JP2001014817A

JP2001014817A - 位置決め制御装置

Info

Publication number: JP2001014817A
Application number: JP11186960A
Authority: JP
Inventors: Jun Ishikawa; 潤石川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】暴走することなく、微動部を微動アクチュエ
ータの可動範囲よりも長い距離を高速で移動させる。【解決手段】開示される位置決め制御装置は、ヘッド
移動機構１の微動部の参照軌道を規定する参照位置軌道
データｐ（ｉ）及び参照加速度軌道データａ（ｉ）を生
成する軌道生成手段２６と、参照位置軌道データｐ
（ｉ）と、微動部から供給される位置誤差信号Ｄ_Ｅとの
差に基づいて、微動部を位置決めするための出力データ
Ｄ_Ｃ１を出力する微動コントローラ２４と、出力データ
Ｄ_Ｃ１に基づいて、粗動部を位置決めするための出力デ
ータＤ_Ｃ２を生成する粗動コントローラ２５と、参照加
速度軌道データａ（ｉ）を出力データＤ_Ｃ２に加算して
粗動アクチュエータに供給する加算器２７とを備えてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、粗動アクチュエ
ータと、この粗動アクチュエータにより駆動される粗動
部の一端に固定された微動アクチュエータとを協調制御
することにより、微動アクチュエータの一端に取り付け
られた微動部の位置決めを行う位置決め制御装置に関
し、特に、光ディスク装置や磁気ディスク装置等のヘッ
ドの位置決め制御を行う位置決め制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置や磁気ディスク装置等の
ディスク装置の中には、最近、近年の記憶容量の大容量
化に伴う高記録密度化に対処するため、例えば、特開平
６−９６５４５号公報や特開平９−２５１７３９号公報
に開示されているように、２ステージ協調位置決め機
構、あるいは２段アクチュエータと呼ばれるヘッド移動
機構により、光ディスクや磁気ディスクの所定の位置に
ヘッドが位置決めされるものがある。この種のヘッド移
動機構は、可動範囲はセンチメートル・オーダと大きい
が位置決め精度の低い粗動アクチュエータと、この粗動
アクチュエータにより駆動されるアームの一端に固定さ
れ、可動範囲はミリメートル・オーダ又はナノメートル
・オーダと小さいが位置決め精度の高い微動アクチュエ
ータとからなり、これらを協調制御することにより、セ
ンチメートル・オーダの大きな可動範囲とナノメートル
・オーダの高い位置決め精度とを両立させている。

【０００３】このうち、光ディスク装置においては、粗
動アクチュエータ及び微動アクチュエータのいずれにも
ボイスコイル・モータを使用しているため、微動アクチ
ュエータを構成するボイスコイル・モータの可動範囲は
数ｍｍであり、３０ｎｍ程度の位置決め精度を実現して
いる。これに対し、磁気ディスク装置においては、粗動
アクチュエータにはボイスコイル・モータを使用してい
るが、微動アクチュエータにはピエゾ素子等の電歪素子
を使用しているため、微動アクチュエータを構成する電
歪素子の可動範囲は５００ｎｍ前後と非常に狭く、５０
ｎｍ以下の位置決め精度を実現している。

【０００４】ところで、上記したディスク装置のヘッド
の位置決め制御においては、通常、ヘッドの目標位置と
実際の位置との誤差がなくなるように、フィードバック
制御を行うと共に、外部からの影響を抑圧するために、
そのフィードバック・ループに積分器を挿入している。
この積分器が挿入された制御系は、応答が遅い傾向があ
る。したがって、ヘッドを現在の位置から目標位置近傍
まで高速で移動させるシーク動作において、微動アクチ
ュエータに供給される制御信号の振幅が微動アクチュエ
ータの可動範囲を越えた場合には、応答の遅い上記積分
器がいわゆるワインドアップを起こして制御系が発振
し、ヘッドが暴走してしまう場合がある。この制御系が
発振するという不都合は、ディスク装置のヘッドの位置
決め制御だけでなく、微動アクチュエータの可動範囲が
実用上制限される機構の位置決め制御において、一般的
に起こり得ることがよく知られている。

【０００５】そこで、上記した不都合を解決するため
に、光ディスク装置のヘッドの位置決め制御において
は、従来から、以下に示す方法が提案されていた。（１）ヘッドの現在の位置と目標の位置との距離が大
きい間は、２ステージ協調位置決め制御から一旦粗動ア
クチュエータだけを制御する位置決め精度の低い１ステ
ージ位置決め制御に切り替えてヘッドを移動させ、ヘッ
ドが目標の位置近傍に移動した後は、再び２ステージ協
調位置決め制御に切り替える。以下、これを第１の従来
例と呼ぶ。（２）ヘッドの現在の位置と目標の位置との距離が微
動アクチュエータの可動範囲内である場合には、粗動ア
クチュエータを実質上固定し、微動アクチュエータだけ
を制御してヘッドを移動させる（トラックジャンプ）。
以下、これを第２の従来例と呼ぶ。

【０００６】一方、磁気ディスク装置のヘッドの位置決
め制御においては、従来から、以下に示す方法が提案さ
れていた。（３）特許第２７２５５４７号公報には、一般的な１
ステージ位置決め制御において、制御対象のモデルを駆
動して加速度次元のフィードフォワード制御則を生成し
て高精度な軌道追従制御を実現する方法が開示されてい
る。以下、これを第３の従来例と呼ぶ。（４）特開平１０−７８８１１号公報には、微動部の
参照位置軌道データ、参照速度軌道データ及び参照加速
度軌道データにより規定される参照軌道をテーブルに記
憶して、これを任意の移動距離及び移動時間にあわせて
変換して生成し、軌道に関するメモリの記憶容量を節約
する方法が開示されている。以下、これを第４の従来例
と呼ぶ。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した第
１〜第４の従来例による位置決め制御においては、以下
に示すような欠点があった。すなわち、第１の従来例に
おいては、一旦１ステージ位置決め制御に切り替えた
後、再び２ステージ協調位置決め制御に切り替える時間
的なオーバーヘッドが大きいので、位置決め速度が非常
に遅いという欠点がある。また、第２の従来例において
は、微動アクチュエータの可動範囲内（実際にはさらに
２０％程度の余裕を見込む必要がある）でしかヘッドを
移動させることができないので、微動アクチュエータの
可動範囲が狭い磁気ディスク装置の位置決め制御では、
ヘッドを目標の位置まで移動させることができず、適用
できないという欠点がある。

【０００８】さらに、第３の従来例においては、軌道の
生成に際して、ディジタル制御特有の制御則の計算に要
する演算時間の遅れを考慮していないので、この方式に
より生成される加速度次元のフィードフォワード制御を
現在ディジタル制御が一般的になった位置決め制御装置
に適用しても、十分な軌道追従精度が得られないという
欠点がある。また、第４の従来例においては、演算時間
の遅れの影響を正しく考慮して、移動時間に対する参照
軌道を１個のテーブルから変換して生成することができ
ないという欠点がある。

【０００９】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、粗動アクチュエータと、この粗動アクチュエー
タにより駆動される粗動部の一端に固定された微動アク
チュエータとを協調制御して、微動アクチュエータの一
端に取り付けられた微動部を位置決めする場合、暴走す
ることなく、微動部を微動アクチュエータの可動範囲よ
りも長い距離を高速で移動させることができる位置決め
制御装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、粗動アクチュエータと、こ
の粗動アクチュエータにより駆動される粗動部の一端に
固定された微動アクチュエータとを協調制御することに
より、微動アクチュエータの一端に取り付けられた微動
部の位置決めを行う位置決め制御装置に係り、上記微動
部の参照軌道を規定する少なくとも参照位置軌道及び参
照加速度軌道を生成する軌道生成手段と、上記参照位置
軌道と、上記微動部から供給される位置誤差信号との差
に基づいて、上記微動部を位置決めするための微動制御
信号を生成する微動制御手段と、上記微動制御信号に基
づいて、上記粗動部を位置決めするための粗動制御信号
を生成する粗動制御手段と、上記参照加速度軌道を上記
粗動制御信号に加算して上記粗動アクチュエータに供給
する加算手段とを備えてなることを特徴としている。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の位置決め制御装置に係り、上記軌道生成手段は、信
号生成上の時間遅延を考慮して、上記参照位置軌道を生
成することを特徴としている。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の位置決め制御装置に係り、信号生成上の時間
遅延を考慮して離散化された制御対象の数値モデルを所
定の状態方程式を用いて求めて少なくとも上記参照位置
軌道を生成する演算手段と、上記微動部を現在位置から
目標位置まで移動させるのに要する移動時間と上記微動
部が移動する移動距離とを反映させた数値列である基準
位置軌道列を生成する基準位置軌道列生成手段と、上記
演算手段の演算結果と上記基準位置軌道列とに基づい
て、上記参照加速度軌道を生成する参照加速度軌道生成
手段とを備えてなることを特徴としている。

【００１３】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の位置決め制御装置に係り、上記基準位置軌道列生成
手段は、上記微動部が初期位置から基準移動量までにサ
ンプリング時間Ｎ（Ｎは整数）で移動した後、サンプリ
ング時間Ｍ（Ｍは整数）だけ上記基準移動量の位置に維
持されるのに対応した位置のデータが記憶された位置軌
道テーブルを有し、式（２）を満たす整数である取り出
し間隔Ｘ及び基準移動時間Ｙを用いて、連続して取り出
される位置のデータ同士のサンプリング時間の差がいず
れも基準移動時間Ｙとなるように、上記位置軌道テーブ
ルよりＸ個毎に位置のデータを取り出し、各位置のデー
タに所定の移動距離をそれぞれ乗算することにより、テ
ーブル参照値の変換を行った後、上記微動部の現在の目
標位置に得られた各変換後のテーブル参照値を加算する
ことにより、上記基準位置軌道列を生成することを特徴
としている。

【００１４】

【数２】Ｎ≦Ｘ×Ｙ≦（Ｎ＋Ｍ）…（２）

【００１５】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の位置決め制御装置に係り、上記基準移動量は、上記
微動部の移動距離又は制御部の内部状態スケーリングに
対応した値であることを特徴としている。

【００１６】また、請求項６記載の発明は、請求項１乃
至５のいずれか１に記載の位置決め制御装置に係り、上
記軌道生成手段は、上記微動部の参照軌道を規定する参
照速度軌道を生成し、上記微動制御手段は、上記参照速
度軌道と、上記微動部から供給される速度検出信号との
差にも基づいて、上記微動制御信号を生成することを特
徴としている。

【００１７】また、請求項７記載の発明は、請求項１乃
至６のいずれか１に記載の位置決め制御装置に係り、上
記粗動アクチュエータはボイスコイル・モータからな
り、上記微動アクチュエータは電歪素子からなり、上記
粗動部はキャリッジアームからなり、上記微動部は磁気
ヘッドからなることを特徴としている。

【００１８】

【作用】この発明の構成によれば、暴走することなく、
微動部を微動アクチュエータの可動範囲よりも長い距離
を高速で移動させることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の一実施例である磁
気ディスク装置のヘッド移動機構１の位置決め制御装置
２の電気的構成を示すブロック図である。ヘッド移動機
構１は、図２に示すように、キャリッジアームからなる
粗動部１１と、ボイスコイル・モータからなる粗動アク
チュエータ１２と、ピエゾ素子等の電歪素子からなる微
動アクチュエータ１３と、サスペンション付きの磁気ヘ
ッドからなる微動部１４とから概略構成されている。粗
動部１１は、その一端に粗動アクチュエータ１２が固定
されていると共に、その他端に微動アクチュエータ１３
を介して微動部１４が取り付けられている。粗動アクチ
ュエータ１２は、位置決め制御装置２から供給される制
御信号Ｓ_Ｃ１に基づいて、粗動部１１を駆動することに
より、微動アクチュエータ１３及び微動部１４をピボッ
ト１１ａを中心に図中Ｘ方向（図示せぬ磁気ディスクの
半径方向）に移動させる。また、微動アクチュエータ１
３は、位置決め制御装置２から供給される制御信号Ｓ
_Ｃ２に基づいて図中Ｙ方向に伸縮して、微動部１４を図
中Ｘ方向に微動させる。微動部１４は、位置決めの対象
である磁気ヘッドの位置と目標のトラックの位置との誤
差を示す位置誤差信号Ｓ_Ｅを出力し、位置決め制御装置
２に供給する。

【００２０】ここで、図３及び図４にヘッド移動機構１
の周波数特性の一例を示す。図３は、粗動アクチュエー
タ１２の入力端から微動部１４の出力端（トラックラン
ナウトを零とした場合は磁気ヘッドの位置に相当）まで
の周波数特性の一例であり、（ａ）はゲイン特性の一
例、（ｂ）は位相特性の一例である。図３（ａ）及び
（ｂ）から分かるように、低周波数域のゲイン特性が−
４０ｄＢ／ｄｅｃの傾きを有し、位相特性が略−１８０
度であるので、制御信号Ｓ_Ｃ１は、磁気ヘッドの位置の
加速度の次元に相当している。したがって、制御信号Ｓ
_Ｃ１の振幅に制限があった場合でも、それは加速度に対
する制限であり、物理的にストッパーなどにぶつかるま
でが粗動アクチュエータ１２の可動範囲となるだけであ
り、事実上、磁気ヘッドの位置の変位には制限が加わら
ない。図４は、微動アクチュエータ１３の入力端から微
動部１４の出力端（トラックランナウトを零とした場合
は磁気ヘッドの位置に相当）までの周波数特性の一例で
あり、（ａ）はゲイン特性の一例、（ｂ）は位相特性の
一例である。図４（ａ）及び（ｂ）から分かるように、
低周波数域のゲイン特性が略水平であり、位相特性が略
０度であるので、制御信号Ｓ_Ｃ２は、直接、磁気ヘッド
の位置の次元に対応していることがわかる。したがっ
て、制御信号Ｓ_Ｃ２の振幅に電源電圧等により制限があ
った場合には、それがそのまま微動アクチュエータ１３
の可動範囲の制限となる。以上説明したように、典型的
な磁気ディスク装置の場合では、電源電圧（例えば、±
３０Ｖなど）等による制御信号Ｓ_Ｃ２の振幅の制限は、
微動アクチュエータ１３の可動範囲の制限（例えば、±
５００ｎｍ）となり、非常に狭い。

【００２１】また、位置決め制御装置２は、図１に示す
ように、サンプラ２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、減算器
２３と、微動コントローラ２４と、粗動コントローラ２
５と、軌道生成手段２６と、加算器２７と、Ｄ／Ａ変換
器２８及び２９と、フィルタ３０及び３１とから概略構
成されている。これらのうち、減算器２３、微動コント
ローラ２４、粗動コントローラ２５、軌道生成手段２
６、加算器２７は、いずれもデジタル回路で構成されて
いる。サンプラ２１は、ヘッド移動機構１の微動部１４
から供給される位置誤差信号Ｓ_Ｅを所定のサンプリング
時間でサンプリングしてＡ／Ｄ変換器２２に供給する。
Ａ／Ｄ変換器２２は、サンプラ２１の出力信号を離散的
な位置誤差データＤ_Ｅにデジタル変換して減算器２３に
供給する。減算器２３は、軌道生成手段２６から供給さ
れる参照位置軌道データｐ（ｉ）から位置誤差データＤ
_Ｅを減算して微動コントローラ２４に供給する。

【００２２】微動コントローラ２４は、減算器２３の出
力データ（ｐ（ｉ）−Ｄ_Ｅ）に基づいて、磁気ヘッドを
磁気ディスクの目標位置に位置決めするための出力デー
タＤ _Ｃ１を生成するものであり、図５に示すように、積
分補償器４１と、位相補償器４２と、加算器４３とから
概略構成されている。積分補償器４１は、加算器４４
と、ユニット・ディレイ４５と、乗算器４６とから概略
構成されている。加算器４４は、減算器２３の出力デー
タ（ｐ（ｉ）−Ｄ_Ｅ）と、ユニット・ディレイ４５の出
力データとを加算して加算結果をユニット・ディレイ４
５に供給する。ユニット・ディレイ４５は、加算器４４
の出力データを所定時間（１／ｚ）遅延した後、加算器
４４及び乗算器４６に供給する。乗算器４６は、ユニッ
ト・ディレイ４５の出力データに所定係数（ＫｉＦ）を
乗算して乗算結果を加算器４３に供給する。

【００２３】位相補償器４２は、乗算器４７〜５０と、
加算器５１及び５２と、ユニット・ディレイ５３とから
概略構成されている。乗算器４７及び４８は、それぞれ
減算器２３の出力データ（ｐ（ｉ）−Ｄ_Ｅ）に所定係数
（ＢＦ）及び（ＤＦ）を乗算して乗算結果を加算器５１
及び５２に供給する。加算器５１は、乗算器４７の出力
データと、乗算器４９の出力データとを加算して加算結
果をユニット・ディレイ５３に供給する。ユニット・デ
ィレイ５３は、加算器５１の出力データを所定時間（１
／ｚ）遅延した後、乗算器４９及び５０に供給する。乗
算器４９及び５０は、それぞれユニット・ディレイ５３
の出力データに所定係数（ＡＦ）及び（ＣＦ）を乗算し
て乗算結果を加算器５１及び５２に供給する。乗算器４
９の所定係数（ＡＦ）は、位相補償器４２の極を決定す
るフィードバック・ゲインである。加算器５２は、乗算
器４８の出力データと、乗算器５０の出力データとを加
算して加算結果を加算器４３に供給する。加算器４３
は、積分補償器４１の出力データと、位相補償器４２の
出力データとを加算して加算結果を出力データＤ_Ｃ１と
して粗動コントローラ２５及びＤ／Ａ変換器２９に供給
する。図６は、微動コントローラ２４の周波数特性の一
例であり、（ａ）はゲイン特性の一例、（ｂ）は位相特
性の一例である。図６から分かるように、微動コントロ
ーラ２４は、積分補償を基本的な役割としている。

【００２４】粗動コントローラ２５は、微動コントロー
ラ２４の出力データＤ_Ｃ１を微動アクチュエータ１３の
変位とみなしてこれを零とするように粗動アクチュエー
タ１２を駆動するための出力データＤ_Ｃ２を生成するも
のであり、図７に示すように、積分補償器６１と、位相
補償器６２と、加算器６３とから概略構成されている。
積分補償器６１は、加算器６４と、ユニット・ディレイ
６５と、乗算器６６とから概略構成されている。加算器
６４は、微動コントローラ２４の出力データＤ _Ｃ１と、
ユニット・ディレイ６５の出力データとを加算して加算
結果をユニット・ディレイ６５に供給する。ユニット・
ディレイ６５は、加算器６４の出力データを所定時間
（１／ｚ）遅延した後、加算器６４及び乗算器６６に供
給する。乗算器６６は、ユニット・ディレイ６５の出力
データに所定係数（ＫｉＣ）を乗算して乗算結果を加算
器６３に供給する。

【００２５】位相補償器６２は、乗算器６７〜７０と、
加算器７１及び７２と、ユニット・ディレイ７３とから
概略構成されている。乗算器６７及び６８は、それぞれ
微動コントローラ２４の出力データＤ_Ｃ１に所定係数
（ＢＣ）及び（ＤＣ）を乗算して乗算結果を加算器７１
及び７２に供給する。加算器７１は、乗算器６７の出力
データと、乗算器６９の出力データとを加算して加算結
果をユニット・ディレイ７３に供給する。ユニット・デ
ィレイ７３は、加算器７１の出力データを所定時間（１
／ｚ）遅延した後、乗算器６９及び７０に供給する。乗
算器６９及び７０は、それぞれユニット・ディレイ７３
の出力データに所定係数（ＡＣ）及び（ＣＣ）を乗算し
て乗算結果を加算器７１及び７２に供給する。加算器７
２は、乗算器６８の出力データと、乗算器７０の出力デ
ータとを加算して加算結果を加算器６３に供給する。加
算器６３は、積分補償器６１の出力データと、位相補償
器６２の出力データとを加算して加算結果を出力データ
Ｄ_Ｃ２としてＤ／Ａ変換器２９に供給する。図８は、粗
動コントローラ２５の周波数特性の一例であり、（ａ）
はゲイン特性の一例、（ｂ）は位相特性の一例である。
図８から分かるように、粗動コントローラ２５は、周波
数５００Ｈｚ付近で位相を６０度程度回復させる位相補
償を基本的な役割としている。

【００２６】また、図１に示す軌道生成手段２６は、図
９に示すように、演算手段８１と、基準位置軌道列生成
手段８２と、減算器８３と、乗算器８４〜８６と、加減
算器８７とから概略構成されている。この実施例では、
ヘッド移動機構１を構成する粗動アクチュエータ１２の
入力端から微動部１４の出力端まで（以下、制御対象と
呼ぶ）は、図３にその一例を示すような周波数特性を有
している。この周波数特性は、２重積分器として近似す
ることができる。そこで、この実施例では、デジタル回
路における演算時間の遅れ（信号生成上の時間遅延）を
考慮して離散化された上記制御対象の数値モデルを、式
（３）で表される状態方程式を用いて、演算手段８１に
おいて求めることにする。

【００２７】

【数３】

【００２８】式（３）において、ｐ（ｉ）はｉ番目（ｉ
は整数）のサンプリング時刻における参照位置軌道デー
タ、ｖ（ｉ）はｉ番目のサンプリング時刻における参照
速度軌道データ、ａ（ｉ）はｉ番目のサンプリング時刻
における参照加速度軌道データ、ｕ（ｉ）は前回のサン
プリング時刻における参照加速度軌道データａ（ｉ−
１）、Ｔｓはデジタル回路におけるサンプリング時間、
Ｔｄはデジタル回路における演算時間の遅れである。な
お、前回のサンプリング時刻における参照加速度軌道デ
ータｕ（ｉ）は演算手段８１の内部に設けられたメモリ
に記憶されている。

【００２９】基準位置軌道列生成手段８２は、磁気ヘッ
ドを現在の目標位置から次の目標位置まで滑らかに移動
させるのに要する移動時間（サンプリング時間の整数
倍）と磁気ヘッドが移動する移動距離とを反映させた数
値列である基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成す
る。図１０は、基準位置軌道列生成手段８２の内部に設
けられ、基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成するの
に用いられる位置軌道テーブルに記憶されるデータの一
例である。この位置軌道テーブルには、磁気ヘッドが現
在位置から目標位置まで滑らかな軌道を描いて移動する
場合に対応して、サンプリング時間０の時の位置のデー
タ０からサンプリング時間２４０の時の位置のデータ
（以下、基準移動量という）１までが図１０に示す滑ら
かな曲線に対応して記憶されていると共に、サンプリン
グ時間２４１からサンプリング時間２５６までは基準移
動量１が記憶されている。

【００３０】また、図９に示す減算器８３は、基準位置
軌道列データｐｒ（ｉ）から参照位置軌道データｐ
（ｉ）を減算して減算結果を乗算器８４に供給する。乗
算器８４は、減算器８３の出力データに所定係数ｋｐを
乗算して乗算結果を加減算器８７に供給する。乗算器８
５は、演算手段８１から供給される参照速度軌道データ
ｖ（ｉ）に所定係数ｋｖを乗算して乗算結果を加減算器
８７に供給する。乗算器８６は、演算手段８１から供給
される前回のサンプリング時刻における参照加速度軌道
データｖ（ｉ）に所定係数ｋｕを乗算して乗算結果を加
減算器８７に供給する。係数ｋｐ、ｋｖ及びｋｕは、演
算手段８１により求められる数値モデルを安定化するた
めに、極配置法や最適レギュレータ法などを用いて求め
られた状態フィードバック係数である。加減算器８７
は、乗算器８４の出力データから乗算器８５及び８６そ
れぞれの出力データを減算して減算結果を参照加速度軌
道データａ（ｉ）として演算手段８１及び加算器２７に
供給する。すなわち、減算器８３、乗算器８４〜８６及
び加減算器８７は、式（４）に基づいて、参照加速度軌
道データａ（ｉ）を求める。

【００３１】

【数４】

【００３２】さらに、図１に示す加算器２７は、粗動コ
ントローラ２５の出力データＤ_Ｃ２と、軌道生成手段２
６から供給される参照加速度軌道データａ（ｉ）とを加
算して加算結果をＤ／Ａ変換器２８に供給する。Ｄ／Ａ
変換器２８は、加算器２７の出力データを連続的な信号
にアナログ変換してフィルタ３０に供給する。Ｄ／Ａ変
換器２９は、微動コントローラ２４の出力データＤ_Ｃ１
を連続的な信号にアナログ変換してフィルタ３１に供給
する。フィルタ３０は、Ｄ／Ａ変換器２８の出力信号の
周波数帯域を５００Ｈｚ程度に制限して機械共振を減衰
させた後、制御信号Ｓ_Ｃ１としてヘッド移動機構１の粗
動アクチュエータ１２に供給する。フィルタ３１は、Ｄ
／Ａ変換器２９の出力信号の周波数帯域を２ｋＨｚ前後
に制限して機械共振を減衰させた後、制御信号Ｓ_Ｃ２と
してヘッド移動機構１の微動アクチュエータ１３に供給
する。

【００３３】次に、上記構成の位置決め制御装置２の動
作について説明する。まず、磁気ヘッドをあるトラック
位置から別のトラック位置へ移動させるシーク動作を開
始する前の定常状態時の動作について説明する。ヘッド
移動機構１を構成する微動部１４から位置決め制御装置
２に供給された位置誤差信号Ｓ_Ｅは、サンプラ２１にお
いてサンプリングされた後、Ａ／Ｄ変換器２２において
位置誤差データＤ_Ｅに変換され、さらに、減算器２３に
おいて、軌道生成手段２６から供給された参照位置軌道
データｐ（ｉ）から位置誤差データＤ_Ｅが減算されて減
算結果（ｐ（ｉ）−Ｄ_Ｅ）（追従誤差）が微動コントロ
ーラ２４に供給される。今の場合、定常状態時の動作で
あるので、参照位置軌道データｐ（ｉ）は、現在の目標
位置に対応したデータに固定されている。

【００３４】これにより、微動コントローラ２４におい
て、減算器２３の出力データ（ｐ（ｉ）−Ｄ_Ｅ）に基づ
いて、磁気ヘッドを磁気ディスクの現在の目標位置に位
置決めするための出力データＤ_Ｃ１が生成され、出力デ
ータＤ_Ｃ１は、粗動コントローラ２５及びＤ／Ａ変換器
２９に供給される。微動コントローラ２４の出力データ
Ｄ_Ｃ１は、Ｄ／Ａ変換器２９において、アナログ変換さ
れた後、フィルタ３１において、その周波数帯域が２ｋ
Ｈｚ前後に制限され、制御信号Ｓ_Ｃ２としてヘッド移動
機構１の微動アクチュエータ１３に供給される。これに
より、微動部１４を構成するサスペンション付きの磁気
ヘッドは、２ｋＨｚ前後の帯域で高精度に位置決め制御
される。

【００３５】一方、粗動コントローラ２５において、微
動コントローラ２４の出力データＤ _Ｃ１に基づいて、微
動アクチュエータ１３の変位を零とするように粗動アク
チュエータ１２を駆動するための出力データＤ_Ｃ２が生
成される。粗動コントローラ２５の出力データＤ
_Ｃ２は、加算器２７において、軌道生成手段２６から供
給された、フィードフォワード入力としての参照加速度
軌道データａ（ｉ）と加算された後、加算結果がＤ／Ａ
変換器２８に供給される。今の場合、定常状態時の動作
であるので、参照加速度軌道データａ（ｉ）は、０であ
る。さらに、加算器２７の出力データは、Ｄ／Ａ変換器
２８において、アナログ変換された後、フィルタ３０に
おいて、その周波数帯域が５００Ｈｚ程度に制限され、
制御信号Ｓ_Ｃ１としてヘッド移動機構１の粗動アクチュ
エータ１２に供給される。これにより、粗動部１１を構
成するキャリッジアームは、微動部１４を構成するサス
ペンション付きの磁気ヘッドを追いかけるように制御さ
れる。

【００３６】このように、シーク動作を開始する前の定
常状態時においては、サスペンション付きの磁気ヘッド
を磁気ディスクの目標のトラックに精密に位置決めする
ために移動したピエゾ素子を追いかけてボイスコイル・
モータによりキャリッジアームが移動する協調制御が実
現される。したがって、本来のピエゾ素子の可動範囲
（キャリッジアームが固定されている場合に相当）では
位置決めできないような大きなトラックの揺れに対して
も、大まかな動きはボイスコイル・モータによりカバー
されるので、ピエゾ素子の高精度な位置決め状態が維持
できる。

【００３７】次に、図１１のフローチャートを参照し
て、シーク動作について説明する。なお、最初の計算時
は、参照位置軌道データｐ（０）は現在の目標位置、参
照速度軌道データｖ（０）は０とする。まず、軌道生成
手段２６は、パーソナルコンピュータ等の上位システム
などから磁気ヘッドの移動距離が供給されると、それを
受け取った（ステップＳＰ１）後、その移動距離に基づ
いて、基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）が一定値になる
までのサンプリング時間数を示す基準移動時間Ｙと、位
置軌道テーブルから連続して取り出された位置のデータ
同士のサンプリング時間の差がいずれも基準移動時間Ｙ
となるようにするために、先に取り出された位置のデー
タと次に取り出すべき位置のデータとの間の間隔を示す
取り出し間隔Ｘとを決定する（ステップＳＰ２）。な
お、基準移動時間Ｙは、参照軌道の生成終了時間（実質
上の所望の位置決め時間）に等しい訳ではないことに注
意されたい。また、この移動距離の供給と、取り出し間
隔Ｘ及び基準移動時間Ｙの決定とは、磁気ディスク装置
の使用状況や性能によって上位システムが行う動作であ
り、この発明の動作の本質には直接関係しない。今の場
合、基準移動時間Ｙは、図１０から分かるように、サン
プリング時間２４０である。

【００３８】次に、軌道生成手段２６は、取り出し間隔
Ｘを用いて位置軌道テーブルを参照して複数個の位置の
データを取り出し、各位置のデータに上記移動距離をそ
れぞれ乗算することにより、基準位置軌道列データｐｒ
（ｉ）の基となるテーブル参照値の変換を行った（ステ
ップＳＰ３）後、磁気ヘッドの現在の目標位置に得られ
た各変換後のテーブル参照値を加算することにより、１
個の基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成する（ステ
ップＳＰ４）。以下、サンプリング時間Ｔｓを８２．３
μｓとし、基準移動時間Ｙをサンプリング時間１２Ｔｓ
（すなわち、１２×８２．３＝９８７．６μｓ）とし、
磁気ヘッドを３．７μｍの移動距離を移動させる際に、
１個の基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成する場合
について説明する。２０×１２＝２４０であるから、取
り出し間隔Ｘは２０個となる。したがって、基準位置軌
道列データｐｒ（０）を２０番目の位置のデータとして
位置軌道テーブルを参照して取り出し、それに３．７μ
ｍを乗算することによりテーブル参照値の変換を行い、
以後、位置軌道テーブルを参照して２０個毎に位置のデ
ータを取り出し、それぞれに３．７μｍを乗算すること
により、２４０番目まで１２個の変換後のテーブル参照
値を得る。次に、磁気ヘッドの現在の目標位置に得られ
た各変換後のテーブル参照値を加算することにより、１
個の基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成する。

【００３９】次に、軌道生成手段２６は、基準位置軌道
列生成手段８２から順次供給される基準位置軌道列デー
タｐｒ（０）〜ｐｒ（Ｙ）を用いて、上記式（３）及び
式（４）により、参照加速度軌道データａ（ｉ）、参照
位置軌道データｐ（ｉ）、参照速度軌道データｖ（ｉ）
及び前回のサンプリング時刻における参照加速度軌道デ
ータｕ（ｉ）を生成すると共に、参照加速度軌道データ
ａ（ｉ）を加算器２７へ供給し、参照位置軌道データｐ
（ｉ）を減算器２３に供給する（ステップＳＰ５）。

【００４０】これにより、参照位置軌道データｐ（ｉ）
は、減算器２３において、Ａ／Ｄ変換器２２から供給さ
れた位置誤差データＤ_Ｅが減算され、減算結果（ｐ
（ｉ）−Ｄ_Ｅ）が微動コントローラ２４に供給される。
したがって、微動コントローラ２４において、データ
（ｐ（ｉ）−Ｄ_Ｅ）に基づいて出力データＤ_Ｃ１が生成
された後、出力データＤ_Ｃ１は、Ｄ／Ａ変換器２９にお
いてアナログ変換され、フィルタ３１においてその周波
数帯域が２ｋＨｚ前後に制限されて制御信号Ｓ_Ｃ２とし
てヘッド移動機構１の微動アクチュエータ１３に供給さ
れる。一方、粗動コントローラ２５において、微動コン
トローラ２４の出力データＤ _Ｃ１に基づいて出力データ
Ｄ_Ｃ２が生成される。したがって、出力データＤ
_Ｃ２は、加算器２７において軌道生成手段２６から供給
された参照加速度軌道データａ（ｉ）と加算された後、
Ｄ／Ａ変換器２８においてアナログ変換され、フィルタ
３０において、その周波数帯域が５００Ｈｚ程度に制限
され、制御信号Ｓ_Ｃ１としてヘッド移動機構１の粗動ア
クチュエータ１２に供給される。

【００４１】次に、軌道生成手段２６は、現在の時間が
基準移動時間Ｙ、今の場合、サンプリング時間２４０に
なったか否かを判断する（ステップＳＰ６）。この判断
結果が「ＮＯ」の場合には、軌道生成手段２６は、上記
したデータａ（ｉ）、ｐ（ｉ）、ｖ（ｉ）及びｕ（ｉ）
の生成と、データａ（ｉ）及びｐ（ｉ）の供給（ステッ
プＳＰ５の処理）を続行する。なお、データａ（ｉ）及
びｐ（ｉ）の供給に基づいた微動コントローラ２４その
他の動作については、上記ステップＳＰ５の場合と略同
様であるので、その説明を省略する。一方、現在の時間
が基準移動時間Ｙになった場合には、軌道生成手段２６
は、基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を目標位置に固定
した（ステップＳＰ７）後、上記したデータａ（ｉ）、
ｐ（ｉ）、ｖ（ｉ）及びｕ（ｉ）の生成と、データａ
（ｉ）及びｐ（ｉ）の供給を続行する（ステップＳＰ
８）。なお、データａ（ｉ）及びｐ（ｉ）の供給に基づ
いた微動コントローラ２４その他の動作については、上
記ステップＳＰ５の場合と略同様であるので、その説明
を省略する。

【００４２】次に、軌道生成手段２６は、状態フードバ
ック係数ｋｐ、ｋｖ及びｋｕによって決定される収束時
間が経過することにより、参照位置軌道データｐ（ｉ）
が実質上目標位置、すなわち、基準位置軌道列データの
最終値ｐｒ（Ｙ）に収束したか否かを判断する（ステッ
プＳＰ９）。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、軌道
生成手段２６は、上記したステップＳＰ８の処理を続行
する。なお、データａ（ｉ）及びｐ（ｉ）の供給に基づ
いた微動コントローラ２４その他の動作については、上
記ステップＳＰ５の場合と略同様であるので、その説明
を省略する。一方、参照位置軌道データｐ（ｉ）が実質
上目標位置に収束した場合には、軌道生成手段２６は、
その時点で、参照位置軌道データｐ（ｉ）の値を目標位
置に固定すると共に、参照加速度軌道データａ（ｉ）及
び参照速度軌道データｖ（ｉ）の値を共に値０に固定し
た（ステップＳＰ１０）後、固定した参照加速度軌道デ
ータａ（ｉ）を加算器２７へ供給し、参照位置軌道デー
タｐ（ｉ）を減算器２３に供給する（ステップＳＰ１
１）。なお、データａ（ｉ）及びｐ（ｉ）の供給に基づ
いた微動コントローラ２４その他の動作については、上
記ステップＳＰ５の場合と略同様であるので、その説明
を省略する。

【００４３】次に、軌道生成手段２６は、微動コントロ
ーラ２４その他の動作により実際の磁気ヘッドの軌道が
目標位置に収束したか否かを判断する（ステップＳＰ１
２）。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、軌道生成手
段２６は、上記したステップＳＰ１１の処理を続行す
る。なお、データａ（ｉ）及びｐ（ｉ）の供給に基づい
た微動コントローラ２４その他の動作については、上記
ステップＳＰ５の場合と略同様であるので、その説明を
省略する。一方、実際の磁気ヘッドの軌道が目標位置に
収束した場合には、軌道生成手段２６は、シーク動作を
終了し、定常状態時の動作に復帰する。

【００４４】ここで、図１２に上記ステップＳＰ４の処
理において生成された基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）
に基づいて生成されたデータの一例を示す。図１２
（ａ）は参照加速度軌道データａ（ｉ）のサンプリング
時間に対する変化の一例、図１２（ｂ）は参照速度軌道
データｖ（ｉ）のサンプリング時間に対する変化の一
例、図１２（ｃ）は参照位置軌道データｐ（ｉ）のサン
プリング時間に対する変化の一例である。

【００４５】上記ステップＳＰ４の処理は、基準移動時
間Ｙをサンプリング時間１２Ｔｓとし、磁気ヘッドを
３．７μｍの移動距離を移動させる際に、１個の基準位
置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成する場合についてであ
る。以下、基準移動時間Ｙをサンプリング時間４２Ｔｓ
（すなわち、４２×８２．３＝３．４５６６ｍｓ）と
し、磁気ヘッドを６０μｍの移動距離を移動させる際
に、１個の基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成する
場合について説明する。６×４２＝２５２であるから、
取り出し間隔Ｘは６個となる。したがって、基準位置軌
道列データｐｒ（０）を６番目の位置のデータとして位
置軌道テーブルを参照して取り出し、それに６０μｍを
乗算することによりテーブル参照値の変換を行い、以
後、位置軌道テーブルを参照して６個毎に位置のデータ
を取り出し、それぞれに６０μｍを乗算することによ
り、２５２番目まで４２個の変換後のテーブル参照値を
得る。次に、磁気ヘッドの現在の目標位置に得られた各
変換後のテーブル参照値を加算することにより、１個の
基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成する。ここで、
図１３に、上記基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）に基づ
いて生成されるデータの一例を示す。図１３（ａ）は参
照加速度軌道データａ（ｉ）のサンプリング時間に対す
る変化の一例、図１３（ｂ）は参照速度軌道データｖ
（ｉ）のサンプリング時間に対する変化の一例、図１３
（ｃ）は参照位置軌道データｐ（ｉ）のサンプリング時
間に対する変化の一例である。このように、この例の構
成によれば、１個の位置軌道テーブルから、様々な移動
距離及び移動時間に対応する参照軌道を、演算時間の遅
れＴｄの影響を考慮した上で生成することができる。

【００４６】次に、図１４〜図１６に、上記構成の磁気
ディスク装置のヘッド移動機構１の位置決め制御装置２
における実験結果の一例を示す。この実験においては、
サンプリング時間Ｔｓは８２．３μｓであり、デジタル
回路における演算時間の遅れＴｄは３０μｓであり、微
動アクチュエータ１３の可動範囲は０．８μｍであり、
上記ステップＳＰ４の処理において生成された基準位置
軌道列データｐｒ（ｉ）に基づいて生成されたデータを
用いて、基準移動時間Ｙをサンプリング時間１２Ｔｓと
し、磁気ヘッドを３．７μｍの移動距離を移動させたも
のである。図１４はシーク動作時の磁気ヘッドの位置の
軌道の一例であり、線ａは実際の磁気ヘッドの位置の軌
道の一例、線ｂは演算により得られた参照位置軌道の一
例である。また、図１５は微動アクチュエータ１３であ
るピエゾ素子の変位の一例、図１６は図１５のａの部分
の拡大図であり、ｂの部分はシーク動作によるピエゾ素
子の変位の一例である。

【００４７】図１４において、実際の磁気ヘッドの位置
の軌道ａと参照位置軌道ｂとを比較すると、この実施例
によって高い追従精度で、微動アクチュエータ１３の可
動範囲０．８μｍの４倍以上の移動距離（３．７μｍ）
を高速に（１ｍｓ以下）移動できていることが分かる。
また、図１５において、微動アクチュエータ１３の変位
のうち、正弦波状のうねりの部分は磁気ディスクの偏芯
に磁気ヘッドが追従するための定常値と見なすべきもの
であり、シーク動作に起因するものは図１６のｂの部分
であるが、それは最大でも０．３μｍ程度であるので、
協調制御が実現されていることが分かる。

【００４８】これに対し、従来のトラックジャンプを用
いた位置決め制御方法（第２の従来例）では、磁気ディ
スクの偏芯に磁気ヘッドが追従するための正弦波状のう
ねりがあるので、微動アクチュエータの可動範囲のマー
ジンは０．３μｍ程度しかなく、したがって、高々０．
３μｍまでの移動距離しか確保できない。この移動距離
は、上記実施例（３．７μｍ）の十分の一以下である。
また、図示しないが、演算時間の遅れＴｄを０として、
すなわち、演算時間遅れを考慮しないで上記式（３）を
用いて参照位置軌道データｐ（ｉ＋１）及び参照速度軌
道データｖ（ｉ＋１）を求めると、同じ移動時間の場
合、移動距離が１μｍでも、微動アクチュエータに供給
される制御信号の振幅が微動アクチュエータの可動範囲
を越えてしまう。このことより、この実施例において演
算時間の遅れＴｄの影響を考慮したことの効果も確認で
きる。

【００４９】このように、この例の構成によれば、動き
の遅い粗動アクチュエータ１２はフィードフォワード制
御で駆動され、その結果として生じた追従誤差のみをフ
ィードバック制御により高速に駆動される微動アクチュ
エータ１３で圧縮する協調動作が実現されるので、磁気
ヘッドの移動距離に比べて微動アクチュエータ１３の変
位は十分小さくなる。また、参照加速度軌道データａ
（ｉ）のフィードフォワードによって粗動部１１が移動
する距離を、デジタル回路における演算時間の遅れＴｄ
を考慮して厳密に参照位置軌道データｐ（ｉ）に反映さ
せることができるので、微動アクチュエータ１３が圧縮
するべき追従誤差がさらに減少する。したがって、微動
部１４を駆動する微動アクチュエータ１３の可動範囲が
狭い場合でも、その可動範囲以上の移動距離を２ステー
ジ協調位置決め制御のままで高速に磁気ヘッドを移動さ
せて高精度に位置決めすることができる。

【００５０】また、この例の構成によれば、軌道生成手
段２６は、磁気ヘッドが現在位置から目標位置まで滑ら
かな軌道を描いて移動する場合に対応して、サンプリン
グ時間０の時の位置のデータ０からサンプリング時間２
４０の時の基準移動量１までが記憶されていると共に、
サンプリング時間２４１からサンプリング時間２５６ま
では基準移動量１が記憶されている位置軌道テーブルを
有し、取り出し間隔Ｘを用いて位置軌道テーブルを参照
して複数個の位置のデータを取り出し、各位置のデータ
に上位システムから受け取った移動距離をそれぞれ乗算
することにより、基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）の基
となるテーブル参照値の変換を行った後、磁気ヘッドの
現在の目標位置に得られた各変換後のテーブル参照値を
加算することにより、１個の基準位置軌道列データｐｒ
（ｉ）を生成している。したがって、１個の位置軌道テ
ーブルから、複数個の基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）
を生成することができ、メモリの記憶容量を節約するこ
とができる。また、２４０の因数の組合せにより、より
多く細かい間隔で位置決め時間の調整を行うことができ
る。また、この例の構成によれば、デジタル回路におけ
る演算時間の遅れＴｄを考慮しているので、サンプリン
グ時間０における参照加速度軌道データａ（０）が積分
された結果として生成されるサンプリング時間１におけ
る参照位置軌道データｐ（１）の値は、演算時間の遅れ
Ｔｄが考慮されていない場合より小さい。

【００５１】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の実施例においては、位置軌道テーブルの最終値（基準
移動量）が１である例を示したが、これに限定されず、
磁気ヘッドの移動距離や、磁気ディスク装置や位置決め
制御装置２全体を制御するＣＰＵ（中央処理装置）の内
部状態スケーリングに対応した値に選んでも良い。後者
の場合、例えば、１トラック幅がＣＰＵ内部で１０２４
ビットにスケーリングされているのであれば、最終値を
１０２４と選んでも良い。また、上述の実施例において
は、位置軌道テーブルには、磁気ヘッドが現在位置から
目標位置まで滑らかな軌道を描いて移動する場合に対応
して、サンプリング時間０の時の位置のデータ０からサ
ンプリング時間２４０の時の１までを図１０に示す滑ら
かな曲線に対応して記憶すると共に、サンプリング時間
２４１からサンプリング時間２５６までは基準移動量１
を記憶した例を示したが、これに限定されない。位置軌
道テーブルは、要するに、磁気ヘッドが位置のデータ０
から基準移動量１までにサンプリング時間Ｎ（Ｎは整
数）で移動した後、サンプリング時間Ｍ（Ｍは整数）だ
け基準移動量１の位置に維持されるのに対応した位置の
データが記憶されるように構成すれば良い。また、上述
の実施例においては、取り出し間隔Ｘを用いて位置軌道
テーブルを参照して複数個の位置のデータを取り出し、
各位置のデータに上位システムから受け取った移動距離
をそれぞれ乗算することにより、テーブル参照値の変換
を行った後、磁気ヘッドの現在の目標位置に得られた各
変換後のテーブル参照値を加算することにより、１個の
基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成する例を示した
が、これに限定されない。要するに、式（５）を満たす
整数である取り出し間隔Ｘ及び基準移動時間Ｙを用い
て、連続して取り出される位置のデータ同士のサンプリ
ング時間の差がいずれも基準移動時間Ｙとなるように、
位置軌道テーブルよりＸ個毎に位置のデータを取り出
し、各位置のデータに上位システムから受け取った移動
距離をそれぞれ乗算することにより、テーブル参照値の
変換を行った後、磁気ヘッドの現在の目標位置に得られ
た各変換後のテーブル参照値を加算することにより、１
個の基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）を生成するように
構成すれば良い。

【００５２】

【数５】Ｎ≦Ｘ×Ｙ≦（Ｎ＋Ｍ）…（５）

【００５３】このように構成すれば、１個の位置軌道テ
ーブルから、複数個の基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）
（移動距離に関しては実質無限通り、移動時間に関して
は式（５）を満たすＸとＹの組合せだけ）を生成するこ
とができ、メモリの記憶容量を節約することができる。

【００５４】また、上述の実施例においては、微動コン
トローラ２４に参照位置軌道データｐ（ｉ）と位置誤差
データＤ_Ｅとの差のデータ（ｐ（ｉ）−Ｄ_Ｅ）を供給す
る場合について示したが、これに限定されず、微動コン
トローラ２４が速度データのフィードバックを含むＰＩ
Ｄ（比例・積分・微分）制御コントローラで構成されて
いる場合には、参照速度軌道データｖ（ｉ）と磁気ヘッ
ドの速度に関する速度検出データ（含：速度推定値）と
の差のデータもフィードバックするように構成しても良
い。

【００５５】また、上述の実施例では、軌道生成手段２
６は、ステップＳＰ９の処理において、状態フードバッ
ク係数ｋｐ、ｋｖ及びｋｕによって決定される収束時間
が経過することにより、参照位置軌道データｐ（ｉ）が
実質上目標位置に収束したか否かを判断すると共に、ス
テップＳＰ１２の処理において、微動コントローラ２４
その他の動作により実際の磁気ヘッドの軌道が目標位置
に収束したか否かを判断する例を示したが、これに限定
されない。例えば、実際に目標位置との誤差がある値以
下になったこと、あるいは予め設定された時間が経過し
たことにより、参照位置軌道データｐ（ｉ）や実際の磁
気ヘッドの軌道が収束したと判断するように構成しても
良い。

【００５６】また、上述の実施例においては、基準位置
軌道列データｐｒ（ｉ）は、基準位置軌道列生成手段８
２が生成する例を示したが、これに限定されず、磁気デ
ィスク装置や位置決め制御装置２全体を制御するＣＰＵ
が生成して、軌道生成手段２６に供給するように構成し
ても良い。また、上述の実施例においては、この発明を
磁気ディスク装置のヘッド移動機構の位置決め制御装置
に適用する例を示したが、これに限定されない。この発
明は、粗動アクチュエータと、この粗動アクチュエータ
により駆動される粗動部の一端に固定された微動アクチ
ュエータとを協調制御することにより、微動アクチュエ
ータの一端に取り付けられた微動部の位置決めを行う位
置決め制御装置であればどのようなものにも適用するこ
とができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、粗動アクチュエータと、この粗動アクチュエー
タにより駆動される粗動部の一端に固定された微動アク
チュエータとを協調制御して、微動アクチュエータの一
端に取り付けられた微動部を位置決めする場合、動きの
遅い粗動アクチュエータはフィードフォワード制御で駆
動され、その結果として生じた追従誤差のみをフィード
バック制御により高速に駆動される微動アクチュエータ
で圧縮する協調制御が実現されるので、移動距離に比べ
て微動アクチュエータの変位は十分小さくなり、２ステ
ージ協調位置決め制御のままで、暴走することなく、微
動部を微動アクチュエータの可動範囲よりも長い距離を
高速で移動させることができる。

【００５８】また、この発明の別の構成によれば、軌道
生成手段は、信号生成上の時間遅延を考慮して、前記参
照位置軌道を生成するので、信号生成上の時間遅延を考
慮しなかった場合と比べて、より厳密に粗動部の移動距
離を参照位置軌道に反映させることができる。これによ
り、微動アクチュエータが圧縮すべき追従誤差がさらに
減少し、微動部を従来より長い距離を微動アクチュエー
タの可動範囲を越えることなく、移動させることができ
る。また、この発明の別の構成によれば、軌道生成手段
は、演算手段と、基準位置軌道列生成手段と、参照加速
度軌道生成手段とを備えているので、予め求められた参
照加速度軌道を積分する場合と比べて、実際の要求仕様
である移動時間と移動距離とを容易に規定でき、参照軌
道の生成に反映できる。というのは、信号生成上の時間
遅延を考慮する場合、ある移動距離を移動させる参照加
速度軌道を予め求めておくことは難しいからである。

【００５９】また、この発明の別の構成によれば、基準
位置軌道列生成手段は、位置軌道テーブルよりＸ個毎に
位置のデータを取り出し、各位置のデータに所定の移動
距離をそれぞれ乗算することにより、テーブル参照値の
変換を行った後、微動部の現在の目標位置に得られた各
変換後のテーブル参照値を加算することにより、基準位
置軌道列を生成しているので、１個の位置軌道テーブル
から、複数（移動距離に関しては実質無限通り、移動時
間に関しては式（５）を満たすＸとＹの組合せだけ）の
基準位置軌道列を生成することができ、メモリの記憶容
量の節約ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である磁気ディスク装置の
ヘッド移動機構の位置決め制御装置の電気的構成を示す
ブロック図である。

【図２】ヘッド移動機構の機械的構成を示す平面図であ
る。

【図３】粗動アクチュエータの入力端から微動部の出力
端までの周波数特性の一例であり、（ａ）はゲイン特性
の一例、（ｂ）は位相特性の一例である。

【図４】微動アクチュエータの入力端から微動部の出力
端までの周波数特性の一例であり、（ａ）はゲイン特性
の一例、（ｂ）は位相特性の一例である。

【図５】微動コントローラの電気的構成を示すブロック
図である。

【図６】微動コントローラの周波数特性の一例であり、
（ａ）はゲイン特性の一例、（ｂ）は位相特性の一例で
ある。

【図７】粗動コントローラの電気的構成を示すブロック
図である。

【図８】粗動コントローラの周波数特性の一例であり、
（ａ）はゲイン特性の一例、（ｂ）は位相特性の一例で
ある。

【図９】軌道生成手段の電気的構成を示すブロック図で
ある。

【図１０】位置軌道テーブルに記憶されるデータの一例
を示す図である。

【図１１】同装置のシーク動作を表すフローチャートで
ある。

【図１２】基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）に基づいて
生成されたデータの一例を示す図であり、（ａ）は参照
加速度軌道データａ（ｉ）のサンプリング時間に対する
変化の一例、（ｂ）は参照速度軌道データｖ（ｉ）のサ
ンプリング時間に対する変化の一例、（ｃ）は参照位置
軌道データｐ（ｉ）のサンプリング時間に対する変化の
一例である。

【図１３】基準位置軌道列データｐｒ（ｉ）に基づいて
生成されたデータの他の一例を示す図であり、（ａ）は
参照加速度軌道データａ（ｉ）のサンプリング時間に対
する変化の一例、（ｂ）は参照速度軌道データｖ（ｉ）
のサンプリング時間に対する変化の一例、（ｃ）は参照
位置軌道データｐ（ｉ）のサンプリング時間に対する変
化の一例である。

【図１４】シーク動作時の磁気ヘッドの位置の軌道に関
する実験結果の一例を示す図である。

【図１５】微動アクチュエータの変位に関する実験結果
の一例を示す図である。

【図１６】図１５のａの部分の拡大図である。

【符号の説明】

１ヘッド移動機構２位置決め制御装置１１粗動部１２粗動アクチュエータ１３微動アクチュエータ１４微動部２４微動コントローラ（微動制御手段）２５粗動コントローラ（粗動制御手段）２６軌道生成手段２７加算器（加算手段）８１演算手段８２基準位置軌道列生成手段８３減算器（参照加速度軌道生成手段）８４〜８６乗算器（参照加速度軌道生成手段）８７加減算器（参照加速度軌道生成手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粗動アクチュエータと、この粗動アクチ
ュエータにより駆動される粗動部の一端に固定された微
動アクチュエータとを協調制御することにより、微動ア
クチュエータの一端に取り付けられた微動部の位置決め
を行う位置決め制御装置において、前記微動部の参照軌道を規定する少なくとも参照位置軌
道及び参照加速度軌道を生成する軌道生成手段と、前記参照位置軌道と、前記微動部から供給される位置誤
差信号との差に基づいて、前記微動部を位置決めするた
めの微動制御信号を生成する微動制御手段と、前記微動制御信号に基づいて、前記粗動部を位置決めす
るための粗動制御信号を生成する粗動制御手段と、前記参照加速度軌道を前記粗動制御信号に加算して前記
粗動アクチュエータに供給する加算手段とを備えてなる
ことを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項２】前記軌道生成手段は、信号生成上の時間
遅延を考慮して、前記参照位置軌道を生成することを特
徴とする請求項１記載の位置決め制御装置。
【請求項３】前記軌道生成手段は、信号生成上の時間遅延を考慮して離散化された制御対象
の数値モデルを所定の状態方程式を用いて求めて少なく
とも前記参照位置軌道を生成するための演算手段と、前記微動部を現在位置から目標位置まで移動させるのに
要する移動時間と前記微動部が移動する移動距離とを反
映させた数値列である基準位置軌道列を生成する基準位
置軌道列生成手段と、前記演算手段の演算結果と前記基準位置軌道列とに基づ
いて、前記参照加速度軌道を生成する参照加速度軌道生
成手段とを備えてなることを特徴とする請求項１又は２
記載の位置決め制御装置。
【請求項４】前記基準位置軌道列生成手段は、前記微動部が初期位置から基準移動量までにサンプリン
グ時間Ｎ（Ｎは整数）で移動した後、サンプリング時間
Ｍ（Ｍは整数）だけ前記基準移動量の位置に維持される
のに対応した位置のデータが記憶された位置軌道テーブ
ルを有し、式（１）を満たす整数である取り出し間隔Ｘ及び基準移
動時間Ｙを用いて、連続して取り出される位置のデータ
同士のサンプリング時間の差がいずれも基準移動時間Ｙ
となるように、前記位置軌道テーブルよりＸ個毎に位置
のデータを取り出し、各位置のデータに所定の移動距離
をそれぞれ乗算することにより、テーブル参照値の変換
を行った後、前記微動部の現在の目標位置に得られた各
変換後のテーブル参照値を加算することにより、前記基
準位置軌道列を生成することを特徴とする請求項３記載
の位置決め制御装置。【数１】Ｎ≦Ｘ×Ｙ≦（Ｎ＋Ｍ）…（１）
【請求項５】前記基準移動量は、前記微動部の移動距
離又は制御部の内部状態スケーリングに対応した値であ
ることを特徴とする請求項４記載の位置決め制御装置。
【請求項６】前記軌道生成手段は、前記微動部の参照
軌道を規定する参照速度軌道を生成し、前記微動制御手
段は、前記参照速度軌道と、前記微動部から供給される
速度検出信号との差にも基づいて、前記微動制御信号を
生成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
に記載の位置決め制御装置。
【請求項７】前記粗動アクチュエータはボイスコイル
・モータからなり、前記微動アクチュエータは電歪素子
からなり、前記粗動部はキャリッジアームからなり、前
記微動部は磁気ヘッドからなることを特徴とする請求項
１乃至６のいずれか１に記載の位置決め制御装置。