7 CD Player 2: Feedback Control and System Integration

KI Zusammenfassung

Die Aktoren für Fokussierung und Spurführung können als Feder-Masse-Systeme mit Lorentz-Aktoren modelliert werden. Ziel ist es, eine Positionierung mit "Nullsteifigkeit" zu erreichen, um von Störungen entkoppelt zu sein.
Für die Regelung wird ein PID-Regler entworfen. Der P-Anteil erhöht die Steifigkeit, der D-Anteil die Dämpfung und der I-Anteil den Gleichlauf bei niedrigen Frequenzen.
Stabilität und Robustheit des geschlossenen Regelkreises können anhand von Nyquist-Diagramm und Bode-Diagramm analysiert werden. Ziel ist eine hohe Verstärkung bei niedrigen und eine niedrige Verstärkung bei hohen Frequenzen.
Die Störunterdrückung wird durch die Empfindlichkeitsfunktion beschrieben. Durch die Regelung können über 97% der Störungen durch Bodenschwingungen beseitigt werden.
Für große Auslenkungen wird ein Zwei-Stufen-Aktor mit zusätzlichem Grobaktor benötigt. Dieser hält den Feinaktor in seinem linearen Bereich.
Bei Festplatten werden die Schreib-Lese-Köpfe durch einen Voice-Coil-Motor positioniert. Interne Moden und Reibung begrenzen die Regelgüte.
Die Art der Aufzeichnung (Servo-Writing bei Festplatten, Mastering bei optischen Medien) beeinflusst die Exzentrizität der Spuren und damit die benötigte Regelung.

Wie kann die Fokussier- und Spurführungs-Aktorik eines CD-Spielers modelliert werden? Welche Zielstellung hat man für die Positionierung?
Welche Komponenten enthält ein PID-Regler und welche physikalische Bedeutung haben die einzelnen Anteile P, I und D für das geregelte System?
Wie kann man die Stabilität und Robustheit eines geschlossenen Regelkreises anhand des Nyquist-Diagramms und des Bode-Diagramms analysieren?
Welche Rolle spielt die Empfindlichkeitsfunktion (Sensitivity Function) für die Störunterdrückung? Wie gut können Bodenschwingungen unterdrückt werden?
Warum benötigt man für große Auslenkungen einen zusätzlichen Grobaktor und wie arbeitet dieser mit dem Feinaktor zusammen?
Wodurch unterscheidet sich die Aktorik und Regelung bei Festplatten im Vergleich zu optischen Laufwerken?
Welchen Einfluss hat die Art der Aufzeichnung (Servo-Writing vs. Mastering) auf die Exzentrizität der Spuren und die benötigte Regelung?
Was versteht man unter "Loop Shaping" und welche Ziele verfolgt man damit für den offenen Regelkreis?
Wie hängen Sensitivitätsfunktion und komplementäre Sensitivitätsfunktion zusammen und was sagen sie jeweils aus?
Welche Störquellen und Rauscheinflüsse müssen bei der Regelung von CD-Spielern und Festplatten berücksichtigt werden?