JP2000339729A - 記憶装置 - Google Patents
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- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
Abstract
せることにより、ステップ的な摩擦外乱を確実に補償し
て媒体偏心に対する追従誤差を小さくする。 【解決手段】学習制御部82は、フィードバック演算部
80と駆動部86との間に設けられ、媒体回転1周分の
時間をTL とした場合、媒体1回転の開始時間t=0か
ら終了時間t=TL で繰り返す未知の駆動電流関数Ire
peat(t)を、媒体回転1周分の時間TL をN分割した
区間番号i=0〜(N−1)をもつ各区間の短冊の高さ
Ciで近似推定した近似関数I^repeat(t)として学
習アルゴリズムにより獲得し、学習後に媒体回転に同期
して学習制御信号I^repeatを出力してフィードフォワ
ード制御する。学習制御部82は、位置信号検出部76
とフィードバック演算部80の間に設け、位置関数TE
Srepeat(t)を同様な近似関数TES^repeat(t)
として学習してもよい。
Description
対するヘッドの位置ずれ量を零とするようにキャリッジ
の移動位置をフィードバック制御する記憶装置に関し、
特に、媒体偏心等の周期性外乱の位置ずれを抑圧するた
めの制御信号を学習制御により求めてフィードフォーワ
ード制御する記憶装置に関する。
体トラックに対する追従性能を高めるために、固定配置
されたガイドレールに対し滑り軸受部で支持されたキャ
リッジを移動するシーク制御用(粗制御用又はコアース
制御用ともいう)のキャリッジアクチュエータと、キャ
リッジ上に搭載された対物レンズの駆動で光ビームをト
ラックを横切る方向に移動させるトラッキング制御用
(精制御又はファイン制御用ともいう)のトラックアク
チュエータで構成されるダブル駆動型のヘッド機構が採
用されている。
めに、トラックアクチュエータを廃止してキャリッジア
クチュエータのみとしたシングル駆動型のヘッド機構も
広く普及している。また、シングル駆動型のヘッド機構
では、ボールベアリングを削除し、部品点数の低減とコ
ントダウンを図っている。
機構をキャリッジアクチュエータのみのシングル駆動型
とし、更にキャリッジの滑り軸受けからボールベアリン
グを除去した場合、トラッキングエラー信号に基づいた
光ビームのトラックセンタに対する位置決め制御が、キ
ャリッジ軸受部のもつ固体摩擦の影響を強く受けるよう
になる。
おける固体摩擦の特性である。ここで移動速度V及び摩
擦力Fは、キャリッジの移動方向に応じてプラス、マイ
ナスの値をもつ。いまキャリッジの移動速度Vがマイナ
スからプラスに変化する場合を考える。キャリッジがマ
イナスの値をもつ移動速度Vで移動中は、移動速度に関
わらず略一定の動摩擦力F1が発生している。キャリッ
ジのガイドレールに対する移動速度Vが零となり、次に
反対方向に移動を始める際には、静止摩擦力−F2を越
える駆動力が必要となり、動き始めると、略一定の動摩
擦力−F1となる。
には、摩擦力のステップ的な力の変化が制御系に外乱と
して働き、この外乱を十分補償するためには、一般に帯
域の広いフィードバック制御系が必要になる。
体の偏心によるトラックの周期的な位置ずれを補償する
トラック追従制御で生ずる。即ち、媒体偏心に追従する
ようにキャリッジを制御すると、キャリッジのガイドレ
ールに対する動きは偏心周期に同期した往復運動とな
る。このため媒体の1回転に対して少なくとも2回、キ
ャリッジの移動速度が反転し、その都度、摩擦力のステ
ップ的な力の変化による外乱を受けることになる。
対し、フィードバック制御系によりオントラック制御を
行った場合の回転周期(時間)に対するトラッキングエ
ラー信号TESのシミュレーション結果である。このシ
ミュレーションでは、トラックピッチを1.1μm、デ
ィスク回転数を3600rpm、摩擦係数μを0.3と
している。また実際のヘッド機構の15kHz程度に主
共振をもつ高次共振を考慮し、フィードバック制御系の
帯域は1.5kHzとしている。
ピーク偏心量が50μm、波形202は偏心波形のピー
ク・ピーク偏心量が20μm、波形204は偏心波形の
ピーク・ピーク偏心量が10μmの場合である。
についても、ヘッド機構のシングル駆動に起因したフィ
ードバック制御系の低域誤差圧縮性能の悪化と制御帯域
の低下によって、偏心外乱を十分に抑圧できていない。
またキャリッジを偏心に追従させた際の移動速度が零と
なる時点で生じる摩擦外乱のステップ変化の影響を受け
て、ピーク状の大きな追従誤差206−1,206−
2,206−3,206−4を生じている。
fricは、静止摩擦を省略して簡単に表すと、次式でモデ
ル化される。
ジのガイドレールに対する速度χの反転時に、固体摩擦
Ffricの符号がステップ的に例えばマイナスからプラス
に急変するところに、フィードバック制御による補償が
困難な原因がある。
る方法としては、一般にフィードバック制御系の帯域を
上げる方法が考えられるが、15kHz付近での高次共
振の存在により限界がある。更にまた、トラック追従制
御をキャリッジ駆動のみとし、レンズアクチュエータに
よる駆動を省略したことにより、位置決めするための制
御帯域を十分に高めることは困難である。
御系を組み合わせることにより、媒体偏心に起因したス
テップ状に摩擦外乱を確実に補償して追従誤差を小さく
する記憶装置を提供することを目的とする。
図である。
うに、例えば光学的記憶装置を例にとると、光ビームの
照射位置を媒体の任意のトラック位置に移動させるキャ
リッジ88を備えたヘッドと、光ビームの照射に応じて
媒体から導出される光に基づいて媒体上のトラックの所
定位置を基準とした位置ずれ量に応じた位置信号(トラ
ッキングエラー信号)TESを検出して出力する位置信
号検出部(トラッキングエラー検出部)78、位置信号
TESを入力し、位置ずれ量を零とするようにヘッドの
キャリッジ88を移動するための制御信号(制御電流)
IFBを演算するフィードバック演算部80、及びフィー
ドバック演算部80の制御信号IFBに基づき光ビームの
照射位置をトラックに追従させるようにヘッドのキャリ
ッジ88を駆動する駆動部(VCM)86を備える。
性外乱に対する位置ずれ量を零とするための媒体回転1
周分の未知の関数を、近似推定した近似関数として学習
アルゴリズムにより獲得して記憶する学習制御部82を
設けたことを特徴とする。
回転周期に同期した媒体偏心等の周期性外乱に対する位
置ずれ量を零とするための媒体回転1周分の未知の関数
を、媒体回転1周分の時間をN分割した各区間の短冊の
高さCiで近似推定した近似関数として学習アルゴリズ
ムにより獲得して記憶する。
によって、学習結果の収束には多少時間がかかったとし
ても、最終的に得られる学習結果には、キャリッジ移動
方向の反転に伴う帯域の高いステップ的な摩擦外乱の補
償信号をも含ませることができる。この学習制御信号を
フィードフォーワード制御信号としてフィードバック系
統に加えることで、ステップ的な摩擦外乱をほとんど除
去でき、シングル駆動のキャリッジとしたことで、高次
共振の存在により限界があり、制御帯域が低くとも、媒
体の偏心に対する追従誤差を大幅に低減し、オントラッ
ク制御の精度を向上できる。
ように、フィードバック演算部80と駆動部86との間
に設けられ、媒体回転1周分の時間をTL とした場合、
媒体1回転の開始時間t=0から終了時間t=TL で繰
り返す図1(B)の未知の駆動電流関数Irepeat(t)
(ただし、0≦t<TL 、TL は媒体1回転に要する時
間)を、媒体回転1周分の時間TL をN分割した区間番
号i=0〜(N−1)をもつ各区間の短冊Ci(ただ
し、iは区間番号で、0≦i≦(N−1))で近似推定
した近似関数I^repeat(t)(ただし、0≦t<T
L 、TL は媒体1回転に要する時間)として学習アルゴ
リズにより獲得して記憶する。
^repeat」として表現している。これは近似関数「TE
S^repeat」も同じである。
動部86との間に学習制御部82を設けた場合には、フ
ィードバック制御系の駆動電流の学習であることからノ
イズの少ない学習結果が得られる。また学習後のシーク
制御やキックバック時等に直接、学習結果をフィードフ
ォーワード電流として利用でき、学習結果の変換を必要
としない分、制御が簡単で確実になる。
サンプル部、近似関数演算部及びフィードフォーワード
制御部を備える。メモリは、近似関数I^repeat (t)の
各区間の短冊の高さCiを格納する複数の記憶セルを備
える。サンプル部は、フィードバック演算部から出力さ
れる制御信号IFBをサンプリングする。
ングした制御信号IFB、所定の学習ゲインKlearn に基
づき、メモリの各記憶セルに格納した近似関数I^repe
at(t) の各区間の短冊の高さCiを、
で、0≦i≦(N−1)となり、例えばi=floor
(t/T),T=TL /N の学習則により求めて更新する。
部)は、媒体回転の分割周期Tに同期してメモリの記憶
セルに格納した近似関数I^repeat(t) の各区間の短冊
の高さCiを学習制御信号として読み出し、フィードバ
ック演算部からの制御信号IFBに加算して駆動部86に
駆動信号IVCM を供給する。
以下の所定周期Tsampleで制御信号IFBをサンプリング
し、近似関数演算部は、サンプル部でサンプリングした
制御信号IFB、所定の学習ゲインKlearn に基づき、メ
モリの各記憶セルに格納した近似関数I^repeat(t) の
各区間の短冊の高さCiを、
で、0≦i≦(N−1)となり、例えばi=floor
(t/T) により求めて更新する。ただし、Cilastは更新前のC
i値を表し、Cinew は更新後のCi値を表す。この式
では、例えばi=floor(t/T)によるiの算出結果によっ
て、現在時刻tにおいて更新すべきCiを選択し、その
1サンプル(Tsample時間前)のCi値(Cilast)に
対して、IFB(t) を入力とする微分演算を施して、現在
時刻tにおけるCi値の更新結果(Cinew )を求め
る。IFB(t/T) によって算出されたi以外のインデック
ス番号を持つ短冊の高さCiに対しては、その更新を行
なわない(つまり、この場合Cinew =Cilast)。以
上の処理をまとめると次のようになる。
ンプル周期Tsampleに同期してメモリの記憶セルに格納
した近似関数I^repeat(t) の各区間の短冊の高さCi
を媒体回転に同期して読み出し、フィードバック演算部
からの制御信号IFBに加算して駆動部86に駆動信号I
VCM を供給する。
各記憶セルに記憶した近似関数I^repeat(t) の、所定
の時間Δtleadだけ進んだ時刻に対する値を読み出して
出力する。学習制御部は、その時点の学習結果をフィー
ドフォーワード出力しながら学習を繰り返す。この場
合、フィードバック制御系に位相遅れ等の時間遅れがあ
り、これを補償しないと制御が不安定となる。そこで、
その時点での最新の学習結果I^repeat(t) に関し、現
在時刻より所定時間Δtleadだけ進んだ時刻に対応する
値を読み出して出力することで、制御系が安定した状態
で学習を行うことができる。
のように、学習制御部104は、位置信号検出部76と
フィードバック演算部80との間に設けられ、媒体回転
1周分の時間をTL とした場合、媒体1回転の開始時間
t=0から終了時間t=TLで繰り返す未知の位置関数
TESrepeat(t)(ただし、0≦t<TL 、TL は媒
体1回転に要する時間)を、媒体回転1周分の時間TL
をN分割した区間番号iをもつ各区間の短冊の高さCi
(ただし、iは区間番号で、0≦i<(N−1))で近
似推定した近似関数TES^repeat(t)(ただし、0
≦t<TL 、T L は媒体1回転に要する時間)として学
習アルゴリズムにより獲得して記憶する。
部、近似関数演算部及びフィードフォーワード制御部を
備える。メモリは、近似関数TES^repeat(t) の各区
間の短冊の高さCi を格納する複数の記憶セルを備え
る。サンプル部は、位置信号検出部から出力される位置
信号TESをサンプリングする。
ングした位置信号TES、所定の学習ゲインKlearn に
基づき、メモリの各記憶セルに格納した前記近似関数T
ES^repeat(t)の各区間の短冊の高さCiを、
で、0≦i≦(N−1)となり、例えばi=floor
(t/T),T=TL /N により求めて更新する。
の分割周期Tに同期して記憶セルに記憶した近似関数T
ES^repeat(t)の各区間の短冊の高さCiを媒体回
転に同期して読み出し、位置信号検出部からの位置信号
TESに加算してフィードバック演算部にフィードバッ
ク信号TESFBとして入力する。
割周期T以下の所定周期Tsampleで位置信号TESをサ
ンプリングする。近似関数演算部は、サンプル部でサン
プリングした位置信号TES、所定の学習ゲインKlear
n に基づきメモリの各記憶セルに格納した近似関数TE
S^repeat(t)の各区間の短冊の高さCiを、
で、0≦i≦(N−1)となり、例えばi=floor
(t/T) により求めて更新する。ただし、Cilastは更新前のC
i値を表わし、Cinewは更新後のCi値を表わす。こ
の式では、例えば、i=floor(t/T)によるi
の算出結果によって、現在時刻tにおいて更新すべきC
iを選択し、その1サンプル前(Tsample時間前)のC
i値(Cilast)に対して、TES(t)を入力とする
微分演算を施して、現在時刻tにおけるCi値の更新結
果(Cine w )を求める。i=floor(t/T)に
よって算出されたi以外のインデックス番号を持つ短冊
の高さCiに対しては、その更新を行なわない(つま
り、この場合Cinew =Cilast)。以上の処置の結果
をまとめると次のようになる。
ンプル周期Tsampleに同期して記憶セルに記憶した近似
関数TES^repeat(t)の各区間の短冊の高さCiを
媒体回転に同期して読み出し、位置信号検出部からの位
置信号TESに加算してフィードバック演算部にフィー
ドバック信号TESFBとして入力する。
ーワード出力部は、メモリの各記憶セルに記憶した近似
関数TES^repeatを、所定の時間Δtleadだけ進んだ
時刻に対する値を読み出して出力する。
習アルゴリズムにより獲得した近似関数I^repeat(t)
又はTES^repeat(t) を、媒体回転に同期して出力し
てフィードフォーワード制御する。
媒体の挿入直後のタイミングで特定の時間だけ学習アル
ゴリズムによる近似関数の獲得動作を行い、学習後のト
ラッキング制御時に、獲得した近似関数を、媒体回転に
同期して出力して周期性外乱を除去するフィードフォー
ワード制御を行う。
ンプ時及びシーク制御時に、獲得した近似関数を、媒体
回転に同期して出力して周期性外乱を除去するフィード
フォーワード制御を行う。
置、例えばディスク中周付近で学習して近似関数を得る
場合、他の半径方向位置にシークして移動して、トラッ
ク制御を行う場合において、獲得された近似関数では誤
差を生じ、近似が不十分な場合がある。例えば、ディス
クのトラックの真円度が内周と外周で異なっていたり、
スピンドル回転に伴う周期外乱の位相や振幅の内外周で
の差が無視できなかったり、精粗一体型の構造をもつピ
ックアップを使用する場合、内周と外周で摩擦の大きさ
が異なる場合がある。
スクの半径方向位置に対応して、複数の箇所で近似関数
の獲得動作を行い、フィードフォワード時においては、
その時にオントラックしているトラックアドレスに応じ
て近似関数を選択し(例えば、一番近いトラックアドレ
スで学習獲得された近似関数を選択する)、フィードフ
ォワードすることによって、オントラックするトラック
アドレスによらず、高精度なトラック制御が実現でき
る。
得動作をする場合、近似関数の基本的な波形はほとんど
差がなく、それぞれの近似関数の差は微妙な差となるた
め、他の箇所での近似関数データがある場合に、今回の
箇所での近似関数獲得動作における近似関数データの初
期値(それぞれの短冊に相当するセルの値の初期値)を
ゼロから開始するのではなく、他の箇所での近似関数デ
ータを初期値として開始することにより、学習時間の短
縮がはかれる。
媒体のトラックを横切る方向に移動自在なキャリッジ上
に対物レンズをフォーカス制御自在に搭載し、キャリッ
ジの移動により光ビームをトラックに追従させるトラッ
キング制御と光ビームを任意のトラック位置に移動する
シーク制御の両方を行うシングル駆動型の構造を備え
る。
光ディスクドライブを例にとっている。本発明の光ディ
スクドライブは、コントロールユニット10とエンクロ
ージャ11で構成される。
ドライブの全体的な制御を行うMPU12、上位装置と
の間でコマンド及びデータのやり取りを行うインタフェ
ース17、光ディスク媒体に対するデータのリード・ラ
イトに必要な処理を行う光ディスクコントローラ(OD
C)14、DSP16、及びバッファメモリ18が設け
られる。
ィスクコントローラ14、及び上位インタフェース17
で共用される。光ディスクコントローラ14には、フォ
ーマッタとECCユニットが設けられる。ライトアクセ
ス時には、フォーマッタがNRZライトデータを媒体の
セクタ単位に分割して記録フォーマットを生成し、EC
Cユニットがセクタライトデータ単位にECCコードを
生成して付加し、必要ならばCRCコードを生成して付
加する。
ータを例えば1−7RLL符号に変換する。リードアク
セス時には、セクタリードデータを1−7RLL逆変換
し、次にECCユニットでCRCチェックした後にエラ
ー検出訂正し、更にフォーマッタでセクタ単位のNRZ
データを連結してNRZリードデータのストリームとし
て上位装置に転送させる。
イトLSI20が設けられ、ライトLSI20にはライ
ト変調ユニットとレーザダイオード制御ユニットが設け
られる。レーザダイオードユニット30はレーザダイオ
ードとモニタ用ディテクタを備える。ライトLSI20
は、ライトデータをPPM記録またはPWM記録(マー
ク記録またはエッジ記録ともいう)でのデータ形式に変
換する。
記録再生を行う光ディスク、即ち書替え可能なMOカー
トリッジ媒体として、128MB、230MB、540
MB、640MB、1.3GB等かを使用することがで
きる。このうち128MBのMOカートリッジ媒体につ
いては、媒体上のマークの有無に対応してデータを記録
するピットポジション記録(PPM記録)を採用してい
る。また媒体の記録フォーマットはゾーンCAVであ
り、ユーザ領域のゾーン数は128MB媒体が1ゾーン
である。また、高密度記録となる230MB、540M
B、640MB及び1.3GBのMOカートリッジ媒体
については、マークのエッジ即ち前縁と後縁をデータに
対応させるパルス幅記録(PWM記録)を採用してい
る。
の記憶容量の差はセクタ容量の違いによるもので、セク
タ容量が2048バイトのとき640MBとなり、一
方、512バイトのときは540MBとなる。また媒体
の記録フォーマットはゾーンCAVであり、ユーザ領域
のゾーン数は、230MB媒体が10ゾーン、540M
B媒体及び1.3GB媒体が18ゾーン、640MB媒
体が11ゾーンである。
は、128MB、230MB、540MB、640M
B、1.3GB、更にダイレクト・オーバライト対応の
230MB、540MB、640MB等の各記憶容量の
MOカートリッジに対応可能である。
トリッジをローディングした際には、まず媒体のID部
をリードし、そのピット間隔からMPU12において媒
体の種別を認識し、種別結果を光ディスクコントローラ
14に通知する。
ド系統としては、リードLSI24が設けられ、リード
LSI24はリード復調ユニットと周波数シンセサイザ
が内蔵される。リードLSI24に対しては、エンクロ
ージャ11に設けたID/MO用ディテクタ32による
レーザダイオードからのビームの戻り光の受光信号が、
ヘッドアンプ34を介してID信号及びMO信号として
入力されている。
ルタ、セクタマーク検出回路等の回路機能が設けられ、
入力したID信号及びMO信号よりリードクロックとリ
ードデータを作成し、PPMデータまたはPWMデータ
を元のNRZデータに復調している。またゾーンCAV
を採用していることから、MPU12からリードLSI
24に内蔵した周波数シンセサイザに対しゾーン対応の
クロック周波数を発生させるための分周比の設定制御が
行われている。
器を備えたPLL回路であり、媒体のゾーン位置に応じ
て予め定めた固有の周波数をもつ基準クロックをリード
クロックとして発生する。即ちプログラマブル分周器
は、プログラマブル分周器を備えたPLL回路で構成さ
れ、MPU12がゾーン番号に応じてセットした分周比
(m/n)に従った周波数foの基準クロックを、次式
に従って発生する。
B、230MB、540MBまたは640MB媒体の種
別に応じた固有の値である。また分子の分周値mは媒体
のゾーン位置に応じて変化する値であり、各媒体につき
ゾーン番号に対応した値のテーブル情報として予め準備
されている。
タは光ディクスコントローラ14のリード系に与えら
れ、1−7RLLの逆変換後にECCユニットのデコー
ド機能によってCRCチェックとECC処理を受けてN
RZセクタデータが復元される。
を繋げたNRZリードデータのストリームに変換し、バ
ッファメモリ18を経由して上位インタフェース17に
より上位装置に転送される。MPU12に対しては、D
SP16を経由してエンクロージャ11側に設けた温度
センサ36の検出信号が与えられている。MPU12
は、温度センサ36で検出した装置内ユニットの環境温
度に基づき、レーザダイオードユニット30におけるリ
ード、ライト、イレーズの各発光パワーを最適値に制御
する。
イバ38によりエンクロージャ11側に設けたスピンド
ルモータ40を制御する。MOカートリッジの記録フォ
ーマットはゾーンCAVであることから、スピンドルモ
ータ40を例えば3000rpmの一定速度で回転させ
る。
ドライバ42を介してエンクロージャ11側に設けた電
磁石を用いた磁場印加ユニット44を制御する。磁場印
加ユニット44は装置内にローディングされたMOカー
トリッジのビーム照射側と反対側に配置されており、記
録時、消去時等に媒体に外部磁界を供給する。
ド30からのビームの位置決めを行うためのサーボ機能
を備え、目的トラックにシークしてオントラックするた
めのシーク制御(粗制御:コアース制御)及びトラッキ
ング制御(精制御:ファイン制御)を行う。
MPU12による上位コマンドに対するライトアクセス
またはリードアクセスに並行して同時に実行することが
できる。
エンクロージャ12側の光学ユニットに媒体からのビー
ム戻り光を受光するFES用ディテクタ45を設け、F
ES検出回路(フォーカスエラー信号検出回路)46
が、FES用ディテクタ45の受光出力からフォーカス
エラー信号を作成してDSP16に入力している。
に媒体からのビーム戻り光を受光する6分割又は9分割
といった多分割受光部をもつTES用ディテクタ47を
設け、TES検出回路(トラッキングエラー信号検出回
路)48がTES用ディテクタ47の受光出力からトラ
ッキングエラー信号を作成し、DSP16に入力してい
る。
信号は、プッシュプル法(ファーフィールド法ともい
う)により生成される。トラッキングエラー信号はTZ
C検出回路(トラックゼロクロス検出回路)50に入力
され、トラックゼロクロスパルスを作成してDSP16
に入力している。更にDSP16は、媒体上のビームス
ポットの位置を制御するため、ドライバ55,58を介
してフォーカスアクチュエータ52及びVCM54を制
御している。
ロージャ11の概略は図3のようになる。ハウジング6
0内にはスピンドルモータ40が設けられ、スピンドル
モータ40の回転軸のハブに対しインレットドア62側
よりMOカートリッジ64を挿入することで、内部のM
O媒体66がスピンドルモータ40の回転軸のハブに装
着されるローディングが行われる。
ズ70、固定光学系72及びミラー74で構成される。
ローディングされたMOカートリッジ64のMO媒体6
6の下側には、VCM54により媒体のトラックを横切
る方向に移動自在なキャリッジ68が設けられている。
載され、固定光学系72に設けているレーザダイオード
からのビームを立上げミラー74を介して入射し、MO
媒体66の媒体面にビームスポットを結像している。対
物レンズ70は図2のエンクロージャ11に示したフォ
ーカスアクチュエータ52により光軸方向に移動制御さ
れる。またVCM54によるキャリッジ68のリニア駆
動で媒体のトラックを横切る半径方向に光ビームを移動
することができる。
ガイドレールに滑り軸受けで支持され、粗制御(コアー
ス)として知られた光ビームを任意のトラック位置に移
動させるシーク制御と、シークしたトラック位置で光ビ
ームをトラックセンタに追従させる精制御(ファイン制
御)として知られたトラッキング制御を同時に行う。
しては例えば特開平9−312026号、特開平9−5
4960号等のものを使用できる。
構のフィードバック制御系の第1実施形態である。この
第1実施形態にあっては、フィードバック制御部とキャ
リッジ駆動部との間に学習制御部を設けたことを特徴と
する。
ク制御系は、トラッキングエラー検出部78、フィード
バック制御部80、学習制御部82、加算器84、キャ
リッジ駆動部86、キャリッジ88で構成される。トラ
ッキングエラー検出装置78は、図4に示すように、媒
体の偏心によって振れるトラック位置と光ビームの位置
との差であるところのトラッキングエラーを、光学的に
検出し出力する。
には媒体の偏心による偏心外乱が加算点76から加わ
る。フィードバック制御部80は、トラッキングエラー
信号TESを零として光ビームのトラックセンタに対す
るずれ量をなくすように、キャリッジ駆動部86により
キャリッジ88を移動する。
D演算により制御信号IFBを出力し、この制御信号IFB
は図2に示したVCM54を用いたキャリッジ駆動部8
6に対するフィードバック電流指令値となる。
80から出力されたフィードバック電流指令値としての
制御信号IFBを入力し、媒体の偏心回転に伴う周期性の
摩擦外乱および偏心外乱などの追従誤差を抑圧するため
の未知の駆動電流関数Irepeatの近似関数である学習制
御信号I^repeatを学習則により獲得し、学習が終了す
ると、学習結果として得られた学習制御信号I^repeat
を媒体回転に同期して出力する。
4でフィードバック制御部80からの制御信号IFBにフ
ィードフォワード制御信号として加算して駆動信号I
VCM となる。駆動信号IVCM はキャリッジ駆動部86を
通じてキャリッジ88を駆動する。キャリッジ88に
は、媒体の偏心回転に伴うキャリッジ88の往復運動に
よる移動速度の反転に伴い、図23のような移動速度ゼ
ロの時点で方向が略ステップ的に変化する瞬間に大きな
摩擦外乱が力外乱90として周期的に加わっている。
ック図である。図5において、学習制御部82は、制御
部92、サンプル処理部94、近似関数演算部96、リ
ングバッファメモリ98、及びフィードフォワード出力
部(以下「FF出力部」という)100を備える。
1回転に同期して得られるインデックス信号E2が入力
している。制御部92は学習制御部82の動作モードと
して (1)学習モード (2)学習結果出力モード を設定する。
処理の際に実行され、学習則に従って周期性の近似関数
となる学習制御信号I^repeatを学習する。学習結果出
力モードでは、学習則は動作せずに、学習結果として得
られた学習制御信号I^repeatを媒体回転に同期して出
力し、フィードバック制御系に対しフィードフォワード
出力として加える。
てはサンプル処理部94、近似関数演算部96、リング
バッファメモリ98及びFF出力部100を動作し、学
習終了後の学習結果出力モードにあってはリングバッフ
ァメモリ98とFF出力部100を動作する。
関数演算部96による本発明で採用する学習アルゴリズ
ムを説明する。
体回転に同期してキャリッジ88を駆動する駆動電流I
VCM の大部分は媒体回転に同期した周期の繰返し信号で
あると見做せ、例えば図6に示すような電流パターンと
して捉えることができる。この図6のように、周期的に
繰り返す電流パターンを未知な駆動電流関数Irepeat
(t)として捉え、図6のように媒体1回転の周期TL
をN分割した短冊の高さで近似表現することを考える。
ここでN分割した短冊1個辺りの時間幅Tは T=TL /N . となる。
の短冊の高さをCi (但しi=0,1,・・・N−1)
とすると、近似関数I^repeatは次式のようになる。
引数よりも小さいかあるいは等しい最大の整数値を示
す。例えば( )内の引数が(0〜0.9)であった場
合には、floor(0〜0.9)=0となる。また
( )内の引数が(1.0〜1.9)であった場合に
は、floor(1.0〜1.9)=1となる。時刻t
は媒体1回転ごとの決まった時点で得られるインデック
ス信号によりリセットされ、従ってt=0〜TL の値を
もつ。
ぞれの短冊の高さCiは、短冊に対応する時間幅内のフ
ィードバック電流指令値である制御信号IFBを積分する
ことにより、次式に従って学習が進行される。
数である。(3)式に示すように、tの値に応じて、i
を決定し、つまり学習対象とする短冊Ciを選択し、そ
の時の制御信号の値IFB(t) を入力とした積分演算を行
う。この(3)式に従った学習則によれば、学習則の入
力であるIFBが略ゼロになるまで、各短冊の高さが積分
されていくので、学習収束後は、短冊C0 〜CN-1 で表
わされる近似関数I^repeat(t) は、未知の駆動電流関
数であるItepeat(t) を近似した関数になる。
となって、キャリッジ88を駆動するキャリッジ駆動部
86の駆動電流IVCM に直接入れ込まれるため、フィー
ドバック制御系からみると周期性をもつ繰返し外乱が消
滅したように見える。
の補償方法は、学習結果を得るための収束に多少時間が
掛かったとしても、即ち学習のための学習ゲインKlear
n がローゲインであっても、最終的に得られる学習制御
信号は、周波数帯域の高い信号、厳密には周期性をもつ
繰返し外乱に対する周波数帯域の高い補償信号を含ませ
ることができる。
冊ごとの高さCi は、リングバッファメモリ98の該当
するメモリセルに格納されている。
グバッファメモリ98のメモリ構成である。リングバッ
ファメモリ98は、媒体1回転の周期TL の分割数Nに
対応してN個のメモリセル106−0〜106−(N−
1)を有する。ディスク回転に同期して(3)式により
算出される各短冊の高さCi の値は、メモリセル106
−0〜106−(N−1)のセルアドレスiにmem
[i]として格納される。
モリセル106−0〜106−(N−1)の位置に対応
して示す時間tは、媒体の1回転ごとに得られるインデ
ックス信号でリセットされる時間であり、インデックス
信号が得られた回転開始位置の時間をt=0とし、媒体
1回転ごとにこの時点を起点として検出される。
力信号IFBのサンプリング周期Tsampleに対し、図6に
示した短冊の時間幅Tは長くとられる。サンプル時刻t
において、リングバッファメモリ98のどのメモリセル
を対象に(3)式の学習演算を適用するかは、次式のア
ドレスiの算出で決められる。 i=floor(t/T) (4) ここでTは図6の短冊の時間幅であり、T=TL /Nで
ある。例えば媒体回転数を4500rpmとすると、回
転周波数は75Hzであり、1回転の周期TLはTL =
13.3msecであり、1周期TL を例えばN=12
8分割したとする。この場合、短冊1個当たりの時間幅
Tは T=TL /N=104.2μsec となる。
ードバック制御部80からの制御信号IFBのサンプリン
グ周波数を55kHz、即ちサンプリング周期Tsample
=18.18μsecとすると、短冊1個の時間幅Tの
中で約5回、制御信号IFBのサンプリングが行われるこ
とになる。即ち、媒体1回転当り、各短冊は約5回ず
つ、(3)式の学習演算を行うことになる。
リメントする際の学習演算は次式で与えられる。 mem[i]= mem[i]+Klearn ・Tsample・IFB(t) (5) 但し、i=floor(t/T) この(5)式から明らかなように、図7のメモリセル1
06−0〜106−(N−1)に格納する演算結果は、
学習ゲインKlearn を積分ゲインとして制御信号IFBを
入力とする積分演算である。即ち、各サンプルタイミン
グごとに算出された{Klearn ×Tsample×I
FB(t)}を対応するアドレスiのメモリセルに前回記
憶している学習結果mem[i]を読み出し、加算した
後に記憶する処理となる。
算を説明すると以下のようになる。つまり、学習前は初
期値(普通はゼロ)が、mem[i]に設定されている。学習
開始後、ディスク回転の毎周の特定の時間の間、つまり
i=floor(t/T)が満たされている間、その短
冊の高さCiが選択され、その時刻におけるIFB(t)を
入力として、mem[i]を対象とした(5)式の積分演算が
行われる。
て、同様の処理が行われる。他の短冊が選択されている
間は、mem[i]の値の更新は行なわれない。ディスクが1
回転して、再び短冊Ciが選択されたときには、mem[i]
が既に格納されている前の回転までの積分結果を初期値
として、(5)式の積分演算がさらに行われていゆく。
近似関数演算部96の演算結果のリングバッファメモリ
98の対応するメモリセルでの積分処理と同時に、FF
出力部100が同じく対応するリングバッファメモリ9
8のメモリセルの演算結果を読み出し、図4の加算器8
4により加算してフィードバック制御系に加えるフィー
ドフォワード制御を行っている。
にあってはインデックス信号E2が得られたときの時間
t=0から次にインデックス信号E2が得られるまでの
T=0からT=TL までの時間経過について、(4)式
によりセルアドレスiを算出し、リングバッファメモリ
98に対するアドレス制御信号の出力で近似関数演算部
96による演算結果Ciの格納、及びFF出力部100
に対するそのときの学習結果の読出出力を行っている。
理における学習モードに従った学習処理が終了すると、
学習結果出力モードに移行する。学習結果出力モードに
あっては、制御部92はリングバッファメモリ98とF
F出力部100を動作し、媒体1回転ごとに得られるイ
ンデックス信号E2に同期して、例えば学習モードにお
けるサンプリング周期Tsampleと同じ読出周期で最後の
学習結果としての学習制御信号I^repeatを読み出し、
FF出力部100より図4の加算器84に出力し、その
ときフィードバック制御部80より得られている制御信
号IFBに加算し、キャリッジ駆動部86に駆動電流I
VCM を流してキャリッジ88を媒体偏心に伴う周期的な
摩擦外乱を抑圧するようにフィードフォワード制御を行
う。
性を保証するためには、FF出力部100でリングバッ
ファメモリ98に格納したそのときの学習結果をフィー
ドバック制御系に出力する際に、制御対象の位相遅れ等
の時間遅れを考慮し、時間的に進んだ学習結果をフィー
ドフォワード出力する必要がある。
ォワード出力のために、いわゆる位相進みフィルタ等を
使用する必要はなく、学習制御部82にあっては図6に
示したように、時間tに対応してフィードフォワード出
力となる電流パターンを管理しているため、制御対象の
位相遅れを考慮した進み時間に対応してメモリセルを選
択して、そのときの学習結果を出力すればよい。
回転開始時点からの経過時間をtとすると、学習結果を
記憶するメモリセルは(4)式で選択していたが、FF
出力部100によるフィードフォワード出力用にメモリ
セルの選択は、進み時間をΔtleadとすると次式で算出
される。
は、時刻tに進み時間Δtleadを足した時間に基づい
て、メモリセル番号iを決定する。ただし、tが(TL
−Δtlead)を上回る場合、すなわち、(TL −Δtle
ad)≦t<TL の場合には、(6)式の第2式に示すよ
うな計算にしたがってメモリセル番号iを算出する。つ
まり、tが(TL −Δtlead)を上回る瞬間から、リン
グバッファの先頭に戻って読み出すことになる。
出力について進み補償を行うことにより、進み補償を行
っていない場合の応答波形が振動的になってしまうこと
を防止し、安定した学習結果を得ることができる。
発明の記憶装置における位置決め制御のフローチャート
である。まずステップS1で装置に媒体をロードする
と、ステップS2で所定の媒体ロードシーケンスに従っ
た媒体ロード処理が実行される。この媒体ロード処理に
おいて、新たに本発明で設けた学習制御部82によるス
テップS3の学習モードによる処理が実行される。
時間設定で行う場合、学習開始後のディスクの回転回数
をカウントし、規定回数で終了とする。
と、ステップS5に進み、学習結果出力モードの処理に
移行する。この学習結果出力モードにあっては、ステッ
プS3で獲得された学習結果を固定値としてフィードバ
ック制御系にフィードフォワード出力することになる。
及びトラッキング制御にあっては、学習結果に基づくフ
ィードフォワード出力によって、媒体の回転に同期した
偏心外乱、特に媒体偏心に対応したキャリッジの往復移
動に伴う移動速度ゼロのタイミングで起きるピーク的な
摩擦外乱が効果的に抑圧され、フィードバック制御系か
ら見ると、周期外乱のない安定した制御環境が得られて
いる。
ード以降の処理にあっては、ステップS6でシーク制御
があれば、ステップS7に進み、キャリッジを目標トラ
ックに向けて速度制御して位置決めするシーク処理いわ
ゆる粗制御(コアース制御)を行い、このシーク制御に
よってステップS8で目標トラックにオントラックする
と、ステップS9で目標トラックセンタに光ビームを追
従させるトラッキング制御を行う。
処理に対応したステップS6〜S9のシーク制御または
オントラック制御は、ステップS10で媒体排出が判別
されるまで繰り返され、媒体排出があると再びステップ
S1に戻り、次の媒体ロードをもってステップS3の学
習モードによる学習処理を改めて行うことになる。また
ステップS11で終了指示があれば一連の処理を終了す
る。
の学習モードによる処理は、近似関数の獲得動作時にお
いて、ディスク半径方向位置の複数箇所で、それぞれの
箇所に対する近似関数の獲得動作を行う。このとき学習
制御部82は、複数箇所での近似関数獲得動作に、既に
別の箇所で獲得された近似関数が存在する場合、既に存
在している近似関数データを初期値として学習アルゴリ
ズムを適用する。
フォワード時となるステップS5の学習結果出力モード
の処理にあっては、その時の半径方向位置に応じて使用
する近似関数を選択し、フィードフォワードする。
に15000本のトラックがある例を考える。まず、中
周付近となる7500本目付近で近似関数獲得動作を行
う。次に、内周付近での近似関数獲得のために、250
0本目付近にシーク移動し、2500本目付近で、別に
用意されている内周用の近似関数獲得のためのメモリセ
ルを使用して、近似関数獲得動作を行う。
2500本目付近にシーク移動し、12500本目付近
で、別に用意されている外周用の近似関数獲得のための
メモリセルを使用して、近似関数獲得動作を行う。ディ
スク回転100回で、学習が終わるとすると、例えば、
7500本目で行う学習は、7500本目から7600
本目の間で行われる。
は、その近似関数は中周で獲得された関数とほぼ等しい
ものと考えられるので、近似関数の初期値(メモリセル
の各値の初期値)をゼロから開始するのではなく、中周
での学習結果を、内周のメモリセルにコピーし、それを
初期値として学習を開始することにより、学習の短縮が
でき、例えば、ディスク回転50回で終了することがで
きる。外周での学習も、同様に学習時間の短縮が可能に
なる。
用、中周用、外周用の3つの近似関数が用意される。以
後の稼動状態においては、1から5000本目までのト
ラックに移動して、リード・ライト動作をする場合に
は、2500本目付近で獲得された近似関数をフィード
フォワードする。
のトラックに移動して、リード・ライト動作をする場合
には、7500本目付近で獲得された近似関数をフィー
ドフォワードする。更に10001本目から15000
本目までのトラックに移動して、リード・ライト動作す
る場合には、12500本目付近で獲得された近似関数
をフィードフォワードする。
られた近似関数を、内周から外周までの全域で用いる場
合に比べて、ディスクのトラックの真円度が内周と外周
で異なっていたり、スピンドル回転に伴う周期外乱の位
相や振幅の内外周での差が無視できなかったり、シング
ル駆動型の構造を持つピックアップを使用する場合、内
周と外周で摩擦の大きさが異なる場合があっても、より
高精度なトラック追従動作が行える。
モードの際の学習処理のフローチャートである。この学
習処理にあっては、まずステップS1で、媒体1回転ご
とに得られるインデックスの有無をチェックしており、
インデックスが得られるとステップS2に進み、現在時
刻tをt=0にリセットし、ステップS3でサンプルタ
イミングか否かチェックする。
4で制御信号としての電流指示値IF Bをサンプリング
し、ステップS5でそのときの時刻tから(4)式に基
づきメモリセルのアドレスiを計算し、ステップS6で
セルアドレスiの格納値mem[i]を読み出す。
たな格納値mem[i]を算出し、ステップS8でメモ
リのセルに新たに演算した格納値を記憶して更新する。
続いてステップS9で、(6)式で算出したセルアドレ
ス即ち制御時間Δtlead分だけ前のセルアドレスの格納
値を読み出してフィードバック制御系にフィードフォワ
ード出力を行う。このようなステップS1〜S9の処理
を、ステップS10で学習終了条件例えば予め設定した
学習時間に達するまで繰り返す。
果出力モードにおけるフィードフォワード出力処理のフ
ローチャートである。このフィードフォワード出力処理
にあっては、ステップS1で媒体1回転ごとに得られる
インデックスの有無をチェックしており、インデックス
が得られると、ステップS2で現在時刻tをt=0にリ
セットし、ステップS3で出力タイミングか否かチェッ
クする。
モードの際のサンプリング周期Tsampleと同じ出力周期
で決まるタイミングとする。ステップS3で出力タイミ
ングが判別されると、ステップS4で(6)式により現
在時刻tに進み時間Δtleadを加算した時間に基づくメ
モリセルのアドレスiの計算を行い、ステップS5でセ
ルアドレスの格納値を読み出してフィードバック制御系
にフィードフォワード出力を行う。そしてステップS6
で媒体排出があるか、あるいはステップS7で装置の終
了指示があれば、フィードフォワード出力を終了する。
習制御部82による学習開始から学習終了までのトラッ
キングエラー信号TES、フィードバック制御信号
IFB、学習制御信号I^repeat及びキャリッジ駆動信号
IVCM の波形説明図であり、横軸は時間を秒で現わして
いる。
信号TES、図11(B)がフィードバック制御信号I
FB、図11(C)が学習制御信号I^repeat、更に図1
1(D)がキャリッジ駆動信号IVCM である。
理が開始されている。時刻t0の学習開始直後にあって
は、図11(A)のトラッキングエラー信号TESは媒
体偏心に伴うキャリッジの移動速度ゼロで生ずるピーク
的な摩擦外乱と偏心による大きな位置ずれを表わしてい
る。このトラッキングエラー信号TESは、学習の進行
に伴い徐々に減衰して、摩擦外乱及び位置ずれが最終的
に抑圧されている。
では、学習結果を書込む記憶セルに対し学習結果を読み
出す記憶セルに対し所定時間Δtleadだけ早いセルから
読出しているため、学習制御信号I^repeatは学習前の
初期値ゼロとなっている。
のフィードバック制御信号IFBに含まれる外乱成分を、
図11(C)のように学習結果として出力する学習制御
信号I^repeatに、段階的に移し込んでいく処理とな
る。そして学習終了側の時刻0.2〜0.25secに
至ると、学習開始時に図11(B)のフィードバック制
御信号IFBに含まれていた外乱成分は、ほとんど図11
(C)のフィードフォワード出力となる学習制御信号I
repeatに移し込まれてしまい、その結果、図11(A)
のトラッキングエラー信号TESに外乱は見られなくな
る。
5sec となる学習開始部分を時間軸で拡大して表わして
いる。図12にあっては、時刻t0から学習を開始して
おり、この時点では図12(A)のトラッキングエラー
信号TESにはトラックセンタに対する媒体の大きな偏
心によるトラッキングエラーとキャリッジの移動速度ゼ
ロでのピーク的な摩擦外乱によるトラッキングエラーを
生じている。
sec の波形を時間軸で拡大して表わした学習途中の波形
である。この図13(A)〜(D)の学習途中の波形に
あっては、図12の学習開始時と比較すると、学習結果
としての図13(C)の学習制御信号I^repeatに、図
13(B)のフィードバック制御信号IFBの外乱成分が
大部分移し込まれ、その結果、図13(A)のトラッキ
ングエラー信号TESの摩擦外乱によるピーク的な位置
ずれは抑圧され、全体としての偏心による位置ずれも抑
圧されている。
0.2〜0.25secとなる学習終了付近について時
間軸で拡大した波形図である。この学習終了時の波形に
あっては、外乱成分はほぼ完全に図14(C)の学習制
御信号I^repeatに移し込まれ、フィードバック制御系
のフィードバック信号となる図14(A)のトラッキン
グエラー信号TESの外乱はほとんど無視できる程度に
抑圧されている。
力部100においてフィードバック制御系の遅れ時間を
補償するための進み時間Δtleadによる補償を行わなか
った場合の学習処理における各部の波形であり、図16
に図15の時刻0.2〜0.25の学習終了付近の波形
を時間軸で拡大して示している。ここではトラッキング
エラー信号TES、学習制御信号I^repeat及びキャリ
ッジ駆動信号IVCM の波形を示し、フィードバック制御
信号IFBは省略している。
い場合は、学習結果を書込む記憶セルと学習結果を読み
出す記憶セルが同じになり、そのため、時刻t0 の最初
から学習制御信号I^repeatの出力が得られている。
うに、フィードフォワード出力の際にフィードバック制
御系の遅れ時間を補償するための進み時間Δtleadだけ
読出タイミングを早める処理を行わなかった場合には、
フィードバック制御系の遅れ時間による影響を受けて応
答波形が振動的になる。
(C)の学習結果として出力される学習制御信号I^re
peatにも遅れによる振動成分が学習結果として移し込ま
れてしまい、十分な外乱成分の抑圧効果が期待できない
ことが明らかである。これに対し、図5のFF出力部1
00でフィードバック制御系の遅れ時間に対応した進み
時間の設定による学習結果の出力によって、図11〜図
14に示したような良好な学習結果が得られる。
ク制御部80とキャリッジ駆動部86との間に設けた場
合には、フィードバック制御部80から出力されるキャ
リッジ駆動部86に対するフィードバック電流そのもの
を学習対象としているため、ノイズの少ない波形が学習
でき、また学習結果がフィードバック電流そのものであ
ることから、シーク制御、オントラック制御、キックバ
ック制御等の際に、直接フィードバック制御系にフィー
ドフォワード電流として出力して利用できる利点があ
る。
置決め制御の第2実施形態であり、この第2実施形態に
あっては学習制御部をトラッキングエラー検出部とフィ
ードバック制御部との間に設けたことを特徴とする。
は、トラッキングエラー検出部78、フィードバック制
御部80、キャリッジ駆動部86、キャリッジ88で構
成され、トラッキングエラー検出装置78は、図4に示
すように、媒体の偏心によって振れるトラック位置と光
ビームの位置との差であるところのトラッキングエラー
を、光学的に検出し出力する。またキャリッジ88には
偏心外乱に伴うキャリッジの往復運動における移動速度
ゼロのタイミングで反転する摩擦外乱等の力外乱90が
加わる。
て、この第2実施形態にあっては、トラッキングエラー
検出部78とフィードバック制御部80の間に学習制御
部104を設け、トラッキングエラー検出部78からの
トラッキングエラー信号TESを学習制御部104に入
力して学習処理し、学習結果として得られた学習トラッ
キングエラー信号TES^repeatを加算点106でトラ
ッキングエラー検出部78からのトラッキングエラー信
号TESに加え、フィードバック信号TESFBとしてフ
ィードバック制御部80に入力している。
能ブロック図であり、トラッキングエラー信号TESを
学習し、学習制御信号として学習トラッキングエラー信
号TES^repeatを出力する以外の基本的な構成は、図
5の第1実施形態と同じである。
ンプル処理部94、近似関数演算部96、リングバッフ
ァメモリ98、FF出力部100で構成され、制御部9
2にはリングバッファメモリ98のセル位置を指定する
セルアドレス演算部が設けられている。この図18の学
習制御部104による学習アルゴリズムは、図6に示し
た第1実施形態における周期性のフィードバック電流の
代わりに、トラッキングエラー信号TESを対象に1周
期ごとの時間関数を定義し、同様にN分割した各短冊の
高さCiとして近似関数TES^repeat(t)を求めて
いる。
回転の周期TL をN分割した短冊の高さで近似する近似
関数は次式のようになる。 TES^repeat(t)=Ci (7) 但し、i=floor(t/T) T=TL /N 0≦t<TL また短冊の高さCiは次式で算出される。
リングを行っており、サンプリング周期をTsampleとす
ると、図18のリングバッファメモリ98のメモリセル
に対する記憶値は次式で演算される。 mem[i]= mem[i]+Klearn ・Tsample・TES(t) (9) 但し、i=floor(t/T) T=TL /N 0≦t<TL 学習結果をリングバッファメモリ98の対応するメモリ
セルに記憶するためのアドレス演算は、第1実施例の場
合と同様に(4)式に従う。またFF出力部100によ
る演算結果の出力時のセルアドレスは、第1実施形態と
同様、フィードバック制御系の遅れ時間を考慮した制御
時間Δtleadによる(6)式に従う。
エラー信号TESを学習する第2実施形態における学習
モードでの各部の信号波形であり、図19(A)がトラ
ッキングエラー信号TES、図19(B)が学習結果と
して出力される学習トラッキングエラー信号TES^re
peat、図19(C)がフィードバック制御部80の入力
となるフィードバック信号TESFB、図19(D)がキ
ャリッジ駆動電流IVC M である。
刻t0で学習を開始しており、学習開始直後にあって
は、図19(A)のトラッキングエラー信号TESに偏
心外乱及びキャリッジ移動速度0に伴うピーク的な摩擦
外乱によるトラッキングエラーが含まれているが、学習
の進行に伴い、図19(B)の学習トラッキングエラー
信号TES^repeatに外乱成分が移し込まれ、トラッキ
ングエラー信号TESの外乱成分は学習終了で十分に抑
圧されている。
0.01〜0.05secとなる学習開始付近の波形を
時間軸で拡大して表わしている。即ち時刻t0で学習を
開始しており、学習開始直後にあっては図21(A)の
トラッキングエラー信号TESに偏心外乱及びキャリッ
ジ移動速度0タイミングで生ずるピーク的な摩擦外乱が
含まれている。
バッファメモリ98から学習結果を読み出す際に、フィ
ードバック制御系の遅れ補償を行う進み時間Δtleadの
セットによる進み補償を行っている。
ecの学習途中の各部の波形を時間軸で拡大している。
更に図22は図19の時刻0.2〜0.25secとな
る学習終了付近の各部の波形を時間軸で拡大している。
この学習終了付近の波形にあっては、図22(A)のト
ラッキングエラー信号TESに含まれる外乱成分は、そ
のほとんど全てが図22(B)の学習結果としての学習
トラッキングエラー検出信号TES^repeat に移し込
まれ、この結果、フィードバック制御系には媒体偏心に
よる外乱が存在しない制御環境が作り出される。
を示す。また図23(B)に本発明による制御系の構成
原理図を示し、加算点76、フィードバック制御部8
0、学習制御部82、加算点84およびシングル駆動型
トラッキング機構110を備える。
ディスク回転に同期した周期性外乱を抑圧できる、未知
のVCM駆動電流信号Irepeat(t) である。この図中、
および以下の式(10)〜(12)中で使用する時刻t
は、ディスク回転に同期した時刻を示し、それぞれのデ
ィスク回転周期中のある特定の時刻にゼロにリセットさ
れる。つまり、TL をディスク回転周期とすると、0≦
t<TL となる。
I^repeat(t) を、N個の短冊関数の高さの組を使って
表現することを考える。 I^repeat(t) =Ci (10) ただし、i=floor(t/T)であり、Tはそれぞ
れの短冊関数の時間幅を示す(つまりT=TL /Nであ
り、iは0≦i<N−1の整数となる)。ここでflo
or(x)は、xより小さいかあるいはxに等しい、x
にもっとも近い整数を返す関数である。
制御部80の出力IFB(t) を学習入力として使い、次の
(11)のような単純な学習則によって、リアルタイム
に更新される。
則は、IFB(t) がゼロになる方向に、各短冊関数の高さ
を変更する働きをもつ。
ワード信号IFF(t) を以下のように出力する。
させるための進み時間である。
り明確に表現した次のような表現でもよい。
を示す。また図23(B)に本発明による制御系の構成
原理図を示し、加算点76、フィードバック制御部8
0、学習制御部82、加算点84およびシングル駆動型
トラッキング機構110を備える。図23(A)中の太
線で示しているのは、ディスク回転に同期した周期性外
乱を抑圧できる、未知のVCM駆動電流信号Irepeat
(t) である。
6)中で使用する時刻tは、ディスク回転に同期した時
刻を示し、それぞれのディスク回転周期中のある特定の
時刻にゼロにリセットされる。つまりTL をディスクの
回転周期とすると、0≦t<TL となる。
repeat(t) を、次式のようにN個の短冊関数の総和を使
って表現することを考える。
冊関数である。
を示す(つまり、T=TL /Nであり、iは0≦i<N
−1の整数である。)。
制御部80の出力IFB(t) を学習入力として使い、次の
(15)式のような単純な学習則によって、リアルタイ
ムに更新される。
則は、IFB(t) がゼロになる方向に、各短冊関数の高さ
を変更する働きをもつ。
ワード信号IFF(t) 以下のように出力する。
させるための進み時間である。
って、実質的(工学的な)な意味内容は等価である。例
えば(13)(14)式は、(10)式をより明確に表
現したものであり、(15)式は(11)式と等価な学
習速を示している。
にとるものであったが、磁気的記憶装置や他の適宜の記
憶方式の装置を含む。また本発明は上記の実施形態に限
定されず、その目的と利点を損なわない適宜の変形を含
む。また本発明は上記の実施形態の数値による限定は受
けない。
ば、位置決め精度の粗いシーク制御と位置決め精度の高
いトラッキング制御の両方を同じキャリッジの移動で行
うヘッド機構のフィードバック制御系につき、フィード
バック制御信号又はトラッキングエラー信号の学習制御
によって外乱成分を抑圧する学習制御信号を獲得し、フ
ィードバック制御系の帯域を広げることなく、学習制御
によって得られた学習結果のフィードバック制御系に対
するフィードフォワード出力によって、偏心位置ずれ及
びピーク的な摩擦外乱による位置ずれなどを効果的に抑
圧することができ、シーク制御及びトラッキング制御に
おけるフィードバック制御系の制御精度と応答性を大幅
に向上することができる。
ック図
御部を設けた本発明の第1実施形態のブロック図
する逐次学習の説明図
ト
チャート
までのトラッキングエラー信号、フィードバック制御信
号、学習制御信号及び駆動信号の波形図
形図
形図
形図
た場合の学習開始から終了までのトラッキングエラー信
号、学習制御信号及び駆動信号の波形図
形図
制御部との間に学習制御部を設けた本発明の第2実施形
態のブロック図
了までのトラッキングエラー信号、トラッキングエラー
学習信号、トラッキングエラー信号とトラッキングエラ
ー学習信号の和信号、学習制御信号及び駆動信号の波形
図
形図
形図
形図
系統の構成原理の説明図
度に対する固定摩擦の特性図
ードバック制御系による偏心追従誤差の説明図
25)
I^repeat(t) を、N個の短冊関数の高さの組を使って
表現することを考える。 I^repeat(t) =Ci (10) ただし、i=floor(t/T)であり、Tはそれぞ
れの短冊関数の時間幅を示す(つまりT=TL/Nであ
り、iは0≦i≦N−1の整数となる)。ここでflo
or(x)は、xより小さいかあるいはxに等しい、x
にもっとも近い整数を返す関数である。
^repeat(t) を、次式のようにN個の短冊関数の総和を
使って表現することを考える。
が1となる範囲の時間幅を示す(つまり、T=TL/N
であり、iは0≦i≦N−1の整数である。)。
3)
ジのガイドレールに対する速度χドットの反転時に、固
体摩擦Ffricの符号がステップ的に例えばマイナスから
プラスに急変するところに、フィードバック制御による
補償が困難な原因がある。
で、0≦i≦(N−1)となり、例えばi=floor
(t/T)により求めて更新する。ただし、Cilastは
更新前のCi値を表し、Cinewは更新後のCi値を表
す。この式では、例えばi=floor(t/T)によるiの算出
結果によって、現在時刻tにおいて更新すべきCiを選
択し、その1サンプル(Tsample時間前)のCi値(C
ilast)に対して、IFB(t) を入力とする微分演算を施
して、現在時刻tにおけるCi値の更新結果(C
inew)を求める。i=floor(t/T)によって
算出されたi以外のインデックス番号を持つ短冊の高さ
Ciに対しては、その更新を行なわない(つまり、この
場合Cinew =Cila st)。以上の処理をまとめると次
のようになる。
置、例えばディスク中周付近で学習して近似関数を得る
場合、他の半径方向位置にシークして移動して、トラッ
ク制御を行う場合において、獲得された近似関数では誤
差を生じ、近似が不十分な場合がある。例えば、ディス
クのトラックの真円度が内周と外周で異なっていたり、
スピンドル回転に伴う周期外乱の位相や振幅の内外周で
の差が無視できなかったり、シングル駆動型の構造をも
つピックアップを使用する場合、内周と外周で摩擦の大
きさが異なる場合がある。
体回転に同期してキャリッジ88を駆動する駆動電流I
VCMの大部分は媒体回転に同期した周期の繰返し信号で
あると見做せ、例えば図6に示すような電流パターンと
して捉えることができる。この図6のように、周期的に
繰り返す電流パターンを未知な駆動電流関数Irepeat
(t)として捉え、図6のように媒体1回転の周期TL
をN分割した短冊の高さで近似表現することを考える。
ここでN分割した短冊1個当りの時間幅Tは T=TL/N . となる。
数である。(3)式に示すように、tの値に応じて、i
を決定し、つまり学習対象とする短冊Ciを選択し、そ
の時の制御信号の値IFB(t) を入力とした積分演算を行
う。この(3)式に従った学習則によれば、学習則の入
力であるIFBが略ゼロになるまで、各短冊の高さが積分
されていくので、学習収束後は、短冊C0〜CN-1で表わ
される近似関数I^repeat(t) は、未知の駆動電流関数
であるIrepeat(t) を近似した関数になる。
て、同様の処理が行われる。他の短冊が選択されている
間は、mem[i]の値の更新は行なわれない。ディスクが1
回転して、再び短冊の高さCiが選択されたときには、
mem[i]が既に格納されている前の回転までの積分結果を
初期値として、(5)式の積分演算がさらに行われてい
く。
のフィードバック制御信号IFBに含まれる外乱成分を、
図11(C)のように学習結果として出力する学習制御
信号I^repeatに、段階的に移し込んでいく処理とな
る。そして学習終了側の時刻0.2〜0.25secに
至ると、学習開始時に図11(B)のフィードバック制
御信号IFBに含まれていた外乱成分は、ほとんど図11
(C)のフィードフォワード出力となる学習制御信号I
^repeatに移し込まれてしまい、その結果、図11
(A)のトラッキングエラー信号TESに外乱は見られ
なくなる。
Claims (13)
- 【請求項1】媒体の任意のトラック位置に移動するヘッ
ドと、 媒体上のトラックの所定位置を基準とした前記ヘッドの
位置決めされた位置の位置ずれ量に応じた位置信号を検
出して出力する位置信号検出部と、 前記位置信号を入力し、前記位置ずれ量を零に抑圧する
ように前記ヘッドを移動する制御信号を演算するフィー
ドバック演算部と、 前記フィードバック演算部の制御信号に基づき前記トラ
ックに追従させるように前記ヘッドを駆動する駆動部
と、を備えた記憶装置に於いて、 周期性外乱に対する位置ずれ量を零とするための媒体回
転1周分の未知の関数を、近似推定した近似関数として
学習アルゴリズムにより獲得して記憶する学習制御部を
設けたことを特徴とする記憶装置。 - 【請求項2】請求項1記載の記憶装置に於いて、前記学
習制御部は、前記未知の関数を、媒体回転1周分の時間
をN分割した各区間0〜(N−1)に対する短冊の高さ
C0〜CN-1 で近似推定した近似関数として学習アルゴ
リズムにより獲得して記憶することを特徴とする記憶装
置。 - 【請求項3】請求項2記載の記憶装置に於いて、前記学
習制御部は、前記フィードバック演算部と駆動部との間
に設けられ、媒体回転1周分の時間をTL とした場合、
媒体1回転の開始時間t=0から終了時間t=TL で繰
り返す未知の駆動電流関数Irepeat(t)(ただし、0
≦t<TL 、TL は媒体1回転に要する時間)を、媒体
回転1周分の時間TL をN分割した区間番号i=0〜
(N−1)をもつ各区間(ただし、各区間の時間幅T
は、T=TL /N)の短冊の高さCi(ただし、iは区
間番号で、0≦i≦(N−1))で近似推定した近似関
数I^repeat(t)(ただし、0≦t<TL 、TL は媒
体1回転に要する時間)として学習アルゴリズムにより
獲得して記憶することを特徴とする記憶装置。 - 【請求項4】請求項3記載の記憶装置に於いて、前記学
習制御部は、 前記近似関数I^repeat(t)の各区間の短冊の高さC
iを格納する複数の記憶セルを備えたメモリと、 前記フィードバック演算部から出力される制御信号IFB
をサンプリングするサンプル部と、 前記サンプル部でサンプリングした制御信号IFB、所定
の学習ゲインKlearnに基づき、前記メモリの各記憶セ
ルに格納した前記近似関数I^repeat(t)の各区間の
短冊の高さCiを、 【数1】 但し、iは時間tで決定される区間の番号で、0≦i≦
(N−1) により求めて更新する近似関数演算部と、 前記媒体回転の分割周期Tに同期して前記記憶セルに記
憶した前記近似関数I^repeat(t)の各区間の短冊の
高さCiを学習制御信号として読み出し、前記フィード
バック演算部からの制御信号IFBに加算して前記駆動部
に駆動信号IVC M を供給するフィードフォーワード出力
部と、を備え、 学習時には、前記メモリ、サンプル部、近似関数演算部
及びフィードフォーワード出力部を前記媒体回転に同期
して制御することを特徴とする記憶装置。 - 【請求項5】請求項4記載の記憶装置に於いて、 前記サンプル部は、前記分割周期Tより短い所定周期T
sampleで制御信号IFBをサンプリングし、 前記近似関数演算部は、前記サンプル周期Tsample毎
に、前記サンプル部でサンプリングした制御信号IFB、
所定の学習ゲインKlearn に基づき前記メモリの各記憶
セルに格納した前記近似関数I^repeat(t)の各区間
の短冊の高さCiを、 【数2】 但し、iは時間tで決定される区間の番号で、0≦i≦
(N−1) によりを求めて更新し、 前記フィードフォーワード出力部は、前記サンプル周期
Tsample毎に、前記記憶セルに記憶した前記近似関数I
^repeat(t)の各区間の短冊の高さCiを媒体回転に
同期して読み出し前記フィードバック演算部からの制御
信号IFBに加算して前記駆動部に駆動信号IVCM を供給
することを特徴とする記憶装置。 - 【請求項6】請求項3記載の記憶装置に於いて、前記フ
ィードフォーワード出力部は、前記メモリの各記憶セル
に記憶した近似関数I^repeat(t) の、所定の時間Δt
leadだけ進んだ時刻に対する値を読み出して出力するこ
とを特徴とする記憶装置。 - 【請求項7】請求項2記載の記憶装置に於いて、前記学
習制御部は、前記位置信号検出部とフィードバック演算
部との間に設けられ、媒体回転1周分の時間をTL とし
た場合、媒体1回転の開始時間t=0から終了時間t=
TL で繰り返す未知の位置関数TESrepeat(t)(た
だし、0≦t<TL 、TL は媒体1回転に要する時間)
を、媒体回転1周分の時間TL をN分割した区間番号i
=0〜(N−1)をもつ各区間の短冊の高さCi(ただ
し、iは区間番号で、0≦i≦(N−1))で近似推定
した近似関数TES^repeat(t)(ただし、0≦t<
TL 、TL は媒体1回転に要する時間)として学習アル
ゴリズムにより獲得して記憶することを特徴とする記憶
装置。 - 【請求項8】請求項1記載の記憶装置に於いて、前記学
習制御部は、特定のタイミングで特定の時間だけ前記学
習アルゴリズムによる前記近似関数の獲得動作を行い、
学習後は、獲得した前記近似関数を、媒体回転に同期し
て出力して、フィードフォワード制御することを特徴と
する記憶装置。 - 【請求項9】請求項8記載の記憶装置に於いて、前記学
習制御部は、装置に対する前記媒体の挿入直後のタイミ
ングで特定の時間だけ前記学習アルゴリズムによる前記
近似関数の獲得動作を行い、学習後のトラッキング制御
時に、獲得した前記近似関数を、媒体回転に同期して出
力して周期性外乱を除去するフィードフォーワード制御
を行うことを特徴とする記憶装置。 - 【請求項10】請求項8記載の記憶装置に於いて、前記
学習制御部は、学習後のトラックジャンプ時及びシーク
制御時に、獲得した前記近似関数を、媒体回転に同期し
て出力して周期性外乱を除去するフィードフォーワード
制御を行うことを特徴とする記憶装置。 - 【請求項11】請求項8又は10記載の記憶装置に於い
て、前記学習制御部は、前記近似関数の獲得動作時にお
いて、ディスク半径方向位置の複数箇所で、それぞれの
箇所に対する近似関数の獲得動作を行い、前記学習後の
フィードフォワード時においては、その時の半径方向位
置に応じて、使用する近似関数を選択し、フィードフォ
ワードすることを特徴とする記憶装置。 - 【請求項12】請求項11記載の記憶装置に於いて、前
記学習制御部は、複数箇所での近似関数獲得動作に関
し、既に別の箇所で獲得された近似関数が存在する場
合、既に存在している近似関数データを初期値として学
習アルゴリズムを適用することを特徴とする記憶装置。 - 【請求項13】請求項1記載の記憶装置に於いて、前記
ヘッドは、媒体のトラックを横切る方向に移動自在なキ
ャリッジ上に対物レンズをフォーカス制御自在に搭載
し、前記キャリッジの移動により光ビームをトラックに
追従させるトラッキング制御と光ビームを任意のトラッ
ク位置に移動するシーク制御の両方を行うシングル駆動
型の構造を備えたことを特徴とする記憶装置。
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