重复控制在DVD机伺服系统中的研究与应用

在现代伺服控制系统设计中,经常会遇到具有重复性质的控制任务或者具有重复性质的外部扰动,因此需要对仅周期己知的而幅值未知的周期性外激励信号进行跟踪或抑制。而重复控制算法就是基于内模原理实现对周期信号的高稳态精度跟踪或者抑制的一种算法。同时这一方法稳态精度高,结构简单,实现方便,性能对系统参数变化不敏感,在线计算量小,适合于快速运动控制,自提出以来受到很大关注,目前已经广泛应用于各种具有重复性质的系统中。而在DVD循轨伺服控制系统中,碟片的偏心会对循轨误差信号TE(tracking errors)产生周期性的扰动。鉴于重复控制和偏心扰动之间的相似针对性,本文把重复控制算法应用到了DVD循轨伺服系统当中,取得了良好的控制效果。 首先,本文研究了连续系统的重复控制系统的设计问题。介绍了连续重复控制系统的基本原理,对系统稳定性、暂态性能、随机扰动抑制能力和低通滤波器的引入对系统带来的影响进行了详细的分析和讨论;在此基础上,提出了参数优化问题并研究了插入式重复控制系统的设计问题,确定了兼顾系统稳态精度与暂态性能的重复控制系统设计指标,给出了基于这一指标的系统设计方法。 接下来,对离散重复控制系统的分析与设计问题进行了系统的研究。针对原型重复控制器对参数变化敏感、鲁棒稳定性较差的问题,分析了一种鲁棒重复控制器的结构,通过引入零相位重复控制增益,解决了传统原型重复控制器的跟踪性能和鲁棒稳定性之间不易折衷的问题,拓宽了重复控制器的带宽,提高了系统的跟踪和扰动抑制性能。 最后,研究了重复控制器在DVD循规伺服系统的设计问题。介绍了DVD循轨伺服系统中的偏摆问题并分析了ECMA-267存在的局限性;然后提出了一种解决偏摆问题的循轨伺服系统框图;接着根据重复控制器的稳定性条件,提出了一种重复控制器的图形化设计方法并给出参数优化的办法;最后通过仿真验证重复控制器能显著有效地抑制频率已知的周期干扰信号,取得了很高的稳态精度。