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华中科技大学
硕士学位论文
新一代多功能光盘循迹伺服控制研究
姓名:梁勤柱
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:王海卫
2011-01-13
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着高清影像成为数字播放机的发展方向,大容量光盘的需求在不断增加,新
一代多功能光盘 NVD(Next-Generation Versatile Disc)的第二代产品研制被提上了日
程。与第一代盘片规格相比,其存储密度更大,道间距更小,这就要求循迹伺服控
制的误差精度更高。此外,为了保证多种产品兼容性,伺服控制还必须具有一定鲁
棒性。
由于我国自主光盘伺服控制研究起步较晚,目前循迹伺服系统通常采用的是 PID
控制。该技术在主轴频率中低频时,误差控制精度能达到标准的规格要求。随着高
清光盘的发展,光盘机的主轴旋转速度将不断提高,道间距和位间距不断减小,加
上各种扰动和被控对象参数变化等各种因素,PID 算法的控制效果明显降低。因此需
要寻找新的循迹伺服控制,以满足高清光盘发展需求。
模糊控制利用专家知识建立控制规则库,降低了被控对象不确定性对控制性能
的影响,但由于知识经验的主观性和规则不完备,其误差精度达不到高清光盘要求。
于是我们对常规模糊控制进行了相应的改进,提出利用神经网络良好的系统辨识性
能和自主学习能力,通过动态调整模糊规则相关参数,使整个控制系统符合下述要
求:系统对被控对象参数发生变化具有一定鲁棒性,提高中低主频段的控制精度,
高主频则须达到相关规格。
为了验证所提出的控制器相关性能,我们还设计了 PID 控制器和常规模糊控制
器,对某型号 NVD 执行机构简化建模和调节偏移参数,配置三种典型的低中高主频
信号和高频噪声干扰信号,利用 MATLAB 进行仿真实验。根据测试结果可以证明,
改进型模糊控制器在误差精度和鲁棒性两方面都有较大提高,为未来实际环境测试
提供了前期理论依据。

关键词:循迹伺服控制,模糊系统,神经网络,新一代多功能光盘播放机
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
As the high definition video es the main stream of the digital players, the need
of high-capacity disc is constantly growing. Developing the second generation products,
that is NVD called in China, is put on the agenda. Compared with the first generation disc,
the second generation disc will have much higher storage density and the narrower track
pitch, which requires the tracking error to be decreased. In addition, servo system of
optical discs must keep the robust in order to patibility with various products.
The history of the research on servo control is relatively short in our country, so
track-following servo system is plished by using PID control. At low frequency
domain, the tracking error meets the requirements of disc. With the development of high
definition discs, the higher rotation speed, the narrower track pitch, the shorter channel
length, all kinds of disturbances and the parameter variation, it is difficult for PID control
algorithm to reduce the tracking error. So it is quite necessary to find a new way to meet
the developmen