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Tesi di Laurea

Università degli Studi di Padova. Facoltà di Ingegneria. Corso di Laurea in Ingegneria Informatica. Tesi di Laurea. COMPENSAZIONE ADATTATIVA DELLE VIBRAZIONI NEGLI HARD DISK. Relatore: Ch.mo Prof. Doriano Ciscato. Laureando: Alessandro Stocco. Anno Accademico 2001-2002.

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Presentation Transcript

  1. Università degli Studi di Padova Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Informatica Tesi di Laurea COMPENSAZIONE ADATTATIVA DELLE VIBRAZIONI NEGLI HARD DISK Relatore: Ch.mo Prof. Doriano Ciscato Laureando: Alessandro Stocco Anno Accademico 2001-2002 26 Novembre 2002

  2. Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk ARGOMENTI DELLA DISCUSSIONE • PRINCIPI SULLA SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD • COMPENSAZIONE TRAMITEFEED-FORWARD STATICO E DINAMICO • COMPENSAZIONE TRAMITEFEED-FORWARD ADATTATIVO • ALGORITMO DI AGGIORNAMENTO DEI PARAMETRI (AAP) • FILTERED-X LMS ALGORITHM • ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA SPERIMENTALE • RISULTATI SPERIMETALI • FEED-FORWARD STATICO MEDIANTE GUADAGNO ADATTATIVO • FEED-FORWARD DINAMICO MEDIANTE FILTRO ADATTATIVO • ANALISI A FILTRO BLOCCATO • CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 2/13

  3. Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD PERCHE’ SI VUOLE SOPPRIMERE L’EFFETTO DELLE VIBRAZIONI • Eliminazione dei ritardi dovuti alle vibrazioni • Aumento densità di memorizzazione delle tracce • Uso di Accelerometri Rotazionali (MEMS) 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 3/13

  4. METODO TEMPO-INVARIANTE • Sintesi del controllo basata su uno specifico disco • Banda limitata di azione della compensazione limitata rispetto alla banda del sensore • Aumento rumorosità nell’inseguimento traccia P Gout= 1+CP Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk PRINCIPI SULLA SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD : FEED-FORWARD STATICO-DINAMICO d PES 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 4/13

  5. Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk PRINCIPI SULLA SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD : METODO ADATTATIVO • Introduzione dell’algoritmo di aggiornamento dei parametri • Aumento della complessità computazionale PERCHE’ SI VUOLE USARE UNA TECNICA ADATTATIVA • Migliorare le performance del controllo tempo-invariante • Ridurre la rumorosità provocata dalla compensazione • Aumentare la banda di azione del controllo ad azione diretta • Sintonizzazione automatica del controllo feed-forward 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 5/13

  6. Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk ALGORITMO DI AGGIORNAMENTO DEI PARAMETRI: FILTERED-X LMS ALGORITHM ^ ^ • IDENTIFICAZIONE • DISCRETIZZAZIONE • REALIZZAZIONE ^ 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 6/13

  7. Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk SISTEMA SPERIMENTALE: SCHEMA DELLE CONNESSIONI 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 7/13

  8. Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk SISTEMA SPERIMENTALE Accelerometro Rotazionale Sistema complessivo Dettaglio : Sistema di shaking 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 8/13

  9. .. ^ HP DSA 35665 A SOURCE CH1 CH2 3,5 v Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk FEED-FORWARD STATICO MEDIANTE GUADAGNO ADATTATIVO • Problemi di innesco a basse frequenze [0-40Hz] • Convergenza parziale nella banda [40Hz - 150Hz] • Raggiungimento prestazioni KffBest [150Hz-450Hz] • Adattamento-spegnimento compensazione [450 Hz-800Hz] REF SHK ACC PES 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 9/13

  10. Tipo di compensazione 3s Non Compensato 0.129 0.101 Kff Adattativa FIR 10° ord. Adatt. 0.090 FIR 20° ord. Adatt. 0.082 FIR 30° ord. Adatt. 0.079 FIR 39° ord. Adatt. 0.080 IIR 6° ord. 0.167 Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk FEED-FORWARD DINAMICO CON FILTRO ADATTATIVO: ANDAMENTO NEL TEMPO AL VARIARE DELL’ORDINE DEL FILTRO EQM 103 1.87 1.17 0.94 0.78 0.72 0.74 0.167 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 10/13

  11. Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk FEED-FORWARD DINAMICO CON FILTRO ADATTATIVO: SPETTRO DI POTENZA PES Spettro di potenza PES sollecitato a circa 470 Hz Spettro di potenza PES sollecitato a circa 470 Hz : dettaglio • Attenuazione armonica principale del disturbo • Contenuto in alta frequenza ridotto • inefficacia nella compensazione ai 90 Hz 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 11/13

  12. Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk ANALISI A FILTRO BLOCCATO • Fase di apprendimento iniziale con disturbo a singola armonica • Disabilitazione AAP • Funzione di sensitività filtro adattativo a velocità di convergenza elevata • Aumento ordine  Aumento tempi di convergenza AAP • Convergenza dipendente dal tempo di esecuzione misura • Problemi di convergenza AAP sulla risonanza ai 410Hz 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 12/13

  13. Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk CONCLUSIONI • Realizzazione di un sistema di feed-forward digitale adattativo tramite algoritmo Filtered-x LMS • Valutazione delle prestazioni del sistema al variare dell’ordine del filtro adattativo • Valutazione delle prestazioni del sistema al variare di regimi di sollecitazione SVILUPPI FUTURI • Estendere il funzionamento dell’algoritmo per regimi di sollecitazione elevati • Studio del funzionamento in presenza di disturbi a più armoniche o rumore bianco • Studio di AAP con velocità di convergenza maggiore (m variabile) 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 13/13

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