DE19948334A1 - Festplattenlaufwerk und Verfahren für seinen Betrieb - Google Patents
Festplattenlaufwerk und Verfahren für seinen BetriebInfo
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Abstract
Es wird ein Festplattenlaufwerk vorgesehen, in dem ein Wandler über eine Plattenoberfläche so bewegt wird, daß der Wandler einen im Wesentlichen sinusförmigen Beschleunigungsverlauf hat. Der Wandler kann in ein Gleitstück integriert sein, das in einen kardanischen Kopfaufbau eingebaut ist. Der kardanische Kopfaufbau kann an einem Stellgliedarm montiert sein, welcher den wWandler über die Plattenoberfläche bewegen kann. Die Bewegung des Stellgliedarms und des Wandlers kann durch eine Steuerung gesteuert werden. Die Steuerung kann den Wandler von einer ersten Spur entsprechend einer Suchroutine und einer Servosteuerungsroutine zu einer neuen Spur bewegen. Während der Suchroutine kann die Steuerung den Wandler entsprechend einem sinusförmigen Beschleunigungsverlauf bewegen. Der sinusförmige Verlauf kann die hochfrequenten harmonischen Oberwellen verringern, die in dem rechteckförmigen Verlauf nach dem Stand der technik vorgefunden werden, und kann dadurch den akustischen Lärm des kardanischen Kopfaufbaus minimieren und die Ausregelungszeit des Wandlers zur Verringerung der Dauer der Suchroutine reduzieren.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die
einem Festplattenlaufwerk zugeordnete Firmware, und besonders
auf ein Festplattenlaufwerk und ein Verfahren für seinen
Betrieb.
Festplattenlaufwerke enthalten eine Vielzahl magnetischer
Wandler, die Information durch Magnetisieren und Erkennen des
magnetischen Felds einer bzw. mehrerer sich drehenden Platte(n)
schreiben und lesen können. Die Information ist typisch in eine
Vielzahl von Sektoren formatiert, welche innerhalb einer kreis
förmigen Spur liegen. Es gibt eine Anzahl von Spuren, die auf
jeder Oberfläche der Platten liegen. Eine Anzahl von vertikal
ähnlichen Spuren werden manchmal als Zylinder bezeichnet. Jede
Spur kann deshalb durch eine Zylindernummer identifiziert wer
den.
Jeder Wandler ist typisch in ein Gleitteil integriert, das in
einen kardanischen Kopfaufbau (HGA, head gimbal assembly) einge
baut ist. Jeder HGA ist an einem Stellgliedarm angebracht. Der
Stellgliedarm hat eine Schwingspule, die in der Nähe eines Mag
netaufbaus liegt, und beide zusammen bilden einen Schwingspulen
motor. Das Festplattenlaufwerk enthält typisch einen Treiber
schaltkreis und eine Steuerung, die den Strom liefert, um den
Schwingspulenmotor zu erregen. Der erregte Schwingspulenmotor
dreht den Stellgliedarm und bewegt die Wandler über die Ober
fläche(n) der Platte(n).
Beim Schreiben und Lesen von Information kann das Festplat
tenlaufwerk eine Suchroutine ausführen, um die Wandler von einem
Zylinder (Spur) zu einem anderen Zylinder zu bewegen. Während
der Suchroutine wird der Schwingspulenmotor mit einem Strom
erregt, um die Wandler zu der Position des neuen Zylinders auf
der Plattenoberfläche zu bewegen. Die Steuerung führt auch eine
Servoroutine durch, um sicherzustellen, daß der Wandler sich zur
korrekten Zylinderposition bewegt.
Viele Plattensteuerungen verwenden für die Servoroutine eine
"Bang-Bang"-Steuerungsschleife, um sicherzustellen, daß der
Wandler zu der korrekten Position bewegt wird. Die Form der
Stromwelle für die Suchroutine nach der Bang-Bang-Steuerungs
theorie ist typisch rechteckig. Unglücklicherweise enthalten
rechteckige Wellenformen hochfrequente harmonische Oberwellen,
die mechanische Resonanzen in dem HGA anregen, was akustischen
Lärm verursacht. Es ist immer wünschenswert, den Betrag der für
das Schreiben und Lesen von Information auf die bzw. von der
Platte benötigten Zeit zu minimieren. Deshalb sollte die von dem
Laufwerk durchgeführte Suchroutine die Wandler zu der neuen
Zylinderposition in der kürzesten Zeit bewegen. Zusätzlich
sollte die Ausregelungszeit des HGA minimiert werden, so daß die
Wandler schnell Information lesen oder schreiben können, nachdem
sie in der Nähe des neuen Zylinders positioniert sind.
Die nach dem Stand der Technik von den rechteckigen Wellen
formen erzeugte mechanische Resonanz neigt dazu, sowohl die Aus
regelungszeit als auch die Gesamtzeit zu vergrößern, die für das
Schreiben und Lesen der Information auf die bzw. von der Platte
benötigt wird. Es ist deshalb wünschenswert, eine Suchroutine
vorzusehen, welche die mechanische Resonanz des HGA minimiert,
um dadurch den akustischen Lärm zu verringern und die Ausrege
lungszeit zu verkürzen.
Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, die Ausregelungszeit
zu verkürzen und eine akkurate Kopfpositionierung vorzusehen.
Dies Ziel wird erreicht durch den Inhalt der Ansprüche 1 und
12, welche die Verringerung des durch die Bewegungen der Lese-
/Schreibkomponenten des Festplattenlaufwerkaufbaus erzeugten
akustischen Lärms ermöglichen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden durch die
abhängigen Ansprüche definiert.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein
Festplattenlaufwerk und eine Betriebsverfahren, welche einen
Wandler über eine Plattenoberfläche so bewegen, daß der Wandler
einen im Wesentlichen sinusförmigen Beschleunigungsverlauf
nimmt. Der im Wesentlichen sinusförmigen Beschleunigungsverlauf
des Wandlers kann die Erregung der mechanischen Resonanz eines
den Wandler verkörpernden, kardanischen Kopfaufbaus verringern,
um den akustischen Lärm in dem HGA und anderen Komponenten des
Festplattenlaufwerks zu verringern. Die Verringerung des aku
stischen Lärms verkürzt die Ausregelungszeit und sieht eine
akkurate Positionierung der Wandler relativ zur gewünschten Spur
der Platte vor.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Festplattenlaufwerk
vorgesehen, das enthält: eine Platte, die eine Oberfläche hat;
einen Spindelmotor, der die Platte dreht; einen Wandler, der
Information auf die Platte schreiben kann und Information von
der Platte lesen kann; einen Stellgliedarm, der den Wandler über
die Oberfläche der Platte bewegen kann; und eine Steuerung, die
den Stellgliedarm entsprechend einer Servoroutine steuert, wel
che die Schritte der Bestimmung der aktuellen Position des Wand
lers, der Berechnung einer idealen Position des Wandlers, der
Erzeugung eines Positionskorrekturwertes, der eine Funktion der
aktuellen und der idealen Position ist, der Bestimmung einer
aktuellen Geschwindigkeit des Wandlers, der Berechnung einer
idealen Geschwindigkeit des Wandlers, der Erzeugung eines
Gescbwindigkeitskorrekturwertes, der eine Funktion des Posi
tionskorrekturwertes, der idealen Geschwindigkeit und der aktu
ellen Geschwindigkeit ist, der Bestimmung einer aktuellen
Beschleunigung des Wandlers, der Erzeugung eines Beschleuni
gungssteuerungswertes, der eine Funktion der aktuellen Beschleu
nigung ist, der Berechnung einer idealen Beschleunigung des
Wandlers, und der Erzeugung eines Beschleunigungskorrekturwertes
enthält, der eine Funktion des Geschwindigkeitskorrekturwertes,
des Beschleunigungssteuerungswertes und der idealen Beschleuni
gung ist, wobei der Beschleunigungskorrekturwert verwendet wird,
um die Bewegung des Wandlers zu verändern.
Ferner sieht die Erfindung ein Verfahren für die Bewegung
eines Wandlers über die Oberfläche einer Platte vor, das die
Schritte enthält:
- a) Bewegen des Wandlers über die Plattenoberfläche;
- b) Bestimmung der aktuellen Position des Wandlers;
- c) Berechnung einer idealen Position des Wandlers;
- d) Erzeugung eines Positionskorrekturwertes, der eine Funk tion der aktuellen und der idealen Position ist;
- e) Berechnung einer idealen Geschwindigkeit des Wandlers;
- f) Bestimmung einer aktuellen Geschwindigkeit des Wandlers;
- g) Erzeugung eines Geschwindigkeitskorrekturwertes, der eine Funktion der idealen Geschwindigkeit, der aktuellen Geschwin digkeit und des Positionskorrekturwertes ist;
- h) Berechnung einer idealen Beschleunigung des Wandlers;
- i) Bestimmung einer aktuellen Beschleunigung des Wandlers;
- j) Erzeugung eines Beschleunigungssteuerungswertes, der eine Funktion der aktuellen Beschleunigung ist;
- k) Erzeugung eines Beschleunigungskorrekturwertes, der eine Funktion des Geschwindigkeitskorrekturwertes, des Beschleuni gungssteuerungswertes und der idealen Beschleunigung ist; und
- l) Veränderung der Bewegung des Wandlers als Reaktion auf die Erzeugung des Beschleunigungskorrekturwertes.
Die Erfindung wird nun detaillierter mit Bezug auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Aufsichtdarstellung einer Ausführungsform des
Festplattenlaufwerks nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines elektrischen
Systems ist, welches das Festplattenlaufwerk steuert;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Servosteuerungs
systems des Plattenlaufwerks ist;
Fig. 4a - 4c Diagramme sind, die einen Beschleunigungsver
lauf, einen Geschwindigkeitsverlauf und einen Positionsverlauf
eines Wandlers des Plattenlaufwerks der vorliegenden Erfindung
zeigen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fest
plattenlaufwerk, das einen Wandler über eine Plattenoberfläche
so bewegt, daß der Wandler einen im Wesentlichen sinusförmigen
Beschleunigungsverlauf hat. Der Wandler kann in ein Gleitstück
integriert sein, das in einen kardanischen Kopfaufbau (HGA) ein
gebaut ist. Der kardanische Kopfaufbau kann an einem Stellglied
arm montiert sein, welcher den Wandler über die Plattenoberflä
che bewegen kann. Die Bewegung des Stellgliedarms und des Wand
lers kann durch eine Steuerung gesteuert werden. Die Steuerung
kann den Wandler von einer gegenwärtigen Spur entsprechend einer
Suchroutine und einer Servosteuerungsroutine zu einer neuen Spur
bewegen.
Während der Suchroutine kann die Steuerung den Wandler ent
sprechend einem sinusförmigen Beschleunigungsverlauf bewegen.
Der sinusförmige Verlauf kann die hochfrequenten harmonischen
Oberwellen verringern, die in dem rechteckförmigen Verlauf nach
dem Stand der Technik vorgefunden werden, und kann die mechani
sche Resonanz und dadurch auch den akustischen Lärm des kardani
schen Kopfaufbaus minimieren. Die Verringerung des akustischen
Lärms des HGA kann die Ausregelungszeit des Wandlers zur Verrin
gerung der Dauer der Suchroutine verringern. Die Verringerung
des akustischen Lärms kann auch eine akkurate Positionierung des
Wandlers relativ zu einer gewünschten Spur der Platte vorsehen.
Es wird auf die Zeichnungen insbesondere durch Bezugszeichen
verwiesen, und Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Festplat
tenlaufwerks 10. Das Festplattenlaufwerk 10 enthält mindestens
eine magnetische Platte 12, die durch einen Spindelmotor 14
gedreht wird. Das Laufwerk 10 kann auch einen Wandler 16 enthal
ten, der in der Nähe einer Plattenoberfläche 18 angeordnet ist.
Der Wandler 16 kann Information auf die sich drehende Platte
12 durch Magnetisieren bzw. Erkennen des magnetischen Felds auf
der Platte 12 schreiben bzw. lesen. Typisch ist ein Wandler 16
jeder Plattenoberfläche 18 zugeordnet. Obgleich ein einzelner
Wandler 16 gezeigt und beschrieben wird, ist zu verstehen, daß
es einen Schreibwandler für das Magnetisieren der Platte 12 und
einen getrennten Lesewandler zum Erkennen des magnetischen Feld
der Platte 12 geben kann. Der Leseverstärker kann aus einem mag
netoresistiven (MR-) Material konstruiert sein.
Der Wandler 16 kann in ein Gleitstück 20 integriert sein. Das
Gleitstück 20 kann so konstruiert sein, daß ein Luftkissen zwi
schen dem Wandler 16 und der Plattenoberfläche 18 erzeugt wird.
Das Gleitstück 20 kann in einen kardanischen Kopfaufbau (HGA) 22
eingebaut sein. Der HGA 22 kann an einem Stellgliedarm 24 ange
bracht sein, der eine Schwingspule 26 hat. Die Schwingspule 26
kann in der Nähe eines Magnetaufbaus 28 positioniert sein, um
einen Schwingspulenmotor (VCM) 30 zu definieren. Das Zuführen
eines Stroms zur Schwingspule 26 wird eine Kraft erzeugen, die
den Stellgliedarm 24 um einen Lageraufbau 32 herum dreht. Die
Drehung des Stellgliedarms 24 bewegt den Wandler 16 über die
Plattenoberfläche.
Information wird typisch in kreisförmigen Spuren 34 auf der
Platte 12 gespeichert. Jede Spur 34 enthält typisch eine Viel
zahl von Sektoren. Jeder Sektor kann ein Datenfeld und ein Iden
tifikationsfeld enthalten. Das Identifikationsfeld kann Grey-
Code-Information enthalten, die den Sektor und die Spur (Zylin
der) identifiziert. Der Wandler 16 wird über die Plattenober
fläche 18 bewegt, um Information auf unterschiedliche Spuren zu
schreiben bzw. von ihnen zu lesen. Das Bewegen des Wandlers für
den Zugriff auf eine unterschiedliche Spur wird allgemein als
Suchroutine bezeichnet.
Fig. 2 zeigt ein elektrisches System 40, welches das Fest
plattenlaufwerk 10 steuern kann. Das System 40 kann eine Steu
erung 42 enthalten, die über einen Lese-/ Schreib-(R/W-)Kanal
schaltkreis 44 und einen Vorverstärkerschaltkreis 46 mit dem
Wandler 16 gekoppelt ist. Die Steuerung 42 kann ein digitaler
Signalprozessor (DSP) sein. Die Steuerung 42 kann Steuerungs
signale an den Lese-/Schreibkanal 44 vorsehen, um Information
von der Platte 12 zu lesen oder Information auf die Platte 12 zu
schreiben. Die Information wird typisch vom R/W-Kanal 44 an
einen Host-Schnittstellenschaltkreis 46 übergeben. Der Host-
Schaltkreis 46 kann Pufferspeicher und Steuerungsschaltkreise
enthalten, die es dem Plattenlaufwerk ermöglichen, mit einem
System wie etwa einem PC zu kommunizieren.
Die Steuerung 42 kann auch mit einem VCM-Treiberschaltkreis
48 gekoppelt sein, der einen Treiberstrom zur Schwingspule 26
vorsieht. Die Steuerung 42 kann Steuerungssignale an den Trei
berschaltkreis 48 vorsehen, um die Erregung des VCM und die
Bewegung des Wandlers 16 zu steuern.
Die Steuerung 42 kann mit einer Nurlesespeichervorrichtung
(ROM) 50 und einer Speichervorrichtung 52 mit wahlfreiem Zugriff
(RAM) verbunden sein. Die Speichervorrichtungen 50 und 52 können
Instruktionen und Daten enthalten, die von der Steuerung 42
benutzt werden, um die Software-Routinen durchzuführen. Eine der
Software-Routinen kann die Suchroutine sein, um den Wandler 16
von einer Spur zu einer anderen Spur zu bewegen. Die Suchroutine
kann eine Servosteuerungsroutine enthalten, um sicherzustellen,
daß der Wandler 16 zu der richtigen Spur bewegt wird.
Fig. 3 zeigt ein Servosteuerungssystem 60, das durch die
Steuerung 42 verwirklicht wird. Das Servosteuerungssystem 60
stellt sicher, daß der Wandler 16 akkurat auf einer gewünschten
Spur der Platte 12 positioniert wird. Wenn die Steuerung eine
Suchroutine durchführt, wird der Wandler 16 von einer ersten
Spur zu einer neuen Spur bewegt, die in einer Entfernung XSK von
der ersten Spur entfernt liegt. Die Grey-Codes der zwischen der
neuen Spur und der ersten Spur gelegenen Spuren werden gelesen,
wenn der Wandler 16 über die Platte 12 bewegt wird. Dies ermög
licht der Steuerung, periodisch zu bestimmen, ob der Wandler 16
mit einer gewünschten Geschwindigkeit oder Beschleunigung oder
beiden über die Plattenoberfläche bewegt wird.
Das Steuerungssystem 60 enthält einen Abschätzer 62, der die
genaue Entfernung oder Position Xa bestimmen kann, um die der
Wandler von der ersten Spur bewegt worden ist. Die Position kann
durch Lesen des Grey-Codes einer Spur unter dem Wandler 16
bestimmt werden. Der Abschätzer 62 kann auch die aktuelle
Geschwindigkeit Va und die aktuelle Beschleunigung Aa des Wand
lers 16 bestimmen. Die Grey-Codes können periodisch abgetastet
werden, wenn der Wandler 16 zu der neuen Spurposition bewegt
wird, so daß die Steuerung die Bewegung des Wandlers 16 mit der
Servosteuerung 60 korrigieren kann.
Die Steuerung 42 berechnet eine ideale Position Xi, eine
ideale Geschwindigkeit Vi und eine ideale Beschleunigung Ai des
Wandlers 16 jedesmal, wenn der Wandler den Grey-Code einer Spur
34 liest. Die Steuerung 42 berechnet die Differenz zwischen der
idealen Position Xi und der aktuellen Position Xa am Summierungs
knoten 64. In Block 66 berechnet dann die Steuerung einen Posi
tionskorrekturwert Ex mit einem Proportional- und Integralalgo
rithmus und dem Ausgabewert des Summierungsknoten 64.
Die aktuelle Geschwindigkeit Va wird von der Summe der idea
len Geschwindigkeit Vi und dem Positionskorrekturwert Ex am Sum
mierungsknoten 68 subtrahiert. In Block 70 berechnet die Steu
erung einen Geschwindigkeitskorrekturwert Ev mit einem Propor
tional- und Integralalgorithmus und dem Ausgabewert des Summie
rungsknoten 68.
Ein Beschleunigungskorrekturwert Ea wird durch Subtraktion
der aktuellen Beschleunigung Aa von der Summe der idealen
Beschleunigung Ai und dem Geschwindigkeitskorrekturwert Ev am
Summierungsknoten 72 berechnet. Der Beschleunigungskorrekturwert
Ea wird benutzt, um den der Schwingspule 26 zugeführten Strom zu
erhöhen oder zu erniedrigen und um die Beschleunigung der Bewe
gung des Wandlers 16 zu verändern.
Der Beschleunigungskorrekturwert Ea kann auch dem Abschätzer
62 zugeführt werden, um einen Beschleunigungssteuerungswert Aa'
zu erzeugen. Der Beschleunigungssteuerungswert Aa' kann dem Sum
mierungsknoten 72 zugeführt werden, um eine Regelungsschleife
vorzusehen.
Die an dem Summierungsknoten 72 vorgesehene ideale Beschleu
nigung korrespondiert mit der sinusförmigen Wellenform, die in
Fig. 4a gezeigt wird. Die korrespondierende ideale Geschwindig
keits- und Positionswellenformen werden in Fig. 4b bzw. 4c
gezeigt. Die sinusförmige Wellenform kann durch die folgende
Gleichung definiert werden:
wobei:
KA = Beschleunigungskonstante;
IM = maximaler Strom, der an die Schwingspule geführt wird;
TSK = Suchzeit, die für die Bewegung des Wandlers von der alten Spur zur neuen Spur benötigt wird;
IM = maximaler Strom, der an die Schwingspule geführt wird;
TSK = Suchzeit, die für die Bewegung des Wandlers von der alten Spur zur neuen Spur benötigt wird;
Die folgende ideale Geschwindigkeitsgleichung kann durch Inte
gration der Beschleunigungsgleichung abgeleitet werden.
Die folgende ideale Positionsgleichung kann durch Integration
der Geschwindigkeitsgleichung abgeleitet werden.
Wenn das Plattenlaufwerk in Betrieb ist, kann das Platten
laufwerk ein Kommando empfangen, um Information zu speichern
oder zu lesen. Das Kommando kann erforderlich machen, daß der
Wandler von einer ersten Spur zu einer neuen Spur entsprechend
einer Suchroutine bewegt wird. Während einer Suchroutine kann
die neue Spur und die korrespondierende Entfernung (Suchlänge
XSK) von der ersten Spur zu der neuen Spur durch die Steuerung
bestimmt werden. Die Suchzeit kann anfänglich berechnet werden,
bevor die ideale Beschleunigung, die ideale Geschwindigkeit und
die ideale Position berechnet werden. Die folgende Beziehung
zwischen TSK und XSK kann aus Gleichung (3) durch Einsetzen von
t = TSK berechnet werden.
Anstatt eine Wurzelberechnung durchzuführen, kann die Steu
erung TSK aus XSK durch Erzeugen einer Anzahl von Abtastpunkten N
zwischen t = 0 und t = TSK und Verwenden des folgenden Algorith
mus für lineare Interpolation für die Bestimmung der Suchzeit
zwischen Abtastpunkten berechnen.
Während der Durchführung der Servoroutine kann das System
eine Anzahl von Proben nehmen, die mit den unterschiedlichen
Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Wandlers
korrelieren, wenn der Wandler von einer Spur zu einer anderen
Spur bewegt. Es ist wünschenswert, die idealen Verläufe diskret
zu machen, damit sie mit den Abtastwerten der Grey-Codes korre
spondieren, so daß die aktuellen Werte von den idealen Werten an
den in Fig. 3 gezeigten Summierungsknoten der Servosteuerung
subtrahiert werten können. Um die Verläufe diskret zu machen,
werden die Gleichungen (1), (2) und (3) in einen Abtastbereich
(n) transformiert und Gleichung (4) wird in die Amplitudenterme
eingesetzt, um die folgenden Gleichungen zu erzeugen.
wobei:
TSM = Abtastzeit ist, die aus Gleichung (5) berechnet wurde,
NSK = Gesamtzahl der Abtastungen ist, und
n = Abtastwertnummer ist.
TSM = Abtastzeit ist, die aus Gleichung (5) berechnet wurde,
NSK = Gesamtzahl der Abtastungen ist, und
n = Abtastwertnummer ist.
Die Sinus- und Cosinuswerte können unter Verwendung von im
Speicher gespeicherten Tabellen berechnet werden. Alternativ
können die Sinus- und Cosinuswerte mit der Zustandsgleichung und
dem Anfangswert des folgenden rekursiven Sinuswellenerzeugungs
algorithmus berechnet werden.
welche die folgenden bekannten trigonometrischen Identitäten
verwendet.
Während der Durchführung der Servoroutine berechnet der Com
puter die ideale Position, die ideale Geschwindigkeit und die
ideale Beschleunigung des Wandlers an einem ersten Abtastzeit
punkt, bestimmt die aktuelle Position, die aktuelle Geschwindig
keit und die aktuelle Beschleunigung und verarbeitet dann die
Daten entsprechend der in Fig. 3 gezeigten Regelungsschleife.
Zweite, dritte und weitere Abtastwerte werden genommen und der
Prozeß wird wiederholt, um eine Servoroutine vorzusehen, welche
die Bewegung des Wandlers steuert.
Die Geschwindigkeit des Wandlers sollte einen maximalen Wert
nicht überschreiten, so daß der Wandler die Grey-Codes von der
Platte lesen kann. Aus Gleichung (2) kann die maximale Geschwin
digkeit wie folgt berechnet werden.
Unter Verwendung von Gleichung (4) können die maximale
Suchzeit und die maximale Suchlänge wie folgt bestimmt werden.
Wenn die Suchlänge XSK die maximale Suchlänge XSK M übersteigt,
muß eine Periode ohne Antrieb eingeführt werden, bei der die
Beschleunigung des Wandlers Null ist, so daß die Geschwindigkeit
des Wandlers den maximalen Wert nicht übersteigt. Die Zeit ohne
Antrieb kann durch die folgende Gleichung definiert werden.
Für eine Suchlänge größer als XSK M können die Verläufe der
idealen Position, der idealen Geschwindigkeit und der idealen
Beschleunigung im (n)-Bereich durch die folgenden Gleichungen
definiert werden.
wenn der Wandler beschleunigt wird;
a(n) = 0 (19)
V(n) = VMAX (20)
x(n) = XACC + VMAXTSM (n-N M|SK/2) (21)
wenn der Wandler nicht angetrieben wird;
wenn der Wandler abgebremst wird,
wobei
XCST=TCST VMAX für TCST in der Phase ohne Antrieb, (25)
XACC = (XSK-XCST)/2 für T M|SK/2 in der Beschleunigungsphase, (26)
XDEC = XSK-XACC-XCST für T M|SK/2 in der Abbremsphase ist. (27)
Wenn die Suchlänge den Wert X M|SK übersteigt, berechnet die
Steuerung die ideale Position, die ideale Geschwindigkeit und
die ideale Beschleunigung entsprechend den Gleichungen (15) bis
(27), und benutzt dann die idealen Werte in der Regelungs
schleife von Fig. 3.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Suchroutine vor, wobei
der Wandler in einem im Wesentlichen sinusförmigen Beschleuni
gungsverlauf bewegt wird, und sieht eine Servosteuerungsschleife
vor, die den Eingangsstrom so korrigiert, daß der Wandler auf
einem gewünschten Pfad bewegt wird.
Claims (21)
1. Festplattenlaufwerk, das enthält:
eine Platte (12), die eine Oberfläche hat;
einen Spindelmotor (14), der die Platte (12) dreht;
einen Wandler (16), der Information auf die Platte (12) schreiben kann und Information von der Platte (12) lesen kann;
einen Stellgliedarm (24), der den Wandler (16) über die Ober fläche der Platte (12) bewegen kann; und
eine Steuerung (42, 60), die den Stellgliedarm (24) steuert, so daß der Wandler (16) über die Plattenoberfläche mit einem im Wesentlichen sinusförmigen Beschleunigungsverlauf bewegt wird.
eine Platte (12), die eine Oberfläche hat;
einen Spindelmotor (14), der die Platte (12) dreht;
einen Wandler (16), der Information auf die Platte (12) schreiben kann und Information von der Platte (12) lesen kann;
einen Stellgliedarm (24), der den Wandler (16) über die Ober fläche der Platte (12) bewegen kann; und
eine Steuerung (42, 60), die den Stellgliedarm (24) steuert, so daß der Wandler (16) über die Plattenoberfläche mit einem im Wesentlichen sinusförmigen Beschleunigungsverlauf bewegt wird.
2. Festplattenlaufwerk nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (42,
60) ein digitaler Signalprozessor ist.
3. Festplattenlaufwerk nach Anspruch 2, wobei der digitale Sig
nalprozessor den Stellgliedarm (24) entsprechend einem linearen
Interpolationsalgorithmus steuert.
4. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
die Steuerung (42, 60) eine Servoroutine durchführt, welche die
Schritte durchführt: Bestimmung einer aktuellen Position (Xa) des
Wandlers (16), Berechnung einer idealen Position (Xi) des Wand
lers (16), und Erzeugung eines Positionskorrekturwertes (Ex), der
eine Funktion der aktuellen und der idealen Position (Xa) bzw.
(Xi) ist, wobei der Positionskorrekturwert (Ex) verwendet wird,
um die Bewegung des Wandlers (16) zu verändern.
5. Festplattenlaufwerk nach Anspruch 4, wobei die Servoroutine
die Schritte enthält: Bestimmung einer aktuellen Geschwindigkeit
(Va) des Wandlers (16), Berechnung einer idealen Geschwindigkeit
(Vi) des Wandlers (16), und Erzeugung eines Geschwindigkeitskor
rekturwertes (Ev), der eine Funktion des Positionskorrekturwertes
(Ex), der aktuellen und der idealen Geschwindigkeit (Va) bzw.
(Vi) ist, wobei der Geschwindigkeitskorrekturwert (Ev) verwendet
wird, um die Bewegung des Wandlers (16) zu verändern.
6. Festplattenlaufwerk nach Anspruch 5, wobei die Servoroutine
die Schritte enthält: Bestimmung einer aktuellen Beschleunigung
(Aa) des Wandlers (16), Berechnung einer idealen Beschleunigung
(Ai) des Wandlers (16), und Erzeugung eines Beschleunigungskor
rekturwertes (Ea), der eine Funktion des Geschwindigkeitskorrek
turwertes (Ev), der aktuellen Beschleunigung (Aa) und der idealen
Beschleunigung (Ai) ist, wobei der Beschleunigungskorrekturwert
(Ea) verwendet wird, um die Bewegung des Wandlers (16) zu ver
ändern.
7. Festplattenlaufwerk nach Anspruch 6, wobei der Beschleuni
gungskorrekturwert (Ea) auch eine Funktion eines Beschleunigungs
steuerungswertes (A'a) ist, der in einer Regelungsschleife vorge
sehen wird.
8. Festplattenlaufwerk nach Anspruch 6, wobei die ideale Posi
tion (Xi), die ideale Geschwindigkeit (Vi) und die ideale
Beschleunigung (Ai) mittels eines rekursiven Sinuswellenerzeu
gungsalgorithmus berechnet werden.
9. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei
der Positionskorrekturwert (Ex) eine Funktion eines Proportional-
und Integralsteuerungsalgorithmus ist.
10. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei
der Geschwindigkeitskorrekturwert (Ev) eine Funktion eines Pro
portional- und Integralsteuerungsalgorithmus ist.
11. Festplattenlaufwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei
der Verlauf eine Periode enthält, in welcher der Wandler (16) im
Wesentlichen eine Nullbeschleunigung erfährt.
12. Verfahren zum Betrieb eines Festplattenlaufwerks (10) mit
einer Platte (12), einem Wandler (16) und einem mit dem Wandler
(16) gekoppelten Stellgliedarm (24), wobei der Wandler (16) sich
über eine Oberfläche der Platte (12) bewegen läßt, und das Ver
fahren enthält den Schritt:
Erregen des Stellgliedarms (24), so daß der Wandler (16) sich mit einem im Wesentlichen sinusförmigen Beschleunigungsverlauf über die Plattenoberfläche bewegt.
Erregen des Stellgliedarms (24), so daß der Wandler (16) sich mit einem im Wesentlichen sinusförmigen Beschleunigungsverlauf über die Plattenoberfläche bewegt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner die Schritte enthält:
Berechnen einer idealen Position (Xi) des Wandlers (16),
Bestimmen einer aktuellen Position (Xa) des Wandlers (16),
Berechnen eines Positionskorrekturwertes (Ex) aus der idealen und der aktuellen Position (Xi, Xa), und
Verändern der Bewegung des Wandlers (16) mit dem Positions korrekturwert (Ex).
Berechnen einer idealen Position (Xi) des Wandlers (16),
Bestimmen einer aktuellen Position (Xa) des Wandlers (16),
Berechnen eines Positionskorrekturwertes (Ex) aus der idealen und der aktuellen Position (Xi, Xa), und
Verändern der Bewegung des Wandlers (16) mit dem Positions korrekturwert (Ex).
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Positionskorrekturwert
(Ex) mit einem Proportional- und Integralsteuerungsalgorithmus
berechnet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, das ferner die Schritte
enthält:
Berechnen einer idealen Geschwindigkeit (Vi) des Wandlers (16),
Bestimmen einer aktuellen Geschwindigkeit (Va) des Wandlers (16),
Berechnen eines Geschwindigkeitskorrekturwertes (Ev) aus der idealen Geschwindigkeit (Vi), der aktuellen Geschwindigkeit (Va) und dem Positionskorrekturwert (Ex), und
Verändern der Bewegung des Wandlers (16) mit dem Geschwindig keitskorrekturwert (Ev).
Berechnen einer idealen Geschwindigkeit (Vi) des Wandlers (16),
Bestimmen einer aktuellen Geschwindigkeit (Va) des Wandlers (16),
Berechnen eines Geschwindigkeitskorrekturwertes (Ev) aus der idealen Geschwindigkeit (Vi), der aktuellen Geschwindigkeit (Va) und dem Positionskorrekturwert (Ex), und
Verändern der Bewegung des Wandlers (16) mit dem Geschwindig keitskorrekturwert (Ev).
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Geschwindigkeitskor
rekturwert (Ev) mit einem Proportional- und Integralsteuerungs
algorithmus berechnet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, das ferner die Schritte
enthält:
Berechnen einer idealen Beschleunigung (Ai) des Wandlers (16),
Bestimmen einer aktuellen Beschleunigung (Aa) des Wandlers (16),
Berechnen eines Beschleunigungskorrekturwertes (Ea) aus der idealen Beschleunigung (Ai), der aktuellen Beschleunigung (Aa) und dem Geschwindigkeitskorrekturwert (Ev), und
Verändern der Bewegung des Wandlers (16) mit dem Beschleuni gungskorrekturwert (Ea).
Berechnen einer idealen Beschleunigung (Ai) des Wandlers (16),
Bestimmen einer aktuellen Beschleunigung (Aa) des Wandlers (16),
Berechnen eines Beschleunigungskorrekturwertes (Ea) aus der idealen Beschleunigung (Ai), der aktuellen Beschleunigung (Aa) und dem Geschwindigkeitskorrekturwert (Ev), und
Verändern der Bewegung des Wandlers (16) mit dem Beschleuni gungskorrekturwert (Ea).
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Beschleunigungskorrek
turwert (Ea) eine Funktion eines Beschleunigungssteuerungswertes
(A'a) ist.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die ideale
Beschleunigung (Ai), die ideale Geschwindigkeit (Vi) und die
ideale Position (Xi) mittels eines rekursiven Sinuswellenerzeu
gungsalgorithmus berechnet werden.
20. Verfahren nach Anspruch 17 bis 19, wobei die ideale
Beschleunigung (Ai), die ideale Geschwindigkeit (Vi) und die
ideale Position (Xi) mittels eines linearen Interpolations
algorithmus berechnet werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei der Ver
lauf eine Periode enthält, in welcher der Wandler (16) im
Wesentlichen eine Nullbeschleunigung erfährt.
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