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26 Novembre 20021 Tesi di Laurea COMPENSAZIONE ADATTATIVA DELLE VIBRAZIONI NEGLI HARD DISK Relatore: Ch.mo Prof. Doriano Ciscato Laureando: Alessandro.

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

2 2 Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco > PRINCIPI SULLA SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD > COMPENSAZIONE TRAMITE FEED-FORWARD STATICO E DINAMICO > COMPENSAZIONE TRAMITE FEED-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 ARGOMENTI DELLA DISCUSSIONE 26 novembre 20022/13

3 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco Eliminazione dei ritardi dovuti alle vibrazioni Aumento densità di memorizzazione delle tracce Uso di Accelerometri Rotazionali (MEMS) PERCHE SI VUOLE SOPPRIMERE LEFFETTO DELLE VIBRAZIONI SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD 3/1326 novembre 2002

4 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco PRINCIPI SULLA SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD : FEED-FORWARD STATICO-DINAMICO 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 nellinseguimento traccia 4/1326 novembre 2002 Gout= P 1+CP PESd

5 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco 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 PERCHE SI VUOLE USARE UNA TECNICA ADATTATIVA PRINCIPI SULLA SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD : METODO ADATTATIVO Introduzione dellalgoritmo di aggiornamento dei parametri Aumento della complessità computazionale 26 novembre 20025/13

6 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco ALGORITMO DI AGGIORNAMENTO DEI PARAMETRI: FILTERED-X LMS ALGORITHM 26 novembre 20026/13 ^ ^ IDENTIFICAZIONE DISCRETIZZAZIONE REALIZZAZIONE ^

7 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco SISTEMA SPERIMENTALE: SCHEMA DELLE CONNESSIONI 26 novembre 20027/13

8 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco SISTEMA SPERIMENTALE Dettaglio : Sistema di shaking Accelerometro Rotazionale Sistema complessivo 26 novembre 20028/13

9 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco 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] CH1 CH2 SOURCE HP DSA A 3,5 v ACCPES REF SHK 26 novembre 20029/13.. ^

10 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco FEED-FORWARD DINAMICO CON FILTRO ADATTATIVO: ANDAMENTO NEL TEMPO AL VARIARE DELLORDINE DEL FILTRO EQM novembre /13 Non Compensato Kff Adattativa FIR 10° ord. Adatt. FIR 20° ord. Adatt. FIR 30° ord. Adatt. FIR 39° ord. Adatt. IIR 6° ord. Tipo di compensazione

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

12 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco 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 26 novembre /13 Aumento ordine Aumento tempi di convergenza AAP Convergenza dipendente dal tempo di esecuzione misura Problemi di convergenza AAP sulla risonanza ai 410Hz

13 26 Novembre Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk Alessandro Stocco CONCLUSIONI SVILUPPI FUTURI Realizzazione di un sistema di feed-forward digitale adattativo tramite algoritmo Filtered-x LMS Valutazione delle prestazioni del sistema al variare dellordine del filtro adattativo Valutazione delle prestazioni del sistema al variare di regimi di sollecitazione Estendere il funzionamento dellalgoritmo 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 ( variabile) 26 novembre /13


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