JP2001184124A - 位置制御方法、位置制御システムおよび位置コントローラ - Google Patents

位置制御方法、位置制御システムおよび位置コントローラ

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JP2001184124A
JP2001184124A JP2000341516A JP2000341516A JP2001184124A JP 2001184124 A JP2001184124 A JP 2001184124A JP 2000341516 A JP2000341516 A JP 2000341516A JP 2000341516 A JP2000341516 A JP 2000341516A JP 2001184124 A JP2001184124 A JP 2001184124A
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acceleration
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velocity
controller
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Jeffrey V Derosa
ジェフリィ・ブイ・デロサ
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    • G11B5/59644—Acquisition or selection of servo format from a system reference

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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の位置を制御するシステムおよび方法を
提供すること。 【解決手段】 装置の位置を制御するシステムおよび方
法であって、装置が位置、速度および加速を有する装置
を提供するステップと、装置の位置がその制御信号に応
答し、制御信号を提供するステップとを含み、装置が所
望の場所に近づくにつれ、位置、速度および加速の非線
形関数に従って、制御信号を変化させるステップを含
み、さらに装置が所望の位置に近づくにつれ、速度およ
び加速がゼロに収束する。これには多くの代わりの非線
形関数が用いられる。また、この装置は、以上に説明さ
れた非線形関数にしたがって、装置の位置を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】この出願は、位置コントローラの分野、
およびより特定的には加速に追従する位置コントローラ
に関する。
【０００２】
【関連技術の説明】位置コントローラは、多くの電気機
械的システムを用い、装置の位置の制御を実現する。典
型的なコントローラは、装置の現在位置を検出するセン
サ、装置の所望の位置に関するデータを受取る入力、お
よび装置を所望の場所に導く制御信号の１つまたは１つ
以上の出力を含むであろう。制御信号は、サーボ、モー
タ、ギア、空気圧ピストンなどのようなアクチュエータ
要素によって受取られ、それらは制御信号を装置による
物理的運動に変換する。コントローラはまた、制御アル
ゴリズムを実行することができるプロセッサを含み、そ
のため装置はある予め定められた態様で所望の位置に移
動され得る。
【０００３】制御アルゴリズムは、検出された位置が所
望の位置よりも小さい（または大きい）ときにオンする
二値信号同様に単純である。より高性能のコントローラ
は特定のアプリケーションの要求に合った制御アルゴリ
ズムを用いる。そのような要求には、たとえばできるだ
け速く最高速度に達することが含まれるであろう。制御
アルゴリズムの設計は制御理論、およびより特定的には
線形システムのモデル化に頼るところが大きい。線形モ
デル化には１つの重大な欠点がある。すなわち、入手可
能なデータの非線形結合を用いて、より滑らかにかつよ
り速く所望の位置に収束できる有用な制御アルゴリズム
に先んじてしまう点である。このようにいくつかの公知
の制御アルゴリズムは速い動きを達成しようとしなが
ら、制御信号の不連続を招き、結果としてかなりの電子
ノイズを、または一旦所望の位置が得られてからの発振
または「リンギング」を引起してしまう。さらに、計算
上のオーバヘッドを減少させるために、いくつかの制御
アルゴリズムは、制御信号のレベルを確立するときに装
置の位置と速度を用いるにすぎない。
【０００４】ここに、加速、速度および位置のすべてが
連続的にゼロに収束する非線形制御アルゴリズムを用い
る位置コントローラの必要性が残る。また、装置の加速
に追従する非線形位置コントローラの必要性も残る。
【０００５】
【発明の概要】この発明は、装置の位置を制御するため
のシステムおよび方法を含む。この発明に従うと、コン
トローラは入力として装置の現在の加速、速度および位
置を用いて実現される。このコントローラは、収束定数
と非線形結合したこれらの入力を用い、最終休止位置ま
で装置を滑らかに減速するのに用い得る加速トラッキン
グエラーを計算する。収束定数は、この減速が起こる態
様を、たとえば線形に、漸近にまたは瞬時に制御するの
に用いられる。非線形結合は、位相平面において減速の
最大傾斜を制限するのにさらに適合される、すなわち加
速トラッキングエラーの最大の有限範囲を確実にするこ
とに適合される。これに代えて、加速トラッキングエラ
ーが予め規定された限界を超えると、コントローラは他
の制御アルゴリズムに切換わってもよい。
【０００６】１つの局面では、この発明は装置の位置を
制御する方法であり、位置、速度および加速により運動
が規定される装置を提供するステップと、制御信号を提
供するステップとを含み、装置の位置はその制御信号に
応答し、この方法はさらに装置が所望の場所に近づくに
つれ、位置、速度および加速の非線形関数に従って、制
御信号を変化させるステップを含み、さらに装置が所望
の位置に近づくにつれ、速度と加速がゼロに収束する、
方法である。
【０００７】制御信号を変化させるステップは、加速が
ゼロに収束する態様を規定する収束定数を決定するステ
ップと、収束定数に比例して制御信号を変化させるステ
ップとをさらに含んでもよい。収束定数は１／２から１
の範囲の値を有することができる。制御信号を変化させ
るステップは、トラッキングエラーを決定するステップ
を含み、前記トラッキングエラーは、収束定数に、速度
を二乗し位置で除したものを乗じ、そこから加速を減じ
ることにより計算されるものであり、トラッキングエラ
ーに従って制御信号を変化させるステップを含む。制御
信号を変化させるステップは、トラッキングエラーが予
め定められた限界を超えると、線形第二次モデルに切換
わるステップをさらに含んでもよい。または、制御信号
を変化させるステップは、位相平面での運動の最大傾斜
を決定するステップと、最大傾斜を超えないように制御
信号を制限するステップとをさらに含んでもよい。制御
信号を変化させるステップは、トラッキングエラーを決
定するステップを含み、前記トラッキングエラーは、第
１の量を第２の量で除したものから加速を減じることに
より計算され、第１の量は収束定数に速度の二乗を乗じ
たものと等しく、第２の量は位置から第３の量を減じた
ものと等しく、第３の量は、速度に、第４の量を最大傾
斜で除したものを乗じたものと等しく、第４の量は１か
ら収束定数を減じたものと等しく、制御信号を変化させ
るステップは、トラッキングエラーに従って制御信号を
変化させるステップとをさらに含んでもよい。
【０００８】１つの局面では、この装置はディスクドラ
イブヘッドである。別の局面では、所望の位置はコンピ
ュータで読取可能なデータの項目に対応する。別の局面
では、速度は制御信号の電流に正比例する。別の局面で
は、位置は制御信号の電圧に正比例する。別の局面で
は、この方法は、定期的に装置から位置信号を受取るス
テップと、受取った位置信号から位置、速度および加速
を計算するステップとをさらに含む。
【０００９】異なる局面では、この発明は装置の位置を
制御するシステムであり、このシステムは装置を含み、
前記装置は、その運動が位置、速度および加速によって
規定される装置であり、前記位置は制御信号に応答し、
このシステムはコントローラをさらに含み、コントロー
ラは、装置に制御信号を提供するステップと、装置が所
望の場所に近づくにつれ、位置、速度および加速の非線
形関数に従って、制御信号を変化させるステップを含
み、さらに装置が所望の位置に近づくにつれ、速度およ
び加速がゼロに収束する。
【００１０】コントローラは、トラッキングエラーに従
って制御信号を変化させ、トラッキングエラーは収束定
数に比例する。収束定数は１／２から１の範囲の値を有
することができる。別の局面では、トラッキングエラー
は収束定数に、速度の二乗を位置で除した数を乗じ、そ
こから加速を減じることにより計算される。別の局面で
は、コントローラは、トラッキングエラーが予め定めら
れた限界を超えると、線形第二次モデルに従って制御信
号を変化させる。別の局面では、コントローラは、位相
平面での運動の最大傾斜を超えないように制御信号を制
限している。この局面に従うと、トラッキングエラー
は、第１の量を第２の量で除したものから加速を減じる
ことにより計算される。第１の量は収束定数に速度の二
乗を乗じたものと等しく、第２の量は位置から第３の量
を減じたものと等しい。第３の量は、速度に、第４の量
を最大傾斜で除したものを乗じたものと等しく、第４の
量は１から収束定数を減じたものと等しい。
【００１１】このシステムでは、この装置はディスクド
ライブヘッドである。所望の位置は、コンピュータで読
取可能なデータの項目に対応する。速度は制御信号の電
流に正比例する。または、位置は制御信号の電圧に正比
例する。コントローラは、定期的に装置から位置信号を
受取り、コントローラは受取った位置信号から、装置の
位置、速度および加速を計算する。
【００１２】異なる局面では、この発明は位置コントロ
ーラであり、この位置コントローラは装置の位置、速度
および加速を決定する手段と、装置の位置を制御する制
御信号を装置に与える手段と、装置が所望の場所に近づ
くにつれ、位置、速度および加速の非線形関数に従っ
て、制御信号を変化させる手段とを含み、さらに装置が
所望の位置に近づくにつれ、速度および加速がゼロに収
束する。
【００１３】この位置コントローラは、トラッキングエ
ラーを計算する手段と、トラッキングエラーを、制御信
号を変化させる手段に与える手段とをさらに含んでもよ
い。前記トラッキングエラーは、収束定数に、速度を二
乗し位置で除した数を乗じ、そこから加速を減じること
により計算される。位置コントローラは、位相平面での
最大傾斜を超えないよう、トラッキングエラーを計算す
る手段と、トラッキングエラーを、制御信号を変化させ
る手段に与える手段とをさらに含んでもよい。
【００１４】この発明の前記、および他の目的および利
点は、添付の図面を参照することにより、次の詳細な説
明からより十分に認められるであろう。
【００１５】この発明は、詳細に示され説明された好ま
しい実施例と関連して開示されるが、当業者にはさまざ
まの修正および改良が明らかになるであろう。したがっ
てこの発明の真意および範囲は、前掲の請求項にのみ限
定されるものではない。
【００１６】
【詳細な説明】この発明に対する全般的な理解を提供す
るため、ある例示的な実施例が説明され、その中にはデ
ィスクドライブヘッドの位置を制御する位置コントロー
ラが含まれる。しかしながら、ここに説明される方法お
よびシステムが、装置の所望の位置、ならびに装置の現
在の位置、速度および加速の、１つまたは１つ以上であ
る、受取られた入力に基づく制御信号を発生するいかな
る位置コントローラにも、好適に適用されることが当業
者には理解されるであろう。
【００１７】図１はブロック図形式で加速トラッキング
位置コントローラ１０を示す。コントローラ１０はバス
５０によって相互接続された、プロセッサ２０、リード
オンリメモリ（ＲＯＭ）３０およびランダムアクセスメ
モリ（ＲＡＭ）４０を含む。プロセッサはＲＯＭ３０に
記憶された制御アルゴリズムを実行し、ＲＡＭ４０に入
力および一時的なデータを記憶する。プロセッサはコン
トローラ１０に対する位置入力６０として所望の位置の
データを受取る。位置入力６０は装置８０の所望の位置
７０を規定し、装置８０は現在の位置９０を有する。
【００１８】装置８０の現在の位置９０は、センサ１０
０によって検出される。そのセンサは、装置の現在位置
９０を決定し、および現在の位置９０を電子信号に変換
し、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１０に伝送
することのできる、光センサ、電気センサまたは磁気セ
ンサである。Ａ／Ｄ変換器１１０は電子信号をデジタル
の位置信号に変換し、これは次に位置信号線１１２に沿
ってプロセッサに伝送される。センサ１００は、任意に
または付加的に装置８０の速度、たとえば装置８０が矢
印１２０に沿って移動する速度を検出し、かつ速度を電
子信号に変換して、Ａ／Ｄ変換器１１０に伝送する。Ａ
／Ｄ変換器１１０はこの電子信号をデジタルの速度信号
に変換し、それは速度信号線１２２に沿ってプロセッサ
に伝送される。また、センサ１００は任意にまたは付加
的に装置８０の加速を検出し、加速を電子信号に変換
し、信号はＡ／Ｄ変換器１１０に伝送される。Ａ／Ｄ変
換器１１０はこの電子信号をデジタルの加速信号に変換
し、信号は加速信号線１２４に沿ってプロセッサに伝送
される。加速または速度のデータがセンサ１００によっ
て提供されないところでは、プロセッサは履歴位置デー
タおよび既知のサンプリングレートを用いて、装置の速
度および加速を容易に決定することができる、というこ
とが容易に明らかになるであろう。
【００１９】動作においては、プロセッサ２０は位置入
力６０および位置信号線１１２上のデジタルの位置信号
を受取る。プロセッサ２０は位置制御アルゴリズムを実
行し、その結果１つまたは１つ以上の位置制御信号が発
生し、その信号は位置制御線１２６に沿ってデジタル／
アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１３０に与えられる。Ｄ／Ａ
変換器１３０は位置制御信号を電流に変換し、サーボ１
４０を電流に比例した速度で回転させる。サーボアーム
１５０は、サーボ１４０の角回転を装置８０による円形
運動に変換する。プロセッサ２０は、センサ１００によ
り装置８０の動きをモニタし、および制御アルゴリズム
により、所望の動きのパターンを実現させるため、制御
信号を調節する。
【００２０】この発明に従うと、制御アルゴリズムは、
装置８０が所望の位置７０に収束すると同時に、装置８
０の加速および速度がゼロに収束することを保証する非
線形数学モデルを用いている。この数学モデルは、特定
のタイプの収束（すなわち線形、漸近など）のために、
現在の加速と所望の加速との間の差を規定する加速トラ
ッキングの誤差方程式に基づいている。この誤差方程式
は、連続加速が時間の関数として規定されると仮定する
ことにより、以下に得られる。
【００２１】
【数１】
【００２２】ここではＡ0はｔ＝０のときの加速、ｍは
任意の定数、ｔは時間、およびｎは加速がどのようにゼ
ロに収束するかを確立する定数である。式１を２度積分
して、この式を時間の関数として速度および位置に以下
のように書き直すことができる。
【００２３】
【数２】
【００２４】ここでは、Ｖ0はｔ＝０のときの速度、お
よびＸ0はｔ＝０のときの位置である。Ａ（ｔ）、Ｖ
（ｔ）およびＸ（ｔ）を同時にゼロについて解くことに
より、誤差方程式が得られ、これは所望の位置からの距
離とともに、速度および加速がゼロに近づくことを保証
する。これにより次の関係が得られる。
【００２５】
【数３】
【００２６】この式は、現在の加速とゼロへの収束に所
望される加速との間の差に等しい加速トラッキングエラ
ーを規定する。
【００２７】式４では、Ｇ（ｎ）は、次の関係により規
定される収束定数である。
【００２８】
【数４】
【００２９】このＧ（ｎ）の式は、ｎの値の選択に基づ
き、加速トラッキングエラーがゼロに収束する態様を説
明している。一般的に、ｎが無限に近づくにつれ、Ｇ
（ｎ）は１／２に近づき、トラッキングエラーは瞬時に
ゼロに収束する。このふるまいは、従来の線形二次モデ
ルから得られる。ｎ＝１またはＧ（ｎ）＝２／３のとき
は、トラッキングエラーは線形にゼロに近づく。Ｇ
（ｎ）＝１のとき、トラッキングエラーは漸近的にゼロ
に近づく。加速トラッキングエラーがゼロのとき、装置
の位置は位相平面の原点に向かって直線で動く。これに
ついては以下により詳細に説明される。
【００３０】図２は、装置の位置と速度の位相平面表示
１５１である。装置の位置は横軸１５２で表示され、装
置の速度は縦軸１５４で表示される。原点１５５は、速
度ゼロおよび所望の位置からの距離ゼロを表示する。現
在の装置の位置は、位相平面１５１の点１５６で表示さ
れる。直線経路１５８は、先行技術の第二次制御アルゴ
リズムに従った、原点１５５上への収束を表す。他の収
束経路１６２は、加速トラッキングエラーに従って規定
され、Ｇ（ｎ）の各々の値が経路１６２のうち異なる経
路を規定する。水平軸１５２に沿った所与の位置１６４
（すなわち最終位置からの距離）に対しては、速度は、
垂直線１６７に示されるように、第二次システムの直線
経路１５８沿いの対応する点１６６に対しての速度より
も大きいことがわかる。より簡単に言えば、装置は線形
の第二次モデルを用いて得られるよりも速い接近速度を
一貫して維持するが、装置は滑らかに休止に近づくとい
うことである。
【００３１】いかなる所与の時間でのエラーも現在の加
速、速度および位置の関数として表わされ、それにより
制御アルゴリズムの実現において、計算の複雑性および
メモリ要求が減少することが注記される。また、上記の
関係は最終位置への減速を説明しているのであり、スタ
ート位置からの加速を説明しているのではないことが注
記されねばならない。上記の減速を当初の速度ゼロから
の加速に適用させるのに、ある適合がなされ得ること
は、当業者が認めるであろう。また、この発明に一貫し
て、位置コントローラは、休止から装置を加速させるの
に全く異なる接近方法を用い得ることがさらに認められ
るであろう。
【００３２】上記のコントローラ１０のいくつかの実現
例は、さらなる難点を提示している。なぜなら式４で規
定された加速トラッキングエラーは、位置がゼロに近づ
くにつれ、無限に近づくためである。この難点を扱う１
つの方法は、位置がゼロに近づくにつれ、Ｇ（ｎ）の値
を変えること、または次のいずれかのときには、直線収
束の方法に切換えることである。すなわち、（１）位置
が原点１５５から、ある予め定められた距離内であると
き、または（２）式４で規定された加速トラッキングエ
ラーが予め定められた値よりも大きいとき、のいずれか
である。そのような制御アルゴリズムは、装置の減速の
少なくとも一部については、より収束が速いことによる
利益を依然として享受するであろう。加速トラッキング
エラーの予め定められた値が、プロセッサ２０での算術
オーバフロー、またはＤ／Ａ変換器１３０からの制御信
号上の物理的制限のような、システムの制約に従って決
定されることが認められるであろう。
【００３３】別の試みは、位相平面１５１での最大傾斜
Ｍに制約される加速トラッキングエラーを適用すること
である。数学的にこの制約を述べると以下のようにな
る。
【００３４】
【数５】
【００３５】加速トラッキングエラーの所望の関係は、
連続的な速度を以下のように仮定することによって得ら
れる。
【００３６】
【数６】
【００３７】ここでは、Ｖ（ｘ）は位置の関数としての
速度、Ｘは現在の位置、Ｃは任意の定数、Ｇは収束の性
質を決定する定数、およびＭは位相平面での減速曲線の
最大傾斜である。式７を用いて、以下のように加速トラ
ッキングエラーの式が得られる。
【００３８】
【数７】
【００３９】式４のように、この関係は、加速、速度お
よび位置の瞬時値を用いてコントローラに実現させるこ
とができる。
【００４０】図３は、この発明に従うディスクドライブ
ヘッドの加速トラッキング位置コントローラのブロック
図である。プロセッサ２００はディスクドライブの記憶
システム２１０において位置の制御を提供する。ディス
クドライブの記憶システムは、従来のパーソナルコンピ
ュータのようなホストコンピュータ、またはデータの不
揮発性記憶を必要とする他のホストシステムとともに用
いることができる。プロセッサ２００は、中央処理装置
（ＣＰＵ）、演算論理ユニット（ＡＬＵ）、および命令
を実行する他の内部命令アーキテクチャを含む。
【００４１】プロセッサは、選択された入力に現われる
電圧をデジタルの値に定期的に変換する内部Ａ／Ｄ変換
器２１２を有し、その値はプログラム制御下でプロセッ
サ２００により読取ることができる。プロセッサ２００
はまた、内蔵ＲＡＭ、タイマ、イベントカウンタ、シリ
アルインタフェースおよびパラレルインタフェース、な
らびに入出力ポートを含む。プロセッサ２００がマイク
ロコントローラであれば、プログラムコードはマイクロ
コントローラチップに直接記憶される。しかしながら、
プロセッサ２００がマイクロプロセッサであれば、プロ
セッサ２００は制御システムの監視機能を行なうために
それが実行すべき命令を記憶するのに外部プログラムメ
モリを必要とする。
【００４２】リードオンリプログラムメモリ２１４がプ
ロセッサ２００に接続され、それはディスクドライブ記
憶システム２１０の動作中にプロセッサ２００が実行す
る命令を含む。プロセッサ２００はリードオンリメモリ
２１４に記憶されたプログラムを実行し、電磁ボイスコ
イルアクチュエータであってもよいアクチュエータ２１
６を介して、径方向のヘッド位置を制御し、データブロ
ックの転送を開始および監視することにより、ホストコ
ンピュータシステム（図示せず）のコマンドに応答す
る。プロセッサ２００はアクチュエータ２１６を介し、
ヘッド２１８を正しい位置に維持し、ディスク２２０か
らデータを読出しまたは書込みを行なう。
【００４３】アナログ／デジタルサーボ回路２２１は、
プロセッサ２００に接続され、サーボ回路２２１はヘッ
ド２１８のデータトラックシーキングおよびトラック追
従オペレーションの機能を実行するのに必要な回路要素
を提供する。ＬＥＤ光源２２２、マスク２２４および光
電池２２６を含む光回路は、第１の演算増幅器２２８お
よび第２の演算増幅器２３０への信号を発生するのに用
いられる。演算増幅器２２８、２３０は電流電圧変換器
として構成され、ヘッド２１８の位置を示す電圧信号を
プロセッサ２００のＡ／Ｄ変換器２１２およびサーボ回
路２２１に与える。
【００４４】サーボ回路２２１はデジタルの位置の値を
駆動電流に変換し、この電流を駆動回路２３２を通じて
アクチュエータ２１６の巻線２３４に与える。アクチュ
エータ２１６は、巻線２３４の電流に応答して太い矢印
２３６の方向に動く。アクチュエータ２１６は一方でヘ
ッド２１８に結合し、それによりヘッドの動きを実現さ
せ、もう一方でマスク２２４に結合し、そこでアクチュ
エータ２１６の動きは、プロセッサ２００によって追従
され得る電気信号に変換される。
【００４５】データはディスク３００に記憶され、ディ
スクは上面のデータ記憶面３０２および下面のデータ記
憶面３０４を有し、各々の面は好適な磁気データ記憶材
料で被覆されている。各々のデータ記憶面３０２、３０
４は多様な同心データ記憶トラックの記憶場所を提供
し、各々のデータ面３０２、３０４上には多くの論理ト
ラックがある。多くの同軸ディスクおよび多くのヘッド
を、単一ディスクドライブ記憶システム２１０内にさら
に設けてもよいことが認められるであろう。スピンドル
モータ３１０を制御するモータドライバ回路３０８によ
り発生するインデックスマーカ３０６が、ディスク３０
０のデータ記憶面３０２、３０４上の各々のデータトラ
ックにトラックのセンターライン情報とともに予め記録
されている、狭い、予め定められた幅の、シングルサー
ボセクタ３１２の場所を時間に間に合ってマークする。
この情報は、読出／書込動作のためヘッド２１８をより
正確に整列させるのに用いられる。
【００４６】ディスクドライブ記憶システム２１０は、
ヘッド選択および前置増幅回路３２０を含み、それはプ
ロセッサ２００の制御下で多くのヘッドから選択する回
路と、ディスク３００上で検出されるデータ信号を増幅
させる回路とを含む。読出／書込回路３３０は、プロセ
ッサ２００の制御下で動作し、ディスク３００からの読
出とディスク３００への書込の間の選択を制御する。デ
ータセパレータ３４０は、プロセッサ２００の制御下で
動作し、内部（ディスク）と外部（コンピュータのメモ
リ）の表示の間のデータの符号化および復号化を行な
う。またデータシーケンサ３５０もプロセッサ２００の
制御下で動作し、ディスク３００の物理的構成に対応す
るアドレス情報を提供し、シリアル／パラレル変換およ
びディスクドライブデータのエラー検出／訂正をさらに
提供する。
【００４７】データシーケンサ３５０へ、およびデータ
シーケンサ３５０からのデータは、メモリコントローラ
３６０の制御下で、データバス３５４を経由し、バッフ
ァＲＡＭ３５２でバッファされる。メモリコントローラ
３６０はバッファＲＡＭ３５２向けのアドレス情報を提
供し、アドレス／データバス３６２を介してリードオン
リプログラムメモリ２１４とプロセッサ２００の間のメ
モリアクセスをさらに調整する。プロセッサ２００はプ
ログラムメモリアドレスバス３６４およびプログラムメ
モリデータバス３６６を介し、メモリコントローラ３６
０を介してリードオンリプログラムメモリ２１４にアク
セスが可能である。バッファＲＡＭ３５２は、メモリコ
ントローラ３６０による直接メモリアクセス制御のため
のバッファアドレスバス３６８を有する。
【００４８】データシーケンサ３５０はまた、シーケン
サアドレスバス３７２およびシーケンサデータバス３７
４によってアクセス可能な専用ＲＡＭ３７０を有しても
よく、その目的はディスクドライブ記憶システムの入出
力インタフェース３８０への、または入出力インタフェ
ースからの転送を意図したものではないデータの一時的
な記憶のためである。
【００４９】ディスクドライブ記憶システム２１０は、
任意に基本入出力システム（ＢＩＯＳ）ＲＯＭ３９０を
含んでもよく、それはインタフェース３８０を介して、
システム２１０にアクセスするホストまたは他の装置の
オペレーティングシステムによって用いられる、ステー
タスコンディションルーチンおよびエラーの集まりを含
む。ＢＩＯＳ ＲＯＭ３９０はＢＩＯＳバス３９２を含
み、ＢＩＯＳバスは、外部システム、およびディスクド
ライブ記憶システム２１０から電子信号を駆動するため
のＢＩＯＳドライバ３９４からデータを受取る。
【００５０】ディスクドライブ記憶システム２１０はエ
ッジコネクタ４００を含み、それはディスクドライブ記
憶システム２１０が接続されるシステムからのコネクタ
またはバス（図示せず）と機械的および電気的に両立す
る。一般的に制御バス４０２で示されるように、ディス
クドライブ記憶システム２１０のさまざまな回路を同期
化および制御するのに他の信号が必要とされるであろ
う。
【００５１】図３に示されたのと同様のディスクドライ
ブ記憶システムは、米国特許第５３７９４３９号にさら
に詳細に説明されており、その教示はここに引用により
援用されている。ディスクドライブ記憶システム２１０
は所望の制御プログラムをリードオンリプログラムメモ
リ２１４にロードすることによりプログラムされ得る。
【００５２】図４は、この発明に従って、加速トラッキ
ング位置コントローラのための制御アルゴリズムを詳述
するフローチャートである。図３で詳しく述べられたス
テップは、ディスクドライブ記憶システム２１０の、プ
ロセッサ２００で用いるコンピュータで実行可能なステ
ップに変換することができる。
【００５３】制御アルゴリズムは、制御された位置５０
２の減速を開始するかどうかを決定するステップ５００
から始まる。現在の位置Ｘが最終位置から予め定められ
た距離内になるまで、速度を調節するためのこの手順は
実施されない。したがって、現在の位置Ｘが予め定めら
れた距離内になければ、ステップ５０２が繰返される。
これは現在の位置Ｘが予め定められた距離内になるまで
続く。
【００５４】現在の位置Ｘが予め定められた距離内にな
れば、ステップ５０４に示されるように、現在の位置Ｘ
の値が得られる。
【００５５】ステップ５０６では、現在の位置が所望の
最終位置かどうかが判断される。現在の位置が最終位置
であれば、ステップ５０８に示されるように手順は完了
する。現在の位置が最終位置でなければ、手順はステッ
プ５１０に進み、そこでは速度Ｖが得られる。
【００５６】速度Ｖがトランスデューサまたは他の装置
から直接得られなければ、ステップ５１０ａに示される
ように、速度Ｖは任意に計算され得る。典型的には、こ
れは、簡単な割合の式を用いて、現在の位置Ｘと過去の
位置との差に基づいた瞬時の速度の線形評価となる。
【００５７】ステップ５１２では、加速が判断される。
速度と同様、これは、適切なトランスデューサにより直
接測定されるか、またはステップ５１２ａに示されるよ
うに、任意に計算される。計算された加速は、現在の速
度と過去の速度の間の差に基づいた瞬時の加速の典型的
な線形評価であろう。
【００５８】ステップ５１４では、加速トラッキングエ
ラーが計算される。エラーは、選択されたＧの値ととも
に、ステップ５０４−５１２から得られた瞬時の位置、
速度および加速に前記式４または式８を適用することに
より計算される。この計算に用いられる瞬時の位置は、
ゼロへの収束という当初からの目標から予測されるよう
に、所望の最終位置からの距離である。
【００５９】上に記されたように、ステップ５１４で式
４を適用すると、システムによっては物理的または計算
上の限界のために、ゼロに近い位置Ｘの値への応答がよ
くない。この場合、ステップ５１４はいくつかのサブス
テップを含む。第１に位置Ｘまたは加速トラッキングエ
ラーに限界が選択されねばならない。第２に、限界を超
えると、代わりの減速アルゴリズムが適用されねばなら
ない。代わりの減速アルゴリズムは、速度と位置の単純
な線形結合を含む、第二次線形モデルを用いてもよい。
または代わりに、計算された加速トラッキングエラーが
所望の限界内になるようにＧ（ｎ）またはｎの新しい値
が選択されてもよい。
【００６０】ステップ５１６では、速度は加速トラッキ
ングエラーに対応する量だけ調節され、手順はステップ
５０４に戻って新しい位置の値Ｘを得る。図３に示され
たディスクドライブ記憶システム２１０では、ステップ
５１４で計算されたエラーは、サーボ回路２２１および
アクチュエータ２１６にあった態様でエラーを調整する
好適な定数によって調節される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に従う、加速トラッキング位置コン
トローラのブロック図である。
【図２】 装置の位置および速度の位相平面を表示する
図である。
【図３】 この発明に従う、ディスクドライブヘッド加
速トラッキング位置コントローラのブロック図である。
【図４】 この発明に従う、加速トラッキング位置コン
トローラの制御アルゴリズムのフローチャートの図であ
る。
【符号の説明】
１０ 加速トラッキング位置コントローラ ２１０ ディスクドライブ記憶システム

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 装置の位置を制御する方法であって、 その運動が位置、速度および加速によって規定される装
    置を提供するステップと、 制御信号を提供するステップとを含み、装置の位置がそ
    の制御信号に応答し、 装置が所望の場所に近づくにつれ、位置、速度および加
    速の非線形関数に従って、制御信号を変化させるステッ
    プをさらに含み、さらに装置が所望の位置に近づくにつ
    れ、速度および加速がゼロに収束する、位置制御方法。
  2. 【請求項２】 制御信号を変化させるステップが、加速
    がゼロに収束する態様を規定する収束定数を決定するス
    テップと、収束定数に比例して制御信号を変化させるス
    テップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 収束定数が１／２から１の範囲の値を有
    する、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 制御信号を変化させるステップが、トラ
    ッキングエラーを決定するステップを含み、トラッキン
    グエラーは、収束定数に、速度を二乗し位置で除した数
    を乗じ、そこから加速を減じることにより計算され、 トラッキングエラーに従って制御信号を変化させるステ
    ップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 制御信号を変化させるステップが、トラ
    ッキングエラーが予め定められた限界を超えるときは、
    線形第二次モデルに切換えるステップをさらに含む、請
    求項２に記載の方法。
  6. 【請求項６】 制御信号を変化させるステップが、位相
    平面での運動の最大傾斜を決定するステップと、最大傾
    斜を超えないよう制御信号を制限するステップとをさら
    に含む、請求項２に記載の方法。
  7. 【請求項７】 制御信号を変化させるステップが、トラ
    ッキングエラーを決定するステップを含み、そのトラッ
    キングエラーは第１の量を第２の量で除したものから加
    速を減じることにより計算され、第１の量は収束定数に
    速度の二乗を乗じたものと等しく、第２の量は位置から
    第３の量を減じたものと等しく、第３の量は速度に第４
    の量を乗じたものを最大傾斜で除したものと等しく、第
    ４の量は１から収束定数を減じたものと等しく、 制御信号を変化させるステップが、トラッキングエラー
    に従って制御信号を変化させるステップをさらに含む、
    請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 装置がディスクドライブヘッドである、
    請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 所望の位置が、コンピュータで読取可能
    なデータの項目に対応する、請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 速度が制御信号の電流と正比例する、
    請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 位置が制御信号の電圧に正比例する、
    請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 装置からの位置信号を定期的に受取る
    ステップと、受取った位置信号から位置、速度および加
    速を計算するステップとをさらに含む、請求項１に記載
    の方法。
  13. 【請求項１３】 装置の位置を制御するシステムであっ
    て、このシステムは、 その運動が位置、速度および加速によって規定される装
    置を含み、位置が制御信号に応答し、 制御信号を装置に与えるコントローラをさらに含み、こ
    のコントローラは、装置が所望の場所に近づくにつれ、
    位置、速度および加速の非線形関数に従って、制御信号
    をさらに変化させ、さらに装置が所望の位置に近づくに
    つれ、速度および加速がゼロに収束する、システム。
  14. 【請求項１４】 コントローラが、収束定数に比例する
    トラッキングエラーに従って制御信号を変化させる、請
    求項１３に記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 収束定数が１／２から１の範囲の値を
    有する、請求項１４に記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 トラッキングエラーが、収束定数に、
    速度を二乗し位置で除した数を乗じ、そこから加速を減
    じることにより計算される、請求項１４に記載のシステ
    ム。
  17. 【請求項１７】 トラッキングエラーが予め定められた
    限界を超えるときは、コントローラが線形第二次モデル
    に従って制御信号を変化させる、請求項１４に記載のシ
    ステム。
  18. 【請求項１８】 位相平面での運動の最大傾斜を超えな
    いように、コントローラが制御信号を制限する、請求項
    １４に記載のシステム。
  19. 【請求項１９】 トラッキングエラーが、第１の量を第
    ２の量で除したものから加速を減じることによって計算
    され、第１の量は収束定数に速度の二乗を乗じたものと
    等しく、第２の量は位置から第３の量を減じたものと等
    しく、第３の量は速度に第４の量を最大傾斜で除したも
    のを乗じたものと等しく、第４の量は１から収束定数を
    減じたものと等しい、請求項１８に記載のシステム。
  20. 【請求項２０】 装置がディスクドライブヘッドであ
    る、請求項１３に記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 所望の位置が、コンピュータで読取可
    能な項目に対応する、請求項１３に記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 速度が、制御信号の電流に正比例す
    る、請求項１３に記載のシステム。
  23. 【請求項２３】 位置が、制御信号の電圧に正比例す
    る、請求項１３に記載のシステム。
  24. 【請求項２４】 コントローラが、装置から位置信号を
    定期的に受取り、コントローラは受取った位置信号か
    ら、装置の位置、速度および加速を計算する、請求項１
    ３に記載のシステム。
  25. 【請求項２５】 位置コントローラであって、この位置
    コントローラは、 装置の位置、速度および加速を決定する手段と、 装置の位置を制御する制御信号を装置に提供する手段
    と、 装置が所望の場所に近づくにつれ、位置、速度および加
    速の非線形関数に従って、制御信号を変化させる手段と
    を含み、さらに装置が所望の位置に近づくにつれ、速度
    および加速がゼロに収束する、位置コントローラ。
  26. 【請求項２６】 収束定数に、速度を二乗し位置で除し
    たものを乗じ、そこから加速を減じることによりトラッ
    キングエラーを計算する手段と、トラッキングエラー
    を、制御信号を変化させる手段に与える手段とをさらに
    含む、請求項２５に記載の位置コントローラ。
  27. 【請求項２７】 位相平面での最大傾斜を超えないよ
    う、トラッキングエラーを計算する手段と、トラッキン
    グエラーを、制御信号を変化させる手段に与える手段と
    をさらに含む、請求項２５に記載の位置コントローラ。
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