Синтез системы автоматического регулирования радиального положения пятна - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Синтез системы автоматического регулирования радиального положения пятна

Оптические дисковые системы. Принцип считывания информации. Система радиального слежения за дорожкой, фиксация считывающего пятна в пределах дорожки при перемещениях диска. Расчет линейного электродвигателя, оптической системы, корректирующего устройства.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
“Основы автоматики и системы автоматического управления ”
Синтез системы автоматического регулирования
Рязанская государственная радиотехническая академия
Кафедра САПР вычислительных средств
по дисциплине "Основы автоматики и системы автоматического управления”
студентки_ Поповой Е.Ю. ___________________________группы 050 _
Синтез системы автоматического регулирования радиального положения пятна
Срок представления работы к защите: ______________ г.
Исходные данные для выполнения работы:
Руководитель работы _ _ / подпись /
Задание принято к исполнению / подпис ь/
В настоящее время оптические дисковые системы нашли множество применений. Возможность записи значительного объема информации и простота тиражирования делает оптический диск очень привлекательным. В сфере записи и хранения данных системы с прямой оптической записью информации стали штатными периферийными устройствами компьютеров.
Просто осуществляемое сканирование по плоской поверхности диска при считывании, обеспечивающее быстрый доступ к информации, важное качество таких систем. Дополнительным достоинством оптических дисков является отсутствие физического контакта между считывающей головкой и несущем информацию слоем, так как считывание осуществляется пучком света, сфокусированным на этом слое. Защитный прозрачный слой, покрывающий носитель информации, предохраняет мелкие детали от повреждений и затеняющих частичек.
Как и в обычной граммофонной записи, информация расположена по спирали, которая называется дорожкой. Дорожка представляет собой спиральный прерывистый пунктир из меток записи. Метки являются маленькими областями, имеющими оптический контраст с окружающей их зеркальной поверхностью, например черные элементы в виде черточек или продолговатые углубления (питы) на поверхности. Метки вызывают изменение отражения от диска вдоль дорожки. Оптическая считывающая головка, которая в данном случае заменяет механическую иглу граммофона, преобразует изменения отражения в электрический сигнал. Для этого объектив головки фокусирует лазерный луч в маленькое пятно на дорожке и направляет луч, отраженный от диска, на фотоприемник. Таким образом, сигнал с фотоприемника модулируется во времени в соответствии с метками на дорожке вращающегося диска.
Высокая плотность в записи информации достигается с помощью оптических средств, которые представляют собой оптический сканирующий микроскоп со средним увеличением. Предел плотности записи обусловлен дифракцией света, которая определяет минимальный диаметр пятна в фокальной плоскости. Размер пятна пропорционален длине волны света л , излучаемого полупроводниковым лазером. Для используемых в настоящее время лазеров это составляет 10 9 - 10 11 бит на диск. На рис.1 показаны основные оптические элементы считывающей головки.
Излучение полупроводникового лазера Л фокусируется через прозрачную подложку диска на поверхность, несущую информацию, с помощью объектива микроскопного типа О . Часть отраженного света, собираемого тем же объективом, направляется полупрозрачным зеркалом З на детектор (фотоприемник) D .
Для сканирования всего диска эта конструкция должна быть укреплена на каретке, перемещающейся по радиусу диска. При этом малые и кратковременные ошибки (отклонения) пятна от дорожки устраняются за счет перемещения компактной головки относительно каретки.
Дорожки записи (САРД). В видео дисковых системах дополнительно используется система управления в тангенциальном направлении (вдоль дорожки), предназначенная для компенсации высококачественных изменений скорости считывания.
Таким образом, в настоящее время оптические дисковые системы снабжены пятью системами автоматизированного регулирования, а именно:
– Радиального слежения за дорожкой (САРД);
– Радиального перемещения каретки (САРРП);
– Вертикального слежения за фокусировкой (САРФ).
Система радиального слежения за дорожкой предназначена для фиксации считывающего пятна в пределах дорожки при перемещениях диска, вызываемых эксцентриситетом, движением каретки, действием внешних вибраций, ускорений и т.д. Функциональная схема CAPD содержит те же компоненты, что и САРФ и показана на рис. 2.1.
Датчик положения отклонение считывающего пятна относительно дорожки в радиальном направлении. После усиления и коррекции сигнал с выхода датчика положения подается на ЛЭД, перемещающий головку считывания в направлении перпендикулярном дорожке в сторону уменьшения отклонения от дорожки.
Сигнал ошибки получается оптическими средствами. Наиболее часто используется метод двух пятен и радиальный двухтактный метод.
В методе двух пятен постоянная составляющая (ПС) сигнала детектора содержит информацию о положении сканирующего пятна относительно информационной дорожки, причем величина ПС будет минимальной, если пятно находится на дорожке (в этом случае отражение света минимальное). Зависимость величины ПС сигнала от радиального положения пятна приведена на Рис.2.2. При , где n = 0, 1, 2, …, а q - расстояние между дорожками предполагается, что центр пятна совмещен с центральной линией дорожки.
Рис. 2.2. Зависимость ПС от радиального положения пятна.
Для получения двухполярного сигнала ошибки, в котором знак определяет направление смещения, а амплитуда - величину смещения, применяются два дополнительных сканирующих пятна, которые проецируются на диск со смещением л относительно дорожки в радиальном направлении. Аппроксимируем изменения ПС сигнала U ПС функций косинуса в соответствии с равенством:
где а - уровень сигнала снимаемого с основного сканирующего пятна;
b - амплитуда переменной составляющей.
Тогда два пятна спутника, детектируемые двумя раздельными фотоприемниками, дадут следующие сигналы:
является нечетной функцией радиального положения x . Амплитуда и наклон U P ( x ) максимальны, если = 1 или .
Пятна-спутники получаются с помощью (фазовой) дифракционной решетки, размещенной в диафрагме объектива. Смещение пятен-спутников в радиальном направлении составляет q /4 (см. рис.2.3), а в направлении дорожки гораздо больше (обычно 20 мкм.).
Рис.2.3. Расположение пятен - спутников на диске.
Изменением углового положения решетки можно изменять смещение и тем самым оптимизировать сигнал ошибки радиального слежения U P . Такая схема достаточно проста и очень стабильна.
В методе двух пятен измеряется полная световая мощность пятна плоскости, сопряженной с поверхностью диска. При этом любое изменение интенсивности света в поперечном сечении отраженных лучей не играет роли.
В этом случае сигнал ошибки радиального слежения, как и в методе двух пятен, получается как разность сигналов с двух фотоприемников и определяется выражением
Уравнение содержит сомножитель sin 10 , значение которого зависит от средней глубины пит. Питы со средней глубиной, близкой к четверти длины волны лазера и контрастные черно-белые структуры имеют значение 10 и дают очень малый сигнал. Поэтому при использовании данного метода в процессе изготовления диска-оригинала при формировании глубины пит необходимо уходить из этой запрещенной области. Практически удается получить значения sin 10 =(0.50.7), что вполне приемлемо для осуществления радиального метода.
Схема, поясняющая работу датчика положения, показана на рис. 2.4.
где k p - крутизна характеристики сигнала ошибки радиального слежения, которая определяется линеаризацией характеристики сигнала расфокусировки.
Схема датчика положения приведена на рис 2.5.
Тогда передаточная функция будет выглядеть так:
где К у - коэффициент передачи суммирующего усилителя;
Т ф - постоянная времени фильтра низких частот и находится по формле:
где л - максимальное расстояние между двумя переходами от пита к ленду в канальном ходе на дорожке диска.
f - скорость считывания канального хода потока данных.
f=14?F, f=2100 Кбайт/с=1,68?10 7 бит/с;
К р - находится путем линеаризации (см. Приложение 1)
Далее сигнал выхода усилителя мощности поступает на исполнительный двигатель, как правило линейный электродвигатель (ЛЭД), работающий по принципу громкоговорителя. Составными частями такого двигателя являются: катушка, постоянный магнит и, возможно, магнитопровод из магнитномягкого железа.
Пригодные к применению конструкции ЛЭД могут быть разделены на две основные группы с подвижной катушкой и с подвижным магнитом.
Конструкция с подвижной катушкой (рис.3.1) имеет ряд преимуществ и недостатков. Помимо проблем обрыва проводников, подводящих ток к катушке, движущая часть имеет обычно плохой тепловой контакт с окружающей средой (высокое тепловое сопротивление R T ). Тепло, выделяющееся в подвижной катушке, приводит к росту температуры всей подвижной части, в частности объектива, что нежелательно. Это в конечном счете приводит к уменьшению среднего значения силы, развиваемой данным ЛЭД.
Рис.3.1. Привод головки с подвижной катушкой.
Достоинством системы с подвижной катушкой является то, что стационарная магнитная система может быть увеличена и, следовательно, с ее помощью можно обеспечить более сильное магнитное поле (высокое значение магнитной индукции В).
Альтернативным решением может быть конструкция с подвижным постоянным магнитом и неподвижной катушкой. В этом случае отвод тепла от катушки не является серьезной проблемой (низкое R T ) и максимально допустимая температура катушки Т кат max может быть выше, так как она изолирована от объектива. Но развиваемая ЛЭД сила будет меньше из-за ослабления магнитного поля (низкое В ), поскольку объем магнита меньше. Увеличение же магнита нежелательно, так как приводит к возрастанию массы подвижной части, что ухудшает динамические свойства САРФ.
Поэтому в реальных конструкциях применяется ЛЭД с подвижной катушкой.
Поскольку оба типа ЛЭД являются одинаковыми по принципу действия и различаются лишь подвижностью составляющих их частей, уравнения, описывающие их поведение можно представить в виде:
R = R к + R ум - сопротивление катушки и внутреннее сопротивление усилителя мощности;
l - длина проводника катушки в магнитном поле;
U УМ - напряжение на выходе усилителя мощности,
(Т · Р+1) F=L лэд U ум ; (2)
Переходя к изображению, получим передаточную функцию:
Основная цель, стоящая при разработке подвески, обеспечить движение головки только по жестко заданным направлениям. Подвески могут быть с помощью линейных подшипников механического или электромагнитного типа и пружинных гибких направляющих. В первом случае перемещение в направлении регулирования ничем не ограничивается, а в перпендикулярных направлениях предотвращается путем выбора соответствующих подшипников с минимально возможными допусками у механических и максимальной жесткостью у электромагнитных. Тогда с учетом демпфирования в подвесе и диссипации энергии в катушке, уравнения движения подвижной части имеют вид:
Для надежной работы устройства, необходимо включить в его схему еще один элемент, обеспечивающий заданное качество переходного процесса. Но перед этим нужно добиться требуемого качества установившегося режима. Система должна обеспечивать точность X max =0,2 мкм при входном воздействии g max =500 мкм, отсюда можно найти суммарный коэффициент усиления всех звеньев системы.
Необходимо построить при помощи программного пакета ТАУ, нескорректированные логарифмические амплитудно-частотные характеристики (ЛАЧХ) и логарифмические фазо-частотные характеристики (ЛФЧХ), определить частоту среза щ 0 (см. Приложение 2).
Рекомендуемый наклон скорректированной ЛАЧХ в области частоты среза -20 Дб на декаду. Т.к. одна из постоянных времени лежит ниже частоты среза, то наклон не скорректированный ЛАЧХ в этой области примерно -60 Дб/декаду. Следовательно, чтобы поднять на 40 Дб не скорректированную ЛАЧХ передаточная функция корректирующего устройства должна иметь вид:
Постоянные времени в данном случае выбираются по соотношению:
Таким образом мы получили следующую передаточную функцию:
W(s)=W дп (s)?W иэ (s)?W оу (s) ?W ку (s)
К=1; Т 1 =Т 2 =0,6; Т 3 =0,3; Т 4 =0,2; л=1; ф=0
В ходе выполнения данной курсовой работы был проведен синтез системы автоматического регулирования радиального положения пятна. Скорректированная система получилась устойчивой.
1. Сапаров В.Е., Максимов Н.А. Системы стандартов в электросвязи и радиоэлектронике. М.: Радио и связь, 1985. 248 с.
2. Микропроцессорные системы автоматического управления./Под ред. Бесекерского В.А. Л., Машиностроение, 1988.
3. Бесекерский В.А., Изранцев В.В. Системы автоматического управления с микроЭВМ. М., Наука, 1987.
4. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М., Наука, 1975.
5. Теория автоматического управления./Под ред. Воронова А.А. М., Высшая школа, 1986, Т.1, 2.
6. Основы автоматического регулирования и управления./Под ред. Пономарева В.М., Литвинова А.П. М., Высшая школа, 1974.
7. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления./Под ред. Бесекерского В.А. М., Высшая школа, 1978.
Оптические дисковые системы и системы автоматизированного регулирования. Вращение дисков, тангенциальное слежение, радиальное слежение за дорожкой, радиальное перемещение каретки и вертикальное слежение за фокусировкой. Диапазон смещения пятна. курсовая работа [106,0 K], добавлен 07.02.2011
Работа датчика положения, использующего для получения сигнала ошибки метод частичного перекрытия зрачка. Определение параметров датчика положения, параметров двигателя и параметров объекта регулирования. Синтез корректирующего устройства (параметры). курсовая работа [290,3 K], добавлен 23.01.2011
Принцип действия оптических дисковых систем, в которых считывание информации с компакт-диска производится с постоянной скоростью. Определение передаточных функций звеньев. Вычисление передаточной функции двигателя. Синтез корректирующего устройства. курсовая работа [262,1 K], добавлен 25.01.2011
Описание работы системы автоматизированного регулирования радиального перемещения каретки. Анализ воздействий, вызывающих ошибки в работе оптических дисковых систем. Составление структурной схемы и определение передаточных функций данной системы. контрольная работа [3,5 M], добавлен 28.11.2010
Описание структурной схемы и оценка устойчивости нескорректированной системы. Осуществление синтеза и разработка проекта корректирующего устройства для системы автоматического регулирования температуры подаваемого пара. Качество процесса регулирования. курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.08.2012
Разработка функциональной системы слежения, выбор элементов схемы, расчет передаточных функций. Построение ЛФЧХ и последовательного корректирующего звена. Исследование системы слежения на устойчивость, определение показателей качества полученной системы. курсовая работа [241,5 K], добавлен 23.08.2010
Функциональная и структурная схемы системы. Выбор и расчет исполнительного устройства. Выбор двигателя и расчет параметров передаточной функции двигателя. Расчет регулятора и корректирующего звена. Реализация корректирующего вала электродвигателя. курсовая работа [273,7 K], добавлен 09.03.2009
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Синтез системы автоматического регулирования радиального положения пятна курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат по теме Країни Закавказзя
Социальная Дифференциация Общества Реферат
Реферат по теме Отношение к смерти в Исламе и Буддизме
Дипломная работа по теме Доходы бюджета Пенсионного фонда Российской Федерации: общая характеристика источников и методы формирования
Евтушенко Собрание Сочинений
Реферат: Искать свой особый путь. Скачать бесплатно и без регистрации
Қазіргі Білім Беру Жүйесінің Эссе Жазу
Реферат: Britney Spears - princess of pop
Курсовая Работа На Тему Региональный Компонент В Обучении Иностранному Языку
Контрольная Работа На Тему Дисперсная Система
Реферат: Правове становище селянського (фермерського) господарства
Магистерская Диссертация Адаптация Персонала Скачать Pdf
Реферат: Следственные ситуации. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Квантовая механика – наука 20 века
Реферат: Анализ деятельности предприятия розничной торговли УКП ТЦ "Потсдам". Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Формирование положительной мотивации у младших школьников при дифференцированном подходе на уроках иностранного языка
Морфология Культуры Реферат
Реферат: Китай: Ченде. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая Работа На Тему Хищение
Контрольная работа: Токарное дело
Республика Карелия - География и экономическая география реферат
Призначення вітамінів - Биология и естествознание доклад
Зарубежный опыт организации государственной службы (проведение административных реформ) - Государство и право контрольная работа