基于蟻群算法的磁盤驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)(圖文)

1、基于蟻群算法的磁盤驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)(圖文)論文導(dǎo)讀：磁盤驅(qū)動(dòng)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的存儲(chǔ)設(shè)備，在數(shù)字視頻播放器、汽車、照相機(jī)和醫(yī)療等方面也得到了廣泛的應(yīng)用，可以說現(xiàn)在已經(jīng)深入到社會(huì)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中。本文將蟻群算法應(yīng)用到磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中，有效地提高了磁盤數(shù)據(jù)訪問速度和讀寫的可靠性，縮短了磁頭尋道時(shí)間?；谙伻核惴ǖ拇疟P驅(qū)動(dòng)器雖然獲得了較好的控制效果，但是蟻群算法是一種概率算法，尤其是各參數(shù)選取的合理性目前還沒得到理論上的支持，大多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來選取，這將直接影響最優(yōu)解的質(zhì)量。關(guān)鍵詞：蟻群算法，磁盤驅(qū)動(dòng)器，最優(yōu)引言磁盤驅(qū)動(dòng)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的存儲(chǔ)設(shè)備，在數(shù)字視頻播放器、汽車、照相機(jī)和醫(yī)療等方面也得到了廣

2、泛的應(yīng)用，可以說現(xiàn)在已經(jīng)深入到社會(huì)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中。論文參考。為了滿足消費(fèi)類電子的應(yīng)用需求，當(dāng)前磁盤驅(qū)動(dòng)器向小型化、微型化方向發(fā)展，但容量卻在不斷地增長。本文將蟻群算法應(yīng)用到磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中，有效地提高了磁盤數(shù)據(jù)訪問速度和讀寫的可靠性，縮短了磁頭尋道時(shí)間。1 磁盤驅(qū)動(dòng)器模型磁盤驅(qū)動(dòng)器技術(shù)中常用的性能指標(biāo)有轉(zhuǎn)速、存儲(chǔ)密度和響應(yīng)時(shí)間等1。為了提高磁盤數(shù)據(jù)訪問速度和讀寫的可靠性，要求磁頭尋道時(shí)間盡量短，且與目標(biāo)磁道的偏差不可以超過道間距的5。由于磁道寬度非常小，因此磁頭的定位精度和磁頭在磁道間的移動(dòng)精度要求非常高。根據(jù)上述需要，我們采用文獻(xiàn)2中的傳遞函數(shù)：（1）2 目標(biāo)函數(shù)建立合理地選擇目標(biāo)函數(shù)可以保

3、證系統(tǒng)具有良好的性能，系統(tǒng)主要的性能指標(biāo)包括穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。為了使磁盤驅(qū)動(dòng)器獲得更好的控制效果，我們要兼顧誤差、響應(yīng)時(shí)間和超調(diào)等各項(xiàng)性能，使其盡可能地達(dá)到最優(yōu)。因此，我們考慮系統(tǒng)的控制量、控制誤差和上升時(shí)間作為約束條件，同時(shí)還引入懲罰因子以避免超調(diào)。所以，采用如下的目標(biāo)函數(shù) 3： （2） 其中，為上升時(shí)間，和為權(quán)值，且。論文參考。3 參數(shù)設(shè)計(jì)及其仿真結(jié)果文獻(xiàn)4詳細(xì)地介紹了基于蟻群算法的控制參數(shù)優(yōu)化算法，本文不再贅述。我們直接在磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中取采樣周期為1ms，輸入指令為一階躍信號(hào)，蟻群算法各參數(shù)的選擇如下：螞蟻數(shù)=10， =0.9，=2，=0.1，=50，=10000，目標(biāo)函數(shù)中的權(quán)

4、數(shù)取為=0.999，=0.001，=2.0，=100。論文參考。經(jīng)過57次迭代后，算法收斂，獲得的最優(yōu)性能指標(biāo)J=31.3423。圖1-圖4為蟻群的尋優(yōu)過程，從圖中可以看出20只螞蟻從一開始的不同路徑逐漸趨于同一條路徑。圖1 第1次迭代后的路徑圖2 第11次迭代后的路徑圖3 第25次迭代后的路徑圖4 第57次迭代后的路徑基于蟻群算法的磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)階躍響應(yīng)如圖5所示。圖5 基于蟻群算法的控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖從仿真結(jié)果可以看出：系統(tǒng)的超調(diào)和誤差都較小，響應(yīng)時(shí)間也在到之間，綜合性能基本達(dá)到最優(yōu)，從而有效地提高了磁盤驅(qū)動(dòng)器的控制精度和響應(yīng)速度。因此采用蟻群算法可以設(shè)計(jì)出滿足性能要求的磁盤驅(qū)動(dòng)器。4 結(jié)論基于蟻群算法的磁盤驅(qū)動(dòng)器雖然獲得了較好的控制效果，但是蟻群算法是一種概率算法，尤其是各參數(shù)選取的合理性目前還沒得到理論上的支持，大多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來選取，這將直接影響最優(yōu)解的質(zhì)量。另外，將蟻群算法和其他智能算法結(jié)合起來設(shè)計(jì)磁盤驅(qū)動(dòng)器也有待進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)1郭永新，謝紅衛(wèi).磁盤讀取系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制J.計(jì)算機(jī)仿真，2005.2李楠.灰色PID控制在磁盤驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2007.3