JP2000021104A - ディスク記憶装置の制御方法及び制御装置 - Google Patents
ディスク記憶装置の制御方法及び制御装置Info
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- JP2000021104A JP2000021104A JP10185046A JP18504698A JP2000021104A JP 2000021104 A JP2000021104 A JP 2000021104A JP 10185046 A JP10185046 A JP 10185046A JP 18504698 A JP18504698 A JP 18504698A JP 2000021104 A JP2000021104 A JP 2000021104A
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Abstract
置の制御方法及び制御装置に関し、シーク時も安定にオ
ブザーバ制御する。 【解決手段】 ディスク記憶媒体2の情報を読み取るヘ
ッド3と、ヘッド3を移動するアクチュエータ5と、ヘ
ッド3により読みだされた位置情報から偏心推定オブザ
ーバ21により駆動量を算出する制御回路8とを有す
る。制御回路8は、偏心推定オブザーバ21の偏心推定
ゲインを、シーク時にフォローイング時より小さく設定
する。これにより、推定誤差に影響を受けずに、シーク
制御が可能となる。
Description
からヘッドにより情報を読み取る又は読み取り/書き込
むディスク記憶装置において、ヘッドを目標位置まで移
動するアクチュエータを制御する制御方法及び制御装置
に関する。
ィスク記憶装置は、コンピュータ等の記憶装置として広
く利用されている。このようなディスク記憶装置では、
ディスク媒体の偏心が生じる。この偏心は、位置情報を
記憶しているディスク媒体の回転中心が、位置情報を記
録した時のものからずれることにより生じる。
エータの位置を求めるための位置情報(サーボ情報)
は、各ディスク面に記録されている。この位置情報は、
同心円上に形成されている。このディスクの回転中心と
位置情報を記録した時の回転中心が一致していれば、理
想的には偏心は生じない。
らず、偏心が生じる。この原因としては、ディスク媒体
と、スピンドル軸の熱変形や、外部からの衝撃によるデ
ィスク媒体のずれが考えられる。この偏心があると、ア
クチュエータから見ると、回転周波数の整数倍の正弦波
の外乱が加わっているように見える。このため、この偏
心を補正する技術が必要となる。
ーバ(推定器)による制御が知られている。この偏心推
定オブザーバによる偏心制御では、推定値による安定な
位置制御が要求される。
は、従来技術の説明図である。
置制御については、日本国特許公開第7ー50075号
公報(米国特許第5404235号)に詳細に示されて
いる。このため、偏心推定オブザーバについて、簡単に
説明する。
ータのモデルを考える。ここで、x1を位置、x2を速度と
し、y を観測位置( 検出位置) 、u を制御電流、s をラ
プラス演算子とすると、状態方程式は、次の(1) 、(2)
式により表現される。
エータを、等価な直進型アクチュエータとして考えた時
の加速度定数である。
方程式に、定常電流(バイアス電流)の状態x3を加える
と、状態方程式は、次の(3) 、(4) 式で示される。
を加える。偏心の状態変数をx4、x5とし、偏心の角周波
数をω0 とすると、状態方程式は、次の(5) 、(6) 式で
示される。
・t)とすると、sx4 =- ω0 ・sin(ω0 ・t)、sx5 =ω
0 ・cos(ω0 ・t)となるから、sx4 =- ω0 ・x5、sx5
=ω0 ・x4となる。従って、(5) 、(6) 式の状態方程式
は、次の(7) 、(8) 式によりしめされる。
/ ( s2+ω02) で仮定している。(7)式は、図13に示
すように、(x4、x5) の直交座標で、半径(x42+x52)の
円上で、一定速度で回転する点の動きを示している。
を離散化して、設計される。零次ホールドを仮定して、
離散化する。即ち、Z変換する。位置検出時刻からアク
チュエータへの電流出力時刻の遅れ時間を考慮すると、
状態方程式は6次となる。考慮しない場合でも、下記
(9) 、(10)式となる。
(9) 、(10)式の係数を(11)式に示すように、A、B、C
とする。
(14)式で表現される。
置) 、px2 は、速度の状態変数( 推定速度) 、px3 は、
バイアス電流の状態変数( 推定バイアス量) 、px4 、px
5 は、偏心の状態変数( 推定偏心量) であり、u は制御
電流、y は観測位置( 検出位置) 、pyは、推定位置であ
る。
であり、L1は、位置推定ゲイン、L2は、速度推定ゲイ
ン、L3は、バイアス推定ゲイン、L4、L5は、偏心推定ゲ
インである。更に、F1からF5は、状態フィードバック行
列である。
になる。即ち、プラント90は、磁気ディスク装置の物
理的なヘッド位置決めを行う部分を示し、アクチュエー
タと、アンプと、磁気ヘッドとを含む。オブザーバ(推
定器)91は、現在の状態から位置、速度、バイアス、
偏心の状態を推定して、制御電流を出力する。
った位置信号(サーボ信号)y[k]が出力される。オブ
ザーバ91では、誤差演算器92が、位置信号y[k]と
推定位置py[k]( =px1[k]) との誤差(y[k]-px1
[k])が演算される。誤差は、第4のゲイン乗算器9
6に入力する。ゲイン乗算器96は、誤差に、推定ゲイ
ンL(L1〜L5)(式(12)参照)を乗じる。尚、
L1〜L3は、アクチュエータの動作推定ゲインであ
り、L4、L5は、偏心推定ゲインである。
[k]に係数B(式(12)参照) を乗じる。第3のゲイ
ン乗算器95は、今回のサンプル時の状態信号px[k]
に、係数A(式(12)参照) を乗じる。加算器98は、
3つの加算器94〜96の出力を加算する。これによ
り、式(12)の次のサンプル時の状態信号px[k+1]
が出力される。
は、遅延器99により1サンプル遅延され、今回のサン
プル時の状態信号px[k]が得られる。この状態信号px
[k]は、第5の乗算器97により、帰還係数Cが乗じ
られる。これにより、式(13)で示した今回のサンプ
ル時の推定位置py[k]が得られる。
93により、フィードバック係数Fが乗じられる。これ
により、式(14)で示した今回の制御電流u[k]が得
られる。この制御電流u[k]は、プラント90に供給さ
れる。
エータのモデルと偏心のモデルとからなる偏心推定オブ
ザーバで構成され、検出位置と推定位置との誤差と、制
御電流と、状態変数から、次の状態を予測して、且つ状
態から制御電流を作成するものである。このように、実
時間で偏心が補正されるため、偏心を迅速に補償するこ
とができる。この従来技術では、シーク制御時も、同一
の構成により、制御信号を作成するものであった。
術では、次の問題があった。
ータが高速に移動するため、1サンプル当たり50トラ
ック以上移動する場合がある。このように高速で移動す
ると、サンプル毎に位置を正確に検出することができな
い。このため、偏心推定オブザーバは、位置誤差から偏
心量を推定するため、推定する偏心量に誤差が生じる。
偏心の状態は、約90ヘルツと収束が遅いため、誤差を
持つと、なかなか収束しない。これにより、シーク終了
時の収束が遅くなるという問題があった。
電流アンプの出力電流が飽和する。飽和時の最大電流
は、電源電圧やアクチュエータの抵抗値等により異な
り、環境や装置の個体差のバラツキの影響を大きく受け
る。このため、偏心推定オブザーバは、電流アンプの出
力電流の飽和を予定していないため、位置誤差から推定
される偏心量に誤差が生じる。このため、シーク終了時
の収束が遅くなるという問題があった。
くなることを防止するためのディスク記憶装置の制御方
法及び制御装置を提供することにある。
も、シーク終了時の収束が遅くなることを防止するため
のディスク記憶装置の制御方法及び制御装置を提供する
ことにある。
の推定値に影響することを防止するためのディスク記憶
装置の制御方法及び制御装置を提供することにある。
置は、ディスク記憶媒体と、ディスク記憶媒体の情報を
読み取るヘッドと、ヘッドを移動するアクチュエータ
と、アクチュエータのモデルと偏心のモデルを含む偏心
推定オブザーバ制御により、ヘッドによりディスク記憶
媒体から読みだされた位置信号に基づいて、アクチュエ
ータを駆動するための制御信号を計算する制御回路とを
有する。
ーク制御時には、第1の偏心推定ゲインを選択し、フォ
ローイング制御時は、第2の偏心推定ゲインを選択する
ステップと、前記位置信号と推定位置信号との誤差と、
前記アクチュエータの動作を推定するアクチュエータ推
定ゲインと、前記選択された偏心推定ゲインとに基づい
て、推定位置と推定速度と推定バイアス信号と推定偏心
信号とを含む状態信号を計算し、且つ前記状態信号から
前記制御信号を計算するステップとを有する。
り、偏心量を推定すると、推定偏心量に大きな誤差が生
じるため、シーク時は、位置誤差から偏心量を推定しな
いようにした。しかし、シークを安定に動作するために
は、偏心の補正は必要である。そこで、本発明は、偏心
推定オブザーバの偏心推定ゲインL4、L5を、シーク
時には、フォローイング時に比し、極めて小さくして、
位置誤差が偏心推定量に影響を与えることを防止するも
のである。
4、L5を「0」とする。このようにすると、状態方程
式(12)は、次の(15)式となる。
X5の計算を取り出すと、下記(16)式となる。
位置yや推定位置x1 に関係なくなる。即ち、位置誤差
(y[k]-x1[k]) に影響されない偏心の状態変数X4、
X5が得られる。式(16)において、ω0Tは、1 サンプルの
位相に相当する。従って、(16)式は、現在の状態変数を
1サンプルだけ位相をずらしたことを示す。即ち、式(1
6)は、正弦波の漸化式と見なせる。
心推定値に影響を及ぼすことを防止できる。従って、シ
ーク終了時の収束動作を速くすることができる。又、シ
ーク時には、式(16)に示すように、偏心の補正は行われ
るため、シークの安定性を損なうこともない。尚、シー
ク時の偏心推定ゲインは、必ずしも「0」でなくても良
く、「0」に近い値であればよい。
在位置との位置誤差を検出するステップと、前記位置誤
差が所定値とを比較して、前記位置誤差が所定値以内な
ら前記フォローイング制御時と判定し、前記位置誤差が
所定値を越えている時は、前記シーク制御時と判定する
ステップとを更に有する。
テップが、前記誤差と、今回のサンプル時の推定位置信
号と今回のサンプル時の推定速度信号と、今回のサンプ
ル時の推定偏心信号と、前記アクチュエータ推定ゲイン
と、前記偏心推定ゲインとから、次のサンプル時の推定
位置信号と推定速度信号と推定偏心信号とを計算する第
1の計算ステップと、前記今回のサンプル時の推定位置
信号と今回のサンプル時の推定速度信号と今回のサンプ
ル時の推定偏心信号とから前記制御電流を計算する第2
の計算ステップとを有する。即ち、偏心推定オブザーバ
が予測オブザーバで構成されている。
算ステップは、前記誤差と、今回のサンプル時の推定位
置信号と今回のサンプル時の推定速度信号と、前記アク
チュエータ推定ゲインとから、次のサンプル時の推定位
置信号と推定速度信号とを計算する第3の計算ステップ
と、前記誤差と、今回のサンプル時の推定偏心信号と、
前記偏心推定ゲインから、次のサンプル時の推定偏心信
号を計算する第4の計算ステップとを有する。
定する計算と、偏心量を推定する計算とを分離している
ため、計算量が減少する。このため、高速に推定量を演
算することができる。
るステップは、前記誤差と、前回に計算された状態信号
と、前記アクチュエータ推定ゲインと、前記偏心推定ゲ
インとに基づいて、補正された状態信号を計算する第5
の計算ステップと、前記補正された状態信号から前記制
御信号を計算する第6の計算ステップと、前記制御信号
と前記補正された状態信号から次回の状態信号を計算す
る第7の計算ステップとを有する。
オブザーバで構成されている。このため、プロセッサの
処理に適している。
計算ステップは、前記誤差と、前回のサンプル時の推定
位置信号と前回のサンプル時の推定速度信号と、前記ア
クチュエータ推定ゲインとから、補正された推定位置信
号と推定速度信号とを計算する第8の計算ステップと、
前記誤差と、前回のサンプル時の推定偏心信号と、前記
偏心推定ゲインから、次回のサンプル時の推定偏心信号
を計算する第9の計算ステップとを有する。
アクチュエータの動作を推定する計算と、偏心量を推定
する計算とを分離しているため、計算量が減少する。こ
のため、高速に推定量を演算することができる。
るステップは、前記誤差と、前回の推定位置信号と、前
回の推定速度信号と、前記アクチュエータ推定ゲインと
から補正された推定位置信号と、推定速度信号とを計算
する第10の計算ステップと、前記補正された推定位置
信号と、前回の推定偏心信号とに基づいて、前記制御信
号を計算する第11の計算ステップと、前記誤差と、前
記補正された推定位置信号と前記補正された推定速度信
号と前回の推定偏心信号とに基づいて、次回の推定位置
信号と次回の推定速度信号と次回の推定偏心信号とを計
算する第12の計算ステップとを有する。
を制御信号の計算の後に行うようにしたため、位置信号
をサンプルしてから制御信号の出力までの時間が短くな
る。これにより、制御信号を迅速に出力できる。
え指示に応じて、切替え前のヘッドに対する前記推定偏
心信号をメモリに保存する保存ステップと、切替え先の
ヘッドに対する前記推定偏心信号を読みだし、前記読み
だされた前記推定偏心信号を初期値として、前記計算ス
テップを実行するステップとを有する。
媒体の面毎に、偏心量が異なるため、ヘッド毎に、偏心
の状態変数を変える必要がある。この時、ヘッド毎に、
偏心の状態変数を保持し、且つ切替え時に、状態変数を
切り換えることにより、偏心推定オブザーバを、そのヘ
ッドに合った状態変数に初期化できる。
プは、前記推定偏心信号を基準セクタの推定偏心信号に
変換した後、前記変換値を保存するステップから構成さ
れ、前記実行するステップは、前記記憶された推定偏心
信号を現在のセクタの推定偏心信号に修正するステップ
を有する。
ーバの初期値を記憶する際に、2つの状態変数を記憶す
るだけで済む。このため、偏心の状態変数を記憶するた
めに必要なメモリ容量を削減できる。
構成図、図2は、図1の予測オブザーバのブロック図、
図3は、サーボ制御処理フロー図、図4は、本発明の一
実施の形態の説明図である。
1は、磁気ディスク2と、磁気ヘッド3とを有する。磁
気ディスク2は、データトラック中にサーボ信号が埋め
込まれたデータ面を有する。磁気ヘッド3は、磁気ディ
スク2の情報を読み取り/書き込む。磁気ディスク2
は、スピンドルモータ4により、回転される。
ヘッド3を磁気ディスク2のトラック横断方向に移動す
る。パワーアンプ6は、VCM5を駆動する。スピンド
ル駆動回路7は、スピンドルモータ4を駆動する。制御
回路8は、マイクロプロセッサと、デジタルシグナルプ
ロセッサと、アナログ/デジタル変換器と、デジタル/
アナログ変換器と、RAMとからなる。
は、磁気ヘッド3からの位置信号を読み取り、磁気ヘッ
ドの現在位置y[k]を把握し、シークすべき位置との距
離に応じた制御値(制御電流値)u[k]を作成する。
らの指示に応じて、磁気ヘッド3をリード/ライト制御
する。位置検出回路10は、磁気ヘッド3のサーボ信号
を復調して、位置信号をプロセッサ8に出力する。RO
M11は、プロセッサ8の処理に必要なデータ、プログ
ラムを格納する。
トコンピュータとのインターフェース制御を行う。この
ハードディスクコントローラ12には、RAM13が設
けられている。RAM13は、ホストコンピュータから
のデータや、ホストコンピュータへデータを格納する。
ボ処理のブロック図である。図2において、プラント2
0は、磁気ディスク装置の物理的なヘッド位置決めを行
う部分を示し、アクチュエータ5と、アンプ6と、磁気
ヘッド3とを含む。予測オブザーバ(推定器)21は、
現在の状態から次回の位置、速度、バイアス、偏心の状
態を推定して、制御電流を出力する。
取った位置信号(サーボ信号)y[k]が出力される。オ
ブザーバ21では、誤差演算器22が、位置信号y[k]
と推定位置py[k]( =px1[k]) との誤差(y[k]-px1
[k])が演算される。誤差は、第4のゲイン乗算器2
6に入力する。ゲイン乗算器26は、誤差に、推定ゲイ
ンL(L1〜L5)(式(12)参照)を乗じる。
[k]に係数B(式(12)参照) を乗じる。第3のゲイン乗
算器25は、今回のサンプル時の状態信号px[k]に、
係数A(式(12)参照) を乗じる。加算器28は、3つの加
算器24〜26の出力を加算する。これにより、式(1
2)の次のサンプル時の状態信号px[k+1]が出力され
る。
は、遅延器29により1サンプル遅延され、今回のサン
プル時の状態信号px[k]が得られる。この状態信号px
[k]は、第5の乗算器27により、帰還係数Cが乗じ
られる。これにより、式(13)で示した今回のサンプ
ル時の推定位置py[k]が得られる。
23により、フィードバック係数Fが乗じられる。これ
により、式(14)で示した今回の制御電流u[k]が得
られる。この制御電流u[k]は、プラント20に供給さ
れる。
置y[k]との位置誤差Δx を演算する。現在位置y[k]
は、プラント20から与えられる。目標速度生成器31
は、位置誤差Δx から目標速度v0を生成する。速度差演
算器32は、目標速度V0と予測オブザーバ21の推定速
度px2[k]との速度差を計算する。
COを乗算する。補償器34は、速度差と予測オブザーバ
21の推定バイアス電流px3[k]と、予測オブザーバ2
1の推定偏心量px4[k]とを加算して、それを反転した
ものを制御電流u[k]とし出力する。従って、シーク時
には、制御出力u[k]は、下記(17)式で示される。
の出力を選択し、フォローイング時に、予測オブザーバ
21の出力を選択する。尚、これらブロック21〜35
は、プロセッサ8のプログラムによって実現される。
を説明する。
号)がプロセッサ8に与えられると、プロセッサ8は、
位置検出回路10の位置信号y[k]を読み取る。
在位置(位置信号)y[k]との差の絶対値abs[y-r]を
計算する。
r]が、4トラック以下かを判定する。ここでは、シー
クとフォローイングとの判定を4トラックと定めてい
る。従って、絶対値abs[y-r]が、4トラック以下なら
フォローイング中と判定して、ステップS4に進む。絶
対値abs[y-r]が、4トラックを越えると、シーク中と
判定して、ステップS6に進む。
プロセッサ8は、予測オブザーバ21のブロック26の
偏心推定ゲインL4、L5に、設計値を代入する。この
偏心推定ゲインL4、L5は、フォローイング時に、誤
差(y[k]-px1[k]) がゼロに収束するように設計され
る。そして、プロセッサ8は、スイッチ35をb側に接
続する。
による状態計算を行う。即ち、前述の式(12)によ
り、前のサンプルの予測状態px[k]と、誤差(y[k]-p
x1[k]) を使用して、次のサンプル時の予測状態px[k
+1](px1[k+1]〜px5[k+1]を計算する。
状態px[k]を用いて、次の制御電流u[k]を算出す
る。そして、制御電流u[k]をプラント20(アンプ
6)に出力する。そして、このサーボ割り込みを終了す
る。
ッサ8は、予測オブザーバ21のブロック26の偏心推
定ゲインL4、L5に、「0」を代入する。そして、プ
ロセッサ8は、スイッチ35をa側に接続する。従っ
て、ステップS8で演算する状態方程式は、式(15)
となる。
トラック数を示す。従って、絶対値abs[y-r]の大きさ
に応じて、加速区間か、定速区間か、減速区間かを判定
する。加速区間なら、速度発生器31から加速区間の目
標速度を発生する。又、定速区間なら、速度発生器31
から定速区間の目標速度を発生する。更に、減速区間な
ら、速度発生器31から減速区間の目標速度を発生す
る。
による状態計算を行う。即ち、前述の式(15)によ
り、前のサンプルの予測状態px[k]と、誤差(y[k]-p
x1[k]) を使用して、次のサンプル時の予測状態px[k
+1](px1[k+1]〜px5[k+1]を計算する。この時、
式(15)に示すように、偏心推定ゲインL4、L5は
ゼロである。
予測状態px[k]を用いて、状態変数としての制御電流u
[k]を算出する。シーク中は、この制御電流は、状態
変数として保持され、出力には利用されない。更に、式
(17)により、速度誤差、前のサンプルの予測状態px
[k]を用いて、制御電流u[k]を演算する。シーク時
には、この式(17)により演算された制御電流u[k]
がプラント20に出力される。
ク時には、オブザーバ21の偏心推定ゲインL4、L5
を、フォローイング時の偏心推定ゲインより小さくして
ため、検出位置と推定位置との誤差に影響されない推定
偏心信号を演算できる。このため、誤差に影響されない
シーク時の偏心補正が可能となる。
ゲインL4、L5は、ゼロが望ましいが、ゼロに近い値
であっても良い。
処理フロー図である。次に、前記予測オブザーバの演算
処理の変形について、説明する。前述の次のサンプルの
状態px[k+1]と、制御電流u[k]を演算する式(1
2)、(14)は、5次の式となる。このため、計算量
が多い。そこで、アクチュエータの動作を推定する演算
と外乱を推定する演算とを分離する。
(19)に分離する。
定するものである。又、式(19)は、外乱(バイア
ス、偏心)を推定するものである。
ュエータの動作を推定する演算による制御電流uob と、
外乱を推定する演算による制御電流uwに分離する。そし
て、制御電流uvcmは、制御電流uob と制御電流uwを加算
して得る。即ち、式(14)は、式(20)に変形す
る。
0)のアクチュエータの動作を推定する演算による制御
電流uob である点に注意が必要である。
ルの状態変数px1[k+1]、px2[k+1]を計算する。
サンプルの状態変数px3[k+1]、px4[k+1]、px5[k
+1]を計算する。
チュエータの動作を推定する制御電流uob と、外乱を推
定する制御電流uwとを計算する。そして、制御電流uvcm
は、制御電流uob と制御電流uwを加算して得る。
ると、アクチュエータの動作の推定の演算を、外乱を推
定する演算と別することができ、最大でも、3次式とな
るため、積和演算の数を減らすことができる。これによ
り、高速に状態を演算できる。
2では、予測オブザーバを説明したが、現在オブザーバ
によっても、実現できる。図6は、図1のプロセッサが
実行する他のサーボ処理のブロック図、図7は図6の現
在オブザーバの演算処理フロー図である。
は、現在オブザーバの構成を示すものである。図6にお
いて、図2に示すものと同一のものは、同一の記号で示
してある。
2)、(14)式で定義された時には、現在オブザーバ
の状態方程式は、下記(21)、(22)、(23)式
で定義される。
は、補正された現サンプルの推定値、qx[k](qx1[k]
〜qx5[k]) は、前のサンプルの推定値、qx[k+1](q
x1[k+1]〜qx5[k+1]) は、次のサンプルの推定値
である。
前のサンプルの推定値qx[k](qx1[k]〜qx5[k]) と
から、補正された現サンプルの推定値px[k](px1[k]
〜px5[k]) を求める。尚、式(21)の推定ゲインL
1’〜L5’は、予測オブザーバの推定ゲインL1〜L
5とは異なる。
現サンプルの推定値px[k](px1[k]〜px5[k]) から
制御電流uvcmを得る。この式(22)は、前述の式(2
0)に示したように、アクチュエータの推定式と外乱の
推定式とが分離されている。
れた現サンプルの推定値px[k](px1[k]〜px5[k])
と制御電流uob[k]から、次のサンプルの推定値qx[k
+1](qx1[k+1]〜qx5[k+1]) を得る。
になる。即ち、図6において、現在オブザーバ(推定
器)36は、前の状態から現在の位置、速度、バイア
ス、偏心の状態を推定して、制御電流を出力する。
取った位置信号(サーボ信号)y[k]が出力される。オ
ブザーバ36では、誤差演算器22が、位置信号y[k]
と推定位置py[k]( =qx1[k]) との誤差(y[k]-qx1
[k])を演算する。誤差は、第4のゲイン乗算器26
に入力する。ゲイン乗算器26は、誤差に、推定ゲイン
L’(L1’〜L5’)(式(21)参照)を乗じる。
と、前の推定状態qx[k]とを加算して、補正された現
サンプルの推定値px[k]を得る。第2のゲイン乗算器
24は、制御電流u [k]に係数B(式(23)参照) を
乗じる。第3のゲイン乗算器25は、今回のサンプル時
の状態信号px[k]に、係数A(式(23)参照) を乗じ
る。加算器28は、2つの加算器24、25の出力を加
算する。これにより、式(23)の次のサンプル時の状
態信号qx[k+1]が出力される。
は、遅延器29により1サンプル遅延され、今回のサン
プル時の状態信号qx[k]が得られる。前回のサンプル
の状態信号qx[k]は、第5の乗算器27により、帰還
係数Cが乗じられる。これにより、式(21)で示した
今回のサンプル時の推定位置qy[k]が得られる。
px[k]は、第1の乗算器23により、フィードバック
係数Fが乗じられる。これにより、式(22)で示した
今回の制御電流u[k]が得られる。この制御電流u[k]
は、プラント20に供給される。
置y[k]との位置誤差Δx を演算する。現在位置y[k
]は、プラント20から与えられる。目標速度生成器
31は、位置誤差Δx から目標速度v0を生成する。速度
差演算器32は、目標速度V0と予測オブザーバ21の推
定速度px2[k]との速度差を計算する。
COを乗算する。補償器34は、速度差と現在オブザーバ
36の推定バイアス電流px3[k]と、現在オブザーバ3
6の推定偏心量px4[k]とを加算して、それを反転した
ものを制御電流u[k]とし出力する。従って、シーク時
には、制御出力u[k]は、上記した(17)式で示され
る。
の出力を選択し、フォローイング時に、予測オブザーバ
21の出力を選択する。尚、これらブロック22〜36
は、プロセッサ8のプログラムによって実現される。
同一の処理が行われ、シーク中には、偏心推定ゲインL
4’、L5’が「0」に設定され、フォローイング中に
は、偏心推定ゲインL4’、L5’は、「0」以外の設
計値に設定される。従って、この処理については、説明
を省く。
処理となる。これを説明する。
(y[k]-qx1[k]) と、前のサンプルの推定値qx[k]
(qx1[k]〜qx5[k]) と、推定ゲインL1’〜L5’
から、補正された現サンプルの推定値px[k](px1[k]
〜px5[k]) を求める。
に、補正された現サンプルの推定値px[k](px1[k]〜
px5[k]) から制御電流uvcmを得る。そして、制御電流
uvcmをプラント20に出力する。
に、補正された現サンプルの推定値px[k](px1[k]〜
px5[k]) と制御電流uob[k]から、次のサンプルの推
定値qx[k+1](qx1[k+1]〜qx5[k+1]) を得る。
時には、式(21)の偏心推定ゲインL4’、L5’が
ゼロに設定される。従って、(21)式は、下記(2
4)式に変形される。
電流uvcmと次のサンプルの推定値qx[k+1](qx1[k+
1]〜qx5[k+1]) が計算される。このようにして、現
在オブザーバで構成しても、予測オブザーバと同様の効
果を生じる。又、現在オブザーバを構成すると、プロセ
ッサの処理による実現が容易となる。
説明する。
処理フロー図である。現在オブザーバの演算処理の変形
について、説明する。図6の例では、次のサンプルの状
態px[k+1]は、(21)式で演算されていた。しか
し、偏心の周波数は低いため、現在オブザーバにおける
偏心の推定は、他の状態変数(位置、速度、バイアス)
よりも1サンプル遅れても良い。即ち、偏心の状態につ
いては、1サンプル先の状態を推定しても良い。
状態変数px4[k]、px5[k]を求めることを省略して、
次のサンプルの偏心の状態変数qx4[k+1]、qx5[k+
1]の計算時に、誤差(y[k]-qx1[k]) と偏心推定ゲ
インL4' 、L5' との演算による偏心の推定を行えば良い
ことになる。
偏心の状態変数px4[k]、px5[k]を求めることを省略
する。従って、(21)式は、下記(25)式に変形す
る。
[k]、px5[k]の代わりに、前のサンプルの偏心の状
態変数qx4[k]、qx5[k]を用いて、制御電流uwを演算
する。従って、(22)式は、下記(26)式に変形さ
れる。
定速度の推定式には変化がなく、下記式(27)が適用
される。しかし、式(23)において、偏心の推定式に
は、誤差(y[k]-qx1[k]) と偏心推定ゲインL4' 、L
5' との演算が加わり、下記(28)式となる。
プルの偏心推定値を使用するため、現サンプルの偏心推
定値を計算する必要がなくなる。この代わりに、次のサ
ンプルの偏心推定値に誤差を反映する。
流を出力する前に、偏心の状態変数を計算しなくて済
む。従って、電流出力の時刻を早くすることができる。
の状態変数px1[k]、px2[k]、px3[k]を計算する。
ータの動作を推定する制御電流uobと、外乱を推定する
制御電流uwとを計算する。そして、制御電流uvcmは、制
御電流uob と制御電流uwを加算して得る。
ルの状態変数qx1[k+1]、qx2[k+1]を計算する。
ルの状態変数qx3[k+1]、qx4[k+1]、qx5[k+1]
を計算する。
た実施例と同様に、制御電流(状態)u(k)も、アクチュ
エータの動作を推定する演算による制御電流uob と、外
乱を推定する演算による制御電流uwに分離されている。
制御電流uvcmは、制御電流uob と制御電流uwを加算して
得る。
に、アクチュエータの動作を推定する演算(式(2
7))と、偏心を含む外乱を推定する演算(式(2
8))とを分離している。このように、外乱を推定する
演算を分離すると、アクチュエータの動作の推定の演算
を、外乱を推定する演算と別することができ、最大で
も、3次式となるため、積和演算の数を減らすことがで
きる。これにより、高速に状態を演算できる。
る周波数が2つ、3つとなるにつれてその効果が大きく
なる。例えば、偏心の補正を、周期ω0と、その2倍の
周期2ω0について行う場合には、偏心の状態変数は、
(x4、x5) に、(X6、x7) が加わる。
(x3、x4、x5) から、(x3 、x4、x5、x6、x7) に増やせ
ば良い。従って、式(28)は、下記式(29)に変形
する。
も、制御電流を計算する前に行われる計算は、式(2
5)のままであるため、偏心の推定状態を増やしても、
制御電流を迅速に出力することができる。
明する。図9は、本発明の他の実施の形態のヘッド切り
換え処理フロー図、図10は、図9の状態変数の説明
図、図11は、ヘッド切り換え動作の説明図である。
形は異なる。このため、ヘッド毎に、偏心の波形は異な
る。従って、ヘッド毎に、偏心の状態変数が異なる。前
述のオブザーバを用いた場合に、ヘッドを切り替える時
に、オブザーバの偏心状態変数x4、x5を初期化する
必要がある。しかし、この初期値を「0」とすると、偏
心の推定値が偏心に追従するまで時間がかかる。
サ8(図1参照)のメモリ(図示せず)に、各ヘッド毎
の偏心の状態変数x4、x5を記憶しておく。そして、ヘッ
ド切り換えが指示された時に、メモリに現在の偏心の状
態変数を記憶する。そして、メモリに記憶された切り換
え先のヘッドの偏心の状態変数を読み出し、オブザーバ
に設定する。このようにすれば、オブザーバの初期化が
直ちにできる。
換えの指示に応じて、プロセッサ8は、オブザーバ2
1、36の現在の偏心の状態変数(x4、x5)を取り
出す。
クタ番号N1の状態変数(x4、x5)を、セクタ番号
0の偏心の状態変数(x40,x50)に変換する。変換は、次
の式(30)により行う。
2の1周には、多数のセクタST0〜STnがある。現
在の状態変数は、磁気ヘッドが位置しているセクタ(セ
クタ番号N1)に対するものであるから、現在の状態変
数を、基準セクタ(この場合セクタ番号0のセクタ)の
状態変数に変換しておくものである。
の状態変数(x40,x50)を、現在のヘッド番号に対応する
メモリの領域に記憶する。
り換え先のヘッド番号の偏心の状態変数(x40,x50)を読
みだす。
た状態変数は、基準セクタ(セクタ番号0)の値である
ため、現在のセクタ(セクタ番号N2)に対応する偏心
の状態変数(px4 、px5)に、次の(31)式により変換
する。
態変数(px4 、px5)をオブザーバ21、36の状態変数
としてセットする。
も、オブザーバが、直ちに偏心に追従することができ
る。尚、状態変数を基準セクタ位置の値に変換しない時
は、更に、セクタ番号をメモリに格納する。
px5)から、偏心補正電流の振幅が、sqrt(px42 + px
52 ) により演算される。これは偏心量に一致する。こ
の状態変数又は振幅又は偏心量を、コンピュータ等のホ
ストから読みだすようにする。
に対して補正できるものではない。このため、ホスト
が、偏心が大きい場合に、利用者の警告を発する。特
に、携帯型のコンピュータに搭載され、衝撃を受けやす
いディスク装置では、偏心情報が予め定めた許容限度を
越えた時に、警告を発して、データを別のディスクに退
避する。
ような変形が可能である。
置で説明したが、光磁気ディスク装置、光ディスク装置
等他のディスク記憶装置に適用できる。
示したが、デジタル回路によっても、実現できる。
が、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。
次の効果を奏する。
L4、L5を、シーク時には、フォローイング時に比
し、極めて小さくして、位置誤差が偏心推定量に影響を
与えることを防止した。このため、シーク終了時の収束
動作を速くすることができる。
れるため、シークの安定性を損なうこともない。
図である。
る。
Claims (20)
- 【請求項1】 ディスク記憶媒体と、前記ディスク記憶
媒体の情報を読み取るヘッドと、前記ヘッドを移動する
アクチュエータと、前記アクチュエータのモデルと偏心
のモデルを含む偏心推定オブザーバ制御により、前記ヘ
ッドにより前記ディスク記憶媒体から読みだされた位置
信号に基づいて、前記アクチュエータを駆動するための
制御信号を計算する制御回路とを有するディスク記憶装
置の制御方法において、 シーク制御時には、第1の偏心推定ゲインを選択し、フ
ォローイング制御時は、第2の偏心推定ゲインを選択す
るステップと、 前記位置信号と推定位置信号との誤差と、前記アクチュ
エータの動作を推定するアクチュエータ推定ゲインと、
前記選択された偏心推定ゲインとに基づいて、推定位置
と推定速度と推定バイアス信号と推定偏心信号とを含む
状態信号を計算し、且つ前記状態信号から前記制御信号
を計算するステップとを有することを特徴とするディス
ク記憶装置の制御方法。 - 【請求項2】 請求項1のディスク記憶装置の制御方法
において、 前記選択するステップは、 前記シーク制御時に、前記第1の偏心推定ゲインを
「0」に選択するステップを有することを特徴とするデ
ィスク記憶装置の制御方法。 - 【請求項3】 請求項1のディスク記憶装置の制御方法
において、 目標位置と現在位置との位置誤差を検出するステップ
と、 前記位置誤差が所定値とを比較して、前記位置誤差が所
定値以内なら前記フォローイング制御時と判定し、前記
位置誤差が所定値を越えている時は、前記シーク制御時
と判定するステップとを更に有することを特徴とするデ
ィスク記憶装置の制御方法。 - 【請求項4】 請求項1のディスク記憶装置の制御方法
において、 前記計算するステップは、 前記誤差と、今回のサンプル時の推定位置信号と今回の
サンプル時の推定速度信号と、今回のサンプル時の推定
偏心信号と、前記アクチュエータ推定ゲインと、前記偏
心推定ゲインとから、次のサンプル時の推定位置信号と
推定速度信号と推定偏心信号とを計算する第1の計算ス
テップと、 前記今回のサンプル時の推定位置信号と今回のサンプル
時の推定速度信号と今回のサンプル時の推定偏心信号と
から前記制御電流を計算する第2の計算ステップとを有
することを特徴とするディスク記憶装置の制御方法。 - 【請求項5】 請求項4のディスク記憶装置の制御方法
において、 前記第1の計算ステップは、 前記誤差と、今回のサンプル時の推定位置信号と今回の
サンプル時の推定速度信号と、前記アクチュエータ推定
ゲインとから、次のサンプル時の推定位置信号と推定速
度信号とを計算する第3の計算ステップと、 前記誤差と、今回のサンプル時の推定偏心信号と、前記
偏心推定ゲインから、次のサンプル時の推定偏心信号を
計算する第4の計算ステップとを有することを特徴とす
るディスク記憶装置の制御方法。 - 【請求項6】 請求項1のディスク記憶装置の制御方法
において、 前記計算するステップは、 前記誤差と、前回に計算された状態信号と、前記アクチ
ュエータ推定ゲインと、前記偏心推定ゲインとに基づい
て、補正された状態信号を計算する第5の計算ステップ
と、 前記補正された状態信号から前記制御信号を計算する第
6の計算ステップと、 前記制御信号と前記補正された状態信号から次回の状態
信号を計算する第7の計算ステップとを有することを特
徴とするディスク記憶装置の制御方法。 - 【請求項7】 請求項6のディスク記憶装置の制御方法
において、 前記第5の計算ステップは、 前記誤差と、前回のサンプル時の推定位置信号と前回の
サンプル時の推定速度信号と、前記アクチュエータ推定
ゲインとから、補正された推定位置信号と推定速度信号
とを計算する第8の計算ステップと、 前記誤差と、前回のサンプル時の推定偏心信号と、前記
偏心推定ゲインから、次回のサンプル時の推定偏心信号
を計算する第9の計算ステップとを有することを特徴と
するディスク記憶装置の制御方法。 - 【請求項8】 請求項1のディスク記憶装置の制御方法
において、 前記計算するステップは、 前記誤差と、前回の推定位置信号と、前回の推定速度信
号と、前記アクチュエータ推定ゲインとから補正された
推定位置信号と、推定速度信号とを計算する第10の計
算ステップと、 前記補正された推定位置信号と、前回の推定偏心信号と
に基づいて、前記制御信号を計算する第11の計算ステ
ップと、 前記誤差と、前記補正された推定位置信号と前記補正さ
れた推定速度信号と前回の推定偏心信号とに基づいて、
次回の推定位置信号と次回の推定速度信号と次回の推定
偏心信号とを計算する第12の計算ステップとを有する
ことを特徴とするディスク記憶装置の制御方法。 - 【請求項9】 請求項1のディスク記憶装置の制御方法
において、 ヘッド切替え指示に応じて、切替え前のヘッドに対する
前記推定偏心信号をメモリに保存する保存ステップと、 前記切替え先のヘッドに対する前記推定偏心信号を読み
だし、前記読みだされた前記推定偏心信号を初期値とし
て、前記計算ステップを実行するステップとを有するこ
とを特徴とするディスク記憶装置の制御方法。 - 【請求項10】 請求項9のディスク記憶装置の制御方
法において、 前記保存ステップは、 前記推定偏心信号を基準セクタの推定偏心信号に変換し
た後、前記変換値を保存するステップから構成され、 前記実行するステップは、 前記記憶された推定偏心信号を現在のセクタの推定偏心
信号に修正するステップを有することを特徴とするディ
スク記憶装置の制御方法。 - 【請求項11】 ディスク記憶媒体と、前記ディスク記
憶媒体の情報を読み取るヘッドと、前記ヘッドを移動す
るアクチュエータと、前記アクチュエータのモデルと偏
心のモデルを含む偏心推定オブザーバ制御により、前記
ヘッドにより前記ディスク記憶媒体から読みだされた位
置信号に基づいて、前記アクチュエータを駆動するため
の制御信号を計算する制御回路とを有するディスク記憶
装置の制御装置において、 前記制御回路は、シーク時には、第1の偏心推定ゲイン
を選択し、フォローイング時は、第2の偏心推定ゲイン
を選択し、 前記位置信号と推定位置信号との誤差と、前記アクチュ
エータの動作を推定するアクチュエータ推定ゲインと、
前記選択された偏心推定ゲインとに基づいて、推定位置
と推定速度と推定バイアス信号と推定偏心信号とを含む
状態信号を計算し、且つ前記状態信号から前記制御信号
を計算することを特徴とするディスク記憶装置の制御装
置。 - 【請求項12】 請求項11のディスク記憶装置の制御
装置において、 前記制御回路は、前記シーク時に、前記第1の偏心推定
ゲインを「0」に選択することを特徴とするディスク記
憶装置の制御装置。 - 【請求項13】 請求項11のディスク記憶装置の制御
装置において、 前記制御回路は、目標位置と現在位置との位置誤差を計
算した後、前記位置誤差が所定値とを比較して、前記位
置誤差が所定値以内なら前記フォローイング制御時と判
定し、前記位置誤差が所定値を越えている時は、前記シ
ーク制御時と判定することを特徴とするディスク記憶装
置の制御装置。 - 【請求項14】 請求項11のディスク記憶装置の制御
装置において、 前記制御回路は、 前記誤差と、今回のサンプル時の推定位置信号と今回の
サンプル時の推定速度信号と、今回のサンプル時の推定
偏心信号と、前記アクチュエータ推定ゲインと、前記偏
心推定ゲインとから、次のサンプル時の推定位置信号と
推定速度信号と推定偏心信号とを計算し、 前記今回のサンプル時の推定位置信号と今回のサンプル
時の推定速度信号と今回のサンプル時の推定偏心信号と
から前記制御電流を計算することを特徴とするディスク
記憶装置の制御装置。 - 【請求項15】 請求項14のディスク記憶装置の制御
装置において、 前記制御回路は、 前記誤差と、今回のサンプル時の推定位置信号と今回の
サンプル時の推定速度信号と、前記アクチュエータ推定
ゲインとから、次のサンプル時の推定位置信号と推定速
度信号とを計算し、 前記誤差と、今回のサンプル時の推定偏心信号と、前記
偏心推定ゲインから、次のサンプル時の推定偏心信号を
計算することを特徴とするディスク記憶装置の制御装
置。 - 【請求項16】 請求項11のディスク記憶装置の制御
装置において、 前記制御回路は、 前記誤差と、前回に計算された状態信号と、前記アクチ
ュエータ推定ゲインと、前記偏心推定ゲインとに基づい
て、補正された状態信号を計算し、 前記補正された状態信号から前記制御信号を計算し、 前記制御信号と前記補正された状態信号から次回の状態
信号を計算することを特徴とするディスク記憶装置の制
御装置。 - 【請求項17】 請求項16のディスク記憶装置の制御
装置において、 前記制御回路は、 前記誤差と、前回のサンプル時の推定位置信号と前回の
サンプル時の推定速度信号と、前記アクチュエータ推定
ゲインとから、補正された推定位置信号と推定速度信号
とを計算し、 前記誤差と、前回のサンプル時の推定偏心信号と、前記
偏心推定ゲインから、次回のサンプル時の推定偏心信号
を計算することを特徴とするディスク記憶装置の制御装
置。 - 【請求項18】 請求項11のディスク記憶装置の制御
装置において、 前記制御回路は、 前記誤差と、前回の推定位置信号と、前回の推定速度信
号と、前記アクチュエータ推定ゲインとから補正された
推定位置信号と、推定速度信号とを計算し、 前記補正された推定位置信号と、前回の推定偏心信号と
に基づいて、前記制御信号を計算し、 前記誤差と、前記補正された推定位置信号と前記補正さ
れた推定速度信号と前回の推定偏心信号とに基づいて、
次回の推定位置信号と次回の推定速度信号と次回の推定
偏心信号とを計算することを特徴とするディスク記憶装
置の制御装置。 - 【請求項19】 請求項11のディスク記憶装置の制御
装置において、 前記制御回路は、 ヘッド切替え指示に応じて、切替え前のヘッドに対する
前記推定偏心信号をメモリに保存した後、前記切替え先
のヘッドに対する前記推定偏心信号を読みだし、前記読
みだされた前記推定偏心信号を初期値として、前記計算
ステップを実行することを特徴とするディスク記憶装置
の制御装置。 - 【請求項20】 請求項19のディスク記憶装置の制御
装置において、 前記制御回路は、 前記推定偏心信号を基準セクタの推定偏心信号に変換し
た後、前記変換値を保存した後、前記メモリから前記記
憶された推定偏心信号を読み出し、前記推定偏心信号を
現在のセクタの推定偏心信号に修正することを特徴とす
るディスク記憶装置の制御装置。
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