CN1186779C - 磁盘装置的控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种磁盘装置的控制装置、方法、记录媒体及检查方法和装置，其特征在于，用噪声测定部分(110)测定叠加在位置检测部分(103)检测到位置上的噪声大小，用增益确定部(111)确定对应所测定噪声大小的推定位置增益。推定器(106)通过将逻辑算出的模型位置和将检测位置与模型位置的差与推定位置增益相乘的结果相加，高精度算出推定位置。

Description

磁盘装置的控制装置和方法

技术领域

本发明涉及磁盘装置，具体而言，涉及磁头的位置推定和位置控制。

背景技术

在用作外部存储装置的磁盘装置中，采用在记录媒体上写入伺服信息的方法控制磁头位置。该方法的一种是扇区伺服方法。该方法根据设置在磁道数据区起始部的伺服扇区的位置信息使磁头寻迹任意磁道。

伺服扇区的基本结构，由检测伺服扇区用的同步部分、写有磁道的磁道号的磁道号部分、和写有寻迹用脉冲串的脉冲串部分构成。磁头的寻迹利用磁头检测脉冲串信号来实现。因而，寻迹精度取决于脉冲串信号的检测精度。也即，磁头、磁记录媒体产生的磁噪声给寻迹精度带来恶劣影响。因此，分离叠加在脉冲串信号上的噪声以获得正确的寻迹位置信息将成为课题。

发明内容

本发明的目的着眼于解决上述课题。

本发明磁盘装置的控制装置，包含：利用脉冲串信号检测磁头相对磁道宽度方向的磁头位置的位置检测器；检测叠加在被检测的检测位置上噪声大小的噪声检测器；根据所述噪声大小确定推定增益的增益确定器；推定执行装置状态的推定器，所述推定器包含：所述执行装置的模型；算出作为所述位置检测器检测到的检测位置与所述模型算出的模型位置的差的推定误差的减法器，所述推定器：将所述推定误差乘以所述增益确定器确定的推定位置增益，将所述推定误差和推定位置增益相乘的结果与所述模型位置相加，算出推定位置，将所述推定误差乘以所述增益确定器确定的推定速度增益，将所述推定误差和推定速度增益相乘的结果与所述模型算出的模型速度相加，算出推定速度，将所述推定误差乘以所述增益确定器确定的推定偏差增益，将所述推定误差和推定偏差增益相乘的结果与所述模型算出的模型偏差相加，算出推定偏差，按规定比率将所述推定位置、推定速度和推定偏差相加。

本发明磁盘装置的控制方法，包含：(a)利用脉冲串信号检测磁头相对磁道宽度方向位置的步骤；(b)检测叠加在磁头位置上噪声大小的步骤；(c)根据噪声大小确定推定增益步骤；(d)推定执行装置状态的步骤，其中，所述步骤(c)确定推定位置增益、推定速度增益和推定偏差增益，所述步骤(d)包含(d1)利用所述执行装置的模型算出模型位置、模型速度和模型偏差的步骤，(d2)算出作为所述磁头位置与所述模型位置差的推定误差的步骤，(d3)将所述推定误差与所述推定位置增益相乘、将该相乘结果加上所述模型位置算出推定位置的步骤，(d4)将所述推定误差乘以所述推定速度增益、将该相乘结果加上所述模型速度算出推定速度的步骤，(d5)将所述推定误差乘以所述推定偏差增益、将该相乘结果加上所述模型偏差算出推定偏差的步骤，(d6)按规定比率将所述推定位置、推定速度和推定偏差相加的步骤。

附图说明

图1为本发明实施形态1中磁盘装置的基本框图。

图2为本发明实施形态1中推定器的基本框图。

图3为本发明实施形态2中盘片装置的控制装置的基本框图。

图4A-4C为本发明伺服扇区的格式说明图。

图5为磁头相对伺服扇区部分的位置和与再现的再现脉冲串信号关系的说明图。

图6为本发明实施形态1中噪声测定及噪声修正的流程图。

图7为本发明实施形态2中盘片装置的控制信号算出的基本流程图。

图8为本发明实施形态2中盘片装置的状态推定的流程图。

图9为本发明实施形态3中磁盘装置的检查工序的流程图。

具体实施方式

(实施形态1)

参照图1、图2、图4A-4C说明本发明实施形态1。

图1中，磁盘101由主轴电动机(未图示)使其旋转。

如图4A所示，在磁盘101的记录媒体部分400存在许多同心圆状的磁道。各磁道附有磁道号。具体而言，最外周磁道401的号为“0”，最大的号附给最内周磁道402。

如图4B所示，各磁道中数据扇区(DATA)与伺服扇区(SW)交替构成。

如图4C所示，伺服扇区由以下部分构成。

(1)记录同步信号的同步部分401

(2)记录磁道号的磁道号部分402

(3)记录伺服扇区号的楔形(wedge)号部分403

(4)检测磁头90的磁道宽度方向位置用的脉冲串部分404、405、406、407

在各脉冲串部分404-407记录着频率不同的A脉冲串信号，B脉冲串信号，C脉冲串信号，和D脉冲串信号。

位置检测器103由以下电路(未图示)构成。

(1)对磁头90来的再现信号放大的磁头放大器

(2)将放大后的再现信号控制在一定振幅的AGC放大器

(3)将AGC放大器的输出信号变换为数字信号的2值化电路

(4)根据2值化电路的输出信号检测伺服扇区的伺服扇区检测电路

(5)产生定时检测伺服扇区中磁道号部分402、脉冲串部分404-407的检测定时生成电路

(6)利用2值化后的信号检测磁道号和楔形号的磁道信息检测电路

(7)检测放大后A、B、C、D脉冲串信号的振幅并将检测到的信号VA、VB、VC、VD经A/D变换后输出的位置信号生成电路。而且，该位置信号生成电路利用变换为数字信号的脉冲串信号还输出磁头的磁道宽度方向的位置信息(POS)。

噪声测定部分110在控制使得例如VA和VB的电平相等状态下，测定VA和VB，并将该测定值相加。对每个伺服扇区都进行如此处理。然后进行统计处理，算出相加后的平均值，和作为噪声大小的分散值。

增益确定部分111确定：噪声测定部分110算出的噪声分散值对应的推定位置增益(LC1)117，推定速度增益(LC2)118，推定偏差增益(LC3)。

下面说明图2所示推定器106。

减法器210从磁头位置(POS)减去模型(model)位置(XEP1)，算出推定误差(ESTERR)220。

乘法器227将推定位置增益(LC1)乘以推定误差(ESTERR)。加法器237通过将该乘法结果与模型位置(XEP1)相加，算出推定位置(XE1)。

乘法器228将推定位置增益(LC2)乘以推定误差(ESTERR)。加法器238通过将该乘法结果与模型速度(XEP2)相加，算出推定速度(XE2)。

乘法器229将推定偏差增益(LC3)乘以推定误差(ESTERR)。加法器239通过将该乘法结果与模型偏差(XEP3)相加，算出推定偏差(XE3)。

以下，对模型位置(XEP1)、模型速度(XEP2)、模型偏差(XEP3)及推定位置增益(LC1)、推定速度增益(LC2)、推定偏差增益(LC3)的计算进行具体说明。

首先，说明求推定位置和推定速度的情况。利用下式(1)求模型位置XEP1、模型速度XEP2。

d(XEP)dt＝F*XEP+G*U                     (1)

这里，

$\mathrm{XEP}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{XEP}1\\ \mathrm{XEP}2\end{array}\right],$ $F=\left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 0& 0\end{array}\right],$ $G=\left[\begin{array}{c}0\\ \mathrm{Kp}\end{array}\right],$ Kp为常数

在采样系统中，如果用离散时间系统的方程式表示式(1)，则构成式(2)。

XEP(k+1)＝PHI*XEP(k)+GAMMA*U(K)         (2)

用式(2)中的PHI、GAMMA，从下面式(3)可求得推定位置增益(LC1)和推定速度增益(LC2)。

这里，

$\mathrm{LC}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{LC}1\\ \mathrm{LC}2\end{array}\right]$

式(3)中，R是噪声测定部分110预测到的噪声分散值矩阵，Q是叠加在控制输入U上的噪声分散值矩阵。

用上面求得的XEP1、XEP2、LC1及LC2和POS算出推定位置、推定速度。

但是，如果用上述方法算出推定位置、推定速度，则因模型与实际的执行装置间产生的模型误差或干扰的影响，算出的值会产生偏差。下面说明考虑到该偏差的算法。

说明求模型位置(XEP1)、模型速度(XEP2)、模型偏差(XEP3)的情况。推定位置、推定速度、推定偏差分别设定为XE1、XE2、XE3，则此时利用式(4)求得XEP1、XEP2、XEP3。

d(XEP)dt＝F*XE+G*U                           (4)

这里，

$\mathrm{XEP}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{XEP}1\\ \mathrm{XEP}2\\ \mathrm{XEP}3\end{array}\right],$ $F=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ 0& 0& \mathrm{Kp}\\ 0& 0& 0\end{array}\right],$ $G\left[\begin{array}{c}0\\ \mathrm{Kp}\\ 0\end{array}\right],$ Kp为常数

$\mathrm{XE}\left[\begin{array}{c}\mathrm{XE}1\\ \mathrm{XE}2\\ \mathrm{XE}3\end{array}\right]$

在采样控制系统中，用离散时间系统的方程表示式(4)，则构成式(5)。

XEP(k+1)＝PHI*XE(k)+GAMMA*U(k)               (5)

此时，将导出的PHI、GAMMA用于下式(6)中算出XEP1、XEP2、及XEP3。

用下式(6)表示的算法算出推定位置XE1，模型位置XEP1，推定速度XE2，模型速度XEP2，推定偏差XE3，模型偏差XEP3。

推定偏差增益Lc3的初始值根据控制响应的速度确定。之后，根据测定的噪声大小设定在初始值的0.5倍至1.5倍的范围内。LC1、LC2用式(3)求得。

下面，具体说明噪声测定部分110中的噪声测定。

图5示出磁头相对伺服扇区的位置与此时再现的再现脉冲串信号间关系。

如图5所示，脉冲串部分500、501、502、503相对于磁道520、521、522配置在图5所示位置中。磁道520、521、522的磁道宽度为TW。脉冲串部分500、501、502、503分别记录有A脉冲串信号、B脉冲串信号、C脉冲串信号、D脉冲串信号。

磁头90根据磁道中磁道宽度方向位置再现脉冲串信号。磁头90再现的脉冲串信号的振幅在位置检测器中得到检测。因此，对应磁头位置检测到图5所示的信号VA，VB，VC，VD。

图6是本实施形态1中噪声测定及噪声大小修正的流程图。下面，根据图6中流程图说明噪声测定及其修正。

<步骤600>

控制磁头90的位置使VA信号与VB信号的值相等。在这种状态下，噪声测定部分110对各伺服扇区测定VA信号与VB信号并将该值相加。然后算出各扇区求得的相加值的平均值和分散值。

<步骤601>

在偶数号的磁道中，控制磁头90的位置使VA信号与VC信号相等。在该状态下测定VA信号的值(ACHI)。

同样在奇数号的磁道中，控制磁头90的位置使VA信号与VC信号相等。在该状态下测定VA信号的值(ACLO)。

ACHI与ACLO的差相当于0.5磁道宽。

<步骤602>

进行下面式(7)的运算，求得修正值(HOSEI)，用于对步骤600求得的分散值进行修正。

其中，N为平均磁道宽度(TW)的比特数。

<步骤603>

步骤600求得的分散值除以式(7)求得的修正值。从而求得修正后的分散值(Noise)。

上面，讲述了算出作为噪声大小的分散值，但也可以算出标准偏差值作为噪声大小。此时，式(7)中的HOSEI变成HOSEI＝N/GAIN。

(实施形态2)

图3为本发明实施形态2中盘片装置的控制装置的原理图。图3中，与实施形态1所示相同的构成部分赋以相同标号。因而省略其说明。如图3所示，实施形态2在实施形态1的基础上增加了如下构成部分。

·从目标位置(DESPOS)减去推定位置(XE1)的减法器300

·将减法器300算得的结果乘以规定系数的乘法器310

·对推定速度(XE2)乘以规定系数的乘法器312

·对推定偏差(XE3)乘以规定系数的乘法器314

·将乘法器310、312、314的乘法结果相加输出控制信号(U)的加法器315

借助上述结构，驱动电路根据控制信号(U)驱动驱动机构102中音圈电动机(VCM)。结果，控制磁头90跟踪规定的磁道。

下面，参照图7和图8说明控制信号算出的过程。

<步骤700>

检测磁头90检测到的A、B、C、D脉冲串信号的振幅，对该振幅值进行A/D变换，生成位置信号VA、VB、VC、VD。

根据位置信号VA、VB、VC、VD生成磁头的磁道宽度方向的位置信息(POS)。正常记录或再现时用VA与VB的差求得位置信息(POS)。

<步骤710>

该步骤由实施形态1中说明的图6中步骤601-603构成。其处理与实施形态1的相同，故省略其说明。

<步骤720>

根据实施形态1中说明的式(3)算出推定位置增益LC1，推定速度增益LC2。推定偏差LC3首先根据控制系统的响应速度确定，然后设定成步骤710中测定的噪声分散值对应的规定值。

<步骤730>

步骤730是算出控制信号U的步骤。下面参照图8详细说明该步骤。

<步骤731>

这是算出推定模型位置XEP1、推定模型速度XEP2、推定模型偏差XEP3的步骤。具体而言，根据实施形态1中说明的式(6)算出。

<步骤732>

从磁头位置POS减去XEP1，算出推定误差ESTERR。

<步骤733>

将ESTERR乘以LC1，对该相乘结果加XEP1，算出推定位置(XE1)。

<步骤734>

将ESTERR乘以LC2，对该相乘结果加XEP2，算出推定位置(XE2)。

<步骤735>

将ESTERR乘以LC3，对该相乘结果加XEP3，算出推定位置(XE3)。

<步骤736>

从目标位置DESPOS减去XE1，对该结果乘以常数K1。对XE2和XE3分别乘以常数K2和K3。然后将这些乘法结果相加，算出控制信号U。

K1、K2是决定于控制响应速度的值。在本实施例中，K3取“1”。

以上，参照图7、8说明了本发明盘片装置的控制方法，然而，存储执行这些步骤的计算机程序的记录媒体也包含在本发明中。

如上所述，本发明的磁盘控制装置、方法、记录媒体能够正确检测位置信息，当记录再现数据时，能相对目标位置高精度移动磁头加以寻迹。也即，在位置信号上叠加噪声或驱使磁头移动的执行装置中产生干扰情况下，也能高精度、稳定地高速跟踪控制磁头。

(实施形态3)

本实施形态涉及生产工序中磁盘装置的检查装置和检查方法。

本发明磁盘装置的检查装置的结构与实施形态2所示的图3相同，故省略动作说明。

本实施形态中磁盘装置的检查装置，利用实施形态1中说明的分散值或标准偏差值检查装置的性能。

下面，参照图9说明磁盘装置的检查过程。

<步骤900>

该步骤由实施形态1中说明的步骤600-603构成。这些处理与实施形态1的相同，省略其说明。

<步骤901>

当步骤600求得的分散值或步骤603求得的修正过的分散值大于规定值(例如，平均值的5％)时，进入步骤902。

分散值在规定值以下时，判断为盘片装置是合格品。然后结束检查。

<步骤902>

检查检查履历。

根据检查结果作以下处理。

·在伺服扇区未改写情况下，进入步骤903。在步骤903改写伺服扇区中信息，然后进入步骤900。

·若伺服扇区已实施改写，而盘片交换未实施情况下，进入步骤903。此时，在步骤903交换磁盘101，并将新的位置信息记录在伺服扇区。然后进入步骤900。

·在伺服扇区的改写和磁盘交换都完成的情况下，进入步骤904。在步骤904实施磁头90的交换后进入步骤900。

·在伺服扇区的改写、磁盘及磁头交换都完成的情况下，判断为不合格品，并结束检查。

Claims (8)

1.一种磁盘装置的控制装置，所述磁盘装置包含磁盘和执行装置，所述磁盘在圆周方向分割成多个数据区之间设有记录磁道号和多个脉冲串信号的伺服扇区，所述执行装置驱动磁头在所述磁盘上记录再现数据，其特征在于，所述控制装置包含：

利用所述脉冲串信号检测所述磁头相对磁道宽度方向位置的位置检测器；

检测叠加在所述位置检测器检测到检测位置上的噪声大小的噪声检测器；

根据所述噪声大小确定推定增益的增益确定器；

推定执行装置状态的推定器，所述推定器包含：

所述执行装置的模型；

算出作为所述位置检测器检测到的检测位置与所述模型算出的模型位置的差的推定误差的减法器，

所述推定器

将所述推定误差乘以所述增益确定器确定的推定位置增益，

将所述推定误差和推定位置增益相乘的结果与所述模型位置相加，算出推定位置，

将所述推定误差乘以所述增益确定器确定的推定速度增益，

将所述推定误差和推定速度增益相乘的结果与所述模型算出的模型速度相加，算出推定速度，

将所述推定误差乘以所述增益确定器确定的推定偏差增益，

将所述推定误差和推定偏差增益相乘的结果与所述模型算出的模型偏差相加，算出推定偏差，

按规定比率将所述推定位置、推定速度和推定偏差相加。

2.如权利要求1所述的磁盘装置的控制装置，其特征在于，所述推定器

将所述推定误差乘以所述增益确定器确定的推定位置增益，

将所述推定误差和推定位置增益相乘的结果与所述模型位置相加。

3.如权利要求1所述的磁盘装置的控制装置，其特征在于，所述推定器

将所述推定误差乘以所述增益确定器确定的推定速度增益，

将所述推定误差与推定速度增益相乘的结果与所述模型算出的模型速度相加。

4.如权利要求1所述的磁盘装置的控制装置，其特征在于，所述推定器

将所述推定误差乘以所述增益确定器确定的推定偏差增益，

将所述推定误差与推定偏差增益相乘的结果与所述模型算出的模型偏差相加。

5.如权利要求1至4任一项权利要求所述的磁盘装置的控制装置，其特征在于，所述噪声测定器

将所述磁头位置控制用的脉冲串信号的振幅相加，

算出相加后的振幅值的平均值和偏差值，

将所述偏差值作为所述噪声大小。

6.如权利要求5所述的磁盘装置的控制装置，其特征在于，

用磁头位置检测增益修正所述偏差值，

将修正后的偏差值作为所述噪声大小。

7.如权利要求6所述的磁盘装置的控制装置，其特征在于，将所述偏差值的分散值或标准偏差值作为所述噪声大小。

8.一种磁盘装置的控制方法，所述磁盘装置包含磁盘和执行装置，所述磁盘在圆周方向分割成多个数据区之间设有记录磁道号和多个脉冲串信号的伺服扇区，所述执行装置驱动磁头在所述磁盘上记录再现数据，其特征在于，包含：

(a)利用所述脉冲串信号检测所述磁头相对磁道宽度方向的磁头位置的步骤；

(b)检测叠加在所述磁头位置上噪声大小的步骤；

(c)根据所述噪声大小确定推定增益步骤；

(d)推定所述执行装置状态的步骤，其中，

所述步骤(c)确定推定位置增益、推定速度增益和推定偏差增益，

所述步骤(d)包含：

(d1)利用所述执行装置的模型算出模型位置、模型速度和模型偏差的步骤，

(d2)算出作为所述磁头位置与所述模型位置差的推定误差的步骤，

(d3)将所述推定误差与所述推定位置增益相乘、将该相乘结果加上所述模型位置算出推定位置的步骤，

(d4)将所述推定误差乘以所述推定速度增益、将该相乘结果加上所述模型速度算出推定速度的步骤，

(d5)将所述推定误差乘以所述推定偏差增益、将该相乘结果加上所述模型偏差算出推定偏差的步骤，

(d6)按规定比率将所述推定位置、推定速度和推定偏差相加的步骤。

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