JP2002505494A - ディスク駆動機構サーボ・システム内における整定時間の最小化 - Google Patents

ディスク駆動機構サーボ・システム内における整定時間の最小化

Info

Publication number
JP2002505494A
JP2002505494A JP2000533870A JP2000533870A JP2002505494A JP 2002505494 A JP2002505494 A JP 2002505494A JP 2000533870 A JP2000533870 A JP 2000533870A JP 2000533870 A JP2000533870 A JP 2000533870A JP 2002505494 A JP2002505494 A JP 2002505494A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
head
settling
track
current
disk drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000533870A
Other languages
English (en)
Inventor
リュー、ジキアン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seagate Technology LLC
Original Assignee
Seagate Technology LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seagate Technology LLC filed Critical Seagate Technology LLC
Publication of JP2002505494A publication Critical patent/JP2002505494A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
    • G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
    • G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
    • G11B5/5526—Control therefor; circuits, track configurations or relative disposition of servo-information transducers and servo-information tracks for control thereof
    • G11B5/553—Details
    • G11B5/5547—"Seek" control and circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
    • G11B21/02—Driving or moving of heads
    • G11B21/08—Track changing or selecting during transducing operation
    • G11B21/081—Access to indexed tracks or parts of continuous track
    • G11B21/083—Access to indexed tracks or parts of continuous track on discs
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
    • G11B21/02—Driving or moving of heads
    • G11B21/10—Track finding or aligning by moving the head ; Provisions for maintaining alignment of the head relative to the track during transducing operation, i.e. track following
    • G11B21/106—Track finding or aligning by moving the head ; Provisions for maintaining alignment of the head relative to the track during transducing operation, i.e. track following on disks
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/596—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following on disks
    • G11B5/59633—Servo formatting
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B2220/00—Record carriers by type
    • G11B2220/20—Disc-shaped record carriers

Landscapes

  • 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】 サーボ回路（１４４）によって実行された速度制御下でのシーク（２６２）の完結に当たってディスク駆動機構（１００）の宛先トラック（２５０）上へヘッド（１２０）を適応に整定する装置及び方法。ヘッドが宛先トラックから選択された距離に到達するとき（２６４）、ヘッドの速度が決定されかつ所望速度と比較される（２６６）。整定電流補正値が所定速度と所望速度との差に関連して整定テーブル（２３６）から決定され、かつ電流命令信号に印加され（２６８）て、修正電流命令信号を発生し、この信号が宛先トラック上へヘッドを整定する（２７０）ために使用される。次いで、整定テーブルが整定の間中に測定された位置誤りに関連して適応化される（２７２）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、一般にディスク駆動機構データ記憶装置の分野に、特に、しかし限
定する意図ではなく、適応電流補償を通してディスク駆動機構シーク動作の間中
宛先トラック上へヘッドを整定するために要する時間を短縮することに関する。
【０００２】 （発明の背景） ディスク駆動機構は、大量のコンピュータ化データを記憶しかつ検索すること
ができるその効率的かつ費用有効性特色のために、典型的に、現代のコンピュー
タ・システム及びコンピュータ・ネットワークに主データ記憶装置として使用さ
れる。現世代のディスク駆動機構は、データ記憶容量が数ギガバイト（ＧＢ）を
超えると測定され、かつ（典型的パーソナル・コンピュータ構成におけるように
）単独で又は（インターネット・ネットワーク・サーバ又はメインフレーム・コ
ンピュータと共にのように）多重駆動機構データ記憶アレイにして使用すること
ができる。
【０００３】 典型的ディスク駆動機構は複数の堅牢な磁気記憶ディスクを含み、これらのデ
ィスクはスピンドル・モータの軸方向に整列させられかつこの軸を中心にして配
置されて（約１０，０００回転数毎秒のような）定高速で回転させられる。読出
し書込みヘッドのアレイが備わっていて、データをディスクのトラックとディス
ク駆動機構が取り付けられているホスト・コンピュータとの間に転送する。
【０００４】 それらのヘッドは、回転式アクチュエータ組立体に取り付けられかつ閉ループ
・サーボ・システムによってトラックの付近に制御可能に位置決めされる。なお
特に、アクチュエータ組立体がボイス・コイル・モータ（ｖｏｉｃｅ ｃｏｉｌ
ｍｏｔｏｒ； ＶＣＭ）のコイルを含むので、サーボ・システムはヘッドの検
出された位置及び推定位置にばかりでなくヘッドの所望位置を表示する命令入力
に応答して、そのコイルに電流を印加することを通してヘッドの位置を制御する
。
【０００５】 サーボ・システムは、２つの選択可能モード、すなわち、シークとトラック追
従のうちの１つで主に動作する。シーク動作は、関連ディスク上で、選択された
ヘッドを初期トラックから離して宛先トラックへ向けて初期的に加速しその後減
速することを通してそのヘッドを初期トラックから宛先トラックへ移動させるこ
とを必然的に伴う。速度制御追究が使用され、それによってヘッドの速度が（測
定された位置に基づいて）繰り返し推定されかつそのシークに対する所望速度軌
跡を定める速度プロファイルと比較される。シークの間中コイルに印加される電
流の量への補正が推定速度と所望速度との間の差に関連して行われる。
【０００６】 ヘッドが宛先とラックから（１トラック離れたような）所定距離へ到達するよ
うな時刻に、サーボ・システムは整定モードへ遷移しこのモードでヘッドが宛先
トラック上へ整定される。その後、サーボ・システムは、トラック追従モードに
入り、このモードでは次のシーク動作が遂行されるまでヘッドに宛先トラックを
追従させる。
【０００７】 それゆえ、ディスク駆動機構設計は、典型的に、選択されたヘッドをシークの
間中制御するために速度プロファイルを用いる近似時間最適制御、宛先トラック
上へヘッドを整定する相対的低速積分を用いる状態推定量利用コントローラ（ｓ
ｔａｔｅ ｅｓｔｉｍａｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、及びト
ラック追従に相対的高速積分を用いる同じ推定量利用コントローラを使用する。
【０００８】 この追究に伴う１つの問題は、制御がシーク・モードから整定モードへスイッ
チするような時刻に、初期速度変動が宛先トラックに対してヘッドの大きなオー
バシュート又はアンダシュートを起こすおそれがあって、宛先トラック上へヘッ
ドを整定するために要する時間をあいにく引き延ばすことがあると云う点にある
。この速度変動は、現代のディスク駆動機構設計に固有である。なぜならば、Ｖ
ＣＭの加速定数が温度及びコイルの相対位置と共に変化するからである。これら
の及び他の因子が、シークの間中速度誤りを導入する傾向があって、整定時間を
あいにく引き延ばす。
【０００９】 典型的高性能ディスク駆動機構は約８ミリ秒（ｍｓ）の指定シーク時間を有し
、この時間はヘッドをディスクの表面を横切って移動させかつ宛先トラック上へ
（指定裕度内にトラック中心の上へ）整定するために必要な時間ばかりでなく、
ヘッドに対してディスクが回転するに従って所望データ・セクタへヘッドを到達
させるために要する潜在時間を含む。重大なことに、整定段階の開始におけるこ
のような速度変動がシーク時間を１から２秒だけ引き延ばすおそれがある。ディ
スク駆動機構が、典型的には、シーク動作の間中ディスクとホスト・コンピュー
タとの間にデータを転送するために利用可能でないと云う理由から、消費者は不
断に改善されるデータ転送性能を要求しており、これが設計者をサーボ制御を改
善しかつシークの間中整定時間を短縮する途を見付け出すことへと駆り立ててき
ている。
【００１０】 初期値補償と一般に称される技術を使用して整定時間を短縮するいくつかの方
法が提案されてきている。例えば、エッディー他による、「ディスク駆動機構回
転式アクチュエータにおけるバイアス： 特徴付け、予測、及び補償」と題する
論文、産業エレクトロニックスに関する（米国）電気電子学会論文誌、３３巻、
３号、１９９７年、２４２４〜２４３３頁（ａｎ ａｒｔｉｃｌｅ ｂｙ Ｅｄ
ｄｙ ｅｔ ａｌ．ｅｎｔｉｔｌｅｄ “Ｂｉａｓ ｉｎ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖ
ｅ Ｒｏｔａｒｙ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ；Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，”ＩＥＥＥＴｒａ
ｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，
Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．３，１９９７，ｐｐ．２４２４−２４３３）を参照。この
論文は、適正コントローラ初期化に対する逆方向探索方法論を説明している。し
かしながら、この追究は、システムに比較的大きな実時間計算デマンドを課し、
処理リソースが通常限定されている現実世界ディスクの駆動機構応用におけるそ
の有効性を限定する。
【００１１】 ３つの追加の方法論が、ヤマグチ他によって、「初期値補償付きモード・スイ
ッチング・コントローラの設計及びディスク駆動機構サーボ制御へのその応用」
、国際自動制御連合第１３回隔々年世界会議、サンフランシスコ、カリフォルニ
ア、米国、１９９６年、４７１〜４７６頁（Ｙａｍａｇｕｃｈｉ ｅｔ ａｌ．
ｉｎ“Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍｏｄｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ
ｅｒ ｗｉｔｈ Ｉｎｉｔｉａｌ Ｖａｌｕｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａ
ｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ Ｓｅｒ
ｖｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ，”ＩＦＡＣ １３th Ｔｒｉｅｎｎｉａｌ Ｗｏｒｌｄ
Ｃｏｎｇｒｅｓｓ，Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｕ
ＳＡ，１９９６，ｐｐ．４７１−４７６）に、及び「初期値補償付きモード・ス
イチング・コントローラの設計及び磁気ディスク駆動機構上のヘッド位置決め制
御へのその応用」、産業エレクトロニックスに関する（米国）電気電子学会論文
誌、４３巻、１号、１９９６年、６５〜７３頁（“Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｍｏｄ
ｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｗｉｔｈ Ｉｎｉｔｉａｌ
Ｖａｌｕｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎ ｔｏ Ｈｅａｄ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｎ Ｍａ
ｇｎｅｔｉｃ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅｓ，”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．４３，Ｎ
ｏ．１，１９９６，ｐｐ．６５−７３）に提案された。前掲の論文にヤマグチ他
によって提案された最初の２つの方法論は、整定モード初期化に当たってコント
ローラ（オブザーバ）状態をリセットすることを伴う。このような追究は、少な
くとも或る程度までは動作するものの、オントラック（ｏｎ−ｔｒａｃｋ）検査
判定基準を設定する、ゲインを適応に校正する等々のような、ディスク駆動機構
サーボ・システムの他の決定的なタスクを妨げる。ヤマグチ他によって提案され
た第三の方法論は、トラック追従コントローラの全ての閉ループ極を取り消しか
つこれらの極を所望の位置で置換することを伴う。しかしながら、エッディー他
によって提案された方法論のように、この追究は、その状態の初期値に対して追
加の高次補償機能（ｈｉｇｈ ｏｒｄｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）が必要で
あると云う点であいにく複雑であるおそれがある。また、サーボ性能に悪影響を
及ぼす傾向のある温度及びその他の類似の因子の変化を償うようにシステムを適
応させる容易な途は一般に存在しない。
【００１２】 したがって、かなりのレベルのヘッド速度誤りを導入する傾向のあるパラメー
タ変動の存在の下でディスク駆動機構の整定特性を適応に最適化することができ
る改善に対する技術上の不断の必要が存在する。
【００１３】 （発明の要約） 本発明は、ディスク駆動機構内で整定時間を最小限に短縮する装置及び方法を
提供する。
【００１４】 本発明に従えば、ディスク駆動機構がヘッドを備え、このヘッドは回転ディス
クの付近に制御可能に位置決め可能であり、このディスク上に複数のトラックが
定められている。ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）のようなモータが、このモ
ータに印加された電流に応答してヘッドを位置決め制御するためにヘッドに動作
可能に結合されている。
【００１５】 サーボ回路が備わっていて、宛先トラックから選択された距離（整定遷移点と
また称する）でのヘッドの速度を決定し、その速度を宛先トラックから選択され
たその距離でのヘッドの所望速度と比較し、修正電流命令信号を発生するために
電流命令信号に整定電流補正値を添加し、及び宛先トラック上へヘッドを整定す
るために修正電流命令信号を使用することによって、シーク動作の完結に当たっ
て宛先トラック上へヘッドを整定する。整定電流補正値は、推定速度とシークと
整定との間の遷移点（これは宛先トラックから１トラック離れたような選択され
た距離である）にヘッドが到達する際のヘッドの位置とに関連して決定される。
整定電流補正値はサーボ回路の応答に追加の零点を加えるように働き、その零点
の配置は最低速２極（すなわち、ｚ領域内で１に最も近い２極）の位置の重みに
関連して適応に決定される。
【００１６】 好適には、サーボ回路は、ヘッド位置の推定、ヘッド速度の推定を発生するオ
ブザーバ、及び推定ヘッド位置と宛先トラックから選択された距離の遷移点での
ヘッドの速度とに応答して整定電流補正値を適応に出力する整定テーブルを含む
。更に、サーボ回路は、好適には、宛先トラック上へヘッドを整定する関連プロ
グラミングを有するプログラマブル処理装置を含む。
【００１７】 これらの特徴及び種々の他の特徴ばかりでなく本発明を特徴付ける利点が下記
の詳細な説明を読みかつ関連図面を参照することにより明らかになる。
【００１８】 （詳細な説明） 図面に眼を転じると、特に図１は、本発明の好適実施の形態に従って構成され
たディスク駆動機構１００の上面図を示す。
【００１９】 ディスク駆動機構１００はヘッドディスク組立体（ｈｅａｄ−ｄｉｓｃ ａｓ
ｓｅｍｂｌｙ； ＨＤＡ）１０１及びディスク駆動機構印刷配線組立体（ｄｉｓ
ｃ ｄｒｉｖｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｗｉｒｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ；ＰＷＡ）
を含み、ＰＷＡはＨＤＡ１０１の下側に取り付けられており、したがって、図１
では見えない。ＰＷＡは、ＨＤＡ１０１の動作を制御し、かつＨＤＡ１０１とデ
ィスク駆動機構１００をユーザ環境で取り付けることができるホスト・コンピュ
ータとの間にデータを転送するために必要な電子回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）を
提供する。
【００２０】 ＨＤＡ１０１はベース・デッキ１０２を含み、このデッキに種々のディスク駆
動機構構成要素が取り付けられている。注目する内部構成要素を露出するために
図１から省かれているトップ・カバーは、ベース・デッキ１０２と調和して、制
御された空圧レベル、湿度レベル、及び清浄度レベルで以てディスク駆動機構１
００に対する内部環境を形成する。
【００２１】 スピンドル・モータ１０４が定高速でディスク１０６のスタックを回転させる
ために備わり、スピンドル・モータ１０４にディスク１０６を固定するディスク
・クランブ１０８を有する。云うまでもなく、（分離して示されていないが）複
数の公称的に同心トラックが在来のようにディスク１０６の表面の各々上に定め
られている。
【００２２】 それらのトラックにアクセスするために、制御可能に位置決め可能なアクチュ
エータ組立体１１０が備わり、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１１４のコイ
ル（その部分が１１３で示されている）に印加された電流に応答してカートリッ
ジ軸受組立体１１２の回りに回転する。アクチュエータ組立体１１０は複数のア
ーム１１６を含み、これらから対応するたわみ組立体１１８が延びる。ヘッド１
２０がたわみ組立体１１８の遠端に備わり、かつディスク１０６の回転によって
起こされた空気流によって確立された空気軸受によってディスク１０６の上側に
支持される。ヘッド１２０は、好適には、磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドとして特徴付
けられる。
【００２３】 ディスク駆動機構１００が不活性化されているときディスク１０６の最内側直
径に当たる着面（ｌａｎｄｉｎｇ）ゾーン（図示してない）上にヘッドを留める
ためにラッチ組立体１２２が備わっている。可とう（ｆｌｅｘ）回路組立体１２
４がアクチュエータ組立体１１０（上に述べたようにディスク駆動機構１００下
側に取り付けられた）とディスク駆動機構ＰＷＡとの間の電気通信（ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）経路を与える。
【００２４】 図２は、ホスト・コンピュータ１４０に動作可能に接続された図１のディスク
駆動機構１００の機能ブロック図である。図２に示したように、ＨＤＡ１０１を
制御するために使用される電子回路は、スピンドル・モータ回路１４２、サーボ
制御回路１４４、及び読出し書込みチャネル１４６を含み、これらは全てシステ
ム・プロセッサ１５０に動作可能に接続されている。承知のように、システム・
プロセッサ１５０は、下に論じる点を除き、公知の方法でこれらの回路と通信し
かつこれらの回路の動作を制御する。更に、インタフェース回路１５２が読出し
書込みチャネル１４６及びシステム・プロセッサ１５０と接続されて示してあり
、インタフェース回路１５２はディスク駆動機構用データ・インタフェース及び
バッファとして働く。インタフェース回路１５２はシーケンサ（分離して示して
ない）を含み、シーケンサは読出し書込みチャネル１４６の動作の間中変動する
タイミング・シーケンスを確立するように使用されるハードウェアを含む。
【００２５】 スピンドル制御回路１４２は、スピンドル・モータ１０４（図１）の回転速度
を制御する。サーボ制御回路１４４（ここでは「サーボ回路」ともまた称する）
は、ヘッド１２０によって読み出されたサーボ情報に応答してアクチュエータ・
コイル１１３に電流を印加することによってディスク１０６に対してヘッド１２
０の位置を制御する。読み出し書込みチャネル１４６は、データを符号化しかつ
直列化し、かつディスク１０６上の選択されたトラックの部分を磁化するために
ヘッド１２０に利用される書込み電流を発生することによって、インタフェース
回路１５２からこのチャネルに供給されたユーザ・データに応答して、ディスク
１０６にデータを書き込むように動作する。
【００２６】 対応して、先に記憶されたデータは、読出し書込みチャネル１４６によって、
ヘッドがディスク１０６上の選択されたトラック上を通過するに連れてヘッド１
２０が発生した読出し信号からデータを復号することによって検索される。ディ
スク駆動機構１００の種々の動作がメモリ（ＭＥＭ）１５４に記憶されたプログ
ラミングに従ってシステム・プロセッサ１５０によって制御され、メモリは、好
適には、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）のような揮発
性メモリ装置ばかりでなくフラッシュ・メモリのような不揮発性メモリ装置の両
方を含む。
【００２７】 図３は、図２のサーボ回路１４４の機能ブロック図を示す。図３に示したよう
に、サーボ情報が選択されたヘッド１２０によって読み出され、かつ前置増幅回
路１５６（「プレアンプ」）によって増幅される。プレアンプ１５６は、好適に
は、図１に示したように、ＨＤＡ１０１内に置かれかつアクチュエータ組立体１
１０の回路板上に取り付けられる。増幅されたリードバック（ｒｅａｄｂａｃｋ
）信号が復調回路１５８（「復調器」又は「デモド（ｄｅｍｏｄ）」）へ渡され
、復調回路はそれらの信号を調整し（アナログ・ディジタル変換を含む）かつそ
れらをディジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅ
ｓｓｏｒ；ＤＳＰ）１６０に供給する。
【００２８】 本発明の好適実施の形態に従うＤＳＰ１６０の動作を下に更に詳細に論じる。
しかしながら、一般に、ＤＳＰ１６０は、復調器１５８からの信号からディスク
１０６に対するヘッド１２０の位置を表示する位置誤り信号（ｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｅｒｒｏｒ ｓｉｇｎａｌ； ＰＥＳ）を発生する。その結果生じるＰＥＳば
かりでなく、システム・プロセッサ１５０（図２）によってＤＳＰ１６０に供給
された制御入力に応答して、ＤＳＰ１６０は補正信号をコイル励振器１６２へ出
力し、コイル励振器は、立ち代わって、電流をコイル１１３に印加してヘッド１
２０の位置を調節する。
【００２９】 図４は、（全体的に１７０で指示した）速度プロファイルの系列をグラフ表示
し、各速度プロファイルはシーク動作の間中ディスク駆動機構１００の選択され
たヘッド１２０の所望軌跡を定め、シーク動作ではヘッド１２０が初期トラック
から宛先トラック上へ整定される。速度プロファイルの系列１７０は、（トラッ
ク０が宛先トラックであるとして、通過するトラック数で測定された）トラック
を表示するｘ軸１７２及びヘッド１２０の速度を表示するｙ軸１７４に対してプ
ロットされている。
【００３０】 図４に示したように、減速軌跡部分１７６は速度プロファイルの系列１７０の
各々に実質的に共通であり、減速軌跡部分１７６はヘッド１２０が宛先トラック
に接近する際のヘッドの所望速度を表示する。減速軌跡部分１７６は（点線１７
８によって表示された）最高速度ＶMAXまで延び、最高速度はヘッド１２０が宛 先トラックへ移動する際にヘッドが達する最高速度である。図４に示したように
、減速軌跡部分１７６はＸ4として指示されたトラックでＶMAX線１７８に出会い
、このトラックは宛先トラック０からの選択された数のトラックだけ離れている
。
【００３１】 図４は、いくつもの異なった加速軌跡部分１８０、１８２、１８４（それぞれ
、トラックＸ1、Ｘ2、Ｘ3で開始する）を示す。ディスク駆動機構１００がトラ ックＸ1からトラック０へシーク動作を遂行するとき、ヘッド１２０は部分１８ ０に沿って加速され、ＶMAXで線１７８に沿って惰行し続け、次いで、宛先トラ ック０へ部分１７６に沿って減速される。トラックＸ2からのシークは、トラッ クＸ2がトラックＸ1よりトラック０に近いので、ヘッド１２０がＶMAXで（すな わち、線１７８に沿って）過ごす時間がもっと短いことを除いて、同様に遂行さ
れる。或るいくつかの場合には、シーク長さは、全体的に加速部分１８４によっ
て示したように、ヘッド１２０が最高速度ＶMAXに到達しないほど充分に短いこ とがあり得る。すなわち、トラックＸ3からトラック０へシークするために、ヘ ッド１２０は、それが減速部分１７６に到達するまで、部分１８４に沿って加速
され、その後ヘッド１２０は宛先トラック０へ減速される。
【００３２】 云うまでもなく、比較的短いシークは位置及び速度制御方法論を使用して遂行
することができるので、ここで予想している速度制御シークは（６０トラック以
上のような）比較的長いシークである。これに関して、図４のｘ軸１７２が比例
尺で描かれていると考えるべきではない（すなわち、トラック０と１との間の相
対距離がこの軸上の残りのトラックとトラックの相対間隔を必ずしも表示しない
）。しかしながら、云うまでもなく、ここで論じた速度制御追究は、例証として
であって、限定として与えられるのではない。
【００３３】 図５は、トラックＸ1からトラック０へのシークの間中コイル１１３に印加さ れる電流プロファイル１８６の全体的表示である。電流プロファイル１８６は、
（通過するトラック数で表された）トラックを表示するｘ軸１８８及び電流振幅
を表示するｙ軸１９０に対してプロットされている。図４及び５から、目標トラ
ック０へ向けてヘッド１２０を加速するために、（プロファイル１８６の１９２
によって示したように）大きな量の電流が印加されることが判る。いったんヘッ
ド１２０がＶMAX（部分１７８）に到達すると、曲線１８６によって示したよう に、この速度にヘッドを維持するには比較的小さな電流しか要求されない。トラ
ックＸ4が検出される（すなわち、ヘッドが図４の減速部分１７６の開始に到達 する）と、ヘッド１２０をトラック０へ減速させるために、（プロファイル１９
０の１９４で示したように）相当する大きな量の反対極性の電流がコイル１１３
に印加される。
【００３４】 そのトラックが宛先トラック０から（図４に示したように１トラックのような
）選択された距離に到達するとき、サーボ回路１４４はシーク・モードから整定
モードへ遷移し、かつ可能な限り短い時間に宛先トラック０上へヘッド１２０を
整定するように企図する。宛先トラック０から１トラック離れた所で、ヘッド１
２０は、望ましくは、図４に示したように速度ＶSを有するべきである。
【００３５】 しかしながら、現代ディスク駆動機構設計に固有の種々の影響が原因で、この
遷移点で速度誤りが起こるおそれがあって、その結果（図６にアンダシュート整
定軌跡曲線１９５によって表されたように）アンダシュート又は（図６のオーバ
シュート整定軌跡曲線１９６によって表されたように）オーバシュートのどちら
かが生じることがある。曲線１９５、１９６の両方共、図６で経過シーク時間を
全体的に表示するｘ軸１９７及び（図４及び５の宛先トラック０の中心に相当す
る図６のｙ軸１９８上の「０」として）位置を表示するｙ軸１９８に対してプロ
ットされている。図６のアンダシュート軌跡曲線１９５は、トラック１でのヘッ
ド１２０の実速度が低過ぎて、その結果、読出し書込み動作を安全に遂行するこ
とができる範囲を定めるトラック０の中心の回りの（トラック幅の±１０％のよ
うな）所定しきい値（捕捉限界）にヘッド１２０が到達するには不充分な速度し
か有さないときに起こる。同様に、オーバシュート軌跡曲線１９６は、ヘッド１
２０の実速度が高過ぎて、その結果、ヘッド１２０が余りに早く到来しかつトラ
ック０の中心の回りにあいにく振動するときに起こる。
【００３６】 このようなオーバシュート条件及びアンダシュート条件を最小限に抑えるため
に、図７は、本発明の好適実施の形態に従って構成された図２及び３のサーボ回
路１４４の制御ブロック図を示す。云うまでもなく、図７は、図３のＤＳＰ１６
０のプログラミングを全体的に表し、かつ好適実施の形態に従うＤＳＰ１６０の
機能態様を示す。
【００３７】 図７を参照すると、ディスク駆動機構１００の関連機械的態様を表示するプラ
ント・ブロック（ｐｌａｎｔ ｂｌｏｃｋ）２００がヘッド１２０、コイル１１
３、ディスク１０６、ボイス・コイル・モータ１１４、及び復調器１５８を含む
。プラント２００は、信号経路２０２上の電流命令信号ＩCMDを受け取り、選択 されたヘッド（図示してない）をプラント２００の選択されたトラック（図示し
てない）の付近に位置決めする。そのトラック上のサーボ情報に応答して、プラ
ント２００はＰＥＳを発生しこれを信号経路２０４上に出力する。
【００３８】 図７の制御線図はまた、プラント２００と公称的に同じ入出力応答特性を有す
るプラント・モデルに基づいたオブザーバ２０６を示す。当業者が承知のように
、オブザーバ２０６は、ヘッド位置、ヘッド速度、及びバイアス力の推定に相当
する位置推定ＸEST、速度推定ＶEST、及びバイアス推定ＷESTを、それぞれ、信 号経路２０８、２１０、及び２１２上に発生する。バイアス力推定ＷESTは、（ 図１の１２４のような）たわみ組立体の結果としてアクチュエータに働くばね力
、ヘッドへの風力等を計算に入れる。
【００３９】 追加的に、基準発生器２１４が備わって、プラント２００に対する所望位置設
定、所望速度設定、及び所望電流設定を表示する位置基準ＸREF信号、速度基準 ＶREF信号、及び電流基準ＩREF信号を供給する。これらの信号は、それぞれ、経
路２１６、２１８、及び２２０上に出力され、かつ、一般に、トラック追従又は
シークのような、サーボ回路の特定動作モードに依存する値を有する。承知のよ
うに、速度基準ＶREFは、一般に、シーク動作の間中（図４を参照して上に論じ たような）適当な速度プロファイルに相当する。
【００４０】 加算接続点２２２が、図示したように、位置基準ＸREFと位置推定ＸESTとの間
の差として位置誤りＸERRを決定する。同様に、加算接続点２２４が速度基準ＶR EF と速度推定ＶESTとの間の差として速度誤りＶERRを決定する。位置誤りＸERR はＫXなるスカラ・ゲインを有するゲイン・ブロック２２６に供給され、及び速 度誤りＶERRはＫVなるスカラ・ゲインを有するゲイン・ブロック２２８に供給さ
れ、それであるからそれらゲイン・ブロックの出力量が加算接続点２３０によっ
て加算される。
【００４１】 加算接続点２３０の出力が加算接続点２３２でバイアス推定ＷEST及び電流基 準ＩREFと更に加算される。加算接続点２３２の出力和が機能経路２３３に沿っ て加算接続点２３４に供給され、この接続点は、下に更に充分に説明する整定テ
ーブル・ブロック２３６からの入力を追加的に受け取る。しかしながら、この時
点で、注意することは、加算接続点２３４の出力がオブザーバ２０６への制御入
力として信号経路２３８上に供給されかつプラント２００に印加される電流の量
を表示する電流制御入力であると云うことである。プラント２００の動作におけ
る公称変動を償うために、加算接続点２３４の出力がゲインＫPを有するゲイン ・ブロック２４０にまた供給され、それであるからこのゲイン・ブロックの出力
が経路２０２上の電流命令ＩCMDを含む。承知のように、ゲインＫPは、オブザー
バ２０６がプラント２００の正確なモデルを維持することを保証するように、在
来のように調節することができる。
【００４２】 最後に、信号経路２０４上のＰＥＳが加算接続点２４２によって信号経路２０
８上の位置推定ＸESTと加算されて、経路２４０上のオブザーバ２０６への入力 としてオブザーバ誤りＱERR信号を発生する。
【００４３】 したがって、図７の制御システムの正規動作（整定テーブル２３６の選択性動
作を欠く）が初期的に次のように調速（ｇｏｖｅｒｎ）される。
【００４４】
【数１】
【００４５】 図７の整定テーブル・ブロック２３６（「テーブル」）がプラント２００の整
定性能を適応に改善するように動作する様子についての議論を容易にするために
、ディスク１０６からの選択されたトラックの部分２５０を示す図８を短く参照
することがまず助けになる。ディスク駆動機構１００は埋込みサーボ方式（ｅｍ
ｂｅｄｄｅｄ ｓｅｒｖｏ ｓｃｈｅｍｅ）を採用するので、サーボ・ブロック
２５２がユーザ・データを記憶するために使用されるデータ・ブロック２５４と
同じディスク表面上に周期的に置かれる。サーボ・ブロック２５２は、サーボ回
路１４４によって使用されるサーボ情報を含みかつ、ホイールのスポークのよう
に、複数の放射状に延びるくさびとして配置されるようにディスク駆動機構製造
の間中に書き込まれる。データ・ブロック２５４は、その後、ディスク駆動機構
の書式化動作の間中に隣接サーボ・ブロック２５２間に作り出され、かつその後
のディスク駆動機構の読出し書込み動作の間中にアクセスされて、データをデー
タ・ブロック２５４とホスト・コンピュータ１４０（図２）との間に転送する。
【００４６】 各サーボ・ブロック２５２が、立ち代わって、ヘッド１２０によって読み出さ
れるに連れて、ＰＥＳ（図７の経路２０４）が発生される。オブザーバ２０６は
、（４つのような）選択された数の位置推定、速度推定、及びバイアス推定が逐
次ＰＥＳ値間に供給されると云う点で、マルチレート（ｍｕｌｔｉ−ｒａｔｅ）
として特徴付けられる。オブザーバ２０６がこれらの推定を発生するレートはこ
こではサーボ回路１４４のサンプリング・レートと称し、識別子ｋが一般に特定
サンプルを表すために使用される。したがって、サンプルｋの後の次のサンプル
（ｋ＋１）についての推定位置、推定速度、及び推定バイアスは、次の一般関係
式によって表される。
【００４７】
【数２】
【００４８】 ここに、ＸEST（ｋ＋１）、ＶEST（ｋ＋１）、及びＷEST（ｋ＋１）はサンプル （ｋ＋１）についての推定位置、推定速度、及び推定バイアスであり、ＸEST（ ｋ）、ＶEST（ｋ）、及びＷEST（ｋ）はサンプルｋについての推定位置、推定速
度、及び推定バイアスであり、Ａ及びＢはプラント２００を記述する行列であり
、ｕ（ｋ）は（加算ブロック２３２によって出力された）経路２３３上の電流補
正信号であり、及びＬはオブザーバ２０６のゲインである。
【００４９】 上に与えたように、シーク動作は、一般に、シーク・モードとこれに続く整定
モードを含む。シーク・モードの間中、ヘッド１２０を宛先トラックへ向けて移
動させるに連れて、ヘッドの軌跡を調速するために適当な速度プロファイルが利
用される。ヘッド１２０は、初期的に加速され、次いで、（上の図５に示したよ
うな）ＶＣＭ１１４に印加された電流に応答して（上の図４に示したように）加
速され、ＶＣＭ１１４は、立ち代わって、（図７の経路２３３上の加算ブロック
２３２による出力のような）電流命令信号によって制御される。シーク・モード
の間中は整定テーブル２３６によって出力が供給されないので、サーボ回路１４
４は、一般に、上の式（１）から（４）に従って動作する。
【００５０】 ヘッドが（宛先トラックから１トラック離れたような）整定遷移点に到達する
ような時刻に、整定モードが開始され、それであるから整定電流補正値が整定テ
ーブル２３６によって出力されて、次のように、修正電流命令信号を発生する。
【００５１】
【数３】
【００５２】 ここに、ｕA（ｋ）は加算ブロック２３４によって経路２３８（図７）上に出力 された修正電流命令信号でありかつＶＣＭ１１４への電流の印加を制御するため
に使用され、ｕ（ｋ）は経路２３３上の加算ブロック２３４に供給される電流命
令信号であり、及びΔｕ（０）は整定テーブル２３６によって経路２３７上の加
算接続点２３４に供給される整定電流補正値である。云うまでもなく、Δｕ（０
）内のサンプル基準「０」は、整定モードの第１サンプルを表す（すなわち、ｋ
は、ヘッドが整定遷移点に到達するに連れて、整定モードの第１サンプルにおい
て「０」にリセットされると考えることができる）。
【００５３】 整定テーブル２３６がΔｕ（０）補正値を発生する様子は下に更に詳細に論じ
ることになるが、一般にこのときに注意するのは、その補正値が推定位置ＸEST 及び整定遷移点における推定速度ＶESTに関連して決定されると云うことである 。更に、整定テーブル２３６の動作は、図７に示したように、経路２０４上のＰ
ＥＳによって与えられる帰還に関連して適応に制御される。
【００５４】 承知のように、電流命令信号の修正（すなわち、整定の間中のｕA（ｋ）の発 生）の結果、サーボ・システムの応答の修正を生じる。換言すれば、テーブル２
３６の動作は、改善整定性能に応答してシステム内へ追加の零点を置くこととし
て特性付けることができる。この点を更に充分に説明するために、次は、プラン
ト２００の離散−時間状態空間モデルを説明する。
【００５５】
【数４】
【００５６】 ただし、サンプル・レートｋ、状態ｘd（すなわち、位置Ｘ及び速度Ｖ）、出力 ｙ、入力ｕ、及び行列Ａd、Ｂd、Ｃdはプラントを記述する。このような離散時 間状態空間モデル化は、ディスク駆動機構設計者に普通に採用される。例えば、
本発明の讓受者に讓受された、トレメイン（Ｔｒｅｍａｉｎ）に１９９７年９月
１６日に発行された米国特許第５，６６８，６８０号を参照。対応して、オブザ
ーバ・モデルを次のように表することができる。
【００５７】
【数５】
【００５８】 ここに、ｘ（ｋ）は｛ＸEST，ＶEST｝なる行列である。コントローラ・モデルを
次のように表すことができる。
【００５９】
【数６】
【００６０】 片面ｚ変換（ｓｉｎｇｌｅ ｓｉｄｅｄ ｚ−ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が次のよう
に与えられる。
【００６１】
【数７】 それゆえ かつ ここに、
【００６２】 ただし、Δｕ（０）は上式（６）の整定電流補正値である。
【００６３】 式（７）から（１０）のｚ変換を取って、式（１３）に代入しかつＹ（ｚ）に
ついて解くと、次を生じる。
【００６４】
【数８】 ここに、
【００６５】 整定遷移点で、Ｘd（０）＝Ｘe（０）と置く。ｚ＝ｚ1を式（１５）に代入する と、システムの応答の零点ｚ1で、
【００６６】
【数９】
【００６７】 更に、式（１５）から、１×２行列Ｍ（項Ｍ1、Ｍ2を持つ）及びスカラｎを識別
しかつ式（１７）と組み合わせると、
【００６８】
【数１０】 したがって、
【００６９】 ただし、整定ゲインＫSX及びＫSVは、ＫSX＝Ｍ1／ｎ及びＫSV＝Ｍ2／ｎによって
決定される。整定電流補正値Δｕ（０）は、式（２０）に従って整定テーブル２
３６によって決定される。すなわち、好適には各整定遷移点で、推定位置ＸEST 及び推定速度ＶESTが整定テーブル２３６に供給され、これに応答して整定テー ブルが適当な整定電流補正値Δｕ（０）を出力する。もちろん、上に分析した種
々の項（ｔｅｒｍ）は、所与のディスク駆動機構設計の構成に依存することにな
る。米国、マサチューセッツ、ネーチック（Ｎａｔｉｃｋ）の、マスワークス社
（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｉｎｃ．）による
【外１】 のような、周知の数値ソフトウェアをテーブル２３６に対して適当な値を導出す
るために使用することができる。
【００７０】 承知のように、Δｕ（０）は、Ｙ（ｚ）の分子内に零点（ｚ1）を置くように 働く。１つの設計方法は、上のヤマグチ他によって提案されたのと同様に、トラ
ック追従モード・コントローラの最低速閉ループ極を取り消すように零点ｚ1を 選択することであり得よう。しかしながら、重要な問題は、このような追究が過
剰に複雑であるばかりでなく、ディスク駆動機構のパラメータ変動及び非モデル
化（ｕｎｍｏｄｅｌｅｄ）共振に敏感であると云うことである。
【００７１】 したがって、好適実施の形態では、最低速閉ループ極及び第２最低速閉ループ
極をｐ1及びｐ2と仮定して、追加の零点ｚ1を次のように選択する。
【００７２】
【数１１】
【００７３】 ここに、αは０から１の範囲を取る重み値である（すなわち、０≦α≦１）。な
お特に、異なった位置整定ゲインＫSX及び異なった速度整定ゲインＫSVの集合が
（０．１の分解能を使用して０から１までのような）αの異なった値に対して選
択される。その後、（α＝０．５のような）αの特定の値に対応して、整定ゲイ
ンＫSX及びＫSVの初期集合が選択される。もしＰＥＳ（図７に経路２０４）から
、整定性能が最適よりも低い（すなわち、或る量のオーバシュート又はアンダー
シュートが検出される）ならば、テーブルを（例えば、α＝０．６に対する整定
ゲインを使用して）次のシークに対して増分することができる。
【００７４】 テーブル２３６の動作を更に説明するために、図９は、好適実施の形態に従っ
てサーボ回路１４４によって遂行されるステップを説明する、適応整定を用いる
シーク（ＳＥＥＫ ＷＩＴＨ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＳＥＴＴＬＥ）ルーチン２６
０を示す。
【００７５】 ステップ２６２で、ディスク駆動機構１００がシーク動作のシーク・モードを
開始し、それによってヘッド１２０のうちの選択された１つが初期トラックから
宛先トラックへ向けて移動させられる。明確のために、初期トラックがトラック
Ｘ1（図４）に相当し及び宛先トラックがトラック０（図４）に相当すると仮定 する。ステップ２６２の間中、ヘッドは、初期的に加速され、次いで図５の電流
曲線１８６に従って減速され、それであるからヘッド１２０は図４の速度プロフ
ァイル部分１８０、１７８、及び１７６によって定められた軌跡を公称的にたど
る。
【００７６】 ヘッド１２０をトラックＸ1からトラック０へ移動させるに連れて、決定ステ ップ２６４によって示したように、サーボ回路１４４は、ヘッド１２０がトラッ
ク０から１トラック離れた整定モード遷移点に到達するまで、（推定位置ＸEST を使用して）ヘッドの位置を連続的に決定する。
【００７７】 ヘッドが整定モード遷移点に到達すると、サーボ回路１４４は、ステップ２６
６で、推定位置ＸEST及び推定速度ＶESTを決定し、かつ、ステップ２７０で、宛
先トラック上へヘッド１２０を整定するために適当な整定電流補正値Δｕ（０）
を出力する。整定の間中、ステップ２７２によって示したように、ＰＥＳ（図７
の経路２０４）が、整定ゲインＫSX及びＫSVの集合を調節することによって整定
性能を改善するために、整定テーブル２３６へ供給される。最後に、図９のルー
チンがステップ２７４で終結し、その後サーボ回路１４４が、（ＫSX及びＫSVの
新しい値を使用して）次のシークを遂行するように命令されるまで、トラック追
従モードで動作する。
【００７８】 サーボ回路１４４についての上の論議を完結したので、図７の制御線図の動作
のコンピュータ・シミュレーションの結果を示す図１０を参照する。なお特に、
図１０は、無補償整定曲線２８０及び補償整定曲線２９０を表し、これらの曲線
の両方共、経過時間（ミリ秒単位）を表示するｘ軸２９２及び位置を表示するｙ
軸２９４に対してプロットされている。
【００７９】 ｙ軸２９４上の「０」マークは、宛先トラックの中心に相当する。点線２９６
及び２９８は、このトラックの中心から（トラック幅に対して）±１０％離れた
位置を示し、これらの境界をヘッド１２０が超えるとき読出し動作又は書込み動
作の間中に動作故障が宣言される。
【００８０】 図１０に示したように、図７の制御線図を使用する結果、無補償整定曲線２８
０と比較して補償整定曲線２９０に関しては整定時間が実質的に短縮される。曲
線２８０が約２ミリ秒（２ｍｓ）の整定時間を達成するの対して、曲線２９０は
１ミリ秒（１ｍｓ）未満の整定時間を達成する。それゆえ、本発明は、公称条件
の下で典型的に達成される性能に優る実質的に改善された整定性能を達成するの
みならず、整定時間を１ミリ秒以上あいにく延長するおそれのある図５に示した
アンダシュート及びオーバシュートの型式を、さもなければ、誘導することにな
ろう大きなパラメータ変動を適応に処置するように動作する利点を有する。
【００８１】 上の議論から判るように、種々の利点が（上に具体化されたように）本発明に
関連している。第一に、そのシステムは、先に挙げたエッディー他のアプローチ
及びヤマグチ他の追究に比較して、１６０のようなＤＳＰ内で実施するのに相対
的に簡単である。第二に、（温度変動等々に伴うような）ディスク駆動機構の性
能特性の変動を補償するために、重み値αを適応パラメータとして使用すること
ができる。例えば、図７の制御線図がプラントの応答を正確にモデルするように
構成される（それであるから共振が最小限に減少される）とき、重み値αを１に
接近しているように選択することができ、そうでなければ、その重み値を零点に
かなり接近しているように選択することができる。なおまた、本システムは、整
定動作の間中多数サンプルにわたって値の注入を直ちに適応に処置する（すなわ
ち、Δｕ（０）を使用することができるのみならず、またΔｕ（１）等々を使用
することができる）。
【００８２】 要約すると、本発明は、（１００のような）ディスク駆動機構内の整定時間を
最小限に短縮する装置及び方法を目的としている。ディスク駆動機構は、表面に
複数の（２５０のような）トラックが定められている（１０６のような）回転デ
ィスクの付近にある（１２０のような）ヘッド、及び（１１４のような）モータ
を含み、モータはそれに印加される電流に応答してヘッドを制御可能に位置決め
する。
【００８３】 （１４４のような）サーボ回路が備わって、（２６４、２６６によってのよう
に）宛先トラックからの選択された距離でのヘッドの速度を決定し、その速度を
宛先トラックからの選択された距離でのヘッドの所望速度と比較し、（２６８に
よってのように）推定位置及び推定速度に関連して修正電流命令信号を発生する
ために電流命令信号に整定電流補正値を印加し、かつ（２７０によってのように
）宛先トラック上へヘッドを整定するために修正電流命令信号を使用することに
よって、シーク動作の完結に当たって宛先トラック上へヘッドを整定する。整定
ゲインの添加がサーボ回路の応答に追加の零点を追加するように働き、その零点
の配置が、好適には、この応答の最近接２極の位置の重み付けに関連して決定さ
れる。
【００８４】 好適には、サーボ回路は、ヘッドの位置の推定と速度の推定を発生する（２０
６のような）オブザーバ、及び宛先トラックからの選択された距離でのヘッドの
推定速度に応答して整定ゲインを出力する（２３６のような）整定テーブルを含
む。なおまた、サーボ回路は、好適には、宛先トラック上へヘッドを整定するた
めに関連したプログラミングを有する（１６０のような）プログラマブル処理装
置を含む。
【００８５】 上の議論と一貫して、添付の特許請求の範囲の目的のために、用語「信号」は
、アナログ表現及びディジタル表現の両方を含むと理解されることになる。用語
「回路」は、ハードウェア型実施及びソフトウェア／ファームウェア型実施の両
方を含むと理解されることになる。
【００８６】 熟語「プログラマブル処理装置」は、ＤＳＰ１６０のような、関連プログラミ
ング内の命令を実行する多数のどの型式のプログラマブル・プロセッサをも説明
すると理解されることになる。上の特許請求の範囲に請求された或る決まった方
法が特定の順序でステップを備えていても、直ちに理解されるように、特許請求
された発明は、特許請求の範囲の言葉によって他に特別に表示されていないなら
ば、提示されたステップの順序に必ずしも限定されない。
【００８７】 本発明が、言及した目的及び利点ばかりでなく本発明に固有のそれらを遂げる
ように充分に適合していることは、明らかである。現在好適な実施の形態がこの
開示の目的のために説明されたが、当業者に直ちに自ずから連想される数々の変
形が行われることがあり、かつそれらの変形は添付の特許請求の範囲に開示され
かつ定義された本発明の精神に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適実施の形態に従って構成されたディスク駆動機構の上面図である
。
【図２】 図１のディスク駆動機構の機能ブロック図である。
【図３】 図２のサーボ回路の機能ブロック図である。
【図４】 ヘッドが初期トラックから移動させられてかつ宛先トラック上へ整定されるシ
ーク動作の間中のディスク駆動機構の選択されたヘッドの速度プロファイルのグ
ラフ図である。
【図５】 図４に関して示されたシーク動作の間中ディスク駆動機構のボイス・コイル・
モータ（ＶＣＭ）のコイルに印加される電流を示す、電流プロファイルのグラフ
図である。
【図６】 シークの整定段階でのヘッドの軌跡を示すグラフ図であって、アンダシュート
（ヘッドが宛先トラックに接近するのに長くかかり過ぎる）ばかりでなくオーバ
シュート（ヘッドが宛先トラックを通り越しかつ振動応答を起こす）の両方に伴
う問題を示す。
【図７】 本発明の好適実施の形態に従う図３のサーボ・システムの動作を示す制御線図
であり、なお、図７の制御線図は図３のディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の
プログラムされた動作をグラフ表示する。
【図８】 ディスク駆動機構によって利用された埋込みサーボ方式に従うサーボ・ブロッ
クとユーザ・データ・ブロックとの相対配置を示す、ディスク駆動機構の選択さ
れたトラックの部分の表す図である。
【図９】 図３のＤＳＰのプログラミングを表示しかつシーク動作の間中図７の制御線図
の動作を更に明白に説明する、適応整定（ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＳＥＴＴＬＥ）ル
ーチンを示す流れ図である。
【図１０】 図７の制御線図及び図９のルーチンの使用を通して得られた整定性能の改善を
示す、コンピュータ・シミュレーションの結果のグラフ図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年９月２３日（１９９９．９．２３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転可能ディスク上に複数のトラックが定められている前記
    回転可能ディスクの付近にあるヘッドと、前記ディスクに対して前記ヘッドを制
    御可能に位置決めするモータと、前記ヘッドの推定位置と推定速度とを供給する
    オブザーバとを有するディスク駆動機構において、初期トラックから宛先トラッ
    クへ前記ヘッドを移動させる方法であって、 （ａ） 前記ヘッドの軌跡を表示する電流命令信号に関連して前記モータへ電
    流を印加することによって前記宛先トラックに向けて前記ヘッドを移動させるシ
    ーク・モードを開始するステップと、 （ｂ） 前記電流命令信号と前記宛先トラックからの所定距離での前記ヘッド
    の前記推定位置と前記推定速度とに関連して決定された整定電流補正値との和に
    よって決定された修正電流命令信号に関連して前記モータに電流を印加すること
    によって前記宛先トラック上へ前記ヘッドを整定するステップと、 を包含する方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記整定電流補正値が前記宛
    先トラックからの前記所定距離での前記ヘッドの所望速度と所望位置とに関連し
    て更に決定される方法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の方法において、前記ヘッドが前記宛先トラッ
    クからの前記所定距離に到達するとき前記整定電流補正値を選択的に出力する整
    定テーブルによって前記整定電流補正値が供給される方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の方法において、前記整定電流補正値が、前記
    ヘッドの前記推定位置と整定位置ゲイン値との積と、前記ヘッドの前記推定速度
    と整定速度ゲイン値との積との和として特徴付けられる方法。
  5. 【請求項５】 請求項３記載の方法において、前記ヘッドが前記宛先トラッ
    ク上へ整定されるに連れて前記ヘッドの測定された位置を表示する位置誤り信号
    に関連して前記整定電流補正値が更に決定される方法。
  6. 【請求項６】 請求項３記載の方法において、前記整定電流補正値が前記デ
    ィスク駆動機構の応答に追加の零点を追加するように動作する方法。
  7. 【請求項７】 回転可能ディスク上に複数のトラックが定められている当
    該回転可能ディスクの付近にあるヘッドと、 前記ヘッドに動作可能に結合されたモータであって、前記モータに印加された
    電流に応答して前記ヘッドを制御可能に位置決めするモータと、 前記ヘッドと前記モータとに動作可能に結合されたサーボ回路と、を備えたデ
    ィスク駆動機構であって、 前記サーボ回路は、 （ａ） シーク・モードの間中前記ヘッドの軌跡を表示する前記サーボ回路に
    よって発生された電流命令信号に応答して前記シーク・モードの間中、初期トラ
    ックから宛先トラックへ向けて前記ヘッドを移動させるために前記モータに電流
    を印加し、かつ （ｂ） 前記電流命令信号と、前記ヘッドが前記宛先トラックからの選択され
    た距離に到達するときの前記ヘッドの推定位置と推定速度とに関連して決定され
    た整定電流補正値との和によって決定された修正電流命令信号とに関連して前記
    モータに電流を印加することによって、前記シーク・モードの完結に当たって前
    記宛先トラックへ前記ヘッドを整定する ディスク駆動機構。
  8. 【請求項８】 請求項７記載のディスク駆動機構において、前記サーボ回路
    が前記ヘッドの前記推定位置と前記推定速度とを発生するオブザーバと、 前記オブザーバに動作可能に結合され、前記宛先トラックからの前記選択され
    た距離での前記ヘッドの前記推定位置と前記推定速度とに応答して前記整定電流
    補正値を出力する整定テーブルと、 を含むディスク駆動機構。
  9. 【請求項９】 請求項７記載のディスク駆動機構において、前記サーボ回路
    が、前記宛先トラック上へ前記ヘッドを整定するために関連プログラミングを有
    するプログラマブル処理装置を含むディスク駆動機構。
JP2000533870A 1998-02-24 1998-07-16 ディスク駆動機構サーボ・システム内における整定時間の最小化 Pending JP2002505494A (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7579598P 1998-02-24 1998-02-24
US60/075,795 1998-02-24
US09/052,822 1998-03-31
US09/052,822 US6166876A (en) 1998-02-24 1998-03-31 Minimizing settling time in a disc drive servo system
PCT/US1998/014627 WO1999044194A1 (en) 1998-02-24 1998-07-16 Minimizing settling time in a disc drive servo system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002505494A true JP2002505494A (ja) 2002-02-19

Family

ID=26731128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000533870A Pending JP2002505494A (ja) 1998-02-24 1998-07-16 ディスク駆動機構サーボ・システム内における整定時間の最小化

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6166876A (ja)
JP (1) JP2002505494A (ja)
KR (1) KR20010041307A (ja)
CN (1) CN1299505A (ja)
DE (1) DE19882979T1 (ja)
GB (1) GB2349268B (ja)
WO (1) WO1999044194A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7203028B2 (en) 2002-12-16 2007-04-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Settling servo control method and apparatus for hard disc drive and method and apparatus for estimating acceleration constant of voice coil motor actuator suitable for the settling servo control method and apparatus

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6449117B1 (en) * 1998-07-13 2002-09-10 Seagate Technology Llc Reducing acoustic noise using a current profile during initial stages of a disc drive seek
JP3335314B2 (ja) * 1998-10-29 2002-10-15 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション データ記録装置及びこれの制御方法
US6476998B2 (en) * 1998-11-16 2002-11-05 Maxtor Corporation Enhanced settling control in hard disk drive
US6538840B1 (en) * 1999-01-30 2003-03-25 Seagate Technology Llc Automatic method for optimizing throughput in a disc drive
US6426843B1 (en) * 1999-04-27 2002-07-30 International Business Machines Corporation Settle time estimator feedback for rotational position reordering in data storage devices
US6597528B1 (en) * 1999-06-30 2003-07-22 Seagate Technology Llc Self-adaptive seeking profile for resonance actuator
JP2001084720A (ja) * 1999-08-24 2001-03-30 Internatl Business Mach Corp <Ibm> サーボ装置、アクセス機構の制御方法、およびディスク装置
JP3802297B2 (ja) * 1999-11-10 2006-07-26 株式会社東芝 ヘッド位置決め制御システム及びディスク記憶装置
JP3821642B2 (ja) * 1999-11-17 2006-09-13 富士通株式会社 ディスク装置のヘッド位置決め制御方法及び装置
US6819521B2 (en) 2000-06-09 2004-11-16 Seagate Technology Llc Repeated runout position error compensation in a disc drive servo system
GB2378809B (en) * 2000-06-09 2004-04-14 Seagate Technology Llc Reducing actuator arm oscillation during settle mode in a disc drive servo system
JP3658339B2 (ja) * 2001-05-17 2005-06-08 キヤノン株式会社 モータの制御のための方法及び装置
US6909576B2 (en) * 2002-08-22 2005-06-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method, system, and program for generating control signals to perform a seek operation
US6873490B2 (en) * 2002-10-10 2005-03-29 Seagate Technology Llc Control object positioning using jerk, current and time optimized control profiles
US7667922B1 (en) * 2004-01-08 2010-02-23 Seagate Technology Llc Estimation of bias force for data tracking in a disk drive
JP4362076B2 (ja) * 2004-02-25 2009-11-11 富士通株式会社 位置制御装置
US7031095B2 (en) * 2004-07-29 2006-04-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Servo controller method and apparatus for high tracks per inch hard disk drives using a delay accomodating state estimator
KR100674945B1 (ko) * 2005-01-18 2007-01-26 삼성전자주식회사 다중 사인 파형의 시크 서보에서의 토크 상수 보정 방법및 이를 이용한 디스크 드라이브
JP4851900B2 (ja) * 2006-09-22 2012-01-11 東芝ストレージデバイス株式会社 ２自由度位置制御方法、２自由度位置制御装置および媒体記憶装置
JP4612603B2 (ja) 2006-09-28 2011-01-12 東芝ストレージデバイス株式会社 シーク制御方法、シーク制御装置および媒体記憶装置
US7349173B1 (en) * 2006-10-11 2008-03-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Self-tuning settle controller in hard disk drives
JP4831694B2 (ja) * 2007-09-21 2011-12-07 東芝ストレージデバイス株式会社 記憶装置およびシーク制御方法
US8767343B1 (en) 2012-04-24 2014-07-01 Western Digital Technologies, Inc. Disk drive increasing integrator output range to complete seek operation

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61243505A (ja) * 1985-04-19 1986-10-29 Omron Tateisi Electronics Co 離散時間制御装置
JPS6252771A (ja) * 1985-08-30 1987-03-07 Toshiba Corp 磁気ヘツドの速度検出装置
US4816941A (en) * 1987-09-16 1989-03-28 International Business Machines Corporation Disk file digital servo control system with optimized sampling rate
JPH0831263B2 (ja) * 1989-04-04 1996-03-27 株式会社東芝 磁気記録再生装置の磁気ヘッド駆動制御装置
DE69130762T2 (de) * 1990-09-18 1999-09-09 Rodime Plc Digitale servosteuerung für ein plattenlaufwerk
JP2611049B2 (ja) * 1991-02-06 1997-05-21 富士通株式会社 追従制御装置の整定監視方式
US5262907A (en) * 1991-07-31 1993-11-16 Seagate Technology, Inc. Hard disc drive with improved servo system
US5381282A (en) * 1991-10-18 1995-01-10 International Business Machines Corporation Inter-sample switching of servo control in direct access storage devices
US5369345A (en) * 1992-03-31 1994-11-29 Seagate Technology, Inc. Method and apparatus for adaptive control
US5510939A (en) * 1992-07-16 1996-04-23 Micropolis Corporation Disk drive with adaptive positioning
JP2671780B2 (ja) * 1993-01-07 1997-10-29 日本電気株式会社 記録再生分離型磁気ディスク装置用サーボ装置並びにディスク装置におけるアクチュエータ力定数推定方法及び補償方法
US5459624A (en) * 1993-10-26 1995-10-17 International Business Machines Corporation Activator control method and apparatus for positioning a transducer using a phase plane trajectory trough function for a direct access storage device with estimated velocity and position states
KR100277073B1 (ko) * 1995-07-24 2001-01-15 윤종용 자기 디스크 구동장치에서 자기 헤드의 속도 및 위치 추정기
US6125000A (en) * 1996-05-21 2000-09-26 Maxtor Corporation Disk drive seek control system utilizing predicted motion parameter and dynamic trajectory alignment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7203028B2 (en) 2002-12-16 2007-04-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Settling servo control method and apparatus for hard disc drive and method and apparatus for estimating acceleration constant of voice coil motor actuator suitable for the settling servo control method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010041307A (ko) 2001-05-15
GB0020316D0 (en) 2000-10-04
WO1999044194A1 (en) 1999-09-02
DE19882979T1 (de) 2001-02-15
US6166876A (en) 2000-12-26
GB2349268A (en) 2000-10-25
CN1299505A (zh) 2001-06-13
GB2349268B (en) 2002-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002505494A (ja) ディスク駆動機構サーボ・システム内における整定時間の最小化
US5668680A (en) Time optimal control of a disc drive actuator with vibro-acoustic constraints
US7450336B1 (en) Method for improved repeatable run out learning in a disk drive
US5459624A (en) Activator control method and apparatus for positioning a transducer using a phase plane trajectory trough function for a direct access storage device with estimated velocity and position states
JP4544393B2 (ja) ディスクドライブの安着サーボ制御方法及び装置，並びにこれに適したｖｃｍアクチュエータの加速度定数推定方法及び装置
US5978169A (en) Repeated servo runout error compensation in a disc drive
US6046878A (en) Object positioning using discrete sliding mode control with variable parameters
KR100357857B1 (ko) 음향 노이즈를 감소시키기 위한 하드 디스크 드라이브와 그 방법
JP4177815B2 (ja) ハードディスクのｒｒｏ外乱の高速補償制御方法および装置
JP2002520762A (ja) ディスク・ドライブのシーク時間の変動と音響雑音の発生を減少させる電流プロファイルの形成
JP2003529876A (ja) ディスク・ドライブのためのマイクロアクチュエータ支援シークおよびヒステリシス補正方法および装置
JP4365042B2 (ja) 自己同調モデル参照式ディスク・ドライブ・コントローラ
KR100585166B1 (ko) 비주기적 외란 보상 제어 장치 및 방법과 이를 이용한디스크 드라이브
US6798611B1 (en) Disk storage system employing a discrete-time sliding mode controller for servo control
US6594106B1 (en) Adaptive servo estimator and compensator for coil and carriage deformation in voice coil motor driven hard disk drive
US6490120B1 (en) Servo gain optimization using a variable convergence factor
JPH0973618A (ja) ディスク記録再生装置のヘッド位置決め制御システム及びそのシステムに適用する速度制御方法
US6574070B2 (en) Model reference generator for a disc drive
JP2002538568A (ja) ディスクドライブにおける個別的な時間サーボ・コントローラのための閉ループスケーリング
US7038876B2 (en) Control system for a data storage device with constraint
US20080137500A1 (en) Method and apparatus for controlling the movement of a head in a disk drive
JP2002230928A (ja) ヘッド位置決め制御システム及び方法
US7145745B1 (en) Multi-stage actuator disk drives, methods, and computer program products that compensate for repeatable runout based on estimated secondary actuator position
US6970321B2 (en) Automatic model regulation in a disc drive servo system using model reference inverse
KR100564591B1 (ko) 시크 서보에서의 토크 변화 보상 방법 및 장치