하드 디스크의 트랙 밀도가 증가함에 따라서, 외란의 제거와 정밀한 위치제어를 위하여 현재 사용되고 있는 제어기 보다 더 넓은 대역폭의 제어기가 요구된다. 본 논문에서는, 싱글 스테이지 구동기를 위하여LQG/LTR을 이용한 넓은 대역폭의 서보 시스템 제어기 설계 방법을 제시한다. 진동모드의 상태를 이용하여 상대 안정도를 최대로 하는 제어기를 설계함으로써 강인성과 넓은 서보 대역폭의 시스템을 동시에 얻을 수 있다. 그리고 상태공간에서 이산 시간 트랙 추종 제어기 설계방법을 제안한다. 이 이산 시간 트랙 추종 제어기는 ...
하드 디스크의 트랙 밀도가 증가함에 따라서, 외란의 제거와 정밀한 위치제어를 위하여 현재 사용되고 있는 제어기 보다 더 넓은 대역폭의 제어기가 요구된다. 본 논문에서는, 싱글 스테이지 구동기를 위하여LQG/LTR을 이용한 넓은 대역폭의 서보 시스템 제어기 설계 방법을 제시한다. 진동모드의 상태를 이용하여 상대 안정도를 최대로 하는 제어기를 설계함으로써 강인성과 넓은 서보 대역폭의 시스템을 동시에 얻을 수 있다. 그리고 상태공간에서 이산 시간 트랙 추종 제어기 설계방법을 제안한다. 이 이산 시간 트랙 추종 제어기는 루엔버거 관측기를 바탕으로 하는데, 잔차 외란 관측기의 계수설계를 통하여 루프 전달함수의 형태를 바꾼다. 제안한 외란 관측기를 사용하면, 상 안정 제어기 구조의 데드 비트 제어기가 되므로 폐루프 시스템의 안정도가 보존된다. 비록 그 외란 관측기는 어느 규정된 주파수의 출력 외란을 정확하게 제거하지는 않지만, 저주파 대역의 루프이득을 올려서 넓은 주파수 영역의 외란을 제거할 수 있음을 보인다. 과거 10년 동안 트랙 밀도를 높이기 위해 듀얼 스테이지 구동기를 사용하는 제어기법에 대한 연구가 진행되어 왔다. 듀얼 스테이지 구동기에선, 변형된 새로운 듀얼 궤환 제어구조를 제시하며, 정밀한 위치제어를 위하여 상호 연결된 역학을 뉴튼-오일러 방정식으로부터 유도한다. 마이크로 구동기의 역할과 폐루프 시스템에서 고주파 특성을 제어할 수 있도록 새로운 게인 요소를 도입한다. 그리고 이 듀얼 궤환 제어구조에서, 플랜트 모델의 불확실성이 존재할 때 안정도 강인성과 성능 강인성이 보장되도록 강인 제어기설계 방법을 제시한다. 안정도 해석을 위한 방법으로는 -해석 방법을 이용한다. 제안한 방법을 이용하여, 플랜트 모델에 불확실성이 존재할 때 시간응답이 개선되고 또한 원하는 민감도 함수를 얻을 수 있다. 제안한 새로운 게인 요소는 듀얼 스테이지 구동기에서의 성능 강인성을 만족하도록 마이크로 구동기를 조정한다. 본 논문에서 제안된 제어기 설계 방법들은 하드디스크 뿐만 아니라, DVD, 광디스크 등의 기록밀도를 높이는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
하드 디스크의 트랙 밀도가 증가함에 따라서, 외란의 제거와 정밀한 위치제어를 위하여 현재 사용되고 있는 제어기 보다 더 넓은 대역폭의 제어기가 요구된다. 본 논문에서는, 싱글 스테이지 구동기를 위하여LQG/LTR을 이용한 넓은 대역폭의 서보 시스템 제어기 설계 방법을 제시한다. 진동모드의 상태를 이용하여 상대 안정도를 최대로 하는 제어기를 설계함으로써 강인성과 넓은 서보 대역폭의 시스템을 동시에 얻을 수 있다. 그리고 상태공간에서 이산 시간 트랙 추종 제어기 설계방법을 제안한다. 이 이산 시간 트랙 추종 제어기는 루엔버거 관측기를 바탕으로 하는데, 잔차 외란 관측기의 계수설계를 통하여 루프 전달함수의 형태를 바꾼다. 제안한 외란 관측기를 사용하면, 상 안정 제어기 구조의 데드 비트 제어기가 되므로 폐루프 시스템의 안정도가 보존된다. 비록 그 외란 관측기는 어느 규정된 주파수의 출력 외란을 정확하게 제거하지는 않지만, 저주파 대역의 루프이득을 올려서 넓은 주파수 영역의 외란을 제거할 수 있음을 보인다. 과거 10년 동안 트랙 밀도를 높이기 위해 듀얼 스테이지 구동기를 사용하는 제어기법에 대한 연구가 진행되어 왔다. 듀얼 스테이지 구동기에선, 변형된 새로운 듀얼 궤환 제어구조를 제시하며, 정밀한 위치제어를 위하여 상호 연결된 역학을 뉴튼-오일러 방정식으로부터 유도한다. 마이크로 구동기의 역할과 폐루프 시스템에서 고주파 특성을 제어할 수 있도록 새로운 게인 요소를 도입한다. 그리고 이 듀얼 궤환 제어구조에서, 플랜트 모델의 불확실성이 존재할 때 안정도 강인성과 성능 강인성이 보장되도록 강인 제어기설계 방법을 제시한다. 안정도 해석을 위한 방법으로는 -해석 방법을 이용한다. 제안한 방법을 이용하여, 플랜트 모델에 불확실성이 존재할 때 시간응답이 개선되고 또한 원하는 민감도 함수를 얻을 수 있다. 제안한 새로운 게인 요소는 듀얼 스테이지 구동기에서의 성능 강인성을 만족하도록 마이크로 구동기를 조정한다. 본 논문에서 제안된 제어기 설계 방법들은 하드디스크 뿐만 아니라, DVD, 광디스크 등의 기록밀도를 높이는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
As track density of HDDs increases, higher control bandwidth is required to attain sufficient positioning accuracy while suppressing the effect of disturbances. In this thesis, a new controller design method of single stage actuator for wide bandwidth servo system is presented by LQG/LTR design ...
As track density of HDDs increases, higher control bandwidth is required to attain sufficient positioning accuracy while suppressing the effect of disturbances. In this thesis, a new controller design method of single stage actuator for wide bandwidth servo system is presented by LQG/LTR design method. Both robustness and wide servo bandwidth are achieved by using flexible mode states, maximizing relative stability. How to design a discrete-time track follow controller using a state space disturbance observer is introduced. First, a conventional controller based on Luenberger observer is designed. To improve sensitivity function, a new add-on disturbance observer is used. The disturbance observer is dead beat controller and closed loop system is in form of all-stabilizing control structure. Thus the disturbance observer does not destroy stability. Although the observer does not cancel out completely specific frequency output disturbance, this method is effective in reducing disturbances over a wide range of frequencies. For the past 10 years, controller design method for dual stage actuator has been studied. In dual stage actuator, a new dual feedback loop controller design is proposed. For precise and accurate displacement, coupled dynamic model is derived from the modified Newton-Euler formulation. A gain factor is introduced so that the level of microactuator's contribution and the high frequency characteristics of the system can be determined. And a new robust controller design method is proposed in the modified dual feedback controller while attaining robust performance and stability in the presence of plant uncertainties. Robustness analysis is performed using the -analysis method. With the proposed method, an improved transient response and desired sensitivity functions can be achieved while assuring robustness to known structured uncertainties. The new gain factor manipulates the microactuator so that robust performance is satisfied. It is expected that the proposed design methods of this thesis can be applicable for increasing data density of Hard Disk Drives, Digital Versatile Disk, Optical Disk Drives, etc.
As track density of HDDs increases, higher control bandwidth is required to attain sufficient positioning accuracy while suppressing the effect of disturbances. In this thesis, a new controller design method of single stage actuator for wide bandwidth servo system is presented by LQG/LTR design method. Both robustness and wide servo bandwidth are achieved by using flexible mode states, maximizing relative stability. How to design a discrete-time track follow controller using a state space disturbance observer is introduced. First, a conventional controller based on Luenberger observer is designed. To improve sensitivity function, a new add-on disturbance observer is used. The disturbance observer is dead beat controller and closed loop system is in form of all-stabilizing control structure. Thus the disturbance observer does not destroy stability. Although the observer does not cancel out completely specific frequency output disturbance, this method is effective in reducing disturbances over a wide range of frequencies. For the past 10 years, controller design method for dual stage actuator has been studied. In dual stage actuator, a new dual feedback loop controller design is proposed. For precise and accurate displacement, coupled dynamic model is derived from the modified Newton-Euler formulation. A gain factor is introduced so that the level of microactuator's contribution and the high frequency characteristics of the system can be determined. And a new robust controller design method is proposed in the modified dual feedback controller while attaining robust performance and stability in the presence of plant uncertainties. Robustness analysis is performed using the -analysis method. With the proposed method, an improved transient response and desired sensitivity functions can be achieved while assuring robustness to known structured uncertainties. The new gain factor manipulates the microactuator so that robust performance is satisfied. It is expected that the proposed design methods of this thesis can be applicable for increasing data density of Hard Disk Drives, Digital Versatile Disk, Optical Disk Drives, etc.
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