CN1339781A - 盘片存储器装置 - Google Patents

Abstract

在具有相对于一个磁盘片装入/卸载磁读写头的致动器的盘片存储器装置中,当致动器被驱动时产生的电压信号由电压检测器检测;速度装载估算器从致动器的驱动器中的驱动信号和电压信号估算出读写头的移动速度以及由致动器施加到该读写头上导致的装载扰动程度,并且输出速度估算信号和装载估算信号;速度控制器基于速度指令信号和速度估算信号产生和输出速度控制信号;合成器从装载估算信号和速度控制信号产生驱动信号;该装置克服由斜坡块上的摩擦等情况导致的装载扰动。

Description

盘片存储器装置

技术领域

本发明涉及一个盘片存储器装置，该装置具有一个装载/卸载机构，用于通过一个致动器装载一个记录/重现头如一个磁头到一个记录介质盘片表面上或从该盘片表面上卸载一个记录/重现头如一个磁头。本发明还涉及一个盘片存储器装置，用于通过一个致动器高精度地定位一个读写头于盘片的目标轨迹上。

背景技术

在一个磁盘片存储器装置中，由于有降低尺寸和高存储密度要求的设计趋势，因而读写头相对于目标轨迹的精确定位的需求就变得非常严格。更进一步，由于日益增加的记录密度，使盘片表面平整化成为必要，有一种方法可以使当读写头没有开动时，使读写头滑动块退出盘片。

在一个具有读写头装载/卸载机构的盘片存储器装置中，一个斜坡块作为一个防滑移元件被装在该盘片的外边。当该装置被停止时，一个读写头臂被转向，将该读写头滑动块放在斜坡块的上面，藉此卸下该读写头。当该装置的驱动开始时，读写头臂被起动，该读写头滑动块从斜坡块被装到盘片上。

如果装载速度太快，该读写头滑动块就会与盘片碰撞，从而盘片以及读写头都被损坏。为了顺利地在盘片上装载读写头，就必须均匀地控制读写头在斜坡块上的速度。

一个音圈马达(VCM)被用作一个致动器，用它驱动读写头。当VCM转动时，在VCM线圈的两端产生的感应电压由一个桥接电路检测，并且当利用获得的检测电压作为一个速度信号时，就可以实现反馈速度控制。

另一方面。为了加快读写头相对于目标轨迹的定位操作，并保证所需的定位精度，人们通常相信定位控制的控制频率应被设定更高。然而，由于读写头致动器固有的机械振动，导致定位控制系统变得不稳定，从而就有一个定位控制的控制频率增加的极限。于是，通过减少作用于该致动器的外部力，定位精度得到提高。

通常，从盘片上伺服信息得到的读写头定位信号和致动器的驱动信号都被输入以估算外部力，藉此实现反馈控制以补偿外部力的影响。

然而，虽然该桥接电路在电路结构中是简单的，但该桥接电路易于受到由斜坡块上的摩擦等等引起的装载扰动变化的影响。

如果由读写头滑动块和斜坡块之间的滑动摩擦引起的装载扰动变化很大，则读写头滑动块的速度就变化很大。因此，即使实现了对于读写头滑动块移动速度的反馈控制，读写头装载速度的变化也是很大的，并且读写头滑动块与盘片的碰撞可能性仍然没有避免掉。

更进一步，由于最近的轨迹高密度化和致动器缩小化的趋势，作用于致动器的外部力更严重地影响着控制系统，并且传统的技术不能充分地解决这个问题。

发明内容

因此，本发明的一个主要目的就是提供一个盘片存储器装置，它能够稳定速度控制，并且即使装载扰动变化很大，也可以顺利地把一个读写头装载在盘片上。

本发明的另一个目的是提供一个盘片存储器装置，它能够相对于一个目标轨迹高精度地控制读写头的定位操作。

本发明的这些和其它目的，优点，特征以及用途，通过以下参照附图对本发明的最佳实施例进行的描述将变得更清晰。

本发明的一个盘片存储器装置包含：一个用于相对于一张盘片装载/卸载一个读写头的致动器；一个该致动器的驱动器；一个电压检测器，用于检测当致动器被驱动时产生的电压以及输出一个电压信号；一个速度装载估算器，用于从电压检测器的一个驱动信号和该电压信号估算出读写头的移动速度以及加到读写头上的装载扰动程度，并且用于输出一个速度估算信号和装载估算信号；以及一个速度控制器，用于从一个速度指令信号和该速度估算信号产生和输出一个速度控制信号；其中驱动信号是通过合成该速度控制信号和该装载估算信号而获得的。

为了控制装载/卸载读写头的致动器的速度，需要估算读写头的移动速度。为了消除由读写头退出元件如一个斜坡块施加的装载扰动，装载的扰动程度被估算。在读写头的移动速度和装载扰动程度被估算时，使用了两个元素。

其中一个元素是当致动器被驱动时，通过检波电压产生的一个电压信号。另一个是在致动器的驱动器中的一个驱动信号。这里，在该驱动器中的驱动信号可以是输入到驱动器中的一个信号也可以是一个从该驱动器中输出的信号。

一个速度控制信号可以被用来代替在该驱动器中的驱动信号，该速度控制信号是产生驱动信号的一个基础。提供了一个用于估算该读写头的移动速度和装载扰动程度的速度装载估算器。

通过此速度装载估算器，一个由一个电压检测器检测的电压信号和该驱动器的驱动信号(包括速度控制信号)被输入，藉此产生一个速度估算信号和一个装载估算信号。基于两个元素产生的该装载估算信号准确地估算实际上加到读写头上的装载扰动程度。

因为读写头的移动速度是在估算装载扰动程度的时候被估算，因而该读写头的移动速度也可以被准确地估算。

通过上述的方式获得的装载估算信号被合成为速度控制信号，读写头的致动器利用驱动信号被驱动。通过这种方法，加到该读写头的装载扰动被很好地消除掉。

更进一步，因为该速度被控制得与装载估算信号存在直接关联，即使读写头退出元件的装载扰动变化在装入/卸载时是很大的，速度也可以被稳定地控制。

也就是说，增强了装载/卸载操作的可靠性。作为一个附带的效果，轨迹密度可以实质上提高，从而可以实现大容量的盘片存储器装置。

最好，该速度装载估算器包含：一个比较器，一个由电压检测器检测到的电压信号输入到这个比较器中；第一乘法器，用于用第一系数乘以驱动信号；第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；第一积分器，用于积分该比较器的输出；以及第二积分器，用于对下述值进行积分，所说值是从从第一乘法器的输出中减去一个相加值而获得的，所述相加值是将第二个乘法器的输出和第一个积分器的输出相加而获得的，并且其中该比较器比较电压信号和第二个积分器的输出，并且输出比较结果到第二乘法器和第一积分器。

在这种情况下，输入驱动信号的第一乘法器的输出变成一个传动转矩估算信号，它相应于加到该致动器的驱动转矩。

第二个积分器的输出成为一个相对于来自电压检测器的电压信号输入的反馈信号(比较目标)。比较器的输出被加到第一积分器和第二乘法器，它是电压信号和来自于第二积分器的反馈元件之间的差异。

整合了该差异的第一积分器的输出成为一个装载估算信号，它相应于致动器得到的装载扰动。

用一个预定的系数乘以差异值的第二乘法器的输出被加到该装载估算信号上。相加值的一个差异值被从传动转矩估算信号中减去，并且被供给到第二积分器。由第二积分器计算出的值被作为速度估算信号。

因此，来自于第一积分器的装载估算信号输出相应于致动器接收的一个准确地估算装载扰动的信号。

通过此装载估算信号，实现了该反馈控制，比如消除了加到读写头上的装载扰动，而且因此可以补偿装载扰动引起的影响。

更进一步，速度的控制与装载估算信号有直接关联，即使该装载扰动在装入/卸载时变化很大，也可以稳定地控制该速度并且提高读写头装入/卸载操作的可靠性。

本发明的一个盘片存储器装置包含：一个致动器，用于相对于盘片装入/卸载一个读写头；一个致动器的驱动器；一个电压检测器，用于检测当致动器被驱动时产生的电压以及输出一个电压信号；一个速度装载估算器，用于从一个速度控制信号和电压信号估算出读写头的移动速度和加到读写头上的装载扰动程度，并且输出一个速度估算信号和一个装载估算信号；以及一个速度控制器，用于从一个速度指令信号和速度估算信号中产生和输出速度控制信号，其中检测器的驱动信号通过合成速度控制信号以及装载估算信号获得。

在这种情况下，来自于速度控制器的速度控制信号被输入到该速度装载估算器，以替代上述发明中驱动器的驱动信号。

在这种情况下，该速度装载估算器准确估算读写头移动的速度和施加到读写头上的装载扰动程度，它是基于速度控制信号以及由致动器检测的电压信号而估算的。其余部分与上面描述的一样。

在本发明中，使用一个速度控制信号作为该速度装载估算器的一个输入，最好，该速度装载估算器包含：一个比较器，其中电压检测器检测到的电压信号被输入到该比较器；第一乘法器，用于用第一系数乘以速度控制信号；第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；第一积分器用于积分比较器的输出；以及第二积分器，用于积分从第一乘法器的输出减去第二乘法器的输出而得到的值，其中比较器比较第二积分器的输出和电压信号，并且输出比较的结果到第二乘法器和第一积分器。

在这种情况下，就不必做第一积分器的输出与第二乘数器的输出的加法了，这在上述发明中当驱动信号被作为速度装载估算器的一个输人时被要求进行。因此，加法器可以省略掉，这就简化了结构。

在上面的描述中，更好的是，在高频元件被关闭的状态，速度装载估算器输出装载估算信号。在上面的结构中，通过使用二级延迟系统的估算产生关于由摩擦等情况导致的装载扰动的装载估算信号。这个二级延迟系统具有低频带截止滤波器特征，在固有角频率(估算角频率)之下它显示了优异的装载扰动抑制效果。于是，固有角频率以及阻尼因数可以适当地被设定，并且该速度装载估算器如此构成，从而在高频元件被中断的状态时产生装载估算信号。这样，就表现了出色的装载扰动的抑制效果。

更进一步，本发明的一个盘片存储器装置包含：一个致动器，用于相对于一个盘片装入/卸载一个读写头；一个致动器的驱动器；一个电压检测器，用于检测致动器被驱动时产生的电压并且输出一个电压信号；一个速度估算器，用于从一个检测器中的一个驱动信号和电压信号估算读写头的移动速度，并且输出一个速度估算信号；以及一个速度控制器，用于从一个速度指令信号和速度估算信号中产生一个速度控制信号，并且作为驱动信号输出。

这是一种装载扰动变化非常小的情况。从而使得仅仅使用速度估算信号而不用装载估算信号就可以稳定控制速度，并且提高读写头装入/卸载操作的可靠性成为可能。在这种情况下，一个用于合成该装载估算信号成为速度控制信号的合成器就不必使用了，这样就简化了该盘片存储器装置的结构。

该速度估算器包含：一个比较器，其中电压检测器检测到的一个电压信号被输入到比较器；第一乘法器，用第一系数乘以驱动信号；第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；第一积分器用于积分比较器的输出；以及第二积分器，用于对下述值进行积分，所说值是从从第一乘法器的输出中减去一个相加值而获得的，所述相加值是将第二个乘法器的输出和第一个积分器的输出相加而获得的；其中比较器比较第二积分器的输出和电压信号，并且输出比较的结果到第二乘法器和第一积分器。

在这种情况下，从第一积分器输出的装载估算信号没有直接用于反馈控制，而是当考虑到装载估算信号时产生速度估算信号。所考虑的此装载估算信号相应于一个精确估算由摩擦等情况导致的并被读写头退出组件接收的装载扰动的信号。

因此，当装入/卸载时读写头退出组件上的装载扰动的变化很小时，仅仅通过速度估算信号就可以稳定控制速度，这就提高了该读写头装入/卸载操作的可靠性。

更进一步，本发明的一个盘片存储器装置包含：一个致动器，用于相对于一个盘片移动一个读写头；一个致动器的驱动器；一个电压检测器，用于检测当致动器被驱动时产生的电压并且输出一个电压信号；一个速度装载估算器，用于从检测器中的一个驱动信号和电压信号估算出读写头的移动速度和加到读写头上的装载扰动程度，并且输出一个速度估算信号和一个装载估算信号；一个速度控制器，用于从一个速度指令信号和速度估算信号中产生和输出一个速度控制信号；一个位置检测器，用于对应于从伺服信息获得的读写头的当前位置产生和输出一个由读写头检测的的误差信号，该伺服信息以前就记录在盘片上；一个定位控制器，用于相应于该误差信号产生和输出一个定位控制信号；和一个选择器，速度控制信号和位置控制信号输入到选择器，并且该控制信号中的任一个被选择并根据一个开关指令输出，其中驱动信号通过合成由选择器输出的控制信号和装载估算信号获得。

本发明相应于一个装置，其中一个使读写头高精度定位到目标轨迹的功能被增装到上述发明中，用于输入驱动信号给速度装载估算器。该步骤进行读写头相对于目标轨迹的一个定位操作，该操作是在读写头被从读写头退出组件装入盘片后根据一个开关指令进行的。

不是总需要从读写头退出组件上装入或卸载读写头，并且从盘片上的数据区域的以外的备用区域可以实现寻迹操作。选择器开关控制来自于定位控制器的定位控制信号的输入操作。

基于加到用于驱动致动器的驱动器的驱动信号和由检测器检测的电压信号，该速度装载估算器可以准确估算装载扰动，如：该致动器的轴承摩擦力，连接致动器以及相互间的电子电路的弹性印刷电路(FPC)的弹力，由于从外部施加到设备上的冲击或振动使致动器受到的惯性。

具体地，在进行读写头被允许跟踪目标轨迹的寻迹动作时，精确估算装载扰动是非常重要的。

获得的装载估算信号被合成成为选择器的定位控制信号输出，藉此获得该驱动信号，并用此驱动信号驱动读写头的致动器。由此，装载扰动如轴承摩擦力以及施加到致动器上的弹力被大大地消除掉。

也就是说，因为外部力如：轴承摩擦力和加到致动器的弹力等被补偿了，即使如轴承摩擦力、弹力以及惯性等装载扰动在进行目标轨迹的跟踪动作时变化很大，稳定控制读写头到目标轨迹的定位操作和提高定位精度也是可能的。

在本发明中，增加了读写头到目标轨迹的高精度定位功能，该速度估算器最好包含：一个比较器，其中电压检测器检测到的电压信号被输入到比较器；第一乘法器，用于用第一系数乘以驱动信号；第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；第一积分器用于积分比较器的输出；以及第二积分器，用于对下述值进行积分，所说值是从从第一乘法器的输出中减去一个相加值而获得的，所述相加值是将第二个乘法器的输出和第一个积分器的输出相加而获得的，其中比较器比较第二积分器的输出和电压信号，并且输出比较的结果到第二乘法器和第一积分器。

在这种情况下，来自于第一积分器的该装载估算信号对应于一个信号，该信号可以精确估算致动器从轴承或EPC处受到的装载扰动。

利用以这种方式精确得到的该装载估算信号，可以实现反馈控制如消除加到致动器上的装载扰动。因此，在跟踪动作时，加到致动器上的外部力可以被补偿。

即使在跟踪动作时致动器的装载扰动变化很大，稳定控制读写头到目标轨迹的定位操作和提高定位精度也是可能的。

更进一步，本发明的一个盘片存储器装置包含：一个致动器，用于相对于一个盘片移动读写头；一个致动器的驱动器；一个电压检测器，用于检测致动器被驱动时产生的电压并且输出一个电压信号；一个速度控制器，用于从一个速度指令信号和速度估算信号中产生和输出一个速度控制信号；一个定位监测器，用于从伺服信息中产生和输出一个被读写头检测的对应于读写头的当前位置的误差信号；一个定位控制器，用于对应于该误差信号产生和输出一个定位控制信号；一个选择器，速度控制信号和定位控制信号被输入到其中，并且控制信号中的任一个被选择并根据一个开关指令输出；以及一个速度装载估算器，用于从来自选择器输出的一个控制信号和电压信号估算出读写头的移动速度和加到读写头上的装载扰动程度，并且输出一个速度估算信号和一个装载估算信号；其中驱动信号通过合成由选择器输出的控制信号和装载估算信号获得。

本发明相应于一个装置，其中一个使读写头高精度定位到目标轨迹的功能被增装到上述发明中，用于输入驱动信号给速度装载估算器。

其他方面与上述相同。因为在跟踪动作时，加到致动器上的外部力可以被补偿。因而，即使在跟踪动作时加到致动器的装载扰动变化很大，稳定控制读写头到目标轨迹的定位操作和提高定位精度也是可能的。

在本发明中，增加了读写头到目标轨迹的高精度定位功能，并且一个速度控制信号被用作该速度装载估算器的一个输入，该速度装载估算器最好包含：一个比较器，其中电压检测器检测到的电压信号被输入到比较器；第一乘法器，用于用第一系数乘以驱动信号；第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；第一积分器用于积分比较器的输出；以及第二积分器用于积分从第一乘法器的输出减去第二乘法器的输出而得到的值；其中比较器比较第二积分器的输出和电压信号，并且输出比较的结果到第二乘法器和第一积分器。

在这种情况下，不再需要把第一积分器的输出加到第二乘法的输出，这种操作在上述发明中当使用驱动器作为速度装载估算器的一个输入时是必须的。因此该加法器可以被省略，从而简化了该结构。

更进一步，本发明的一个盘片存储器装置包含：一个致动器，用于相对于一个盘片移动一个读写头；一个致动器的驱动器；一个电压检测器，用于检测致动器被驱动时产生的电压并且输出一个电压信号；一个速度估算器，用于从一个检测器中的驱动信号和电压信号估算读写头的移动速度，并且产生和输出一个速度估算信号；一个速度控制器，用于通过一个速度指令信号和速度估算信号产生和输出一个速度控制信号；一个位置检测器，用于对应于从伺服信息获得的读写头的当前位置产生和输出一个由读写头检测的误差信号；一个定位控制器，用于从位置检测器输出的误差信号和从速度估算器输出的速度估算信号产生和输出一个定位控制信号；以及一个选择器，速度控制信号和定位控制信号被输入到其中去，并且该控制信号中的任一个被选择，选定的控制信号被作为驱动信号输出。

这对应于装载扰动变化很小的情况。此时，仅仅利用速度估算信号而不必使用装载估算信号就可以稳定控制速度，并且提高读写头装载/卸载操作的可靠性也成为可能。在这种情况下，不再需要一个用于合成该装载估算信号成为速度控制信号的合成器，这就简化了该盘片存储器装置的结构。

在本发明中，增加了读写头到目标轨迹的高精度定位功能，更好的情况是，定位控制器基于由位置检测器输出的误差信号和由速度装载估算器输出的速度估算信号产生定位控制信号。

这种情况的效果如下。记录在盘片上的伺服信息是一个具有恒定取样周期的离散信号，不是连续信号。当差分处理象在PID(proportional-plus-integral-plus-derivative)控制中那样被执行时，有关读写头定位的不连续误差信号的差分处理的执行是通过用取样周期除当前取样定时的误差信号值与上次取样定时的误差信号值之间的差而实现的。因此，有可能在该差分处理的结果值中包含噪音效果，并且有不利的可能性，即当一个寻找模式(在此模式下，读写头被移动到目标轨迹)转换成一个跟踪模式(在此模式下，读写头被允许跟踪目标轨迹)时，会产生一个大的误差信号。如果这种事发生时，跟踪动作产生功能失灵，或者读数据的访问时间变得更长。

于是，代替误差信号失灵，利用定位差分变成速度的事实而使用速度估算信号。由装载速度估算器输出的速度估算信号是一个连续信号，它不易于被噪音影响，并且不依赖盘片存储器装置的扇区取样周期。因此，跟踪动作很少引发功能失灵。更进一步，读数据所需的访问时间大大地被缩短了。

更进一步，速度装载估算器的一个控制频带被设置成大于定位控制器或者定位控制系统的控制频带是有利的。

在这种情况下，加宽该定位控制系统的控制频带就是增加增益比例。盘片存储器装置的一个扇区伺服系统的取样频率或者致动器固有的机械共振频率存在一个上限。

然而，该速度装载估算器不受扇区伺服系统的取样频率影响。因此，在速度装载估算器中，本身的控制频带可以被设置得大于定位控制系统或者速度控制系统的控制频带。从而，读写头被允许在更高的控制频带上精确地跟踪目标轨迹。

在上面的描述中，该致动器可以被如此设立，以致相应于盘片装入或者卸载读写头，或者可以这样构成，当该盘片存储器装置没有运行时，以致于读写头被置于盘片上数据区以外的信息备用区域。

附图说明

图1是一个方框图，显示了根据本发明的第一最佳实施例的一个盘片存储器装置的一个结构；

图2是一个方框图，显示了一个速度控制系统的整体结构，该速度控制系统是图1中的一个组成元件；

图3(A)是一个方框图，它被用于解释一个速度装载估算器的一个装载扰动估算动作，该速度装载估算器是图2中的一个组成元件；

图3(B)是一个方框图，它是由等效转换图3(A)中的方框图得到的；

图3(C)是一个方框图，它整体地显示了图3(A)中的方框图；

图4(A)是一个方框图，它解释了抑制施加到图1所示的该盘片存储器装置的装载扰动的动作；

图4(B)是一个方框图，它是由等效地转换图4(A)中的方框图得到的；

图5是显示了关于施加到图1所示的盘片存储器装置的装载扰动的截止频率特性；

图6(A)是一条曲线，它显示了施加到图1所示的磁盘片存储器装置的装载扰动的时间变化和一个速度装载估算器输出的装载估算信号；

图6(B)是一条曲线，它显示了当由速度装载估算器输出的装载估算信号不被输入到合成器时，读写头移动速度的时间变化；

图6(C)是一条曲线，它显示了当由速度装载估算器输出的装载估算信号被输入到合成器以消除装载扰动的变化时，读写头移动速度的时间变化，

图7是一个方框图，显示了根据本发明的第二最佳实施例的一个磁盘片存储器装置的一个结构；

图8是一个方框图，显示了一个速度控制系统的整体结构，它是图7中的一个组成元件；

图9是一个方框图，显示了根据本发明的第三最佳实施例的一个磁盘片存储器装置的一个结构；

图10是一个方框图，显示了一个定位控制系统的整体结构，它是图9中的一个组成元件；

图11显示了频率特性，用它解释了图9所示的磁盘片存储器装置中的定位控制特性；

图12显示了频率特性，用它解释图9所示的磁盘片存储器装置中的装载扰动抑制效果；

图13是一个方框图，显示了根据本发明的第四最佳实施例的一个磁盘片存储器装置的一个结构；

图14是一个方框图，显示了一个定位控制系统的整体结构，它是图13中的一个组成元件；以及

图15是一个方框图，显示了根据本发明的第五最佳实施例的一个磁盘片存储器装置的一个结构；

在所有这些图中，相同零部件用相同编号表示。

具体实施方式

本发明的最佳实施例将参考附图得到说明。

(第一实施例)

在图1中，标号1代表一个由主轴马达(没有显示)旋转的磁盘片，标号2代表一个记录并重放盘片1中数据的磁读写头，标号3代表一个读写头臂。通过把安装在臂3的顶端的读写头2绕一个轴承4旋转，读写头2从而被移到盘片1的一个目标轨迹。

标号5代表一个安装在臂3的后端的一个驱动线圈，标号6代表一个固定片。一个磁体(没有显示)被安置在这固定片6的表面相对于线圈5的位置。臂3通过磁通量的相互作用受到旋转力，磁通量是通过置于固定片6上面的磁体和供应给线圈5的电流形成的磁场而产生的。标号7代表一个斜坡块，作为一个读写头退出元件，被置于盘片1所占区域的外面。标号8代表一个安装在臂3的一个顶端的悬浮片。斜坡块7的斜坡与一个悬浮片支持表面一起形成，并且这个表面相对于悬浮片8滑动以回应臂3的旋转运动。读写头2、臂3、轴承4、线圈5、固定片6、斜坡块7和悬浮片8构成一个致动器9。

标号10代表一个驱动器，标号11代表一个包含在驱动器10中的电压检测器。电压检测器11检测线圈5的相反端产生的电压并输出电压信号Va。标号12代表一个速度装载估算器，它由来自于电压检测器11的电压信号Va和驱动信号u估算出臂3的移动速度以及施加到臂3的装载转矩，驱动信号u是驱动器10的输入，并且该速度装载估算器12输出一个速度估算信号vest和一个装载估算信号τdest。

标号13代表一个比较器，它输出速度指令信号vr(恒定值)和速度估算信号vest之间的误差信号e。标号14代表一个速度控制器，它基于通过比较器13获得的误差信号e放大和补偿相位，然后输出一个速度控制信号c。标号15代表一个具有矫正功能的合成器。速度控制器14的速度控制信号C和速度装载估算器12的装载估算信号τdest都被输入给合成器15，并且合成器15执行正确运算和合成，然后输出驱动信号U给驱动器10。这些中的每一个都可以由硬件比如一个模拟电路或者软件构成。

驱动器10根据输入的驱动信号u施加驱动电流Ia给线圈5，然后绕轴承4转动臂3，并移动安装在臂3顶端的读写头2。当臂3被转动在盘片1的外面时，在臂3的顶端的悬浮片8被置于斜坡块7的悬浮片支持表面，藉此卸下了读写头滑动块。

接着，将利用图2解释该速度控制系统的操作。在图2中，S代表拉普拉斯(Laplace)运算符。

在图2中，如果读写头2的移动速度被定义为v，并且如果一个速度估算信号被定义为vest，它是速度装载估算器12的估算结果，它显示了读写头与方块30的移动速度v，相应于速度指令信号vr的误差信号e由下面的方程1表示。

[方程1]

e＝vr-vest

此误差信号e由比较器13获得。显示在一个方块21中的速度控制器14对误差信号e执行一个转移函数Gv(s)的滤波处理，产生一个速度控制信号c并输出给加法器46。通过加法器46使速度控制信号C成为驱动信号U。驱动信号u被转换成gm乘以来自方块22中的驱动器10中的电压信号的电流信号(转移函数是gm)，并输出驱动电流Ia。

在图23中显示的致动器9中，通过转换函数Kt，供给线圈5的驱动电流Ia被转换成驱动转矩τ，驱动电流Ia形成的磁场和固定片6的磁体的磁通量之间交互作用。这儿，转换函数Kt是致动器9的一个转矩常数。在方块24中的转移函数(Lb/J·s)显示了从作用在臂3上的驱动转矩τ到磁头2的移动速度v的转移特征。这里，J表示了惯性力矩，Lb显示了从轴承4到读写头2的距离。

方块26和方块27对应于电压检测器11。如果致动器9是转动的，在线圈5的每个相对端上形成了感应电压Ea。方块26输出了这个感应电压Ea。如果驱动电流Ia被供给线圈5，就可形成电压降(Ra+La·S)·Ia。方块27输出一个此电压降的信号。一个加法器28对它们执行加法，并输出致动器9的端子电压作为一个电压信号Va。也就是说，存在下列方程2的一个关系。

[方程2]

Va＝Ea+(Ra+La*s)*Ia

这儿，Ra代表该线圈5的线圈电阻，La代表线圈5的电感。

在斜坡块7上的悬浮片支持表面和悬浮片8之间形成如滑动摩擦等装载扰动τd。此装载扰动d可以表示为被输入到比较器25中的一个方块24的一个前级。

在图2中，由点划线封闭的方块30显示了速度装载估算器12的一个方框图。此方块30包括：一个方块32，它具有与方块22相同的转移函数；一个方块33，具有与方块23相同的转移函数，方块23是致动器9；一个方块34，它具有与方块24相同的转移函数；一个方块35，它具有与方块26相同的转移函数，方块26是电压检测器11；以及一个方块39，它具有与方块27相同的转移函数。方块32和方块33的结合构成了第一乘法器，一个方块44构成了第二乘法器，一个方块43构成了第一积分器，方块34和方块35一起构成了第二积分器。这里，方块30的每一个常数的后缀“n”表示一个标称值，一个增加了“est”的变量表示一个估算值。

驱动信号U被输入给形成速度装载估算器12的方块32。驱动信号U通过一个乘法器41被乘以(gmn*Ktn)，乘法器41由方块32和方块33构成，藉此获得一个驱动转矩估算信号τest。驱动转矩估算信号τest与作用在臂3上的驱动转矩τ相同。

在图2中，从第二积分器42中的方块34输出的一个速度估算信号vest被反馈给比较器13，与读写头2的移动速度v相对应。在第二积分器42中的方块35中，速度估算信号vest被乘以Kvn，藉此获得感应电压估算信号Eaest。估算电流Iaest被供给致动器9，藉此获得电压降(Ran+Lan*S)*Iaest。此感应电压估算信号Eaest通过加法器36加到电压降(Ran+Lan*S)*Iaest上，并输出电压估算信号Vaest。电压估算信号Vaest被输入给一个比较器37，然后与电压信号Va相比较，Va是被实际测定的。一个误差信号α(＝Va-Vaest)被输入给第一积分器43和第二乘法器44，该误差信号是一个比较的结果。

第一积分器43积分该误差信号α并输出一个用于装载扰动的装载估算信号τdest。误差信号α被输入给第二乘法器44，并被乘以g1再加给加法器38。加法器38的输出被输入给一个减法器31。在减法器31中，把通过从驱动转矩估算信号τest中减去输出(第一积分器43的输出和第二乘法器44的输出的总和)得到的一个结果γ输出给第二积分器42。

第二乘法器44的一个系数g1和第一积分器43的一个系数g2是常数，用来稳定速度装载估算器12的动作。它的细节随后将得到描述。

在图2中，被一个点划线包围的方块47相应于一个合成器15。合成器47中的方块45以1/(gmn·Ktn)乘以装载估算信号τdest从而产生一个校正信号β。校正信号β对于产生驱动力是必需的，该驱动力大小相应于臂3的装载估算信号τdest。校正信号β在加法器47中被加到速度控制信号C上

接下来，在方块30中的速度装载估算器12的操作将参考图3加以说明。

图3(A)是一个方框图，通过对图2中的方块30重写获得，并显示了从驱动信号u的输入向装载估算信号τdest的输出的转换。图3(B)是一个方框图，它是通过基于方程2等效地转换和移动电压信号Va的一个输入位置(一个比较器37)来修改图3(A)中的方框图而获得的。这里，为了简化说明，认为在图2中方块22中的gm和方块32中的gmn是相同的。

[方程3]

gm＝gmn

因此，可以认为驱动电流Ia(＝gm*u)和估算电流Iaest(＝gmn*u)是相同的。

注意方程2中的第一项和第二项。通过以(Jn*s)/(Lbn*Kvn)乘以第一项中的Ea，图3(A)中比较器37的输入位置可以等效地移动到示于图3(B)中的减法器48的输入位置。方程2中的(Ra+La*s)*Ia被包含在图3(A)中的一个方块39中。这样，它和图3(B)中所示的方块49一样被表示。

注意到图3(B)中的减法器48，在下面方程4中表示的δ是减法器48的一个输出。

[方程4] $\mathrm{\δ}=\mathrm{Ktn}\·\mathrm{Ia}-\frac{\mathrm{Jn}\·s}{\mathrm{Lbn}\·\mathrm{Kvn}}\·\mathrm{Ea}$

然后，如果注意到图2中的比较器25和方块24和26，存在下面方程5中所示的关系。

[方程5] $\mathrm{Ea}=\frac{\mathrm{Lb}\·\mathrm{Kv}}{J\·s}\·(\mathrm{Kt}\·\mathrm{Ia}-\mathrm{\τd})$

这里，为了简化，假定了下列方程。

[方程6]

        Kt＝Ktn  Ra＝Ran  La＝Lan

[方程7] $\frac{\mathrm{Lb}\·\mathrm{Kv}}{J}=\frac{\mathrm{Lbn}\·\mathrm{Kvn}}{\mathrm{Jn}}$

如果方程5被代入方程4，方程4变形成如下面方程8所示：

[方程8]

          δ＝τd

也就是说，减法器装置48的输出δ与施加到臂3的装载扰动τd相等。

因此，如果从由摩擦或者其它类似施加到臂3而导致的装载扰动τd到装载估算信号τdest的转换函数被从示于图3(B)的方框图中获得，转换函数将变成如下面方程9所示的一样。

[方程9] $\mathrm{\τdest}=\frac{\frac{\mathrm{Lbn}}{\mathrm{Jn}}\·\mathrm{Kvn}\·g2}{s^2+\frac{\mathrm{Lbn}}{\mathrm{Jn}}\·\mathrm{Kvn}\·\mathrm{gl}\·s+\frac{\mathrm{Lbn}}{\mathrm{Jn}}\·\mathrm{Kvn}\·g2}$

从方程9，可以发现速度装载估算器12可以估算装载扰动τd，该装载扰动τd在具有二级延迟系统的方块30的一个回路中，由来自于驱动信号U和电压信号Va的实际摩擦导致的。

这里，二级延迟系统的一个固有角频率(估算角频率)被定义为ωo，并且阻尼因数被定义为ξo，用于速度装载估算器12的稳定动作的常数g1和g2被分别表示在下面的方程10和方程11中。

[方程10] $\mathrm{gl}=2{\mathrm{\ξ}}_0\·{\mathrm{\ω}}_0\·\frac{\mathrm{Jn}}{\mathrm{Lbn}\·\mathrm{Kvn}}$

[方程11] $g2={\mathrm{\ω}}_0^2\·\frac{\mathrm{Jn}}{\mathrm{Lbn}\·\mathrm{Kvn}}$

这里，估算角频率ωo被设置得充分地大于一个速度控制频带fc，并且阻尼因数ξo被选择从7到1，由摩擦或者类似情况导致的装载扰动τd由速度装载估算器12被准确地估算。

如果方程9由方程10和11变形，它就可以表示为下面的方程12。

[方程12] $\mathrm{\τdest}=\frac{{\mathrm{\ω}}_0^2}{s^2+2{\mathrm{\ξ}}_0\·{\mathrm{\ω}}_0\·s+{\mathrm{\ω}}_0^2}\·\mathrm{\τd}$

也就是说，在图3(A)中的速度装载估算器12的方框图被简化为如图3(C)所示的一个方框52。

接着，示于方框47中的合成器15的操作将参考图4详细说明。

方框45输出一个校正信号β到加法器46，β是通过把装载估算信号τdest乘以1/(gmn*Ktn)而获得的。校正信号β被用于形成一个驱动力，该驱动力的大小相应于致动器9中的装载估算信号τdest。校正信号β被输出到加法器46。校正信号β通过方块22和方块23被乘以gmn*Ktn，因此，装载估算信号τdest被提前乘以l/(gmn*Ktn)，从而保持相同大小。

图4(A)显示了与图2方框图中的合成器15的操作有关的加法器46、比较器25和方块24。图4(B)是一个方框图，其中加到比较器25的装载扰动τd以及加到方块52的装载扰动τd被合成为一个τd。

图4(A)中的方块52和图3(C)中方块52是一样的，有在方程9中表示的一个转换函数。

从图4(B)，可以构思通过一个滤波器把装载扰动τd加到一个速度控制系统，该滤波器用方程13中的转换函数表示。

[方程13] $\mathrm{Gd}\left(s\right)=1-\frac{{\mathrm{\ω}}_0^2}{s^2+2{\mathrm{\ξ}}_0\·{\mathrm{\ω}}_0\·s+{\mathrm{\ω}}_0^2}=\frac{s^2+2{\mathrm{\ξ}}_0\·{\mathrm{\ω}}_0\·s}{s^2+2{\mathrm{\ξ}}_0\·s+{\mathrm{\ω}}_0^2}$

图5显示了一个转换函数Gd(s)的频率特性，它与方程13中表示的分段相似。从转换函数Gd(s)的频率特性可以看到，其增益在角频率低于角频率ω时相等或者小于0dB。当角频率ω被降低时，它以阻尼比-20dB/dec(dec表示十次)衰变。转换函数Gd(S)具有低-频带截止的滤波器特征，它可用于抑制比角频率ωo低的频率的增益。

在第一实施例中，即使通过摩擦等把装载扰动τd施加到臂3上，装载扰动τd可以由速度装载估算器12来估算，它被这样控制使得通过装载估算信号τdest把从外面施加的装载扰动τd消除掉。装载扰动τd的操作好似通过具有截止的频率特性均滤波器施加到该速度控制系统，如图5和方程13所示。因此，在等于或者低于角频率ω的频率时，由摩擦或者类似情况导致的装载扰动由初级的低-频带屏蔽特征抑制。

图6是更详细的解释用于装载扰动-抑制效果的时间响应的曲线。图6(A)显示了当在附图中用54显示的台阶状装载扰动τd被加到臂3中时，由速度装载估算器12输出的一个装载估算信号τdest。

这里，决定方程10和方程11中的控制参数的估算频率fo(ωo＝2πfo)和阻尼因数ξo的值，分别被选定为3KHz和1，该速度控制系统的控制频带被设置为300Hz，并且实现模拟。图6(B)显示了当由速度装载估算器12输出的载估算信号τdest没有输入到合成器15时，磁头移动速度V的模拟结果。

用一个点划线56表示的一个直线表示了速度指令信号vr，一个实线57表明读写头移动速度V的时间波形。当台阶状装载扰动的变化产生时，瞬间读写头移动的速度V变化很大。

图6(C)显示了当装载估算信号τdest被输入到合成器15并且信号被输入到致动器9时的读写头移动速度V的一个模拟结果。图6(C)中一条用点划线显示的直线58表示了一个速度指令信号vr，一条实线59表示读写头移动速度V的时间波形。即使加上台阶状的装载扰动变化，读写头移动速度V也几乎不变，并且与图6(B)中的情况相比较该装载扰动抑制效果大大地提高。

从而，准确地估算由摩擦或类似情况与读写头的移动速度一起导致的装载扰动的大小成为可能。因此，即使在斜坡块7上的装载扰动的变化很大，稳定控制速度并且提高读写头装入/卸载操作的可靠性也是可能的。

在上面的说明中，从方块47中输出的驱动信号u被作为一个输入信号输入给速度装载估算器12。然而，替代驱动信号U，从方块22和驱动器10中输出的驱动电流Ia可以被使用。在这种情况下，也可以获得相同效果。

(第二实施例)

在本发明的第二个最佳实施例中，代替第一实施例的驱动信号U，一个速度控制信号C被输入到速度装载估算器。由此，在第一实施例中需要的加法器38可以被省略掉，从而简化结构。这里将用图7和图8来解释。

与图1中的差异是输入到一个速度装载估算器60的一个信号。由电压检测装置11产生的电压信号Va和由速度控制器14产生的一个速度控制信号c被输入到速度装载估算器60。也就是说，第二实施例的特点在于速度控制信号C被用来替代驱动信号u。

如图所示7，速度控制信号c和装载估算信号τdest被输入给合成器15，执行校正计算以产生驱动信号u，并且把驱动信号U输出到驱动器10。

在图8中由点划线封闭的方块61是一个速度装载估算器60的方框图。由电压检测器11产生的一个电压信号Va(它是加法器28的一个输出)和由速度控制器14产生的一个速度控制信号c(用方框21表示)被输入到速度装载估算器60。

在第一实施例的速度装载估算器12中，校正信号β被加到驱动信号U上，然后输入给速度装载估算器12。因此，需要图2所示的加法器38。

然而，在第二实施例的速度装载估算器60中，速度控制信号C在校正信号β被加之前被输入，因此，不需要图2所示的加法器38。

在第二实施例中，速度装载估算器60的操作将参考图2和图8加以解释，并且与第一实施例中的速度装载估算器12的操作相比较。

首先，在图2中，如果第二积分器42的输入被定义为γ，注意减法器31，信号γ以下面的方程表示。

[方程14]

γ＝τest-(τdest+gl*a)＝gmn*Ktn*u-(τdest+gl*a)

然而，注意图2中的加法器46，驱动信号U以方程15表示。

[方程15] $u=c+\mathrm{\β}=c+\frac{\mathrm{\τdest}}{\mathrm{gmn}\·\mathrm{Ktn}}$

因此，从方程14和方程15中可得信号γ被表示成下面的方程16。

[方程16]

γ＝gmn*Ktn*c-gl*a

如果图2中速度装载估算器12的方框图30被基于方程16重写，就得到示于图8中的一个速度装载估算器60的一个方框图61。由速度控制器14(方块21)产生的一个速度控制信号C被输入给第一乘法器41的方块32，并且方块32的输出被输入给方块33。因此，用一个系数(gmn*Ktn)乘以速度控制信号c而获得一个驱动转矩估算信号τest成为可能。

另一方面，装载估算信号τdest被输入给由方块47表示的合成器15。因此，与第一实施例一样，磁头2的移动速度V和由摩擦等施加到臂3的装载扰动τd通过速度装载估算器60的动作从电压信号Va和速度控制信号C被估算，并且速度估算信号vest和装载估算信号τdest被形成并输出。速度估算信号vest通过比较器13被反馈给速度控制器14用于控制读写头2的装入/卸载速度。为了消除施加到臂3上的装载扰动τd，比如在斜坡块7的片支持表面和悬浮片8之间的滑动摩擦，装载估算信号τdest输入给合成器15。从而，精确检测读写头的移动速度V和由摩擦引起的装载扰动τd成为可能，即使在该斜坡块上的装载扰动的变化很大，也可以实现稳定的速度控制。

根据第二实施例，与第一实施例相比，可以减少用于速度装载估算器60和合成器15的结构所需的加法器的数目。因此，与第一实施例相比较，用简单的结构就可得到相同的效果。当该速度控制系统用硬件如一个模拟电路来实现时，可以简化电路的结构。当该速度控制系统用软件实现时，可以缩短由计算处理产生的计算时间延迟。

在上面描述的第一和第二实施例中，利用由速度装载估算器12产生的装载估算信号τdest来消除施加到致动器上的装载扰动。然而，在斜坡块上的装载扰动的变化很小时，读写头的移动速度可以仅仅利用由速度装载估算器12产生的速度估算信号vest来控制，可以不使用装载估算信号τdest。在这种情况下，就不再需要合成器15，从而简化了该装置的结构

(第三实施例)

除了通过装入/卸载行为补偿装载扰动之外，第三实施例通过利用一个普通的速度装载估算器的跟踪动作实现高精度定位。该实施例将利用图9到12进行说明。

第三实施例具有一个位置探测器70，用于检测读写头2的位置；和一个位置控制器71，用于产生位置控制信号CX；和一个选择器72。选择器72选择速度控制信号cv和位置控制信号cx之中的一个，并且把选定的一个根据开关指令作为一个控制信号C’输出给合成器15，开关指令包括一个装入/卸载指令和一个输入给输入端子73的跟踪指令。

轨迹的一个位置信号被作为伺服信息提前记录在盘片1的每一个扇区，这个位置信号被读写头2读取。位置探测器70通过读写头2读取的位置信号来检测读写头2的一个当前位置，并且产生一个位置误差信号ε，它表示当前位置和目标轨迹的目标位置之间的误差。由位置探测器70产生的位置误差信号ε被输入给位置控制器71，该信号被放大并在相位上进行了补偿，位置控制器71产生位置控制信号cx并输出给选择器72。

如果一个装入/卸载指令作为开关指令被输入给选择器72的输入端子73，选择器72的一个开关74与一个端子a相连接，并且读写头2被允许在盘片1上以平稳的速度移向目标轨迹。更进一步，读写头2被允许从盘片1上平稳地退出到斜坡块7。如果一个跟踪指令作为一个开关指令被输入给选择器72的输入端子73，开关74还与一个端子b相连接，并且读写头2被控制使其定位在目标轨迹上。

在上面的描述中，由从外部施加的装载扰动τd产生的相对于目标轨迹的位置偏离被由速度装载估算器12产生的一个装载估算信号τdest消除掉。

既然磁读写头的移动速度控制和相对于目标轨迹的定位控制(它们是完全不同的)被根据一个选择器72的开关指令来控制，不仅该磁读写头的装入/卸载的速度控制，而且当磁读写头移向目标轨迹时的寻迹道速度控制都可以由速度装载估算器12实现。

通常，当执行寻道动作时，磁读写头的移动速度通过提前记录在盘片上的伺服信息检测，并且所获得的速度信号被用于磁读写头的速度控制。

然而，根据第三实施例，磁读写头的速度由速度装载估算器12估算。因此，不必通过磁读写头重现盘片上的伺服信息就可以控制寻道速度。

虽然推迟了说明，在上述第一和第二实施例中，同样可以不必重现伺服信息来实现寻道速度控制，上述的也适应于第四和第五实施例。

在寻道动作之后，寻迹动作接着下面说明的动作继续进行。当开关74被连接到端子B时，将利用图10说明定位控制系统的动作。在图10中，被点划线包围的部分30是速度装载估算器12的一个方块，并且与图2中的方块30的方框图相同。同样的，被点划线包围的部分47是合成器15的一个方块。在图10中，为了说明简单起见，一扇区伺服系统取样的时间延迟元件被省略掉。

在图10中，如果由读写头2检测的一个当前轨迹的位置被定义为X，关于目标轨迹位置的一个位置误差信号ε表示在下面方程17中。该位置误差ε由一个比较器75得到。

[方程17]

ε＝r-x

在方块76中表示的位置控制器71执行一个转换函数Gx(s)的滤波处理，处理位置误差信号ε，产生一个位置控制信号cx，并且将它作为一个控制信号C’(＝cx)输出给方块47中的合成器15。一个定位控制系统实现正常的PID控制，位置控制器71的一个转换函数表示在下面的方程18中。

[方程18] $\mathrm{Gx}\left(s\right)=\mathrm{Kx}\·\[1+\mathrm{Td}\·s+\frac{1}{\mathrm{Ti}\·s}\]$

这里，Kx代表一个定位控制系统的比例增益，Td代表微分时间常数，并且Ti代表积分时间常数。为了加宽该定位控制系统的控制频带就要增加比例增益Kx。扇区伺服系统的取样频率或者致动器装置固有的机械共振频率存在一个上限。由此，在以与图2中方块30相同的方式构成的速度装载估算器12中，速度装载估算器12不受扇区伺服系统的取样频率的影响。因此，该速度装载估算器12的控制频带可以设置得比定位控制系统的控制频带高。

方块77是一个积分器，一个转换函数用l/s表示，并且读写头2的移动速度v被转换成一个当前轨迹位置x。

为了向安装在致动器9上的线圈5供应驱动电流并传输一个电信号给读写头2，致动器9通过一个FPC或者类似物被连接到一个电子线路基片上。除了轴承4的轴承摩擦力外，致动器9还受到与旋转运动有关的FPC的弹力的影响。这些也是装载干扰τd。方块78代表一个装载扰动τd的弹性系数K。方块79代表抗粘系数D。装载扰动τd的弹性系数K的影响与磁头2的位置X成比例，并且因此，方块78的输入被以在位置x上向比较器25的一个输出的形式表示。相似的，由于装载扰动τd的抗粘系数D的影响与读写头2的移动速度成比例，方块79的输入被以速度V向比较器25的一个输出的形式表示。

从方块76输出的控制信号C’通过构成合成器15的加法器46变成一个驱动信号U，并输入给方块22中的驱动器10。

作为装载扰动τd，除轴承4的轴承摩擦力以及施加到致动器9上的摩擦力外，连接致动器9和电子电路基片的FPC的弹力也被加以考虑。速度装载估算器12估算此装载扰动τd，并且加以控制使得通过得到的装载估算信号τdest消除装载扰动τd。因此，正如在第一实施例中，装载扰动τd的动作好像是它通过具有方程13和图5中的截止频率特性的滤波器被施加到该定位控制系统。在等于或低于角频率ωo的频率上，装载扰动通过初步的低-频带截止特征被抑制。

图11显示了频率特性，它用于解释涉及定位控制特性的速度装载估算器12的改善效果。决定方程10和方程11中的控制参数的估算频率fo(ωo＝2πfo)的值和阻尼因数ξo被分别选定为3KHz和1，速度控制系统的控制频带被设置为300Hz，并且实现模拟。

图11中，一个虚线81显示了一个理想情况下相对于目标轨迹r，读写头2的位置x的频率响应特性，在此理想情况，没有装载扰动τd施加到致动器9。由于定位控制系统的的低控制频带被设置为300Hz，读写头2可以准确地跟踪目标轨迹直到大约频率300Hz。

图11中的数字82代表当由于旋转运动轴承4的轴承摩擦力和FPC的弹力施加到致动器9上时x/r的频率响应特性。因为该频率是0dB或者低于200Hz左右，因而在200Hz或更低频率的低频带区域。读写头2不可能准确地跟踪目标轨迹。

图11中的数字83代表当速度装载估算器12有效果时x/r的频率响应特性。已经发现，该频率接近没有装载扰动的理想情况下的频率特性81。

图12显示了频率特性，其用于对速度装载估算器12对装载扰动的抑制效果作更详细的解释。在图12中，数字84表示读写头2在位置x的一个响应，即当没有装载扰动加到致动器9时，相对于控制信号c’的x/c’的转换特性(在这种情况下与驱动信号U相等)。这显示了致动器的理想特性，并且该特性成为一个直线，它相对于频率的增加以-40dB/dec的衰减比成弱。

图12中的数字85表示读写头2在位置x的一个频率响应特性，即当轴承4的轴承摩擦力和FPC的弹力施加到致动器9上时，相对于控制信号c’的x/c’的转换特性。致动器9显示了在频率200Hz时的响应特性，并显示了在100Hz或更低频率的低频带区域中相当平缓的转换特性。在100Hz或更低频率的低频带区域中，由于装载扰动的影响，读写头2不能轻易移动。

图12中的数字86表示读写头2相对于控制信号c’在位置x的一个频率响应特性。它通过速度装载估算器12的作用，接近于在低-频带区域没有装载扰动的理想频率特性84，与图12中85的情况相比，致动器的频率特性大大提高，并且不再产生谐振峰值。

因此，如果选择器72的开关74通过跟踪指令被连接到端子B，磁头2被控制使其高精度地定位在目标轨迹上。也就是说，即使弹力如轴承4的轴承摩擦力和FPC的弹力施加到致动器，这些装载扰动的影响也能由速度装载估算器12和合成器15消除掉，因此，提高了磁读写头定位的精度。

(第四实施例)

在第四实施例中，代替第三实施例中的驱动信号U，一个选择器72输出的控制信号C’(速度控制信号cv和位置控制信号cx的任一个)被输入给速度装载估算器60。这样，在第三实施例中需要的加法器38就能波省略掉，从而简化了结构。这将利用图13和图14加以说明。

与图9不同的是输入给一个速度装载估算器60的一个信号。由电压检测器11产生的电压信号Va和选择器72输出的控制信号C’被输入给速度装载估算器60。

图14是一个方框图，显示了当开关74被连接到端子b时的定位控制系统的整体结构。由一个点划线包围的部分61是一个速度装载估算器60方块，并且这与图8中的方块61的方框图相同。相似的，被点划线包围的部分47是一个合成器15的方块。

在第四实施例中，由于应用了以图8中的方块61表示的速度装载估算器60，与上述的第三实施例相比较，所需的用于速度装载估算器60和合成器15的结构的加法器的数目就可以被减少。因此，用与第三实施例相比更简单的结构就可实现相同的效果。当以硬件如一个模拟电路实现速度控制系统时，可简化电路结构。当用软件实现速度控制系统时，可缩短计算处理时的计算时间延迟。

虽然在如此实现控制中，速度控制模式和定位控制模式被根据上述第三和第四实施例中的开关指令进行切换，速度装载估算器的控制参数就不必根据每个模式做特别的变换。因此，就有可能用简单的结构构成控制系统。

(第五实施例)

在第五实施例中，一个速度估算信号vest被反馈给定位控制器。这将利用图15来说明。

此实施例与图9中显示的不同之处在于，定位控制器91不仅输入一个定位误差信号ε输出，而且输入一个来自于速度装载估算器12输出的速度估算信号vest，并且基于这两个信号产生一个定位控制信号cx。

在第三实施例中，在图10的方块76中表示的位置控制器71执行在方程18中表示的转换函数Gx(S)的滤波处理，用于处理执行读写头定位的PID控制的位置误差信号ε，并产生定位控制信号cx。

方程18括号中的第二项通过实现定位误差信号e的差分处理来稳定定位控制系统。如果目标轨迹位置r被定义为常数，相关方程17中的差分处理就可以以方程19表示。

[方程19]

              s*ε＝s(r-X)＝-vest

当用方程18时，一个位置控制信号cx如下。

[方程20] $\mathrm{cx}=\mathrm{Gx}\left(s\right)\·\mathrm{\ϵ}=\mathrm{Kx}\·\[1+\mathrm{Td}\·s+\frac{1}{\mathrm{Ti}\·s}\]\·s=\mathrm{Kx}\·\{\[1+\frac{1}{\mathrm{Ti}\·s}\]\·\mathrm{\ϵ}+\mathrm{Td}\·s\·\mathrm{\ϵ}\}$

如果s.ε被用方程19中表示的“-vest”代替，则

[方程21] $\mathrm{cx}=\mathrm{Kx}\·\{\[1+\frac{1}{\mathrm{Ti}\·s}\]\·\mathrm{\ϵ}+\mathrm{Td}\·\mathrm{vest}\}=\mathrm{Kx}\·\[1+\frac{1}{\mathrm{Ti}\·s}\]\·\mathrm{\ϵ}+\mathrm{Kx}\·\mathrm{Td}\·\mathrm{vest}$

被建立。

位置控制器91通过将Kx(l+l/Ti)乘以位置误差信号ε，将Kx*Td乘以速度估算信号vest并且计算两者之间的差异而产生一个位置控制信号cx。因此，在定位和控制时实现了PID控制。

就第三实施例而言，在盘片1上的伺服信息由读写头2读取，由位置控测器70转换的位置误差信号ε受到差分处理，藉此稳定该定位控制系统。然而，因为以前记录的位置信号被从盘片的每个扇区读取，因而从盘片重现的位置误差信号ε不是一个连续信号，而是一个取样周期T的离散信号。因此，位置误差信号ε的差分处理实际上是通过计算最后取样的一个位置误差信号ε(n-1)与当前取样的一个位置误差信号ε(n)的差异Δε(＝ε(n)-ε(n-1))，并用这个差异Δε除以取样周期T来实现的。因此，受到差分处理的差分值容易受到包含在位置误差信号ε中的噪音的影响。特别是当寻道模式(其中读写头被允许移向目标轨迹)被转换成跟踪模式(其中，读写头被允许跟踪目标轨迹)的时候，就产生了大的误差信号。结果，导致定位控制系统不能稳定，跟踪功能失灵以及到数据被读取时的瞬间的访问时间被延长。

由此，在第五实施例中，从盘片和读写头获得的位置误差信号ε的区别值(Td*S*ε)(见公式20)没有被使用，而是使用了被乘值(-Kx*Td*vest)。

结果，该速度估算信号vest不容易受到噪音的影响，该信号不依赖扇区取样周期，因此在跟踪目标轨迹时不会产生故障，直到数据读取的瞬间的访问时间能够被缩短。

当致动器9受到的外部力很小时，寻道操作时的磁读写头速度或者跟踪动作时的磁读写头的定位可以仅仅使用由速度装载估算器12产生的速度估算信号vest来控制，而不必使用装载估算信号τdest。在这种情况下，不再需要合成器15，就简化了该磁盘片存储器装置的结构。

在上面的说明中，速度估算信号vest输入给基于图9显示的装置的位置控制器91，但速度估算信号vest也可以被输入给基于图13所示的装置的位置控制器91。

在上面的描述中，装载估算信号τdest可以估算施加到致动器9上的轴承摩擦力和FPC的弹力，但是装载估算信号τdest还能估算由于外部原因施加到装置上的冲击和振动造成的致动器9上受到的惯性力，而且该惯性力当然也可以被消除。因此，根据本发明，可以实现一个具有优异抗振动性能的磁盘片存储器装置。

在上述的每一个实施例中，乘法器和积分器可以由模拟滤波器或数字滤波器构成。在每个实施例中，通过一台微型计算机，构成该速度控制系统的一部分可以由软件实现。

虽然本发明已经基于每个实施例中的磁盘片存储器装置被加以说明，但本发明不局限于此，本发明还可以应用到光盘装置，磁-光盘装置等等。

上面已经描述了目前认为是本发明的最佳实施例，但应理解在本发明的精神和范围内可以做不同的修改，附加的权利要求书试图包含所有的这些修改。

Claims (26)

1.一个盘片存储器装置，包括：

一个致动器，用于相对于一张盘片装入/卸载一个读写头；

一个上述致动器的驱动器；

一个电压检测器，用于检测当上述致动器被驱动时产生的电压并输出一个电压信号；

一个速度装载估算器，用于从上述电压检测器中的一个驱动信号和上述电压信号估算出上述读写头的移动速度和施加到上述读写头上的装载扰动程度，并且输出一个速度估算信号和一个装载估算信号；和

一个速度控制器，用于从一个速度指令信号和上述速度估算信号产生和输出一个速度控制信号；

其中上述的驱动信号是通过合成上述的速度控制信号和上述的装载估算信号而获得的。

2.根据权利要求1的盘片存储器装置，其中上述的速度装载估算器包含：

一个比较器，由上述电压检测器检测的一个电压信号输入到其中；

第一乘法器，用于用第一系数乘以上述驱动信号；

第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；

第一积分器，用于积分上述比较器的输出；

第二积分器，用于对下述值进行积分，所说值是从从第一乘法器的输出中减去一个相加值而获得的，所述相加值是将第二个乘法器的输出和第一个积分器的输出相加而获得的，

其中，上述的比较器比较上述电压信号和上述第二积分器的输出，并且输出一个比较的结果给上述的第二乘法器和第一积分器。

3.根据权利要求1的盘片存储器装置，其中在高-频带成份被截止的状态下，上述的速度装载估算器输出上述的装载估算信号。

4.一个盘片存储器装置，包括：

一个致动器，用于相对于一张盘片装入/卸载一个读写头；

一个上述致动器的驱动器；

一个电压检测器，用于检测当上述致动器被驱动时产生的电压并输出一个电压信号；

一个速度装载估算器，用于从速度控制信号和上述电压信号中估算出上述读写头的移动速度和施加到读写头上的装载扰动程度，并且输出一个速度估算信号和一个装载估算信号；

一个速度控制器，用于从一个速度指令信号和上述速度估算信号产生和输出上述速度控制信号；

其中上述驱动器中的驱动信号是通过合成上述的速度控制信号和上述的装载估算信号而获得。

5.根据权利要求4的盘片存储器装置，其中上述的速度装载估算器包含：

一个比较器，由上述电压检测器检测的一个电压信号输入到其中；

第一乘法器，用于用第一系数乘以上述速度控制信号；

第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；

第一积分器，用于积分上述比较器的输出；

第二积分器，用于积分一个从上述第一乘法器的输出减去上述第二乘法器的输出获得的值，

其中，上述的比较器比较上述电压信号和上述第二积分器的输出，并且输出一个比较的结果给上述的第二乘法器和第一积分器。

6.根据权利要求4的盘片存储器装置，其中在高-频带成份被截止的状态下，上述的速度装载估算器输出上述的装载估算信号。

7.一个盘片存储器装置，包括：

一个致动器，用于相对于一张盘片装入/卸载一个读写头；

一个上述致动器的驱动器；

一个电压检测器，用于检测当上述致动器被驱动时产生的电压并输出一个电压信号；

一个速度估算器，用于根据上述驱动器中的一个驱动信号和上述电压信号估算上述读写头的移动速度，并且输出一个速度估算信号；

一个速度控制器，用于根据一个速度指令信号和上述的速度估算信号产生一个速度控制信号，并且作为上述的驱动信号被输出；

8.根据权利要求7的盘片存储器装置，其中上述的速度估算器包含：

一个比较器，由上述电压检测器检测的一个电压信号输入到其中；

第一乘法器，用于用第一系数乘以驱动信号；

第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；

第一积分器，用于积分上述比较器的输出；以及

第二积分器，用于对下述值进行积分，所说值是从从第一乘法器的输出中减去一个相加值而获得的，所述相加值是将第二个乘法器的输出和第一个积分器的输出相加而获得的；

其中，上述的比较器比较上述电压信号和上述第二积分器的输出，并且输出一个比较的结果给上述的第二乘法器和第一积分器。

9.一个盘片存储器装置，包括：

一个致动器，用于相对于一张盘片移动一个读写头；

一个上述致动器的驱动器；

一个电压检测器，用于检测当上述致动器被驱动时产生的电压并输出一个电压信号；

一个速度装载估算器，用于从上述驱动器中的一个驱动信号和上述电压信号估算出上述读写头的移动速度以及施加到上述读写头的装载扰动程度，并且输出一个速度估算信号和一个装载估算信号；

一个速度控制器，用于从上述的速度指令信号和上述的速度估算信号产生和输出一个速度控制信号；

一个位置检测器，用于相应于从伺服信息获得的上述读写头的当前位置产生和输出一个由上述读写头检测的误差信号，该伺服信息是提前存储在上述盘片中的；

一个定位控制器，用于相应于上述的误差信号产生和输出一个定位控制信号；以及

一个选择器，上述的速度控制信号和定位控制信号被输入到其中去，并且根据一个开关指令，上述控制信号中的一个被选择并输出。

其中上述的驱动信号通过合成由上述选择器输出的控制信号和上述的装载估算信号而获得的。

10.根据权利要求9的盘片存储器装置，其中上述的速度装载估算器包含：

一个比较器，由上述电压检测器检测的一个电压信号输入到其中；

第一乘法器，用于用第一系数乘以驱动信号；

第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；

第一积分器，用于积分上述比较器的输出；以及

第二积分器，用于对下述值进行积分，所说值是从从第一乘法器的输出中减去一个相加值而获得的，所述相加值是将第二个乘法器的输出和第一个积分器的输出相加而获得的；

其中，上述的比较器比较上述电压信号和上述第二积分器的输出，并且输出一个比较的结果给上述的第二乘法器和第一积分器。

11.根据权利要求9的盘片存储器装置，其中上述的位置控制器基于从上述的位置检测器输出的上述误差信号和从上述的速度装载估算器输出的上述速度估算信号产生上述的位置控制信号。

12.根据权利要求9的盘片存储器装置，

其中上述速度装载估算器的控制频带被设置为大于上述位置控制器或者上述速度控制器的控制频带；

13.根据权利要求9的盘片存储器装置，其中上述的致动器相对于上述盘片装载和卸载上述读写头。

14.根据权利要求9的盘片存储器装置，其中当上述盘片装置没有被开动时，上述的致动器放在形成于上述盘片的一个数据区外的一个备用区域上。

15.一个盘片存储器装置，包括：

一个致动器，用于相对于一张盘片移动一个读写头；

一个上述致动器的驱动器；

一个电压检测器，用于检测当上述致动器被驱动时产生的电压并输出一个电压信号；

一个速度控制器，用于从一个速度指令信号和上述的速度估算信号产生和输出一个速度控制信号；

一个位置检测器，用于相应于从伺服信息获得的上述读写头的当前位置产生和输出一个由上述读写头检测的误差信号；

一个位置控制器，用于相应于上述的误差信号产生和输出一个定位控制信号；以及

一个选择器，上述的速度控制信号和定位控制信号被输入到其中去，并且根据一个开关指令上述控制信号中的一个被选择并输出；

以及一个速度装载估算器，用于从上述电压信号和由上述选择器输出的一个控制信号估算上述读写头的移动速度以及施加到上述读写头的装载扰动程度，并且输出一个速度估算信号和一个装载估算信号；

其中上述的驱动信号通过合成由上述选择器输出的控制信号和上述的装载估算信号而获得的。

16.根据权利要求15的盘片存储器装置，其中上述的速度装载估算器包含：

一个比较器，由上述电压检测器检测的一个电压信号输入到其中；

第一乘法器，用于用第一系数乘以控制信号；

第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；

第一积分器，用于积分上述比较器的输出；以及

第二积分器，用于积分一个从上述第一乘法器的输出减去第二乘法器的输出获得的值；

其中，上述的比较器比较上述电压信号和上述第二积分器的输出，并且输出一个比较的结果给上述的第二乘法器和第一积分器。

17.根据权利要求15的盘片存储器装置，其中，上述的位置控制器基于由上述位置检测器输出的上述误差信号和由上述速度装载估算器输出的上述速度估算信号产生上述的位置控制信号；

18.根据权利要求15的盘片存储器装置，其中，上述的速度装载估算器的控制频带被设置为大于上述位置控制器或者上述速度控制器的控制频带。

19.根据权利要求15的盘片存储器装置，其中上述致动器相对于上述盘片装载和卸载上述读写头。

20.根据权利要求15的盘片存储器装置，其中，当上述盘片装置没有被开动时，上述的致动器放在形成于上述盘片的一个数据区外的一个备用区域上。

21.一个盘片存储器装置，包括：

一个致动器，用于相对于一张盘片移动一个读写头；

一个上述致动器的驱动器；

一个电压检测器，用于检测当上述致动器被驱动时产生的电压并输出一个电压信号；

一个速度估算器，用于从上述电压检测器中的一个驱动信号和上述电压信号估算上述读写头的移动速度，并且产生和输出一个速度估算信号；

一个速度控制器，用于通过一个速度指令信号和上述的速度估算信号产生和输出一个速度控制信号；

一个位置检测器，用于产生和输出一个由上述读写头检测的误差信号，该信号对应于根据伺服信息获得的上述读写头的当前位置；

一个位置控制器，用于从由上述位置检测器输出的一个误差信号和由上述速度估算器输出的一个速度估算信号产生和输出一个位置控制信号；以及

一个选择器，上述的速度控制信号和定位控制信号被输入到其中去，并且上述控制信号中的一个被选择，并且上述选定的控制信号被作为上述的驱动信号输出。

22.根据权利要求21的盘片存储器装置，其中上述速度估算器包括

一个比较器，由上述电压检测器检测的一个电压信号输入到其中；

第一乘法器，用于用第一系数乘以驱动信号；

第二乘法器，用于用第二系数乘以比较器的输出；

第一积分器，用于积分上述比较器的输出；以及

第二积分器，用于对下述值进行积分，所说值是从从第一乘法器的输出中减去一个相加值而获得的，所述相加值是将第二个乘法器的输出和第一个积分器的输出相加而获得的；并且

其中，上述的比较器比较上述电压信号和上述第二积分器的输出，并且输出一个比较的结果给上述的第二乘法器和第一积分器。

23.根据权利要求21的盘片存储器装置，其中，上述的位置控制器基于由上述位置检测器输出的上述误差信号和从上述速度装载估算器输出的上述速度估算信号产生上述的位置控制信号；

24.根据权利要求21的盘片存储器装置，其中，上述的速度估算器的控制频带被设置成大于上述位置控制器或者上述速度控制器的控制频带。

25.根据权利要求21的盘片存储器装置，其中，上述致动器相对于上述盘片装载和卸载上述读写头。

26.根据权利要求21的盘片存储器装置，其中，当上述盘片存储器装置没有被开动时，上述的致动器放在形成于上述盘片的一个数据区外的一个备用区域上。

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