JP2003109336A - 回転記録装置およびその制御方法 - Google Patents
回転記録装置およびその制御方法Info
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- JP2003109336A JP2003109336A JP2001290031A JP2001290031A JP2003109336A JP 2003109336 A JP2003109336 A JP 2003109336A JP 2001290031 A JP2001290031 A JP 2001290031A JP 2001290031 A JP2001290031 A JP 2001290031A JP 2003109336 A JP2003109336 A JP 2003109336A
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- 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
- G11B5/5582—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks system adaptation for working during or after external perturbation, e.g. in the presence of a mechanical oscillation caused by a shock
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ショックセンサを備え、その出力を適応的に
処理してフィードフォワード信号を得る回転記録装置に
おいて、実用的な範囲での安定な動作を実現する。 【解決手段】 伝達関数がＧで表されるＶＣＭ系と伝達
関数がＨで表されるコントローラでフィードバックを構
成する回転記録装置において、ショックセンサＳの信号
ｓをバンドパスフィルタＦによって帯域制限し、帯域制
限された信号ｆを用いて適応フィルタＦＩＲの出力（フ
ィードフォワード制御信号ｆｆ）を得る。パラメータ適
応アルゴリズムＰＡＡに入力される信号には、位相シフ
トフィルタＰによって信号ｆの位相がシフトされた信号
ｐを用いる。位相シフトフィルタＰの位相は制限された
帯域内でＧ／（１＋ＧＨ）の位相と±９０度の範囲内で
一致する。
処理してフィードフォワード信号を得る回転記録装置に
おいて、実用的な範囲での安定な動作を実現する。 【解決手段】 伝達関数がＧで表されるＶＣＭ系と伝達
関数がＨで表されるコントローラでフィードバックを構
成する回転記録装置において、ショックセンサＳの信号
ｓをバンドパスフィルタＦによって帯域制限し、帯域制
限された信号ｆを用いて適応フィルタＦＩＲの出力（フ
ィードフォワード制御信号ｆｆ）を得る。パラメータ適
応アルゴリズムＰＡＡに入力される信号には、位相シフ
トフィルタＰによって信号ｆの位相がシフトされた信号
ｐを用いる。位相シフトフィルタＰの位相は制限された
帯域内でＧ／（１＋ＧＨ）の位相と±９０度の範囲内で
一致する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ装置（以下ＨＤＤという）等の回転記録装置およ
びその制御方法に関し、特にショックセンサを備えたＨ
ＤＤのヘッド位置制御に、適応フィルタによるフィード
フォワード制御を適用する技術に関する。
ライブ装置（以下ＨＤＤという）等の回転記録装置およ
びその制御方法に関し、特にショックセンサを備えたＨ
ＤＤのヘッド位置制御に、適応フィルタによるフィード
フォワード制御を適用する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、回転記録装置、特にＨＤＤにおけ
る記録媒体の高容量化に伴い、データ記録のためのトラ
ック幅が狭くなっている。トラック幅の縮小は、外乱に
よるヘッドの機械的振動のレベルをより厳密に抑制する
よう要求する。つまり、トラック幅が広ければ問題にな
らないような外乱振動によってもヘッドのオフトラック
が引き起こされる確率が高くなるため、トラック幅に見
合った振幅レベルの範囲内に外乱によるヘッドの振動レ
ベルを抑制するように要求される。データ読み取り時の
オフトラックはデータリードエラーを引き起こす。より
問題が大きいのはデータ書き込み時のオフトラックであ
り、オフトラックした状態でのデータ書き込みは正常に
データが書き込めないばかりでなく、隣接トラック等の
データを破壊する危険性を内在する。よって、ヘッドの
オフトラックは出来得る限り抑制するよう努力される必
要がある。
る記録媒体の高容量化に伴い、データ記録のためのトラ
ック幅が狭くなっている。トラック幅の縮小は、外乱に
よるヘッドの機械的振動のレベルをより厳密に抑制する
よう要求する。つまり、トラック幅が広ければ問題にな
らないような外乱振動によってもヘッドのオフトラック
が引き起こされる確率が高くなるため、トラック幅に見
合った振幅レベルの範囲内に外乱によるヘッドの振動レ
ベルを抑制するように要求される。データ読み取り時の
オフトラックはデータリードエラーを引き起こす。より
問題が大きいのはデータ書き込み時のオフトラックであ
り、オフトラックした状態でのデータ書き込みは正常に
データが書き込めないばかりでなく、隣接トラック等の
データを破壊する危険性を内在する。よって、ヘッドの
オフトラックは出来得る限り抑制するよう努力される必
要がある。
【０００３】外乱によるヘッドのオフトラックを防止す
るため、ＨＤＤ等の回転記録装置に加速度センサ等のシ
ョックセンサを備え、このショックセンサの出力をヘッ
ド位置制御に用いる技術が知られている。たとえば、特
開平６−３３３３２５号公報（文献１）には、加速度セ
ンサの出力を、ヘッド位置決め制御系の伝達関数から得
られるフィルタを通すことによりヘッド位置を計算し、
所定の位置範囲を超えたと判断された時に書き込み禁止
とする技術が開示されている。この技術によれば、ヘッ
ドがオフトラックするようなセンサ出力を得た場合には
書き込みを禁止し、隣接トラックのデータ破壊等を防止
することが可能となる。
るため、ＨＤＤ等の回転記録装置に加速度センサ等のシ
ョックセンサを備え、このショックセンサの出力をヘッ
ド位置制御に用いる技術が知られている。たとえば、特
開平６−３３３３２５号公報（文献１）には、加速度セ
ンサの出力を、ヘッド位置決め制御系の伝達関数から得
られるフィルタを通すことによりヘッド位置を計算し、
所定の位置範囲を超えたと判断された時に書き込み禁止
とする技術が開示されている。この技術によれば、ヘッ
ドがオフトラックするようなセンサ出力を得た場合には
書き込みを禁止し、隣接トラックのデータ破壊等を防止
することが可能となる。
【０００４】また、特開平７−１３０１１４号公報（文
献２）には、ヘッドアクチュエータに入力される加速度
外乱が伝達する系の伝達関数と同様の動特性をもつフィ
ルタにセンサ出力を入力してフィードフォワード制御信
号を生成し、これを用いてヘッドの外乱による振動をキ
ャンセルする技術が開示されている。つまり、予め外乱
によるヘッドの動きをシミュレートできるフィルタを求
め、センサ出力を入力とするこのフィルタの出力信号を
用いてヘッドをフィードフォワード制御するものであ
る。この技術によれば、外乱が作用した時に速やかなヘ
ッド位置制御が実現され、ヘッドのオフトラックの発生
を抑制できる。
献２）には、ヘッドアクチュエータに入力される加速度
外乱が伝達する系の伝達関数と同様の動特性をもつフィ
ルタにセンサ出力を入力してフィードフォワード制御信
号を生成し、これを用いてヘッドの外乱による振動をキ
ャンセルする技術が開示されている。つまり、予め外乱
によるヘッドの動きをシミュレートできるフィルタを求
め、センサ出力を入力とするこのフィルタの出力信号を
用いてヘッドをフィードフォワード制御するものであ
る。この技術によれば、外乱が作用した時に速やかなヘ
ッド位置制御が実現され、ヘッドのオフトラックの発生
を抑制できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た公報記載の従来技術には、以下のような問題がある。
つまり、文献１記載の技術によれば、オフトラックの発
生を予測し、オフトラック発生の蓋然性が高い時には書
き込み禁止することによって甚大なダメージを予防でき
る。ところが、この技術では、外乱によるヘッド位置の
振動を抑制するものではなく、オフトラック自体を防止
することはできない。単にオフトラック発生時の個別に
生ずるであろう障害を未然に防止するに過ぎない。たと
えば周期的な振動等、継続的な外乱が作用している場
合、その外乱作用期間は正常な書き込み等を行うことは
できない。
た公報記載の従来技術には、以下のような問題がある。
つまり、文献１記載の技術によれば、オフトラックの発
生を予測し、オフトラック発生の蓋然性が高い時には書
き込み禁止することによって甚大なダメージを予防でき
る。ところが、この技術では、外乱によるヘッド位置の
振動を抑制するものではなく、オフトラック自体を防止
することはできない。単にオフトラック発生時の個別に
生ずるであろう障害を未然に防止するに過ぎない。たと
えば周期的な振動等、継続的な外乱が作用している場
合、その外乱作用期間は正常な書き込み等を行うことは
できない。
【０００６】また、文献２記載の技術によれば、確かに
外乱によるヘッド位置の振動自体を抑制できる。しか
し、前記技術においては、外乱が作用した時のヘッドの
動きを再現できるフィルタが求まっていることを前提と
している。この点に問題がある。つまり、センサ出力が
与えられればヘッドの動きが正確に再現される必要があ
るが、一般にこのような関係を事前に求めることは困難
である。
外乱によるヘッド位置の振動自体を抑制できる。しか
し、前記技術においては、外乱が作用した時のヘッドの
動きを再現できるフィルタが求まっていることを前提と
している。この点に問題がある。つまり、センサ出力が
与えられればヘッドの動きが正確に再現される必要があ
るが、一般にこのような関係を事前に求めることは困難
である。
【０００７】ところで、系が動的に変化する場合等、パ
ラメータが変化し得る系を最適制御する手法に適応アル
ゴリズムを用いた適応信号処理が知られている。この適
応アルゴリズムを用いて前記文献２のフィルタ係数を求
める手段が考え得る。適応アルゴリズムを用いた適応フ
ィルタによれば、最適なパラメータが求まり、センサ出
力による最適なヘッド位置制御を実現するフィードフォ
ワード信号の生成が可能になると期待できる。しかしな
がら、この場合にも以下のような問題が存在する。
ラメータが変化し得る系を最適制御する手法に適応アル
ゴリズムを用いた適応信号処理が知られている。この適
応アルゴリズムを用いて前記文献２のフィルタ係数を求
める手段が考え得る。適応アルゴリズムを用いた適応フ
ィルタによれば、最適なパラメータが求まり、センサ出
力による最適なヘッド位置制御を実現するフィードフォ
ワード信号の生成が可能になると期待できる。しかしな
がら、この場合にも以下のような問題が存在する。
【０００８】図８は、ショックセンサからの信号を適応
的にフィードフォワードする従来方式の制御系の一例を
示したブロック図である。ここではＨＤＤの場合を例示
する。ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）への電流入力（入
力点Ｉ）からヘッド位置（目標値との偏差ｄ）までのＶ
ＣＭ系の伝達関数をＧ、ヘッド位置偏差ｄからフィード
バックコントロール信号ｆｂまでのコントローラの伝達
関数をＨとすると、Ｇの出力（偏差ｄ）はＨを介して入
力点Ｉにフィードバックされる。一方、外乱ｅｆは機構
系ＭＳに作用し外乱起因のヘッド位置偏差ｄｅｆを生
じ、同時にショックセンサに作用して出力ｓを生じる。
センサ出力ｓは適応フィルタＦＩＲに入力され、フィー
ドフォワード信号ｆｆとして入力点Ｉに入力される。こ
のフィードフォワード信号ｆｆが外乱起因のヘッド位置
偏差ｄｅｆをキャンセルするようにパラメータ適応アル
ゴリズムＰＡＡによってＦＩＲのパラメータが決定され
る。パラメータ決定のためには、ヘッド位置偏差ｄとセ
ンサ出力ｓを参照する必要があるが、ＦＩＲ出力（フィ
ードフォワード信号ｆｆ）とヘッド位置偏差ｄの作用す
る位置が相違するため位相補償を行う必要がある。この
位相補償をするためのフィルタが位相シフトフィルタに
なる。位相シフトフィルタはＧ／（１＋ＧＨ）を近似し
たものである。
的にフィードフォワードする従来方式の制御系の一例を
示したブロック図である。ここではＨＤＤの場合を例示
する。ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）への電流入力（入
力点Ｉ）からヘッド位置（目標値との偏差ｄ）までのＶ
ＣＭ系の伝達関数をＧ、ヘッド位置偏差ｄからフィード
バックコントロール信号ｆｂまでのコントローラの伝達
関数をＨとすると、Ｇの出力（偏差ｄ）はＨを介して入
力点Ｉにフィードバックされる。一方、外乱ｅｆは機構
系ＭＳに作用し外乱起因のヘッド位置偏差ｄｅｆを生
じ、同時にショックセンサに作用して出力ｓを生じる。
センサ出力ｓは適応フィルタＦＩＲに入力され、フィー
ドフォワード信号ｆｆとして入力点Ｉに入力される。こ
のフィードフォワード信号ｆｆが外乱起因のヘッド位置
偏差ｄｅｆをキャンセルするようにパラメータ適応アル
ゴリズムＰＡＡによってＦＩＲのパラメータが決定され
る。パラメータ決定のためには、ヘッド位置偏差ｄとセ
ンサ出力ｓを参照する必要があるが、ＦＩＲ出力（フィ
ードフォワード信号ｆｆ）とヘッド位置偏差ｄの作用す
る位置が相違するため位相補償を行う必要がある。この
位相補償をするためのフィルタが位相シフトフィルタに
なる。位相シフトフィルタはＧ／（１＋ＧＨ）を近似し
たものである。
【０００９】ここで問題になるのが、位相シフトフィル
タは、全周波数帯域においてＧ／（１＋ＧＨ）を近似し
なければならないことである。特に位相シフトフィルタ
の次数が大きくなると近似は困難になる。位相シフトフ
ィルタが動作周波数帯域においてＧ／（１＋ＧＨ）を近
似できなければＰＡＡの安定な動作は保証されず、図８
の制御系は正常に動作することが期待できなくなる。
タは、全周波数帯域においてＧ／（１＋ＧＨ）を近似し
なければならないことである。特に位相シフトフィルタ
の次数が大きくなると近似は困難になる。位相シフトフ
ィルタが動作周波数帯域においてＧ／（１＋ＧＨ）を近
似できなければＰＡＡの安定な動作は保証されず、図８
の制御系は正常に動作することが期待できなくなる。
【００１０】本発明の目的は、ショックセンサを備え、
その出力を適応的に処理してフィードフォワード信号を
得る回転記録装置において、実用的な範囲での安定な動
作を実現することにある。
その出力を適応的に処理してフィードフォワード信号を
得る回転記録装置において、実用的な範囲での安定な動
作を実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願の発明の概略を説明
すれば、以下の通りである。すなわち、本発明の回転記
録装置は、回転駆動される記録媒体から少なくとも情報
の読出しを行うヘッドと、ヘッドを駆動するヘッド駆動
手段と、ヘッドの記録媒体における現位置データを出力
するヘッド位置検出手段と、現位置データと目標位置と
の偏差をその入力とし、ヘッド駆動手段へのフィードバ
ック制御信号を生成するコントローラと、回転記録装置
に作用する外乱を検出するセンサと、センサの出力信号
を所与の周波数帯域で通過させるバンドパスフィルタ
と、バンドパスフィルタの出力信号を入力とし、ヘッド
駆動手段へのフィードフォワード制御信号を生成する適
応フィルタと、バンドパスフィルタの出力信号の位相を
シフトさせる位相シフトフィルタと、偏差および位相シ
フトフィルタの出力信号から適応フィルタの各係数を算
出する適応アルゴリズム手段と、を有する。
すれば、以下の通りである。すなわち、本発明の回転記
録装置は、回転駆動される記録媒体から少なくとも情報
の読出しを行うヘッドと、ヘッドを駆動するヘッド駆動
手段と、ヘッドの記録媒体における現位置データを出力
するヘッド位置検出手段と、現位置データと目標位置と
の偏差をその入力とし、ヘッド駆動手段へのフィードバ
ック制御信号を生成するコントローラと、回転記録装置
に作用する外乱を検出するセンサと、センサの出力信号
を所与の周波数帯域で通過させるバンドパスフィルタ
と、バンドパスフィルタの出力信号を入力とし、ヘッド
駆動手段へのフィードフォワード制御信号を生成する適
応フィルタと、バンドパスフィルタの出力信号の位相を
シフトさせる位相シフトフィルタと、偏差および位相シ
フトフィルタの出力信号から適応フィルタの各係数を算
出する適応アルゴリズム手段と、を有する。
【００１２】このような回転記録装置によれば、適応ア
ルゴリズムにより、外乱に応答する最適のフィードフォ
ワード制御信号を生成することができるが、特にセンサ
出力をバンドパスフィルタによって帯域制限するため、
安定な動作が可能なシステムを得ることができる。フィ
ードバックループにおける位相と正確に一致する位相シ
フトフィルタを全周波数域で得ることは困難であるが、
帯域制限すれば、その範囲内でフィードバックループの
モデルに一致する位相シフトフィルタを得ることは容易
になる。これにより実用的な回転記録装置を実現でき
る。
ルゴリズムにより、外乱に応答する最適のフィードフォ
ワード制御信号を生成することができるが、特にセンサ
出力をバンドパスフィルタによって帯域制限するため、
安定な動作が可能なシステムを得ることができる。フィ
ードバックループにおける位相と正確に一致する位相シ
フトフィルタを全周波数域で得ることは困難であるが、
帯域制限すれば、その範囲内でフィードバックループの
モデルに一致する位相シフトフィルタを得ることは容易
になる。これにより実用的な回転記録装置を実現でき
る。
【００１３】位相シフトフィルタは、位相シフトフィル
タを通過した信号の位相と、伝達関数がＧ／（１＋Ｇ
Ｈ）で表現されるモデル（ただし、Ｇはヘッド駆動手段
およびヘッド位置検出手段の伝達関数、Ｈはコントロー
ラの伝達関数である）を通過した信号の位相との位相差
が、周波数帯域の領域において所与の範囲内にある。所
与の範囲は、たとえば±９０度の範囲である。このよう
な範囲にあれば、適応アルゴリズムは安定に動作するこ
とが可能である。なお、この場合、適応アルゴリズムの
方式として最小二乗法（ＬＭＳ法）を例示できる。
タを通過した信号の位相と、伝達関数がＧ／（１＋Ｇ
Ｈ）で表現されるモデル（ただし、Ｇはヘッド駆動手段
およびヘッド位置検出手段の伝達関数、Ｈはコントロー
ラの伝達関数である）を通過した信号の位相との位相差
が、周波数帯域の領域において所与の範囲内にある。所
与の範囲は、たとえば±９０度の範囲である。このよう
な範囲にあれば、適応アルゴリズムは安定に動作するこ
とが可能である。なお、この場合、適応アルゴリズムの
方式として最小二乗法（ＬＭＳ法）を例示できる。
【００１４】また、位相シフトフィルタの次数は、モデ
ルの次数より低いものとすることができる。本発明では
制限された帯域内で位相が一致すればよいので、複雑な
（つまり高次の）フィルタを構成する必要がない。次数
には、たとえば２次またはそれ以下を例示できる。
ルの次数より低いものとすることができる。本発明では
制限された帯域内で位相が一致すればよいので、複雑な
（つまり高次の）フィルタを構成する必要がない。次数
には、たとえば２次またはそれ以下を例示できる。
【００１５】バンドパスフィルタの通過域は、２００Ｈ
ｚ〜５００Ｈｚの範囲を例示できる。２００Ｈｚ以下の
低周波の振動はフィードバック制御によってヘッド位置
偏差を抑制できるので、フィードフォワードによって補
償する必要性は乏しい。一方、たとえばノートブックパ
ソコン等に搭載するＨＤＤへの適用を想定すれば、５０
０Ｈｚ以上の高周波で振動を受けている状況下で使用さ
れる可能性は少ない。よって、実用においては２００Ｈ
ｚ〜５００Ｈｚの範囲で安定な動作が得られれば十分で
ある。
ｚ〜５００Ｈｚの範囲を例示できる。２００Ｈｚ以下の
低周波の振動はフィードバック制御によってヘッド位置
偏差を抑制できるので、フィードフォワードによって補
償する必要性は乏しい。一方、たとえばノートブックパ
ソコン等に搭載するＨＤＤへの適用を想定すれば、５０
０Ｈｚ以上の高周波で振動を受けている状況下で使用さ
れる可能性は少ない。よって、実用においては２００Ｈ
ｚ〜５００Ｈｚの範囲で安定な動作が得られれば十分で
ある。
【００１６】また、バンドパスフィルタ、適応フィル
タ、位相シフトフィルタ、および、適応アルゴリズム手
段の組は複数有しても良い。各組でのバンドパスフィル
タの通過帯域（当然に位相シフトフィルタもその通過域
に適したように設計される）を適度に分散させれば、広
い周波数範囲にわたって適応アルゴリズムの安定な動作
が可能になる。
タ、位相シフトフィルタ、および、適応アルゴリズム手
段の組は複数有しても良い。各組でのバンドパスフィル
タの通過帯域（当然に位相シフトフィルタもその通過域
に適したように設計される）を適度に分散させれば、広
い周波数範囲にわたって適応アルゴリズムの安定な動作
が可能になる。
【００１７】なお、前記した回転記録装置の発明は、そ
の機能を実現する方法の発明としても把握することが可
能である。
の機能を実現する方法の発明としても把握することが可
能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異な
る態様で実施することが可能であり、本実施の形態の記
載内容に限定して解釈すべきでない。なお、実施の形態
の全体を通して同じ要素には同じ符号を付与するものと
する。
基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異な
る態様で実施することが可能であり、本実施の形態の記
載内容に限定して解釈すべきでない。なお、実施の形態
の全体を通して同じ要素には同じ符号を付与するものと
する。
【００１９】図１は、本発明の一実施の形態であるハー
ドディスク装置の一例を示したブロック図である。本実
施の形態のハードディスク装置１は、磁気記録媒体２、
ヘッド３、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４、アーム
５、ヘッドプリアンプ６、サーボチャネル７、ハードデ
ィスクコントローラ８、ＶＣＭドライバ９、ショックセ
ンサ１０、バス１１、ＲＡＭ（random access memory）
１２、ＲＯＭ（read only memory）１３、インタフェイ
ス１４の各構成要素を有する。
ドディスク装置の一例を示したブロック図である。本実
施の形態のハードディスク装置１は、磁気記録媒体２、
ヘッド３、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４、アーム
５、ヘッドプリアンプ６、サーボチャネル７、ハードデ
ィスクコントローラ８、ＶＣＭドライバ９、ショックセ
ンサ１０、バス１１、ＲＡＭ（random access memory）
１２、ＲＯＭ（read only memory）１３、インタフェイ
ス１４の各構成要素を有する。
【００２０】磁気記録媒体２は情報が磁気的に記録され
るディスク状の記録媒体であり、たとえばスピンドルモ
ータで回転駆動される。また、磁気記録媒体２には、予
め放射状に位置情報が記録されている。
るディスク状の記録媒体であり、たとえばスピンドルモ
ータで回転駆動される。また、磁気記録媒体２には、予
め放射状に位置情報が記録されている。
【００２１】ヘッド３は、磁気記録媒体２に情報を磁気
的に記録し、あるいは記録された磁気的情報を読み出す
機能を持つ。たとえば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利
用して磁気情報を電気信号に変換する。
的に記録し、あるいは記録された磁気的情報を読み出す
機能を持つ。たとえば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利
用して磁気情報を電気信号に変換する。
【００２２】ＶＣＭ４は電流駆動によりアーム５を駆動
し、アーム５の先端に設置されたヘッド３を磁気記録媒
体２の径方向に移動する。ＶＣＭ４とアーム５でアクチ
ュエータを構成する。
し、アーム５の先端に設置されたヘッド３を磁気記録媒
体２の径方向に移動する。ＶＣＭ４とアーム５でアクチ
ュエータを構成する。
【００２３】ヘッドプリアンプ６は、ヘッド３からのア
ナログ信号を増幅し、増幅信号をサーボチャネル７に入
力する。なお、アナログ信号はオートゲインコントロー
ルによって一定レベルに増幅される。
ナログ信号を増幅し、増幅信号をサーボチャネル７に入
力する。なお、アナログ信号はオートゲインコントロー
ルによって一定レベルに増幅される。
【００２４】ハードディスクコントローラ８は、ディス
ク装置全体を制御するものであり、たとえばサーボチャ
ネル７からのサーボ信号を受けてＶＣＭドライバ９にヘ
ッド制御信号を出力する。
ク装置全体を制御するものであり、たとえばサーボチャ
ネル７からのサーボ信号を受けてＶＣＭドライバ９にヘ
ッド制御信号を出力する。
【００２５】ＶＣＭドライバ９はハードディスクコント
ローラ８からのヘッド制御信号を受けてＶＣＭ４を駆動
するための駆動電流を生成する。なお、一般に電源容量
の関係からこの駆動電流には最大電流の制限がある。
ローラ８からのヘッド制御信号を受けてＶＣＭ４を駆動
するための駆動電流を生成する。なお、一般に電源容量
の関係からこの駆動電流には最大電流の制限がある。
【００２６】ショックセンサ１０は、ハードディスク装
置１に作用する外乱を検出する。たとえば加速度センサ
が例示できる。ショックセンサの出力は通常アナログ出
力であり、図示はしないがＡ／Ｄ変換器等適当な量子化
手段によってサンプリングされる。
置１に作用する外乱を検出する。たとえば加速度センサ
が例示できる。ショックセンサの出力は通常アナログ出
力であり、図示はしないがＡ／Ｄ変換器等適当な量子化
手段によってサンプリングされる。
【００２７】ハードディスクコントローラ８は、ＲＡＭ
１２、ＲＯＭ１３、インタフェイス１４とバス１１を介
して接続される。インタフェイス１４はホスト装置１５
とインタフェイスする。ＲＯＭ１３には、ハードディス
クコントローラ８内のＭＰＵで処理されるプログラムが
格納され、ＲＡＭ１２には、たとえば前記プログラムが
ＲＯＭ１３からロードされる。あるいはＲＡＭ１２は、
ホスト装置１５に入出力されるデータのバッファとして
機能する。なお、ここでは、ＲＡＭ１２およびＲＯＭ１
３がインタフェイス１４と同一のバスに接続されている
例を示しているが、別途バス１１より高速なバスを設
け、この高速バスに接続されるように構成されても良
い。
１２、ＲＯＭ１３、インタフェイス１４とバス１１を介
して接続される。インタフェイス１４はホスト装置１５
とインタフェイスする。ＲＯＭ１３には、ハードディス
クコントローラ８内のＭＰＵで処理されるプログラムが
格納され、ＲＡＭ１２には、たとえば前記プログラムが
ＲＯＭ１３からロードされる。あるいはＲＡＭ１２は、
ホスト装置１５に入出力されるデータのバッファとして
機能する。なお、ここでは、ＲＡＭ１２およびＲＯＭ１
３がインタフェイス１４と同一のバスに接続されている
例を示しているが、別途バス１１より高速なバスを設
け、この高速バスに接続されるように構成されても良
い。
【００２８】図２は、前記したハードディスクコントロ
ーラ８の部分とその周辺の部材をさらに詳しく示したブ
ロック図である。前記した部材あるいは手段のほかに、
以下の部材あるいは手段を有する。すなわち、サーボロ
ジック手段１６、位置生成手段１７、サーボコントロー
ラ１８、ＭＰＵ１９を有する。なお、多くの部材あるい
は手段は、１チップの素子としてハードディスクコント
ローラ８内に構成されるが、これに限られず、ディスク
リート素子として構成されてもよい。
ーラ８の部分とその周辺の部材をさらに詳しく示したブ
ロック図である。前記した部材あるいは手段のほかに、
以下の部材あるいは手段を有する。すなわち、サーボロ
ジック手段１６、位置生成手段１７、サーボコントロー
ラ１８、ＭＰＵ１９を有する。なお、多くの部材あるい
は手段は、１チップの素子としてハードディスクコント
ローラ８内に構成されるが、これに限られず、ディスク
リート素子として構成されてもよい。
【００２９】磁気記録媒体２には、前記したとおり放射
状に位置情報が記録されている。位置情報はサーボアド
レスマーク（ＳＡＭ）、グレイコード、バーストからな
る。位置情報を含む媒体２上のデータはヘッドにより読
み出され、ヘッドプリアンプ６で増幅されてサーボチャ
ネル７に入力される。ＳＡＭは主にヘッドの現トラック
位置の検出に利用され、グレイコードはヘッドのトラッ
ク内におけるトラック中心からの偏位の検出に利用され
る。
状に位置情報が記録されている。位置情報はサーボアド
レスマーク（ＳＡＭ）、グレイコード、バーストからな
る。位置情報を含む媒体２上のデータはヘッドにより読
み出され、ヘッドプリアンプ６で増幅されてサーボチャ
ネル７に入力される。ＳＡＭは主にヘッドの現トラック
位置の検出に利用され、グレイコードはヘッドのトラッ
ク内におけるトラック中心からの偏位の検出に利用され
る。
【００３０】サーボチャネル７は、ヘッドプリアンプ６
のアナログ波形からＳＡＭを検出し、ＳＡＭを検出した
時にはそのタイミングでｓｍｆ（servo address mark f
ound）信号をサーボロジック手段１６に送る。また、Ｓ
ＡＭに続くグレイコードをデコードし、バースト信号を
Ａ／Ｄ変換する。これらデータはサーボデータラインを
介してサーボロジック手段１６にシリアル転送される。
サーボチャネル７は、サーボゲート信号によりアクティ
ブにされる。
のアナログ波形からＳＡＭを検出し、ＳＡＭを検出した
時にはそのタイミングでｓｍｆ（servo address mark f
ound）信号をサーボロジック手段１６に送る。また、Ｓ
ＡＭに続くグレイコードをデコードし、バースト信号を
Ａ／Ｄ変換する。これらデータはサーボデータラインを
介してサーボロジック手段１６にシリアル転送される。
サーボチャネル７は、サーボゲート信号によりアクティ
ブにされる。
【００３１】サーボロジック手段１６は、設計されたサ
ンプリング間隔（制御周期）で媒体２に書込まれたサー
ボパターン（位置情報）を読み込むために、サーボチャ
ネル７をアクティブにするタイミング制御を行う。サー
ボチャネル７から得た情報は、位置生成手段１７に転送
する。また、位置情報を取得したタイミングでＭＰＵ１
９に対してサーボ割り込みを発生する。同時にサーボロ
ックのステータスを生成する。なお、サーボロジック手
段１６には、サーボチャネルでのＳＡＭの検出状況をモ
ニタし、定められた時間ウィンドウ内でＳＡＭが検出さ
れない時にはダミーＳＡＭを生成する機能を持たせても
良い。
ンプリング間隔（制御周期）で媒体２に書込まれたサー
ボパターン（位置情報）を読み込むために、サーボチャ
ネル７をアクティブにするタイミング制御を行う。サー
ボチャネル７から得た情報は、位置生成手段１７に転送
する。また、位置情報を取得したタイミングでＭＰＵ１
９に対してサーボ割り込みを発生する。同時にサーボロ
ックのステータスを生成する。なお、サーボロジック手
段１６には、サーボチャネルでのＳＡＭの検出状況をモ
ニタし、定められた時間ウィンドウ内でＳＡＭが検出さ
れない時にはダミーＳＡＭを生成する機能を持たせても
良い。
【００３２】位置生成手段１７は、サーボパターンから
現在の位置を生成する。また、位置生成手段は、生成し
た現在位置と目標位置とに基づいて制御に必要な位置偏
差情報を算出する。なお、この位置情報や偏差の生成は
サーボロジック手段１６で行っても良い。
現在の位置を生成する。また、位置生成手段は、生成し
た現在位置と目標位置とに基づいて制御に必要な位置偏
差情報を算出する。なお、この位置情報や偏差の生成は
サーボロジック手段１６で行っても良い。
【００３３】サーボコントローラ１８は、ヘッドの現位
置と目標位置との偏差あるいはショックセンサ１０から
のセンサ出力に基づいて、ＶＣＭドライバ９に入力する
制御信号を生成する。制御信号は、後に説明するように
フィードバック制御信号とフィードフォワード制御信号
である。サーボコントローラ１８は、制御信号の生成に
必要な系やフィルタのモデル、パラメータ等を内蔵す
る。
置と目標位置との偏差あるいはショックセンサ１０から
のセンサ出力に基づいて、ＶＣＭドライバ９に入力する
制御信号を生成する。制御信号は、後に説明するように
フィードバック制御信号とフィードフォワード制御信号
である。サーボコントローラ１８は、制御信号の生成に
必要な系やフィルタのモデル、パラメータ等を内蔵す
る。
【００３４】なお、サーボコントローラ１８の前段に、
位置生成手段１７の出力情報を検査し、サーボコントロ
ーラ１８が不連続な出力を行わないようにする機能を持
つ入力最適化手段を設けてもよい。また、サーボコント
ローラ１８の後段に、機構系の共振を抑制するノッチフ
ィルタ等デジタルフィルタを備えても良い。前記した位
置生成手段１７はサーボコントローラ１８で実現されて
も良い。
位置生成手段１７の出力情報を検査し、サーボコントロ
ーラ１８が不連続な出力を行わないようにする機能を持
つ入力最適化手段を設けてもよい。また、サーボコント
ローラ１８の後段に、機構系の共振を抑制するノッチフ
ィルタ等デジタルフィルタを備えても良い。前記した位
置生成手段１７はサーボコントローラ１８で実現されて
も良い。
【００３５】ＭＰＵ１９は、ＲＡＭ１２あるいはＲＯＭ
１３に記録されたマイクロコードに従い各種制御を行
う。本実施の形態で特に重要な制御機能として、サーボ
ロジックからの割り込み信号に応じてサーボ制御を行う
機能を持つ。
１３に記録されたマイクロコードに従い各種制御を行
う。本実施の形態で特に重要な制御機能として、サーボ
ロジックからの割り込み信号に応じてサーボ制御を行う
機能を持つ。
【００３６】図３は、本実施の形態の制御系をモデル化
して例示したブロック図である。ＶＣＭドライバ９の入
力Ｉからヘッド位置検出（ヘッド現位置ｘ）までをＶＣ
Ｍ系の伝達関数Ｇとしてモデル化し、現ヘッド位置ｘか
らコントローラを介したフィードバック制御信号ｆｂの
生成までをコントローラの伝達関数Ｈとしてモデル化す
る。
して例示したブロック図である。ＶＣＭドライバ９の入
力Ｉからヘッド位置検出（ヘッド現位置ｘ）までをＶＣ
Ｍ系の伝達関数Ｇとしてモデル化し、現ヘッド位置ｘか
らコントローラを介したフィードバック制御信号ｆｂの
生成までをコントローラの伝達関数Ｈとしてモデル化す
る。
【００３７】イナーシャをＪ、トルク定数をＫ、トラッ
クピッチをＰ、ヘッドからアクチュエータの回転中心ま
でをＬ、サンプル時間をＴ、位置情報をヘッドが読んで
からＶＣＭ駆動電流をＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）にセ
ットするまでの時間をｑＴとすると、定電流駆動したＶ
ＣＭ系の離散化した運動方程式は数１のようになる。な
お、以下の説明において、時間の要素はサンプルｎで表
す。ｎ＝ｎ０からｎ＝ｎ１までの時間は（ｎ１−ｎ０）
Ｔである。
クピッチをＰ、ヘッドからアクチュエータの回転中心ま
でをＬ、サンプル時間をＴ、位置情報をヘッドが読んで
からＶＣＭ駆動電流をＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）にセ
ットするまでの時間をｑＴとすると、定電流駆動したＶ
ＣＭ系の離散化した運動方程式は数１のようになる。な
お、以下の説明において、時間の要素はサンプルｎで表
す。ｎ＝ｎ０からｎ＝ｎ１までの時間は（ｎ１−ｎ０）
Ｔである。
【００３８】
【数１】
ここで、Ｘｐ（ｎ）は数２のとおりである。
【００３９】
【数２】
ただし、ｘ（ｎ）はｎ時点でのヘッド位置（トラッ
ク）、ν（ｎ）はｎ時点のヘッド速度（トラック／サン
プル時間）、ｕ（ｎ）はｎ時点のＶＣＭ電流（Ａ）であ
る。
ク）、ν（ｎ）はｎ時点のヘッド速度（トラック／サン
プル時間）、ｕ（ｎ）はｎ時点のＶＣＭ電流（Ａ）であ
る。
【００４０】またＡ、Ｂは数３、４のとおりである。
【数３】
【００４１】
【数４】
ただし、Ｃ＝Ｋｔ／Ｊ、θｔ＝Ｐ／Ｌである。
【００４２】代表的なＨＤＤについて具体的な数値を例
示すれば、Ｋ＝０．００２Ｎｍ／Ａ、Ｊ＝０．１×１０
−７Ｋｇｍ２、Ｐ＝１．３３７×１０−６ｍ、Ｌ＝０．
０１６１ｍ、Ｔ＝２．３８０９５×１０−４ｓ、ｑ＝
０．１３となる。
示すれば、Ｋ＝０．００２Ｎｍ／Ａ、Ｊ＝０．１×１０
−７Ｋｇｍ２、Ｐ＝１．３３７×１０−６ｍ、Ｌ＝０．
０１６１ｍ、Ｔ＝２．３８０９５×１０−４ｓ、ｑ＝
０．１３となる。
【００４３】このようなＶＣＭ系に対して安定に制御が
可能なコントローラを数５のように表されるとする。
可能なコントローラを数５のように表されるとする。
【００４４】
【数５】
ただし、ｔ（ｎ）はｎ時点での位置ターゲット（目標位
置）、Ｘｃ（ｎ）はコントローラの状態変数である。状
態変数の第１項は積分器、第２項はｎ−１での位置、第
３項はｎ−１でのＶＣＭ電流、第４項はｎ−２でのＶＣ
Ｍ電流に相当する。
置）、Ｘｃ（ｎ）はコントローラの状態変数である。状
態変数の第１項は積分器、第２項はｎ−１での位置、第
３項はｎ−１でのＶＣＭ電流、第４項はｎ−２でのＶＣ
Ｍ電流に相当する。
【００４５】前記した具体的な数値を例示した場合の各
パラメータを数５に適用すると、Ａ ｃ、Ｂｃ、Ｃｃ、Ｄ
ｃは数６〜数９のようになる。
パラメータを数５に適用すると、Ａ ｃ、Ｂｃ、Ｃｃ、Ｄ
ｃは数６〜数９のようになる。
【００４６】
【数６】
【００４７】
【数７】
【００４８】
【数８】
【００４９】
【数９】
【００５０】このようなＶＣＭ系（伝達関数Ｇ）、コン
トローラ（伝達関数Ｈ）からなるフィードバック系に外
乱ｅｆが作用する場合を考える。外乱ｅｆは機構系ＭＳ
に作用してヘッド位置の偏差ｄｅｆを生じる。同時に外
乱ｅｆはショックセンサＳに作用してセンサ出力ｓを生
じる。本実施の形態では、バンドパスフィルタＦを用い
てセンサ出力ｓに帯域制限を施す。バンドパスフィルタ
Ｆを適用して帯域制限するため、後に説明する位相シフ
トフィルタによる位相は通過域の帯域範囲内でＧ／（１
＋ＧＨ）に合えばよい。このような位相シフトフィルタ
の次数は低くて良く、設計は容易であり実用的である。
トローラ（伝達関数Ｈ）からなるフィードバック系に外
乱ｅｆが作用する場合を考える。外乱ｅｆは機構系ＭＳ
に作用してヘッド位置の偏差ｄｅｆを生じる。同時に外
乱ｅｆはショックセンサＳに作用してセンサ出力ｓを生
じる。本実施の形態では、バンドパスフィルタＦを用い
てセンサ出力ｓに帯域制限を施す。バンドパスフィルタ
Ｆを適用して帯域制限するため、後に説明する位相シフ
トフィルタによる位相は通過域の帯域範囲内でＧ／（１
＋ＧＨ）に合えばよい。このような位相シフトフィルタ
の次数は低くて良く、設計は容易であり実用的である。
【００５１】図４はここで用いるバンドパスフィルタの
ゲイン特性を示したグラフである。２００〜４００Ｈｚ
程度の周波数範囲で通過域を持つ。２００Ｈｚ以下の周
波数の外乱はフィードバック系により補償が可能であ
り、４００Ｈｚ以上の周波数で実用されることはあまり
ないので、この周波数範囲で適応フィルタが安定に動作
すれば、十分実用に耐える。
ゲイン特性を示したグラフである。２００〜４００Ｈｚ
程度の周波数範囲で通過域を持つ。２００Ｈｚ以下の周
波数の外乱はフィードバック系により補償が可能であ
り、４００Ｈｚ以上の周波数で実用されることはあまり
ないので、この周波数範囲で適応フィルタが安定に動作
すれば、十分実用に耐える。
【００５２】なお、バンドパスフィルタＦはバターワー
スフィルタより設計され、入力をｓ（ｎ）、出力をｆ
（ｎ）としたとき数１０のように表される。
スフィルタより設計され、入力をｓ（ｎ）、出力をｆ
（ｎ）としたとき数１０のように表される。
【００５３】
【数１０】
ただし、Ａｂ、Ｂｂ、Ｃｂ、Ｄｂは図４に示す特性を得
る場合には数１１〜１４に示すとおりである。
る場合には数１１〜１４に示すとおりである。
【００５４】
【数１１】
【００５５】
【数１２】
【００５６】
【数１３】
【００５７】
【数１４】
【００５８】バンドパスフィルタＦの出力ｆは適応フィ
ルタＦＩＲに入力されてフィードフォワード制御信号ｆ
ｆを生成する。ｆｆはフィードバック制御信号ｆｂとと
もに入力Ｉに入力される。また、フィルタ出力ｆは位相
シフトフィルタＰで位相シフトされ出力ｐを生ずる。パ
ラメータ適応アルゴリズムＰＡＡは現ヘッド位置ｘおよ
び位相シフトフィルタ出力ｐとから適応的に係数を求
め、適応フィルタＦＩＲに適用する。
ルタＦＩＲに入力されてフィードフォワード制御信号ｆ
ｆを生成する。ｆｆはフィードバック制御信号ｆｂとと
もに入力Ｉに入力される。また、フィルタ出力ｆは位相
シフトフィルタＰで位相シフトされ出力ｐを生ずる。パ
ラメータ適応アルゴリズムＰＡＡは現ヘッド位置ｘおよ
び位相シフトフィルタ出力ｐとから適応的に係数を求
め、適応フィルタＦＩＲに適用する。
【００５９】位相シフトフィルタＰは、前記したとお
り、センサ信号が帯域制限されているので、２次程度の
簡単なフィルタでよい。たとえば数１５に示すような入
力をｆ（ｎ）、出力をｐ（ｎ）とするフィルタを適用で
きる。
り、センサ信号が帯域制限されているので、２次程度の
簡単なフィルタでよい。たとえば数１５に示すような入
力をｆ（ｎ）、出力をｐ（ｎ）とするフィルタを適用で
きる。
【００６０】
【数１５】
ただしＡｐ、Ｂｐ、Ｃｐは以下のとおりである。
【００６１】
【数１６】
【００６２】図５は、数１５、１６に示す位相シフトフ
ィルタによる位相と、前記クローズドループの伝達関数
Ｇ／（１＋ＧＨ）の位相とを比較したグラフである。曲
線２０（実線）がＧ／（１＋ＧＨ）の位相を、曲線２１
（破線）が位相シフトフィルタを、曲線２２（一点鎖
線）がその差を示す。帯域制限した範囲２３で位相差は
±９０度の範囲におさまっている。ＬＭＳ方式の適応ア
ルゴリズムの場合、差がゼロになることが好ましいが、
この程度の範囲に位相差が収まっていれば安定に動作す
ることがわかっている。
ィルタによる位相と、前記クローズドループの伝達関数
Ｇ／（１＋ＧＨ）の位相とを比較したグラフである。曲
線２０（実線）がＧ／（１＋ＧＨ）の位相を、曲線２１
（破線）が位相シフトフィルタを、曲線２２（一点鎖
線）がその差を示す。帯域制限した範囲２３で位相差は
±９０度の範囲におさまっている。ＬＭＳ方式の適応ア
ルゴリズムの場合、差がゼロになることが好ましいが、
この程度の範囲に位相差が収まっていれば安定に動作す
ることがわかっている。
【００６３】図６は、本実施の形態の制御方法の一例を
示したフローチャートである。図６に示す手順はサンプ
リング周期毎に行われる。以下ｎ時点における処理を説
明する。ｎ時点のサンプリング信号を受けると処理を開
始し（ステップ３０）。ショックセンサＳの出力ｓ
（ｎ）を検出する（ステップ３１）。次に、ｓ（ｎ）を
用いてバンドパスフィルタＦの出力ｆ（ｎ）を計算する
（ステップ３２）。この計算には、数１０の式を用い
る。
示したフローチャートである。図６に示す手順はサンプ
リング周期毎に行われる。以下ｎ時点における処理を説
明する。ｎ時点のサンプリング信号を受けると処理を開
始し（ステップ３０）。ショックセンサＳの出力ｓ
（ｎ）を検出する（ステップ３１）。次に、ｓ（ｎ）を
用いてバンドパスフィルタＦの出力ｆ（ｎ）を計算する
（ステップ３２）。この計算には、数１０の式を用い
る。
【００６４】次に、ショックセンサＳの出力ｓ（ｎ）に
対するバンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ）の比が所与の
値より大きいかを判断する（ステップ３３）。ショック
センサＳの出力ｓ（ｎ）に対してバンドパスフィルタの
出力ｆ（ｎ）が小さい場合、帯域外の信号が悪影響を及
ぼすことが考えられる。そこで、出力ｆ（ｎ）が小さい
場合には以下のアルゴリズムを適用しないようにするも
のである。なお、前記出力の大小判断には、出力の絶対
値の平均値を用いることができる。たとえばステップ３
３では、バンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ）の絶対値の
平均値（Ｏｆ）をショックセンサＳの出力ｓ（ｎ）の絶
対値の平均値（Ｏｓ）で割り、その値が０．８以上であ
るかを判断して、以下のアルゴリズムを適用している。
対するバンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ）の比が所与の
値より大きいかを判断する（ステップ３３）。ショック
センサＳの出力ｓ（ｎ）に対してバンドパスフィルタの
出力ｆ（ｎ）が小さい場合、帯域外の信号が悪影響を及
ぼすことが考えられる。そこで、出力ｆ（ｎ）が小さい
場合には以下のアルゴリズムを適用しないようにするも
のである。なお、前記出力の大小判断には、出力の絶対
値の平均値を用いることができる。たとえばステップ３
３では、バンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ）の絶対値の
平均値（Ｏｆ）をショックセンサＳの出力ｓ（ｎ）の絶
対値の平均値（Ｏｓ）で割り、その値が０．８以上であ
るかを判断して、以下のアルゴリズムを適用している。
【００６５】ステップ３３の判断が真の場合（出力ｆ
（ｎ）が大きい場合）には、位相シフトフィルタの出力
ｐ（ｎ）の計算を行う。この計算には、数１５の式を用
いる。
（ｎ）が大きい場合）には、位相シフトフィルタの出力
ｐ（ｎ）の計算を行う。この計算には、数１５の式を用
いる。
【００６６】その後、適応フィルタの係数計算と適応フ
ィルタ出力を求める（ステップ３５）。適応フィルタの
係数をｒ０、ｒ１、・・・、ｒｍ−１とすると、これを
行列形式で表す。すなわち、 Ｒ（ｎ）＝［ｒ０ ｒ１ ・・・ ｒｍ−１］。
ィルタ出力を求める（ステップ３５）。適応フィルタの
係数をｒ０、ｒ１、・・・、ｒｍ−１とすると、これを
行列形式で表す。すなわち、 Ｒ（ｎ）＝［ｒ０ ｒ１ ・・・ ｒｍ−１］。
【００６７】以前のサンプリング時に求められている位
相シフトフィルタの出力ｐ（ｎ−１）、ｐ（ｎ−２）、
・・・、ｐ（ｎ−ｍ＋１）、と今回のサンプリング時に
求めた出力ｐ（ｎ）とから、行列Ｐ（ｎ）を生成する。
すなわち、 Ｐ（ｎ）＝［ｐ（ｎ） ｐ（ｎ−１） ・・・ ｐ（ｎ
−ｍ＋１）］。
相シフトフィルタの出力ｐ（ｎ−１）、ｐ（ｎ−２）、
・・・、ｐ（ｎ−ｍ＋１）、と今回のサンプリング時に
求めた出力ｐ（ｎ）とから、行列Ｐ（ｎ）を生成する。
すなわち、 Ｐ（ｎ）＝［ｐ（ｎ） ｐ（ｎ−１） ・・・ ｐ（ｎ
−ｍ＋１）］。
【００６８】ＬＭＳ方式の適応アルゴリズムを適用すれ
ば、 Ｒ（ｎ）＝Ｒ（ｎ−１）−２αｘ（ｎ）Ｐ（ｎ）、 となる。
ば、 Ｒ（ｎ）＝Ｒ（ｎ−１）−２αｘ（ｎ）Ｐ（ｎ）、 となる。
【００６９】一方、以前のサンプリング時に求められて
いるバンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ−１）、ｆ（ｎ−
２）、・・・、ｆ（ｎ−ｍ＋１）、と今回のサンプリン
グ時に求めた出力ｆ（ｎ）とから、行列Ｆ（ｎ）を生成
する。すなわち、 Ｆ（ｎ）＝［ｆ（ｎ） ｆ（ｎ−１） ・・・ ｆ（ｎ
−ｍ＋１）］。
いるバンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ−１）、ｆ（ｎ−
２）、・・・、ｆ（ｎ−ｍ＋１）、と今回のサンプリン
グ時に求めた出力ｆ（ｎ）とから、行列Ｆ（ｎ）を生成
する。すなわち、 Ｆ（ｎ）＝［ｆ（ｎ） ｆ（ｎ−１） ・・・ ｆ（ｎ
−ｍ＋１）］。
【００７０】適応フィルタの出力ｌ（ｎ）は、
ｌ（ｎ）＝Ｒ（ｎ）Ｆ（ｎ）、
となる。ｌ（ｎ）は安定に出力されるフィードフォワー
ド制御信号である。
ド制御信号である。
【００７１】このようにして求めたｌ（ｎ）を加えて、
コントローラ出力を得る（ステップ３６）。コントロー
ラ出力は、数１７のようになる。
コントローラ出力を得る（ステップ３６）。コントロー
ラ出力は、数１７のようになる。
【００７２】
【数１７】
【００７３】一方、ステップ３３の判断が偽の場合は、
ステップ３４以下の手順を実行せずに、コントローラ出
力の計算を行う（ステップ３７）。前記したとおり、バ
ンドパスフィルタＦの帯域外の信号がアルゴリズムに悪
影響を与えることを避けるため、ショックセンサＳの出
力ｓ（ｎ）に対してバンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ）
が小さい場合、アルゴリズムを適用しないようにするも
のである。つまり、ショックセンサＳの出力ｓ（ｎ）の
絶対値の平均値（Ｏｓ）に対してバンドパスフィルタの
出力ｆ（ｎ）の絶対値の平均値（Ｏｆ）が０．８以下で
ある場合には数１８の式を用いたコントローラ出力の計
算を行う。
ステップ３４以下の手順を実行せずに、コントローラ出
力の計算を行う（ステップ３７）。前記したとおり、バ
ンドパスフィルタＦの帯域外の信号がアルゴリズムに悪
影響を与えることを避けるため、ショックセンサＳの出
力ｓ（ｎ）に対してバンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ）
が小さい場合、アルゴリズムを適用しないようにするも
のである。つまり、ショックセンサＳの出力ｓ（ｎ）の
絶対値の平均値（Ｏｓ）に対してバンドパスフィルタの
出力ｆ（ｎ）の絶対値の平均値（Ｏｆ）が０．８以下で
ある場合には数１８の式を用いたコントローラ出力の計
算を行う。
【００７４】
【数１８】
【００７５】以上説明したような方法を適用した制御の
一例を図７に示す。図７は、外乱として２８０Ｈｚの正
弦波が加わった場合のヘッド位置を、サンプルを横軸に
示したグラフである。サンプルは、任意のサンプリング
時点を表すものであり、サンプル時間（周期）Ｔを乗ず
ることによって時間の次元に変換される。曲線４０が本
実施の形態のＬＭＳ適応フィルタを適用した場合、曲線
４１が適用しない場合である。適応フィルタの場合には
フィードフォワードを受けて、次第に外乱の影響が減衰
している様子がわかる。対して、本実施の形態の適応フ
ィルタを用いない場合、外乱の影響を受け続けているこ
とがわかる。
一例を図７に示す。図７は、外乱として２８０Ｈｚの正
弦波が加わった場合のヘッド位置を、サンプルを横軸に
示したグラフである。サンプルは、任意のサンプリング
時点を表すものであり、サンプル時間（周期）Ｔを乗ず
ることによって時間の次元に変換される。曲線４０が本
実施の形態のＬＭＳ適応フィルタを適用した場合、曲線
４１が適用しない場合である。適応フィルタの場合には
フィードフォワードを受けて、次第に外乱の影響が減衰
している様子がわかる。対して、本実施の形態の適応フ
ィルタを用いない場合、外乱の影響を受け続けているこ
とがわかる。
【００７６】本実施の形態によれば、系のモデル化が理
想的に行えない場合であっても、適応フィルタを用いて
フィルタ係数の最適化が可能になる。しかも、センサ出
力を帯域制限するため、位相シフトフィルタとして次数
の低い単純なフィルタを用いることができる。これによ
り、実用的な範囲内において、安定なシステムを容易に
得ることが可能になる。
想的に行えない場合であっても、適応フィルタを用いて
フィルタ係数の最適化が可能になる。しかも、センサ出
力を帯域制限するため、位相シフトフィルタとして次数
の低い単純なフィルタを用いることができる。これによ
り、実用的な範囲内において、安定なシステムを容易に
得ることが可能になる。
【００７７】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００７８】たとえば、位相シフトフィルタの次数は２
次には限られない。制限する帯域幅が狭ければ、１次フ
ィルタであても十分実用的なシステムを構成できる。
次には限られない。制限する帯域幅が狭ければ、１次フ
ィルタであても十分実用的なシステムを構成できる。
【００７９】また、バンドパスフィルタＦ、適応フィル
タＦＩＲを複数設け、これらを並列に接続しても良い。
この場合、狭い帯域のバンドパスフィルタＦであっても
広い帯域を複数のフィルタでカバーできる。なお、この
場合、適応フィルタＦＩＲ毎に位相シフトフィルタＰお
よびパラメータ適応アルゴリズムＰＡＡを用意すること
はもとよりである。
タＦＩＲを複数設け、これらを並列に接続しても良い。
この場合、狭い帯域のバンドパスフィルタＦであっても
広い帯域を複数のフィルタでカバーできる。なお、この
場合、適応フィルタＦＩＲ毎に位相シフトフィルタＰお
よびパラメータ適応アルゴリズムＰＡＡを用意すること
はもとよりである。
【００８０】また、適応フィルタはＬＭＳには限られな
い。その他学習効果によって適応的にパラメータを変更
するフィルタを適用できる。
い。その他学習効果によって適応的にパラメータを変更
するフィルタを適用できる。
【００８１】また、前記実施の形態では、主にＨＤＤに
本発明を適用した例を示したが、ＨＤＤに限らず、ＣＤ
（compact disk）、ＤＶＤ（digital video disk）、光
磁気ディスク等その他の回転型の記録媒体を有する記録
装置に適用できる。
本発明を適用した例を示したが、ＨＤＤに限らず、ＣＤ
（compact disk）、ＤＶＤ（digital video disk）、光
磁気ディスク等その他の回転型の記録媒体を有する記録
装置に適用できる。
【００８２】
【発明の効果】本発明で開示される発明のうち、代表的
なものによって得られる効果は、以下の通りである。す
なわち、ショックセンサを備え、その出力を適応的に処
理してフィードフォワード信号を得る回転記録装置にお
いて、実用的な範囲での安定な動作を実現できる。
なものによって得られる効果は、以下の通りである。す
なわち、ショックセンサを備え、その出力を適応的に処
理してフィードフォワード信号を得る回転記録装置にお
いて、実用的な範囲での安定な動作を実現できる。
【図１】本発明の一実施の形態であるハードディスク装
置の一例を示したブロック図である。
置の一例を示したブロック図である。
【図２】ハードディスクコントローラ８の部分とその周
辺の部材をさらに詳しく示したブロック図である。
辺の部材をさらに詳しく示したブロック図である。
【図３】本実施の形態の制御系をモデル化して例示した
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】本実施の形態のバンドパスフィルタのゲイン特
性を示したグラフである。
性を示したグラフである。
【図５】本実施の形態の位相シフトフィルタによる位相
とクローズドループの伝達関数Ｇ／（１＋ＧＨ）の位相
とを比較したグラフである。
とクローズドループの伝達関数Ｇ／（１＋ＧＨ）の位相
とを比較したグラフである。
【図６】本実施の形態の制御方法の一例を示したフロー
チャートである。
チャートである。
【図７】外乱として280Hzの正弦波が加わった場合のヘ
ッド位置をサンプル（時間）を横軸に示したグラフであ
る。
ッド位置をサンプル（時間）を横軸に示したグラフであ
る。
【図８】ショックセンサからの信号を適応的にフィード
フォワードする従来方式の制御系の一例を示したブロッ
ク図である。
フォワードする従来方式の制御系の一例を示したブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１…ハードディスク装置、２…磁気記録媒体、３…ヘッ
ド、４…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、５…アーム、
６…ヘッドプリアンプ、７…サーボチャネル、８…ハー
ドディスクコントローラ、９…ＶＣＭドライバ、１０…
ショックセンサ、１１…バス、１２…ＲＡＭ、１３…Ｒ
ＯＭ、１４…インタフェイス、１５…ホスト装置、１６
…サーボロジック手段、１７…位置生成手段、１８…サ
ーボコントローラ、１９…ＭＰＵ、Ｆ…バンドパスフィ
ルタ、ＦＩＲ…適応フィルタ、Ｇ…ＶＣＭ系の伝達関
数、Ｈ…コントローラの伝達関数、Ｉ…入力点、ＭＳ…
機構系、Ｐ…位相シフトフィルタ、ＰＡＡ…適応アルゴ
リズム、Ｓ…ショックセンサ、ｅｆ…外乱、ｆｂ…フィ
ードバック制御信号、ｆｆ…フィードフォワード制御信
号。
ド、４…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、５…アーム、
６…ヘッドプリアンプ、７…サーボチャネル、８…ハー
ドディスクコントローラ、９…ＶＣＭドライバ、１０…
ショックセンサ、１１…バス、１２…ＲＡＭ、１３…Ｒ
ＯＭ、１４…インタフェイス、１５…ホスト装置、１６
…サーボロジック手段、１７…位置生成手段、１８…サ
ーボコントローラ、１９…ＭＰＵ、Ｆ…バンドパスフィ
ルタ、ＦＩＲ…適応フィルタ、Ｇ…ＶＣＭ系の伝達関
数、Ｈ…コントローラの伝達関数、Ｉ…入力点、ＭＳ…
機構系、Ｐ…位相シフトフィルタ、ＰＡＡ…適応アルゴ
リズム、Ｓ…ショックセンサ、ｅｆ…外乱、ｆｂ…フィ
ードバック制御信号、ｆｆ…フィードフォワード制御信
号。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 木坂 正志
神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本アイ・
ビー・エム株式会社 藤沢事業所内
Ｆターム(参考） 5D088 MM09 PP01 QQ06 SS11 TT10
UU07
5D096 VV03
5H004 GA07 GA09 GB20 HA07 HB07
HB20 JB15 JB22 JB24 KB33
KC33 KC55 LA13 MA11 MA14
Claims (14)
- 【請求項１】 回転駆動される記録媒体から少なくとも
情報の読出しを行うヘッドと、 前記ヘッドを駆動するヘッド駆動手段と、 前記ヘッドの前記記録媒体における現位置データを出力
するヘッド位置検出手段と、 前記現位置データと目標位置との偏差をその入力とし、
前記ヘッド駆動手段へのフィードバック制御信号を生成
するコントローラと、 回転記録装置に作用する外乱を検出するセンサと、 前記センサの出力信号を所与の周波数帯域で通過させる
バンドパスフィルタと、 前記バンドパスフィルタの出力信号を入力とし、前記ヘ
ッド駆動手段へのフィードフォワード制御信号を生成す
る適応フィルタと、 前記バンドパスフィルタの出力信号の位相をシフトさせ
る位相シフトフィルタと、 前記偏差および前記位相シフトフィルタの出力信号から
前記適応フィルタの各係数を算出する適応アルゴリズム
手段と、 を有する回転記録装置。 - 【請求項２】 前記位相シフトフィルタは、前記位相シ
フトフィルタを通過した信号の位相と、伝達関数がＧ／
（１＋ＧＨ）で表現されるモデル（ただし、Ｇは前記ヘ
ッド駆動手段およびヘッド位置検出手段の伝達関数、Ｈ
は前記コントローラの伝達関数である）を通過した信号
の位相との位相差が、前記周波数帯域の領域において所
与の範囲内にあるものである請求項１記載の回転記録装
置。 - 【請求項３】 前記所与の範囲は、±９０度の範囲であ
る請求項２記載の回転記録装置。 - 【請求項４】 前記位相シフトフィルタの次数は、前記
モデルの次数より低い請求項２記載の回転記録装置。 - 【請求項５】 前記位相シフトフィルタの次数は、２次
またはそれ以下である請求項２記載の回転記録装置。 - 【請求項６】 前記バンドパスフィルタの通過域は、２
００Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲である請求項１記載の回転
記録装置。 - 【請求項７】 複数組の、前記バンドパスフィルタ、適
応フィルタ、位相シフトフィルタ、および、適応アルゴ
リズム手段を有する請求項１記載の回転記録装置。 - 【請求項８】 回転駆動される記録媒体から少なくとも
情報の読出しを行うヘッドと、前記ヘッドを駆動するヘ
ッド駆動手段と、前記ヘッドの前記記録媒体における現
位置データを出力するヘッド位置検出手段と、前記現位
置データと目標位置との偏差をその入力とし、前記ヘッ
ド駆動手段へのフィードバック制御信号を生成するコン
トローラと、回転記録装置に作用する外乱を検出するセ
ンサと、を有する回転記録装置の制御方法であって、 前記センサの出力をサンプリングして離散化および量子
化されたセンサ出力ｓ（ｎ）を取得するステップと、 前記センサ出力ｓ（ｎ）を用いて、所与の周波数帯域の
通過域を持つバンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ）を計算
するステップと、 前記出力ｆ（ｎ）を用いて、位相シフトフィルタの出力
ｐ（ｎ）を計算するステップと、 前記出力ｐ（ｎ）およびそれ以前のサンプリングにおけ
る値を要素とする配列Ｐ（ｎ）を用いて、適応フィルタ
の各係数Ｒ（ｎ）を計算するステップと、 前記出力ｆ（ｎ）およびそれ以前のサンプリングにおけ
る値を要素とする配列Ｆ（ｎ）、および、前記係数Ｒ
（ｎ）を用いて、適応フィルタの出力ｌ（ｎ）を計算す
るステップと、 前記出力ｌ（ｎ）を前記フィードバック制御信号に加
え、前記ヘッド駆動手段に入力するステップと、 を含む方法。 - 【請求項９】 前記センサ出力ｓ（ｎ）に対する前記バ
ンドパスフィルタの出力ｆ（ｎ）の比が、所与の値より
大であるかを判断するステップをさらに有し、 前記判断が真の場合には、前記ｐ（ｎ）、Ｒ（ｎ）、ｌ
（ｎ）の計算をすることなく、前記出力ｌ（ｎ）を加え
ない前記フィードバック制御信号を前記ヘッド駆動手段
に入力する請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 前記位相シフトフィルタは、前記位相
シフトフィルタを通過した信号の位相と、伝達関数がＧ
／（１＋ＧＨ）で表現されるモデル（ただし、Ｇは前記
ヘッド駆動手段およびヘッド位置検出手段の伝達関数、
Ｈは前記コントローラの伝達関数である）を通過した信
号の位相との位相差が、前記周波数帯域の領域において
所与の範囲内にあるものである請求項８記載の方法。 - 【請求項１１】 前記所与の範囲は、±９０度の範囲で
ある請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 前記位相シフトフィルタの次数は、前
記モデルの次数より低い請求項１０記載の方法。 - 【請求項１３】 前記位相シフトフィルタの次数は、２
次またはそれ以下である請求項１０記載の方法。 - 【請求項１４】 前記バンドパスフィルタの通過域は、
２００Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲である請求項８記載の方
法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2001290031A JP2003109336A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 回転記録装置およびその制御方法 |
| US10/245,258 US6958882B2 (en) | 2001-09-21 | 2002-09-17 | Shock control for rotational recording apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001290031A JP2003109336A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 回転記録装置およびその制御方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003109336A true JP2003109336A (ja) | 2003-04-11 |
Family
ID=19112430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001290031A Pending JP2003109336A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 回転記録装置およびその制御方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6958882B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003109336A (ja) |
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| JP2010135006A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | ディスク・ドライブ及びそのヘッドのサーボ制御方法 |
| JP2010203231A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Nissan Motor Co Ltd | フィードバック制御装置 |
| JP2011086351A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | ディスク・ドライブ |
| JP2011118980A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | ディスク・ドライブ及びヘッド位置決め制御方法 |
| US11875821B2 (en) | 2022-03-24 | 2024-01-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Disk device |
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| US8896955B1 (en) | 2010-08-31 | 2014-11-25 | Western Digital Technologies, Inc. | Adaptive track follow control |
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- 2001-09-21 JP JP2001290031A patent/JP2003109336A/ja active Pending
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2002
- 2002-09-17 US US10/245,258 patent/US6958882B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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