硬盘建模及其模型预测控制系统设计
一、毕业设计的技术背景和设计依据
计算机硬盘驱动器作为一种存储数据信息的设备，在目前的计算机系统中起着不可替代的作用，读写的快慢对整个计算机系统的性能无疑占有重要地位。硬盘式电子计算机磁记录机构中最为精密的一类微机电系统设备，它对振动的敏感性是由其结构决定的，而其控制尚未很好的解决，针对硬盘展开建模及控制有着重要的实际应用价值。
二、毕业设计的任务
本设计选取硬盘驱动器作为研究对象，首先通过对该系统分析建立了其物理模型，然后针对以音圈电机作为伺服机构的硬盘磁头定位伺服系统的性能要求，对音圈电机的控制设计采用三种控制器方案，即极点配置法、PID控制方法、线性二次型调节器方法，分别比较分析系统的阶跃响应，斜坡响应等响应，此外，基于Lyapunov稳定性理论，建立该模型的全阶状态观测器和控制器。
三、毕业设计的主要内容、功能及技术指标
1. 熟悉硬盘结构及硬盘驱动控制系统，提出系统的控制方案及对比选择；
2. 完成系统控制电路及主要元器件的选型，并绘制电路各部分的工作原理图及总体硬件设计，并基于Proteus等完成仿真设计；
3. 熟悉Matlab工具及Lyapunov稳定性理论，建立硬盘驱动系统模型；
4. 采用极点配置法、PID及线性二次调节器来实现硬盘的控制；
5. 采用Lyapunov稳定性理论建立硬盘模型的全阶状态观测器和控制器；
6. 完成相关的设计文件并提供GUI界面实现所有功能；
7. 完成设计论文。
四、毕业设计提交的成果
1.设计说明书（不少于2.0万字，不包含外文资料翻译）
2.图纸（折合A0不少于1张，图纸幅面大小根据国标自选）
3.中、英文摘要（中文摘要约200字，3—5个关键词）
4.设计简介（按13春教务处要求）
5.外文资料翻译（约5000汉字）
五、毕业设计的主要参考文献和技术资料
1.Monitoring hard disks with smart. Bruce Allen. Linux Journal . 2004
2.Hard disk drive reliability modeling and failure prediction. Strom, Brian D.,Lee, SungChang,Tyndall, George W.,Khurshudov, Andrei. IEEE Transactions on Magnetics. 2000
3.现代控制理论 ,张嗣瀛，高立群,清华大学出版社,1994
5. 精通MATLAB R2011a ,张志涌,北京航空航天大学出版社,2012
6. MATLAB/Simulink与控制系统仿真,王正林,电子工业出版社,2013
7. MATLAB GUI设计学习手记 罗华飞,北京航空航天大学出版社,2014
8. Control Engineering,Derek Atherton, John Wiley Sons,2011
9. Modern Control System,Richard, Robert,Pearson Prentice Hall,2010
六、毕业设计加选专题部分
毕业设计选做内容的说明（此项内容如果没有可删除）
七、毕业设计各阶段安排
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设 计 内 容 |
周数 |
完成情况 |
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熟悉设计题目及要求，查阅有关资料 |
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熟悉设计题目及要求，查阅有关资料 |
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熟悉Matlab及Lyapunov |
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硬盘模型的建立 |
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确定设计方案 |
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熟悉PID、极点配置等基本控制方法 |
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按照要求掌握各种控制方法 |
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按照要求掌握各种控制方法 |
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编程实现控制器设计 |
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软件调试 |
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完成程序设计 |
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完成设计论文，准备答辩 |
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指导教师签字： |
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