论文导读：磁盘驱动器是计算机系统不可缺少的存储设备，在数字视频播放器、汽车、照相机和医疗等方面也得到了广泛的应用，可以说现在已经深入到社会的各个环节之中。本文将蚁群算法应用到磁盘驱动器系统中，有效地提高了磁盘数据访问速度和读写的可靠性，缩短了磁头寻道时间。基于蚁群算法的磁盘驱动器虽然获得了较好的控制效果，但是蚁群算法是一种概率算法，尤其是各参数选取的合理性目前还没得到理论上的支持，大多是根据经验来选取，这将直接影响最优解的质量。
关键词：蚁群算法，磁盘驱动器，最优
引言
磁盘驱动器是计算机系统不可缺少的存储设备，在数字视频播放器、汽车、照相机和医疗等方面也得到了广泛的应用，可以说现在已经深入到社会的各个环节之中。论文参考。为了满足消费类电子的应用需求，当前磁盘驱动器向小型化、微型化方向发展，但容量却在不断地增长。本文将蚁群算法应用到磁盘驱动器系统中，有效地提高了磁盘数据访问速度和读写的可靠性，缩短了磁头寻道时间。
1 磁盘驱动器模型
磁盘驱动器技术中常用的性能指标有转速、存储密度和响应时间等[1]。为了提高磁盘数据访问速度和读写的可靠性，要求磁头寻道时间尽量短，且与目标磁道的偏差不可以超过道间距的5％。由于磁道宽度非常小，因此磁头的定位精度和磁头在磁道间的移动精度要求非常高。根据上述需要，我们采用文献[2]中的传递函数：
 （1）
2 目标函数建立
合理地选择目标函数可以保证系统具有良好的性能，系统主要的性能指标包括稳定性、准确性和快速性。为了使磁盘驱动器获得更好的控制效果，我们要兼顾误差、响应时间和超调等各项性能，使其尽可能地达到最优。因此，我们考虑系统的控制量、控制误差和上升时间作为约束条件，同时还引入惩罚因子以避免超调。所以，采用如下的目标函数 [3]：
 （2）
其中， ， 为上升时间， ， ， 和 为权值，且 。论文参考。
3 参数设计及其仿真结果
文献[4]详细地介绍了基于蚁群算法的控制参数优化算法，本文不再赘述。我们直接在磁盘驱动器系统中取采样周期为1ms，输入指令为一阶跃信号，蚁群算法各参数的选择如下：蚂蚁数 =10，  =0.9， =2， =0.1， =50， =10000，目标函数中的权数取为=0.999，=0.001，=2.0，=100。论文参考。经过57次迭代后，算法收敛，获得的最优性能指标J=31.3423。
图1-图4为蚁群的寻优过程，从图中可以看出20只蚂蚁从一开始的不同路径逐渐趋于同一条路径。
图1 第1次迭代后的路径
图2 第11次迭代后的路径
图3 第25次迭代后的路径
图4 第57次迭代后的路径
基于蚁群算法的磁盘驱动器系统阶跃响应如图5所示。
图5 基于蚁群算法的控制系统阶跃响应图
从仿真结果可以看出：系统的超调和误差都较小，响应时间也在 到 之间，综合性能基本达到最优，从而有效地提高了磁盘驱动器的控制精度和响应速度。因此采用蚁群算法可以设计出满足性能要求的磁盘驱动器。
4 结论
基于蚁群算法的磁盘驱动器虽然获得了较好的控制效果，但是蚁群算法是一种概率算法，尤其是各参数选取的合理性目前还没得到理论上的支持，大多是根据经验来选取，这将直接影响最优解的质量。另外，将蚁群算法和其他智能算法结合起来设计磁盘驱动器也有待进一步研究。
参考文献
[1]郭永新，谢红卫.磁盘读取系统的神经网络控制[J].计算机仿真，2005.
[2]李楠.灰色PID控制在磁盘驱动控制系统中的应用研究[J].现代电子技术，2007.
[3]刘金琨.先进PID控制及Matlab仿真[M].电子工业出版社，2003.
[4]詹士昌，吴俊.基于蚁群算法的PID参数优化设计[J] .测控技术, 2004.
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