13、硬盘驱动器伺服系统的鲁棒控制设计

硬盘驱动器伺服系统的鲁棒控制设计

1. 不确定性模型推导

在硬盘驱动器（HDD）伺服系统的设计中，考虑系统的不确定性至关重要。由于模型参数存在一定的容差，并且会随着工作条件和时间的变化而改变，同时闭环系统对外部干扰和位置传感噪声非常敏感，这可能导致实际系统动态与名义闭环系统动态有很大差异。因此，需要使用能确保在不确定参数、噪声和干扰存在的情况下，实现所需闭环稳定性和性能的控制系统设计方法。

首先，考虑头盘组件的高频共振模式，其传递函数$H_d(s)$由四个共振模式组成：
$H_d(s) = \sum_{j=1}^{4} \frac{b_{2j}\omega_js + b_{2j - 1}\omega_j^2}{s^2 + 2\xi_j\omega_js + \omega_j^2}$

其中，$\omega_j$、$\xi_j$和$b_{2j}$、$b_{2j - 1}$分别是第$j$个模式的共振频率、阻尼系数和耦合系数，其值通常通过实验确定，具体参数和容差如下表所示：

参数	描述	值	单位	容差
$\omega_1$	枢轴轴承共振	2150	rad/s	± 5.0%
$\omega_2$	第一扭转共