JP2001512881A - ロバストなトラック追従サーボコントローラを備えたディスクドライブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ディスクドライブ（１１０）内のサーボシステムは、トラック追従動作中にロバストなサーボ制御を行う。このディスクドライブ（１１０）はディスク表面（１８０、１８２）上のトラック内に情報が配置されているディスク表面（１８０、１８２）を有する回転自在なディスク（１１２）を含み、このディスクドライブ（１１２）は更にディスク表面（１８０、１８２）上の情報にアクセスするためのトランスジューサ（１４４）も含む。トランスジューサ（１４４）にはアクチュエータアーム（１２６）が作動的に結合されており、ディスク表面（１８０、１８２）に対してトランスジューサ（１４４）を移動させ、トラック追従中にトラックのうちの１つを追従するよう、アクチュエータアーム（１２６）にアクチュエータ（１７３）が作動的に結合されている。アクチュエータ（１７３）の運動を制御するよう、アクチュエータ（１７３）にはモデルをベースとするサーボコントローラ（１９０）が作動的に結合されており、このモデルをベースとするサーボコントローラ（１９０）は所望する周波数レンジにわたってロバストなトラック追従制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明はディスクドライブにおけるサーボシステムに関し、より詳細には本発
明はモデルをベースとするロバストなサーボ制御システムを有するディスクドラ
イブに関する。

【０００２】 （発明の背景） 代表的なディスクドライブはハブまたはスピンドル上で回転できるよう取り付
けられた１つ以上の磁気ディスクを有する。代表的なディスクドライブは各磁気
ディスクの上で浮揚する、流体力学的空気ベアリングによって支持された１つ以
上のトランスジューサも含む。これらトランスジューサと流体力学的空気ベアリ
ングとはデータヘッドと総称されている。ホストシステムから受信されたコマン
ドSINGOUに基づき、ディスクドライブシステムを制御するため、これまでドライ
ブコントローラが使用されている。このドライブコントローラは磁気ディスクか
ら情報を検索したり、磁気ディスクに情報を記憶したりするよう、ディスクドラ
イブを制御するようになっている。

【０００３】 ネガティブフィードバックの閉ループサーボシステム内で電気機械式アクチュ
エータが作動するようになっており、このアクチュエータは屈曲アセンブリのう
ちの屈曲体を支持するアクチュエータアームを一般に含み、この屈曲体は次にデ
ータヘッドを支持している。アクチュエータはトラックシーク動作をするために
ディスク表面上でデータヘッドを径方向に移動させると共に、トラック追従動作
ができるよう、ディスク表面上のトラック上にトランスジューサを直接保持する
ようになっている。

【０００４】 データヘッドに書き込み信号を与え、記憶すべきデータを示す磁束の反転を磁
気ディスクの表面上に符号化することにより、磁気ディスクに一般に情報が記憶
されるようになっている。ディスクからデータを検索する際にドライブコントロ
ーラはデータヘッドが磁気ディスクの上方を浮揚し、磁気ディスク上の磁束の反
転を検出し、これら磁束の反転に基づき、読み出し信号を発生するように、ドラ
イブコントローラは電気機械式アクチュエータを制御する。読み出された信号は
次にドライブコントローラによってデコードされ、磁気ディスク上に記憶されて
いる磁束の反転によって示され、従ってデータヘッドによって与えられた読み出
し信号内に示されたデータを回復する。

【０００５】 ディスク上のトラックの上方にデータヘッドを正確に位置決めすることは、デ
ィスクにデータを書き込んだり、ディスクからデータを読み出したりする上で重
要である。

【０００６】 従来のシステムでは、サーボ動作は専用のサーボヘッドに基づき行われていた
。専用サーボタイプのシステムでは、サーボ情報のすべてはディスクドライブ内
のディスクの１つの専用表面に書き込まれている。ディスクドライブ内のヘッド
のすべてはサーボ情報にアクセスするのに使用されるサーボヘッドに機械式に結
合されているので、専用のサーボディスクドライブ内のヘッドのすべてはサーボ
表面から読み出されたサーボ情報に基づき位置決めされる。このタイプのシステ
ムにより、ディスクドライブはパラレルな読み出しおよび書き込み動作を好まし
く実行できる。換言すれば、ドライブコントローラ内の適当な回路によりアクチ
ュエータに取り付けられた複数のデータヘッドを使用するのと並行して、読み出
しおよび書き込み動作を実行でき、この場合、データヘッドは専用サーボ表面か
ら読み出されたサーボ情報に基づき、同時に位置決めされる。

【０００７】 しかしながら、磁気ディスク上のトラック密度は何年かにわたって増加してい
る。磁気ディスク上のトラック密度を大きくするには、より正確で、かつ高い分
解能の位置決めを必要とする。専用のサーボシステム内のヘッド間の機械的オフ
セット量は１つのトラック幅より大きくなることがあるので、業界は所定のアプ
リケーションにおいて埋め込みサーボ情報へシフトすることを検討している。

【０００８】 埋め込みサーボシステムでは、どのディスクの各表面上の各トラックにもサー
ボ情報が埋め込まれている。従って、各データヘッドは他のデータヘッドと無関
係に位置情報を戻す。従って、特定のデータヘッドがディスク表面上の情報にア
クセスする間、サーボアクチュエータを使って個々の各データヘッドを位置決め
する。この位置決めはデータヘッドが浮揚するトラックに対する埋め込みサーボ
データを使って行われる。

【０００９】 （データヘッドは他のデータヘッドと独立して位置決めされるので、）この結
果、位置決めプロセスにおける位置決め精度が高まり、分解能も高まるが、トラ
ックの密度が大きくなり、機構が多くなるので、ある欠点が生じる。代表的な埋 め込みサーボシステムにおけるこれら欠点のうちの１つは、複数のヘッドを使用
してパラレルに読み出しおよび書き込みできる能力が失われることである。この
理由は、サーボシステムは個々のデータヘッドによって受信される情報に基づき
位置決めを行い、高いトラック密度のシステムで他のデータヘッドを正確に位置
決めするには機械的許容度が不適当であるからである。更に現在のアクチュエー
タはデータヘッドを独立して位置決めできない。従って、埋め込みサーボシステ
ムは今日までパラレルな読み出しおよび書き込み動作を実行できなかった。すな
わちディスクドライブにおける全シリンダを同時に読み出しまたは書き込みでき
なかった。

【００１０】 このような専用のサーボシステムと埋め込みサーボシステムとの間の差異によ
り、サーボサンプルレートと効率的なユーザーデータの記憶との間で妥協が行わ
れる。 更に、双方のシステムでは位置決め精度およびサーボシステムの精度に影響す
る多数の問題がある。最も重要な問題のうちのいくつかとして、次の問題が挙げ
られる。

【００１１】 １．サーボサンプルレート。このサンプルレートはスピンドル速度および埋め
込みサーボシステム内の１つのトラックごとのサーボセクタの数によって限され
る。

【００１２】 ２．アームおよびヘッドサスペンションにおける構造的モード。

【００１３】 ３．直線状または回転状、もしくはその双方となり得る外部ショックおよび振
動。

【００１４】 ４．サーボトラックに書き込みを行う際に生じるトラッキングエラーの結果、
書き込み位置エラーが生じること。この結果、繰り返されるリードアウトが生じ
る。このリードアウトとはトラック追従動作を実行する間の総位置決めエラーを
意味する。一般にリードアウトは長時間にわたってトラッキングする間の静的な
偏差と称されている。書き込み位置決めエラーはスピンドル速度と同期している
ので、このエラーは繰り返しリードアウトを称される。

【００１５】 ５．ベアリングの非線形性。かかる非線形の結果、特にアクチュエータが低速
度で移動する際に回転抗力およびヒステリシスが生じる。

【００１６】 ６．アクチュエータにかかる屈曲回路バイアス力に起因する非線形性。換言す
れば、屈曲回路を介し、アクチュエータはディスクドライブコントローラに結合
されているわけである。アクチュエータがディスク上の異なる径方向位置にトラ
ンスジューサを位置決めする際に、アクチュエータにかかる屈曲回路のバイアス
力が変わることがあるからである。

【００１７】 ７．繰り返しランアウトを生じさせるディスクのフラッター。ディスクのフラ
ッターの大きさはスピンドル速度およびディスク基板の剛性によって決まる。

【００１８】 ８．磁気トランスジューサの非線形性クロストラックから生じる利得変動。

【００１９】 ９．磁気メディアの可変性、電子ノイズ等から生じる位置エラーサンプルノイ
ズ。

【００２０】 従来のサーボコントローラは２つの成分、すなわち観測器と調節器とから構成
された比例−積分−微分（ＰＩＤ）コントローラを含んでいた。観測器はサーボ
セクタと交差するごとに入力位置情報を受信し、位置および速度を推測する。次
に調節器は観測された信号に対するフィードバックを行う。シークモードの場合
、調節器は一般に基準速度軌跡と観測速度とのエラーをゼロにする。トラック追
従モードでは、調節器は所望するトラック位置と観測トラック位置との間のエラ
ーをゼロにし、この調節器はＰＩＤ制御技術に従って制御を行う。

【００２１】 しかしながら、ＰＩＤコントローラは全てのディスクドライブに使用する際に
有利または望ましいというわけではない。例えば屈曲アセンブリとトランスジュ
ーサまたはスライダーアセンブリとの間、もしくはアクチュエータアーム上、ま
たは屈曲アセンブリ上にマイクロアクチュエータを設けることが望ましいことが
ある。マイクロアクチュエータを設けた場合、サーボアクチュエータシステムは
単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）システムから発展し、このＳＩＳＯシステムでは
入力信号はエラー信号であり、出力信号は多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムに
対するボイスコイル電流信号となり、ＭＩＭＯシステムはマイクロアクチュエー
タからの種々の入力信号を受け、ボイスコイルモータおよびマイクロアクチュエ
ータの各々に位置出力信号を与える。かかるシステムはＰＩＤコントローラを非
集中化するだけで制御できるが、このことによって問題が生じ得る。例えば複数
のヘッドを同時に位置決めする場合、１つのデータヘッドの位置決めは隣接また
は近接する他のデータヘッドの同時位置決めは影響され得る。更に高バンドの位
置決めはドライブの構造的モードを励起し、振動、リンギングまたは他の干渉を
生じさせることがあり、これらは隣接するデータヘッドの位置決めを妨害し得る
。

【００２２】 更に、ディスクドライブ内の固定点デジタル信号プロセッサで離散的時間シス
テムを実現しようとする場合、多数の問題が生じる。例えばディスクドライブで
使用し得るデジタル信号プロセッサ内で提供される計算能力は一般にかなり限定
されている。これによって多数の重要な問題が生じる。デジタル信号プロセッサ
におけるレジスタのサイズおよび数はかなり限られている。マトリックス計算を
実施する際に、中間の計算の結果を記憶するのに必要なビット数がデジタル信号
プロセッサ内のレジスタの容量を越えることがある。従って、オーバーフローに
よって位のハードルが生じる。更に、デジタル信号プロセッサにおける計算速度
および構造だけでなく、メモリ容量により、単に演算しなければならない計算の
回数に起因し、一部のマトリックス計算が極めて非現実的となり得る。更に、実
質的に全てのデジタル信号プロセッサは固定点プロセッサとなっている。従って
、デジタル信号プロセッサ内でリニアな離散的時間システムを実現することは極
めて非現実的である。更に、従来のＤＳＰにおける量子化誤差はかなりの大きさ
となり、これによってディスクドライブ内のサーボシステム内のＤＳＰの制御精
度が非実用的となり得る。

【００２３】 本発明は上記およびそれ以外の問題の少なくとも一部を解決し、従来技術より
も優れた他の利点を提供せんとするものである。

【００２４】 （発明の概要） 本発明は上記課題の１つ以上を解決するシステムに関する。

【００２５】 ディスクドライブ内のサーボシステムはトラック追従動作中にロバストなサー
ボ制御を行う。このディスクドライブはディスク表面上のトラック内に情報が配
置されているディスク表面を有する回転自在なディスクを含む。このディスクド
ライブはディスク表面上の情報にアクセスするためのトランスジューサも含む。
トランスジューサには１つのアクチュエータアームが作動的に結合されており、
アクチュエータアームにはアクチュエータが作動的に結合され、トラック追従中
にトラックのうちの１つに追従するよう、ディスク表面に対してトランスジュー
サを移動させるようになっている。アクチュエータにはモデルをベースとするサ
ーボコントローラが作動的に結合されており、アクチュエータの運動を制御する
。このモデルに基づくサーボコントローラは所望する周波数レンジにわたってロ
バストなトラック追従制御を行う。

【００２６】 （好ましい実施例の詳細な説明） 図１は、代表的なディスクドライブ１１０の平面図である。このディスクドラ
イブ１１０はディスクパック１１２を含み、このディスクパック１１２はディス
ククランプ１１４によってスピンドルモータ（図示せず）に取り付けられている
。好ましい一実施例におけるディスクパック１１２は、中心軸線１１５を中心と
して同時に回転できるよう取り付けられた複数の個々のディスクを含む。データ
が記憶されている各ディスク表面は連動するヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ
）１１４を有し、このジンバルアセンブリはディスクドライブ１１０内のアクチ
ュエータアセンブリ１１８に取り付けられている。図１に示されたアクチュエー
タアセンブリは回転移動コイルアクチュエータとして知られているタイプのもの
であり、全体が番号１２０で示されたボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を含む。ボ
イスコイルモータ１２０はディスクドライブ１１０内に収容された電子回路の制
御により、連動するディスク表面上の所望するデータトラックにわたってＨＧＡ
１１６を位置決めするよう、枢軸１２１を中心としてアクチュエータアセンブリ
１１８とそれに取り付けられたＨＧＡ１１６を回転させるようになっている。

【００２７】 より詳細にはアクチュエータアセンブリ１１８は軸線１２１を中心として枢動
し、円弧１１９にほぼ沿ってジンバルアセンブリ１１６を回転させ、これにより
各ヘッドジンバルアセンブリ１１６はディスクパック１１２内のディスクの表面
上のトラックのうちの所望する１つの上に沿って位置決めされる。ＨＧＡ１１６
はディスクの最も内側の半径上にあるトラックからディスクの最も外側の半径上
のトラックへ移動できる。各ヘッドジンバルアセンブリ１１６はジンバルを有し
、このジンバルはスライダがディスクの空間形状に従うことができるよう、負荷
ビームに対してスライダを弾性的に支持している。次にスライダはトランスジュ
ーサを含み、このトランスジューサは浮揚する下方のディスクの表面に磁束の反
転を符号化したり、この表面から磁束の反転を読み出したりするのに使用される
。

【００２８】 図２は、アクチュエータアセンブリ１１８の斜視図である。アクチュエータア
センブリ１１８はベース部分１２２と、複数のアクチュエータアーム１２６と、
複数の負荷ビーム１２８と、複数のヘッドジンバルアセンブリ１１６とを含む。
ベース部分１２２はボアを含み、このボアは好ましい実施例では軸線１２１を中
心として枢動できるように結合されている。ベース部分１２２からアクチュエー
タアーム１２６が延びており、これらアームの各々は１本または２本の負荷ビー
ム１２８の第１端部に結合されている。負荷ビーム１２８の各々はヘッドジンバ
ルアセンブリ１１６に結合された第２端部を有する。

【００２９】 図３は、ヘッドジンバルアセンブリ１１６の大きく拡大された図を示す。この
ヘッドジンバルアセンブリ１１６はジンバル１３０を含み、このジンバルは一対
の支柱１３２および１３４と、ジンバル接合タング１３６とを有する。このヘッ
ドジンバルアセンブリ１１６は更にスライダ１３８を含み、このスライダは上方
表面１４０と、下方の空気ベアリング表面１４２とを有する。スライダ１３８の
前方エッジにはトランスジューサ１４４も設けられていることが好ましい。スラ
イダ１３８とジンバル１３０との間の特殊な取り付けは、任意の所望する態様で
行われる。簡単に述べれば、１つの好ましい実施例では、スライダ１３８の上方
表面１４０とジンバル接合タング１３６の下方表面との間に、接着剤によって柔
軟な薄い層を結合することが好ましい。この柔軟な薄い層によってスライダ１３
８とジンバル接合タング１３６とが相対的に横方向に移動できるようになってい
る。この柔軟な薄い層は約１５０ミクロンの厚みを有するマイラー膜とすること
が好ましい。更に、ジンバル接合タング１３６は取り付けタブ１４６としてスラ
イダ１３８の後方エッジで終わることが好ましく、この取り付けタブ１４６はス
ライダ１３８がジンバル接合タング１３６に取り付けられる表面となっている。

【００３０】 図４は、本発明の１つの特徴に係わるサーボ位置制御回路を示す、ディスクド
ライブ１１０の一部のブロック図である。図４に示されたディスクドライブ１１
０の部分はアクチュエータアセンブリ１１８と、ディスクパック１１２と、各ジ
ンバルアセンブリに連動するマイクロアクチュエータ（総称してマイクロアクチ
ュエータ１５８と称す）と、プリアンプ１６０と、データおよびクロック回収回
路１６２と、エラー検出回路１６４と、ドライブコントローラ１６６と、データ
条件化回路１６８と、サーボ制御プロセッサ１７０と、パワーアンプ１７２と、
オプションのマイクロアクチュエータコントローラ１７４とを含む。

【００３１】 ドライブコントローラ１６６はマイクロプロセッサまたはデジタルコンピュー
タまたは他の適当なマイクロコントローラであることが好ましく、複数のドライ
ブを制御するホストシステムまたは別のドライブコントローラにバス１１１によ
って結合されている。 ディスクパック１１２は複数の同軸状に配置されたディスク１７８を支持する
スピンドル１７６を有する。各ディスク１７８は回転軸線１１５を中心としてス
ピンドル１７６と共に回転できるように取り付けられており、各ディスク１７８
は第１表面１８０と、第２表面１８２とを有し、表面１８０と１８２はトラック
上に符号化された磁束の反転により形成されたデータを受け、記憶するための同
心状トラックを含む。

【００３２】 図２および３に関連して説明したように、アクチュエータアセンブリ１１８は
複数のアクチュエータアーム１２６を支持するベース部分１２２を含む。アクチ
ュエータアーム１２６の各々は負荷ビーム１２８のうちの少なくとも１つに結合
されており、負荷ビーム１２８の各々は次にディスク表面上のトラック内のデー
タにアクセスするよう、対応するディスク表面１８０または１８２の上方のヘッ
ドジンバルアセンブリ１１６（図３に表示）のうちの１つを支持するようになっ
ている。各ジンバルアセンブリはトラック内のヘッドジンバルアセンブリ上また
はディスク１７８上の複数の異なるトラックのうちの１つの上にトランスジュー
サを位置決めするための少なくとも１つのマイクロアクチュエータ１５８も含む
。図４に示されているように、マイクロアクチュエータ１５８はアクチュエータ
アーム１２６上、負荷ビーム１２８上、ジンバル（または他の屈曲体）１３０上
、ジンバル１３０と関連するスライダとの間、もしくは他の任意の適当な位置に
設けることができる。マイクロアクチュエータ１５８は屈曲するようになってい
るＴＺＴ材料、静電材料から形成でき、よって容量、流体、電磁気、磁気静電ま
たは熱によって作動できる。

【００３３】 作動時にドライブコントローラ１１２は、一般に１つ以上のディスク１７８の
所定の部分にアクセスすべきことを示すコマンド信号をホストシステムから受信
する。このコマンド信号に応答し、ドライブコントローラ１６６はアクチュエー
タアセンブリ１１８がヘッドジンバルアセンブリ１１６を位置決めすべき特定の
シリンダを示す位置（または基準）信号１６５をサーボ制御プロセッサ１７０に
与える。サーボ制御プロセッサ１７０はこの位置信号をアナログ信号に変換し、
アナログ信号はパワーアンプ１７２によって増幅され、アクチュエータアセンブ
リ１１８内のボイスコイルモータへ与えられる。アクチュエータアセンブリ１１
８はこのアナログ位置信号に応答し、所望するシリンダ上に負荷ビーム１２８お
よびそれらに関連するヘッドジンバルアセンブリ１１６を位置決めする。

【００３４】 ヘッドジンバルアセンブリ１１６は読み出すべきディスクの各トラックの所定
部分に記憶されている埋め込みサーボ位置データからのデータだけでなく、読み
出すべきディスクの所定部分からアクセスでき、通常のデータを含む、読み出し
信号を発生する。この読み出し信号はプリアンプ１６０に与えられ、プリアンプ
はこの読み出し信号を増幅し、これをデータおよびクロック回収回路１６２へ与
える。データおよびクロック回収回路１６２は公知のようにディスク表面にデー
タが書き込まれた時に、ディスク表面に符号化された、読み出し信号からのデー
タを回収する。当然ながら、このデータおよびクロック回収回路１６２は部分応
答最尤（ＰＲＭＬ）チャンネルまたは別の適当なタイプの読み出しチャンネルで
もよい。

【００３５】 データが一旦回収されると、このデータはエラー検出回路１６４へ与えられる
。この回路はディスクから読み戻されたデータ内でエラーが生じたかどうかを検
出し、出力信号１６７を発生する。エラーはエラー検出回路１６４またはドライ
ブコントローラ１６６またはその双方の組み合わせによって公知の態様で訂正さ
れる。

【００３６】 ヘッド位置決め中に、ドライブコントローラ１６６はサーボ制御プロセッサ１
７０に位置信号を与え、アクチュエータアセンブリ１１８がヘッドジンバルアセ
ンブリ１１６を所定シリンダ上に位置決めさせる。セクターサーボ位置決めドラ
イブ（または埋め込みサーボ位置決めドライブ）では、ディスク表面上の各セク
ターの一部は、位置情報を有し、この位置情報はディスク表面に符号化され、デ
ータヘッドによって読み出され、読み出しチャンネルを介してサーボ制御プロセ
ッサ１７０へ与えられる。位置決め情報はデータヘッドが浮揚する下方の特定の
トラックを示す、粗い位置情報を与えるためでなく、より良好な位置決めをする
よう、サーボ制御プロセッサに対するチューニングフィードバックも行う。サー
ボ制御プロセッサ１７０はディスクから読み出された位置情報に反応し、よって
ヘッドジンバルアセンブリ１１６を位置決めする。

【００３７】 好ましい実施例では、サーボ制御プロセッサ１７０は粗アクチュエータ（ボイ
スコイルモータ）を制御するのに使用されるだけでなく、マイクロアクチュエー
タ１５８を制御するのにも使用される。別の好ましい実施例では、１つの別個の
マイクロアクチュエータコントローラ（または複数の別個のマイクロアクチュエ
ータコントローラ）１７４が設けられており、ドライブコントローラ１６６から
の位置リクエスト信号およびディスクから読み出された、埋め込み位置情報にも
応答し、マイクロアクチュエータ１５８を制御する。

【００３８】 ディスクに情報を書き込むために、ドライブコントローラ１６６はディスクパ
ック１１２に書き込むべき情報の位置を受信するだけでなく、書き込むべき実際
のデータも受信する。対応するディスク表面に対し、データヘッドを粗く位置決
めするために、基準信号としてサーボ制御プロセッサ１７０に（更にオプション
としてマイクロアクチュエータコントローラ１７４にも）位置情報が与えられる
。次にドライブコントローラ１６６は書き込むべきデータをデータ条件化回路１
６８へ与え、このデータ条件化回路は次にその情報を出力端１６９からヘッドジ
ンバルアセンブリ１１６上の特定のトランスジューサへ与え、よってディスク表
面にデータを公知の態様で書き込むことができる。

【００３９】 好ましい実施例では、マイクロアクチュエータ１５８はアクチュエータアセン
ブリ１１８によって支持されているヘッドアセンブリ１１６のうちの任意の２つ
の間の最悪のケースの機械的な不整合を越えるような運動範囲を有する。より好
ましい実施例においても、各マイクロアクチュエータ１５８は１つのトラック幅
を越える、更により好ましくは複数のトラックの幅を越える運動範囲を有する。
更に好ましい実施例では、ディスクドライブ１１０内に設けられた読み出しチャ
ンネル（このディスクドライブ１１０は図４に示された実施例ではプリアンプ１
６０と、データおよびクロック回収回路１６２と、エラー検出回路１６４を含む
）は、複数のパラレルなデータ信号を同時に受信し、これらデータ信号をパラレ
ルに処理し、これら信号をホストシステムおよび／またはドライブコントローラ
１６６にパラレルに与えることができる。更に好ましい実施例では、データ条件
化回路１６８は複数の同時パラレル書き込み信号をデータヘッドに与え、同時パ
ラレル書き込み動作を実行するのに適していることも好ましい。更に好ましい実
施例では、サーボコントローラプロセッサ１７０およびオプションのマイクロア
クチュエータコントローラ１７４は、位置決め信号をマイクロアクチュエータ１
５８へ同時に与え、マイクロアクチュエータのうちの全て、または少なくとも複
数を同時に位置決めし、複数のヘッドと、ディスクパック１１２内の複数のディ
スク表面上のトラックとを同時に整合できる。

【００４０】 このような構造によって多数の利点が得られる。例えば複数のデータヘッドの
各々に対して精密な位置制御を行うことができる。これによってパラレルな読み
出しおよび書き込み動作ができるよう、複数のデータヘッドがトラックに精密か
つ同時に追従することが可能となっている。更に、マイクロアクチュエータの動
作のバンド幅はボイスコイルモータのバンド幅よりもかなり広いので、このよう
な構造によって所定のディスク表面上でトラック密度を大幅に増加することがで
きる。その理由は、このような構造はトラックに従うために単にボイスコイルモ
ータを使用するよりもかなり優れた態様で、ベアリングの非線形性および現在の
技術のトラック密度を限定している他の問題に対処できるからである。

【００４１】 更に、好ましい実施例では、各マイクロアクチュエータは複数のデータトラッ
クを越える運動範囲を有するので、短いシーク動作（マイクロアクチュエータの
運動範囲内でトラックをシークするシーク動作）を実行するのに、マイクロアク
チュエータ自体を使用できる。これによってディスクドライブ内の構造的モード
の附勢を最小にでき、ショートシーク中により広いバンド幅のサーボ制御が可能
となる。

【００４２】 マイクロアクチュエータ１５８は本発明による多数の方法のうちの任意の方法
によって制御できる。例えば従来のディスクドライブ内のボイスコイルモータは
、単一入力／単一出力（ＳＩＳＯ）システムであるサーボコントローラによって
制御される。入力信号は埋め込みサーボデータから取り込まれたヘッド位置測定
信号であり、出力信号は一般にパワーアンプ１７２を介してボイスコイルモータ
を駆動する。しかしながら、マイクロアクチュエータ１５８を制御する際に、本
発明のサーボ制御システムは多数の入力信号と多数の出力信号を有していなけれ
ばならない。入力信号はヘッドが浮揚している下方の、埋め込みサーボ情報から
読み出されたヘッド位置を含み、ボイスコイルモータ（または粗アクチュエータ
）に対する１つ以上のマイクロアクチュエータの相対位置をオプションとして含
んでもよい。これら多数の出力信号は単一の粗位置決め装置（ＶＣＭ）と、Ｎ個
のマイクロアクチュエータを駆動する出力信号を含む。

【００４３】 複数のデータヘッドを同時に提供するという本アーキテクチャに対して生じる
潜在的な問題は、一方のデータヘッドを位置決めすることが、隣接または近接す
る他のデータヘッドの同時に行われる位置決めによって影響され得るということ
である。広いバンド幅の位置決めはドライブの構造的なモードを励起し、よって
隣接するデータヘッドの位置決めを妨害し得る振動または他の干渉を生じさせ得
る。従って、本発明の好ましい実施例では、サーボ制御プロセッサ１７０または
マイクロアクチュエータコントローラ１７４は、アクチュエータアセンブリ１１
８上での他のデータヘッドの運動を考慮している。

【００４４】 好ましい構造は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）として実現されたＭＩＭ
Ｏサーボコントローラを含む単一サーボコントローラを含むことである。このＤ
ＳＰは各ヘッドのヘッド位置、各マイクロコントローラの相対的位置およびホス
トコントローラまたはディスクドライブコントローラ１６６からの基準信号を示
す入力信号を有する。

【００４５】 図５は、サーボ制御プロセッサ１７０と、マイクロアクチュエータコントロー
ラ１７４とを組み合わせて、ＤＳＰ１９０として実現されたかかる単一サーボコ
ントローラとした一実施例を示す。ＤＳＰ１９０はヘッドの位置を示すヘッド１
８１（ヘッド０〜ヘッドＮ）の各々に対するヘッド位置信号と共に、ホストシス
テムまたはディスクドライブコントローラ１６６からの基準信号１６５を入力信
号として受信する。ＤＳＰ１９０からの出力信号はアクチュエータアセンブリ（
またはＥブロック）１１８をドライブするボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１７３
へ与えられる。図５は、ＤＳＰ１９０も示しており、このＤＳＰ１９０はアクチ
ュエータアセンブリ１１８に結合されたマイクロアクチュエータ１５８（番号１
５９〜１６１によっても表示されているマイクロアクチュエータ０〜マイクロア
クチュエータＮも）の全てに出力信号を与える。従って、ＤＳＰ１９０への入力
信号は対応するヘッドからのヘッド位置信号１７１だけでなく、ＶＣＭ１７３に
対するヘッドの各々の相対的位置信号１７９も含む。マイクロアクチュエータの
各々はヘッド１８１に結合されるように示されており、更にマイクロアクチュエ
ータの各々はボイスコイルモータ（またはアクチュエータアセンブリ１１８）に
対するマイクロアクチュエータの相対的位置を検出する関連する相対的位置セン
サ１８３を有する。この相対的位置センサ１８３は任意の適当なセンサ、例えば
容量センサまたは任意の適当なタイプの位置センサを含むことができる。従って
、ＤＳＰ１９０は全アクチュエータアセンブリ１１８を位置決めするよう、ボイ
スコイルモータ１７３に粗位置決め信号を与えることが理解できる。ＤＳＰ１９
０はマイクロアクチュエータ１５８に微細位置決め信号も与える。

【００４６】 好ましい実施例では、ＤＳＰ１９０はヘッド位置および各ヘッドに関連する相
対的位置を考慮するだけでなく、各ヘッドに関連する各マイクロアクチュエータ
に対するマイクロアクチュエータの出力を発生する際に、隣接または近接ヘッド
の運動も考慮する（すなわちヘッドのクロス結合も考慮する）。このように、Ｄ
ＳＰ１９０は個々のヘッドの各々を位置決めする際に、構造上のモード附勢も考
慮する。更に、好ましい実施例では、ＤＳＰ１９０はランアウトを考慮して、乱
れの除去を行い、アクチュエータの過剰電流を防止し、ノイズに対するイミュニ
ティを得るように制御する。

【００４７】 図５に示されたＤＳＰ１９０は、好ましくはモデルをベースとするアルゴリズ
ムを具現化したものである。図６（例えばブロック１９１〜１９９）は、ＤＳＰ
１９０を実現したサーボ制御システムを開発した、本発明に係わる一方法を示す
フローチャートである。図６における各ブロックを概観するため簡単に説明し、
次に各ブロックについてより詳細に説明する。

【００４８】 ディスクドライブの構造的ダイナミックスを記述する、主に一組の差分方程式
である公称モデルをまず構築する。これについては図６のブロック１９２に示さ
れている。公称モデルを構築する際には、ドライブのダイナミックスに関する正
確な知識を持っていることが好ましい。この知識は経験的／測定データを使って
得ることが好ましい。このタイプの情報は、システムモデル内のパラメータを定
義するのに使用され、この情報の全ては第１の基準（または差分方程式）からモ
デルを構築するのに使用することが好ましい。

【００４９】 次に、ディスクドライブに対する不確実な記述式を構築する。これについては
、図６内のブロック１９４に示されている。不確実性の記述式は多数のドライブ
に関連する変動と共に、ドライブの挙動を捕捉するように設計することが好まし
い。このデータはブロック１９２に構築されたモデルを改善するのに使用される
。

【００５０】 次に、システムの性能目標を特定する。これについては図６内のブロック１９
６に示されている。かかる目標はディスクドライブ上で直接種々の方法で実現で
きる制御アルゴリズムの開発を最適にし、かつ最終にするよう、現在の市販され
ているツールとモデルがコンパーチブルとなるように保証するように与えられる
。

【００５１】 次にこのモデルを有効化する。これについては図６内のブロック１９７に示さ
れている。端的に言えば、この点まで構築されたモデルはロバストな制御モデル
となっており、このモデルはシステムのダイナミックスのモデルを含むだけでな
く、不確実性およびノイズの記述式も含むシステムに対するモデルである。一般
に、モデル有効化問題はノルム有界の構造をもった（norm-bounded structured ）不確実性および実験データにより、リニア時間不変システムとして定式化され
る。モデルがデータと一致するかどうか、およびコントローラがモデルと一致す
るかどうかを判断するために、μ−解析およびμ_g−解析と称される技術を実行 する。

【００５２】 最後に、市販されている最適化ソフトウェアを使ってモデルを最適化する。μ
を計算し、最適化するアルゴリズムは、商標ＭＡＴＬＡＢμ−解析および合成ツ
ールボックスとして市販されている。これについては図６でブロック１９８によ
って示されている。

【００５３】 Ａ．アクチュエータモデル 図７は、本発明の１つの特徴によるサーボアクチュエータのモデル２０１を示
す。図７は、ブロック２００と、２０２と、２０４とを含む。ブロック２００は
サーボアクチュエータの伝達関数Ｇ_nomを示し、ブロック２０４は加算的不確実 性の記述式を示し、ブロック２０２は乗算的不確実性の記述式を示す。

【００５４】 １．公称モデル Ｇ_nomをアクチュエータ公称モデルとする。この公称モデルの役割は代表的な システムのダイナミックスの特性を正確に表現することである。このことは、公
称モデルをモデル化するディスクドライブの全種類にわたって見られる期待され
る平均システムの挙動としなければならないことを意味している。好ましい実施
例では、この公称モデルはドライブに関する多くの正確な知識を得ることによっ
て開発された。

【００５５】 好ましい実施例では、システムのダイナミックスに関する最悪ケースの極端な
状態は、時間領域において大いに変化し得る過渡期の挙動を生じさせるような、
より高い周波数の多数の構造的モードを含み得るので、周波数領域において公称
モデルを構築する。このディスクドライブは、開ループで不安定であるので、デ
ータを閉ループで収集する。このことは、ループ内に乱れを注入し、ドライブア
クチュエータへの入出力信号を測定することによって達成できる。例えば好まし
い実施例では、経験的な作業を使用して周波数領域の入出力情報を集める。また
、種々のタイプの入力信号、例えばパルス状またはステップ状の入力信号に対す
る時間領域の応答も集める。このタイプの情報は、システムモデル内のパラメー
タを定めるのに使用する。更に好ましい実施例では、システム内の種々の物理的
成分に対する構造的データを得るために、有限要素解析を行う。第１基準（また
は差分方程式）からモデルを構築するのに、このような情報の全てを使用するこ
とが好ましい。

【００５６】 図８は、周波数２０３と対数値２０５との関係のグラフであって、代表的なデ
ィスクドライブに対して得られる開ループの伝達関数を示す。測定されるヘッド
位置に対して正弦波状の位置の乱れを注入し、同時にボイスコイルモータの電流
およびヘッド位置を測定することにより、トラック追従動作を行いながらデータ
を収集した。番号２０６はディスクドライブの公称モデルを示し、番号２０８は
ディスクドライブ内のＰＩＤコントローラによってトラッキングした時の測定デ
ータを示し、番号２１０は測定データの平均値である。ヘッド０、１および３上
のディスクの内側半径、中間半径および外側半径でデータを収集した。位置の乱
れの振幅はトラック幅の２％〜２０％であった。

【００５７】 次の式１によって示される二次系のカスケードとなるように公称モデルを選択
した。

【００５８】

【数１】

【００５９】 ここで、Ｋ_DCはアクチュエータの直流電流（ＤＣ）利得であり、ｎはｉ番目（
ｉ＝１、....、ｎ）の共振モードの数であり、ξ_z,iおよびω_nzは０のダンピン グ周波数および自然周波数であり、ξ_piおよびω_npは極のダンピングおよび自然
周波数であり、同様に、ξおよびω_nはドライブの低周波の挙動を定める。

【００６０】 更に、式１によって示される公称モデルでは、遅延時間をモデル化できる。デ
ィスクドライブにおいて遅延の原因は種々ある。例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）
フィルタ、パワーアンプ、ボイスコイル時間定数およびその他のソースはすべて
遅延時間をシステムに注入し得る。連続時間における純粋な遅延時間をモデル化
するための標準的な方法は、次のような

【外１】 近似式を使用することである。

【００６１】

【数２】

【００６２】 ここで、ｔ_dは遅延時間（秒）であり、ｓは周波数パラメータであり、ラプラ シアン£｛・｝は引数のラプラス変換を示す。

【００６３】 遅延時間をモデル化するには、一般に低次（例えば、１次または２次）のパデ
近似が適当である。他のロバストな近似式も使用できる。

【００６４】 ２．不確実性の記述式 ディスクドライブ内のアクチュエータシステムの正確な数学的モデルは不可能
であるので、図７内のブロック２０２および２０４によって示される不確実性の
記述式を使用する。正確なモデルは差分方程式の全てのパラメータを既知とした
場合の一組の差分方程式によってシステムを表示できることを意味する。正常な
状況では、ディスクドライブを正しくモデル化することは不可能である。しかし
ながら、ディスクドライブの挙動をカバーする一組のモデルを定めることは可能
である。不確実性のモデル化は、かかる一組の方程式を定めるための１つの方法
である。

【００６５】 代表的なディスクドライブでは、ディスクドライブ構造自体はより高い周波数
で共振モードを有する。更に、自然周波数および低周波モードのダンピング特性
はいくらか振幅に依存している。換言すれば、ベアリングのヒステリシス、屈曲
回路のバイアス力などから最も生じやすい、ある非線形のダイナミックスによっ
てこれらは定められる。これらの変動は不確実性の記述式において最も効果的に
捕らえられる。

【００６６】 ブロック２０４は加算的不確実性を有するブロック２００によって示された公
称モデルの拡張を示す。加算的不確実性はシステムの次の組を定める。

【００６７】

【数３】

【００６８】 ここで、Δ（ｓ）はノルム有界の不確実性の摂動であり、Ｗ_a（ｓ）は周波数 領域の重みづけ関数である。不確実性の摂動Δ（ｓ）は一般に不確実性の大きさ
に対する周波数の依存性を特定するために重みづけ関数を使用するようにノルム
有界とする。加算的不確実性はダイナミックな不確実性を特徴付けるのに一般に
使用されている。従って、不確実性の摂動Δ（ｓ）は一般に各周波数におけるフ
ルの複素マトリックスとして考えられる。

【００６９】 加算的不確実性は一般に高周波のダイナミックな不確実性、例えばディスクド
ライブ内の共振モードをモデル化するのに最も効果的に使用される。例えば約２
ｋＨｚよりも高い周波数レンジにおいて利用できるディスクドライブのダイナミ
ックスに関する信頼できる情報はほとんど、または全くない。これは、主にこれ
ら構造モードの自然周波数およびダンピング特性がシステムごとに異なるからで
ある。

【００７０】 加算的不確実性の重みｗ_aの役割は高周波におけるシステム利得に底値を導入 することである。

【００７１】 図９−１および９−２は、周波数２０９と振幅２１１の関係を示すグラフであ
り、加算的不確実性を使用することを示す。図９−１では、公称モデルは番号２
１２で表示されており、実際の測定値は番号２１４で示されている。モデル化さ
れていないダイナミックスを考慮するのに使用される加算的不確実性は番号２１
６によって示される包絡線を生じさせる。図９−２は、加算的不確実性の重み関
数２１８の一実施例を示す。 乗算的不確実性は次の系の組を定める。

【００７２】

【数４】

【００７３】 ここでΔ（ｓ）はノルム有界不確実性の摂動であり、Ｗ_m（ｓ）は周波数領域 の重み付け関数である。加算的不確実性と同じように、Δ（ｓ）は各周波数にお
けるフルの複素マトリックスとして一般に考えられる。

【００７４】 乗算的不確実性は、低周波の利得の変動をモデル化する際に有効である。図９
−３は利得変動を考慮するために乗算的不確実性を使用することを示す。図９−
３は図９−１に類似し、類似する事項には同様な番号が付けられている。しかし
ながら、番号２１６は低周波において乗算的不確実性を有する一組の径に対する
包絡線この乗算的不確実性の重みＷ_mの役割は、公称伝達関数のまわりに包絡線 を設けることである。この包絡線は多くの場合、約１００Ｈｚを中心として約±
５０％の大きさとなり、その後、１％未満まで低下する。図９−４は図９−３に
示された不確実性２１６に対する乗算的不確実性の重み関数２１８を示す。

【００７５】 図７に示されるモデルが仮定されると、設計者の役割は過剰に保守的となるこ
となく、ディスクドライブから収集されたデータを正しくカバーする不確実性の
重みＷ_mおよびＷ_aを選択することである。周波数２１５と振幅２１７および位相
誤差２１９の関係をプロットした図１０−１〜１０−３には、いくつかの簡単な
推定値が示されている。

【００７６】 図１０−１、１０−２および１０−３には代表的なディスクドライブにおける
加算的および乗算的不確実性レベルの例が示されている。図１０−１は、推定さ
れた乗算的不確実性２２０を示し、図１０−２は推定された加算的不確実性２２
２を示し、図１０−３は（遅延推定に使用される）周波数の関数としての位相誤
差２２４を示す。ここで、低周波数、中間周波数および高周波数の不確実性モデ
ルに対して加算的不確実性と乗算的不確実性の双方を使用できることに留意され
たい。設計者は重みを簡略化するために不確実性モデルを選択する。更に、複数
の加算的不確実性と乗算的不確実性とを使用してもよい。

【００７７】

【外２】 一旦、図７に示されたアクチュエータモデル２０１が得られると、次の工程は
性能の目標を特定し、モデル化されたアクチュエータを制御するための最適化さ
れたコントローラを設計することである。図１２は、ディスクドライブを示すト
ラック追従制御合成内部コネクション２３０のブロック図を示す。システム２３
０はアクチュエータのモデル２０１を含むことに留意されたい。コントローラは
重み付けされた内部コネクション２３０を最適にするように設計される。

【００７８】 図１１では、システムブロックはコントローラブロック２３２と、アクチュエ
ータモデル２０１と、理想的アクチュエータモデル２３４と、現在のトラッキン
グエラー信号２３５（ｕ）および２３７（ｙ）にそれぞれ載せられる合成重み２
３１（Ｗ_u）および２３３（Ｗ_p）と、コマンドされたオフセット位置を含む外因
性入力信号２３９（ｒ）と、位置センサノイズ２４１（ｎ）、信号２６９（ｙ_m ）と、重み２６７（ｗ_n）と、現在の電流摂動２４３（ｄ_i）と、入力重み２５９
（ｗ_di）と、出力重み２６１（ｗ_d0）と、位置摂動２４５（ｄ₀）と、電流ペナ ルティおよびトラッキングエラーにそれぞれ対応する制御された出力信号２４７
（ｚ１）および２４７（ｚ２）とを含むことが好ましい。

【００７９】 好ましい実施例では、コンペンセータＫ₂およびプリコンペンセータＫ₁を含む
、自由度が２度の制御コンフィギュレーションでコントローラブロック２３２を
設けることが好ましい。プリコンペンセータＫ₁は閉ループ系の過渡期の応答を 改善するために含まれるものである。

【００８０】 図１１に示された内部コネクションはアクチュエータの電流ペナルティおよび
トラッキングエラーを記述する次の式を満たすように設計することが好ましい。

【００８１】

【数５】

【００８２】

【数６】

【００８３】 図１１に示された内部コネクションはコントローラ２６１と、アクチュエータ
２５３と、不確実性２６５とを含む、図１２に示された等価的線形部分変換に簡
略化できる。最新の制御理論では線形系の内部コネクションに対する表記を簡略
化するのに、線形部分変換（linear fractional transform−ＬＦＴ）が頻繁に 使用されており、この変換はフィードバックを有する線形ブロックから成るブロ
ック図の数学的表示と見なすことができる。 図１２に示されたＬＦＴから生じる

【外３】 最適化基準は次のとおりとなる。

【００８４】

【数７】

【００８５】 ここで、Ｆ₁（Ｆ_u（Δ、Ｇ）、Ｋ）はフィードバックの内部コネクションｗ→
ｚを示す。

【００８６】 ここで

【外４】 は、この引数の誘導∽−ノルムを示し、 Ｃは複素数の組であり、 ロバストな性能を得るには閉ループ系はプラントの組を安定化させるコントロ
ーラＫを有していなければならない。

【００８７】

【数８】

【００８８】 更にＫは性能目標を満足しなければならない。

【００８９】

【数９】

【００９０】 従って、式５、６および７から次のノルムの不等性を誘導できる。

【００９１】

【数１０】

【００９２】 ここで、

【外５】 およびｗ_j→ｚ_iはｗ_jからｚ_iへの伝達関数である。 従って、コントローラＫを

【外６】 を満足するように設計すれば、式７に記載された

【外７】 の最適化基準および式１０に記載されたノルム不等性から、各周波数ωにおいて
次の性能の不等性が適用される。

【００９３】

【数１１】

【００９４】

【数１２】

【００９５】

【数１３】

【００９６】

【数１４】

【００９７】 更に、次のアクチュエータのペナルティの不等性（アクチュエータの不等性）
も適用される。

【００９８】

【数１５】

【００９９】

【数１６】

【０１００】

【数１７】

【０１０１】

【数１８】

【０１０２】 式１１〜１４に記載された性能の不等性は、系に関する一組の性能の制約とし
て働くことが理解できよう。式１１はトラッキングの制約を定めており、式１２
は入力の乱れ（回転振動）除去の制約を定めており、式１３は電流の乱れ除去、
書き込まれたエラー除去、繰り返されるランアウト除去（runout rejection）、
繰り返していないランアウト除去およびバイアス電流エラーを含む位置の乱れ除
去制約を定めており、式１４はノイズ除去制約である。

【０１０３】 重み２３３（ｗ_p）および２５１（ｗ_r）を選択することにより、設計者が可能
な場合にコントローラが所望する応答を満たすことができるように、系に式１１
に記載されたトラッキングの束縛を課す。例えば設計者は（例えばトラックを移
動させたり、読み出しと書き込みのオフセットを実行する際に）アクチュエータ
のステップ応答を周波数領域内で所定の形状となるようにさせたいことがある。
一般に、トラッキングの束縛が大きくダンピングされるように重みを選択する。
リンギング現象によってドライブ内に構造上のモードが励起されることがあり、
大きくダンピングすることによりこの問題が解消できる傾向がある。自由度が２
度のコントローラとしてコントローラＫを設けることにより、本システムは更に
トラッキングの束縛を実現できるよう、余分な自由度を提供することに留意すべ
きである。更に式１１における伝達関数Ｇ_idealはコマンドオフセットに対する 理想的な応答を提供するように設計することが好ましい。次に、式１１に示され
た性能目標はディスクドライブの応答をＧ_idealの応答に一致させる。このタイ プのトラッキング目標は明示的なモデル追従法と称される。付加的な状態を回避
する、合成内部コネクションにモデルを埋め込む必要のない暗示的な技術もある
。

【０１０４】 しかしながら、明示的な技術のほうが設計上簡単であることが多いので、明示
的な技術が好ましい。 式１２および１３に記載された乱れ除去の入出力性能の制約により、次のトラ
ックサーボシステムは外因的な要因からの乱れを除き、よってこれら正常な作動
条件下で厳密なトラッキング性能を維持できる。例えばシーク到達により、トラ
ッキングコントローラがオンにされた際に、アクチュエータの位置および速度エ
ラーが得られる。更にユーザーのコンフィギュレーションによってディスクドラ
イブは並進および回転ショックおよび振動を受ける。従って、良好なトラッキン
グ性能を得るには、サーボシステムは持続し、ステップ状またはインパルス状の
バイアス電流、トルク、位置および速度の乱れに迅速に応答し、これらを減衰さ
せなければならない。更に、過剰に高い振幅の、または長時間の一定のリンギン
グ現象は、かかるシステムでは一般に極めて望ましくないものである。これらの
条件は特殊な伝達関数に対するノルム制約によって良好に満たされる。バイアス
電流およびトルクの乱れの作用は禁止された一部の周波数レンジ内で、次の式に
記載されたノルム制約を減衰させることによって最小限とすることができる。

【０１０５】

【数１９】

【０１０６】 ＤＣからクリチカルな周波数までの、より大きな減衰から高速応答が得られる
。リンギングは伝達関数におけるピーキングから生じる。 同様に、位置の乱れは次の減衰式によって最小とされる。

【０１０７】

【数２０】

【０１０８】 減衰式１９および２０は、式１２および１３内における性能の重み設定するこ
とによって得ることができる。 システムはセンサのノイズをフィルタリング、すなわち除去できないが、ノイ
ズを悪化させないように設計することが望ましい。式１４に記載されている伝達
関数内にピーキングがある場合、このことが起こり得る。「ピーキング」なる用
語は、ある周波数レンジにおいて０ｄＢ以上の利得を意味する。このピーキング
は閉ループの伝達関数における望ましくない増幅を意味するのに一般に使用され
る。利得が大きい場合、この伝達関数はほぼ１である。従って、コントローラの
性能が大きくなると期待される周波数で、過剰なノイズが存在する場合、ノイズ
スペクトルに関するアプリオリな情報を使ってノイズフィルタを組み込むことが
一般に望ましい。ディスクドライブではこのことはサーボトラックの書き込みシ
ステムから生じる書き込みエラーによって生じる、繰り返されるノイズにロック
インする繰り返しランアウトコンペンセータを利用することによって発生される
ことが多い。

【０１０９】 式１５〜１８に記載されたアクチュエータの制約は、トラッキングの制約（式
１５）と、入力の乱れ制約（式１６）と、出力乱れ制約（式１７）と、ノイズ制
約（式１８）とを含む。

【０１１０】 設計者の役割はディスクドライブに対する性能の条件を満たす周波数の重みｗ _p 、ｗ_u、ｗ_r、ｗ_di、ｗ_d0およびｗ_nを選択することである。周波数領域において
、性能の条件を容易に表現する場合、重みの選択は簡単となる。しかしながら、
一般的には同じように時間的領域の条件も生じる。例えばかかる条件はオーバー
シュート、立ち上がり時間、安定時間およびリンギングを含むことがあり、これ
らは周波数領域における等価的な特性（例えばバンド幅、減衰、ピーキングなど
）へ変換しなければならない。

【０１１１】 式１５〜１８に記載されたアクチュエータの制約（または目標）は、アクチュ
エータの制御信号にペナルティを加える。このことは、いくつかの役割を果たす
ことが好ましい。不確実性のほとんどない、または全くないシステムに対し、こ
れら目標によりコントローラをロールオフさせるので、バンド幅が制限され得る
。しかしながら、通常、これら目標は制御信号の振幅を限定し、サーボアクチュ
エータで制御信号が飽和する可能性を最小にするのに使用される。

【０１１２】 関連する重みをチューニングすることは、シミュレーションからのデータを使
った繰り返し方法であり、適当な重みを判断することをテストする。

【０１１３】 Ｃ．ロバストネスとモデルの有効化および最適化 一旦モデルを開発し、適当な重みを選択すれば、モデルのロバストネスは有効
とされる。好ましい実施例では、このことは

【外８】 およびμ合成技術を使って達成される。コントローラ２６１と、アクチュエータ
２６３と、不確実性２６５とを含む、図１２に記載された内部コネクション構造
の安定性および性能特性を分析するのに、マトリックス関数μを計算し、これを
使用することができる。ノルム有界構造にされた不確実性を受ける内部コネクト
されたシステムの安定性および性能特性を分析するのに、μ解析が使用される。
図１２は、μ解析およびμ合成に適当な構造とされた不確実性を有する一般的な
内部コネクションを示す。

【０１１４】 このシステムに対し、マトリックス関数μを計算した後に、関数μ_gを計算す る。μ_gは乱れブロックを２つの組、すなわち最大ノルム制約（μに類似）を満 たす一方の組と、最小ノルム制約を満たす他方の組とに分割した場合、μ_gはμ フレームワークの拡張となる。かかる定式化によってモデルの有効化問題が解か
れることが理解できよう。μ_gに対する計算可能な下限および上限は一般に既知 である。

【０１１５】 要するに、コントローラを合成した後にμは閉ループ系が安定性および性能を
保存する乱れ、ノイズおよびモデルの不確実性の最大の大きさを定める。データ
の所定の組に対し、モデル有効化μ_g解析はモデルがデータをはめ込むのに必要 な乱れ、ノイズおよびモデルの不確実性の最小のサイズを定める。コントローラ
が実際の系で安定性および性能を保存できる場合、閉ループ系はロバストである
。簡単にすると、μ（ω）がμ_g（ω）∀ω∈Ω未満であれば、モデルはデータ と一致し、コントローラはモデルと一致する。従って、周波数の組Ωにわたって
閉ループ系はロバストとなる。

【０１１６】 図１３は閉ループトラッキングコントローラに対する安定性および性能のロバ
ストネスを示す周波数２７１と、振幅２７３との関係のグラフである。μ_g関数 は番号２４２で示されており、性能の目標に対するμ（ω）は番号２４４で示さ
れており、安定性に対するμ（ω）は番号２４６によって示されている。各周波
数ではμがμ_g未満であれば、各周波数において閉ループ系はロバストに安定で ある。構造的なモードが不確実（すなわち約１〜２ｋＨｚ）である場合、ディス
クドライブ内のクリチカルな周波数レンジが生じる。従って、図１３から閉ルー
プ系は２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数レンジ内で安定性を失うことがあることが理
解できよう。安定性解析および性能解析の双方に対して、μ_gがμ（ω）よりも 低下するような周波数が、そのレンジ内に存在する。

【０１１７】 不確実性および性能の重みに関して繰り返すことにより、安定性のロバストネ
スを改善することができる。これを行うには、不確実性のレベルを高めるか、ま
たは所望する性能レベルを低下させるか、もしくはその双方が必要である。繰り
返すごとにμのロバストネスの解析を再計算し、不確実性と性能の重みとを正し
くチューニングする必要がある。

【０１１８】 本発明によるコントローラのチューニングは２つの段階で行うことが好ましい
。第１段階はシミュレーションであり、第２段階は実現することである。双方の
ステージにおいて、制御デザインの有効性を評価するのに、開ループデータおよ
び閉ループデータを使用する。このデータに基づき、公称モデル、不確実性の重
みまたは性能重み、またはこれらのすべてを調節する。

【０１１９】 １つの簡単なチューニング技術は式１１〜１４に記載された性能の制約内で周
波数の重みｗ_pを調節することである。このことは、対応する性能の目標のすべ てに直接影響することになる。このように、式１１〜１４に記載された性能の制
約内で、他の周波数の重みの各々を調節する、より複雑な方法に頼ることなく、
ｗ_pをあるスカラーで乗算することによってコントローラのバンド幅を容易に調 節できる。

【０１２０】 ディスクドライブの新製品内の新しいサーボコントローラを初期化する際に、
このタイプのチューニングを有利に利用できる。設計上特定の重み付けが完了す
るまで、ディスクドライブの新製品のバンド幅を狭くするよう、ｗ_pのスケーリ ングと共に先の世代の設計からの重みを使用できる。これによって新製品をより
迅速に潜在的に初期化することが可能となる。

【０１２１】 更にオンラインで１つのパラメータ、例えばサーボコントローラのループ利得
を有利にチューニングできる。実際には１つのドライブごとにループ利得をチュ
ーニングすることが好ましい。例えばサーボコントローラをスケーリングするこ
とにより閉ループバンド幅を増減する結果が得られるよう、ループ利得を増減で
きる。

【０１２２】 図１４はディスクドライブモデルを有効化し、最適にする上記方法を示す、ブ
ロック３０８〜３３０を含むフローチャートである。まずモデルを設計するよう
に設計者によって不確実性の記述および性能の制約に対する全ての重みを選択す
る。当然ながらこれら項目は直感的、または実験によって選択してもよい。この
ことは、ブロック３１０および３１２によって示されている。

【０１２３】 次に、安定性および性能の双方に関するμ解析を行うように、マトリックス関
数μ（ω）を計算する。このことはブロック３２０によって示されている。関数
μ（ω）は上記技術または他の公知の技術を使って計算できる（すなわちその関
数の上界および下界を計算できる）。

【０１２４】 次に、ブロック３１０内の選択された重みを使用して、μ_g（ω）を計算する 。これについてはブロック３２２に示されている。上記のように、一旦μ（ω）
およびμ_g（ω）を計算すると、２つのことが判る。すなわちデータをはめ込む ためにモデルが必要とする（またはデータと一致する）最初の不確実性は、μ_g から判る。更に、コントローラが許容でき、安定性を維持でき、性能の制約を満
たす不確実性の最大量も（μから）判る。

【０１２５】 従って、次の工程は全ての所望する周波数でμがμ_g未満となることを保証す るよう、μとμ_gを比較することである。このことが真でなければ、コントロー ラがロバストな性能を達成しないようなある周波数が、主周波数レンジ内に存在
する。換言すれば、コントローラが安定化されず、性能の制約を満たさないか、
またその双方である、ある周波数が存在する。この場合、処理プロセスは新しい
重み関数を選択するブロック３１０へ戻る。このことはブロック３２４に示され
ている。次に、新しい重み付け関数によりμ_gのように性能および安定性の解析 を行うためのμ（ω）を計算し直す。これについてはブロック３１０〜３２２に
よって示されている。

【０１２６】 しかしながら、ブロック３２４において、すべての所望する周波数でμがμ_g 未満であると判断されれば、ブロック３１０で選択された重み付け関数を使用し
た際に得られるコントローラによってロバストな性能が得られる。これについて
はブロック３２６で示されている。

【０１２７】 次に、モデルの更なる最適化が望ましいかどうかを判断する。そうである場合
、処理プロセスはブロック３１０へ戻り、新しい重み付け関数を再び選択する。
システムを最適化するには、より良好な性能または低い不確実性、またはその双
方が得られるように重み付け関数を調節できる。コントローラがまだロバストな
性能を提供するかどうかを判断するよう、新しい値を使ってμおよびμ_gを計算 する。最適化が所望するレベルに達するまで、このことを繰り返すことができる
。換言すれば、主な周波数レンジ内でロバストな性能を与えるコントローラを維
持しながら、所望する性能レベルを得るよう、モデル内の保守性の量を低減する
まで、これを繰り返すことができる。一旦このことが生じ、それ以上の最適化を
望まなくなれば、モデルの有効化は完了し、コントローラは所望するポイントま
で最適化され、コントローラを実現できるように設計は実質的に完了する。この
ことは、ブロック３２８および３３０によって示されている。

【０１２８】 Ｄ．デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）におけるコントローラの実現 上記のように、コントローラに対する伝達関数を得た後に、周波数領域の伝達
関数は次のような離散的時間の状態空間（state-space）を実現する。

【０１２９】

【数２１】

【０１３０】 ここで、ｘ∈Ｒⁿはコントローラの状態であり、 ｕ∈Ｒ^mはコントローラの入力信号（例えば位置エラー信号（ＰＥＳ）から誘 導された信号）であり、 ｙ∈Ｒ^pはコントローラの出力信号（例えばボイスコイルモータおよびまたは マイクロアクチュエータへの出力信号）であり、 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは適当な次元のマトリックスであり、 Ｒⁿ、Ｒ^mおよびＲ^pはそれぞれ実数のｎ次元、ｍ次元およびｐ次元のベクトル である。

【０１３１】 しかしながら、このような離散的時間系をデジタル信号プロセッサで実現する
と、次のような問題が生じる。本願明細書の背景の部分で説明したように、この
問題はほぼレジスタの容量、従来のデジタル信号プロセッサの全体の計算力およ
びメモリ容量をオーバーフローする中間的計算、離散的時間系の固定点プロセッ
サへの変換、およびコントローラにおける量子化誤差の低減または除去を扱うこ
とに、ほぼ関連している。

【０１３２】 図１５は本発明の１つの特徴に従い、デジタル信号プロセッサでコントローラ
を実現するための好ましい技術を示す、ブロック３３９〜３４７を含むフローチ
ャートである。次に、図１５内のブロックの各々を簡単に説明し、次にその後、
アプリケーションにおける各ブロックをより詳細に説明する。

【０１３３】 まず、上記のように式２１に記載された離散的時間の状態空間の実現のための
マトリックスを得る。これについてはブロック３４０に示されている。 コントローラの状態を次にスケーリングする。好ましい実施例において、最悪
のケースを想定し、コントローラの状態を決定し、境界を所望するレベルにスケ
ーリングするよう、状態の変換を行う。これにより、中間のコントローラの計算
中にオーバーフローする可能性が大幅に少なくなる。これについてはブロック３
４２によって示されている。

【０１３４】 次に、コントローラの状態をより望ましい構造に変換する。好ましい実施例で
は、コントローラの状態を双対角構造（bi-diagonal structure）に変換すると 、これによりデジタル信号プロセッサの計算時間およびメモリ条件が大幅に少な
くなる。これについてはブロック３４４に示されている。

【０１３５】 最後に、コントローラのパラメータが浮動点フォーマットから固定点フォーマ
ットにシフトするようにマトリックスを変換する。このように、これを行う際に
、許容できるレベルまでに量子化誤差を大幅に低減するように注意を払う。好ま
しい実施例では、マトリックスを二進分数フォーマットにシフトし、二進分数表
示の点を望ましい位置に位置させる。これについてはブロック３４６に示されて
いる。

【０１３６】 １．オーバーフローを低減するためのコントローラの状態のスケーリング 式２１に記載された離散的時間を実現するための状態の変化は、次の式によっ
て示される。

【０１３７】

【数２２】

【０１３８】 ここで、ｘ（０）は初期条件である。 本発明は中間のコントローラの計算時にオーバーフローが生じる可能性を最小
にするか、または少なくとも低減するものであり、好ましい実施例では、このこ
とはコントローラの状態を自動的にスケーリングすることによって行われる。従
って、各サンプルｋにおいて、各入力信号ｕ_iに対し、次の式が成立すると（一 般性を喪失することなく）を仮定できる。

【０１３９】

【数２３】

【０１４０】 ここで、ｍはコントローラへの入力信号数として定義する。次に最悪ケースの
仮定の元に、コントローラ内のその状態のｋ番目のサンプルが次の界条件を満た
すとする。

【０１４１】

【数２４】

【０１４２】 ここで、ｍおよびＭ_jは式２３に記載されるように定義される。 安定系（すなわちρ（Ａ）＜１）に対してはＡ^Nが減少して小さくなるような 整数Ｎが存在する。次に、式２４から式２４によって記述される状態が次の界条
件を満たす。

【０１４３】

【数２５】

【０１４４】 式２５に示されたコントローラの状態に関する界条件（最悪ケースのサンプル
での界条件を思い出すであろう）を使って、状態変換式を形成できる。 まずＴを次のように定義する。

【０１４５】

【数２６】

【０１４６】 ここで、ｄｉａｇ（・）は、主対角線が引数または（・）によって表示された
ベクトルである対角マトリックスとして定義される。次に、状態変換式ｚ＝Ｔ（
ｘ）は次の界を満足する。

【０１４７】

【数２７】

【０１４８】 従って、新しいコントローラの実現は次のとおりである。

【０１４９】

【数２８】

【０１５０】 純粋な積分器を実現するコントローラはρ（ａ）＝１であるので、安定にでき
ないことに留意すべきである。この場合、Ａ^Nが０に接近するような整数Ｎはな い。しかしながら多くのケース（および特に

【外９】 およびμ合成では）コントローラは純粋な積分器は有しないが、１に近いスペク
トル半径を有し得る。従って、Ａ^Nが０に接近するような整数Ｎが生じる。更に 、整数Ｎは極めて大きいものとなり得る。このことは、式２６に記載された状態
変換式の結果、すべての、かつ積分状態に対する界が極めて保存的となる。従っ
て、コントローラのスペクトル半径がほぼ１である場合、残りのコントローラの
状態が上記のように有界状態のままで、積分器がオーバーフローする可能性を更
に低減するように、適当な反積分器ワインドアップ技術（anti-integrator wind
up technique）も実施する。

【０１５１】 ２．ＤＳＰにおける計算力およびメモリ容量の要求を低減するための スケーリングされた状態の変換 式２１に記載された離散的時間系はマトリックスＡ、Ｂ、ＣおよびＤにおける
任意の要素を有し得る。従って、各サンプルではこのことは（ｎ＋ｐ）×（ｍ＋
ｍ）回の乗算と、（ｎ＋ｐ）×（ｎ＋ｍ−１）回の加算を必要とし得る。これを
行うには、実現不能の多くの回数の数学的演算（乗算および加算）をコントロー
ラで実施する必要があるので、このことは極めて望ましいことではない。しかし
ながら、状態変換式を使用すると、乗算および加算の回数を劇的に低減できる。 コントローラを単一入力／単一出力（ＳＩＳＯ）コントローラとして実現する
実施例では、計算を劇的に簡略化するのに正準フォームを使用できる。かかる実
施例では、式２１に記載されたコントローラを実現するための好ましいコントロ
ーラの正準フォームは次のとおりである。

【０１５２】

【数２９】

【０１５３】 ここで、ｃ_cおよびｄは任意のマトリックスであり、 Ａ_cおよびｂ_cは次のように定義される。

【０１５４】

【数３０】

【０１５５】

【数３１】

【０１５６】 ここで、ｎはコントローラにおける状態の数であり、 ａ_iはＡに対する特性多項式におけるｓ^n-iの項の係数である。

【０１５７】 従って、式２９〜３１から、各サンプルにおいてコントローラの正準フォーム
を実現するのに、２ｎ＋１回の乗算と２ｎ回の加算でよいことが理解できよう。
この数は式２１に記載された実施をするために（ｎ＋１）×（ｎ＋１）回の乗算
と、ｎ×（ｎ＋１）回の加算よりも劇的に少なくなっている。

【０１５８】 ＳＩＳＯの実現に対してこのような状態の変換は大いに望ましいが、多入力多
出力（ＭＩＭＯ）システムに対し、正準フォームは良好に一般化しない。従って
、ＭＩＭＯの実現では計算を大幅に簡略化するのに双対角実現例を使用できる。

【０１５９】 本願の目的のために、双対角実現例は式２１におけるＡマトリックスを実数の
固有値と複素共役対のブロック対角マトリックスに反結合した実現例を意味する
ものとする。この結果、式２１の実現例は次のような実現例に変換される。

【０１６０】

【数３２】

【０１６１】 ここで、Ｂ_bd、Ｃ_bdおよびＤは任意のマトリックスである。

【０１６２】

【数３３】

【０１６３】 ここで、ｒはコントローラの実数の固有値の数であり、 Ｃは複素共役固有値の対の数（ｎ＝ｒ＋２Ｃ）であり、 各λ_iは式２１におけるＡのｉ番目の固有値に対応し、 各

【外１０】 は、Ａのうちのｊ番目の複素共役固有値の対に対応する２×２のマトリックスで
ある。

【０１６４】 従って、式３２および３３から双対角状に実現するには、各サンプルに対して
ｎ×（ｍ＋１）＋ｐ×（ｎ＋ｍ）＋２ｃ回の乗算と、ｎ×ｍ＋ｐ×（ｎ＋ｍ−１
）＋２ｃ回の加算が必要となる。換言すれば、各サンプルに対し、式３２および
３３に記載された双対角状に実現するには、より少ない（ｎ−ｎ−２ｃ）回の乗
算およびより少ない（ｎ²−ｎ−２ｃ）回の加算を必要とする。更に、（コント ローラへの入出力の数に対し）状態の数が増加するにつれ、双対角状の実現をす
るための計算は、状態の数が線形であるのに対し、式２１に記載された標準的な
実現をするには２次となる。コントローラの状態をスケーリングし、状態の界を
定めるのに使用される変換前に、双対角状の変換を実施できることにも留意すべ
きである。これにより、中間的な計算におけるオーバーフローの発生を最小にす
るか、または防止するためにスケーリング前に状態の積分をアイソレートするこ
とが可能となる。

【０１６５】 ３．マトリックスから固定点フォーマットへの変換 デジタル信号プロセッサは固定点コントローラであるので、離散的時間コント
ローラを定めるマトリックスを固定点フォーマットに変換し、ＤＳＰ上でコント
ローラを実現しなければならない。浮動点数は二進分数を使って固定点等価数に
変換できる。二進分数は二進数と、それに続く二進の点と、それに続く二進数の
分数で表示できる。例えば二進分数は次のように表示できる。

【０１６６】

【数３４】

【０１６７】 ここで、Ｎはワード長さ（すなわち二進ワードにおけるビット数）であり、 Ｑは二進点の位置であり、 （ｂ_N-1、ｂ_N-2、....ｂ₁、ｂ₀）は二進ワードにおけるビットである。

【０１６８】 本願の目的のために、二進分数をＱ_n（ここでｎは二進点の位置）と表示する 。例えば二進分数Ｑ１５は二進点の後に１５ビットを有する二進数を示す。

【０１６９】 式３２における双対角状の実現に記載されたマトリックスの要素は、二進分数
に好ましく変換しなければならない。好ましい実施例では、このことはマトリッ
クスを所望する二進分数フォーマットで表示できるまで、各マトリックスの要素
を右にシフトすることによって達成できる。従って、式３２に記載された固定点
の双対角実現例は次のように表示される。

【０１７０】

【数３５】

【０１７１】 ここで、ｓ_A、ｓ_B、ｓ_Cおよびｓ_Dは二進分数（Ｑｎ）フォーマットにおいて、
それぞれの各マトリックスを表示するのに必要な右へのシフトの回数に等しい正
の数である。

【０１７２】

【外１１】 のＱｎ表示に対応する。

【０１７３】 好ましい実施例では、式２１に記載された離散的時間のコントローラの実現は
、１６ビットの引数に対し、符号有りおよび符号なしの乗算および加算命令を供
給する標準的な算術および論理ユニット（ＡＬＵ）を備えた固定点の１６ビット
デジタル信号プロセッサで実現される。これらの積および和は３２ビットのフォ
ームで内部に記憶される。好ましい実施例では、プロセッサはテキサスインスツ
ルメンツ社から市販されているＴＭＳ３２０Ｃ２×ＬＰ ＤＳＰコアと商業的に
表示されているものである。経験的な研究によれば、コントローラのマトリック
ス、測定および出力に対し１６ビット（例えばＱ１５フォーマット）を使用する
と、許容できる演算が得られることが判っている。しかしながら、状態の算術に
は３２ビット（Ｑ３１フォーマット）が好ましかった。

【０１７４】 従って、本発明はモデルをベースとするサーボコントローラを実現した大いに
有利なディスクドライブを提供するものである。このサーボコントローラはディ
スクドライブ内の回転ディスクの表面に対し、トランスジューサを移動させるよ
う、アクチュエータの運動を制御するようになっている。このモデルをベースと
するサーボコントローラは所望する周波数レンジにわたってサーボシステムのロ
バストなトラック追従制御を行うことができる。

【０１７５】 好ましい実施例では、ディスクドライブ１１０の公称性能２００、ディスクド
ライブ１１０の特性を定める不確実性の記述式２０２、２０４およびサーボコン
トローラモデル２０１に課されるトラック追従性能制約を考慮したサーボコント
ローラモデル１９０が合成される。別の好ましい実施例では、複数のディスク表
面１８０、１８２にわたって複数のトランスジューサ１８１が設けられる。アク
チュエータアーム１１８は１つのアーム部分１２６と、複数のサスペンションア
センブリ１２８、１１６とを備え、各サスペンションアセンブリ１２８、１１６
は対応するディスク表面１８０、１８２に対し、トランスジューサ１４４を支持
する。この実施例では、アクチュエータ１７３はアーム部分に結合された粗アク
チュエータと、複数のマイクロアクチュエータ１５８とを備え、複数のマイクロ
アクチュエータ１５８のうちの少なくとも１つは作動的にアーム部分１２６およ
び対応するトランスジューサ１４４に結合され、アーム部分１２６に対して、対
応するトランスジューサ１４４を制御可能に移動させるようになっている。

【０１７６】 別の好ましい実施例では、サーボコントローラ１９０はトランスジューサ１４
４からのエラー信号１７１を受けるように構成された複数のエラー入力端と、コ
マンド信号１６５およびエラー信号１７１に基づき、複数のマイクロアクチュエ
ータ１５８および粗アクチュエータ１７３に制御信号を与えるように構成された
複数の制御出力端とを含む。更に、別の好ましい実施例では、サーボコントロー
ラ１９０は粗アクチュエータ１７３に対する複数のマイクロアクチュエータ１５
８の相対的位置を示す複数の相対的位置信号１７９を受けるように構成された複
数の相対的位置入力端を含む。この好ましい実施例における複数の相対的位置セ
ンサ１８３は、複数のマイクロアクチュエータ１５８に作動的に結合されており
、複数の相対的位置信号１７９を発生するようになっている。

【０１７７】 別の好ましい実施例では、サーボコントローラ１９０はサーボ制御信号を調節
し、ディスクドライブ１１０における構造的共振、位置入力の乱れ、および／ま
たは複数のアクチュエータ１１８、１５８のほぼ同時の運動を補償するようにな
っている。

【０１７８】 これまでの説明で、本発明の種々の実施例の構造および機能の細部と共に、本
発明の種々の実施例の多数の特徴および利点について説明したが、これら開示は
単なる説明のためのものにすぎず、特許請求の範囲に記載した用語の広い一般的
な意味によって示される完全な程度まで、本発明の要旨の範囲内で特に部品の構
造および配置に関し、細部で変更を行うことは可能であると理解すべきである。
例えば、本発明の範囲および要旨から逸脱することなく、実質的に同じ機能を有
しながら、特定のドライブまたはドライブのタイプに応じて特定の要素を変える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わるディスクドライブを示す。

【図２】 本発明に係わるアクチュエータアセンブリを示す。

【図３】 本発明の１つの特徴に係わるヘッドジンバルアセンブリを示す。

【図４】 本発明の一実施例に係わるディスクドライブの一部のブロック図である。

【図５】 本発明の一実施例に係わるサーボ制御回路の一部のブロック図である。

【図６】 本発明の１つの特徴に係わるサーボ制御アルゴリズムの構造を示すフローチャ
ートである。

【図７】 本発明の１つの特徴に係わるアセンブリモデルのブロック図である。

【図８】 システムに位置の乱れを注入しながら取り込まれる測定データおよび平均測定
データを有する公称モデルを示すグラフである。

【図９−１】 本発明の１つの特徴に係わる加算的および乗算的不確実性、および重み付け関
数の例を示す。

【図９−２】 本発明の１つの特徴に係わる加算的および乗算的不確実性、および重み付け関
数の例を示す。

【図９−３】 本発明の１つの特徴に係わる加算的および乗算的不確実性、および重み付け関
数の例を示す。

【図９−４】 本発明の１つの特徴に係わる加算的および乗算的不確実性、および重み付け関
数の例を示す。

【図１０−１】 実際のディスクドライブにおける推定される加算的および乗算的不確実性およ
び位相エラーを示すグラフである。

【図１０−２】 実際のディスクドライブにおける推定される加算的および乗算的不確実性およ
び位相エラーを示すグラフである。

【図１０−３】 実際のディスクドライブにおける推定される加算的および乗算的不確実性およ
び位相エラーを示すグラフである。

【図１１】 本発明の１つの特徴に係わるトラック追従制御合成内部コネクションを示すブ
ロック図である。

【図１２】 図１１に示されたトラック追従制御合成内部コネクションの線形部分変換（li
near fractional transformation−ＬＦＴ）を示すブロック図である。

【図１３】 本発明の１つの特徴に係わるモデル有効化を示すグラフである。

【図１４】 本発明の１つの特徴に係わるモデル有効化技術を示すフローチャートである。

【図１５】 本発明の１つの特徴に係わるサーボコントローラおよびデジタル信号プロセッ
サの実現を示すフローチャートである。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月１５日（２０００．２．１５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 を行う。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクドライブ内の回転自在なディスクのうちの、情報を
   含むトラックを有するディスク表面に対するトランスジューサの位置決めを制御
   するためのサーボシステムであって、 トランスジューサに作動的に結合されたアクチュエータアームと、 トラック追従中にディスク面に対し、トランスジューサを移動させ、トラック
   のうちの１つを追従させるよう、アクチュエータアームに作動的に結合されたア
   クチュエータと、 アクチュエータの運動を制御するため、サーボ制御信号を発生するようアクチ
   ュエータに作動的に結合された、モデルをベースとするサーボコントローラとを
   備え、該モデルに基づくサーボコントローラが公称作動パラメータからのサーボ
   システムの作動パラメータの変化を考慮し、所望する周波数レンジにわたって所
   望する性能レベルでサーボアクチュエータの安定なトラック追従制御を得るよう
   、サーボ制御信号を発生するようになっている、サーボシステム。
2. 【請求項２】 前記モデルをベースとするサーボコントローラが、 サーボコントローラモデルから合成されたサーボコントローラを備え、該サー
   ボコントローラモデルがディスクドライブの公称性能、ディスクドライブを特徴
   付ける不確実性記述式およびサーボコントローラモデルにかかるトラック追従性
   能制約を考慮するようになっている、請求項１記載のサーボシステム。
3. 【請求項３】 トランスジューサがトラッキングの位置エラーを示すエラー
   信号を発生し、サーボコントローラが、 前記エラー信号を受信するようになっているエラー信号入力端と、 追従すべきトラックを表示するコマンド信号を受信するようになっているコマ
   ンド信号入力端と、 アクチュエータに結合された制御信号出力端とを備え、前記サーボコントロー
   ラがエラー信号およびコマンド信号に基づき、アクチュエータへサーボ制御信号
   を与えるようになっている、請求項２記載のサーボシステム。
4. 【請求項４】 ディスクドライブが更に複数のディスク表面および複数のト
   ランスジューサを備え、アクチュエータアームが、 アーム部分と、 複数のサスペンションアセンブリとを備え、各サスペンションアセンブリが対
   応するディスク表面に対しトランスジューサを支持するようになっており、 アクチュエータがアーム部分および複数のマイクロアクチュエータに結合され
   た粗アクチュエータを含み、複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも
   １つが、アーム部分および対応する１つのトランスジューサに作動的に結合され
   ており、アーム部分に対し、対応するトランスジューサを制御可能に移動させる
   ようになっており、 サーボコントローラが、 トランスジューサからのエラー信号を受信するようになっている複数のエラー
   信号入力端と、 コマンド信号およびエラー信号に基づき、複数のマイクロアクチュエータおよ
   び粗アクチュエータに対し制御信号を与えるようになっている複数の制御信号出
   力端とを備えた、請求項３記載のサーボシステム。
5. 【請求項５】 サーボコントローラが粗アクチュエータに対する複数のマイ
   クロアクチュエータの相対的位置を示す複数の相対的位置信号を受信するように
   なっている、複数の相対的位置入力端を含む、請求項４記載のサーボシステム。
6. 【請求項６】 複数のマイクロアクチュエータに作動的に結合されており、
   複数の相対的位置信号を発生する複数の相対的位置センサを更に含む、請求項５
   記載のサーボシステム。
7. 【請求項７】 モデルをベースとするサーボコントローラが、 Ｈ−∞およびμコントローラの合成を使用するモデルから合成されたコントロ
   ーラを含む、請求項１記載のサーボシステム。
8. 【請求項８】 作動パラメータがディスクドライブ内の構造上の共振によっ
   て生じた振動に基づき変化し、サーボコントローラがディスクドライブ内の構造
   上の共振およびディスクドライブの作動パラメータの変化を補償するように、サ
   ーボ制御信号を調節するようになっており、作動パラメータが、 サーボコントローラへの位置入力の乱れと、 複数のマイクロアクチュエータの実質的な同時運動とから成る群から選択され
   たものである、請求項４記載のサーボシステム。
9. 【請求項９】 ディスク表面上のトラックに情報が配置されたディスク表面
   を有する回転自在なディスクと、 トランスジューサと、 前記トランスジューサに作動的に結合されたアクチュエータアームと、 トラック追従中にディスク表面に対してトランスジューサを移動させ、トラッ
   クのうちの１つに追従するよう、アクチュエータのアームに作動的に結合された
   アクチュエータと、 アクチュエータの運動を制御するようアクチュエータに作動的に結合された、
   モデルをベースとするサーボコントローラとを備え、該モデルをベースとするサ
   ーボコントローラが、所望する周波数レンジにわたってロバストなトラック追従
   制御を行う、ディスクドライブ。
10. 【請求項１０】 モデルをベースとするサーボコントローラが、 Ｈ−∞およびμコントローラの合成を示したモデルから合成されたコントロー
    ラを含む、請求項９記載のディスクドライブ。