cè)器并不足以消除剩余允許誤差。為了解決這個(gè)問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)的帶寬應(yīng)當(dāng)被加寬，但是這樣會(huì)在實(shí)施中產(chǎn)生各種限制。
本發(fā)明的目標(biāo)就是提供一種新的控制系統(tǒng)，它通過(guò)把具有環(huán)路傳遞恢復(fù)控制器的線性二次高斯(LQG/LTR)控制施加到一個(gè)干擾觀測(cè)器，就能以一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)滿足一個(gè)剩余允許誤差。
按照本發(fā)明，提供了一種針對(duì)光盤驅(qū)動(dòng)聚焦裝置的光盤聚焦伺服系統(tǒng)中使用的控制方法，包括步驟(a)通過(guò)把一個(gè)干擾觀測(cè)器附著到該盤驅(qū)動(dòng)聚焦裝置而建立一個(gè)正常的設(shè)計(jì)裝置，其中附著該干擾觀測(cè)器以便該正常的設(shè)計(jì)裝置以與盤驅(qū)動(dòng)聚焦裝置同樣的方式動(dòng)作；(b)根據(jù)該正常的設(shè)計(jì)裝置建立一個(gè)考慮了白噪聲的修改的設(shè)計(jì)裝置；(c)參照該修改的設(shè)計(jì)裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)滿足給定性能、穩(wěn)定性和強(qiáng)壯性條件的目標(biāo)濾波器環(huán)路，以確定一個(gè)濾波器的增益矩陣；以及(d)從修改的設(shè)計(jì)裝置的環(huán)路傳遞函數(shù)矩陣恢復(fù)該目標(biāo)濾波器環(huán)路的傳遞函數(shù)矩陣，以便由此確定一個(gè)控制增益矩陣。
本發(fā)明的上述及其它的目標(biāo)和特點(diǎn)將通過(guò)參照下面的附圖所給出的優(yōu)選實(shí)施例的描述中會(huì)變得更清晰，其中，圖1是使用干擾觀測(cè)器的常規(guī)系統(tǒng)；圖2描述了基于正常模型的閉環(huán)系統(tǒng)；圖3提供了表示一個(gè)目標(biāo)濾波器環(huán)路的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4描述了TFL的環(huán)路構(gòu)形以及設(shè)計(jì)用于施加有該干擾觀測(cè)器的正常裝置的所恢復(fù)的環(huán)路TFM；圖5提供了正常裝置模型的頻率響應(yīng)；圖6說(shuō)明了一個(gè)輸出響應(yīng)的特征；圖7示出了一個(gè)轉(zhuǎn)矩干擾的特性；圖8示出了符合表(2)中所示的設(shè)計(jì)條件的聚焦驅(qū)動(dòng)器的波特圖9描述了當(dāng)把一個(gè)常規(guī)的線性控制器施加到表(2)所示的規(guī)范時(shí)的干擾抑制性能；圖10示出當(dāng)把表(2)的規(guī)范施加到按照本發(fā)明的控制器時(shí)其性能變化僅是±0.3μm；圖11說(shuō)明一個(gè)常規(guī)線性控制器的位置誤差；圖12示出了本發(fā)明的控制器的跟蹤誤差；圖13描述了輸出對(duì)輸入的特性；圖14和15給出了轉(zhuǎn)矩干擾輸入與輸出的特性，以及本發(fā)明的控制器輸出干擾非常優(yōu)于常規(guī)控制器；以及圖16描述當(dāng)噪聲作為輸入而施加時(shí)的頻率響應(yīng)，通過(guò)僅使用LQG/LTR強(qiáng)壯控制器，本發(fā)明的控制器顯示了在噪聲帶附近的優(yōu)異響應(yīng)。
按照本發(fā)明、與用于控制光盤頭驅(qū)動(dòng)器的干擾觀測(cè)器相關(guān)的LQG/LTR控制器將在下面參照附圖進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
為了應(yīng)用LQR/LTR控制器，干擾觀測(cè)器被增加在光盤驅(qū)動(dòng)器聚焦裝置模型上，并且所得到的光盤驅(qū)動(dòng)器聚焦裝置模型被選擇用于按照本發(fā)明的正常的設(shè)計(jì)裝置。
包含干擾觀測(cè)器的正常的設(shè)計(jì)裝置可以用下面的狀態(tài)空間方程來(lái)表述x(t)＝Anx(t)＋Bnu(t)(1)y(t)＝Cnx(t)(2)
在方程(1)和(2)中，xn(t)∈Rn是正常裝置的狀態(tài)向量，u(t)∈Rn是正常裝置的輸入向量，y(t)∈Rm是正常裝置的輸出向量，y(t)是輸出變量，并且也是光盤驅(qū)動(dòng)器e(t)聚焦誤差。
LQG/LTR控制方法所具有的優(yōu)點(diǎn)可以使得控制增益矩陣G和濾波器增益矩陣H分開設(shè)計(jì)，其中的兩個(gè)是基于模型的補(bǔ)償器參數(shù)。當(dāng)LTR程序執(zhí)行時(shí)確定控制增益矩陣，當(dāng)設(shè)計(jì)TFL時(shí)確定濾波器增益矩陣H，而且，LQG/LTR控制方法具有的好處是使用MBC反饋控制系統(tǒng)的性能/強(qiáng)壯性可以在一旦設(shè)計(jì)了TFL后而得到恢復(fù)，以便滿足所要求的規(guī)范。
圖3示出了表示TFL結(jié)構(gòu)的方框圖。如果圖3中的環(huán)路是在裝置輸出處或在錯(cuò)誤信號(hào)處切斷，則環(huán)路TFM GF(s)可以用如下來(lái)表述GF(s)＝CnΦ(s)H(3)其中Φ(s)＝(sI－An)-1(4)并且H是濾波器增益矩陣。
TFL SF(s)的靈敏度TFM和閉環(huán)路TFM CF(s)表述如下SF(s)＝[1＋GF(s)]-1(5)CF(s)＝[1＋GF(s)]-1GF(s) (6)
TFL的設(shè)計(jì)目標(biāo)是選擇濾波器增益矩陣H以滿足下列性能/強(qiáng)壯性。
性能條件σMAX[SF(jω)]＜ρm(ω)，ω＞0 (7)穩(wěn)定性/強(qiáng)壯性條件σMAX[SF(jω)]Em(ω)，ω＞0 (8)在方程(7)和(8)中，ρm(ω)是在給定的頻帶下表示最大允許性能的函數(shù)，而Em(ω)表示在給定的頻帶下最大倍增型模型誤差。
由于TFL的結(jié)構(gòu)實(shí)際上與卡爾曼濾波器相同，一旦系統(tǒng)[An，Cn]是可以檢測(cè)到的，就可以達(dá)到正常的穩(wěn)定性。
在上面描述的條件下，下面描述設(shè)計(jì)TFL的方法。首先，假定白噪聲被加到過(guò)程及修改的設(shè)計(jì)裝置的傳感器上，其中的狀態(tài)空間方程可以按如下給出x.(t)=Anx(t)+Bnu(t)+Lξ(t)---(9)]]>y(t)＝Cnx(t)＋θ(t)(10)其中，ξ(t)是實(shí)際過(guò)程白噪聲，θ(t)是實(shí)際傳感器白噪聲。
E[ξ(t)]＝0，E[ξ(t)ξT(τ)]＝Iδ(t－τ)(11)E[θ(t)]＝0，E[θ(t)θT(τ)]＝μIδ(t－τ) (12)
矩陣L和標(biāo)量μ用作設(shè)計(jì)參數(shù)。為了確定濾波器增益矩陣H，對(duì)實(shí)際傳感器噪聲上的卡爾曼濾波器也應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是，濾波器增益矩陣H為H=1μPCnT-----(13)]]>其中矩陣P可以從代數(shù)黎卡提方程得到。AnP+PAnT+LLT-1μPCnTCnP=0-----(14)]]>為了確定設(shè)計(jì)參數(shù)L和μ，使用了卡爾曼濾波器的帶寬等價(jià)物結(jié)果。CF(s)≅1μCn(sI-An)-1L-----(15)]]>確定L以便可以獲得一個(gè)期望的環(huán)路形狀，確定μ以便滿足期望的帶寬或交叉頻率。下面簡(jiǎn)要地描述確定L的方法。
首先，當(dāng)在低頻處奇異值匹配時(shí)L＝-CnT(CnA-1CnT)-1(16)或L＝-ACnT(CnCnT)-1(17)其次，當(dāng)在高頻處奇異值匹配時(shí)
L＝CnT(CnCnT)-1(18)第三，當(dāng)在低頻與高頻處奇異值匹配時(shí)L=-(CnAn-1Bn)-1CnT(CnCnT)-1-----(19)]]>上面的三步過(guò)程完成了TFL設(shè)計(jì)，這是LQG/LTR設(shè)計(jì)方法的第一階段，由此進(jìn)入下一階段。在LTR階段，確定控制增益矩陣G，它是LQG/LTR補(bǔ)償器的另一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)。
LTR方法是在多變量反饋控制系統(tǒng)中所使用的最有力、最有用的一種方法。在LTR階段，被補(bǔ)償?shù)难b置的環(huán)路TFM Gn(s)K(s)被恢復(fù)到TFL GF(s)的TFM。
一般地，為了執(zhí)行LTR，使用一個(gè)低費(fèi)用的LQR方法。為了確定作為L(zhǎng)QR/LTR補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)參數(shù)的控制增益矩陣G以及LTR，在加權(quán)矩陣Q＝CnTCn和控制加權(quán)參數(shù)ρ→0時(shí)解此控制代數(shù)黎卡提方程(CARE)KAn+AnTK+CnTCn-1ρKBnBTK=0-----(20)]]>其中該控制增益矩陣G通過(guò)使用下列方程來(lái)確定G=1ρBnTK-----(21)]]>為了實(shí)現(xiàn)LTR的基本思想，當(dāng)控制加權(quán)參數(shù)ρ趨向于零時(shí)，檢查CARE的限制行為。在系統(tǒng)[An，Bn]可以被穩(wěn)定化的條件下，[An，Cn]是可以檢測(cè)到的，并且假定設(shè)計(jì)裝置是最小相位裝置，則當(dāng)ρ趨向于零時(shí)CARE的限制行為按如下表述CnTCn-(1ρKBn)(1ρBnTK)→0-----(22)]]>將方程(21)與(22)相關(guān)聯(lián)，得到(ρG)T(ρG)→CnTCn-----(23)]]>因此，控制增益矩陣G的限制行為在當(dāng)ρ趨向于零時(shí)可以由下式確定limρ→0ρG→UCn-----(24)]]>其中，其中U是一個(gè)歸一化矩陣，即，UTU＝1，該限制行為是LTR方法中所用的重要的特征。
當(dāng)控制系統(tǒng)是穩(wěn)定時(shí)，并且同時(shí)滿足方程(24)時(shí)，K(s)的限制行為，基于模型的補(bǔ)償器的TFM可以表述如下limρ→0K(s)→[Cn(sI－An)-1Bn]-1Cn(sI－An)-1H＝Gn-1(s)GF(s) (25)方程(25)導(dǎo)致在裝置輸出斷開環(huán)路TFM的限制行為T(s)，并且可以表述如下limρ→0T(s)→limp→0Gn(s)K(s)＝Gn(s)Gn-1(s)GF(s)＝GF(s)(26)從上面的描述中可以看出，正常裝置TFM Gn(s)的逆以及新環(huán)路TFM GF(s)可以通過(guò)使用LQG/LTR補(bǔ)償器當(dāng)ρ趨向于零時(shí)而確定。
圖4示出了設(shè)計(jì)用于正常裝置的恢復(fù)環(huán)路TFM和TFL的環(huán)路構(gòu)形，其中該干擾觀測(cè)器施加到該正常裝置。從圖4中可以看出，恢復(fù)的環(huán)路TFM的奇異值構(gòu)形精細(xì)地恢復(fù)了TFL在低頻處的奇異值構(gòu)形。通過(guò)使用TFL，因此，系統(tǒng)的性能如命令跟隨和干擾消減與可允許的公差集中在一起。
另一方面。在高頻處，GF(jω)和TFL的TFM的奇異值降低-20dB/dec。而Gn(jω)K(jω)和恢復(fù)環(huán)路的TFM的奇異值降低-40dB/dec。這表明LQG/LTR環(huán)路相對(duì)于模型誤差和傳感器噪聲要比TFL強(qiáng)壯得多。
從上面可以看出，在形成滿足TFL處設(shè)計(jì)要求的環(huán)路后，通過(guò)執(zhí)行利用作為低費(fèi)用控制方法的LQR問(wèn)題的LTR，可以實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更強(qiáng)壯的LQG/LTR補(bǔ)償器。
在按照本發(fā)明的方法和設(shè)備的仿真測(cè)試中，示出了響應(yīng)該光頭驅(qū)動(dòng)器的頻率響應(yīng)及設(shè)計(jì)了符合方程(27)的強(qiáng)壯LQG/LTR控制器。該仿真測(cè)試將所發(fā)明的光頭驅(qū)動(dòng)器的控制器的性能與常規(guī)線性控制器的性能進(jìn)行了比較，最后表明常規(guī)控制器的某些內(nèi)在問(wèn)題可以通過(guò)使用本發(fā)明的方法而得到解決，該仿真測(cè)試通過(guò)使用‘matlab’來(lái)執(zhí)行。
一個(gè)線彈簧型雙重驅(qū)動(dòng)器可以以兩種方式來(lái)模型化，彈簧—質(zhì)量—阻尼系統(tǒng)和一個(gè)電氣系統(tǒng)，并可以表示如下G(s)=Gθωm2s2+2ξmωms+ωm2·R/Ls+R/L----(27)]]>方程(27)可以按方程(28)進(jìn)行簡(jiǎn)化，因?yàn)殡姎庀到y(tǒng)的極性距離感興趣的頻帶較遠(yuǎn)。G(s)≈Gθωm2s2+2ξmωms+ωm2-----(28)]]>驅(qū)動(dòng)器的傳遞函數(shù)可以參照表(1)中所示的DVD/CD光學(xué)拾取規(guī)范而獲得。
表(1)
方程(28)用作設(shè)計(jì)干擾觀測(cè)器的正常模型，參數(shù)值分別選為Gθ＝3.5mm/v，fθ＝20Hz及Q＝15dB，其中的頻率響應(yīng)示于圖5中。
利用一個(gè)三級(jí)濾波器來(lái)實(shí)施Q濾波器，如方程(29)所示，并被設(shè)計(jì)成具有大約8kHz的截止頻率。Q(s)=τ3s+1τ1s3+τ2s2+τ3s+1-----(29)]]>其中τ1＝10-13，τ2＝3×10-9，τ3＝3×10-1。
如上面所述的，基于正常模型的LQR/LTR的強(qiáng)壯控制器通過(guò)使用干擾觀測(cè)器的性能而具有2kHz的帶寬和S—域內(nèi)大約80dB的低帶增益。在S—域內(nèi)設(shè)計(jì)的LQG/LTR控制器已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成Z—域內(nèi)，以便可以用數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)實(shí)施。當(dāng)采樣頻率fs被設(shè)置為88.2kHz時(shí)，其中的傳遞函數(shù)可以表示如下KLQGILTR(z-1)=(b1+b2z-1)z-11+a1z-1+a2z-2----(30)]]>其中所用的參數(shù)值分別為a1＝0.1119，a2＝0.0185，b1＝14541，b2＝-11965。控制輸入uLQG/LTR(K)可以從方程(30)獲得，如方程(31)uLQG/LTR(k)＝b1e(k－1)＋b2e(k－2)(31)－a1uLQG/LTR(k－1)－a2uLQG/LTR(k－1)－a2uLQG/LTR(k－2)從上面仿真中獲得的控制器，Q(s)和Gn(s)，通過(guò)使用一個(gè)雙線性變換方法轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間域內(nèi)表示的控制器。
圖2所示的系統(tǒng)通過(guò)使用轉(zhuǎn)換的輸出C(z)(＝KLQG/LTR(Z))、Q(z)和Gn(z)來(lái)構(gòu)造并通過(guò)使用matlab來(lái)仿真。在仿真中，方程(32)給出了一個(gè)轉(zhuǎn)矩干擾，給式(33)給出一個(gè)輸出干擾。圖6和7描述了其結(jié)果。轉(zhuǎn)矩干擾是以最大300μm來(lái)實(shí)施的，而輸出干擾是以最大1.3mV來(lái)實(shí)施的。
ρ(t)＝63μ·9.8＋0.5m·sin(300Hz)＋0.3m·sin(100Hz)(32)d(t)＝100μ·sin(200Hz)＋100μ·sin(85Hz) (33)符合表(2)所示的設(shè)計(jì)條件的聚焦驅(qū)動(dòng)器的波特圖示于圖7中。
表(2) 當(dāng)把常規(guī)線性控制器用于表(2)中給定的規(guī)范時(shí)其干擾消減性能示于圖9中。從圖9中可以看出，按照變化的規(guī)范，可以看到有最大20μm的變化，而常規(guī)線性控制器的跟蹤誤差表示當(dāng)控制輸入為零時(shí)為大約±25μm，這從圖9中可以看出。相對(duì)比，圖10表示其性能變化用于按照本發(fā)明的控制器。
圖11和12分別提供常規(guī)控制器和本發(fā)明的控制器的一個(gè)瞬時(shí)響應(yīng)和一個(gè)穩(wěn)態(tài)誤差。本發(fā)明控制器的跟蹤誤差為大約±0.025μm，如圖12所示。該結(jié)果對(duì)應(yīng)于常規(guī)控制器的跟蹤誤差，并且是在本說(shuō)明書的技術(shù)背景部份提到的公差允許范圍0.1％內(nèi)。其瞬態(tài)響應(yīng)表示它能快速地會(huì)聚。
圖13-16對(duì)比性地提供了常規(guī)控制器和本發(fā)明的控制器的特性，其中每一個(gè)圖表示兩個(gè)可對(duì)比的控制器在響應(yīng)各種輸入的輸出行為，圖13表示輸出對(duì)控制輸入的行為。從圖13可以看出，在伺服控制區(qū)內(nèi)兩種行為幾乎是相同的，但是本發(fā)明控制器的高頻區(qū)內(nèi)的衰減特性要優(yōu)于常規(guī)控制器，其帶寬是2kHz。
本發(fā)明控制器的轉(zhuǎn)矩干擾和輸出干擾的輸出與輸入特性要優(yōu)于常規(guī)控制器，如圖14和15所示。從圖中可以很容易地看出由于在仿真中所用的干擾的帶寬是在1.3-1.8千弧度/秒范圍內(nèi)，其干擾消減性能在低頻處很好。而且，如圖16(其示出了當(dāng)把噪聲作為輸入時(shí)的頻率響應(yīng))中所示的，本發(fā)明的控制器通過(guò)使用僅有的LQG/LTR強(qiáng)壯控制器在噪聲頻帶附近具有優(yōu)異的響應(yīng)特性。
如上面所討論和描述的，本發(fā)明的基于在光拾取頭驅(qū)動(dòng)器中所用的干擾觀測(cè)器的LQG/LTR控制器與常規(guī)的相應(yīng)控制器相比具有優(yōu)異的特性，尤其是其干擾消減性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
盡管已經(jīng)相對(duì)于優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，也可以進(jìn)行其它修改與變化，而不會(huì)脫離本發(fā)明的權(quán)利要求的精神與范疇。
權(quán)利要求
1.一種在用于光盤驅(qū)動(dòng)聚焦裝置的光盤驅(qū)動(dòng)聚焦伺服系統(tǒng)中所使用的控制方法，包括步驟(a)通過(guò)把干擾觀測(cè)器附著到盤驅(qū)動(dòng)聚焦裝置而建立一個(gè)正常設(shè)計(jì)裝置，其中附著該干擾觀測(cè)器以便該正常設(shè)計(jì)裝置以與該光盤驅(qū)動(dòng)聚焦裝置同樣的方式而動(dòng)作；(b)根據(jù)該正常設(shè)計(jì)裝置建立一個(gè)考慮了白噪聲的修改的設(shè)計(jì)裝置；(c)參照該修改的設(shè)計(jì)裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)滿足給定性能、穩(wěn)定性和強(qiáng)壯性條件的目標(biāo)濾波器環(huán)路，以便由此確定一個(gè)濾波器增益矩陣；以及(d)由該修改的設(shè)計(jì)裝置的環(huán)路傳遞函數(shù)矩陣恢復(fù)該目標(biāo)濾波器環(huán)路的傳遞函數(shù)矩陣，以便由此確定一個(gè)控制增益矩陣。
2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于該正常設(shè)計(jì)裝置可表示為x.(t)=Anx(t)+Bnu(t),]]>y(t)＝Cnx(t)，其中xn(t)∈Rn是正常裝置的狀態(tài)向量，u(t)∈Rn是正常裝置的輸入向量，而y(t)∈Rm是正常裝置的輸出向量，y(t)是輸出變量以及光盤驅(qū)動(dòng)器e(t)的聚焦誤差。
3.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于該修改的設(shè)計(jì)裝置可以表示為x.(t)=Anx(t)+Bnu(t)+Lξ(t)]]>y(t)＝Cnx(t)＋θ(t)，其中ξ(t)實(shí)際過(guò)程白噪聲，θ(t)是實(shí)際傳感器白噪聲。
4.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于該給定性能、穩(wěn)定性和強(qiáng)壯性條件為性能條件σMAX[SF(jω)]＜ρm(ω)，ω＞0，穩(wěn)定性/強(qiáng)壯性條件σMAX[SF(jω)]Em(ω)，ω＞0，其中，ρm(ω)是一個(gè)表示在給定頻帶下最大允許性能的函數(shù)，而Em(ω)表示在給定頻帶下最大倍增型模型誤差。
全文摘要
在盤驅(qū)動(dòng)聚焦裝置上使用的盤驅(qū)動(dòng)聚焦伺服系統(tǒng)中所用的控制方法,首先通過(guò)把干擾觀測(cè)器附著到該聚焦裝置而建立一個(gè)正常設(shè)計(jì)裝置,保證該正常設(shè)計(jì)裝置與該聚焦裝置以同樣的方式而動(dòng)作;其次,基于該正常裝置建立考慮了自噪聲的修改的設(shè)計(jì)裝置;然后,參照該修改的裝置設(shè)計(jì)滿足給定性、穩(wěn)定性和強(qiáng)壯性條件的目標(biāo)濾波器環(huán)路;最后,從修改裝置的環(huán)路傳遞函數(shù)矩陣恢復(fù)目標(biāo)濾波器環(huán)路的傳遞函數(shù)矩陣,由此確定一個(gè)控制增益矩陣。
文檔編號(hào)G05B13/02GK1335595SQ00129540
公開日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2000年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月31日
發(fā)明者裴洪文 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社