CN1259726A - 磁盘装置中的磁头控制单元 - Google Patents

Abstract

根据具有不同相位的相位－A和相位－B检测输出的极性的组合,在轨道内确定磁头所在的区域为区域1到4之一,在区域内根据相位－B检测输出获得磁头当前位置与目标轨道中心的位置偏差。相位－B检测输出具有与存在相位差误差的两个检测输出的范围相对应的死区。因此,即使相位差具有误差,也能够精确地计算磁头的位置偏差。

Description

磁盘装置中的磁头控制单元

本发明涉及一种用于控制磁头的磁头控制单元，以便在再现操作期间磁头在诸如软盘(FD)之类磁盘中的目标轨道中央寻找信息。

在传统的软盘驱动装置中，采用步进电机的步进驱动机械装置用做磁头进给单元，该单元用于将磁头移动到要在磁盘的记录平面上以同心方式进行记录的轨道。借助于该磁头进给单元的机械步进操作，磁头定位在轨道中。代替步进驱动机械装置的是，为一些软盘驱动装置设计了具有线性电机驱动的磁头进给单元，以使磁头连续移动。

在这种类型的磁盘装置中，检测部分检测磁头返回到初始位置，并将这个信息报告给主计算机。运了使磁头移动到磁盘的目标轨道，主计算机向磁盘装置发送与轨道一一对应的步进(STEP)脉冲形式的寻道(SEEK)指令脉冲。根据这个寻道指令脉冲，磁盘装置将磁头移动与寻道指令脉冲相应的磁道数量。

在诸如传统的软盘驱动装置之类的装置中，由步进电机驱动的螺丝轴与磁头基座啮合，由螺丝轴的旋转来进给磁头。由于机械连接确定步进电机旋转和磁头移动位置之间的关系，只需通过根据由主计算机发送的寻道指令脉冲驱动步进电机来使磁头移动到目标轨道。

另一方面，采用具有线性电机驱动的磁头进给单元装置中，由于磁头基座在磁头进给单元内具有柔性，需要提供一直检测磁头移动位置的检测部分。

这样的具有线性电机驱动的磁头进给单元例如包括在磁盘装置中，其中，可以装载其上记录有用于跟踪的伺服信号的高密度记录盘和具有2兆字节(MB)容量的软盘。要被装载到这种类型磁盘装置中的高密度磁盘也是柔性磁盘。在下面的描述中，具有2MB容量的柔性磁盘被称为软盘，将其与高密度盘区别开。

当装载高密度盘时，通过线性电机驱动使磁头移动。当磁头读取伺服信号时，确定磁头已经定位在轨道上。另一方面，当装载软盘时，根据检测部分的检测输出控制磁头的进给位置，并且使磁头定位在轨道上。

图14A表示为磁盘装置提供的检测部分检测输出的一个例子。该类型的检测部分例如由一个标尺形成，该标尺具有为移动侧和固定侧之一设置的固定间距的隙缝和为另一侧设置的一对光检测装置。当磁头基座移动时，可以由该成对的光检测装置获得具有相对位差为四分之一周期(90度)的相位-A和相位-B的检测输出。

在图14A中，水平轴表示磁头在磁盘径向的移动位置和相位-B检测输出的相位，垂直轴表示检测输出的强度(电压)。如图14A所示，相位-A检测输出和相位-B检测输出具有正弦曲线和余弦曲线或接近于这些三角函数曲线的关系。

如图14A所示，在两个检测输出的交点，要使用的检测数据从相位-A检测输出转换成相位-B检测输出，并且也进行相反的转换。结果，使用检测输出的一部分来检测磁头的移动位置，该检测输出的一部分呈线性，并由图14A中的实线表示。图14B表示根据检测数据所计算的磁头位置，由图14A中的实线表示。水平轴表示相位-B检测输出的相位，垂直轴表示磁头位置的检测值。

如图14A所示，借助于交替使用呈强线性的检测输出的部分，以高精度获得检测输出和磁头位置之间的关系，作为接近线性函数的关系，如图14B所示。当调整检测部分的位置以便使与相位-B检测输出的相位0度、360度、720度、……相对应的位置与轨道的中心对准(match)时，总是能确实获得磁头位置与轨道中心的位置偏差。

当由于例如外部冲击引起的磁头移动，使检测部分的输出值突然变化时，由于检测输出与磁头位置线性相关，如图14B所示，很容易确定磁头是否移向磁盘的中心或移向外侧。

在上面描述的使用具有隙缝和一对光检测装置标尺的检测部分中，不能消除标尺中隙缝的机加工容差或光检测装置相对位置中的误差。不能避免相位-A检测输出和相位-B检测输出之间相位差中的误差，如图14A所示。在实际装置中，相位-A和相位-B检测输出之间的相位差可能偏移90度的基准大约±30度。

图15A表示相位-A检测输出与相位-B检测输出从初始90度的相位差偏离30度的一种情况。

调整检测部分的位置，以便当相位-B检测输出是0度、360度、720度……时，将磁头定位在磁盘磁道的中心。在这种条件下，当以与图14A相同的定时将要使用的检测数据从相位-A检测输出切换成相位-B检测输出，及进行相反的切换时，要使用的检测数据在两个相位检测输出的切换点都有台阶，如图15A所示。图15B表示相位-B检测输出的相位(水平轴)和磁头位置检测值(计算的值)之间的关系。由于在相位-A和相位-B检测输出之间形成相位容差，如图15B所示，所检测的位置包括不连续的点。

当磁头逐渐接近目标轨道的中心，并且磁头移动速度减慢时，例如当磁头到达图15B所示的不连续点时，速度控制伺服系统在磁头寻道控制中产生敏感的响应，并且磁头有可能变得不可控制，或有可能出现诸如磁头往复重复移动这样的寻道差错。

另一方面，可能由检测部分获得一相检测输出，并根据一相检测输出检测磁头的位置。在这种情况下，在一相检测输出的峰值附近，不能获得检测输出的线性。当检测输出在其峰值附近时，如果由外部的冲击使磁头移动，并且检测输出超过其峰值点，那么不可能确定磁头已经移动的方向。结果出现轨道计数误差。

本发明旨在解决上述传统的缺陷。因此，本发明目的是提供一种用于磁盘装置的磁头控制单元，该单元不会产生轨道计数误差。

本发明的另一目的是提供一种用于磁盘装置的磁头控制单元，该单元使磁头位置检测和偏离目标轨道中心的位置偏差能够准确地获得，并且即使在所使用的两个相位检测输出之间的相位差具有一个容差，也不会产生寻道误差。

本发明的上述目的之一以下述方式实现，通过在具有用于驱动磁盘的旋转驱动部分的磁盘装置中提供：磁头控制单元；面对磁盘的记录表面的磁头；用于沿磁头横过磁盘上轨道的方向使磁头进给的磁头进给装置；用于根据磁头的移动产生变化的检测输出的检测部分；和用于根据由检测部分获得的检测输出来控制磁头进给装置的控制部分，其中检测部分输出具有不同相位和根据磁头移动以半个周期的间隔改变极性的相位-A和相位-B；控制部分进行控制，以便根据相位-A检测输出极性和相位-B检测输出极性的组合，确定磁头已经移动到邻近的轨道，将当前磁头位置的轨道号加1或减1，通过使用相位-A检测输出或相位-B检测输出检测当前磁头位置与轨道中心的轨道内偏差，从轨道号和检测的轨道内偏差计算当前磁头位置与目标轨道中心的偏差，以及磁头进给装置根据当前磁头位置与目标轨道中心的偏差来移动磁头。

本发明适合于使用磁头进给装置的系统，该进给装置在如磁头由线性电机驱动的情况下，在使磁头移动时具有柔性。

在本发明中，用检测部分获得具有两个不同相位的检测输出。根据两个检测输出之一，以模拟方式获得当前磁头位置与轨道中心的位置偏差，根据相位-A检测输出的极性和相位-B检测输出的极性的组合，以数字方式获得磁头在轨道中的位置。因此，即使由于外部冲击使磁头移动，并且检测输出超过其通常的峰值，也能够根据相位-A检测输出的极性和相位-B检测输出的极性，确定磁头在轨道中所处的区域。结果，如果由于冲击使磁头移动，也能识别磁头的位置，不会出现轨道计数误差。

最好是，构造磁头控制单元，使得相位-A检测输出和相位-B检测输出基本上具有四分之一周期的相位差，一个轨道分成四个区域，每个区域具有相位-A检测输出极性和相位-B检测输出极性的不同组合，在四个区域的每一个内检测目标轨道号和磁头定位的轨道号之间的轨道号差，及当前磁头位置与轨道中心的轨道内偏差，并且，根据轨道号差和轨道内偏差计算与目标轨道中心的偏差。

借助于将一个轨道分成四个区域，能够相对容易地计算当前磁头位置与目标轨道中心的位置偏差。

最好是，构造磁头控制单元，使得预期的相位-A和相位-B检测输出具有相对的相位偏移容差，并且用于检测轨道内偏差的相位-A和相位-B检测输出的任何一个都具有一个死区，在该死区内可以产生相对相位偏移容差，并且所检测的值是固定的。

在本发明中，不采用死区能够获得磁头的位置和位置偏差。然而，当相位-A检测输出和相位-B检测输出具有相对相位偏差容差时，位置偏差具有一个与容差对应的不连续部分。在这样的情况下，这样的不连续性可以反过来影响寻道操作。因此，借助于设死区，如果产生相对相位偏移容差，那么不管相位偏移多少，都能够实现精确的磁头寻道操作。

最好是，构造磁头控制单元，以便当磁头接近目标轨道时，控制部分执行向磁头进给装置发送速度控制信号的速度控制操作；由当前检测的磁头移动速度与根据当前磁头位置与目标轨道中心偏差所规定的目标速度之间的差，获得检测的速度差，并根据检测到的速度差在速度控制信号中设置补偿增益；以及，当磁头通过为目标轨道提供的死区、并且接近目标轨道中心时，补偿增益增加。

当提供了死区时，在死区内检测磁头位置，就好象磁头停下来了。因此，当磁头通过死区并且接近目标轨道中心时，执行控制，以急剧增加磁头速度。由于当磁头已经通过死区时，用增益控制能够使磁头减速，磁头在目标轨道迅即停止。

最好是，构造磁头控制单元，使得在控制部分中，当磁头处在目标轨道中心时，执行向磁头进给装置发送在轨(on-track)控制信号的在轨控制，在在轨控制中，在在轨控制信号内设置用于补偿当前磁头位置与目标轨道中心的偏差的比例增益；当磁头接近目标轨道中心时，在第一个切换点将速度控制切换成在轨控制，在该点磁头位于目标轨道内距死区一个预定的距离处，在第二切换点将在轨控制切换成速度控制，在该点在控制已经切换成在轨控制之后，磁头移动离开目标轨道中心，并且，第二个切换点位于比第一个切换点更远离目标轨道中心的位置。

进一步，最好是，第二个切换点与死区的末端匹配，靠近目标轨道中心。

当第二个切换点位于比第一个切换点更远离目标轨道中心时，其中，在第二切换点，当在在轨控制状态下磁头远离目标轨道中心时，在轨控制切换成速度控制；在第一切换点，当磁头在轨道上接近目标轨道中心时，速度控制转换成在轨控制，当磁头移向目标轨道中心时，磁头很快地移到接近目标轨道中心的一个点，并且当磁头离开目标轨道中心时，稳定地进行在轨的恢复。因此，即使施加震动或影响，也容易维持在轨的状态。

如上所述，由于在本发明中，使用通过检测部分获得的相位-A检测输出和相位-B检测输出来进行朝向目标轨道中心的寻道操作，在更新(updating)中避免了轨道计数误差。

由于为用来获得位置偏差的检测输出设置了死区，即使相位-A和相位-B检测输出之间的相位差具有一个误差，也能够准确地获得磁头与目标轨道中心的位置偏差，避免了寻道误差。

此外，由于在速度控制中设置增益，当磁头已经通过死区时，防止了磁头不可控制的移动。因为规定了在速度控制和在轨控制之间的切换点，磁头快速移到目标轨道中心，并且使磁头稳定在在轨状态。

图1是根据本发明的磁头控制单元的方框图。

图2A和2B表示由线性标尺和光检测器形成的检测部分结构的一个例子。图2A是线性标尺的侧视图，图2B表示光检测器和线性标尺之间关系的部分平面图。

图3A是相位-A和相位-B检测输出的波形图，图3B是磁头所计算的位置偏差的波形图。

图4A和4B分别是在图3A和3B的时域内的延伸图。

图5是在寻道操作中速度控制程序的操作方框图。

图6是在轨控制程序的操作方框图。

图7表示在寻道操作中目标速度曲线的一个例子。

图8表示当磁头接近目标轨道中心时磁头位置和检测的磁头速度之间的关系图。

图9表示速度控制和在轨控制之间的切换点图。

图10是用于根据相位-A检测输出极性和相位-B检测输出的极性来检测轨道更新的操作的流程图。

图11是用于根据相位-A检测输出极性和相位-B检测输出的极性来确定轨道内的区域的操作的流程图。

图12是当磁头接近目标轨道中心时要执行的速度控制操作流程图。

图13是用于设置速度控制和在轨控制之间的切换点操作的流程图。

图14A和14B表示磁头位置偏差的传统检测方法。图14A是相位-A检测输出和相位-B检测输出的波形图，图14B表示所检测的磁头位置图。

图15A和15B表示传统的磁头位置偏差检测方法，其中相位-A检测输出和相位-B检测输出具有相对相位误差。图15A是相位-A检测输出和相位-B检测输出的波形图，图15B表示所检测的磁头位置图。

图1是根据本发明磁盘装置的方框图。

磁盘装置能够装载高密度记录磁盘(disk)和具有2MB容量并且与传统磁盘遵从相同标准的软盘(FD)。

磁盘装置包括一个转盘，在该转盘上装载每个上述磁盘的中心部分，即旋转驱动部分1。由主轴电机2带动旋转驱动部分1。当软盘(FD)装载在旋转驱动部分1上时，在0侧的磁头H0接触磁盘的一个记录表面，在1侧的磁头H1接触另一个记录表面。

由支持臂3a支持磁头H1，由支持臂3b支持磁头H0。由磁头基座4支持两个支持臂3a和3b。通过具有线性电机驱动部分5的磁头进给单元，能够使磁头基座4在磁盘D的径向中连续进给。

通过读取和写入放大器6使磁头H0和H1与FDD(软盘驱动器)输入和输出接口相连。主计算机向输入和输出接口发送用于控制软盘驱动的控制信号。

当数据记录到软盘或由软盘再现数据时，由作为检测部分的线性传感器8检测磁头基座4的移动，检测输出传送到用做控制部分的CPU7。CPU7控制线性电机驱动部分5和主轴电机2。

支持臂3a和3b也具有另外的用于高密度记录磁盘的磁头H0h和H1h。当在旋转驱动部分1上装载高密度记录磁盘时，利用磁头H0h和H1h执行记录和再现。

在高密度记录磁盘中，在记录表面上记录用于跟踪的伺服信号。CPU7根据磁头H0h和H1h的再现输出来检测伺服信号，通过利用该伺服信号控制线性电机驱动部分5，并执行磁头寻道操作和在轨控制。因此，当装载高密度记录磁盘时，线性传感器8的输出不用于寻道控制。由图1所示的FDD输入和输出接口分开提供用于高密度记录磁盘记录和再现操作的输入和输出接口(没有图示)。

用于在装载软盘时检测磁头位置的检测部分，即线性传感器8，由图2A和2B所示的线性标尺12和光检测器13形成。线性标尺12和光检测器13两者之一与磁头基座4相连，另一个与底盘相连。

线性标尺12由窄板形成，以恒定的间隔为该板设计了多个检测窗(隙缝)12a。光检测器13由将线性标尺12夹在中间的彼此相对固定的光源13a和光接收转换部分13b形成。光接收转换部分13b具有光接收装置14a和光接收装置14b。

以3p/4的距离设置光接收装置14a和光接收装置14b，其中p表示在线性标尺12中形成的检测窗的间隔。

由光源13a发出的光通过在线性标尺12中形成的检测窗12a，并由光接收装置14a和14b检测。由于线性标尺12和光检测器13相对移动，从光接收装置14a和14b获得具有强度如三角函数或近似于三角函数的变化的两相位的检测输出。由于线性标尺12中的检测窗12a的间隔“p”，由光接收装置14a获得的光接收输出和由光接收装置14b获得的光接收输出具有四分之一周期(90度)的相位差。

尽管在图中没有示出，但是当磁头H0和H1位于磁盘的最外侧磁道(磁道号：0)上时，提供用于检测磁头基座的第三检测单元。

当软盘(FD)装载到这样的磁盘装置中时，主计算机通过FDD输入和输出接口执行与传统的软盘驱动装置相同的控制。具体地，当第三检测单元使磁头H0和H1移动到最外侧磁道(磁道号：0)时，CPU7识别该状态，并将其报告给主计算机。在寻道控制中，主计算机向磁盘装置的CPU7发送寻道指令脉冲，一个脉冲对应一个磁道。

下面将描述当软盘装载到磁盘装置中时所执行的寻道控制操作。(计算磁头的位置偏差)

图3A表示当磁头H0和H1在磁盘的横向轨道方向移动时，所获得的线性传感器8的检测输出。图4A是图3A所示在水平方向延伸的部分的图。

当光接收转换部分13b的光接收装置14a接收光时获得的检测输出称为相位-A检测输出，当光接收装置14b接收光时获得的检测输出称为相位-B检测输出。图3A和4A的水平轴表示磁盘的径向方向，并对应相位-B检测输出的相位。相位-A检测输出相对于作为设计值的相位-B检测输出具有一个四分之一周期(90度)的相位差。垂直轴表示检测输出的强度(经过光电转换所转换的电压)。每个相位的检测输出的峰值由+p和-p表示。

相位-B检测输出在0度、180度、360度、540度、720度…处具有中心值(0-V点)。调整线性传感器8的安装位置，以便当相位等于N(N是整数)乘以360度时，磁头H0和H1与磁盘上每个轨道的中心Tc匹配。相位-B检测输出的周期(360度)对应一个轨道间距(例如，187.5μm)。在磁道中心Tc的两个方向中180度范围内的区域对应一个磁道。在下面的描述中，为了方便，在寻道操作中，将第n个磁道的磁道中心Tc设置成目标轨道中心。

在图3A和图4A中，实线表示如所设计的那样获得的相位-A检测输出，即，相位-A检测输出相对于相位-B检测输出具有一个精确的90度相位差，虚线表示在实线前面和后面相对于设计值具有所希望的容差的相位-A检测输出范围。该容差是由线性标尺12的机加工误差和光接收装置14a和光接收装置14b的相对测定位置误差所产生的。在图3A和4A中，相位-A和相位-B检测输出之间相位差的容差设为±30度。

在本发明中，为了检测当前磁头位置和当前磁头位置与目标轨道中心的位置偏差，计算相位-A检测输出极性和相位-B检测输出极性的组合。根据所计算的值，检测磁头所在处的轨道内的区域。根据相位-B检测输出，检测轨道内当前磁头位置与轨道中心Tc的位置偏差。

图4A表示相位-A检测输出极性和相位-B检测输出极性。由于相位-A检测输出和相位-B检测输出以三角函数或以类似于这些函数的形式变化，每个检测输出极性每180度(半个周期)变化一次。

因此，相位-A检测输出的极性和相位-B检测输出极性的组合在一个轨道内以四种方式变化。当相位-B检测输出的极性是负(-)，相位-A检测输出的极性是正(+)时，轨道内相应区域称为区域1，当相位-B和相位-A检测输出的极性都是负(-)时，相应的区域称为区域2，当相位-B检测输出的极性是正(+)，相位-A检测输出的极性是负(-)时，相应的区域称为区域3，当相位-B和相位-A检测输出的极性都是正(+)时，相应的区域称为区域4。

CPU 7周期性地对相位-A和相位-B检测输出进行采样，计算所获得的两个输出的组合，当CPU7识别到磁头已经由区域4移动到区域1时，确定磁头已经移动到邻近的轨道，轨道计数器加1。当CPU7识别到磁头已经由区域1移动到区域4时，轨道计数器减1。轨道计数器包括在CPU7中。

根据轨道计数器的增加或减小，能够在寻道操作中和在轨操作中识别磁头所处在的轨道号。图10表示使用检测输出极性的组合来更新轨道号的控制操作流程图。图10表示在第n次采样时获得的每个检测输出的情况。

在图10的步骤(下面称为ST)1中，确定在前一次采样中获得的相位-B检测输出的极性是正(+)还是负(-)。当在ST1中确定相位-B检测输出的极性是正(+)时，数据处理进行到ST2，并确定在当前采样中获得的相位-B检测输出的极性是否是负(-)。当确定极性是负时，数据处理进行到ST3，并确定在当前采样中获得的相位-A检测输出的极性是否是正(+)。当确定相位-A检测输出的极性是正(+)时，识别出磁头已经由第N个轨道移动到第N+1个轨道，在ST4中轨道计数器加1。

当在ST1中确定在前一次采样中获得的相位-B检测输出的极性是负(-)时，如果在ST5中当前采样中获得的相位-B检测输出的极性切换成正(+)，那么在ST6中检查在当前采样中获得的相位-A检测输出的极性。当相位-A检测输出的极性是正(+)时，识别出磁头已经由第N个轨道移动到第N-1个轨道，在ST7中轨道计数器减1。

然后，根据由轨道计数器和相位-B检测输出表示的当前轨道号，获得当前磁头位置与目标轨道中心的位置偏差。根据磁头定位的区域以三种不同的方式进行这样的计算。

图11是用于获得磁头定位区域的数据处理流程图，该处理在计算磁头位置偏差之前进行。

当在ST11中确定相位-A检测输出的极性是正(+)，并且在ST12中确定相位-B检测输出的极性是正(+)时，识别出磁头在任何一个轨道(以后称为第n个轨道)的区域4中定位。当在ST12中确定相位-B检测输出的极性是负(-)时，识别出磁头在区域1中定位。当在ST11中确定相位-A检测输出的极性是负(-)，并且在ST13中确定相位-B检测输出的极性是正(+)时，识别出磁头在区域3中定位。当在ST13中确定相位-B检测输出的极性的负(-)，识别为磁头在区域2中定位。

根据按上述方式所识别的区域和相位-B检测输出，获得磁头位置与目标轨道中心的位置偏差。图3B表示在垂直轴内磁头的位置偏差。假定目标轨道是第n个轨道。因此，在第n个轨道中心上的位置偏差是零。在图3B中，以一个角度延伸的线表示检测磁头的位置。

下面将描述对每个区域计算磁头当前位置与目标轨道中心位置偏差的一种方法。区域1中的计算：

位置偏差＝-{(目标轨道号-当前轨道号)·TK+0 5TK}·Kt-(相

位-B检测输出-相位-B中心值)·Ks，其中TK表示与一个轨道间距对应的距离，Kt和Ks表示系数。

在图4A中，假定磁头当前定位在区域1中的位置20，并且在寻道操作中磁头从该位置沿磁盘的内侧方向移动。如图3B所示，当磁头当前定位在比目标轨道中心更靠外的一个点(在比目标轨道具有较小轨道号的一侧)时，当前磁头位置与目标轨道中心的距离，即，磁头位置偏差，被测量为负。当磁头当前定位在比目标轨道中心更靠内的一个点(在比目标轨道中心具有更大轨道号的一侧)时，磁头位置偏差被测量为正。

在上述表达式的第一项中，-{(目标轨道号-当前轨道号)}·TK表示磁头所在轨道中心(具有标记21的点)与目标轨道中心的距离(位置偏差)。例如，当目标轨道号是10，并且当前轨道号是2时，轨道中心处的点21与目标轨道中心的距离(位置偏差)是-8·TK。

当磁头定位在区域1内的点20时，相位-B检测输出是-b。在区域1中，当磁头接近目标轨道时，相位-B检测输出在负方向增加。如果按其原样使用该输出，当磁头接近目标轨道时，计算距离(位置偏差)，以使其在负方向逐渐增加。因此，在区域1中给予下面的补偿。

在第一项中，减去0.5TK。借助于该操作，在图4A中检测通过从轨道中心的点21减去0.5TK的一个距离(位置偏差)所获得的位置。换句话说，第一项意味着：在图4A中磁头位置偏差代表点22。

在第二项中，(相位-B检测输出-相位-B中心值)表示当相位-B检测输出的中心值设置为零时所获得的相位-B检测输出，并且(相位-B检测输出-相位-B中心值)＝-b。因此，从点22的位置偏差减去(相位-B检测输出-相位-B中心值)＝-b。实际上，加上了“b”。借助于该操作，得到轨道中心处点21与位置23的位置偏差。

在区域4中，以相同的方式给予0.5TK的补偿。在区域2和区域3中，当磁头由磁盘外侧接近目标轨道时，由于位置偏差以正方向增加，不需要0.5TK的补偿。区域2和区域3中的计算

位置偏差＝-(目标轨道号-当前轨道号)·TK·Kt+(相位-B检测输

出-相位-B中心值)·Ks。区域4中的计算

位置偏差＝-{(目标轨道号-当前轨道号)·TK-0.5TK}·Kt-(相

位-B检测输出-相位-B中心值)·Ks。

下面描述系数Kt和Ks。

设置系数Kt为使得在一个轨道内的移动距离(1873.5μm)与1024步长的分辨率相对应。换句话说，当所计算的位置偏差变成-1024(见图3B)时，CPU识别为磁头在磁盘外部方向中距离目标轨道中心187.5μm。

由于在相位-B检测输出的相位中，每360度出现一个轨道中心，在相位-B检测输出中的360度对应1024步长。由于相位-B检测输出的峰值每180度出现一次，可以确定系数Ks为使峰到峰的值对应于1024/2＝512的一个分辨率。

然而，在本发明的实施例中，考虑到相位-A与相位-B检测输出之间的相位差(90度)可以具有一个±30度的误差，因此确定系数Ks为使乘上cos(60°)所得的峰到峰距离对应于512的分辨率。

结果，当假定相位-A检测输出具有±30度的相位误差，相位-B检测输出固定到与±30度的范围对应的+256步长或-256步长。换句话说，在相位-A检测输出可以具有一个相位差的范围内，对相位-B检测输出给予限制，使得其输出具有一个+256步长或-256步长的固定值。死区25表示对应±30度的相位误差范围的相位-B检测输出。

因此，如图3B和图4B所示，在区域1到区域4每个区域内位置偏差的计算结果包括区域25a，在该区中，不管磁头在什么位置，所计算的值是恒定的。

假定没有区域25a，相位-A和相位-B检测输出之间的相位差相对于90度的设计值具有一个+30度或-30度的相位差，如图4A所示。如上所述，在根据本发明的位置偏差计算中，根据相位-A检测输出极性与相位-B检测输出极性的组合，确定磁头所在的区域位于区域1、区域2、区域3或区域4。在区域1和区域2或区域3之间，以及区域2或区域3和区域4之间的计算公式有所不同。

如图4A虚线所表示的那样，当在最坏情况下相位-A检测输出的相位偏移±30度时，由相位-A检测输出极性和相位-B检测输出极性组合确定的区域1和区域2之间的边界以及区域3和区域4之间的边界偏移±30度。结果，通过上述公式获得的位置偏差具有由虚线26a和26b表示的台阶。当相位-A检测输出的相位在±30度范围内随机偏移时，位置偏差计算值位于由虚线26a和26b所围绕的区域内，并且随所使用的单元有所不同。

当磁头靠近目标轨道中心附近，并且移动速度慢时，例如，如果磁头位置进入了虚线26a和26b表示的台阶，位置偏差可以由对应标号27的值急剧变化到对应标号28的值。在这样情况下，CPU7确定磁头已经突然返回到磁盘的外侧，并进行控制使磁头大大地加速，且在目标轨道中心可能出现寻道误差。或者，CPU7确定磁头突然返回，作为结果，磁头的移动方向可能为不确定的。

当相位B检测输出具有死区25时，它对应±30度的相位误差，如图3A和图4A所示，即使相位-A检测输出具有+30度的相位误差，并且因此区域1和区域2之间的边界以及区域3和区域4之间的边界被改变，由于所计算的值限制到±256，CPU7确定磁头没有移动到获得恒定值的区域25a，并进行控制，使得磁头沿初始移动方向移动获得恒定值。因此即使相位-A检测输出具有一个相位误差，磁头也能确定地移动到目标轨道。(在寻道操作中的速度控制)

在寻道操作中，直到磁头接近目标轨道，CPU7才进行磁头速度控制的计算，并根据计算结果控制线性电机驱动部分5。

图5是由CPU7执行的速度控制程序的操作方框图。

当磁头移向目标轨道中心时，通过使用线性传感器8获得的两者任一相位的检测输出的频率，检测当前磁头位置。该速度在图5中表示成检测速度31。另一方面，由上述的计算，可获得图3B所示的当前磁头位置与目标轨道中心的位置偏差32。

CPU7存储与位置偏差32对应的目标速度33，并获得与所得到的位置偏差32对应的目标速度33。目标速度33和当前检测速度31之间的差表示为检测速度差34。CPU7用根据位置偏差规定的寻道补偿增益35乘以检测速度差31，将所得到的结果发送到线性电机驱动部分5。线性电机驱动部分5根据发送来的信号进行加速或减速。

图7表示距目标轨道中心的距离与目标速度33之间的关系。设置目标速度33为使目标速度保持恒定最大速度(例如，0.85TK/ms)，直到磁头通过在目标轨道之前的两个轨道处的轨道的中心，并且目标速度以线性方式减慢，直到磁头到达目标轨道中心。在图5所示的速度控制中，加上伺服使磁头移动速度与目标速度33一致。

图8表示当磁头靠近目标轨道中心附近时检测的磁头位置和检测的速度。

如图3A所示，紧接磁头到达目标轨道中心之前，即，当磁头位于目标轨道中心之前的90度到120度的区域内，由于相位-B检测输出具有一个死区25，检测出的根据相位-A和相位-B检测输出所计算的磁头位置就好象磁头停止在该区域中。由于在该区域相位-B检测输出没有变化，检测的速度是零。在这样情况下，继续进行使磁头沿目标轨道方向移动的控制。在图5所示的速度控制方框图中，当磁头在死区25中时，检测的速度差34变大，结果磁头被加速，以便磁头沿目标轨道中心的方向移动。

因此，如图12中表示的流程图所示，紧接在磁头从目标轨道中心到达点0.167TK之后，即紧接在磁头一通过死区25之后，在图5中规定的寻道补偿增益就变得比在其它情况中使用的增益高。当磁头通过死区25并接近目标轨道中心时，由于磁头加速，检测的速度差34，即图5所示的目标速度33和检测速度31之间的差，变得非常大。因为规定的寻道补偿增益已被设置得比通常情况大，磁头大大减速，结果避免了诸如磁头错误通过目标轨道中心之类的差错。(在轨控制)

当磁头靠近目标轨道中心附近时，并且当磁头位于目标轨道中心时，CPU7内的控制切换成在轨控制，并且给线性电机驱动部分5施加由该在轨控制引起的伺服。

图6是由CPU7执行的在轨控制的操作方框图。

在在轨控制中，根据由相位-A和相位-B检测输出获得的位置偏差32，用微分法计算速度信息，对与目标的偏差进行积分。将分别用速度补偿增益42比例增益41和积分补偿增益43乘以所获得的微分、比例和积分信息，并在44相加，相加的结果乘以补偿增益45，然后传送到线性电机驱动部分5。比例增益41用于在消除距目标的位置偏差的方向产生补偿输出。速度补偿增益42用于进行在抑制位置急剧变化的方向的补偿，该位置的急剧变化是作为用比例增益进行补偿的结果所引起的。积分补偿增益43用于在吸收总是由诸如摩擦力之类的力产生的偏移量的方向进行补偿。

在这样的在轨控制中，对线性电机驱动部分5施加伺服，以便将磁头稳定地放置于在轨的位置。

图9表示从速度控制到在轨控制以及从在轨控制到速度控制的切换定时。

当在寻道操作中磁头接近目标轨道中心时，磁头通过对应于死区25的恒定值的区域，并到达距目标轨道中心0.05TK的点时，速度控制切换成在轨控制。该切换点(第一切换点)在图中用标号51表示。当在在轨控制中，磁头从位于目标轨道中心的状态出来时，即，当磁头由目标轨道中心移开时，如果磁头通过第二个切换点52，在轨控制转换成速度控制。

将第二个切换点52设置成比第一个切换点51更远离目标轨道中心。最好，如图9所示，将第二个切换点52设置在接近死区25的目标轨道的一端，即，在远离目标轨道中心TK/4的点。

速度控制操作磁头，以快速接近目标轨道中心，并且在轨控制进行工作，使磁头稳定在轨道中心。

当在靠近目标轨道中心附近设置切换点51时，磁头快速移向目标轨道中心，然后控制转换成在轨控制。在在轨控制中，当控制切换成速度控制所在的切换点52远离目标轨道中心设置时，在一延伸的区域内执行更稳定的在轨控制。

图13是设置切换点的控制的流程图。

在ST21中，当确定磁头移向目标轨道中心时，在ST22监视磁头位置偏差是否小于0.05TK(磁头通过切换点51)。当位置偏差小于0.05TK时，在ST23中速度控制切换成在轨控制。然后，在ST24，将在轨控制切换成速度控制的切换点52设置在具有TK/4位置偏差的点处。

当在ST21中确定磁头停止在轨道位置时，在ST25中监视磁头位置偏差是否超过TK/4。当超过时，在ST26将在轨控制切换成速度控制，并执行伺服操作，以使磁头快速返回到目标轨道中心。在ST27，在具有0.05TK位置偏差的点处设置速度控制切换成在轨控制的切换点51。

获得相位-A和相位-B检测输出的检测部分可以使用磁检测方法代替光学方法。相位-B检测输出可以具有对应磁头移动的三角波形式。由于仅使用相位-A检测输出的极性，它可以是矩形波。

Claims (6)

1.一种磁盘装置中的磁头控制单元，具有驱动磁盘的旋转驱动部分，面向磁盘记录表面的磁头，在磁头横过磁盘上轨道的方向中使磁头进给的磁头进给装置，根据磁头的移动产生改变的检测输出的检测部分，和根据检测部分获得的检测输出来控制磁头进给装置的控制部分，

其中所述检测部分输出具有不同相位和根据磁头移动以半个周期的间隔改变极性的相位-A和相位-B；控制部分进行控制，以根据相位-A检测输出的极性和相位-B检测输出的极性的组合，确定磁头已经移动到邻近的轨道，将当前磁头位置的轨道号加1或减1，通过使用相位-A检测输出或相位-B检测输出来检测当前磁头位置与轨道中心的轨道内的偏差，由轨道号和检测的轨道内偏差计算当前磁头位置与目标轨道中心的偏差，以及所述磁头进给装置根据当前磁头位置与目标轨道中心的偏差使磁头移动。

2.根据权利要求1所述的磁头控制单元，其中相位-A检测输出和相位-B检测输出基本上具有四分之一周期的相位差，一个轨道分成四个区域，每个区域具有相位-A检测输出的极性和相位-B检测输出的极性的不同组合，在四个区域的每一个内检测目标轨道号和磁头所在的轨道号之间的轨道号差，及当前磁头位置与轨道中心的轨道内偏差，并根据所述轨道号差和轨道内偏差计算与目标轨道中心的偏差。

3.根据权利要求1所述的磁头控制单元，其中预期的相位-A和相位-B检测输出具有相对相位偏移容差，并且给用于检测轨道内偏差的相位-A和相位-B检测输出当中的任何一个都提供一死区，在该死区内可以产生相对相位偏移容差，并且所检测的值是固定的。

4.根据权利要求3所述的磁头控制单元，其中当磁头接近目标轨道时，所述控制部分执行向所述磁头进给装置发送速度控制信号的速度控制操作；

由当前检测的磁头移动速度与根据当前磁头位置与目标轨道中心的偏差所规定的目标速度之间的差，获得检测的速度差，并根据该检测到的速度差在速度控制信号中设置补偿增益；

当磁头通过为目标轨道提供的死区、并且接近目标轨道中心时，所述补偿增益增加。

5.根据权利要求4所述的磁头控制单元，其中在所述控制部分中，当磁头位于目标轨道中心时，执行向所述磁头进给装置发送在轨控制信号的在轨控制，并且在在轨控制中，在在轨控制信号内设置用于补偿当前磁头位置与目标轨道中心的偏差的比例增益；和

当磁头接近目标轨道中心时，在第一切换点将速度控制切换成在轨控制，在该点磁头位于目标轨道内距死区一个预定的距离处，在第二切换点将在轨控制切换成速度控制，在该点磁头在控制已经切换成在轨控制之后离开目标轨道中心，第二切换点位于比第一个切换点更远离目标轨道中心的位置。

6.根据权利要求5所述的磁头控制单元，其中第二切换点与死区的一端对准，靠近目标轨道中心。

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