JP2003157630A - 位置決め制御装置 - Google Patents
位置決め制御装置Info
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- JP2003157630A JP2003157630A JP2001351925A JP2001351925A JP2003157630A JP 2003157630 A JP2003157630 A JP 2003157630A JP 2001351925 A JP2001351925 A JP 2001351925A JP 2001351925 A JP2001351925 A JP 2001351925A JP 2003157630 A JP2003157630 A JP 2003157630A
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Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気ディスク装置の位置決め制御系におい
て、ＶＣＭ電流に飽和が生じた際にも位置軌道及び速度
軌道に対してヘッド位置を高精度に追従させることを目
的とする。 【解決手段】 制御プログラム内に内部モデル４２〜４
４と軌道生成部４０を構築し、生成された位置軌道と速
度軌道、及び内部モデル位置と内部モデル速度に基づ
き、第一の操作信号Ｕｍｆを一定サンプル時間Ｔｕ出力
した後、第二の操作信号Ｕｍｓを一定サンプル時間Ｔｕ
出力する操作信号を、２×Ｔｕ秒後の内部モデルの出力
する位置Ｐｍ及び速度Ｖｍが生成された位置軌道及び速
度軌道と一致するようにモデル制御部４１でＵｍｆ、Ｕ
ｍｓを算出する。また、ヘッド移動用ボイスコイル電流
の飽和がその検出器４８で検出されたときは、検出した
ボイスコイル電流から位置フィードバック信号Ｕｈを差
し引いた信号を内部モデル入力とすることでモデルを制
御対象に追随させて制御性能の劣化を防ぐ。
て、ＶＣＭ電流に飽和が生じた際にも位置軌道及び速度
軌道に対してヘッド位置を高精度に追従させることを目
的とする。 【解決手段】 制御プログラム内に内部モデル４２〜４
４と軌道生成部４０を構築し、生成された位置軌道と速
度軌道、及び内部モデル位置と内部モデル速度に基づ
き、第一の操作信号Ｕｍｆを一定サンプル時間Ｔｕ出力
した後、第二の操作信号Ｕｍｓを一定サンプル時間Ｔｕ
出力する操作信号を、２×Ｔｕ秒後の内部モデルの出力
する位置Ｐｍ及び速度Ｖｍが生成された位置軌道及び速
度軌道と一致するようにモデル制御部４１でＵｍｆ、Ｕ
ｍｓを算出する。また、ヘッド移動用ボイスコイル電流
の飽和がその検出器４８で検出されたときは、検出した
ボイスコイル電流から位置フィードバック信号Ｕｈを差
し引いた信号を内部モデル入力とすることでモデルを制
御対象に追随させて制御性能の劣化を防ぐ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置決め制御装置
に係り、特に磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御に
好適な位置決め制御装置に関する。
に係り、特に磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御に
好適な位置決め制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータの外部記憶装置として用い
られる磁気ディスク装置は、磁気ヘッドが回転している
磁気ディスク面上の目的とするトラックに移動してデー
タの記録再生を行っており、磁気ディスク装置に対する
データアクセスの処理速度を向上するため、磁気ヘッド
を高速かつ高精度に目標とするトラック位置へ移動する
ことが必要である。この磁気ヘッドの位置決め制御装置
の従来技術としては、例えば、特開平４−０００５０８
号に示されているものがある。この技術では、ヘッド位
置及びヘッド移動速度を検出し、検出したヘッド位置と
目標位置との偏差から目標位置へ到達するための速度軌
道（プロファイル）及びヘッド駆動電流の軌道を生成
し、速度軌道の示す速度と検出したヘッド移動速度の誤
差及びヘッド駆動電流軌道の示す値に応じてヘッド駆動
電流をフィードバック制御している。また、特開２００
１−１３５０５０号には、上記と同様なフィードバック
制御に加えて、ヘッド駆動電流に対応する加速度信号を
入力としてヘッドをフィードフォワード制御する機能を
付加し、これによってフィードバック制御で生じるオー
バーミュートを防止する技術が開示されている。
られる磁気ディスク装置は、磁気ヘッドが回転している
磁気ディスク面上の目的とするトラックに移動してデー
タの記録再生を行っており、磁気ディスク装置に対する
データアクセスの処理速度を向上するため、磁気ヘッド
を高速かつ高精度に目標とするトラック位置へ移動する
ことが必要である。この磁気ヘッドの位置決め制御装置
の従来技術としては、例えば、特開平４−０００５０８
号に示されているものがある。この技術では、ヘッド位
置及びヘッド移動速度を検出し、検出したヘッド位置と
目標位置との偏差から目標位置へ到達するための速度軌
道（プロファイル）及びヘッド駆動電流の軌道を生成
し、速度軌道の示す速度と検出したヘッド移動速度の誤
差及びヘッド駆動電流軌道の示す値に応じてヘッド駆動
電流をフィードバック制御している。また、特開２００
１−１３５０５０号には、上記と同様なフィードバック
制御に加えて、ヘッド駆動電流に対応する加速度信号を
入力としてヘッドをフィードフォワード制御する機能を
付加し、これによってフィードバック制御で生じるオー
バーミュートを防止する技術が開示されている。
【０００３】また、論文「マルチレートサンプリングを
用いた完全追従制御法による磁気ディスク装置のシーク
制御」（藤本他、電気学会論文誌D産業応用部門誌１２
０巻１０号、１１５７〜１１６４ページ、２０００年１
０月）には図３に示す位置決め装置が開示されている。
この装置では、図示しない目標位置へ到達するまでの目
標位置Ｐｏが与えられると、軌道生成部３１はまず目標
位置へ到達するまでの時間（シークタイム）を求める。
そして、ヘッド駆動の制御周期をトラック位置検出周期
２Ｔｕの半分のＴｕとしたとき、上記シークタイムを実
現するための、２Ｔｕごとにその値が変化する位置軌道
Ｐｔと速度軌道Ｖｔを求める。加速度生成部３２は、上
記の位置軌道Ｐｔと速度軌道Ｖｔを用いて、フィードフ
ォワード制御信号Ｕｍを次式により算出する
用いた完全追従制御法による磁気ディスク装置のシーク
制御」（藤本他、電気学会論文誌D産業応用部門誌１２
０巻１０号、１１５７〜１１６４ページ、２０００年１
０月）には図３に示す位置決め装置が開示されている。
この装置では、図示しない目標位置へ到達するまでの目
標位置Ｐｏが与えられると、軌道生成部３１はまず目標
位置へ到達するまでの時間（シークタイム）を求める。
そして、ヘッド駆動の制御周期をトラック位置検出周期
２Ｔｕの半分のＴｕとしたとき、上記シークタイムを実
現するための、２Ｔｕごとにその値が変化する位置軌道
Ｐｔと速度軌道Ｖｔを求める。加速度生成部３２は、上
記の位置軌道Ｐｔと速度軌道Ｖｔを用いて、フィードフ
ォワード制御信号Ｕｍを次式により算出する
【数１】
但しＰｔｂ、Ｖｔｂは２Ｔｕ前に算出したＰｔ、Ｖｔの
値であり、ｎはシーク動作開始時点よりＴｕを一周期と
して何周期目かを表す整数である。モデル３３は制御対
象を表すモデルで、例えば２重積分及び時間遅れを含む
系として与える。このモデルは（数１）で求められたフ
ィードフォワード制御信号Ｕｍから位置フィードバック
モデル位置信号Ｐｆを算出し、これから実際に検出され
た制御対象３５の位置信号Ｐとの差が誤差信号ｅとして
位置制御器３４へ入力され、ここでフィードバック制御
信号Ｕｈが生成される。制御対象３５は、フィードフォ
ワード制御信号Ｕｍ及びフィードバック制御信号Ｕｈの
和の制御信号Ｄにより制御される。
値であり、ｎはシーク動作開始時点よりＴｕを一周期と
して何周期目かを表す整数である。モデル３３は制御対
象を表すモデルで、例えば２重積分及び時間遅れを含む
系として与える。このモデルは（数１）で求められたフ
ィードフォワード制御信号Ｕｍから位置フィードバック
モデル位置信号Ｐｆを算出し、これから実際に検出され
た制御対象３５の位置信号Ｐとの差が誤差信号ｅとして
位置制御器３４へ入力され、ここでフィードバック制御
信号Ｕｈが生成される。制御対象３５は、フィードフォ
ワード制御信号Ｕｍ及びフィードバック制御信号Ｕｈの
和の制御信号Ｄにより制御される。
【０００４】また、論文“Multi-rate Two-Degree-of-F
reedom Control for Fast and Vibration-less Seeking
of Hard Disk Drives”（Shinsuke Nakagawaら,The Am
erican Control Conference, 25 27, July, 2001, Arl
ington）では、前述の藤本らによる方法に対して、機構
共振特性を考慮した目標位置軌道の算出方法を提案し、
更なる性能改善を実現している。
reedom Control for Fast and Vibration-less Seeking
of Hard Disk Drives”（Shinsuke Nakagawaら,The Am
erican Control Conference, 25 27, July, 2001, Arl
ington）では、前述の藤本らによる方法に対して、機構
共振特性を考慮した目標位置軌道の算出方法を提案し、
更なる性能改善を実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】藤本らの手法およびNa
kagawaらの手法は、算出した位置軌道及び速度軌道にヘ
ッド位置を追従させるフィードフォワード制御系と、ヘ
ッド位置と目標位置軌道の偏差を圧縮するフィードバッ
ク制御系によって構成されており、フィードフォワード
制御系による電流指令値と実際のアクチュエータに流れ
る電流値に差異がなければ良好な追従特性を実現可能で
ある。しかし、ヘッドの移動距離が大きいときは、大き
な駆動電流を流そうとする制御信号となるために、ヘッ
ドを起動するアクチュエータで電流飽和が生じ易い。ア
クチュエータでの電流飽和などにより、フィードフォワ
ード制御系による電流指令値と実際にアクチュエータに
流れる電流値との間に大きな差が生じた場合、ヘッド位
置Ｐと位置フィードバック用モデル位置信号Ｐｆの偏差
が増大し、アンチワインドアップ現象による追従性能の
悪化が避けられない。また、フィードフォワード入力を
計算する際に発生する演算誤差や数値の丸め誤差によっ
て、位置フィードバック用モデル位置信号Ｐｆとヘッド
位置Ｐの偏差が増大することも問題となる。
kagawaらの手法は、算出した位置軌道及び速度軌道にヘ
ッド位置を追従させるフィードフォワード制御系と、ヘ
ッド位置と目標位置軌道の偏差を圧縮するフィードバッ
ク制御系によって構成されており、フィードフォワード
制御系による電流指令値と実際のアクチュエータに流れ
る電流値に差異がなければ良好な追従特性を実現可能で
ある。しかし、ヘッドの移動距離が大きいときは、大き
な駆動電流を流そうとする制御信号となるために、ヘッ
ドを起動するアクチュエータで電流飽和が生じ易い。ア
クチュエータでの電流飽和などにより、フィードフォワ
ード制御系による電流指令値と実際にアクチュエータに
流れる電流値との間に大きな差が生じた場合、ヘッド位
置Ｐと位置フィードバック用モデル位置信号Ｐｆの偏差
が増大し、アンチワインドアップ現象による追従性能の
悪化が避けられない。また、フィードフォワード入力を
計算する際に発生する演算誤差や数値の丸め誤差によっ
て、位置フィードバック用モデル位置信号Ｐｆとヘッド
位置Ｐの偏差が増大することも問題となる。
【０００６】本発明は、前記したShinsuke Nakagawaら
の技術を改善し、アクチュエータにおいて電流飽和が生
じた場合や演算による誤差が問題となる場合にも制御性
能が悪化しないようにした位置決め制御装置の実現を目
的とする。
の技術を改善し、アクチュエータにおいて電流飽和が生
じた場合や演算による誤差が問題となる場合にも制御性
能が悪化しないようにした位置決め制御装置の実現を目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁気記録媒体
の記録及び再生の少なくとも一方を行うヘッドを目標と
する位置へ移動させるための位置決め制御装置におい
て、与えられた目標位置へヘッドを移動させるシーク時
間及びそのシーク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌
道をヘッド位置検出手段により検出された位置信号のサ
ンプリング周期Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出する軌道
生成手段と、ヘッド駆動信号が出力されてから位置信号
が検出されて出力されるまでのヘッド駆動手段を含むヘ
ッド系の剛体モデル及び無駄時間モデルと、前記剛体モ
デルにより算出された剛体モデル位置及び剛体モデル速
度が前記位置信号の次のサンプリング時点に於いて前記
位置軌道及び速度軌道のそれぞれと一致するようにする
ための第１及び第２モデルフィードバック制御信号を前
記サンプリング周期Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出する
モデル制御手段と、前記剛体モデル及び無駄時間モデル
を用いて算出された位置フィードバック用モデル位置と
前記検出された位置信号との偏差に基づきフィードバッ
ク制御信号を算出する位置制御手段と、ヘッド駆動手段
に流れる駆動電流が飽和しているか否かを検出する飽和
検出手段と、前記位置信号の偶数回目のサンプリング時
点の時は前記第１モデルフィードバック制御信号を、奇
数回目のサンプリング時点の時は前記第２モデルフィー
ドバック制御信号を入力制御信号とするとともに、前記
飽和検出手段により前記駆動電流が飽和していないと判
定されたときには前記入力制御信号を前記剛体モデル入
力としかつ前記位置制御手段により算出されたフィード
バック制御信号と前記入力制御信号との和を前記ヘッド
駆動信号として前記ヘッド系へ出力し、前記駆動電流が
飽和していると判定されたときには前記駆動電流に対応
するヘッド加速度から前記位置制御手段により算出され
たフィードバック制御信号を差し引いた信号を前記剛体
モデルへのモデル入力としかつ前記入力制御信号もしく
は前記ヘッド加速度を前記ヘッド駆動信号として前記ヘ
ッド系へ出力する切替手段と、を備えたことを特徴とす
る位置決め制御装置を開示する。
の記録及び再生の少なくとも一方を行うヘッドを目標と
する位置へ移動させるための位置決め制御装置におい
て、与えられた目標位置へヘッドを移動させるシーク時
間及びそのシーク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌
道をヘッド位置検出手段により検出された位置信号のサ
ンプリング周期Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出する軌道
生成手段と、ヘッド駆動信号が出力されてから位置信号
が検出されて出力されるまでのヘッド駆動手段を含むヘ
ッド系の剛体モデル及び無駄時間モデルと、前記剛体モ
デルにより算出された剛体モデル位置及び剛体モデル速
度が前記位置信号の次のサンプリング時点に於いて前記
位置軌道及び速度軌道のそれぞれと一致するようにする
ための第１及び第２モデルフィードバック制御信号を前
記サンプリング周期Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出する
モデル制御手段と、前記剛体モデル及び無駄時間モデル
を用いて算出された位置フィードバック用モデル位置と
前記検出された位置信号との偏差に基づきフィードバッ
ク制御信号を算出する位置制御手段と、ヘッド駆動手段
に流れる駆動電流が飽和しているか否かを検出する飽和
検出手段と、前記位置信号の偶数回目のサンプリング時
点の時は前記第１モデルフィードバック制御信号を、奇
数回目のサンプリング時点の時は前記第２モデルフィー
ドバック制御信号を入力制御信号とするとともに、前記
飽和検出手段により前記駆動電流が飽和していないと判
定されたときには前記入力制御信号を前記剛体モデル入
力としかつ前記位置制御手段により算出されたフィード
バック制御信号と前記入力制御信号との和を前記ヘッド
駆動信号として前記ヘッド系へ出力し、前記駆動電流が
飽和していると判定されたときには前記駆動電流に対応
するヘッド加速度から前記位置制御手段により算出され
たフィードバック制御信号を差し引いた信号を前記剛体
モデルへのモデル入力としかつ前記入力制御信号もしく
は前記ヘッド加速度を前記ヘッド駆動信号として前記ヘ
ッド系へ出力する切替手段と、を備えたことを特徴とす
る位置決め制御装置を開示する。
【０００８】更に本発明は、磁気記録媒体の記録及び再
生の少なくとも一方を行うヘッドを目標とする位置へ移
動させるための位置決め制御装置において、与えられた
目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及びそのシー
ク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道をヘッド位置
検出手段により検出された位置信号のサンプリング周期
Ｔｓごとに算出する軌道生成手段と、ヘッド駆動信号が
出力されてから位置信号が検出されて出力されるまでの
ヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体モデル及び無駄時
間モデルと、前記剛体モデルにより算出された剛体モデ
ル位置及び剛体モデル速度が前記位置信号の次のサンプ
リング時点に於いて前記位置軌道及び速度軌道のそれぞ
れと一致するようにするための第１及び第２モデルフィ
ードバック制御信号を前記サンプリング周期Ｔｓごとに
算出するモデル制御手段と、前記剛体モデル及び無駄時
間モデルを用いて算出された位置フィードバック用モデ
ル位置と前記検出された位置信号との偏差に基づきフィ
ードバック制御信号を算出する位置制御手段と、ヘッド
駆動手段に流れる駆動電流が飽和しているか否かを検出
する飽和検出手段と、前記位置信号のサンプリング時点
よりサンプリング周期Ｔｓの前半の（１／２）Ｔｓの間
は前記第１モデルフィードバック制御信号を、後半の
（１／２）Ｔｓの間は前記第２モデルフィードバック制
御信号を入力制御信号とするとともに、前記飽和検出手
段により前記駆動電流が飽和していないと判定されたと
きには前記入力制御信号を前記剛体モデル入力としかつ
前記位置制御手段により算出されたフィードバック制御
信号と前記入力制御信号との和を前記ヘッド駆動信号と
して前記ヘッド系へ出力し、前記駆動電流が飽和してい
ると判定されたときには前記駆動電流に対応するヘッド
加速度から前記位置制御手段により算出されたフィード
バック制御信号を差し引いた信号を前記剛体モデルへの
モデル入力としかつ前記入力制御信号もしくは前記ヘッ
ド加速度を前記ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出
力する切替手段と、を備えたことを特徴とする位置決め
制御装置を開示する。
生の少なくとも一方を行うヘッドを目標とする位置へ移
動させるための位置決め制御装置において、与えられた
目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及びそのシー
ク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道をヘッド位置
検出手段により検出された位置信号のサンプリング周期
Ｔｓごとに算出する軌道生成手段と、ヘッド駆動信号が
出力されてから位置信号が検出されて出力されるまでの
ヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体モデル及び無駄時
間モデルと、前記剛体モデルにより算出された剛体モデ
ル位置及び剛体モデル速度が前記位置信号の次のサンプ
リング時点に於いて前記位置軌道及び速度軌道のそれぞ
れと一致するようにするための第１及び第２モデルフィ
ードバック制御信号を前記サンプリング周期Ｔｓごとに
算出するモデル制御手段と、前記剛体モデル及び無駄時
間モデルを用いて算出された位置フィードバック用モデ
ル位置と前記検出された位置信号との偏差に基づきフィ
ードバック制御信号を算出する位置制御手段と、ヘッド
駆動手段に流れる駆動電流が飽和しているか否かを検出
する飽和検出手段と、前記位置信号のサンプリング時点
よりサンプリング周期Ｔｓの前半の（１／２）Ｔｓの間
は前記第１モデルフィードバック制御信号を、後半の
（１／２）Ｔｓの間は前記第２モデルフィードバック制
御信号を入力制御信号とするとともに、前記飽和検出手
段により前記駆動電流が飽和していないと判定されたと
きには前記入力制御信号を前記剛体モデル入力としかつ
前記位置制御手段により算出されたフィードバック制御
信号と前記入力制御信号との和を前記ヘッド駆動信号と
して前記ヘッド系へ出力し、前記駆動電流が飽和してい
ると判定されたときには前記駆動電流に対応するヘッド
加速度から前記位置制御手段により算出されたフィード
バック制御信号を差し引いた信号を前記剛体モデルへの
モデル入力としかつ前記入力制御信号もしくは前記ヘッ
ド加速度を前記ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出
力する切替手段と、を備えたことを特徴とする位置決め
制御装置を開示する。
【０００９】更に本発明は、磁気記録媒体の記録及び再
生の少なくとも一方を行うヘッドを目標とする位置へ移
動させるための位置決め制御装置において、与えられた
目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及びそのシー
ク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道をヘッド位置
検出手段により検出された位置信号のサンプリング周期
Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出する軌道生成手段と、ヘ
ッド駆動信号が出力されてから位置信号が検出されて出
力されるまでのヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体モ
デル及び無駄時間モデルと、前記剛体モデルにより算出
された剛体モデル位置及び剛体モデル速度が前記位置信
号の次のサンプリング時点に於いて前記位置軌道及び速
度軌道のそれぞれと一致するようにするための第１及び
第２モデルフィードバック制御信号を前記サンプリング
周期Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出するモデル制御手段
と、前記剛体モデル及び無駄時間モデルを用いて算出さ
れた位置フィードバック用モデル位置と前記検出された
位置信号との偏差に基づきフィードバック制御信号を算
出する位置制御手段と、ヘッド駆動手段に流れる駆動電
流が飽和しているか否かを検出する飽和検出手段と、前
記位置信号の偶数回目のサンプリング時点の時は前記第
１モデルフィードバック制御信号を、奇数回目のサンプ
リング時点の時は前記第２モデルフィードバック制御信
号を入力制御信号とし、さらに前記第１及び第２モデル
フィードバック制御信号の差の絶対値が予め定めた閾値
をこえているときはそれら２つのモデルフィードバック
制御信号の平均値を振動補償入力とし、前記絶対値が前
記閾値をこえていないときは前記入力制御信号を振動補
償入力とするとともに、前記飽和検出手段により前記駆
動電流が飽和していないと判定されたときには前記入力
制御信号を前記剛体モデル入力としかつ前記位置制御手
段により算出されたフィードバック制御信号と前記振動
補償入力との和を前記ヘッド駆動信号として前記ヘッド
系へ出力し、前記駆動電流が飽和していると判定された
ときには前記駆動電流に対応するヘッド加速度から前記
位置制御手段により算出されたフィードバック制御信号
を差し引いた信号を前記剛体モデルへのモデル入力とし
かつ前記振動補償入力もしくは前記ヘッド加速度を前記
ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出力する切替手段
と、を備えたことを特徴とする位置決め制御装置を開示
する。
生の少なくとも一方を行うヘッドを目標とする位置へ移
動させるための位置決め制御装置において、与えられた
目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及びそのシー
ク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道をヘッド位置
検出手段により検出された位置信号のサンプリング周期
Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出する軌道生成手段と、ヘ
ッド駆動信号が出力されてから位置信号が検出されて出
力されるまでのヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体モ
デル及び無駄時間モデルと、前記剛体モデルにより算出
された剛体モデル位置及び剛体モデル速度が前記位置信
号の次のサンプリング時点に於いて前記位置軌道及び速
度軌道のそれぞれと一致するようにするための第１及び
第２モデルフィードバック制御信号を前記サンプリング
周期Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出するモデル制御手段
と、前記剛体モデル及び無駄時間モデルを用いて算出さ
れた位置フィードバック用モデル位置と前記検出された
位置信号との偏差に基づきフィードバック制御信号を算
出する位置制御手段と、ヘッド駆動手段に流れる駆動電
流が飽和しているか否かを検出する飽和検出手段と、前
記位置信号の偶数回目のサンプリング時点の時は前記第
１モデルフィードバック制御信号を、奇数回目のサンプ
リング時点の時は前記第２モデルフィードバック制御信
号を入力制御信号とし、さらに前記第１及び第２モデル
フィードバック制御信号の差の絶対値が予め定めた閾値
をこえているときはそれら２つのモデルフィードバック
制御信号の平均値を振動補償入力とし、前記絶対値が前
記閾値をこえていないときは前記入力制御信号を振動補
償入力とするとともに、前記飽和検出手段により前記駆
動電流が飽和していないと判定されたときには前記入力
制御信号を前記剛体モデル入力としかつ前記位置制御手
段により算出されたフィードバック制御信号と前記振動
補償入力との和を前記ヘッド駆動信号として前記ヘッド
系へ出力し、前記駆動電流が飽和していると判定された
ときには前記駆動電流に対応するヘッド加速度から前記
位置制御手段により算出されたフィードバック制御信号
を差し引いた信号を前記剛体モデルへのモデル入力とし
かつ前記振動補償入力もしくは前記ヘッド加速度を前記
ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出力する切替手段
と、を備えたことを特徴とする位置決め制御装置を開示
する。
【００１０】更に本発明は、磁気記録媒体の記録及び再
生の少なくとも一方を行うヘッドを目標とする位置へ移
動させるための位置決め制御装置において、与えられた
目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及びそのシー
ク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道をヘッド位置
検出手段により検出された位置信号のサンプリング周期
Ｔｓごとに算出する軌道生成手段と、ヘッド駆動信号が
出力されてから位置信号が検出されて出力されるまでの
ヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体モデル及び無駄時
間モデルと、前記剛体モデルにより算出された剛体モデ
ル位置及び剛体モデル速度が前記位置信号の次のサンプ
リング時点に於いて前記位置軌道及び速度軌道のそれぞ
れと一致するようにするための第１及び第２モデルフィ
ードバック制御信号を前記サンプリング周期Ｔｓごとに
算出するモデル制御手段と、前記剛体モデル及び無駄時
間モデルを用いて算出された位置フィードバック用モデ
ル位置と前記検出された位置信号との偏差に基づきフィ
ードバック制御信号を算出する位置制御手段と、ヘッド
駆動手段に流れる駆動電流が飽和しているか否かを検出
する飽和検出手段と、前記位置信号のサンプリング時点
よりサンプリング周期Ｔｓの前半の（１／２）Ｔｓの間
は前記第１モデルフィードバック制御信号を、後半の
（１／２）Ｔｓの間は前記第２モデルフィードバック制
御信号を入力制御信号とし、さらに前記第１及び第２モ
デルフィードバック制御信号の差の絶対値が予め定めた
閾値をこえているときはそれら２つのモデルフィードバ
ック制御信号の平均値を振動補償入力とし、前記絶対値
が前記閾値をこえていないときは前記入力制御信号を振
動補償入力とするとともに、前記飽和検出手段により前
記駆動電流が飽和していないと判定されたときには前記
入力制御信号を前記剛体モデル入力としかつ前記位置制
御手段により算出されたフィードバック制御信号と前記
振動補償入力との和を前記ヘッド駆動信号として前記ヘ
ッド系へ出力し、前記駆動電流が飽和していると判定さ
れたときには前記駆動電流に対応するヘッド加速度から
前記位置制御手段により算出されたフィードバック制御
信号を差し引いた信号を前記剛体モデルへのモデル入力
としかつ前記振動補償入力もしくは前記ヘッド加速度を
前記ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出力する切替
手段と、を備えたことを特徴とする位置決め制御装置を
開示する。
生の少なくとも一方を行うヘッドを目標とする位置へ移
動させるための位置決め制御装置において、与えられた
目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及びそのシー
ク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道をヘッド位置
検出手段により検出された位置信号のサンプリング周期
Ｔｓごとに算出する軌道生成手段と、ヘッド駆動信号が
出力されてから位置信号が検出されて出力されるまでの
ヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体モデル及び無駄時
間モデルと、前記剛体モデルにより算出された剛体モデ
ル位置及び剛体モデル速度が前記位置信号の次のサンプ
リング時点に於いて前記位置軌道及び速度軌道のそれぞ
れと一致するようにするための第１及び第２モデルフィ
ードバック制御信号を前記サンプリング周期Ｔｓごとに
算出するモデル制御手段と、前記剛体モデル及び無駄時
間モデルを用いて算出された位置フィードバック用モデ
ル位置と前記検出された位置信号との偏差に基づきフィ
ードバック制御信号を算出する位置制御手段と、ヘッド
駆動手段に流れる駆動電流が飽和しているか否かを検出
する飽和検出手段と、前記位置信号のサンプリング時点
よりサンプリング周期Ｔｓの前半の（１／２）Ｔｓの間
は前記第１モデルフィードバック制御信号を、後半の
（１／２）Ｔｓの間は前記第２モデルフィードバック制
御信号を入力制御信号とし、さらに前記第１及び第２モ
デルフィードバック制御信号の差の絶対値が予め定めた
閾値をこえているときはそれら２つのモデルフィードバ
ック制御信号の平均値を振動補償入力とし、前記絶対値
が前記閾値をこえていないときは前記入力制御信号を振
動補償入力とするとともに、前記飽和検出手段により前
記駆動電流が飽和していないと判定されたときには前記
入力制御信号を前記剛体モデル入力としかつ前記位置制
御手段により算出されたフィードバック制御信号と前記
振動補償入力との和を前記ヘッド駆動信号として前記ヘ
ッド系へ出力し、前記駆動電流が飽和していると判定さ
れたときには前記駆動電流に対応するヘッド加速度から
前記位置制御手段により算出されたフィードバック制御
信号を差し引いた信号を前記剛体モデルへのモデル入力
としかつ前記振動補償入力もしくは前記ヘッド加速度を
前記ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出力する切替
手段と、を備えたことを特徴とする位置決め制御装置を
開示する。
【００１１】更に本発明は、前記ヘッド系の共振モデル
を付加してこのモデルと前記剛体モデル及び無駄時間モ
デルを用いて前記位置フィードバック用モデル位置を算
出するとともに、前記切替手段は、前記飽和検出手段に
より前記駆動電流が飽和していないと判定されたときに
は前記入力制御信号を前記共振モデルへのモデル入力と
し、前記駆動電流が飽和していると判定されたときには
前記駆動電流に対応するヘッド加速度から前記位置制御
手段により算出されたフィードバック制御信号を差し引
いた信号を前記共振モデルへのモデル入力とすることを
特徴とする位置決め制御装置を開示する。
を付加してこのモデルと前記剛体モデル及び無駄時間モ
デルを用いて前記位置フィードバック用モデル位置を算
出するとともに、前記切替手段は、前記飽和検出手段に
より前記駆動電流が飽和していないと判定されたときに
は前記入力制御信号を前記共振モデルへのモデル入力と
し、前記駆動電流が飽和していると判定されたときには
前記駆動電流に対応するヘッド加速度から前記位置制御
手段により算出されたフィードバック制御信号を差し引
いた信号を前記共振モデルへのモデル入力とすることを
特徴とする位置決め制御装置を開示する。
【００１２】更に本発明は、前記ヘッド系の共振モデル
を付加してこのモデルと前記剛体モデル及び無駄時間モ
デルを用いて前記位置フィードバック用モデル位置を算
出するとともに、前記飽和検出手段により前記駆動電流
が飽和していないと判定されたときには前記振動補償入
力を前記共振モデルへのモデル入力とし、前記駆動電流
が飽和していると判定されたときには前記駆動電流に対
応するヘッド加速度から前記位置制御手段により算出さ
れたフィードバック制御信号を差し引いた信号を前記共
振モデルへのモデル入力とすることを特徴とする位置決
め制御装置を開示する。
を付加してこのモデルと前記剛体モデル及び無駄時間モ
デルを用いて前記位置フィードバック用モデル位置を算
出するとともに、前記飽和検出手段により前記駆動電流
が飽和していないと判定されたときには前記振動補償入
力を前記共振モデルへのモデル入力とし、前記駆動電流
が飽和していると判定されたときには前記駆動電流に対
応するヘッド加速度から前記位置制御手段により算出さ
れたフィードバック制御信号を差し引いた信号を前記共
振モデルへのモデル入力とすることを特徴とする位置決
め制御装置を開示する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図２は、本発明の位置決め制御装置と制御
対象としての磁気ディスク装置ヘッド部の構成を示した
もので、スピンドルモータ６には、記録媒体である磁気
ディスク５が固定されており、定められた回転数により
回転している。また、スピンドルモータ６に保持された
磁気ディスク５の側方向には、ピボット軸受３が、スピ
ンドルモータ軸に平行になるように設けられている。キ
ャリッジ４はピボット軸受３に揺動可能に固定されてい
る。磁気ヘッド１はキャリッジ４の先端に固定されてい
る。磁気ヘッド１を移動させるための動力はボイスコイ
ルモータ（ＶＣＭ）２により発生する。磁気ディスク上
のサーボセクター７にはトラック位置信号が記録されて
いる。磁気ヘッドにより読みとられた信号は、ヘッド信
号増幅器８により増幅され、サーボ信号復調器９により
復調される。復調されたサーボ信号１９はＡＤ変換器１
０でディジタル化され、バス１３を介してＭＰＵ１６に
取り込まれる。特にサーボセクタ７に記録された位置信
号は、磁気ディスク２５の回転数が一定であるから、一
定時間の周期で読みとられ、これはディジタル化された
位置信号ＰとしてＭＰＵ１６へ入力される。ＶＣＭ２に
実際に流れている電流は電流検出器２０で検出され、Ａ
Ｄ変換器２１でディジタル化されてディジタルのＶＣＭ
電流信号ＩＶとしてＭＰＵ１６へ入力される。
に説明する。図２は、本発明の位置決め制御装置と制御
対象としての磁気ディスク装置ヘッド部の構成を示した
もので、スピンドルモータ６には、記録媒体である磁気
ディスク５が固定されており、定められた回転数により
回転している。また、スピンドルモータ６に保持された
磁気ディスク５の側方向には、ピボット軸受３が、スピ
ンドルモータ軸に平行になるように設けられている。キ
ャリッジ４はピボット軸受３に揺動可能に固定されてい
る。磁気ヘッド１はキャリッジ４の先端に固定されてい
る。磁気ヘッド１を移動させるための動力はボイスコイ
ルモータ（ＶＣＭ）２により発生する。磁気ディスク上
のサーボセクター７にはトラック位置信号が記録されて
いる。磁気ヘッドにより読みとられた信号は、ヘッド信
号増幅器８により増幅され、サーボ信号復調器９により
復調される。復調されたサーボ信号１９はＡＤ変換器１
０でディジタル化され、バス１３を介してＭＰＵ１６に
取り込まれる。特にサーボセクタ７に記録された位置信
号は、磁気ディスク２５の回転数が一定であるから、一
定時間の周期で読みとられ、これはディジタル化された
位置信号ＰとしてＭＰＵ１６へ入力される。ＶＣＭ２に
実際に流れている電流は電流検出器２０で検出され、Ａ
Ｄ変換器２１でディジタル化されてディジタルのＶＣＭ
電流信号ＩＶとしてＭＰＵ１６へ入力される。
【００１４】ＭＰＵ１６に対してはバス１３を介してＲ
ＯＭ１５、ＲＡＭ１４が設けられる。ＲＯＭ１５にはＭ
ＰＵ１６で実行する本発明の機能を実行するためのプロ
グラムを含む各種の制御プログラムが格納され、また各
種の制御に必要なパラメータも格納されている。ＭＰＵ
１６に対してはバス１３を介してインターフェースコン
トローラ１７が接続され、ホスト側コントローラ１８の
コマンドを受けて、ＭＰＵ１６に対してリードライトの
アクセス要求を出す。データのリードライトを要求する
コマンド（シークコマンド）が発行されると、ＭＰＵ１
６はＲＯＭ１５のプログラムを実行して、現在のヘッド
位置から目標位置までの距離に応じて最適なＶＣＭ制御
信号Ｄを生成し、ＤＡ変換器１１及びパワーアンプ１２
を介してＶＣＭ２へ印加する。ＶＣＭ２はヘッドアクチ
ュエータの駆動力を発生し、ヘッドを目標とする位置に
位置決めする。
ＯＭ１５、ＲＡＭ１４が設けられる。ＲＯＭ１５にはＭ
ＰＵ１６で実行する本発明の機能を実行するためのプロ
グラムを含む各種の制御プログラムが格納され、また各
種の制御に必要なパラメータも格納されている。ＭＰＵ
１６に対してはバス１３を介してインターフェースコン
トローラ１７が接続され、ホスト側コントローラ１８の
コマンドを受けて、ＭＰＵ１６に対してリードライトの
アクセス要求を出す。データのリードライトを要求する
コマンド（シークコマンド）が発行されると、ＭＰＵ１
６はＲＯＭ１５のプログラムを実行して、現在のヘッド
位置から目標位置までの距離に応じて最適なＶＣＭ制御
信号Ｄを生成し、ＤＡ変換器１１及びパワーアンプ１２
を介してＶＣＭ２へ印加する。ＶＣＭ２はヘッドアクチ
ュエータの駆動力を発生し、ヘッドを目標とする位置に
位置決めする。
【００１５】図１は、本発明の位置決め制御装置の構成
例を示すブロック線図で、図２で説明したＭＰＵ１６の
処理により実現される。図１において、制御対象２００
は、図２のＭＰＵ１６で計算されるＶＣＭ制御信号Ｄを
入力とし、ヘッドのトラック位置がディジタル化されて
位置信号Ｐとして出力されるまでの伝達特性を指す。一
方、制御部１００は、データの読み書きを行うトラック
の目標位置Ｐｏ、現在のヘッド位置を示す位置信号Ｐ、
及びＶＣＭ２に流れている電流の検出値ＩＶが入力さ
れ、これらの入力値に基づきヘッドを位置決めするＶＣ
Ｍ制御信号Ｄが計算され、ＶＣＭ２へ印加される。以
下、制御部１００の各ブロックの動作を説明する。
例を示すブロック線図で、図２で説明したＭＰＵ１６の
処理により実現される。図１において、制御対象２００
は、図２のＭＰＵ１６で計算されるＶＣＭ制御信号Ｄを
入力とし、ヘッドのトラック位置がディジタル化されて
位置信号Ｐとして出力されるまでの伝達特性を指す。一
方、制御部１００は、データの読み書きを行うトラック
の目標位置Ｐｏ、現在のヘッド位置を示す位置信号Ｐ、
及びＶＣＭ２に流れている電流の検出値ＩＶが入力さ
れ、これらの入力値に基づきヘッドを位置決めするＶＣ
Ｍ制御信号Ｄが計算され、ＶＣＭ２へ印加される。以
下、制御部１００の各ブロックの動作を説明する。
【００１６】いま、位置信号Ｐの検出周期及びフィード
バック制御信号Ｕｈの切替周期をＴｓとし、ヘッド駆動
の制御周期ＴｕをＴｓに等しいとする。軌道生成部４０
は、データの読み書きを行う目標トラックに相当する目
標位置Ｐｏと目標位置に到達するまでのシーク時間Ｔｆ
を算出し、２×Ｔｕ秒毎の位置軌道と速度軌道Ｖｔを発
生する。そのとき、位置軌道Ｐｔ及び速度軌道Ｖｔの初
期値は、それらのシーク動作開始時に於ける値とし、こ
れらの初期値と同じくシーク動作開始時の加速度を用い
て各時刻ｔ＝０、２Ｔｕ、…における軌道Ｐｔ、Ｖｔが
算出される。また、ＶＣＭ電流が飽和状態から非飽和状
態に回復したときや、シーク終端に近づくにつれて演算
精度を高めたいときなど、位置軌道及び速度軌道を再構
築することにより制御性能が向上する場合がある。その
ような場合は、切り換えを行う時刻Ｔｃにおいて、後述
するモデルの入出力信号を用いて、初期位置を剛体モデ
ル位置Ｐｍに、初期速度を剛体モデル速度Ｖｍに、初期
加速度を信号Ｍ１に書き換え、位置軌道Ｐｔ及び速度軌
道Ｖｔを再構築する。再構築された位置軌道及び速度軌
道を計算するときには、シーク時間はＴｆ−Ｔｃとし、
現在時刻はｔ−Ｔｃとする。
バック制御信号Ｕｈの切替周期をＴｓとし、ヘッド駆動
の制御周期ＴｕをＴｓに等しいとする。軌道生成部４０
は、データの読み書きを行う目標トラックに相当する目
標位置Ｐｏと目標位置に到達するまでのシーク時間Ｔｆ
を算出し、２×Ｔｕ秒毎の位置軌道と速度軌道Ｖｔを発
生する。そのとき、位置軌道Ｐｔ及び速度軌道Ｖｔの初
期値は、それらのシーク動作開始時に於ける値とし、こ
れらの初期値と同じくシーク動作開始時の加速度を用い
て各時刻ｔ＝０、２Ｔｕ、…における軌道Ｐｔ、Ｖｔが
算出される。また、ＶＣＭ電流が飽和状態から非飽和状
態に回復したときや、シーク終端に近づくにつれて演算
精度を高めたいときなど、位置軌道及び速度軌道を再構
築することにより制御性能が向上する場合がある。その
ような場合は、切り換えを行う時刻Ｔｃにおいて、後述
するモデルの入出力信号を用いて、初期位置を剛体モデ
ル位置Ｐｍに、初期速度を剛体モデル速度Ｖｍに、初期
加速度を信号Ｍ１に書き換え、位置軌道Ｐｔ及び速度軌
道Ｖｔを再構築する。再構築された位置軌道及び速度軌
道を計算するときには、シーク時間はＴｆ−Ｔｃとし、
現在時刻はｔ−Ｔｃとする。
【００１７】制御部１００は、その内部モデルとして、
剛体モデル４２と共振モデル４３および無駄時間モデル
４４を有する。これらは従来技術と同様でよい。なお、
制御対象の有する共振特性の影響が小さい場合やモデル
化が困難な場合は、必ずしも共振モデル４３を考慮する
必要は無い。剛体モデル４２は（数２）（数３）により
剛体モデル位置Ｐｍ及び剛体モデル速度Ｖｍを算出す
る。
剛体モデル４２と共振モデル４３および無駄時間モデル
４４を有する。これらは従来技術と同様でよい。なお、
制御対象の有する共振特性の影響が小さい場合やモデル
化が困難な場合は、必ずしも共振モデル４３を考慮する
必要は無い。剛体モデル４２は（数２）（数３）により
剛体モデル位置Ｐｍ及び剛体モデル速度Ｖｍを算出す
る。
【数２】
【数３】
但しＰｍｂ及びＶｍｂは前サンプル時点における剛体モ
デル出力のＰｍ、Ｖｍの値であり、Ｕｍｆｂは、後述す
るようにモデル制御部４１により２Ｔｕごとに算出され
るモデルフィードバック制御信号Ｕｍの値である。ま
た、共振モデル４３は、入力信号から共振モデル位置ま
でのパルス伝達関数を用いて表現した場合、連続時間系
での振動モードを表す
デル出力のＰｍ、Ｖｍの値であり、Ｕｍｆｂは、後述す
るようにモデル制御部４１により２Ｔｕごとに算出され
るモデルフィードバック制御信号Ｕｍの値である。ま
た、共振モデル４３は、入力信号から共振モデル位置ま
でのパルス伝達関数を用いて表現した場合、連続時間系
での振動モードを表す
【数４】
をサンプリング周期Ｔｕで零次ホールドにより離散化し
たものとする。また、無駄時間モデル４４は、制御系の
もつ無駄時間をＴｄとしてパルス伝達関数を用いて表現
した場合、無駄時間要素の伝達関数
たものとする。また、無駄時間モデル４４は、制御系の
もつ無駄時間をＴｄとしてパルス伝達関数を用いて表現
した場合、無駄時間要素の伝達関数
【数５】
を有利関数に近似した後に離散時間系にて実現したもの
とする。本実施の形態では、有理関数に近似する方法と
してＰａｄｅ一次近似を用いた。
とする。本実施の形態では、有理関数に近似する方法と
してＰａｄｅ一次近似を用いた。
【００１８】位置制御器４５は、磁気ディスク装置では
公知である望ましい制御性能を実現するためのフォロイ
ング補償器から構成され、位置フィードバック用モデル
位置Ｐｆと位置信号Ｐの偏差を圧縮するフィードバック
制御信号Ｕｈを計算する。ここでは、位置情報Ｐのサン
プリング周期およびフィードバック制御信号Ｕｈの周期
はともにＴｓ秒であり、モデルフィードバック制御信号
Ｕｍの周期と等しい。
公知である望ましい制御性能を実現するためのフォロイ
ング補償器から構成され、位置フィードバック用モデル
位置Ｐｆと位置信号Ｐの偏差を圧縮するフィードバック
制御信号Ｕｈを計算する。ここでは、位置情報Ｐのサン
プリング周期およびフィードバック制御信号Ｕｈの周期
はともにＴｓ秒であり、モデルフィードバック制御信号
Ｕｍの周期と等しい。
【００１９】モデル制御部４１は、位置軌道Ｐｔ、速度
軌道Ｖｔと剛体モデル位置Ｐｍ、及び剛体モデル速度Ｖ
ｍを２×Ｔｕ秒毎に参照し、２×Ｔｕ秒後において、剛
体モデル位置Ｐｍが位置軌道Ｐｔと一致し、剛体モデル
速度Ｖｍが速度軌道Ｖｔに一致するように、モデルフィ
ードバック制御入力Ｕｍを（数６）により計算するもの
で、シーク制御開始からｎ（＝０，１，２，…）×Ｔｕ
期間にｎが偶数ならＵｍをＵｍｆとし、ｎが奇数ならＵ
ｍをＵｍｓとする。
軌道Ｖｔと剛体モデル位置Ｐｍ、及び剛体モデル速度Ｖ
ｍを２×Ｔｕ秒毎に参照し、２×Ｔｕ秒後において、剛
体モデル位置Ｐｍが位置軌道Ｐｔと一致し、剛体モデル
速度Ｖｍが速度軌道Ｖｔに一致するように、モデルフィ
ードバック制御入力Ｕｍを（数６）により計算するもの
で、シーク制御開始からｎ（＝０，１，２，…）×Ｔｕ
期間にｎが偶数ならＵｍをＵｍｆとし、ｎが奇数ならＵ
ｍをＵｍｓとする。
【数６】
【００２０】係数５２は、検出したＶＣＭ電流値信号Ｉ
Ｖを制御対象２００の加速度を表す加速度信号Ｕに変換
する定数である。
Ｖを制御対象２００の加速度を表す加速度信号Ｕに変換
する定数である。
【００２１】切替器４７は、モデルフィードバック制御
信号Ｕｍ、フィードバック制御信号Ｕｈ、及び加速度信
号Ｕを入力とし、ＶＣＭ電流の飽和／非飽和を検出する
検出部４８の出力に応じてその出力であるモデル入力Ｍ
１、Ｍ２及びＶＣＭ制御信号Ｄの値を切りかえる。飽和
検出部４８におけるＶＣＭ電流が飽和状態か非飽和状態
かの判断は、ＶＣＭ制御信号Ｄと対応するＶＣＭ電流信
号ＩＶとの比較により行い、両者の差が所定値以上の時
を飽和状態とする。
信号Ｕｍ、フィードバック制御信号Ｕｈ、及び加速度信
号Ｕを入力とし、ＶＣＭ電流の飽和／非飽和を検出する
検出部４８の出力に応じてその出力であるモデル入力Ｍ
１、Ｍ２及びＶＣＭ制御信号Ｄの値を切りかえる。飽和
検出部４８におけるＶＣＭ電流が飽和状態か非飽和状態
かの判断は、ＶＣＭ制御信号Ｄと対応するＶＣＭ電流信
号ＩＶとの比較により行い、両者の差が所定値以上の時
を飽和状態とする。
【００２２】図4は、ＶＣＭ電流が飽和していない場合
の、切替器４７の動作例を示すブロック線図である。振
動防止プログラム４７１は、モデル制御部４１で算出さ
れた２つの値の差、即ちＵｍｆ−Ｕｍｓの絶対値がある
規定値より大きい場合にＵｍｆとＵｍｓの平均値を信号
Ｗとして出力し、このときはＷの値は２Ｔｕごとに変化
する。また、Ｕｍｆ−Ｕｍｓの絶対値がある規定値より
小さい場合には、モデルフィードバック制御信号Ｕｍを
そのまま信号Ｗとして出力し、この値はＴｕごとに変化
する。この振動防止プログラムを挿入することにより、
モデルフィードバック制御信号Ｕｍが振動的となった場
合、制御対象２００及び共振モデル４３がモデルフィー
ドバック制御信号Ｕｍによって振動されることを防ぐこ
とができる。そして、モデル入力Ｍ１はモデルフィード
バック制御信号Ｕｍとし、モデル入力Ｍ２は振動防止プ
ログラムを通過後の信号Ｗとする。ＶＣＭ制御信号Ｄは
信号Ｗとフィードバック制御信号Ｕｈの和として求め
る。
の、切替器４７の動作例を示すブロック線図である。振
動防止プログラム４７１は、モデル制御部４１で算出さ
れた２つの値の差、即ちＵｍｆ−Ｕｍｓの絶対値がある
規定値より大きい場合にＵｍｆとＵｍｓの平均値を信号
Ｗとして出力し、このときはＷの値は２Ｔｕごとに変化
する。また、Ｕｍｆ−Ｕｍｓの絶対値がある規定値より
小さい場合には、モデルフィードバック制御信号Ｕｍを
そのまま信号Ｗとして出力し、この値はＴｕごとに変化
する。この振動防止プログラムを挿入することにより、
モデルフィードバック制御信号Ｕｍが振動的となった場
合、制御対象２００及び共振モデル４３がモデルフィー
ドバック制御信号Ｕｍによって振動されることを防ぐこ
とができる。そして、モデル入力Ｍ１はモデルフィード
バック制御信号Ｕｍとし、モデル入力Ｍ２は振動防止プ
ログラムを通過後の信号Ｗとする。ＶＣＭ制御信号Ｄは
信号Ｗとフィードバック制御信号Ｕｈの和として求め
る。
【００２３】図５は、ＶＣＭ電流が飽和している場合の
切替器４７の動作例を示すブロック線図で、振動防止プ
ログラム４７１は図４の場合と同じものである。ＶＣＭ
制御信号Ｄは、振動防止プログラム４７１の出力信号Ｗ
とし、モデル入力Ｍ１とモデル入力Ｍ２は、加速度信号
Ｕからフィードバック制御信号Ｕｈを差し引いた信号と
して計算される。
切替器４７の動作例を示すブロック線図で、振動防止プ
ログラム４７１は図４の場合と同じものである。ＶＣＭ
制御信号Ｄは、振動防止プログラム４７１の出力信号Ｗ
とし、モデル入力Ｍ１とモデル入力Ｍ２は、加速度信号
Ｕからフィードバック制御信号Ｕｈを差し引いた信号と
して計算される。
【００２４】図６は、ＶＣＭ電流が飽和している場合の
切替器４７の別の動作例を示すブロック線図である。こ
のブロック線図は、モデル入力Ｍ１、Ｍ２は図５の場合
と同じであるが、ＶＣＭ制御信号Ｄを加速度信号Ｕとし
ている点が異なっている。
切替器４７の別の動作例を示すブロック線図である。こ
のブロック線図は、モデル入力Ｍ１、Ｍ２は図５の場合
と同じであるが、ＶＣＭ制御信号Ｄを加速度信号Ｕとし
ている点が異なっている。
【００２５】以上で図１の各ブロックの動作を述べた
が、次にこれら各ブロック動作を総合した位置決め制御
の動作を図７に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ホスト側コントローラ１８（図２）からシークコ
マンドが発行されると、データの読み書きを行う目標ト
ラックに対応した目標位置Ｐｏとシーク完了までの時間
（シークタイム）Ｔｆを軌道生成部４０で算出する（ス
テップＳ１）。次に、シーク開始時刻から現時刻までの
ヘッド位置情報のサンプリング回数（シーク開始時にお
ける位置情報のサンプリングは含まない）をｎ＝１、
２、…としたとき、ｎが偶数（シーク開始時はｎ＝０）
である場合に、軌道生成部４０において位置軌道Ｐｔ、
速度軌道Ｖｔを計算し、さらにこれらの値Ｐｔ、Ｖｔと
前サンプル時にて計算済みの剛体モデル位置Ｐｍ及び剛
体モデル速度Ｖｍを用いてモデル制御部４１にてモデル
フィードバック制御信号Ｕｍを（数６）により計算する
（ステップＳ２〜Ｓ４）。
が、次にこれら各ブロック動作を総合した位置決め制御
の動作を図７に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ホスト側コントローラ１８（図２）からシークコ
マンドが発行されると、データの読み書きを行う目標ト
ラックに対応した目標位置Ｐｏとシーク完了までの時間
（シークタイム）Ｔｆを軌道生成部４０で算出する（ス
テップＳ１）。次に、シーク開始時刻から現時刻までの
ヘッド位置情報のサンプリング回数（シーク開始時にお
ける位置情報のサンプリングは含まない）をｎ＝１、
２、…としたとき、ｎが偶数（シーク開始時はｎ＝０）
である場合に、軌道生成部４０において位置軌道Ｐｔ、
速度軌道Ｖｔを計算し、さらにこれらの値Ｐｔ、Ｖｔと
前サンプル時にて計算済みの剛体モデル位置Ｐｍ及び剛
体モデル速度Ｖｍを用いてモデル制御部４１にてモデル
フィードバック制御信号Ｕｍを（数６）により計算する
（ステップＳ２〜Ｓ４）。
【００２６】次に振動防止プログラム４７１の処理を行
う。まず算出した（数６）の２つの値Ｕｍｆ、Ｕｍｓの
差の絶対値が所定値δより大きいかを調べ（ステップＳ
５）、大きいときは振動防止プログラム４７１の出力信
号Ｗを（Ｕｍｓ＋Ｕｍｆ）／２とする（ステップＳ
６）。上記絶対値がδより小さいときは、サンプリング
回数ｎが偶数ならＷ＝Ｕｍｆとし、奇数ならＷ＝Ｕｍｓ
とする（ステップＳ７〜Ｓ９）。
う。まず算出した（数６）の２つの値Ｕｍｆ、Ｕｍｓの
差の絶対値が所定値δより大きいかを調べ（ステップＳ
５）、大きいときは振動防止プログラム４７１の出力信
号Ｗを（Ｕｍｓ＋Ｕｍｆ）／２とする（ステップＳ
６）。上記絶対値がδより小さいときは、サンプリング
回数ｎが偶数ならＷ＝Ｕｍｆとし、奇数ならＷ＝Ｕｍｓ
とする（ステップＳ７〜Ｓ９）。
【００２７】次に、位置フィードバック用モデル位置Ｐ
ｆから検出した位置信号Ｐを差し引いた位置偏差を位置
制御器４５に入力してフィードバック制御信号Ｕｈを計
算する（ステップＳ１０）。次に、ＶＣＭ電流が飽和し
ているかどうかを飽和検出部４８で判定し（ステップＳ
１１）、飽和していないときはモデル入力Ｍ１＝Ｕｍ、
モデル入力Ｍ２＝Ｗ、ＶＣＭ制御信号Ｄ＝Ｗ＋Ｕｈとし
（ステップＳ１２）、飽和しているときはモデル入力Ｍ
１＝Ｍ２＝Ｕ−Ｕｈ、ＶＣＭ制御信号Ｄ＝Ｗ（図５の場
合）又はＤ＝Ｕ（図６の場合）とする（ステップＳ１
３）。モデル入力Ｍ１、Ｍ２が求められると、次に剛体
モデル位置Ｐｍ、剛体モデル速度Ｖｍ、共振モデル位置
Ｐｒを計算し（ステップＳ１４）、その後、剛体モデル
位置Ｐｍと共振モデル位置Ｐｒの和を無駄時間モデル４
４に入力し、位置フィードバック用モデル位置Ｐｆを計
算する（ステップＳ１５）。そして、シーク開始から現
在までの時間であるｎ×ＴｕがシークタイムＴｆ未満で
あれば（ステップＳ１６でＮｏ）、位置信号Ｐをサンプ
リングし（ステップＳ１７）、これまでの演算処理が繰
り返される。
ｆから検出した位置信号Ｐを差し引いた位置偏差を位置
制御器４５に入力してフィードバック制御信号Ｕｈを計
算する（ステップＳ１０）。次に、ＶＣＭ電流が飽和し
ているかどうかを飽和検出部４８で判定し（ステップＳ
１１）、飽和していないときはモデル入力Ｍ１＝Ｕｍ、
モデル入力Ｍ２＝Ｗ、ＶＣＭ制御信号Ｄ＝Ｗ＋Ｕｈとし
（ステップＳ１２）、飽和しているときはモデル入力Ｍ
１＝Ｍ２＝Ｕ−Ｕｈ、ＶＣＭ制御信号Ｄ＝Ｗ（図５の場
合）又はＤ＝Ｕ（図６の場合）とする（ステップＳ１
３）。モデル入力Ｍ１、Ｍ２が求められると、次に剛体
モデル位置Ｐｍ、剛体モデル速度Ｖｍ、共振モデル位置
Ｐｒを計算し（ステップＳ１４）、その後、剛体モデル
位置Ｐｍと共振モデル位置Ｐｒの和を無駄時間モデル４
４に入力し、位置フィードバック用モデル位置Ｐｆを計
算する（ステップＳ１５）。そして、シーク開始から現
在までの時間であるｎ×ＴｕがシークタイムＴｆ未満で
あれば（ステップＳ１６でＮｏ）、位置信号Ｐをサンプ
リングし（ステップＳ１７）、これまでの演算処理が繰
り返される。
【００２８】以上詳述したように、本発明では、制御プ
ログラムに内部モデルとして、剛体モードを離散時間系
で実現した軌道追従用モデルと、剛体モードと機構共振
および等価無駄時間を含んだモデルを離散時間系で実現
したヘッド位置追従用モデルを実現し、その軌道追従用
モデルの位置Ｐｍと軌道追従用モデルの速度Ｖｍが、次
サンプル時点において目標位置軌道Ｐｔと目標速度軌道
Ｖｔに一致するようにフィードバック（軌道追従フィー
ドバック）制御信号Ｕｍを計算する。そして、アクチュ
エータの電流が飽和していないときは、軌道追従用フィ
ードバック信号Ｕｍを内部モデルおよびアクチュエータ
へ入力する。一方、電流飽和時は、軌道追従用モデルに
対しては、軌道追従用フィードバック信号Ｕｍではな
く、検出したＶＣＭ電流にもとづく加速度指令値Ｕを入
力する。次に、ヘッド位置追従用モデル位置とヘッド位
置との偏差を圧縮するフィードバック（モデル追従フィ
ードバック）制御信号Ｕｈを計算する。そして、アクチ
ュエータの電流が飽和していないときは、モデル追従フ
ィードバック信号Ｕｈをアクチュエータ側に入力し、電
流飽和時は、符号を反転させたモデル追従フィードバッ
ク信号−Ｕｈを内部モデル側に入力する。これにより、
電流非飽和時においてはヘッド位置がヘッド追従用モデ
ル位置に追従し、電流飽和時にはヘッド追従用モデル位
置がヘッド位置に追従する仕組みとなる。さらに、電流
飽和時において、内部モデルにＶＣＭ電流値に基づく加
速度指令値を入力することにより、電流飽和時のヘッド
位置とモデル位置との偏差を抑えることが出来る。
ログラムに内部モデルとして、剛体モードを離散時間系
で実現した軌道追従用モデルと、剛体モードと機構共振
および等価無駄時間を含んだモデルを離散時間系で実現
したヘッド位置追従用モデルを実現し、その軌道追従用
モデルの位置Ｐｍと軌道追従用モデルの速度Ｖｍが、次
サンプル時点において目標位置軌道Ｐｔと目標速度軌道
Ｖｔに一致するようにフィードバック（軌道追従フィー
ドバック）制御信号Ｕｍを計算する。そして、アクチュ
エータの電流が飽和していないときは、軌道追従用フィ
ードバック信号Ｕｍを内部モデルおよびアクチュエータ
へ入力する。一方、電流飽和時は、軌道追従用モデルに
対しては、軌道追従用フィードバック信号Ｕｍではな
く、検出したＶＣＭ電流にもとづく加速度指令値Ｕを入
力する。次に、ヘッド位置追従用モデル位置とヘッド位
置との偏差を圧縮するフィードバック（モデル追従フィ
ードバック）制御信号Ｕｈを計算する。そして、アクチ
ュエータの電流が飽和していないときは、モデル追従フ
ィードバック信号Ｕｈをアクチュエータ側に入力し、電
流飽和時は、符号を反転させたモデル追従フィードバッ
ク信号−Ｕｈを内部モデル側に入力する。これにより、
電流非飽和時においてはヘッド位置がヘッド追従用モデ
ル位置に追従し、電流飽和時にはヘッド追従用モデル位
置がヘッド位置に追従する仕組みとなる。さらに、電流
飽和時において、内部モデルにＶＣＭ電流値に基づく加
速度指令値を入力することにより、電流飽和時のヘッド
位置とモデル位置との偏差を抑えることが出来る。
【００２９】図８は、図１に示した位置決め制御装置の
動作例を示しており、目標位置Ｐｏ＝２ｍｍ、シークタ
イムＴｆ＝３ｍｓ、制御周期Ｔｕ＝Ｔｓ＝４０μｓ、モ
デルの遅延時間Ｔｄ＝１０μｓ、また、（数４）の共振
モデルのパラメータをａ＝１．０，ζ=０．５,ωｎ=２
×π×４０００とした場合で、図８（ａ）は位置軌道Ｐ
ｔの時刻歴応答を、図８（ｂ）は速度軌道Ｖｔの時刻歴
応答である。このような軌道を与えた際、位置信号Ｐの
時刻歴応答は図８（ｃ）に示す結果となった。また、そ
の際の電流波形の時刻歴応答は図８（ｄ）である。これ
らの結果より、本発明を適用した位置決め制御系では、
位置軌道Ｐｔに対して、実際のヘッド位置である位置信
号Ｐが精度良く追従している事が分かる。また、ＶＣＭ
電流ＩＶの時刻歴応答から、本実施の形態においてはＶ
ＣＭ電流が飽和している事が確認でき、本発明による位
置決め制御系は電流飽和が生じた場合においても、精度
良くヘッド位置を目標軌道に追従させることが分かる。
動作例を示しており、目標位置Ｐｏ＝２ｍｍ、シークタ
イムＴｆ＝３ｍｓ、制御周期Ｔｕ＝Ｔｓ＝４０μｓ、モ
デルの遅延時間Ｔｄ＝１０μｓ、また、（数４）の共振
モデルのパラメータをａ＝１．０，ζ=０．５,ωｎ=２
×π×４０００とした場合で、図８（ａ）は位置軌道Ｐ
ｔの時刻歴応答を、図８（ｂ）は速度軌道Ｖｔの時刻歴
応答である。このような軌道を与えた際、位置信号Ｐの
時刻歴応答は図８（ｃ）に示す結果となった。また、そ
の際の電流波形の時刻歴応答は図８（ｄ）である。これ
らの結果より、本発明を適用した位置決め制御系では、
位置軌道Ｐｔに対して、実際のヘッド位置である位置信
号Ｐが精度良く追従している事が分かる。また、ＶＣＭ
電流ＩＶの時刻歴応答から、本実施の形態においてはＶ
ＣＭ電流が飽和している事が確認でき、本発明による位
置決め制御系は電流飽和が生じた場合においても、精度
良くヘッド位置を目標軌道に追従させることが分かる。
【００３０】図９は、本発明の位置決め制御装置の別の
構成例の動作を示すフローチャートで、ブロック線図と
しては図１と同じである。但し一部のブロックでの動作
が異なっている。図７のフローチャートで示した場合に
は、位置情報Ｐのサンプリング周期およびフィードバッ
ク制御信号Ｕｈの周期Ｔｓとモデルフィードバック制御
信号Ｕｍの切替周期Ｔｕとは同じとしていたが、図９の
場合は、サンプリング周期及びフィードバック制御信号
Ｕｈの周期はＴｓに対してモデルフィードバック制御信
号の周期ＴｕをＴｓ／２としている。すなわち、モデル
フィードバック制御信号Ｕｍを位置信号Ｐのサンプリン
グに対して２倍マルチレートであるとした場合である。
構成例の動作を示すフローチャートで、ブロック線図と
しては図１と同じである。但し一部のブロックでの動作
が異なっている。図７のフローチャートで示した場合に
は、位置情報Ｐのサンプリング周期およびフィードバッ
ク制御信号Ｕｈの周期Ｔｓとモデルフィードバック制御
信号Ｕｍの切替周期Ｔｕとは同じとしていたが、図９の
場合は、サンプリング周期及びフィードバック制御信号
Ｕｈの周期はＴｓに対してモデルフィードバック制御信
号の周期ＴｕをＴｓ／２としている。すなわち、モデル
フィードバック制御信号Ｕｍを位置信号Ｐのサンプリン
グに対して２倍マルチレートであるとした場合である。
【００３１】図９において、ステップＳ２１、Ｓ２２、
Ｓ２３、及びＳ２４の演算は、図７のステップＳ１、Ｓ
３、Ｓ４及びＳ１０の演算とそれぞれ同じで、これらに
より、毎サンプリング時（Ｔｓごと）に位置軌道Ｐｔ、
速度軌道Ｖｔ、（数６）に示したモデルフィードバック
制御信号Ｕｍの値Ｕｍｆ、Ｕｍｓと、フィードバック制
御信号Ｕｈとを算出する。次に飽和検出部４８による飽
和の判定を行い（ステップＳ２５）、飽和していないと
きはタイマーをスタートさせる。これはソフト的に構成
したタイマーでよく、位置信号Ｐのサンプリング周期Ｔ
ｓの半分、つまりＴｕでタイムアップするものとする
（ステップＳ２６）。そして制御用パラメータｓを０と
し（ステップＳ２７）、制御信号ＵｍをＵｍｆとおき
（ステップＳ２８）、｜Ｕｍｆ−Ｕｍｓ｜＞δかを判定
する（ステップＳ２９）。もし｜Ｕｍｆ−Ｕｍｓ｜が所
定値δより大きいときは振動防止のためＷ＝（Ｕｍｆ＋
Ｕｍｓ）／２とし（ステップＳ３０）、δより小さいと
きはＷ＝Ｕｍとする（ステップＳ３１）。そしてモデル
入力Ｍ１＝Ｕｍ（＝Ｕｍｆ）、モデル入力Ｍ２＝Ｗ、Ｖ
ＣＭ制御信号Ｄ＝Ｗ＋Ｕｈとする（ステップＳ３２）。
次にｓ＝１かを調べ（ステップＳ３３）、ｓ＝１でなけ
ればタイマーがタイムアップするのを待つ（ステップＳ
３４）。タイムアップするとＵｍ＝Ｕｍｓのとおきｓを
１として（ステップＳ３５、Ｓ３６）、ステップＳ２９
へ戻る。こうしてサンプリング周期Ｔｓの前半のＴｕ間
の制御が行われる。タイムアップ後のステップＳ２９以
下は後半のＴｕ間の制御であり、このときはＵｍ＝Ｕｍ
ｓとして同様の処理が行われ、ｓ＝１となっていること
から次の処理へ移る。またＶＣＭ電流が飽和していると
きは、２つのモデル入力Ｍ１、Ｍ２ともにＵ−Ｕｈと
し、ＶＣＭ制御信号ＤをＷ（又はＵ）とする（ステップ
Ｓ３７）。ＶＣＭ制御信号が出力されたあとのステップ
Ｓ３８、Ｓ３９、Ｓ４０の処理は図７のステップＳ１
４、Ｓ１５、Ｓ１６とそれぞれ同じである。以上に示し
た図９の処理によっても、図７と同様な効果が得られ
る。
Ｓ２３、及びＳ２４の演算は、図７のステップＳ１、Ｓ
３、Ｓ４及びＳ１０の演算とそれぞれ同じで、これらに
より、毎サンプリング時（Ｔｓごと）に位置軌道Ｐｔ、
速度軌道Ｖｔ、（数６）に示したモデルフィードバック
制御信号Ｕｍの値Ｕｍｆ、Ｕｍｓと、フィードバック制
御信号Ｕｈとを算出する。次に飽和検出部４８による飽
和の判定を行い（ステップＳ２５）、飽和していないと
きはタイマーをスタートさせる。これはソフト的に構成
したタイマーでよく、位置信号Ｐのサンプリング周期Ｔ
ｓの半分、つまりＴｕでタイムアップするものとする
（ステップＳ２６）。そして制御用パラメータｓを０と
し（ステップＳ２７）、制御信号ＵｍをＵｍｆとおき
（ステップＳ２８）、｜Ｕｍｆ−Ｕｍｓ｜＞δかを判定
する（ステップＳ２９）。もし｜Ｕｍｆ−Ｕｍｓ｜が所
定値δより大きいときは振動防止のためＷ＝（Ｕｍｆ＋
Ｕｍｓ）／２とし（ステップＳ３０）、δより小さいと
きはＷ＝Ｕｍとする（ステップＳ３１）。そしてモデル
入力Ｍ１＝Ｕｍ（＝Ｕｍｆ）、モデル入力Ｍ２＝Ｗ、Ｖ
ＣＭ制御信号Ｄ＝Ｗ＋Ｕｈとする（ステップＳ３２）。
次にｓ＝１かを調べ（ステップＳ３３）、ｓ＝１でなけ
ればタイマーがタイムアップするのを待つ（ステップＳ
３４）。タイムアップするとＵｍ＝Ｕｍｓのとおきｓを
１として（ステップＳ３５、Ｓ３６）、ステップＳ２９
へ戻る。こうしてサンプリング周期Ｔｓの前半のＴｕ間
の制御が行われる。タイムアップ後のステップＳ２９以
下は後半のＴｕ間の制御であり、このときはＵｍ＝Ｕｍ
ｓとして同様の処理が行われ、ｓ＝１となっていること
から次の処理へ移る。またＶＣＭ電流が飽和していると
きは、２つのモデル入力Ｍ１、Ｍ２ともにＵ−Ｕｈと
し、ＶＣＭ制御信号ＤをＷ（又はＵ）とする（ステップ
Ｓ３７）。ＶＣＭ制御信号が出力されたあとのステップ
Ｓ３８、Ｓ３９、Ｓ４０の処理は図７のステップＳ１
４、Ｓ１５、Ｓ１６とそれぞれ同じである。以上に示し
た図９の処理によっても、図７と同様な効果が得られ
る。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、磁気ディスク装置の位
置決め制御系において、ＶＣＭ電流が飽和した場合にお
いても、目標トラックへ磁気ヘッドを高速かつ高精度に
位置決めすることが可能となる効果がある。
置決め制御系において、ＶＣＭ電流が飽和した場合にお
いても、目標トラックへ磁気ヘッドを高速かつ高精度に
位置決めすることが可能となる効果がある。
【図１】本発明の位置決め制御装置の構成例を示すブロ
ック線図である。
ック線図である。
【図２】本発明の位置決め制御装置と磁気ディスクヘッ
ド部の構成例である。
ド部の構成例である。
【図３】従来の位置決め制御装置の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図４】ＶＣＭ電流非飽和時の切替器動作を示す図であ
る。
る。
【図５】ＶＣＭ電流飽和時の切替器動作を示す図であ
る。
る。
【図６】ＶＣＭ電流飽和時の切替器の別の動作を示す図
である。
である。
【図７】図１の位置決め制御装置の全体の動作を示すフ
ローチャート例である。
ローチャート例である。
【図８】図１の位置決め制御装置の動作例を示す図であ
る。
る。
【図９】図１の位置決め制御装置の全体の動作を示す別
のフローチャート例である。
のフローチャート例である。
１ 磁気ヘッド
２ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
４ キャリッジ
５ 磁気ディスク
６ スピンドルモータ
１０ ＡＤ変換機
１１ ＤＡ変換機
４０ 軌道生成部
４１ モデル制御部
４２ 剛体モデル
４３ 共振モデル
４４ 無駄時間モデル
４５ 位置制御器
４７ 切替器
４８ 飽和検出部
２００ 制御対象
４７１ 振動防止プログラム
Ｄ ＶＣＭ制御信号
Ｐ 位置信号
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中川 真介
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日
立製作所機械研究所内
Ｆターム(参考） 5D088 PP01 SS11 TT04 UU10
5D096 AA02 CC01 EE03 GG07 HH01
HH09
5H303 AA22 CC02 DD01 DD04 EE03
EE07 FF09 GG06 HH01 KK22
KK36 LL03
Claims (8)
- 【請求項１】 磁気記録媒体の記録及び再生の少なくと
も一方を行うヘッドを目標とする位置へ移動させるため
の位置決め制御装置において、 与えられた目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及
びそのシーク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道を
ヘッド位置検出手段により検出された位置信号のサンプ
リング周期Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出する軌道生成
手段と、 ヘッド駆動信号が出力されてから位置信号が検出されて
出力されるまでのヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体
モデル及び無駄時間モデルと、 前記剛体モデルにより算出された剛体モデル位置及び剛
体モデル速度が前記位置信号の次のサンプリング時点に
於いて前記位置軌道及び速度軌道のそれぞれと一致する
ようにするための第１及び第２モデルフィードバック制
御信号を前記サンプリング周期Ｔｓに対して２Ｔｓごと
に算出するモデル制御手段と、 前記剛体モデル及び無駄時間モデルを用いて算出された
位置フィードバック用モデル位置と前記検出された位置
信号との偏差に基づきフィードバック制御信号を算出す
る位置制御手段と、 ヘッド駆動手段に流れる駆動電流が飽和しているか否か
を検出する飽和検出手段と、 前記位置信号の偶数回目のサンプリング時点の時は前記
第１モデルフィードバック制御信号を、奇数回目のサン
プリング時点の時は前記第２モデルフィードバック制御
信号を入力制御信号とするとともに、前記飽和検出手段
により前記駆動電流が飽和していないと判定されたとき
には前記入力制御信号を前記剛体モデル入力としかつ前
記位置制御手段により算出されたフィードバック制御信
号と前記入力制御信号との和を前記ヘッド駆動信号とし
て前記ヘッド系へ出力し、前記駆動電流が飽和している
と判定されたときには前記駆動電流に対応するヘッド加
速度から前記位置制御手段により算出されたフィードバ
ック制御信号を差し引いた信号を前記剛体モデルへのモ
デル入力としかつ前記入力制御信号もしくは前記ヘッド
加速度を前記ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出力
する切替手段と、 を備えたことを特徴とする位置決め制御装置。 - 【請求項２】 磁気記録媒体の記録及び再生の少なくと
も一方を行うヘッドを目標とする位置へ移動させるため
の位置決め制御装置において、 与えられた目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及
びそのシーク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道を
ヘッド位置検出手段により検出された位置信号のサンプ
リング周期Ｔｓごとに算出する軌道生成手段と、 ヘッド駆動信号が出力されてから位置信号が検出されて
出力されるまでのヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体
モデル及び無駄時間モデルと、 前記剛体モデルにより算出された剛体モデル位置及び剛
体モデル速度が前記位置信号の次のサンプリング時点に
於いて前記位置軌道及び速度軌道のそれぞれと一致する
ようにするための第１及び第２モデルフィードバック制
御信号を前記サンプリング周期Ｔｓごとに算出するモデ
ル制御手段と、 前記剛体モデル及び無駄時間モデルを用いて算出された
位置フィードバック用モデル位置と前記検出された位置
信号との偏差に基づきフィードバック制御信号を算出す
る位置制御手段と、 ヘッド駆動手段に流れる駆動電流が飽和しているか否か
を検出する飽和検出手段と、 前記位置信号のサンプリング時点よりサンプリング周期
Ｔｓの前半の（１／２）Ｔｓの間は前記第１モデルフィ
ードバック制御信号を、後半の（１／２）Ｔｓの間は前
記第２モデルフィードバック制御信号を入力制御信号と
するとともに、前記飽和検出手段により前記駆動電流が
飽和していないと判定されたときには前記入力制御信号
を前記剛体モデル入力としかつ前記位置制御手段により
算出されたフィードバック制御信号と前記入力制御信号
との和を前記ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出力
し、前記駆動電流が飽和していると判定されたときには
前記駆動電流に対応するヘッド加速度から前記位置制御
手段により算出されたフィードバック制御信号を差し引
いた信号を前記剛体モデルへのモデル入力としかつ前記
入力制御信号もしくは前記ヘッド加速度を前記ヘッド駆
動信号として前記ヘッド系へ出力する切替手段と、 を備えたことを特徴とする位置決め制御装置。 - 【請求項３】 磁気記録媒体の記録及び再生の少なくと
も一方を行うヘッドを目標とする位置へ移動させるため
の位置決め制御装置において、 与えられた目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及
びそのシーク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道を
ヘッド位置検出手段により検出された位置信号のサンプ
リング周期Ｔｓに対して２Ｔｓごとに算出する軌道生成
手段と、 ヘッド駆動信号が出力されてから位置信号が検出されて
出力されるまでのヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体
モデル及び無駄時間モデルと、 前記剛体モデルにより算出された剛体モデル位置及び剛
体モデル速度が前記位置信号の次のサンプリング時点に
於いて前記位置軌道及び速度軌道のそれぞれと一致する
ようにするための第１及び第２モデルフィードバック制
御信号を前記サンプリング周期Ｔｓに対して２Ｔｓごと
に算出するモデル制御手段と、 前記剛体モデル及び無駄時間モデルを用いて算出された
位置フィードバック用モデル位置と前記検出された位置
信号との偏差に基づきフィードバック制御信号を算出す
る位置制御手段と、 ヘッド駆動手段に流れる駆動電流が飽和しているか否か
を検出する飽和検出手段と、 前記位置信号の偶数回目のサンプリング時点の時は前記
第１モデルフィードバック制御信号を、奇数回目のサン
プリング時点の時は前記第２モデルフィードバック制御
信号を入力制御信号とし、さらに前記第１及び第２モデ
ルフィードバック制御信号の差の絶対値が予め定めた閾
値をこえているときはそれら２つのモデルフィードバッ
ク制御信号の平均値を振動補償入力とし、前記絶対値が
前記閾値をこえていないときは前記入力制御信号を振動
補償入力とするとともに、前記飽和検出手段により前記
駆動電流が飽和していないと判定されたときには前記入
力制御信号を前記剛体モデル入力としかつ前記位置制御
手段により算出されたフィードバック制御信号と前記振
動補償入力との和を前記ヘッド駆動信号として前記ヘッ
ド系へ出力し、前記駆動電流が飽和していると判定され
たときには前記駆動電流に対応するヘッド加速度から前
記位置制御手段により算出されたフィードバック制御信
号を差し引いた信号を前記剛体モデルへのモデル入力と
しかつ前記振動補償入力もしくは前記ヘッド加速度を前
記ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出力する切替手
段と、 を備えたことを特徴とする位置決め制御装置。 - 【請求項４】 磁気記録媒体の記録及び再生の少なくと
も一方を行うヘッドを目標とする位置へ移動させるため
の位置決め制御装置において、 与えられた目標位置へヘッドを移動させるシーク時間及
びそのシーク時間内のヘッドの位置軌道及び速度軌道を
ヘッド位置検出手段により検出された位置信号のサンプ
リング周期Ｔｓごとに算出する軌道生成手段と、 ヘッド駆動信号が出力されてから位置信号が検出されて
出力されるまでのヘッド駆動手段を含むヘッド系の剛体
モデル及び無駄時間モデルと、 前記剛体モデルにより算出された剛体モデル位置及び剛
体モデル速度が前記位置信号の次のサンプリング時点に
於いて前記位置軌道及び速度軌道のそれぞれと一致する
ようにするための第１及び第２モデルフィードバック制
御信号を前記サンプリング周期Ｔｓごとに算出するモデ
ル制御手段と、 前記剛体モデル及び無駄時間モデルを用いて算出された
位置フィードバック用モデル位置と前記検出された位置
信号との偏差に基づきフィードバック制御信号を算出す
る位置制御手段と、 ヘッド駆動手段に流れる駆動電流が飽和しているか否か
を検出する飽和検出手段と、 前記位置信号のサンプリング時点よりサンプリング周期
Ｔｓの前半の（１／２）Ｔｓの間は前記第１モデルフィ
ードバック制御信号を、後半の（１／２）Ｔｓの間は前
記第２モデルフィードバック制御信号を入力制御信号と
し、さらに前記第１及び第２モデルフィードバック制御
信号の差の絶対値が予め定めた閾値をこえているときは
それら２つのモデルフィードバック制御信号の平均値を
振動補償入力とし、前記絶対値が前記閾値をこえていな
いときは前記入力制御信号を振動補償入力とするととも
に、前記飽和検出手段により前記駆動電流が飽和してい
ないと判定されたときには前記入力制御信号を前記剛体
モデル入力としかつ前記位置制御手段により算出された
フィードバック制御信号と前記振動補償入力との和を前
記ヘッド駆動信号として前記ヘッド系へ出力し、前記駆
動電流が飽和していると判定されたときには前記駆動電
流に対応するヘッド加速度から前記位置制御手段により
算出されたフィードバック制御信号を差し引いた信号を
前記剛体モデルへのモデル入力としかつ前記振動補償入
力もしくは前記ヘッド加速度を前記ヘッド駆動信号とし
て前記ヘッド系へ出力する切替手段と、 を備えたことを特徴とする位置決め制御装置。 - 【請求項５】 請求項１または２の位置決め制御装置に
おいて、前記ヘッド系の共振モデルを付加してこのモデ
ルと前記剛体モデル及び無駄時間モデルを用いて前記位
置フィードバック用モデル位置を算出するとともに、前
記切替手段は、前記飽和検出手段により前記駆動電流が
飽和していないと判定されたときには前記入力制御信号
を前記共振モデルへのモデル入力とし、前記駆動電流が
飽和していると判定されたときには前記駆動電流に対応
するヘッド加速度から前記位置制御手段により算出され
たフィードバック制御信号を差し引いた信号を前記共振
モデルへのモデル入力とすることを特徴とする位置決め
制御装置。 - 【請求項６】 請求項３または４に記載の位置決め制御
装置において、前記ヘッド系の共振モデルを付加してこ
のモデルと前記剛体モデル及び無駄時間モデルを用いて
前記位置フィードバック用モデル位置を算出するととも
に、前記飽和検出手段により前記駆動電流が飽和してい
ないと判定されたときには前記振動補償入力を前記共振
モデルへのモデル入力とし、前記駆動電流が飽和してい
ると判定されたときには前記駆動電流に対応するヘッド
加速度から前記位置制御手段により算出されたフィード
バック制御信号を差し引いた信号を前記共振モデルへの
モデル入力とすることを特徴とする位置決め制御装置。 - 【請求項７】 請求項１、３、もしくは５の内の１つに
記載の位置決め制御装置おいて、前記モデル制御手段
は、時間Ｔｕを前記位置信号のサンプリング周期Ｔｓに
等しい値とし、前記位置軌道及び速度軌道をそれぞれＰ
ｔ、Ｖｔとし前記剛体モデルにより算出された剛体モデ
ル位置及び剛体モデル速度をそれぞれＰｍ、Ｖｍとした
とき、前記第１及び第２モデルフィードバック制御信号
Ｕｍｆ及びＵｍｓを数式Ｕｍｆ＝（１／Ｔｕ２）（Ｐｔ
−Ｐｍ）−（２／Ｔｕ）（Ｖｔ−３Ｖｍ）、及びＵｍｓ
＝（１／Ｔｕ２）（−Ｐｔ＋Ｐｍ）−（２／Ｔｕ）（３
Ｖｔ−Ｖｍ）により算出することを特徴とする位置決め
制御装置。 - 【請求項８】 請求項２、４もしくは６の内の１つに記
載の位置決め制御装置において、前記モデル制御手段
は、時間Ｔｕを前記位置信号のサンプリング周期Ｔｓの
半分の値とし、前記位置軌道及び速度軌道をそれぞれＰ
ｔ、Ｖｔとし前記剛体モデルにより算出された剛体モデ
ル位置及び剛体モデル速度をそれぞれＰｍ、Ｖｍとした
とき、前記第１及び第２モデルフィードバック制御信号
Ｕｍｆ及びＵｍｓを数式Ｕｍｆ＝（１／Ｔｕ２）（Ｐｔ
−Ｐｍ）−（２／Ｔｕ）（Ｖｔ−３Ｖｍ）、及びＵｍｓ
＝（１／Ｔｕ２）（−Ｐｔ＋Ｐｍ）−（２／Ｔｕ）（３
Ｖｔ−Ｖｍ）により算出することを特徴とする位置決め
制御装置。
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