DE4407472C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Suchoperation eines bewegten Kopfes in einem Plattenlaufwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Suchoperation eines bewegbaren Kopfes in einem Plattenlauf­ werk nach dem Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durch­ führung dieses Verfahrens nach dem Anspruch 14.

Aus der US 5,132,854 ist bereits eine Vorrichtung zum Steuern einer Spur-Suchoperation bei einem Plattenlaufwerk mit "embedded Servo"-Sektoren bekannt. Die bekannte Vor­ richtung enthält eine Einrichtung zum Erzeugen eines Posi­ tionsfehlers, der eine Differenz zwischen einer Zielspur und einer aktuellen Spur repräsentiert, ferner eine Ein­ richtung zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsbefehls als Funktion des Positionsfehlers, eine Einrichtung zum Erzeu­ gen eines Geschwindigkeitsfehlers, der eine Differenz zwi­ schen dem genannten Geschwindigkeitsbefehl und der berech­ neten Geschwindigkeit repräsentiert, eine Einrichtung zum Bewegen der Magnetköpfe von der aktuellen Spur zur Ziel­ spur, ansprechend auf den Geschwindigkeitsfehler, eine Ein­ richtung zum Lesen der Grobpositionsinformationen (Spur­ adressen) aus den "embedded Servo"-Sektoren von Zwischen­ spuren zwischen der aktuellen und der Zielspur während sich die Magnetköpfe zur Zielspur bewegen, und schließlich eine Einrichtung zum Erzeugen der berechneten Geschwindigkeit unter Verwendung der Grobpositionsinformationen in Kombina­ tion mit Feinpositionsinformationen, die aus den Servosek­ toren der Zwischenspuren gelesen wurden.

Aufgrund der Tatsache, daß bei dieser bekannten Vorrichtung immer auch die Feinpositionsinformationen mit verwendet werden, ergibt sich zwar auf der einen Seite ein relativ genauer Ist-Wert aufgrund einer durchgeführten Berechnung unter Verwendung der Grobpositionsinformationen und der Feinpositionsinformationen, jedoch wird für den jeweiligen Rechenvorgang verhältnismäßig viel Zeit benötigt, wodurch die Zugriffsgeschwindigkeit insgesamt eingeschränkt wird, mit der die Magnetköpfe zur Zielspur bewegt werden.

Darüber hinaus wird bei der bekannten Vorrichtung an­ gestrebt, einen Hochgeschwindigkeitszugriff durch Erhöhen der Samplingrate des Servosignals zu ermöglichen. Diese Samplingrate wird dadurch erhöht, indem jede Platte in dem Plattenstapel, welche die Servoinformationen trägt, in ra­ dialer Richtung gegenüber den jeweils anderen Platten ver­ setzt ist, so daß die Servoinformationen auf jeder Platte zu unterschiedlichen Zeitpunkten gelesen werden. Durch die­ ses zeitliche Versetzen der Servoinformationen kann die Zeitverzögerung reduziert werden, die bei derartigen Syste­ men auftritt, wenn Positions- und Geschwindigkeitsinforma­ tionen erzeugt werden. Insgesamt führt diese Maßnahme einer radialen Versetzung der Platten zueinander auch zu einer genaueren Steuerung des Zugriffsvorganges.

Ein Plattenlaufwerk enthält einen Kopf, der zum Schreiben von Daten in eine und zum Lesen von Daten aus ei­ ner Festplatte verwendet wird, die eingerichtet ist, um Da­ ten in konzentrischen Spuren zu speichern, wobei jede Spur seriell angeordnete Datenbits aufweist. Die gespeicherten Daten enthalten in vorherbestimmten Intervallen in einer Spur aufgezeichnete Servodaten, die Positionsdaten zur Ver­ wendung durch einen Kontroller im Plattenlaufwerk vorsehen und als eingebettete Servodaten bezeichnet werden. Die Platte kann Daten magnetisch, optisch oder magnetooptisch speichern.

Der Kopf ist durch einen Arm mit einem Betätiger ver­ bunden, der üblicherweise von einem Schwingspulenmotor an­ getrieben wird. Ein vom Kontroller dem Schwingspulenmotor zugeführter Steuerstrom bewirkt, daß der Motor den Arm be­ wegt, um die radiale Position des Kopfes relativ zur Platte einzustellen. Kopf, Arm, Betätiger und verwandte mechani­ sche Elemente werden zweckmäßig als zu steuernde "Anlage" betrachtet.

Zur Steigerung der Datenspeicherkapazität des Platten­ laufwerks können mehrfache Platten vorgesehen werden, die vertikal entlang einer Spindel angeordnet sind. Eine ent­ sprechende Anzahl von Köpfen ist durch entsprechende Arme, die in einer kammartigen Struktur angeordnet sind, mit dem Betätiger verbunden. In einigen Systemen kann eine der Platten, die als "Servoplatte" bezeichnet wird, nur darauf aufgezeichnete Positionsinformationen aufweisen. Wenn so­ wohl eine dedizierte Servofläche als auch eingebettete Servoda­ ten verwendet werden, wird das Servosystem des Plattenlauf­ werks als "hybrides" System bezeichnet. In neueren Systemen gibt es keine Servoplatte, das heißt, Positionsinformatio­ nen werden nur von den eingebetteten Servodatenbits erhal­ ten, die in den Spuren jeder Platte angeordnet sind.

Während einer Suchoperation ändert der Kontroller den Schwingspulenmotor-Steuerstrom, um den Kopf von einer aktu­ ellen Spur zu einer gewünschten Spur zu bewegen. Der Kon­ troller bestimmt einen Wert für den Steuerstrom auf Basis eines Positionsfehlersignals, das die Differenz zwischen der aktuellen Spur und der gewünschten Spur repräsentiert. Spezifischer dient das Positionsfehlersignal als Index für eine Geschwindigkeitstabelle, die eine Geschwindigkeitsbahn repräsentiert, das heißt gewünschte Geschwindigkeit gegen­ über zurückzulegender Distanz. Der Steuerstrom basiert dann auf der Differenz zwischen der gewünschten Geschwindigkeit und der aktuellen Geschwindigkeit des Kopfes. Der Steuerbe­ fehl, und daher der Strom, können auch einen Kompensations­ term für eine Vorspannung, das heißt externe Kräfte, ent­ halten.

In den meisten modernen Plattenlaufwerken ist die Ge­ schwindigkeit des Kopfes als Meßgröße nicht verfügbar. Wäh­ rend sich der Kopf beim Suchen bewegt, stehen jedoch Posi­ tionsmessungen auf Basis der in den Spuren aufgezeichneten Servodaten als Messungen zur Verfügung; und die aktuelle Geschwindigkeit des Kopfes wird von diesen Posi­ tionsmessungen, die von den Servodaten abgeleitet werden, geschätzt.

Da die Servodaten in vorherbestimmten Intervallen auf­ gezeichnet sind, wird das Intervall zwischen konsekutiven Positionsmessungen zweckmäßig als Abtastintervall bezeich­ net. Der Kontroller operiert in Echtzeit, das heißt, er muß einen Steuerstromwert in jedem Abtastintervall bestimmen.

Zur Bestimmung des Steuerstroms ist es erwünscht, nur kurze Zeit aufzuwenden, so daß der Steuerstrom mit minima­ lem Nacheilen angelegt werden kann, wodurch mögliche Fehler auf Grund des Anlegens eines Steuerstromes auf Basis einer "alten" Messung, das heißt einer anderen Messung als der momentanen Messung, minimiert werden.

Es ist erwünscht, daß die Bestimmung des Steuerstromes eine einfache Berechnung ist, um den im Kontroller erfor­ derlichen Verarbeitungsaufwand zu minimieren, wodurch die Verwendung eines kostengünstigen Kontrollers ermöglicht wird, oder ermöglicht wird, daß der Kontroller andere Auf­ gaben steuert.

Bekannte Plattenlaufwerke, die nur eingebettete Servo­ daten verwenden, und die bekannte Schätzertechniken ein­ setzen, um die Treibleistung zu erhöhen, können jedoch eine relativ komplizierte Positions- und Geschwindigkeitsschätz­ technik verwenden, so daß der Kontroller und der Schätzer relativ lange Zeit benötigen, um den Steuerstromwert für jeden Abtastwert zu bestimmen, und folglich eine geringere Kapazität für andere Aufgaben verfügbar haben.

Bekannte Plattenlaufwerke können auch eine komplizier­ te Technik zur Fehlerkompensation im gemessenen Feinposi­ tionssignal auf Grund der Suchbewegung des Kopfes erfor­ dern. Eine derartige Technik involviert das Schreiben der Servodaten auf eine bestimmte Weise zur Zeit der Herstel­ lung. Eine weitere Technik involviert Software-Korrektur­ algorithmen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Suchoperation eines bewegbaren Kopfes in einem Plattenlauf­ werk der eingangs genannten Art zu schaffen, durch das bzw. durch die der gesamte Rechenaufwand für die Bewegung des Kopfes zu einer Zielspur hin reduziert ist und dadurch der Positioniervorgang des Kopfes schneller und trotzdem hoch genau durchgeführt werden kann.

In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 13.

In Verbindung mit der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die genannte Aufgabe durch die im Anspruch 14 aufgeführten Merkmale gelöst, wo­ bei vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus den Unteransprüchen 15 bis 26 hervorgehen.

Gemäß dieser Erfindung wird eine Suchoperation eines Kopfes, der mit einem Betätiger in einem Plattenlaufwerk verbunden ist, das eine Platte mit Spuren aufweist, welche eingebettete Servoinformationen, die Grobpositionsinforma­ tionen und Feinpositionsinformationen einschließen, enthal­ ten, ohne Verwendung der Feinpositionsinformationen ge­ steuert.

Ein Positionsfehler wird erzeugt, der die Differenz zwischen einer Zielspur und einer aktuellen Spur, über wel­ cher der Kopf positioniert ist, repräsentiert. Ein Ge­ schwindigkeitsbefehl wird als Funktion des Positionsfehlers vorgesehen. Der Kopf wird ansprechend auf einen Geschwin­ digkeitsfehler, der die Differenz zwischen dem Geschwindig­ keitsbefehl und einer Schätzung der tatsächlichen Geschwin­ digkeit des Kopfes repräsentiert, bewegt. Die geschätzte Geschwindigkeit wird unter Verwendung der Grobpositions­ informationen in den Servodaten, die von den Zwischenspuren gelesen werden, die zwischen der aktuellen Spur und der Zielspur liegen, ohne Verwendung der Feinpositionsinfor­ mationen in diesen Servodaten erzeugt.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detail­ lierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hervor, die in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen zu lesen ist, in denen ent­ sprechende Teile durch die gleichen Bezugszahlen identi­ fiziert sind.

Fig. 1A ist eine Darstellung eines Abschnitts einer Platte, bei welcher die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, und

Fig. 1B ist eine schematische Darstellung der Datenfelder in einem Servorahmen in der in Fig. 1A ge­ zeigten Platte;

Fig. 2 ist ein Blockbild einer Geschwindigkeitssteuer­ schleife, die in einem Plattenlaufwerk gemäß der vorliegen­ den Erfindung verwendet wird;

Fig. 3A ist eine graphische Darstellung, die den Schwingspulenmotor-Steuerstrom zeigt, der in einem Platten­ laufwerk gemäß der vorliegenden Erfindung während eines Zeitintervalls erzeugt wird, und

Fig. 3B ist eine graphische Darstellung, welche die Geschwindigkeit eines Plattenlauf­ werkskopfes während dieses Zeitintervalls zeigt;

Fig. 4A und 4B sind Blockbilder, die jeweils einen Ge­ schwindigkeits- und Positionsschätzer zeigen, der in der in Fig. 2 gezeigten Geschwindigkeitssteuerschleife verwendet werden kann;

Fig. 5A und 5B sind Flußdiagramme, die jeweils eine Ge­ schwindigkeits- und Positionsschätzer-Routine gemäß der vor­ liegenden Erfindung veranschaulichen;

Fig. 6A ist ein Blockbild, das eine weiters Ausführungs­ form eines Geschwindigkeits- und Positionsschätzers veran­ schaulicht;

Fig. 6B ist ein Blockbild, das noch eine weitere Ausfüh­ rungsform eines Geschwindigkeits- und Positionsschätzers veranschaulicht; und

Fig. 7A bis 7C sind graphische Darstellungen, auf die bei der Diskussion der in Fig. 4A und 6 gezeigten Schätzer bezuggenommen wird.

Ein Abschnitt einer Platte, die bei einem Plattenlauf­ werk eingesetzt wird, in dem die vorliegende Erfindung Ver­ wendung findet, ist in Fig. 1A gezeigt. Die Platte enthält konzentrisch darauf angeordnete Spuren. Wie im Stand der Technik herkömmlich ist, wird eine Spur manchmal als Zylin­ der bezeichnet, der die gleichen Spuren in jeder der in einem Stapel an der Spindel im Plattenlaufwerk angeordneten Platten umfaßt.

In Plattenlaufwerken, die derzeit im Handel erhältlich sind, enthält jede Spur seriell angeordnete Bits, wobei jedes Bit so auf einem einzelnen physischen Abschnitt der Platte aufgezeichnet wird. Beispielsweise kann in einer Magnetplatte die Breite einer Spur etwa 0,00037 Zoll und die Aufzeichnungsdichte etwa 67000 Bits pro Zoll betragen, so daß ein Bereichsbit ungefähr 370 Mikrozoll × 15 Mikrozoll einnimmt.

Die Daten werden auf einer Spur in Segment-Einheiten mit beispielsweise 54 Segmenten pro Spur aufgezeichnet. Jedes Segment beginnt mit einem Servorahmenabschnitt, der bei der Herstellung des Plattenlaufwerks aufgezeichnet wird, gefolgt von einem Datenabschnitt, der nützliche Daten, wie Benutzerdaten, enthält. In einer Implementation der vorlie­ genden Erfindung rotiert eine Platte typischerweise bei einer Rate von 4500 UpM, was zu einem Segment mit einer Länge von etwa 250 Mikrosekunden und einem Servorahmen mit einer Länge von etwa 35 Mikrosekunden führt. Die Bits im Servorahmen werden als Servobits bezeichnet und stellen Servodaten dar.

Ein Servoabtastintervall ist das Intervall, das mit dem Lesen eines Servorahmens beginnt und gerade vor dem Lesen des nächsten Servorahmens endet.

Fig. 1B zeigt das Format eines Servorahmens. Ungefähr das erste Drittel des Servorahmens enthält Bits, die verwen­ det werden, um automatische Verstärkungssteuerinformationen zu erhalten. Der nächste Bit-Satz repräsentiert eine Servo­ marke, die als Sync-Referenz, um nachfolgende Servoinforma­ tionen zu decodieren, und als Zeitsteuerungs-Referenz für die Servorahmen-Geschwindigkeitssteuerung, das heißt Rota­ tionssteuerung, der Platte verwendet wird. Der folgende Bit- Satz repräsentiert eine Servorahmennummer, die in einem Gray-Code aufgezeichnet ist; diese Bits werden hauptsächlich in Diagnoseoperationen verwendet und bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Nach einem kurzen Bit-Intervall, das zweckmäßig als Leerstelle betrachtet wird, repräsentiert der nachfolgende Bit-Satz Servo-Burst-Daten.

Typischerweise umfassen die Servo-Burst-Daten vier Werte, gezeigt als N, N*, Q und Q*, aufgezeichnet in einem Quadraturmuster, die gemeinsam Feinpositionsinformationen vorsehen. Die Servo-Burst-Daten ermöglichen die Bestimmung der tatsächlichen Position des Kopfes zwischen idealen Spur­ mittenlinien mit einer Auflösung, die durch einen Analog- Digital-Wandler (ADC) definiert wird, der in einem Platten­ laufwerk-Kontroller enthalten ist, und der eine digitale Re­ präsentation der Kopfposition erzeugt. Die Servo-Burst-Daten umfassen typischerweise 8 Bits und sehen eine Auflösung von ±1/2 Spur vor. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Servo-Burst-Daten während des Großteils einer Suchoperation nicht verwendet. Stattdessen werden die Servo-Burst-Daten nur am Ende einer Suchoperation und in einem Spurverfol­ gungsmodus eingesetzt, das heißt, wenn der Kopf nahe bei der gewünschten Spur positioniert ist. Dennoch erhält der Schät­ zer eine gute Suchleistung ohne die Verwendung dieser Fein­ positionsinformationen, wodurch die Notwendigkeit speziali­ sierter Techniken, die typischerweise im Stand der Technik verwendet werden, entfällt.

Andere Techniken zum Vorsehen von Feinpositionsinforma­ tionen sind Fachleuten bekannt. Der hier verwendete Ausdruck "Feinpositionsinformationen" soll derartige andere Verfahren umfassen.

Am Ende des Servorahmens befindet sich ein Bit-Satz, der die Spur- oder Zylinderadresse repräsentiert, hier auch als "Grob"positionsinformationen bezeichnet. Die Spuradresse ist in einem Gray-Code dargestellt und ist lang genug, das heißt hat genügend Bits, um jede Spur auf der Platte eindeu­ tig zu identifizieren. In dieser Anmeldung soll sich im fol­ genden die Bezugnahme auf Gray-Code-Bits auf die Spuradresse beziehen. Während einer Suchoperation ermöglicht das Lesen der Spuradressenbits die Bestimmung der tatsächlichen Spur, über welcher der Kopf positioniert ist, mit einer Auflösung von ±1/2 Spur.

Mit Bezugnahme auf Fig. 2 ist nun ein Geschwindigkeits­ steuerschleifenabschnitt eines Plattenlaufwerks gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, mit Subtrahierern 105, 115, einem Geschwindigkeitsprofilgenerator 110, einer Ver­ stärkerschaltung 120, Addierern 125, 145, einem Digital- Analog-Wandler (DAC) 130, einem Transkonduktanzverstärker 132, einer Anlage 135, einem Grobpositionsdemodulator 140, einem Feinpositionsdemodulator 150, einer Entscheidungs­ schaltung 155, einem Schätzer 160, Schaltern 165, 170, 175 und einem Stromsensor 180.

Die Identifikation einer gewünschten Spur, die auch als Zielspur bezeichnet wird, wie eine Spurnummer, wird einem Eingang eines Subtrahierers 105 zugeführt. Eine aktuelle ab­ getastete Spurposition wird dem anderen Eingang des Subtra­ hierers 105 zugeführt, der eingerichtet ist, um die aktuelle abgetastete Spurposition von der gewünschten Spurposition zu subtrahieren, wodurch ein Positionsfehlersignal e erzeugt wird.

Das Positionsfehlersignal e wird an den Geschwindig­ keitsprofilgenerator 110 angelegt, der eingerichtet ist, um dem Subtrahierer 115 ein entsprechendes Geschwindigkeitsbefehls­ signal, das die gewünschte Geschwindigkeit des Kopfes bei diesem Positionsfehler repräsentiert, zuzuführen. In einer Ausführungsform dient das Positionsfehlersignal als Index für eine Nachschlagtabelle, die eine gewünschte Geschwindig­ keitsbahn repräsentiert, welcher der Plattenlaufwerkskopf während einer Suchoperation zu folgen hat. Die gewünschte Bahn ist definiert, so daß, wenn der Positionsfehler große ist, der Kopf so rasch wie möglich bewegt wird, wohingegen, wenn der Positionsfehler klein wird, die Geschwindigkeit des Kopfes abnimmt, um den Kopf auf eine Geschwindigkeit von Null an oder geringfügig vor der gewünschten Spur zu brin­ gen, wodurch eine Überschwingung vermieden wird. In einer weiteren Ausführungsform führt der Geschwindigkeitsgenerator 110 eine Berechnung zur Bestimmung des Geschwindigkeitsbe­ fehls durch. In noch einer weiteren Ausführungsform erzeugt der Geschwindigkeitsgenerator 110 das Geschwindigkeitsbe­ fehlssignal unter Verwendung einer Nachschlagtabelle und eines Rechenvorgangs.

Eine Schätzung der aktuellen Geschwindigkeit wird auch dem Subtrahierer 115 zugeführt, der eingerichtet ist, um die geschätzte aktuelle Geschwindigkeit von der gewünschten Ge­ schwindigkeit zu subtrahieren, und um das Ergebnis als Ge­ schwindigkeitsfehlersignal an die Verstärkerschaltung 120 zu liefern.

Die Verstärkerschaltung 120 ist eingerichtet, um die Amplitude des Geschwindigkeitsfehlersignals einzustellen, wodurch die gesamte Bandbreite der Geschwindigkeitsschleife eingestellt wird. Die Verstärkerschaltung 120 liefert das so eingestellte Geschwindigkeitsfehlersignal an den Addierer 125. Ein Signal EXT, das einen Steuerkreis-Mittkopplungskom­ pensationsterm plus einen Vorspannkraft-Kompensationsterm repräsentiert, wird ebenfalls dem Addierer 125 zugeführt, der eingerichtet ist, um das Geschwindigkeitsfehlersignal mit eingestellter Amplitude und das Kompensations­ termensignal zu addieren, wobei ein Steuerstromsignal U(z) erzeugt wird, das heißt ein Steuerstromsignal, das in jedem Abtastintervall einen unterschiedlichen Wert annehmen kann.

Das Steuerstromsignal U(z) wird an einen Digital- Analog-Wandler 130 angelegt, der eingerichtet ist, um den Steuerstrom U(z) in ein Analogsignal umzuwandeln und dieses an den Verstärker 132 mit einem Transkonduktanzwert GM anzu­ legen. Der Verstärker 132 wandelt das Steuerstromsignal in einen Steuerstrom um und liefert diesen an die Anlage 135, in der die Betätigeranordnung, die einen Schwingspulenmotor und einen Rotationsbetätiger mit einem an einer Aufhängung am Ende eines Betätigerarms montierten Magnetkopf enthält, auf den Steuerstrom durch das Bewegen des Kopfes radial ent­ lang der Platte anspricht.

Während der Kopf bewegt wird, liest er die auf die Platte geschriebenen Servodaten, wenn derartige Servodaten darunter rotieren. Auf Basis der vom Kopf gelesenen Daten erzeugt die Anlage 135 ein physikalisches Positionssignal, das Servomarke, Servo-Burst und Gray-Code-Spuradresse, die von den Servodaten repräsentiert werden, enthält. Das physi­ sche Positionssignal wird an einen Grobpositionsdemodulator 140 und einen Feinpositionsdemodulator 150 angelegt.

Der Grobpositionsdemodulator 140 ist eingerichtet, um das physikalische Positionssignal in eine digitale Form umzuwandeln, wobei die Servomarke, die in den vom Kopf ge­ lesenen Servodaten enthalten ist, zum Takten dieser Wandlung verwendet wird, und um eine Spurnummer vom digitalisierten physischen Positionssignal zu extrahieren. Die Spurnummer wird als quantifiziertes Positionssignal an einen Addierer 145 geliefert.

Der Feinpositionsdemodulator 150 ist eingerichtet, um Feinpositionsinformationen auf Basis der Servo-Burst-Daten vom physischen Positionssignal zu extrahieren, und um ein Feinpositionssignal an einen Schalter 165 zu liefern, der seinen Ausgang an den Addierer 145 anlegt.

Die Entscheidungsschaltung 155 ist eingerichtet, um zu bestimmen, ob Grobpositionsinformationen, das heißt das quantifizierte Positionssignal, allein oder in Verbindung mit Feinpositionsinformationen zu verwenden sind. In der vorliegenden Ausführungsform basiert diese Mischung der Grob- und Feinpositionsinformationen auf der Distanz von der Zielspur. Feinpositionsinformationen werden nur dann verwen­ det, wenn die Geschwindigkeit unter einer bestimmten Schwel­ le liegt, wodurch sichergestellt wird, daß die Feinposi­ tionsinformationen gültig sind. Wenn die Distanz des Kopfes von der Zielspur spezifisch weniger als 20 Spuren beträgt, steuert die Entscheidungsschaltung 155 den Schalter 165, so daß das Feinpositionssignal dem Addierer 145 zugeführt wird. Alternativ dazu könnte das Kriterium für die Verwendung von Feinpositionsinformationen eine Funktion der aktuellen Ge­ schwindigkeit sein.

Der Addierer 145 ist eingerichtet, um die Grobposi­ tionsinformationen mit den Feinpositionsinformationen, wie sie selektiv zugeführt werden, zu mischen, wobei ein abge­ tastetes Positionssignal X1(z) erzeugt wird, das auch als zusammengesetztes Positionssignal bezeichnet wird, das heißt, ein zusammengesetztes Positionssignal für jedes Ab­ tastintervall.

Das Steuerstromsignal U(z) wird auch einem Anschluß 175A des Schalters 175 zugeführt, der konfiguriert ist, um das Steuerstromsignal an den Schätzer 160 während der Brems­ phase eines Suchens zu liefern. Das zusammengesetzte Posi­ tionssignal X1(z) wird auch an den Schätzer 160 angelegt, der eingerichtet ist, um ein Signal, das eine geschätzte Po­ sition des Kopfes X1EST(z) repräsentiert, hier auch als vorhergesagte Position bezeichnet, und eine geschätzte Ge­ schwindigkeit X2EST(z), die auch als Stromgeschwindigkeits­ schätzung bezeichnet wird, zu erzeugen. Diese beiden Schät­ zungen repräsentieren Werte in jedem Abtastmoment, das heißt nach jedem physischen Positionslesen. Der Schätzer 160 ist detailliert in Fig. 4A und 4B gezeigt und wird nachstehend diskutiert.

Die Entscheidungsschaltung 155 steuert auch den Schal­ ter 170, um entweder das vorhergesagte Positionssignal X1EST(z) oder das zusammengesetzte Positionssignal X1(z) als aktuelle abgetastete Position an den Subtrahierer 105 zu liefern. Allgemein wird das zusammengesetzte Positionssignal als aktuelles abgetastetes Positionssignal ausgewählt. Wenn jedoch der Servorahmen unrichtig gelesen wurde, so daß die Zeitmarke in den Servodaten nicht gefunden werden kann, oder die aktuelle Position inkorrekt erscheint, wird die vorher­ gesagte Position durch die Entscheidungsschaltung 155 als aktuelle abgetastete Position ausgewählt. Wenn beispielswei­ se die aktuelle Spur am Start eines Suchens "Spur 200" ist, und die Zielspur "Spur 230" ist, scheint eine aktuelle Posi­ tion "Spur 100" während des Suchens inkorrekt.

Der Schätzer 160 enthält ein nachstehend beschriebenes Digitalfilter erster Ordnung, das ausgeschaltet werden kann, wenn sich der Kopf ansprechend auf ein Steuersignal von der Entscheidungsschaltung 155 nahe bei der Zielspur befindet; bei einer derartigen Verwendung sollte das Ausschalten zu­ mindest einen Abtastwert nach der Mischung von Feinposi­ tionsinformationen mit Grobpositionsinformationen auftreten, um zu verhindern, daß mögliche Übergangserscheinungen im Ausgang des Schätzers 160 einen Störeffekt im Kontroller­ ausgang U(z) erzeugen. Eine bevorzugte Alternative ist die Erhöhung der Bandbreite dieses Filters um einen Faktor von ungefähr fünf nach dem Mischen der Feinpositionsinforma­ tionen mit den Grobpositionsinformationen, wie durch das Ändern der Verstärkungskonstanten des Filters ansprechend auf ein Steuersignal von der Entscheidungsschaltung 155.

Die Verwendung dieses Filters ermöglicht es, daß ein Festplattenlaufwerk, bei dem die vorliegende Erfindung ver­ wendet wird, nur unter Verwendung von Grobpositionsinforma­ tionen eine Suchleistung erreicht, die im wesentlichen iden­ tisch ist mit jener, die erzielt werden könnte, wenn konti­ nuierlich variierende, d. h. kombinierte feine und grobe, In­ formationen während des gesamten Suchens verfügbar sind.

Geschwindigkeitsgenerator 110, Verstärkerschaltung 120, Entscheidungsschaltung 155 und Schätzer 160 können Software- Routinen sein, die durch einen eingebetteten Kontroller, wie einen Intel 196KC integrierten Steuerchip, ausgeführt werden, oder können durch einen Digitalsignal-Verarbeitungs­ steuerchip, der zur Durchführung der Kopfpositionierungs- und Drehungssteuerfunktionen im Plattenlaufwerk dediziert ist, wie einen TI 320C25 Chip, ausgeführt werden.

Während der Beschleunigungsphase eines Suchens ist es erwünscht, daß das Steuerstromsignal U(z) so groß wie mög­ lich ist, nämlich den Maximalwert hat, den der DAC 130 mit der von ihm verwendeten Bitanzahl repräsentieren kann. Auf Grund von Temperatur- und Energiezufuhrvariationen kann jedoch der tatsächliche Strom, welcher der Spule des Schwingspulenmotors bei diesem maximalen DAC-Wert zugeführt wird, nur vom Steuerstromsignal nicht zuverlässig vorherge­ sagt werden.

Zur Überwindung dieses Problems steuert während der Be­ schleunigungsphase einer Suchoperation, vom Start des Su­ chens bis die geschätzte Geschwindigkeit X2EST(z) vom Schät­ zer 160 innerhalb ungefähr 75% der angeforderten, vom Ge­ schwindigkeitsprofilgenerator 110 ausgegebenen Geschwindig­ keit liegt, die Entscheidungsschaltung 155 den Schalter 175, so daß ein am Anschluß 175B vorgesehenes Signal, das zum tatsächlichen SSM-Spulenstrom proportional ist, an den Schätzer 160 anstatt des am Anschluß 175A vorgesehenen berechneten Steuersignals U(z) geliefert wird.

Der Stromsensor 180 ist eingerichtet, um den tatsäch­ lichen Spulenstrom im Schwingspulenmotor zu fühlen, und um das Signal proportional zum gefühlten Spulenstrom dem An­ schluß 175B des Schalters 175 zuzuführen. Der Stromsensor 180 kann beispielsweise aus einem Stromfühlwiderstand, einem Verstärker und einem Analog-Digital-Wandler bestehen.

Fig. 3A und 3B veranschaulichen eine Suchoperation, wäh­ rend der Kopf von der Zielspur relativ weit entfernt ist. Fig. 3A zeigt den Kontrollerausgang U(n) in der Zeit, wohin­ gegen Fig. 3B die Geschwindigkeit des Kopfes X2(n) in der Zeit darstellt.

In Abtastmomenten (n - 1)T, nT, (n + 1)T, (n + 2)T wird ein Servorahmen gelesen, was zu einem physikalischen Positions­ abtastwert führt. Die Kopfgeschwindigkeit wird nicht phy­ sisch gefühlt, sondern kann wie in Fig. 3B gezeigt sein. Bei­ spielsweise ist im Abtastmoment nT die Kopfgeschwindigkeit X2(n). Auch ist, wie in Fig. 3A ersichtlich ist, im Abtastmo­ ment nT der Kontrollerausgang U(n - 1). Nach einer Abtast-Kor­ rektur-Verzögerung Δ = (1 - m) . T, definiert als das Intervall zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Kopfposition abgetastet wird, d. h. Servoinformationen von der Platte gelesen werden, und jenem, an dem ein neuer Kontrollerausgang U(n) verfügbar ist, ändert sich die Steigung der Geschwindigkeit. Die Kon­ stante m wird nachstehend diskutiert. Während des Rests des Abtastintervalls mT bleibt der Kontrollerausgang bei U(n) und ist die Steigung der Geschwindigkeit unverändert. Im nächsten Abtastmoment (n + 1)T wird der nächste Servorahmen gelesen und wird das Kontroller-Einstellverfahren wieder­ holt.

Nun wird der Schätzer 160 detailliert beschrieben.

Unter Verwendung einer z-Domänennotierung, wobei z^-1 eine Verzögerung eines Abtastintervalls repräsentiert,
ist U(z) der Kontrollerausgang, in niedrigstwertigen Bit (LSB)-Einheiten des Ausgangs des Digital-Analog-Wandlers 130, entsprechend dem an die Betätiger-Schwingspule angeleg­ ten Strom und auch der Beschleunigung des Motors in Spuren/­ Abtastwert²,
ist X1(z) die abgetastete Position, in Spur-Einheiten,
ist X1EST(z) die Schätzung der aktuellen Position auf Basis früherer Informationen, in Spur-Einheiten, und
ist X2EST(z) die Schätzung der aktuellen Geschwindig­ keit auf Basis der abgetasteten Position und früheren Infor­ mationen, in Spur/Abtastwert-Einheiten,
wobei die geschätzten Variablen X1EST(z) und X2EST(z) wie folgt definiert sind:

X1EST(z) = z^-1 . X1(z) + z^-1 . X2EST(z) + K1 . z^-1 . U(z) + K2 . z^-2 . U(z) . y (Gl. 1)

X2EST(z) = C0 . (X1(z) - z^-1 . X1(z) + D1 . (K1 . z^-1 . U(z) + K2 . z^-2 . U(z)) + G1 . (X1(z) - X1EST(z))) + C1 . z^-1 . X2EST(z) . y (Gl. 2)

Durch das Ausdrücken der Geschwindigkeit in Spur/Abtastwert- Einheiten und des Kontrollerausgangs in Spur/Abtastwert²- Einheiten wird die Abtastperiode aus diesen Gleichungen eli­ miniert. Die Ableitung dieser Gleichungen wird nachstehend in Verbindung mit ihrer Differenzgleichungsrepräsentation diskutiert. Es ist klar, daß, wie oben erwähnt, das Signal U(z) den Spulenstrom im Schwingspulenmotor anstatt eines angeforderten Steuerstromsignals repräsentieren kann.

Die Konstanten C0, C1, D1, G1, K1 und K2 sind Konstan­ ten, die ausgewählt wurden, um eine zufriedenstellende Schätzerleistung zu ergeben und mit der Dynamik der gesteu­ erten Anlage übereinzustimmen.

C0 und C1 sind Filterkonstanten, wobei C1 = 1 - C0, die für eine Bandbreite von etwa 300 Hz ausgewählt werden, wenn nur quantifizierte Grobpositionsinformationen ver­ fügbar sind, und für eine höhere Bandbreite von etwa 1 bis 2 kHz ausgewählt werden, wenn Feinpositionsinformationen zur Verfügung stehen. In einer Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung ist C0 etwa 0,35.

D1 ist als Funktion der Abtastrate des Systems, der Bandbreite des Schätzers und anderer Parameter eingestellt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist D1 etwa 2,5.

G1 ist eine Rückführungskorrekturkonstante, die zwi­ schen 0,5 und etwa 0,7 angesichts von Simulationsergebnis­ sen und experimentellen Ergebnissen eingestellt ist, um die Geschwindigkeitsschätzung auf Basis der Abweichung der vor­ hergesagten Position von der zusammengesetzten Position zu korrigieren.

Die Konstanten K1 und K2 werden ausgewählt, um den Kontrollerausgang über die Abtastperiode aufzuteilen. Bei Definition der Variablen wie folgt:
DAC ist die Verstärkung des Digital-Analog-Wandlers 130 in Volt pro niedrigstwertiges Bit (LSB),
GM ist die Transkonduktanzverstärkung des Schwing­ spulen-Treiberverstärkers 132 in Ampere/Volt,
KT ist die Drehmomentkonstante des Schwingspulen­ motors in Newtonmeter/Ampere,
J ist die Trägheit der Kopf-Arm-Anordnung in kg-m²,
TPI ist der Wert für Spuren pro Zoll der Platte,
KP ist eine Konstante, die beim Strom-Einschalten kalibriert wird, die Beschleunigungskonstante der Anlage repräsentiert und angegeben ist durch

KP = CAC . GM . (KT/J) . L . TPI . T²,

T ist die Abtastperiode,
Δ ist die Abtast-Korrektur-Verzögerung,
m ist eine als

definierte Konstante mit einem Wert von etwa 1/2 in einer Ausführungsform,
ergibt sich:

K1 = 0,5 . KP . m

K2 = 0,5 . KP . (1 - m)

Der Nominal- und Worst-Case-Wert der Beschleunigungs­ konstante KP werden aus den vorgegebenen Werten des Plat­ tenlaufwerks berechnet. Auf Grund von Produktionstoleranzen und/oder Temperaturvariationen wird beim Strom-Einschalten eine Kalibrierung durchgeführt, das heißt adaptiv während der Operation des Plattenlaufwerks, oder während der Her­ stellung als Teil eines Fabrikskalibriervorgangs. Die Kali­ brierung involviert die Beschleunigung des Betätigers wäh­ rend eines festgelegten Zeitraums unter Verwendung eines Konstantstroms und die Messung der entsprechenden zurückge­ legten Distanz. Dann wird die Beschleunigungskonstante aus der gemessenen Distanz berechnet. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist KP etwa 0,015 Spuren/Abtast­ wert²/LSB.

Bei korrekter Auswahl der oben diskutierten Konstanten ist die geschätzte Geschwindigkeit X2EST(z) eine genaue Schätzung der tatsächlichen Geschwindigkeit des Kopfes so­ gar unter nachteiligen Bedingungen, wie einer Fehlberech­ nung der Anlagenbeschleunigungskonstante KP oder Fehlkali­ brierung in den Vorspannkräften, die auf die Kopf-Arm-An­ ordnung wirken. Mit anderen Worten ist ein System gemäß der vorliegenden Erfindung robust. Der Rückführungskorrektur­ term G1 . (X1(z) - X1EST(z)) in der vorliegenden Erfindung spielt eine Schlüs­ selrolle bei der Robustheit des Schätzers, da er verhindert, daß Änderungen der Betätigercharakteristiken, die von den zum Einstellen der Konstanten verwendeten Werten verschieden sind, zu einem Fehler führen.

Ferner ist die geschätzte Position X1EST(z) eine genaue Vorhersage der wahren Position des Kopfes im nächsten Ab­ tastmoment unter allen wichtigen dynamischen Bedingungen, das heißt während der Beschleunigung, des konstanten Ge­ schwindigkeitsleerlaufs, der Bremsung und einer sich ändern­ den Bremsrate. Insbesondere kann ein Kopfpositionierungssy­ stem, bei dem die vorliegende Erfindung verwendet wird, einer Schrittfunktion im Kontrollerausgang standhalten und wiederhergestellt werden; eine derartige Wiederherstellung tritt typischerweise innerhalb von zwei Abtastperioden auf.

Wie durch Ansicht von Fig. 4A hervorgeht, ist der Schät­ zer 160 eine direkte Implementation der Gl. 1 und 2. Der Schätzer 160 umfaßt Eingangsanschlüsse 205, 210; Verzögerun­ gen 215, 225 und 270; Subtrahierer 220, 235; Addierer 245, 255, 280; Vervielfacher 230, 240, 250, 275; einen Schalter 260 und Ausgangsanschlüsse 265, 285.

Das zusammengesetzte Positionssignal X1(z) wird an den Eingangsanschluß 205 geliefert und dann an die Verzögerung 215, den Subtrahierer 220 und den Subtrahierer 235. Das Ver­ zögerungselement 215 ist eingerichtet, um ein verzögertes Positionssignal z^-1 . X1(z - 1) oder X1(z - 1), das heißt X1(z) vom vorhergehenden Abtastintervall, dem Addierer 280 und dem Subtrahierer 220 zu liefern.

Der Steuerbefehl U(z) wird an einen Eingangsanschluß 210 und dann an die Verzögerung 225 geliefert, der den Steu­ erbefehl für die beiden vorherigen Abtastintervalle reprä­ sentierende gespeicherte Werte enthält. Die Verzögerung 225 ist eingerichtet, um den vorherigen Steuerbefehlswert z^-1. U(z) mit einer Konstante K1 zu multiplizieren, den Steuerbe­ fehlswert von den vorherigen beiden Abtastwerten z^-2 . U(z) mit einer Konstante K2 zu multiplizieren, die multiplizier­ ten Werte zu addieren und das Ergebnis als historisches Be­ fehlssignal an den Vervielfacher 230 und den Addierer 280 zu liefern.

Die geschätzte Geschwindigkeit von einem vorherigen Ab­ tastintervall z^-1 . X2EST(z) wird von einer Vezögerung 270 an den Addierer 280 geliefert.

Der Addierer 280 ist eingerichtet, um die ihm zugeführ­ ten Signale, nämlich das verzögerte zusammengesetzte Posi­ tionssignal z^-1 . X1(z), das vorherige geschätzte Geschwindig­ keitssignal z^-1 . X2EST(z) und das historische Befehlssignal K1 . z^-1 . U(z) + K2 . z^-2 . U(z), zu addieren, wobei ein vorhergesag­ tes Positionssignal X1EST(z) erzeugt wird, und wobei das vorhergesagte Positionssignal an einen Ausgangsanschluß 285 und an den Subtrahierer 235 angelegt wird.

Wie ersichtlich ist, hängt der Wert für das vorherge­ sagte Positionssignal X1EST(z) von Messungen bis zum und einschließlich des vorherigen Abtastwerts ab. Bei Verwendung der Terminologie von Franklin, Powell and Workman, Digital Control of Dynamic Systems, 2. Aufl., Addison Wesley 1990, § 6.3, ist das Signal X1EST(z) ein "Vorhersage"-Schätzer.

Wenn spezifischer der Steuerstrom U(z) für das nte Ab­ tastintervall an die Anlage angelegt wird, kann das ge­ schätzte vorhergesagte Positionssignal X1EST(n + 1) für das nächste Abtastintervall sofort erhalten werden, bevor der nächste physikalische Abtastwert von der Anlage erhalten wird. Während dieses Zeitraums, der als Vorausberechnungs­ zeitraum bezeichnet wird, können auch das gewichtete histo­ rische Befehlssignal D1 . (K1 . z^-1 . U(z) + K2 . z^-2 . U(z)) und die gewichtete verzögerte Geschwindigkeitsschätzung C1 . z^-1. X2EST(z) erhalten werden.

Demgemäß müssen während des Nicht-Vorausberechnungs- oder In-line-Abschnitts eines Abtastintervalls nur zwei Sub­ traktions-, zwei Multiplikations- und zwei Additionsfunk­ tionen durchgeführt werden, was eine kurze Abtast-Korrektur- Verzögerung Δ leichter macht. Auf Grund anderer notwendiger Berechnungen, die hier nicht diskutiert werden, hatte die Abtast-Korrektur-Verzögerung Δ in einer Implementation der vorliegenden Erfindung einen Wert von etwa der Hälfte des Abtastintervalls.

Der Subtrahierer 235 ist eingerichtet, um das vorherge­ sagte Positionssignal X1EST(z) vom zusammengesetzten Posi­ tionssignal X1(z) zu subtrahieren und das Ergebnis als Posi­ tionsdifferenz an den Vervielfacher 240 anzulegen, der ein­ gerichtet ist, um die Positionsdifferenz mit einer Konstante G1 zu multiplizieren, und um das Ergebnis als gewichtetes Differenzsignal, auch als Rückführungskorrektursignal be­ zeichnet, an einen Addierer 245 anzulegen.

Der Vervielfacher 230 ist eingerichtet, um das histo­ rische Befehlssignal mit einer Konstante D1 zu multiplizie­ ren, und um das Ergebnis als gewichtetes historisches Be­ fehlssignal an den Subtrahierer 220 anzulegen.

Der Subtrahierer 220 ist eingerichtet, um das zusammen­ gesetzte Positionssignal vom vorherigen Abtastintervall vom zusammengesetzten Positionssignal für das aktuelle Abtast­ intervall zu subtrahieren, und um das Ergebnis zum gewich­ teten historischen Befehlssignal zu addieren, wobei ein Aggregatsignal erzeugt wird, das an den Addierer 245 ange­ legt wird.

Der Addierer 245 ist eingerichtet, um das Aggregatsi­ gnal und das gewichtete Positionsdifferenzsignal zu addie­ ren, und um das Ergebnis als Zwischensignal an einen Schal­ ter-Eingangsanschluß 260A und an einen Vervielfacher 250 zu liefern, der eingerichtet ist, um das Zwischensignal mit einer Konstante C0 zu multiplizieren. Das gewichtete Zwi­ schensignal wird an einen Addierer 255 angelegt.

Der Schalter 160 wird durch ein Steuersignal von der Entscheidungsschaltung 155 von Fig. 2 gesteuert. Wenn Fein­ positionsinformationen in das zusammengesetzte Positionssi­ gnal gemischt werden und ein Filtern nicht notwendig ist, wird das gewichtete Zwischensignal vom Schalter-Eingangsan­ schluß 260A dem Ausgangsanschluß 265 als geschätztes Ge­ schwindigkeitssignal X2EST(z) zugeführt.

Das vom vorhergehenden Abtastintervall z^-1 . X2EST(z) er­ zeugte geschätzte Geschwindigkeitssignal wird von der Ver­ zögerungsschaltung 270 an den Vervielfacher 275 geliefert, der es mit einer Konstante C1 multipliziert und das Ergebnis als gewichtetes verzögertes geschätztes Geschwindigkeits­ signal an den Addierer 255 anlegt.

Die Verzögerungsschaltung 270 und die Vervielfacher 275 und 250 umfassen ein Digitalfilter erster Ordnung.

Der Addierer 255 ist eingerichtet, um das gewichtete verzögerte geschätzte Geschwindigkeitssignal zum gewichteten Zwischensignal zu addieren, und um das Ergebnis einem Schal­ ter-Eingangsanschluß 260B zuzuführen. Wenn nur Grobposi­ tionsinformationen verwendet werden, das heißt für den Groß­ teil des Suchens, ist eine Ausgangsfilterung erforderlich, und der Schalter 260 wird gesteuert, so daß das an den Schalter-Eingangsanschluß 260B angelegte Signal an den Aus­ gangsanschluß 265 als geschätztes Geschwindigkeitssignal X2EST(z) geliefert wird. Alternativ dazu kann ein Filtern verwendet werden, auch wenn Feinpositionsinformationen ein­ gesetzt werden; und in diesem Fall kann ein Filter mit höhe­ rer Bandbreite verwendet werden, als wenn nur Grobpositions­ informationen eingesetzt werden.

Wie ersichtlich ist, hängt der Wert für X2EST(z) von Messungen bis zum und einschließlich des aktuellen Abtast­ werts ab. Bei Verwendung der Terminologie von Franklin, Powell and Workman ist das geschätzte Geschwindigkeitssignal X2EST(z) ein "aktuelles" Schätzersignal.

Ein Schätzer gemäß der vorliegenden Erfindung ist relativ einfach, da sich jede seiner Positions- und Ge­ schwindigkeitsschätzungen auf einen bestimmten Abtastmoment beziehen und nicht versucht wird, Werte nach der Abtast-Kor­ rektur-Verzögerung aufzulösen, das heißt, wenn der Steuerbe­ fehl angelegt wird. Wie oben diskutiert, ist jedoch die Ab­ tast-Korrektur-Verzögerung in der Auswahl der Gewichtungs­ konstanten enthalten.

Die korrekte Auswahl der Konstante D1 ermöglicht es, daß ein Schätzer gemäß der vorliegenden Erfindung auch an­ gesichts einer großen Abtast-Korrektur-Verzögerung ohne die Notwendigkeit der Schätzung von Werten nach der Abtast-Kor­ rektur-Verzögerung genaue Ergebnisse vorsieht.

Nun wird mit Bezugnahme auf Fig. 4B eine weitere Imple­ mentation eines Geschwindigkeits- und Positionsschätzers gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Bei Einsetzen der Gl. 1 in Gl. 2 ergibt sich folgendes:

X2EST(z) = C0 . (1 + G1) . (X1(z) - z^-1 . X1(z)) + C0 . (D1 - G1) . (K1 . z^-1 . U(z) + K2 . z^-2 . U(z)) + (C1 - C0 . G1) . (z^-1 . X2EST(z)) . y ... (Gl. 3)

Gl.3 kann vereinfacht werden, indem die Konstanten zusammen­ gruppiert werden, wobei sich ergibt:

X2EST(z) = A.(X1(z) - z^-1.X1(z)) + B.(K1.z^-1.U(z) + K2 . z^-2.U(z)) + E . (z^-1.X2EST(z)) ... (Gl. 4)

Gl. 4 repräsentiert eine Summierung der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Positionsabtastwerten und der Summe aufeinanderfolgender Ausgangsbefehle, wobei dann der sum­ mierte Wert mit einem Tiefpaß erster Ordnung mit dem Koeffi­ zienten E gefiltert wird. Die Abtast-Korrektur-Verzögerung ist in den K1- und K2-Termen enthalten, so daß der histori­ sche Befehlsterm K1 . z^-1 . U(z) + K2 . z^-2 . U(z) analog zum Spulen­ strom während einer Abtastperiode ist, und der Term X1(z) - z^-1 . X1(z) ist ein Digitaldifferenzierglied. Der Rückfüh­ rungskorrekturterm G1 . (X1(z) - X2EST(z)) von Gl. 2 wird in der gesamten Gl. 3 verteilt und in den Konstanten A, B und E von Gl. 4 reflektiert.

Gl. 1 und 4 können zusammen implementiert werden, wie in Fig. 4B gezeigt; diese Implementation hat den Vorteil eines kleineren Prozessorberechnungsaufwandes relativ zum Schätzer von Fig. 4A, da sie nur eine Multiplikations-, eine Addi­ tions- und eine Subtraktionsoperation während des In-line- Abschnitts eines Abtastintervalls erfordert.

Der in Fig. 4B gezeigte Schätzer 160B umfaßt Eingangsan­ schlüsse 405, 410; Verzögerungsschaltungen 415, 435, 450; einen Subtrahierer 420; Addierer 430, 460; Vervielfacher 425, 440, 455; und Ausgangsanschlüsse 445, 465. Die Kompo­ nenten des Schätzers 160B sind eingerichtet, um auf eine Weise zu operieren, die allgemein jener des Schätzers von Fig. 4A ähnlich ist, und der Kürze halber wird eine Beschrei­ bung hiervon weggelassen. Während des zeitkritischen In-line- Abschnitts eines Abtastintervalls, um ein geschätztes Ge­ schwindigkeitssignal X2EST(z) zu erzeugen, müssen nur ein Subtrahierer 420, Vervielfacher 425 und Addierer 430 ope­ rieren. Die übrigen Komponenten des Schätzers 160B, nämlich die Verzögerungsschaltungen 415, 435, 450, Vervielfacher 440, 455 und der Addierer 460 können während des weniger zeitkritischen Vorausberechnungsabschnitts eines Abtast­ intervalls operieren.

Zur Erleichterung einer Software-Implementation des Schätzers werden Gl. 1 und 2 als Differenzgleichungen wie folgt umgeschrieben:

X1EST(n + 1) = X1(n) + X2EST(n) + K1 . U(n) + K2 . U(n - 1) . y ... (Gl. 5)

X2EST(z) = C0 . (X1(n) - X1(n - 1) + D1 . (K1 . U(n - 1) + K2 . U(n - 2)) + G1 . (X1(n) - X1EST(n))) + C1 . X2EST(n - 1) . y ... (Gl. 6)

Nun wird die Ableitung dieser Gleichungen mit Bezugnah­ me auf Fig. 3A und 3B beschrieben.

Das vollständige geschlossene Schleifensystem, das den Schätzer und Kontroller umfaßt, ist mit einer guten Stabili­ tätsspanne ausgebildet, das heißt mit geringen Änderungen des Schwingspulenmotor-Steuerstromes bei der Verfolgung eines Geschwindigkeitsprofils vom konstanten Bremstyp. Demgemäß sind Inkrementaländerungen der Beschleunigung während eines Abtastintervalls klein. Während des Großteils des Suchens ändert sich die Beschleunigung nicht rasch während eines Abtastintervalls, so ist eine gute Schätzung der Inkremen­ taländerung der Position während des Abtastintervalls (mitt­ lere Geschwindigkeit) . (Abtastperiode), und eine neue Posi­ tion wird angegeben durch:

X1(n + 1) = X1(n) + 0,5.(X2(n + 1) + X2(n)).y ... (Gl. 7)

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden, auch wenn sich die Beschleunigung rasch ändert, die erhaltenen Schätzerübergangserscheinungen in zwei Abtastperioden wiederhergestellt. Da die Geschwindigkeit in Einheiten/Abtastwert ist, muß die Abtastperiode nicht in die Gleichungen eingesetzt werden.

Gl. 7 wird umgeschrieben als:

X1(n + 1) = X1(n) + X2(n) + 0,5 . (X2(n + 1) - X2(n)) . y ... (Gl. 8)

Der Term 0,5.(X2(n + 1) - X2(n)) repräsentiert die stückweise Inkrementaländerung der Geschwindigkeit auf Grund der Be­ schleunigung während des Abtastintervalls, die ihrerseits durch folgendes angegeben wird:

X2(n + 1) - X2(n) = KP . m . U(n) + KP . (1 - m) . U(n - 1) . y ... (Gl. 9)

Das Kombinieren von Gl. 8 und 9 ergibt folgendes:

X1(n + 1) = X1(n) + X2(n) + 0,5 . (KP . m . U(n) + KP . (1 - m) . U(n - 1)) . y ... (Gl. 10)

Bei der Verwendung von X2EST(n) als X2(n), K1 = 0,5 . KP . m und K2 = 0,5 . KP . (1 - m) ist Gl. 10 identisch mit Gl. 5.

Ein Flußdiagramm für eine diese Gleichungen implemen­ tierende Software-Routine ist in Fig. 5A gezeigt. Die Schrit­ te 300 bis 365 umfassen den In-line-Abschnitt der Schätzer- Routine, das heißt die Berechnung der geschätzten Geschwin­ digkeit X2EST(n) gemäß Gl. 6, wohingegen die Schritte 370 bis 399 den Vorausberechnungsabschnitt der Schätzer-Routine umfassen.

In Schritt 305 erfolgt ein Test, ob Feinpositionsinfor­ mationen zu verwenden sind. Wenn nicht, werden die Grobposi­ tionsinformationen allein als zusammengesetzte Position ein­ gesetzt. Wenn dieser Test mit ja beantwortet wird, werden in Schritt 310 die Feinpositionsinformationen gelesen und mit den Grobpositionsinformationen kombiniert, um die zusammen­ gesetzte Position zu erzeugen.

In Schritt 315 wird die Gültigkeit der zusammengesetz­ ten Position, oder der Positionsabtastwert, geprüft, bei­ spielsweise unter Verwendung eines Hardware-Bits. Wenn die zusammengesetzte Position nicht gültig ist, wird sie in Schritt 320 durch die Schätzung der aktuellen Position er­ setzt, die während des Vorausberechnungsabschnitts des vor­ herigen Abtastintervalls erhalten wird.

Gl. 6 kann umgeschrieben werden als:

X2EST(n) = f + g,

worin

g = C1 . X2EST(n - 1)
f = C0 . e
e = a + c + d
d = D1 . (K1 . U(n - 1) + K2 . U(n - 2))
c = G1 . b
b = X1(n) - X1EST(n)
a = X1(n) - X1(n - 1)

Es ist leicht ersichtlich, daß in Schritt 325 der Wert a er­ halten wird; in Schritt 330 der Wert b erhalten wird; in Schritt 335 der Wert c erhalten wird; in Schritt 340 der Wert d erhalten wird; in Schritt 345 der Wert e erhalten wird; in Schritt 350 der Wert f erhalten wird; in Schritt 355 der Wert g erhalten wird; und in Schritt 360 der Wert X2EST(n) erhalten wird.

In Schritt 365 wird der Wert X2EST(n) zu einer Steuer­ gesetz-Routine geleitet, die ausgeführt wird, und der erhal­ tene Kontrollerausgang U(n) wird zum Digital-Analog-Wandler als Korrekturwert geführt. Die Steuergesetz-Routine umfaßt die Funktionen des Geschwindigkeitsprofilgenerators 110, des Subtrahierers 115, der Verstärkerschaltung 120 und des Addierers 125 von Fig. 2.

Der Vorausberechnungsabschnitt des Abtastintervalls be­ ginnt in Schritt 370 durch das Erhalten des Kontrolleraus­ gangs U(n). In Schritt 375 wird ein historischer Befehls­ signalterm h erhalten. Die geschätzte Position für das näch­ ste Abtastintervall X1EST(n + 1) wird in Schritt 380 erhalten. In jedem der Schritte 385 und 390 wird eine Multiplikation durchgeführt, D1 . h bzw. C1 . X2EST(n), und das Ergebnis gespei­ chert. In Schritt 395 werden Werte im Speicher verschoben, um das neue Abtastintervall zu reflektieren, und die Vorausberechnungs-Routine endet in Schritt 399.

Ähnlich können zur Erleichterung der Software-Implemen­ tation die Gl. (1) und (4) als folgende Differenzgleichungen umgeschrieben werden:

X1EST(n + 1) = X1(n) + X2EST(n) + K1 . U(n) + K2 . U(n - 1) . y ... (Gl. 11)

X2EST(n) = A . (X1(n) - X1(n - 1)) + B . (K1 . U(n - 1) + K2 . U(n - 2)) + E . X2EST(n - 1) . y ... (Gl. 12)

Der Zweckmäßigkeit halber wurde Gl. 5 als Gl. 11 wiederholt.

Ein Flußdiagramm für eine diese Gleichungen implemen­ tierende Software-Routine ist in Fig. 5B gezeigt. Die Schritte 500 bis 565 umfassen den In-line-Abschnitt der Schätzer-Routine, das heißt die Berechnung der geschätzten Geschwindigkeit X2EST(n) gemäß Gl. 12, wohingegen die Schritte 570 bis 599 den Vorausberechnungsabschnitt der Schätzer-Routine umfassen.

Die Schritte 500 bis 520 sind ähnlich den Schritten 300 bis 320 in Fig. 5A und werden der Kürze halber nicht be­ schrieben.

Gl. 12 kann umgeschrieben werden als:

X2EST(n) = m + p + q,

worin
m = A . a
a = X1(n) - X1(n - 1)
p = B . (K1 . U(n - 1) + K2 . U(n - 2))
q = E . X2EST(n - 1)

Es ist ersichtlich, daß in Schritt 525 der Wert a erhalten wird; in Schritt 530 der Wert m erhalten wird; in Schritt 535 der Wert p erhalten wird; in Schritt 540 der Wert q er­ halten wird; und in Schritt 545 der Wert X2EST(n) erhalten wird.

Die Schritte 565 bis 599 sind ähnlich den Schritten 365 bis 399 in Fig. 5A und werden der Kürze halber nicht be­ schrieben.

Eine weitere Ausführungsform eines Schätzers gemäß der vorliegenden Erfindung ist als Schätzer 160A in Fig. 6A ge­ zeigt, die eine Implementation der folgenden Gleichungen ist:

Die Konstante G2 repräsentiert die Integratorverstärkung und hat einen Wert von beispielsweise 0,215.

Der Schätzer 160A unterscheidet sich vom in Fig. 4A ge­ zeigten Schätzer 160 durch den Einschluß von Vervielfachern 251, 276, von Schaltern 253, 277, eines Integrators 290 und einer Verzögerungsschaltung 292.

Die Schalter 253, 277 sind eingerichtet, um durch die Ausführung des Steueralgorithmus in der Entscheidungsschal­ tung 155 von Fig. 2 umgeschaltet zu werden, so daß, wenn nur Grobpositionsinformationen verwendet werden, jeweils die Konstanten C0, C1 der Vervielfacher 250, 275 ausgewählt werden und eine Filterbandbreite von etwa 300 Hz vorgesehen wird; wohingegen, wenn Feinpositionsinformationen eingesetzt werden, jeweils die Konstanten C0', C1' der Vervielfacher 251, 276 ausgewählt werden und eine Filterbandbreite von ungefähr 1,5 kHz vorgesehen wird.

Der Integrator 290 ist eingerichtet, um das Positions­ differenzsignal X1(z) - X1EST(z) zu integrieren, und um ein integriertes Differenzsignal vorzusehen, das beim Erhalten des geschätzten Positionssignals X1EST(z) und des geschätz­ ten Geschwindigkeitssignals X2EST(z) verwendet wird. Die Verzögerungsschaltung 292 ist eingerichtet, um ein verzöger­ tes integriertes Differenzsignal vorzusehen.

Andere Unterschiede zwischen dem Schätzer 160A und dem Schätzer 160 sind, daß die Verzögerungsschaltung 225A Ge­ wichtungskonstanten K1' und K2' enthält, wobei K1' = K1/0,5 = KP . m, und K2' = K2/0,5 = KP . (m - 1), und daß der Ver­ vielfacher 230 eine Konstante D1' = D1 . 0,5 verwendet. Ein Addierer 295 ist eingerichtet, um das verzögerte integrierte Differenzsignal und das modifizierte historische Befehls­ signal zu kombinieren, und um das Ergebnis an einen Verviel­ facher 297 zu liefern, der das ihm zugeführte Signal mit 0,5 multipliziert. Ferner addiert der Addierer 245A auch das integrierte Differenzsignal vom Integrator 290, um ein Zwi­ schensignal zu erzeugen. Die Verwendung des Integrators 290 reduziert den Fehler des Positionsschätzersignals nahe bei der Zielspur, wenn Feinpositionsinformationen verwendet werden, bei Vorliegen einer Fehlkalibrierung der Treib­ vorspannkraft. Der Integrator hat wenige Vorteile, wenn Grobpositionsinformationen allein eingesetzt werden.

Die Vorspannkraft-Kalibrierung wird in der Fabrik oder unmittelbar nach dem Spin-up durchgeführt. Kalibrierwerte werden in einer Tabelle als Funktion der Kopfposition ge­ speichert. Vor der Kalibrierung oder ansonsten auf Grund der Speicherung zumindest eines fehlerhaften Kalibrierwertes in der Tabelle kann jedoch eine Verschlechterung der Positions- und Geschwindigkeitsschätzungen auftreten. Spezifisch muß ein Teil des angelegten Positioniererstroms die Vorspann­ kraft am Betätiger überwinden, anstatt eine Beschleunigung zu erzeugen. Wenn die Vorspannkraft in der gleichen Richtung wie die Beschleunigung verläuft, wird eine größere Beschleu­ nigung erzeugt als dem Befehlsausgang entspricht. Wenn die Vorspannkraft in einer anderen Richtung als der Beschleuni­ gungsrichtung verläuft, wird eine geringere Beschleunigung erzeugt als dem Befehlsausgang entspricht. In beiden Fällen tritt ein Fehler auf.

Eine weitere Ausführungsform des Schätzers gemäß der vorliegenden Erfindung ist als Schätzer 160C in Fig. 6B ge­ zeigt. Der Schätzer 160C entspricht im allgemeinen dem Schätzer 160B in Fig. 4B mit dem Zusatz eines Integrators und ist eine Implementierung der folgenden Gleichungen:

Die Konstanten G3 und G4 werden durch Trial-and-error einge­ stellt, um eine optimale Leistung zu erhalten, ausgehend von den Werten G3 = G2 . C0 und G4 = 0,5 . G2.

Der Schätzer 160C in Fig. 6B unterscheidet sich vom Schätzer 160B in Fig. 4B durch den Einschluß eines Subtrahie­ rers 475, eines Integrators 480, von Vervielfachern 485, 495 und einer Verzögerungsschaltung 490. Der Integrator 480 integriert das Positionsdifferenzsignal X1(z) - X1EST(z) und sieht ein integriertes Positionsdifferenzsignal vor, das beim Erhalten des geschätzten Positionssignals X1EST(z) und des geschätzten Geschwindigkeitssignals X2EST(z) verwendet wird. Die Verzögerungsschaltung 490 und die Vervielfacher 485 und 495 sind eingerichtet, um auf ähnliche Weise wie oben beschriebene ähnliche Elemente zu funktionieren.

Fig. 7A bis 7C zeigen die Wirkung des Weglassens und Hinzufügens des Integrators 290 beim in Fig. 6A gezeigten Schätzer 160A für die Situation, wo eine physikalische Worst-Case-Vorspannung an eine Simulation des Plattenlauf­ werks ohne Verwendung einer Kalibrierkorrektur des Ausgangs des Digital-Analog-Wandlers angelegt wird. Dies entspricht einer 100% Fehlkalibrierung der erwarteten Worst-Case-Vor­ spannkraft für das Plattenlaufwerk.

Fig. 7A zeigt den Positionierermotorstrom für ein Suchen von 100 Spuren mit maximaler Vorspannkraft. Die in Fig. 7A dargestellte Kurve gibt die maximale Beschleunigung an, die sich über einige Abtastwerte zur maximalen Bremsung ändert. An der mit F angegebenen vertikalen Linie beginnt der Schätzer, Feinpositionsinformationen zu verwenden. An der mit M bezeichneten vertikalen Linie geht das Plattenlaufwerk vom Suchmodus zum Spurverfolgungsmodus. Eine getrennte Spur­ verfolgungs-Positionsschleife, die über den Umfang der vor­ liegenden Erfindung hinausgeht, hält den Kopf in Position gegen die Vorspannkraft, daher wird der Befehlsstrom im sta­ tionären Zustand versetzt.

Fig. 7B zeigt den Geschwindigkeitsschätzerfehler. Die durchgehende Linie bezeichnet das Fehlen des Integrators 290, das heißt die Operation des Schätzers 160, wohingegen die punktierte Linie die Verwendung des Integrators 290 an­ gibt, das heißt die Operation des Schätzers 160A. Die Stör­ impulsreaktion ist etwas unterschiedlich, jedoch nicht von besonderer Bedeutung. Im Spurverfolgungsmodus wird die Ge­ schwindigkeitsschätzung nicht verwendet, so hat der Wert von Null des Geschwindigkeitsschätzerfehlers am rechtesten Teil von Fig. 7B keine Signifikanz.

Der Vorteil des Integrators ist in Fig. 7B und 7C er­ sichtlich, welche die Geschwindigkeits- bzw. Positionsschät­ zerfehler zeigen. Die durchgehenden Linien bezeichnen das Fehlen des Integrators 290. Insbesondere sind ohne einen Integrator ein Geschwindigkeitsschätzerfehler nach der Linie F in Fig. 7B und ein Positionsschätzerfehler von etwa 1/20 Spur in Fig. 7C dargestellt.

Alle Geschwindigkeitsschätzerfehler im stationären Zu­ stand können einen im wesentlichen nachteiligen Einfluß auf die Ausregelleistung des Laufwerks ausüben, da ein Übergang zum Spurverfolgungsmodus, der zu schnell ist, ein exzessives Überschwingen und eine daraus folgende Erhöhung der gesamten Suchzeit bewirken kann. Andererseits kann ein Übergang, der zu langsam ist, eine Blockierung verursachen.

Ein Positionsschätzerfehler ist nur wichtig, wenn schlechte Positionsinformationen, entweder Gray-Code- oder Positions-Bursts, von der Platte gelesen werden. In diesem Fall wird die gelesene Position durch die Schätzung der Po­ sition ersetzt, und, wenn fehlerhaft, bewirkt diese, daß ein inkorrekter Kontrollerbefehl erzeugt wird, was ähnliche Wir­ kungen wie die oben beschriebenen haben kann.

Die Verwendung des Integrators eliminiert im wesentli­ chen diese Fehler im stationären Zustand und vermeidet diese Folgen.

Obwohl erläuternde Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und verschiedene Modifikationen davon, hier de­ tailliert mit Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeich­ nungen beschrieben wurden, ist es klar, daß die Erfindung nicht auf diese präzisen Ausführungsformen und die beschrie­ benen Modifikationen beschränkt ist, und daß verschiedene Änderungen und weitere Modifikationen darin durch einen Fachmann durchgeführt werden können, um vom Umfang oder Grundgedanken der Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims (26)

1. Verfahren zum Steuern einer Suchoperation eines beweg­ baren Kopfs in einem Plattenlaufwerk von dem Typ, der eine Platte mit Spuren aufweist, welche eingebettete Servoinfor­ mationen, die Grobpositionsinformationen und Feinpositions­ informationen einschließen, enthalten, welches Verfahren die Schritte umfaßt:
Erzeugen eines Positionsfehlers, der eine Differenz zwischen einer Zielspur und einer aktuellen Spur, über wel­ cher der Kopf positioniert ist, repräsentiert,
Vorsehen eines Geschwindigkeitsbefehls als Funktion des Positionsfehlers,
Erzeugen eines Geschwindigkeitsfehlers, der eine Dif­ ferenz zwischen dem Geschwindigkeitsbefehl und einer ge­ schätzten Geschwindigkeit des Kopfes repräsentiert,
Bewegen des Kopfes von der aktuellen Spur zur Zielspur ansprechend auf den Geschwindigkeitsfehler,
Lesen der Servoinformationen von einer Zwischenspur auf der Platte zwischen der aktuellen Spur und der Ziel­ spur, während sich der Kopf zur Zielspur bewegt, und
Erzeugen der geschätzten Geschwindigkeit unter Verwen­ dung der Grobpositionsinformationen in den Servoinformatio­ nen, die von der Zwischenspur gelesen werden, ohne Verwen­ dung der Feinpositionsinformationen in den Servoinformatio­ nen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner die Schritte umfaßt: Bilden einer abgetasteten Position von den Grob­ positionsinformationen in den Servoinformationen, Schätzen einer vorhergesagten Position des Kopfes relativ zur Plat­ te, und Bilden einer nächsten aktuellen Spurposition unter Verwendung der abgetasteten Position, wenn die nach­ folgenden Servoinformationen nicht fehlerhaft sind, und un­ ter Verwendung der vorhergesagten Position, wenn die Ser­ voinformationen fehlerhaft sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem beim Schritt des Schätzens einer vorhergesagten Position die Grobpositi­ onsinformationen, die von der Zwischenspur gelesen werden, ohne Verwendung der Feinpositionsinformationen in den Ser­ voinformationen eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Schritt des Lesens von Servoinformationen von der Platte in Abtastin­ tervallen wiederholt wird, während sich der Kopf quer über die Platte bewegt, und während die eingebetteten Servoin­ formationen von der Platte gelesen werden, wobei jedes Ab­ tastintervall einen In-line-Abschnitt und einen Vorausbe­ rechnungsabschnitt enthält; und bei welchem der Schritt des Erzeugens der geschätzten Geschwindigkeit während des In- line-Abschnitts auftritt, und die vorhergesagte Position während des Vorausberechnungsabschnitts geschätzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, welches ferner den Schritt umfaßt: Vergleichen der nächsten aktuellen Spurposition und der vorhergesagten Position, um ein Rückführungskorrektur­ signal zu erzeugen, und bei welchem der Schritt des Erzeu­ gens der geschätzten Geschwindigkeit auf das Rückführungs­ korrektursignal anspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, welches ferner den Schritt umfaßt: Integrieren des Rückführungskorrektursignals, um ein integriertes Korrektursignal zu erzeugen, und bei wel­ chem der Schritt des Erzeugens der geschätzten Geschwindig­ keit auf das integrierte Korrektursignal anspricht.

7. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt umfaßt: Verwenden der Feinpositionsinformationen in den Servoinformationen, die aus der Zwischenspur ausgelesen werden, wenn die aktuelle Position des Kopfes innerhalb un­ gefähr 20 Spuren von der Zielspur liegt, um die Geschwin­ digkeit des Kopfes in der aktuellen Position zu schätzen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem der Schritt des Erzeugens der geschätzten Geschwindigkeit innerhalb einer vorherbestimmten Bandbreite operiert, und welches ferner den Schritt umfaßt: Erhöhen der vorherbestimmten Bandbrei­ te, wenn die aktuelle Position des Kopfes innerhalb unge­ fähr 20 Spuren von der Zielspur liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner die Schritte umfaßt: Erzeugen eines Steuerbefehls ansprechend auf den Geschwindigkeitsfehler, Speichern zumindest eines vorhe­ rigen Wertes des Steuerbefehls als gespeicherte vorherige Steuerbefehlsdaten, Speichern zumindest eines vorherigen Wertes der geschätzten Geschwindigkeit als gespeicherte ge­ schätzte Geschwindigkeitsdaten, und Speichern zumindest ei­ nes vorherigen Wertes der aktuellen Spurposition als ge­ speicherte vorherige Spurdaten; und bei welchem der Schritt des Bewegens des Kopfes auf den Steuerbefehl anspricht; und der Schritt des Erzeugens der geschätzten Geschwindigkeit auf die gespeicherten vorherigen Steuerbefehlsdaten, die gespeicherten vorherigen geschätzten Geschwindigkeitsdaten und die gespeicherten vorherigen Spurdaten anspricht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem der Schritt des Erzeugens der geschätzten Geschwindigkeit umfaßt: Verglei­ chen der gespeicherten vorherigen Spurdaten und aktuellen Spurpositionsdaten, um Spurdifferenzdaten zu erzeugen; Mul­ tiplizieren der Spurdifferenzdaten mit einem vorherbe­ stimmten Wert, um gewichtete Spurdifferenzdaten zu erzeu­ gen; und Kombinieren der gewichteten Spurdifferenzdaten, der gespeicherten vorherigen Steuerbefehlsdaten und der ge­ speicherten geschätzten Geschwindigkeitsdaten, um die ge­ schätzte Geschwindigkeit zu erzeugen.

11. Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner den Schritt umfaßt: Schätzen einer vorhergesagten Position des Kopfes, während er sich quer über die Platte bewegt; und bei wel­ chem der Schritt des Erzeugens der geschätzten Geschwindig­ keit umfaßt: Vergleichen der gespeicherten vorherigen Spur­ daten mit den aktuellen Spurpositionsdaten, um Spurdiffe­ renzdaten zu erzeugen, Vergleichen der aktuellen Spur­ positionsdaten mit der vorhergesagten Position, um Positi­ onsdifferenzdaten zu erzeugen, Multiplizieren der Positi­ onsdifferenzdaten mit einem ersten Wert, um Rückführungs­ korrekturdaten zu erzeugen, Kombinieren der Spurdifferenz­ daten, der Rückführungskorrekturdaten und der gespeicherten vorherigen Steuerbefehlsdaten, um ein Zwischensignal zu er­ zeugen, Multiplizieren des Zwischensignals mit einem zwei­ ten Wert, um ein gewichtetes Zwischensignal zu erzeugen, und Kombinieren des gewichteten Zwischensignals und der ge­ speicherten vorherigen geschätzten Geschwindigkeitsdaten, um die geschätzte Geschwindigkeit zu erzeugen.

12. Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner den Schritt umfaßt: Schätzen einer vorhergesagten Position des Kopfes, während er sich quer über die Platte bewegt, durch das Kom­ binieren der gespeicherten vorherigen Spurdaten, der ge­ speicherten vorherigen Steuerbefehlsdaten und der gespei­ cherten geschätzten Geschwindigkeitsdaten.

13. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem jede Suchopera­ tion eine Beschleunigungsphase und eine Bremsphase enthält, und bei welchem der Schritt des Bewegens des Kopfes die Schritte einschließt: Vorsehen eines Strombefehls als Funk­ tion des Geschwindigkeitsfehlers, und Liefern eines tat­ sächlichen Stromes an einen Motor des Plattenlaufwerks an­ sprechend auf den Strombefehl, an den Motor zum Bewegen des Kopfes; und bei welchem beim Schritt des Erzeugens der geschätzten Geschwindigkeit der Wert des tatsächlichen Stromes während der Beschleunigungsphase verwendet wird, und der Wert des Strombefehls während der Bremsphase ein­ gesetzt wird.

14. Vorrichtung zum Steuern einer Suchoperation eines be­ wegbaren Kopfes in einem Plattenlaufwerk von dem Typ, der eine Platte mit Spuren aufweist, welche eingebettete Servo­ informationen, die Grobpositionsinformationen und Feinposi­ tionsinformationen einschließen, enthalten, welche Vorrich­ tung umfaßt:
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Positionsfehlers, der eine Differenz zwischen einer Zielspur und einer aktu­ ellen Spur, über welcher der Kopf positioniert ist, re­ präsentiert,
eine Einrichtung zum Vorsehen eines Geschwindigkeits­ befehls als Funktion des Positionsfehlers,
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Geschwindigkeits­ fehlers, der eine Differenz zwischen dem Geschwindigkeits­ befehl und einer geschätzten Geschwindigkeit des Kopfes re­ präsentiert,
eine Einrichtung zum Bewegen des Kopfes von der aktu­ ellen Spur zur Zielspur ansprechend auf den Geschwindig­ keitsfehler,
eine Einrichtung zum Lesen der Servoinformationen von einer Zwischenspur auf der Platte zwischen der aktuellen Spur und der Zielspur, während sich der Kopf zur Zielspur bewegt, und
eine Einrichtung zum Erzeugen der geschätzten Ge­ schwindigkeit unter Verwendung von lediglich der Grobposi­ tionsinformationen in den Servoinformationen, die von der Zwischenspur gelesen werden, ohne Verwendung der Feinposi­ tionsinformationen in den Servoinformationen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, welche ferner eine Ein­ richtung zum Bilden einer abgetasteten Position von den Grobpositionsinformationen in den Servoinformationen, eine Einrichtung zum Schätzen einer vorhergesagten Position des Kopfes relativ zur Platte, und eine Einrichtung zum Bilden einer nächsten aktuellen Spurposition unter Verwendung der abgetasteten Position, wenn die nachfolgenden Servoinforma­ tionen nicht fehlerhaft sind, und unter Verwendung der vor­ hergesagten Position, wenn die Servoinformationen fehler­ haft sind, umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Einrich­ tung zum Schätzen einer vorhergesagten Position auf die Grobpositionsinformationen, die von der Zwischenspur gele­ sen werden, ohne Verwendung der Feinpositionsinformationen in den Servoinformationen anspricht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Einrich­ tung zum Lesen von Servoinformationen operierbar ist, um Servoinformationen wiederholt in Abtastintervallen zu le­ sen, während sich der Kopf quer über die Platte bewegt, und während die Eingebetteten Servoinformationen von der Platte gelesen werden, wobei jedes Abtastintervall einen In-line- Abschnitt und einen Vorausberechnungsabschnitt enthält; und bei welcher die Einrichtung zum Erzeugen der geschätzten Geschwindigkeit während des In-line-Abschnitts operiert, und die Einrichtung zum Schätzen einer vorhergesagten Posi­ tion während des Vorausberechnungsabschnitts operiert.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, welche ferner eine Ein­ richtung zum Vergleichen der nächsten aktuellen Spurpositi­ on und der vorhergesagten Position, um ein Rückführungskor­ rektursignal zu erzeugen, umfaßt, und bei welcher die Ein­ richtung zum Erzeugen der geschätzten Geschwindigkeit auf das Rückführungskorrektursignal anspricht.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, welche ferner eine Ein­ richtung zum Integrieren des Rückführungskorrektursignals, um ein integriertes Korrektursignal zu erzeugen, umfaßt, und bei welcher die Einrichtung zum Erzeugen der geschätz­ ten Geschwindigkeit auf das integrierte Korrektursignal an­ spricht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 14, welche ferner eine Ein­ richtung zum Verwenden der Feinpositionsinformationen in den Servoinformationen, die von der Zwischenspur gelesen werden, wenn die aktuelle Position des Kopfes innerhalb un­ gefähr 20 Spuren von der Zielspur liegt, um die Geschwin­ digkeit des Kopfes in der aktuellen Position zu schätzen, umfaßt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher die Einrich­ tung zum Erzeugen der geschätzten Geschwindigkeit innerhalb einer vorherbestimmten Bandbreite operiert, und welche fer­ ner eine Einrichtung zum Erhöhen der vorherbestimmten Band­ breite, wenn die aktuelle Position des Kopfes innerhalb un­ gefähr 20 Spuren von der Zielspur liegt, umfaßt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 14, welche ferner eine Ein­ richtung zum Erzeugen eines Steuerbefehls ansprechend auf den Geschwindigkeitsfehler, eine Speichereinrichtung zum Speichern zumindest eines vorherigen Wertes des Steuerbe­ fehls als gespeicherte vorherige Steuerbefehlsdaten, zum Speichern zumindest eines vorherigen Wertes der geschätzten Geschwindigkeit als gespeicherte geschätzte Geschwindig­ keitsdaten, und zum Speichern zumindest eines vorherigen Wertes der aktuellen Spurposition als gespeicherte vorheri­ ge Spurdaten umfaßt; und bei welcher die Einrichtung zum Bewegen des Kopfes auf den Steuerbefehl anspricht; und die Einrichtung zum Erzeugen der geschätzten Geschwindigkeit auf die gespeicherten vorherigen Steuerbefehlsdaten, die gespeicherten vorherigen geschätzten Geschwindigkeitsdaten und die gespeicherten vorherigen Spurdaten anspricht.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei welcher die Einrich­ tung zum Erzeugen der geschätzten Geschwindigkeit eine Ein­ richtung zum Vergleichen der gespeicherten vorherigen Spur­ daten und aktuellen Spurpositionsdaten, um Spurdifferenzda­ ten zu erzeugen; eine Einrichtung zum Multiplizieren der Spurdifferenzdaten mit einem vorherbestimmten Wert, um ge­ wichtete Spurdifferenzdaten zu erzeugen; und eine Einrich­ tung zum Kombinieren der gewichteten Spurdifferenzdaten, der gespeicherten vorherigen Steuerbefehlsdaten und der ge­ speicherten geschätzten Geschwindigkeitsdaten, um die ge­ schätzte Geschwindigkeit zu erzeugen, umfaßt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, welche ferner eine Ein­ richtung zum Schätzen einer vorhergesagten Position des Kopfes, während er sich quer über die Platte bewegt, um­ faßt; und bei welcher die Einrichtung zum Erzeugen der ge­ schätzten Geschwindigkeit eine Einrichtung zum Vergleichen der gespeicherten vorherigen Spurdaten mit den aktuellen Spurpositionsdaten, um Spurdifferenzdaten zu erzeugen, eine Einrichtung zum Vergleichen der aktuellen Spur­ positionsdaten mit der vorhergesagten Position, um Positi­ onsdifferenzdaten zu erzeugen, eine Einrichtung zum Multi­ plizieren der Positionsdifferenzdaten mit einem ersten Wert, um Rückführungskorrekturdaten zu erzeugen, eine Ein­ richtung zum Kombinieren der Spurdifferenzdaten, der Rück­ führungskorrekturdaten und der gespeicherten vorherigen Steuerbefehlsdaten, um ein Zwischensignal zu erzeugen, eine Einrichtung zum Multiplizieren des Zwischensignals mit ei­ nem zweiten Wert, um ein gewichtetes Zwischensignal zu er­ zeugen, und eine Einrichtung zum Kombinieren des gewichte­ ten Zwischensignals und der gespeicherten vorherigen ge­ schätzten Geschwindigkeitsdaten, um die geschätzte Ge­ schwindigkeit zu erzeugen, umfaßt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 22, welche ferner eine Ein­ richtung zum Schätzen einer vorhergesagten Position des Kopfes, während er sich quer über die Platte bewegt, durch das Kombinieren der gespeicherten vorherigen Spurdaten, der gespeicherten vorherigen Steuerbefehlsdaten und der gespei­ cherten geschätzten Geschwindigkeitsdaten umfaßt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher jede Such­ operation eine Beschleunigungsphase und eine Bremsphase enthält, und bei welcher die Einrichtung zum Bewegen des Kopfes eine Einrichtung zum Vorsehen eines Strombefehls als Funktion des Geschwindigkeitsfehlers, und eine Einrichtung zum Liefern eines tatsächlichen Stromes an einen Motor des Plattenlaufwerks ansprechend auf den Strombefehl, an den Motor zum Bewegen des Kopfes, umfaßt; und bei welcher die Einrichtung zum Erzeugen der geschätzten Geschwindigkeit den Wert des tatsächlichen Stromes während der Beschleu­ nigungsphase verwendet, und den Wert des Strombefehls wäh­ rend der Bremsphase einsetzt.