Математическое моделирование динамики дисковых устройств резервного копирования инфокоммуникационных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Бирюкова, Ольга Александровна

• Бирюкова, Ольга Александровна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бирюкова, Ольга Александровна

Введение.

Глава 1. Анализ функционирования дисковых устройств систем резервного копирования и хранения информации в инфокоммуникационных системах.

1.1. Дисковые устройства хранения данных.

1.2. Принципы магнитной записи на жесткий диск.

1.3. Пути повышения плотности записи.

1.3.1. Линейная плотность.

1.3.2. Плотность дорожек.

1.4 Основные причины возникновения ошибок позиционирования

1.5 Принципы построения системы позиционирования блока головок жестких дисков.

1.6 Система хранения данных.

1.6.1. Функции системы хранения данных.

1.6.2. Выбор заданного массива.

1.6.3. Выбор дискового массива.

1.7. Визуализации в системах хранения.

1.8. Постановка цели и задач исследований.

Глава 2. Математическое моделирование динамики дисков в устройствах резервного копирования информации.

2.1. Математическое моделирование радиальных колебаний дисков

2.2. Моделирование колебаний диска в плоскости его вращения

2.2.1. Методика аналитического исследования.

2.2.2. Плоские осесимметричные колебания диска.

2.2.3. Плоские неосесимметричные колебания диска.

2.2.4. Учет внутреннего трения в материале диска.

2.2.5. Расчет нелинейного случая (амплитудно-зависимое рассеяние энергии в материале диска).

2.3. Математическое моделирование собственных колебаний дисков с помощью метода конечных разностей.

2.3.1. Постановка задачи.

2.3.2. Уравнения.

2.4. Полученные результаты и выводы.

Глава 3. Идентификация параметров узла «диск — считывающая головка» и рассеяния энергии в материале диска.

3.1. Идентификация параметров узла «диск — считывающая головка»

3.2. Математическая модель рассеяния энергии в материале диска в зависимости от формы его колебаний.

3.2.1. Исходные предположения и основные уравнения.

3.2.2. Определение логарифмического декремента затухания магнитного диска при его поперечных колебаниях.

3.3. Полученные результаты и выводы.

Глава 4. Экспериментальные исследования колебаний однодискового устройства резервного копирования информации.

4.1. Поперечные колебания диска однодискового устройства . 109 4.1.1. Экспериментальные исследования.

4.2. Конструкционное демпфирование колебаний тонких дисков, закрепленных на внутреннем контуре.

4.2.1. Методика определения логарифмического декремента колебаний.

4.2.2. Влияние условий закрепления диска на демпфирование колебаний.

4.3. Исследование причин вибраций диска однодискового устройства.

4.4. Метод обобщения результатов анализа случайных вибраций квазистационарного типа.

4.5. Двухпараметрическая оценка доверительных интервалов для вейбулловского закона распределения экстремумов вибраций дисковых устройств.

4.6. Полученные результаты и выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое моделирование динамики дисковых устройств резервного копирования инфокоммуникационных систем»

Актуальность темы. Последние несколько лет большая часть информации на предприятиях хранилась на серверах или на системах хранения данных, которые подключались непосредственно к серверам. По мере увеличения объема данных и количества накопителей подобная архитектура становилась дорогой, слабо масштабируемой, сложной в управлении и недостаточно надежной. Дальнейшим шагом на пути эволюции систем хранения стали сети хранения данных инфокоммуникационных систем, в которых системы хранения данных (диски) соединяются с вычислительными ресурсами (серверами) через специализированную сеть (SAN), либо системы хранения данных, взаимодействие с которыми осуществляется по обычным сетям передачи данных (NAS). Использование сетей хранения данных позволяет существенно сократить затраты на обслуживание и масштабирование систем хранения данных. Сети хранения данных представляют комбинацию аппаратных и программных продуктов, позволяющих не только обеспечить взаимодействие вычислительных подсистем с подсистемами хранения данных, но и предоставить удобные средства для управления всеми компонентами. Существуют два типа сетей хранения данных: SAN - обеспечивающая блочный доступ к дисковым подсистемам, NAS -предоставляющая файловый доступ.

Оба этих решения позволяют существенно упростить систему хранения, что жизненно необходимо при ведении систем электронного бизнеса. Сети хранения данных позволяют обеспечить высокую масштабируемость, управляемость и надежность, сокращая при этом затраты на наращивание и обслуживание систем хранения данных.

Разделение дисковых и вычислительных подсистем позволяет организовывать и использовать услуги хранения информации. Операторы услуг хранения могут предлагать заказчикам не только определенный объем внешней памяти, но и защиту информации, резервное копирование, реплицирование, гарантируя при этом определенный в SLA уровень работоспособности и производительности.

Увеличение объема хранимых данных, более жесткие требования к отказо-усточивости, увеличение затрат на обслуживание и т. д. вынуждают пользователей объединять дисковые подсистемы. Без эффективной стратегии сети хранения данных использование дисков составляет всего лишь около 40-50%. При объединении дисковых подсистем: - эффективно используются все имеющиеся системы хранения данных, такие как RAID и накопители на магнитных лентах; повышается доступность хранилищ благодаря унификации доступа к различным устройствам хранения вне зависимости от их размещения; упрощается наращивание благодаря объединению множества простых хранилищ в несколько централизованных систем хранения данных; снижается стоимость единицы хранения, поскольку могут использоваться диски с оптимальной стоимостью; снижаются административные расходы благодаря централизации управления системой хранения данных.

Объединение дисковых подсистем может осуществляться организацией как SAN, так и NAS. При этом первый подход обеспечивает высокоскоростной блочный доступ к дискам, что необходимо системам с интенсивными вычислениями и базами данных, а второй ориентирован на файловый доступ.

Информация давно считается одним из основных ресурсов. Для многих предприятий потеря компьютерных данных может стать причиной серьезных проблем. Организация надежной и эффективной системы резервного копирования является одной из важнейших задач по обеспечению сохранности информации в сети. Согласно данным корпорации Intel простой серверов корпоративных сетей в 55% процентах случаев происходит из-за выхода из строя систем хранения информации. Согласно данным компании Strategic Research простой сервера сети масштаба предприятия в течение часа обходиться крупной компании более чем в $100000. Одно из средств обеспечения быстрого восстановления утерянных данных с целью минимизации простоя вычислительной сети - организация надежной и эффективной системы резервного копирования.

Использование приложений электронной коммерции предъявляет более жесткие требования к хранению информации и требует не только их сохранности, но и круглосуточной доступности. Добиться этого можно, используя реп-лицирование, резервное копирование и аварийное восстановление. Для повышения надежности систем хранения данных применяют: резервное копирование данных для защиты от повреждений или потери, осуществляемое в соответствии с определенными правилами; удаленную репликацию данных для распространения данных, тестирования приложений, защиты от стихийных бедствий; процедуры перехода с основной системы хранения данных на резервную в случае сбоя; процедуры восстановления дисковых подсистем.

Однако дисковые устройства резервного копирования и хранения информации (УРК) структурно включают динамические системы записи/чтения информации и узел механической развертки носителя информации. Последний идентифицируется сложной многомерной колебательной системой, функционирующей в условиях воздействия на нее случайных возмущений и вынуждающих сил. Поэтому одной из главных проблем при конструировании УРК является обеспечение высокой динамической точности вращения диска, поскольку именно узел вращения диска в большей мере, чем система записи/чтения информации, влияет на точность и качество отображения информации.

Дисковые приводы должны обладать низкой виброактивностью за счет обеспечения конструкционного демпфирования вибраций дисков, применения аналитического метода решения задачи моделирования колебаний дисков для получения полных выражений колебаний диска для любого закона изменения угловой скорости основного вала. В работе данная проблема решается с помощью основ прецизионного приборостроения и уравнений математической физики.

Объектом исследования являются инфокоммуникационные системы, дисковые УРК, динамическая система: магнитный диск - контактная магнитная головка - упругий держатель головки; крутильные колебания вала приводного двигателя; модель колебаний магнитной головки, соприкасающейся с движущимся диском; плотность и точности записи - чтения информации; оценка устойчивости работы дискового УРК.

Предметом исследования являются: математические модели радиальных и плоскостных упругих осесимметричных колебаний дисков; конечно-разностные уравнения собственных колебаний диска; идентификации оптимальных механических параметров узла развертки диска; изменение логарифмического декремента колебаний тонкой изотропной пластинки в зависимости от формы колебаний; математическая модель простой однородной цепи Маркова для вероятностной структуры процесса изменения во времени статистических параметров квазистационарной вибрации диска; двухпараметрическая оценка доверительных интервалов для определяющих параметров вейбулловского распределения вероятностей экстремальных значений вибраций дисков.

Цель работы - работка и научное обоснование технических и методических решений, направленных на повышение динамической точности функционирования устройств резервного копирования информации на диски путем математического моделирования радиальных и плоских упругих колебаний дисков, идентификации параметров узла «диск- головка чтения» и изучения рассеяния энергии в материале дисков для увеличения степени конструкционного демпфирования колебаний тонких дисков, внедрение которых позволит существенно повысить плотность и точность записи - чтения информации в сетях хранения данных.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

- провести анализ перспективных конструкций дисковых устройств копирования и хранения информации различного типа; выявить особенности конструирования динамических систем этих устройств;

- предложить аналитический метод решения задачи моделирования радиальных колебаний дисков, и на его основе получить полные и окончательные выражения радиальных колебаний диска для любого закона изменения угловой скорости основного вала УРК;

- разработать методику расчета плоских упругих колебаний диска, применимую для исследования его вынужденных колебаний, возбуждаемых крутильными и радиальными колебаниями приводного вала устройства, с учетом диссипативных свойств материала диска;

- получить конечно-разностные уравнения собственных колебаний для характерных точек сетки на диске, сочетающих неоднородные граничные условия;

-.получить и исследовать математическую модель динамики основного механического узла УРК: динамическая система - магнитный диск - контактная магнитная головка - упругий держатель головки;

- провести экспериментальные исследования поперечных колебаний диска однодискового УРК со сменными дисками, поскольку именно такие колебания существенно сказываются на качестве записи-чтения импульсных сигналов;

-экспериментально исследовать конструкционное демпфирование колебаний тонких дисков, закрепленных на внутреннем контуре, изучить как влияет изменение условий закрепления тонких дисков на контуре на демпфирование колебаний;

- установить, правомерно ли отнести к квазистационарному типу имеющую место нестационарная вибрацию дисков УРК, изменение статистических параметров которой в пределах минимально допустимого интервала обработки не превышает величины отклонения этих параметров из-за погрешностей измерения и анализа;

- оценить возможность использования информации об экстремальных значениях вибрационного процесса для оценки устойчивости работы дискового УРК при вибрационных воздействиях.

Методы исследования. В работе применялись теоретические и экспериментальные исследования. Структурные схемы измерительных средств созданы с учетом теоретических основ информатики и микропроцессорных вычислительных средств. При проектировании технических средств контроля и диагностики УРК, получении оценок погрешностей записи-чтения сигналов использовались теоретические основы радиоэлектроники, теория точной магнитной записи и основы вычислительной техники. Аналитические исследования динамики узла развертки дискового носителя информации осуществлялись на основе теории машин и механизмов, теории колебаний и динамики, прочности машин, приборов и аппаратуры.

Для изучения свойств точности записи-чтения информации применялись методы теории вероятностей, математической статистики и теории случайных функций. Теоретические исследования базируются на основах теории колебаний, математического моделирования дискретно-контитуальных систем, корреляционной теории стационарных случайных процессов. Математические модели вращения упругого плоского диска составлялись на базе уравнений математической физики.

В целях проверки теоретических положений были спроектированы и изготовлены макет экспериментального устройства для записи-чтения цифровых данных на движущемся дисковом носителе. Экспериментальные исследования базируются на использовании методов кинематического и динамического анализа параметров и характеристик механизмов с учетом метрологических характеристик средств измерений.

Разработка информационно-измерительных средств MTJI проводилась на основе теории измерения электрических и механических величин. Оценка погрешностей измерений основана на теории точности измерительных систем.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждена результатами системного анализа динамики прецизионных узлов развертки дисковых носителей информации, использованием их математических моделей в виде систем дифференциальных уравнений в частных производных. При решении поставленных задач составлялись конечно-разностные уравнения собственных колебаний на основе полурегулярной радиальной сетки, разрабатывался алгоритм обобщения квазистационарных статистических характеристик колебаний дисков УРК, эксперименты проводились на высокоточном оборудовании и учитывались апробированные эмпирические данные.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечена использованием аттестованных средств измерений динамических характеристик узла развертки диска в УРК, большим объемом экспериментального материала, статистическими методами обработки данных и хорошей воспроизводимостью результатов.

На защиту выносятся результаты исследований по разработке эффективных технических и методических решений, направленных на повышение надежности и динамической точности функционирования системы записи-чтения в дисковых УРК, в том числе:

- определение крутильных колебаний вала приводного двигателя как источника плоскостных осесимметричных колебании; установление факта, что колебания диска в радиальном направлении являются чисто деформативными, а в тангенциальном - суммируются по всему спектральному составу как колебания диска твердого и деформируемого тела.

- обнаружение того, что в случае осесимметричных плоскостных дефор-мативных колебаний тангенциальная составляющая перемещений заметно превышает радиальную ввиду характера сил, действующих в тангенциальном направлении, а также собственных частот и собственных форм колебании, а в случае колебаний с одним, двумя и т.д. узловыми диаметрами радиальная и тангенциальная составляющие перемещения близки по величине между собой;

- исследование изменения логарифмического декремента колебаний тонкой изотропной пластинки в зависимости от формы колебаний; рассмотрение диска с центральным отверстием, жестко защемленного по внутреннему контуру; рассмотрение формы колебаний с узловыми диаметрами; применение метода средних напряжений для определения логарифмического декремента конструкции; графики изменения логарифмического декремента.

- анализ полученных оценок корреляционных функций и спектральных плотностей для реализаций поперечных колебаний диска, записанных в различные интервалы времени, который дает возможность рассматривать поперечные колебания вращающегося тонкого диска как случайный стационарный процесс, обладающий эргодическим свойством, что делает предположение о целесообразности регистрации поперечного отклонение вращающегося диска одновременно в пяти точках над диском, над ступицей и колпаком, вполне оправданным;

- исследование одномерной динамической системы, в которой за вход принимались осевые колебания основного вала подшипниковой подвески, а за выход - колебания зазора между магнитной головкой и диском однодискового УРК со сменным носителем информаци;

- вероятностная структура процесса изменения во времени статистических параметров квазистационарной вибрации, описываемая математической моделью простой однородной цепи Маркова; вывод, что, исходя из реальных свойств отдельных реализаций вибрационного процесса дисков УРК, вероятностная структура оценок статистических характеристик в каждом элементе цепи Маркова может в большинстве случаев приниматься нормальной;

- оценка устойчивости работы дискового УРК при вибрационных воздействиях по информации об экстремальных значениях вибрационного процесса, при котором за основную характеристику, содержащую требуемую информацию, принимался закон распределения вероятностей экстремальных значений;

- аналитическое получение двухпараметрической оценки для доверительных интервалов для определяющих параметров вейбулловского распределения, по которым можно найти доверительные границы для любой точки закона распределения колебаний дисков УРК.

Научная новизна полученных результатов определяется проведенными комплексными исследованиями, в результате которых рассмотрены внутренние колебания диска УРК, когда угловая скорость основного вала изменяется по любому закону, определены частоты собственных колебаний диска и предложен способ изменения этих частот, предложена методика идентификации оптимальных механических параметров системы по отношению к поперечным колебаниям диска и проведены экспериментальные исследования конструкционного демпфирования колебаний тонких дисков, закрепленных на внутреннем контуре, в ходе которых:

- предложены аналитический метод решения задачи моделирования радиальных колебаний дисков и методика расчета плоских упругих колебаний диска УРК, которая применима для исследования вынужденных колебаний диска, возбуждаемых крутильными и радиальными колебаниями приводного вала;

- получены выражения в конечных разностях для уравнений собственных колебаний круглых тонких изотропных дисков при точной записи выражений для контурных точек с исключенными законтурными точками; конечно-раз-ностное уравнение для приведенной поперечной силы на контуре диска использовано для исключения второго ряда законтурных точек, а законтурные точки первого ряда исключены с помощью конечно-разностного выражения для уравнения изгибающего момента на контуре; применение полурегулярной радиальной сетки вызвано формой пластинки и условием концентраций массы элементарных площадок в центре тяжести площадки, вызывающим неравномерное расположение точек по радиусу, так как в случае круглой пластинки построение регулярной сетки требует предварительного решения системы уравнений для установления размеров площадок, дающих регулярный шаг сетки вдоль радиуса; составлены уравнения для характерных точек, сочетающих различные неоднородные граничные условия;

- выявлено, что в случае применения диска УРК, имеющего основу с меньшим по сравнению с металлами отношением модуля упругости к плотности, деформативные плоскостные колебания становятся препятствием для достижения высокой плотности и точности записи - чтения информации;

- определено, что для существенного уменьшения плоскостных колебаний диска УРК необходимо применение приводов с высокоравномерным вращением исполнительного вала при низкочастотном спектре его крутильных и радиальных колебаний; проведенные экспериментальные исследования показали, что такие требования обеспечиваются пневмоэлектрическим приводом с аэростатической подвеской вала;

- полученные характеристики спектральных плотностей прижимного колпака, края ступицы и различных трех диаметров диска дают возможность судить о зависимости распределения частотного спектра колебаний от места закрепления ступицы на приводном валу до края вращающегося диска; такие данные особенно важны при контактных записи - чтении информации, ибо они обуславливают динамические характеристики держателя магнитной головки;

- для обеспечения возможно более стабильного зазора между магнитной головкой и диском во времени исследованы возмущения, вызывающие колебания этого зазора в рабочих условиях, определена степень влияния возмущений и предусмотрены меры по снижению их влияния; рассматривая случайные колебания зазора как стохастический процесс, показано, что исследуемую систему можно аппроксимировать линейной математической моделью с несколькими входами и выходами; необходимо также отметить, что при построении математических моделей функционирующих систем использовался только эмпирический материал, связанный с изучением реальных входных и выходных сигналов исследуемого объекта, что позволяет наиболее полно учитывать реальные условия его функционирования;

- установлено, что при большом количестве реализаций колебаний дисков и участков квазистационарности оценки статистических характеристик требуют обобщении, для чего разработан алгоритм обобщения, исходя из установленной вероятностной структуры вибраций квазистационарного типа, который предусматривает представление всей обобщенной информации в виде совокупности функции распределения вероятностей для различных сочетаний величин искомых статистических характеристик на первом участке вибрационного процесса и функций распределения вероятностей переходов от одного сочетания величин статистических характеристик к другому при рассмотрении любых двух смежных участков квазистационарности.

Практическая ценность. Определено, что радиальные колебания основного вала дискового устройства УРК возбуждают в диске плоскостные неосе-симметричные (с некоторым числом узловых диаметров) колебания. При этом, как радиальные, так и тангенциальные результирующие перемещения получаются суммированием деформативных и недеформативных колебаний. Кроме того, в случае упругого крепления диска в жесткой ступице возможно изменение собственных радиальных колебаний диска в достаточно широких пределах. Это позволяет расширить область применения исследованной конструкции диска.

Установлено, что для расчета плоскостных колебаний дисков УРК особенно важно учитывать высокочастотные составляющие функции возбуждения, несмотря на сравнительную малость их амплитуд в составе спектра колебаний вала приводного двигателя. Расчеты показали, что демпфирующие свойства магнитного диска с повышением порядка формы колебаний снижаются. Основную роль в снижении логарифмического декремента при повышении порядка формы колебаний играет снижение средних напряжений в диске. Полученные результаты принципиально соответствуют результатам экспериментального исследования тех же дисков. Проведенные исследования показывают, что магнитные диски УРК информации должны изготавливаться из материалов с высокими поглощающими свойствами.

Проведены экспериментальные исследования конструкционного демпфирования колебаний тонких дисков, закрепленных на внутреннем контуре. Определено, что изменение условий закрепления тонких дисков на внутреннем контуре является основным фактором увеличения демпфирования колебаний. Изменение условий закрепления дисков на внутреннем контуре сильно влияет на низшие формы собственных колебаний. Установлено, что демпфирование колебаний возрастает с применением промежуточных прокладок между диском и прижимными кольцами из материала с большей упругой вязкостью. Доказано, что с применением прижимных колец с вырезами по части сектора и промежуточных прокладок можно повысить демпфирование колебаний с одновременным снижением частот собственных колебаний диска.

Определено, что одной из основных причин колебаний диска УРК являются шарикоподшипниковые опоры основного вала, поскольку неточности изготовления деталей предварительно натянутого шарикоподшипника вызывают колебания ротора. Основной вал дискового УРК представляет собой вертикальный жесткий ротор, вращающийся в двух предварительно натянутых радиаль-но-упорных шарикоподшипниках высокой точности. Проведенные аналитические исследования показали, что воздействие двух шарикоподшипников на колебания ротора равно сумме воздействий каждого из шарикоподшипников в отдельности. Для дисковых УРК основной нагрузкой, воспринимаемой подшипниками, является усилие предварительного натяга.

Реализация работы в производственных условиях. Разработанные автором работы математические модели динамики узла развертки дискового носителя информации и полученные аналитические зависимости в результате решения дифференциальных уравнений в частных производных, отображающих динамику взаимодействия магнитный диск - контактная магнитная головка - упругий держатель головки использованы на ряде предприятий для проектирования и создания высокоинформативных, быстродействующих и надежных УРК информации на дисках, предназначенных для корпоративных инфокоммуникационных систем.

Созданные автором математическое и методическое обеспечение, технические средства и полученные экспериментальные результаты целесообразно использовать на предприятиях прецизионного приборостроения и телекоммуникационных систем для создания высокоточных и многофункциональных стриммеров дискового типа, обладающих высокой скоростью обмена информацией с серверами и компьютерными сетями предприятий- пользователей УРК.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 32, 33 Научно-технических конференциях ИжГТУ (Ижевск, 2002, 2003); Международном Самарском симпозиуме телекоммуникаций (Самара, 2003); International conference «Vibroingeneering, 2003» (Kaunas, 2003); V Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций» (Самара, 2004) Международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2005); Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 2005); 32 Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникациях и бизнесе» (Украина, Крым, Ялта - Гурзуф, 2005).

Публикации. Результаты работы отражены в 14 научных трудах: 3 статьи в центральной печати, 8 статей в научно-технических журналах и сборниках, 2 депонированные рукописи (объемом 53 и 21 страниц) и 1 тезис доклада на научно-технической конференции.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 4 главы и заключение, изложенные на 155 с. машинописного текста. В работу включены 48 рис., 6 табл., список литературы из 129 наименований и приложение, в котором представлен акт об использовании результатов работы.

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Бирюкова, Ольга Александровна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате впервые проведенных комплексных исследований осуществлены работка и научное обоснование технических и методических решений, направленных на повышение динамической точности функционирования устройств резервного копирования информации на диски путем математического моделирования радиальных и плоских упругих колебаний дисков, идентификации параметров узла «диск- головка чтения» и изучения рассеяния энергии в материале дисков для увеличения степени конструкционного демпфирования колебаний тонких дисков, внедрение которых позволит существенно повысить плотность и точность записи - чтения информации в сетях хранения данных.

2. Предложен аналитический метод решения задачи моделирования радиальных колебаний дисков, с помощью которого получены окончательные выражения радиальных колебаний диска для любого закона изменения угловой скорости основного вала УРК. Предложена методика расчета плоских упругих колебаний диска. Эта методика применима для исследования вынужденных колебаний диска, возбуждаемых крутильными и радиальными колебаниями приводного вала устройства, с учетом диссипативных свойств материала, которые, в свою очередь, определены экспериментально. В работе получены конечно-разностные уравнения собственных колебаний для характерных точек сетки, сочетающих неоднородные граничные условия. Для решения указанной задачи использована полурегулярная радиальная сетка.

3. Получена и исследована математическая модель динамики основного механического узла УРК - динамическая система: магнитный диск - контактная магнитная головка - упругий держатель головки. Предложена методика идентификации оптимальных механических параметров системы по отношению к поперечным колебаниям диска методом наименьших квадратов.

4. Проведены экспериментальные исследования поперечных колебаний Исследовано изменение логарифмического декремента колебаний тонкой изотропной пластинки в зависимости от формы колебаний. Рассмотрена пластинка с центральным отверстием, жестко защемленная по внутреннему контуру. Принята форма колебаний с узловыми диаметрами. Для определения логарифмического декремента конструкции применен метод средних напряжений. Построены графики изменения логарифмического декремента. Установлено, что демпфирующие свойства магнитного диска с повышением порядка формы колебаний снижаются. Основную роль в снижении логарифмического декремента при повышении порядка формы колебаний играет снижение средних напряжений в диске.

5. Проведены экспериментальные исследования поперечных колебаний диска однодискового УРК со сменными дисками, поскольку такие колебания существенно сказываются на качестве записи-чтении импульсных сигналов. Поскольку интерес представляют динамические поперечные колебания диска, а также ступицы с прижимным колпаком, то перед каждым замером устанавливалось статическое положение диска, ступицы и прижимного колпака. Для этого регистрировалась информация о поведении диска в пяти диаметрах, а также края ступицы и прижимного колпака при весьма медленном равномерном провороте диска.

6. Проведенный анализ полученных оценок корреляционных функций и спектральных плотностей для реализаций поперечных колебаний диска, записанных в различные интервалы времени, дает возможность рассматривать поперечные колебания вращающегося тонкого диска как случайный стационарный процесс, обладающий эргодическим свойством. Полученные характеристики спектральных плотностей прижимного колпака, края ступицы и различных трех диаметров диска дают возможность судить о зависимости распределения частотного спектра колебаний от места закрепления ступицы на приводном валу до края вращающегося диска. Такие данные особенно важны при контактной записи - чтения информации, ибо они обуславливают динамические характеристики держателя магнитной головки.

7. Проведены экспериментальные исследования конструкционного демпфирования колебаний тонких дисков, закрепленных на внутреннем контуре. Определено, что изменение условий закрепления тонких дисков на внутреннем контуре является основным фактором увеличения демпфирования колебаний. Изменение условий закрепления дисков на внутреннем контуре сильно влияет на низшие формы собственных колебаний. Определено, что демпфирование колебаний возрастает с применением промежуточных прокладок между диском и прижимными кольцами из материала с большей упругой вязкостью. Доказано, что с применением прижимных колец с вырезами по части сектора и промежуточных прокладок можно повысить демпфирование колебаний с одновременным снижением частот собственных колебаний диска.

8. Определено, что одной из основных причин колебаний диска УРК являются шарикоподшипниковые опоры основного вала, поскольку неточности изготовления деталей предварительно натянутого шарикоподшипника вызывают колебания ротора. Основной вал дискового УРК представляет собой вертикальный жесткий ротор, вращающийся в двух предварительно натянутых ради-ально-упорных шарикоподшипниках высокой точности. Проведенные аналитические исследования показали, что воздействие двух шарикоподшипников на колебания ротора равно сумме воздействий каждого из шарикоподшипников в отдельности. Для дисковых УРК основной нагрузкой, воспринимаемой подшипниками, является усилие предварительного натяга.

9. Для обеспечения возможно более стабильного зазора между магнитной головкой и носителем информации во времени исследованы возмущения, вызывающие колебания этого зазора в рабочих условиях, определена степень влияния возмущений и предусмотрены меры по снижению их влияния. Рассматривая случайные колебания зазора как стохастический процесс, показано, что исследуемую систему можно аппроксимировать линейной математической моделью с несколькими входами и выходами. Необходимо также отметить, что при построении математических моделей функционирующих систем использовался только эмпирический материал, связанный с изучением реальных входных и выходных сигналов исследуемого объекта, что позволяет наиболее полно учитывать реальные условия его функционирования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бирюкова, Ольга Александровна, 2005 год

1. Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов. -М.: Мир, 1976. -759 с.

2. Аксенов В.А., Вичес А.И., Гитлиц М.В. Точная магнитная запись. — М.: Энергия, 1973. 280 с.

3. Алешин Ю.Д. и др. Устройство для контроля за механическими перемещениями подвижных элементов / Ю.Д.Алешин, В.В.Колесников, В.И.Силаев // Приборы и техника эксперимента. 1996. - № 3. — С. 156 - 158.

4. Анализ функционирования дисковых устройств резервного копирования и хранения информации в инфокоммуникационных системах / Бирюкова О.А.; Ижевск, гос. тех. ун-т Ижевск, 2005. Деп. в ВИНИТИ 29.04.05, № 634-В 2005 - 53с.

5. Артоболевский И.И. Теория механизмов. М.: Наука, 1965.

6. Афанасьев В.В., Горностаев ЮМ. Эволюция мобильных сетей. М: МЦНТИ, ИТЦ «Мобильные коммуникации», 2001.-140 с.

7. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Гостехиздат, 1965.

8. Бабаков И.М., Теория колебаний, Изд-во Наука, М., 1985.

9. Бакушев В.А. Датчики и системы адаптации для промышленных роботов и ГПС. Настоящее и будущее // Приборы и системы управления. — 1987. № 9.-С. 27-30.

10. Балашов Е.П., Атанасов Д.Х. Накопители информации с подвижным носителем. М.: Энергоиздат, 1982.

11. Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной коммутации. М: Эко-Трендз, 2001.- 184с.

12. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. — М.: Мир, 1989.-540 с.

13. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. — М.: Мир, 1974.-464 с.

14. Бирюкова О.А. Поперечные колебания диска однодискового устройства резервного копирования и хранения информации // Интеллектуальные системы в промышленности: Сб. науч. тр. ИжГТУ.- 2005.- № 1.- Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2005.- С. 31-35.

15. Бирюкова О.А., Григорьев В.Е. Моделирование колебаний диска устройства резервного копирования в плоскости его вращения // Известия ТулГУ. Серия «Математика. Механика. Информатика». Тула: ТулГУ, 2004. - Т. 10. — Вып. З.-С. 16-24.

16. Бирюкова О.А., Лялин В.Е. Математическое моделирование радиальных колебаний гибких дисков устройств резервного копирования // Известия ТулГУ. Серия «Математика. Механика. Информатика». — Тула: ТулГУ, 2004. — Т. 10.-Вып. З.-С. 7-15.

17. Бирюкова О.А., Мальцев С.А. Метод обобщения результатов анализа случайных вибраций квазистационарного типа // Надежность и качество: Труды международного симпозиума. Ч. II / Под. ред. Н.К. Юркова Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - С. 478-483.

18. Боголюбов Н.Н., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. М., «Наука», 1978.

19. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление, Вып. I М.: Мир, 1974. - 406 с.

20. Бриллинджер Д. Временные ряды. Обработка данных и теория. Пер. с англ.-М.: Мир, 1980.-536с.

21. Вагнер О. Высокоскоростное резервное копирование // LAN. — 2003. -№ 07-08.

22. Ведов К. Некоторые рекомендации по выбору устройств хранения данных на клиентских рабочих местах в офисной локальной сети // Мир связи. Connect!. 2000. - № 9. - С.73 - 75.

23. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). М.: Машиностроение, 1978 - Т.1. Колебания линейных систем / Под ред. В.В. Болотина, 1978.-352с.

24. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). М.: Машиностроение, 1979 - Т.2. Колебания нелинейных механических систем / Под ред. И.И. Блехмана, 1979.-3 51с.

25. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). М.: Машиностроение, 1980 - Т.З. Колебания машин, конструкций и их элементов / Под ред. Ф.М. Диментберга и К.С. Колесникова, 1980.- 544с.

26. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В.Н. Челомейпред.). — М.: Машиностроение, 1981 Т.6. Защита от вибрации и ударов / Под ред. К.В. Фролова, 1981.-456с.

27. Виленкин С .Я. Статистические методы исследования систем автоматического регулирования. М., «Советское радио», 1977.

28. Владимиров Е.Н. и др. Преобразователь полярных координат в декартовы / Е.Н.Владимиров, Г.В.Шелепова, Л.Я.Эбриль // Приборы и техника эксперимента. 1987. - № 4. - С. 241.

29. Галиуллин А.С. Аналитическая динамика: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1989. -264с.

30. Гаранин М.В. и др. Сети и системы передачи информации: Учебное пособие для вузов / М.В. Гаранин, В.И. Журавлев, СВ. Кунегин. М.: Радио и связь, 2001.-336 с.

31. Гельфандбейн Я.А. Методы кибернетической диагностики динамических систем. Рига, «Зинатне», 1987.

32. Гитлиц М.В. Магнитная запись сигналов. — М.: Радио и связь, 1981.160 с.

33. Гитлиц М.В. Магнитная запись сигналов: Учеб. пособие. М.: Радио и связь, 1990.-232 с.

34. Гихман И.И., Скороход А.В. Введение в теорию случайных процессов. М.; Наука, 1977. - 568 с.

35. Го Ш. Резервирование и не только // LAN. 1997. - №5.

36. Голубев Д., Лобанов А. Сети хранения данных (SAN) // Jetlnfo № 9 (112),-2002.

37. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи. Т. 1. М.: Радио и связь, 1998.-423 с.

38. Гордеев Л.С. Аппаратура точной магнитной записи. М.: Радио и связь, 1989.-232с.

39. Григорьев Е.В., Бирюкова О.А. Идентификация параметров узла развертки устройства резервного копирования информации // Известия ТулГУ. Серия «Математика. Механика. Информатика». — Тула: ТулГУ, 2004. — Т. 10. Вып. 3.-С. 37-45.

40. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей: Энциклопедия. СПб.: Изд-во Питер, 2000. - 576 с.

41. Гурвиц М. Безотказные сети и системы // LAN. 1998. - №3.

42. Гурвиц М. Семь ступеней к управлению хранением данных // LAN. —1997.-№7.

43. Данкельбергер Дж. Резервное копирование массивов данных // LAN. —1998. -№Ц.

44. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. — М.: Мир, 1971, вып. 1.-316 с.

45. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. — М.: Мир, 1971, вып. 2.-288 с.

46. Дтер Хаар Основы гамильтовой механики М.: Наука, 1974 - 225 с.

47. Жаров А. Железо IBM 2002 или все о современном компьютере. — 9-е изд., перераб. и доп. М.: Микроарт, 2002. - 320 с.

48. Желтые страницы Internet1 98: Компьютеры и телекоммуникации: Справочник / А. Дергачев, А. Козлихин и др.; Под ред. Ю. Поляка и др. СПб.: Питер, 1998. - 574 с.

49. Желтые страницы Internet1 98: Русские ресурсы: Справочник / И. Иванова, О. Лукин и др.; Под ред. Ю. Поляка и др. СПб.: Питер, 1998. - 598 с.

50. Зайцев С.С. и др. Сервис открытых информационно-вычислительных сетей. М.: Радио и связь, 1990. - 234 с.

51. Ибрагимов А.И., Линник Ю.В. Независимые и стационарно связанные величины-М.: Наука, 1965.

52. Иориш Ю.И. Виброметрия. М.: Государственное науч.-техн. изд-во машиностроительной лит-ры, 1963. - 264 с.

53. К вопросу о протоколе оптического канала интрнет (iFCP) / Бирюкова О.А., Мальцев С.А.; Ижевск, гос. тех. ун-т Ижевск, 2005. Деп. в ВИНИТИ2904.05, № 633-В 2005 21с.

54. Карташев Д. Мультимедийные хранилища данных на серверах SNI NetVideo // Открытые системы. 1998. - №1. 58. Киселев В. Корпоративные системы хранения данных // Мир связи. Connect!. - 2000. - №9. - С.70-73.

55. Карташевский ВТ., Семенов С.Н., Фирстова Т.В. Сети подвижной связи. М.: Эко-Трендз, 2001.-302 с.

56. Катковник В.Я., Полуэтков Р.А. Многомерные дискретные системы управления. М., «Наука», 1986.

57. Киселев В. Корпоративные системы хранения данных // Мир связи. Connect!. 2000. - №9. - С.70-73.

58. Ковал ев В. Защита от катастрофы // LAN. 2001. - №2.

59. Кожанов Ю.Ф. Основы автоматической коммутации. СПб, 1999.-147 с.

60. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функции и функционального анализа. -М.: Наука, 1976. — 496 с.

61. Компьютерные сети / Пер. с англ., под общ. ред. О.А. Богомолова. -М.: Изд. отдел "Русская редакция" ТОО "Channel Trading Ltd", 1997. 696 с.

62. Концепция развития связи Российской Федерации / В.Б. Булгак, JI.E. Варакин, Ю.К. Ивашкевич и др.; Под ред. В.Б. Булгака, JI.E. Варакина. М.: Радио и связь, 1995. - 224 с.

63. Крамер Г. Математические методы статистики. — М.: Мир, 1975.-648 с.

64. Кульба В.В. и др. Резервирование данных в сетях ЭВМ. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1987. - 174 с.

65. Ладыженская Д.А. Смешанная задача для уравнений гиперболического типа. М., 1983.

66. Леонов В.П., Ширяев А.Н. К технике вычисления семиинвариантов. Теория вероятности и ее применение. Т. 3,4. М.: 1959. С. 342 - 355.

67. Лионе Ж.-Л. Некоторые методы решения нелинейных краевых задач: Пер. с фр. Изд.2. М.,2002. - 588с.

68. Лялин В.Е., Бирюкова О.А. Методика расчета плоских упругих колебаний диска устройства резервного копирования // 32-я научн.-техн. конф. ИжГТУ: Тез. докл. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. - С. 32-34.

69. Макмиллан P. AD1C объединяет диск и ленты // Computerworld. — 2003.-№37.

70. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. Пер. с франц. — М.: Мир, т.1. Основные принципы и классические методы, 1983—312с.; т.2. Техника обработки сигналов. Применения. Новые методы, 1983-256с.

71. Малахов А.Н. Кумулянтный анализ случайных негауссовых процессов и их преобразований. М.: Советское радио, 1978. - 376 с.

72. Мериан JL Диски с лентами в одном флаконе // Computerworld. 2003. -№33.

73. Мигулин В.В., В.И. Медведев, и др. Основы теории колебаний / под ред. В.В. Мигулина- М.: Нука, 1978. 392 с.

74. Мир связи и информатизации. Connect!: Сборник-каталог. М.: Изд-во «Connect!», 2000.

75. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. - 340 с.

76. Норенков И.П., Трудоношин В.А. Телекоммуникационные технологии и сети. М.: Изд-во МГУ им Н.Э. Баумана, 2000. - 248 с.

77. Основные положения развития взаимоувязанной сети связи Российской Федерации на перспективу до 2005 года: Руководящий документ. Кн. 1-12. М.: ЦНТ'И «Информсвязь», 1996.

78. Основы управления связью Российской Федерации / В.Б. Булгак, JI.E. Варакин, А.Е. Крупное и др.; Под ред. А.Е. Крупнова, JI.E. Варакина. -М.: Радио и связь, 1998. 184 с.

79. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. М., «Наука», 1971,-240с.

80. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем.1. Физматгиз, 1976.

81. Писаренко Г.С. Колебания механических систем с учетом несовершенной упругости материала. Киев, «Наукова думка», 1987.

82. Писаренко Г.С. Рассеяние энергии при механических колебаниях. Киев, 1972.

83. Престон В.К. Зачем нужны сети хранения // LAN. 2001. - №10.

84. Прохоров Ю.В., Розанов Ю.А. Теория вероятностей. — М.: Наука, 1973.-496 с.

85. Рвачев В.И. Об аналитическом описании некоторых геометрических объектов / ДАН СССР, т. 153, № 4, 1963.

86. Рвачев B.JI. Геометрические приложения алгебры логики, М., 1965.

87. Рвачев B.JL, Шкляров Л.И. О применении метода Бубнова Галеркина к решению краевых задач для областей сложной формы / Дифференциальные уравнения, т. 1, № 11, 1965.

88. Рвачев В.Л., Ющенко Е.Л. О классе функций, удобных для аналитического описания геометрических образов / Сб. Кибернетика и техника вычислений, Киев, 1964.

89. Розенкранц Л. Больше скорости, больше объема // Computerworld.2003. №35.

90. Романовский В.И. Основные задачи теории ошибок. М., Машиностроение, 1988.

91. Руководящий документ по общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС). Книга I. М.: Прейскурантиздат, 1988.-448 с.

92. Светлицкий В. А., Стасенко И. В. Сборник задач по теории колебаний.- М.: Высшая школа, 1973.

93. Свешников А.Г. и др. Лекции по математической физике М. Наука,2004,-416с.

94. Северцев Н.А. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке: Учеб. пособие для вузов. -М.: Высш. шк., 1989. — 432 с.

95. Серебренников М.Г., Первозванский А.А. Выявление скрытых периодичностей. М.: Наука, 1965. - 244 с.

96. Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами / Под ред. М. Абрамовича, И. Стиган. М., «Наука», 1979, 832с.

97. Строллингс В. Беспроводные линии связи и сети: Пер. с англ. — М.: Издат. дом «Вильяме», 2003. 640с.

98. Телекоммуникационные системы и сети. Т. 1: Учеб. пособие / Крук Б.И, Попантонопуло В.Н., Шувалов В.П. Изд. 2-е, испр. и доп. - Новосибирск: Сиб. предприятие «Наука» РАН, 1998.-536 с.

99. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики — М.: 1977-736с.

100. Уайндер С. Справочник по технологиям и средствам связи. Пер. с англ. М.: Мир, 2000. - 429 с.106; Фадеев Н.И. Технология производства узлов электронных вычислительных машин. М. «Машиностроение», 1987.

101. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. М.: Мир, 1967.-Т. 1.-499 с.

102. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. — М.: Мир, 1967.-Т. 2.-752 с.

103. Фогль Д. Интеллектуальное и быстрое копирование! // LAN. — 1997. № 8.

104. Чемпен Г. Кроссплатформенное управление данными // Открытые системы. — 1995. №4.

105. Чемус А., Лезгина Е., Кузина И. Резервное копирование в гетерогенной среде // Открытые системы. 1998. - №4.

106. Ширяев А.Н. Вероятность. М.: Наука, 1980. - 576 с.

107. Akimaru Н, Kawashima К. Teletraffic: Theory and applications, 2nd Edition, Spinger-Verlang, 1999.

108. Backup and Restore Practices for the Enterprise. Stan Stringfellow, Miroslav Klivansky, Michael Barto, Michael Barton. Prentice Hall PTR. ISBN: 013089401X. .

109. Biryukova O.A., Lyalin V.E. Математическое моделирование динамики дисковых устройств резервного копирования информации // International conference Vibroingeneering 2003, Oktober 2003 Kaunas: Litiluanian Academy of Sciences — P. 56-62.

110. Blaunstein N. Radio propagation in cellular networks. Artech House, Inc. Boston-London, 1999.

111. Bloomfied P. Fourier analysis of time series: An introduction/ John Wiley & Sons, 1976.-260 p.

112. Boucher, J. Voice teletraffic system engineering, Artech House, 1988.

113. Configuring and Tuning Databases on the Solaris Platform. Allan N. Packer, Sun Microsystems Press. ISBN: 0130834173.

114. Configuring and Tuning Oracle Storage with VERITAS Database Edition™ for Oracle. Best Practices for Optimizing Performance and Availability for Oracle Databases on Solaris.

115. Guidelines for the elaboration of a business-oriented development plan, DBTITU, 1997.122. http://eval.veritas.com/down-loads/pro/dbed22-best-practices -paper.pdf

116. Liew S.C., Lee T.T. Principles of broadband switching and networking, Chiense University of Hong Kong, 1995.

117. Telecommunication: Telephone networks 1, Televerket and Studentlitera-tur, Chartweli Bratt, 1995.

118. Telecommunication: Telephone networks 2, Televerket and Studentlitera-tur, Chartweli Bratt, 1995.

119. Thompson R.A. Telephone switching systems, Artech House, 2000.127. www.ietf.org128. www.spc-consulting.ru129. www.tapedrive.ru