COMPENSAZIONE ADATTATIVA DELLE VIBRAZIONI NEGLI HARD DISK 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

Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk ARGOMENTI DELLA DISCUSSIONE 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 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 2/13

SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD 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

PRINCIPI SULLA SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD : Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk 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 nell’inseguimento traccia Gout= P 1+CP d PES 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 4/13

PRINCIPI SULLA SOPPRESSIONE DELLE VIBRAZIONI NEGLI HDD : 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

ALGORITMO DI AGGIORNAMENTO DEI PARAMETRI: 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

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

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

.. ^ FEED-FORWARD STATICO MEDIANTE GUADAGNO ADATTATIVO 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] CH1 CH2 SOURCE HP DSA 35665 A 3,5 v REF SHK ACC PES 26 Novembre 2002 26 novembre 2002 Alessandro Stocco 9/13

FEED-FORWARD DINAMICO CON FILTRO ADATTATIVO: Compensazione adattativa delle vibrazioni negli hard disk FEED-FORWARD DINAMICO CON FILTRO ADATTATIVO: ANDAMENTO NEL TEMPO AL VARIARE DELL’ORDINE DEL FILTRO 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 3s 0.129 0.101 0.082 0.079 0.080 0.167 0.090 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

FEED-FORWARD DINAMICO CON FILTRO ADATTATIVO: SPETTRO DI POTENZA PES 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

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

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