基于模態(tài)狀態(tài)空間法的硬盤傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析.pdf

1、計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部存儲(chǔ)設(shè)備，硬盤驅(qū)動(dòng)器(Hard Disk Drive，簡(jiǎn)稱硬盤)技術(shù)取得了迅速的發(fā)展。隨著硬盤容量和磁盤轉(zhuǎn)速的不斷提升，對(duì)硬盤驅(qū)動(dòng)器的讀寫精度和可靠性提出了更高的要求，因此對(duì)硬盤驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)性能的研究顯得越來越突出，尤其是其振動(dòng)特性已經(jīng)成為硬盤設(shè)計(jì)的最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。 為了改善和提高硬盤抗沖擊振動(dòng)的能力，有必要分析硬盤的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性，特別是硬盤傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)

2、特性，從而找到影響硬盤抗沖擊振動(dòng)性能的結(jié)構(gòu)因素。本文首先引入狀態(tài)空間的理論，綜合模態(tài)分析與狀態(tài)空間法的優(yōu)勢(shì)，通過對(duì)單自由度系統(tǒng)和三自由度系統(tǒng)振動(dòng)方程的分析，得到了一種基于模態(tài)狀態(tài)空間法的研究多自由度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題的方法。對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)問題，我們需要借助計(jì)算機(jī)分析軟件ANSYS和MATLAB來進(jìn)行分析仿真。首先對(duì)經(jīng)常研究的懸臂梁模型，利用有限元分析軟件ANSYS建立懸臂梁的有限元模型，通過對(duì)懸臂梁模型的模態(tài)分析，得到了對(duì)結(jié)構(gòu)分析

3、設(shè)計(jì)有重要意義的固有頻率和振型。在實(shí)際應(yīng)用中，用簡(jiǎn)化的低階模型進(jìn)行系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)不但可以減少計(jì)算時(shí)間和降低控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，還能夠?qū)υ到y(tǒng)模型的動(dòng)態(tài)性能有更深刻的了解和認(rèn)識(shí)。因此，在對(duì)懸臂梁全階模型動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析的同時(shí)，又對(duì)懸臂梁模型進(jìn)行了降階分析，首先對(duì)比例阻尼系統(tǒng)各階模態(tài)的dc增益排序，再選取前幾階重要模態(tài)，得到了簡(jiǎn)化的懸臂梁降階模型，通過對(duì)全階模型和降階模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的比較，驗(yàn)證了該方法在降低模型階次的同時(shí)可以保證分析的準(zhǔn)確性

4、。之后又對(duì)復(fù)雜的硬盤傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模、模型降階與動(dòng)態(tài)響應(yīng)等問題進(jìn)行了分析。同樣利用ANSYS軟件建立有限元模型，模態(tài)分析得到了固有頻率和振型。利用模態(tài)分析的特征值和特征向量建立狀態(tài)空間模型，用MATLAB軟件對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)模型的各階模態(tài)的相對(duì)重要性進(jìn)行排序，通過模型降階得到包含8階模態(tài)的降階模型，分別對(duì)包含50階模態(tài)的全階模型和包含8階模態(tài)的降階模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果表明，降階模型在簡(jiǎn)化分析計(jì)算的同時(shí)仍能保持系統(tǒng)總體動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確性。最