硬盤驅(qū)動器伺服信息提供了硬盤驅(qū)動器正常工作的必要條件。磁頭相對于磁道的時間和空間位置主要通過對伺服信息得到，準確的伺服信息可以提高磁頭的定位準確度，提升讀出信號的信噪比。 傳統(tǒng)伺服信息的寫入需要在造價和維護成本極高的凈房中完成，并需要借助于昂貴的伺服刻寫裝置。隨著硬盤驅(qū)動器記錄密度的提高，需要升級伺服刻寫裝置并花費更多的凈房使用時間。伺服信息自刻寫技術(shù)利用硬盤驅(qū)動器自身的讀寫裝置和伺服機構(gòu)實現(xiàn)伺服信息的刻寫，從而極大提高硬盤驅(qū)動器的生產(chǎn)效率、極大地降低硬盤驅(qū)動器生產(chǎn)成本。 硬盤驅(qū)動器伺服信息自伺服刻寫過程是一個涉及到各種系統(tǒng)協(xié)同工作的復雜過程，伺服信息的刻寫中離不開磁盤讀寫通道的支持。針對現(xiàn)有嵌入式伺服中存在的地址空間占用率較大和采樣率不高從而造成伺服帶寬受限的問題，提出采用雙頻伺服編碼方式、利用讀寫通道日益強大的處理能力，通過鑒別數(shù)據(jù)信息的誤碼率，獲得磁頭位置誤差，以期增大伺服帶寬，從而提高定位精度。針對通道對自伺服刻寫過程的影響，提出了自伺服刻寫狀態(tài)機模型，從而清楚描述了自伺服刻寫過程的狀態(tài)遷移，為分析自伺服過程提供了工具。 自伺服刻寫技術(shù)主要涉及到硬盤驅(qū)動器磁頭伺服定位系統(tǒng)。對影響磁頭伺服定位系統(tǒng)性能的各種因素及自伺服刻寫動態(tài)過程的進行深入分析，結(jié)果表明：定位的精度和對噪音等外界擾動良好的魯棒性是自伺服刻寫中控制器設(shè)計的關(guān)鍵。根據(jù)以上分析結(jié)果得出了硬盤驅(qū)動器執(zhí)行期模型和三種控制方法：超前滯后補償器、PID控制器和魯棒控制器。對上述模型和控制算法進行的對比分析及仿真表明H_∞控制器非常適合自伺服刻寫過程，它能夠在對擾動有較好的抵御能力的同時保持較高的精確性。 徑向誤差傳遞是硬盤驅(qū)動器自伺服刻寫的主要問題之一。分析和研究表明：噪音和依賴上一磁道形狀來進行定位的刻寫機制是徑向誤差傳遞的最重要原因。分離式磁頭對硬盤驅(qū)動器伺服信息自刻寫的影響同樣不容忽視，為此提出了一種測定磁頭偏移磁道能力大小的方法：通過控制磁頭飛行過程，并在飛行過程中動態(tài)獲取讀頭信號幅度和比特誤差率，從而獲取磁頭磁道偏移能力。將該方法運用到實驗中得到的實驗結(jié)果表明，彎曲角的變化能引起磁頭偏移磁道能力大小的變化，進而影響到自伺服刻寫過程徑向誤差的變化。因此得到了一種定量地分析彎曲角對自伺服過程的影響的方法。 通過上述測定磁道偏移能力的方法，提出了一種考慮了彎曲角因素的硬盤驅(qū)動器徑向誤差抑制方法。該方法通過兩次誤差對消，使徑向誤差能夠得到很好的抑制。研究發(fā)現(xiàn)，自伺服刻寫徑向誤差消除的過程很類似于迭代控制過程，提出用迭代學習控制算法設(shè)計自伺服刻寫環(huán)路的校正信號，并從理論上證明該校正過程能夠很好適應無法獲取精確致動器模型的情況，證明了迭代過程的收斂性，實驗證明徑向誤差得到較好抑制。 定時誤差的傳播是自伺服刻寫過程中的另一重要問題。在回顧硬盤驅(qū)動器讀寫通道時鐘恢復原理的基礎(chǔ)上，著重研究了定時誤差傳播的動態(tài)過程，分析了造成定時誤差傳播的各種因素，指出分離式磁頭結(jié)構(gòu)會造成時鐘的延時，同時讀頭和寫頭的不平行會造成定時碼型偏轉(zhuǎn)。根據(jù)以上分析，提出了一種新的定時碼型傳播方法，該方法計算簡便，能夠確保伺服刻寫過程磁道的比特一致性，同時又能抵御各種系統(tǒng)和隨機誤差的影響。 在現(xiàn)有自伺服刻寫方法基礎(chǔ)上，考慮定時誤差和徑向誤差的傳播等主要因素的影響，提出了一種改進的自伺服刻寫辦法。該方法描述了自伺服刻寫過程的中磁頭的運行過程，特別是給出了刻寫伺服信息和時鐘信息的關(guān)鍵步驟，寫入信息的次序等。該方法能夠保證寫入良好和有效的伺服信息，對硬盤驅(qū)動器伺服信息的自刻寫研究有一定意義。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2009
【中圖分類】：TP333.4
【部分圖文】：

圖1.1硬盤驅(qū)動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖盤的操作是基于滑塊和轉(zhuǎn)動盤片之間的自壓力空氣薄膜間保持一定的間距，然后通過控制滑塊的徑向位置來盤驅(qū)動器誕生到現(xiàn)在的50年時間內(nèi)，硬盤驅(qū)動器內(nèi)部化，而且各項性能指標(如存儲容量、訪問時間等)還年來容量增加了700萬倍ll]，價格降低了350倍，質(zhì)上的變化與發(fā)展主要是來自于不斷縮小的存儲介質(zhì)的磁

圖1.2(a)盤片膜層結(jié)構(gòu)和的盤片基質(zhì)的進步魷魷戴膺 膺羅撰襲羲二一緒燕竇竇顴盜燕貌真 真鬢鬢鬢鬢鬢鬢鬢…翌署羅罵龔翌恐吧黔聾筍笠署巴譽譽稱稱一“翔翔 翔當圖1.2(b)傳統(tǒng)磁層與加入“仙塵”后的磁層對比圖1.2展示了盤片膜層結(jié)構(gòu)和盤片基質(zhì)的變遷，其中“仙塵”(PixieDust)為IBM公司在2001年推出的反鐵磁性藕合 (AntiFerromagneticallyeo即led，AFC)介質(zhì)技術(shù)。普通磁盤的磁性材料層只有一層，如圖1.2(a)中的前兩個子圖。而使用AFC技術(shù)，將磁性材料制成多層結(jié)構(gòu):除記錄層以外，再使用穩(wěn)定層，并且在記錄層和穩(wěn)定層之間增加一個釘層 (Rutheniumlayer)，如圖 1.2(b)。釘元素具有反鐵磁性，導致相鄰磁層的磁性以反方向成對出現(xiàn)

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