JP2005025880A - ヘッド位置決め制御装置及びその方法、並びにディスク記憶装置 - Google Patents
ヘッド位置決め制御装置及びその方法、並びにディスク記憶装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005025880A JP2005025880A JP2003191262A JP2003191262A JP2005025880A JP 2005025880 A JP2005025880 A JP 2005025880A JP 2003191262 A JP2003191262 A JP 2003191262A JP 2003191262 A JP2003191262 A JP 2003191262A JP 2005025880 A JP2005025880 A JP 2005025880A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- disturbance
- value
- head
- position error
- asynchronous
- 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
Links
Images
Landscapes
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
Abstract
【課題】ディスクドライブに実装可能であって、ディスクフラッタなどのディスク回転周波数とは非同期な外乱振動を有効に抑制し、ヘッド位置決め精度を向上できるヘッド位置決め制御装置を提供することにある。
【解決手段】本システムは、公知のヘッド位置決め制御手段に、非同期外乱抑圧手段を並列配置した構成とし、この非同期外乱抑圧手段として、抑圧したい中心周波数を設定し、この抑圧中心周波数近傍の外乱を同位相推定できる外乱予測手段を内包した。
【選択図】 図４
【解決手段】本システムは、公知のヘッド位置決め制御手段に、非同期外乱抑圧手段を並列配置した構成とし、この非同期外乱抑圧手段として、抑圧したい中心周波数を設定し、この抑圧中心周波数近傍の外乱を同位相推定できる外乱予測手段を内包した。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、ハードディスクドライブなどのディスク記憶装置に使用されるヘッド位置決め制御装置に関し、特に、ディスクフラッタ等の外乱振動の抑制機能を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばハードディスクドライブなどのディスク記憶装置（以下、ディスクドライブと称する）の分野では、ディスク媒体上に記録するデータの高記録密度化と共に、データ転送速度の高速化に伴なうディスク回転速度の高速化が推進されている。
【０００３】
ディスク回転速度の高速化に伴なって、特にディスクフラッタと呼ぶ振動の増大化が顕著になりつつある。ディスクフラッタが増大すると、ヘッドをディスク媒体上の目標トラック位置に位置決めするときのヘッド位置決め精度を低下させる要因となる。従って、特に高記録密度化に伴なって、高精度のヘッド位置決め制御動作を実現するためには、ディスクフラッタの対策が要求される。
【０００４】
ディスクフラッタとは、一般的には、ディスク媒体の回転時に発生する空気流体の非定常圧力変動により、ディスク媒体の固有振動特性に従った自励振動現象である。このようなディスクフラッタ対策として、従来では、ＬＤＶ（Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｉｂｒｏｍｅｔｅｒ）を使用するディスクフラッタ抑圧制御方式が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００５】
非特許文献１の方式は、ＬＤＶを使用して、ヘッド素子を実装しているスライダ（ヘッド本体）の上下動運動を計測し、その計測値を使って補償値を算出する。ヘッド位置決め制御を実行するシステムは、ヘッドを移動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動制御するための操作制御量（例えばＵ１とする）を算出するフィードバック制御系を有する。非特許文献１の方式は、ディスクフラッタによる位置誤差変動を抑制するための補償値（例えばＵ２とする）を算出して、フィードバック制御系の操作制御量（Ｕ１）に加算して、その加算結果を操作制御量（Ｕ＝Ｕ１＋Ｕ２）としてＶＣＭに供給するシステムを構成する。
【０００６】
ここで、ディスクフラッタは、ディスク回転周波数とは非同期な外乱振動である。これに対して、ディスク回転に同期した外乱振動を抑制する外乱振動抑圧制御方式が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この方式は、フィードバック制御系での位置誤差信号を複数回転分をモニタして、ディスク回転に相間のある成分（同期成分）を学習し、その補正量（例えばＹとする）を算出するシステムである。さらに、当該システムは、補正量をフィードバック制御系の操作制御量（Ｕ１）に加算して、その加算結果を操作制御量（Ｕ＝Ｕ１＋Ｙ）としてＶＣＭに供給する。ここで、同期外乱振動はディスク回転位相で常に一定振動となるため、ディスク媒体上のセクタ毎の同期補正量として、メモリに保存することも可能である。
【０００７】
【非特許文献１】
ＡＰＭＲＣ２００２，“Ａｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｄｉｓｋ Ｆｌｕｔｔｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｒａｃｋ Ｍｉｓｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ”， ｂｙ Ｇ． Ｇｕｏ ｅｔ．ａｌ．
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３９８１４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特許文献１の方式は、同期成分の学習原理から抑圧可能な周波数はディスク回転周波数の整数倍の高調波成分に限定される。また、ディスクフラッタによる残留成分周波数がディスク回転周波数の高調波成分であったとしても、当該ディスクフラッタによる位置誤差の影響の特徴がうねり振動と見えるので、平均零となる当該影響を低減することはできない。
【００１０】
一方、非特許文献１の方式は、ＬＤＶのような検出系を使用する。従って、ディスクドライブに実装するためには、従来のヘッド位置決め制御システムとしてＬＤＶのような新たな検出系を設ける必要がある。しかしながら、実際上では、ＬＤＶのような検出系をディスクドライブに実装することは極めて困難である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、ディスクドライブに実装可能であって、ディスクフラッタなどのディスク回転周波数とは非同期な振動を有効に抑制し、ヘッド位置決め精度を向上できるヘッド位置決め制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、ＬＤＶのような特別の検出系を使用することなく、ディスクフラッタなどのディスク回転周波数とは非同期な振動（有色成分非同期振動）を有効に抑圧する機能を実現し、ヘッド位置決め精度を向上できるヘッド位置決め制御装置に関する。
【００１３】
本発明の観点に従ったヘッド位置決め制御装置は、回転するディスク媒体上に、ヘッドによりデータを記録又は再生するディスク記憶装置に適用するヘッド位置決め制御装置であって、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の指定のトラック位置に移動するためのヘッド移動手段と、前記ヘッドの位置と目標位置との位置誤差を算出する位置誤差算出手段と、前記位置誤差に基づいて前記ディスク媒体の回転周波数と非同期で、かつ固有振動特性を有する外乱振動の外乱推定値を算出し、当該外乱推定値に従って前記外乱振動を抑制するための補償値を算出する非同期外乱抑圧手段と、前記位置誤差を解消するための制御操作値を算出し、かつ前記非同期外乱抑圧手段により算出された補償値を加算して当該制御操作値を補償して、前記ヘッド移動手段に供給するヘッド位置決め制御手段とを備えたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、第１の実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの概念的構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図である。
【００１６】
（ディスクドライブの構成）
ディスクドライブは、図２に示すように、ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）とも呼ばれる本体部１００と、ＰＣＢとも呼ばれるプリント回路基板２００とを有する。ＨＤＡ１００は、情報記録媒体としてのディスク媒体（以下単にディスクと称する）１４０と、当該ディスク１４０を回転させるスピンドルモータ（ＳＰＭ）１５０と、ヘッド１１０と、ヘッド移動機構とを有する。
【００１７】
ヘッド１１０は、ヘッド本体であるスライダ（ＡＢＳ）に磁気ヘッド素子が実装されたものである。磁気ヘッド素子は、リードヘッド素子（ＧＭＲ素子）及びライトヘッド素子を有する。ヘッド１１０は、ヘッド移動機構に搭載されている。
【００１８】
ヘッド移動機構は、ヘッド１１０を支持するサスペンション・アーム１３０と、当該アーム１３０を回転自在に支持するピボット軸１３９と、ＶＣＭ１３１とを有する。ＶＣＭ１３１は、当該アーム１３０にピボット軸１３９周りの回転トルクを発生させて、ヘッド１１０をディスク１４０の半径方向に移動させる。さらに、本体部１００には、ヘッド１１０の入出力信号を増幅するためのヘッドアンプ（ヘッドＩＣ）１２０が設けられている。
【００１９】
ＰＣＢ２００は、主として４つのシステムＬＳＩを搭載している。即ち、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２１０、リード／ライトチャネルＩＣ２２０、ＣＰＵ２３０、及びモータドライバＩＣ２４０である。
【００２０】
ＨＤＣ２１０は、ディスクドライブとホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ）とのインターフェースを構成している。リード／ライトチャネルＩＣ２２０は、記録再生信号を処理する信号処理回路である。モータドライバＩＣ２４０は、ＶＣＭ１３１及びＳＰＭ１５０を駆動するドライバである。
【００２１】
ＣＰＵ２３０は、ドライブのメインコントローラであり、本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムを実現するマイクロプロセッサ及びＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）を含む構成である。なお、ＤＳＰを含まないマイクロプロセッサのみの構成でもよい。
【００２２】
ディスク１４０上には、予めサーボトラックライタ（ＳＴＷ）により、サーボ情報が記録されたサーボ領域が周方向に等間隔で形成されている。さらに、ディスク１４０上には、同心円状に構成された多数のトラック（シリンダ）が構成されている。各トラックには、サーボ領域間にユーザデータを記録するためのデータ領域が形成されている。
【００２３】
（ヘッド位置決め制御システム）
ヘッド位置決め制御システムは、図１に示すように、通常のフィードバック制御部（以下第１のコントローラ）１０及び非同期抑圧制御部（第２のコントローラ）１３を有し、具体的にはＣＰＵ２３０により実現される。制御対象であるプラント１１は、具体的にはＶＣＭ１３１に相当する。また、信号処理部１２は、具体的にはリード／ライトチャネル２２０及びＣＰＵ２３０により実現される要素である。なお、図１において、Ｃ，Ｆ，Ｐ，Ｓはそれぞれシステムの伝達関数を意味する。
【００２４】
第１のコントローラ１０は、ディスク１４０上の目標トラック位置（ＴＰ）とヘッド１１０の現在位置（ＨＰ）との位置誤差（Ｅ）が信号処理部１２で信号処理された後の位置誤差Ｙを入力とし、位置誤差を解消するための制御操作値Ｕ１を出力する。ここで、位置誤差Ｙには、信号処理部１２でノイズが含まれる可能性がある。
【００２５】
一方、第２のコントローラ１３は、位置誤差Ｙを入力として、外乱レベル換算した有色性非同期の外乱（ｄ）推定値を算出し、当該外乱を抑圧するための補償値Ｕ２を算出する。システムは、第１及び第２の各コントローラ１０，１３から出力される制御操作値Ｕ１及び補償値Ｕ２を加算した制御操作値Ｕ（Ｕ＝Ｕ１＋Ｕ２）をプラント１１であるＶＣＭ１３１に供給する。ここで、プラント１１に印加される外乱（ｄ）が、ディスクフラッタにより引き起こされる有色性非同期の外乱振動である。
【００２６】
図４は、第２のコントローラ１３の概念的構成を示すブロック図である。なお、第２のコントローラ１３は、複数周波数を同時に設定する事も可能であるが、便宜的に、ある１つの設定周波数の近傍に分布する有色性の外乱（ｄ）のみを推定する場合を想定している。
【００２７】
第２のコントローラ１３は、図４に示すように、ノイズを含む位置誤差Ｙから非同期成分の外乱値Ｙ２を推定予測する外乱予測部４００と、補償値調整部４１０とを有する。補償値調整部４１０は、予測外乱値Ｙ２に対して調整用ゲイン（外乱抑圧率を調整するためのゲイン）を乗じて補償値Ｕ２を算出する。補償値調整部４１０の目的は、予測外乱Ｙ２そのものを補償値Ｕ２とすると、予測外乱Ｙ２に含まれる予測誤差影響で、逆に性能劣化に繋がる危険があるため、補償値Ｕ２を予測外乱Ｙ２の抑圧率倍に制限するためにある。具体的には、増幅率１以下の単なる比例増幅器であるが、外乱抑圧設定周波数での入出力ゲイン特性が抑圧率倍で、かつ、入出力位相差が０である公知の各種フィルタを用いてもかまわない。
【００２８】
外乱予測部４００は、位置誤差Ｙと、補償値調整部４１０の出力である補償値Ｕ２とを入力として、現時点の（ヘッド位置決め制御システムの出力レベルに相当する）外乱値Ｙ２（設定周波数の周辺成分）を予測推定する。本図は、概念ブロック表記のため、補償値Ｕ２を入力値として参照しているが、計算機実現の場合は、後述する図５，６のように、外乱予測部内に遅延ブロックを含む構成となっており、未計算結果を参照するような実現不可能な構成にはなっていない。
【００２９】
この外乱予測部４００の具体例とし、第２のコントローラ１３を詳細展開した図５，図６を説明する。図５では、外乱予測部４００は、補償影響推定部５２０、加算部５３０、外乱換算部５００及び未来値予測部５１０を有する。
【００３０】
加算部５３０は、本補償を採用しない場合の位置誤差を導出するための加算器で、位置誤差Ｙと位置誤差抑圧量Ｙ３とを加算して、非補償時位置誤差として外乱換算部５００に出力する。
【００３１】
外乱換算部５００は、この非補償時位置誤差を入力し、ヘッド位置決め制御システムの出力レベルに相当する外乱値に換算する（換算結果をＹ１とする）。未来値予測部５１０は、外乱換算部５００からの換算結果Ｙ１を入力して、現時点での外乱値Ｙ２を予測して出力する。
【００３２】
なお、未来値予測部５１０とは、外乱換算部５００が出力する換算結果Ｙ１が、現時点の外乱ではなく過去の外乱であるため、現時点の外乱と同位相で予測するための手段である。具体的には、フラッタが集中分布している周波数を抑圧設定中心周波数として設定し、その抑圧設定中心周波数において、補償値Ｕ２が位置誤差Ｙに反映されるまでの無駄時間相当の未来値を予測するもので、例えば、繰返し推定部とバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を組み合わせて実現する。
【００３３】
補償影響推定部５２０は、補償値調整部４１０から出力される補償値Ｕ２を入力し、当該補償値Ｕ２により低減する位置誤差Ｙへの影響量を位置誤差抑圧量Ｙ３として算出する。具体的には、図１の第２コントローラ１３の補償値（即ち、非同期抑圧制御量）Ｕ２による位置誤差Ｙへの影響は、第１コントローラ１０のみによる外乱抑圧特性と呼ばれる閉ループ特性を介した応答として現われるので、補償影響推定部５２０として、当該外乱抑圧特性に相当するノミナルモデルを用いる。また、外乱換算部５００には、遅延を無視したこの逆ノミナルモデルを用いる。
【００３４】
図６は、第２のコントローラ１３の変形例を示すブロック図である。
【００３５】
本変形例での外乱予測部４００は、図５の加算部５３０が、外乱換算部５００の後段に移動し、補償影響推定部５２０が遅延部６１０に変わった構成である。
【００３６】
外乱換算部５００は、直接位置誤差を入力し、外乱値換算した換算結果を出力する。この外乱換算結果は、本補償による抑圧影響を受けている。加算器５３０は、これに補償値Ｕ２を加算して、図５の換算結果Ｙ１と等価な、補償していない外乱換算結果Ｙ１を出力する。この際、外乱換算部５００が出力する換算結果は、補償値Ｕ２が位置誤差Ｙに反映されるまでの無駄時間相当分だけ遅れた過去の換算結果である。そこで、遅延部６１０は、補償値Ｕ２が位置誤差Ｙに反映されるまでの無駄時間相当分だけ遅延させ、加算器５３０に出力する。
【００３７】
尚、図５及び図６は、図４の実現構成例の一例に過ぎない。共に外乱換算部５００として、第１コントローラ１０による外乱抑圧特性のノミナルモデルを使っているが、外乱予測部４００としては、抑圧設定中心周波数近傍の外乱を、現時点の外乱と同位相予測すればよく、外乱抑圧特性の抑圧設定中心周波数でのゲイン・位相関係を考慮し、漸近安定に構成するものであれば、どのような外乱予測構成を取ってもよい。
【００３８】
以上要するに、第２のコントローラ１３は、非同期抑圧制御を実行するときに、ノイズを含む位置誤差Ｙから、設定周波数近傍に位置するディスクフラッタ等の有色性非同期の外乱振動周波数成分を、ほぼ同位相の外乱換算値として選択的に予測抽出し、設定周波数近傍のディスクフラッタの影響を低減する事ができる。
【００３９】
尚、本実施形態のヘッド位置決め制御システムの変形例として、図８に示すように、非同期抑圧制御部である第２のコントローラ１３以外に、同期抑圧制御部（伝達関数Ｒ）１４を有するシステムでもよい。本変形例のシステムは、同期抑圧制御量Ｕ３も加算した制御操作量Ｕ（Ｕ＝Ｕ１＋Ｕ２＋Ｕ３）をプラント１１であるＶＣＭ１３１に供給する。
【００４０】
（ディスクドライブ及びヘッド位置決め制御システムの基本的動作）
まず、図２及び図７のフローチャートを参照して、ディスクドライブ及びヘッド位置決め制御システムの基本的動作を説明する。
【００４１】
ディスクドライブでは、ディスク１４０は、ＳＰＭ１５０により一定の速度で回転される。ヘッド１１０は、ＣＰＵ２３０のヘッド位置決め制御処理に従って、ＶＣＭ１３１の駆動力で回転動作するサスペンション・アーム１３０により、ディスク１４０の半径方向に移動されて、目標トラック位置（ＴＰ）に位置決めされる。
【００４２】
ここで、ヘッド１１０は、図３に示すように、サスペンション・アーム１３０に設けられたジンバル１６０により、ディスク１４０の方向に押し付けられるように弾性支持されている。一方、ディスク１４０の高速回転に伴なう空気圧により、ヘッド１１０は、ディスク１４０上に微小浮上する様に設計されている。これにより、ヘッド１１０は、ディスク１４０との微小隙間を保持しながら、リード動作時にはディスク上の磁気記録信号漏れ磁束を検出し、前述のサーボ情報を読出す。
【００４３】
このようなヘッド１１０の浮上状態時に、ディスクフラッタ等によりディスクの傾斜変形が起こると、ヘッド１１０とトラックとの位置ずれ（トラックオフセット）が発生する。これにより、ディスク１４０上のトラック位置変動やヘッド１１０の位置変動を引き起こし、これがヘッド位置決め制御システム（サーボ系）への外乱要因となり、ヘッド位置決め精度を劣化させる。本実施形態のヘッド位置決め制御システムは、ディスクフラッタ等の非同期外乱振動によるトラックオフセットを低減させる構成である。
【００４４】
次に、図７のフローチャートを参照して、本実施形態のヘッド位置決め制御システム（ＣＰＵ２３０）の基本的動作を説明する。
【００４５】
ヘッド１１０が、ディスク１４０上のサーボ領域の開始を表すサーボマークを検出すると、リード／ライトチャネル１２０はサーボ信号を判別するための処理を開始し、ＣＰＵ２３０はサーボ処理ルーチンを実行する。
【００４６】
ＣＰＵ２３０は、図７に示すように、まず、ヘッド１１０の位置と目標位置（目標トラック位置）との位置誤差Ｙを算出する（ステップＳ１）。
【００４７】
次に、この位置偏差Ｙが零となる様に、第１コントローラの制御出力計算を実施する（ステップＳ２）。即ち、図１の制御操作値Ｕ１が計算される。続いて、第２コントローラの制御出力計算を実施する（ステップＳ３，Ｓ４）。具体的には、図１に示す第２のコントローラ１３に相当する非同期外乱抑圧関数が呼び出され、その中で、図４の外乱予測処理と補償値調整処理とが実施される。この処理により、図１の補償値Ｕ２が計算される。
【００４８】
ＣＰＵ２３０は、上記第１コントローラによる制御操作値Ｕ１と第２コントローラによる補償値Ｕ２とを加算し、加算値ＵをＶＣＭ駆動指令としてモータドライバＩＣ２４０に出力する（ステップＳ５）。
【００４９】
その後、ＣＰＵ２３０は、第１コントローラ及び第２コントローラの後処理を実行する（ステップＳ６，Ｓ７）。後処理とは、具体的には各コントローラの状態量更新処理である。ステップＳ１〜Ｓ５の演算処理時間は、サーボ性能に影響するため、できるだけこの無駄時間を小さくする事が望ましい。このため、事前計算可能な処理はこの後処理で計算しておき、次回のサーボ演算に必要な状態量への更新処理を実行する。
【００５０】
以上のステップＳ１〜Ｓ７の処理でサーボ処理ルーチンは終了し、ＣＰＵをサーボ以外の処理に開放する。
【００５１】
（システムの動作原理）
次に、主として図９から図２４を参照して、本実施形態のヘッド位置決め制御システムの動作原理を説明する。
【００５２】
図９及び図１０は、図１に示す本実施形態のヘッド位置決め制御システムの構成要素を数式表現形式で示すシステムの概念図である。
【００５３】
図９に示す制御対象９００は、第１のコントローラ１０をメイン要素とするフィードバック制御系の閉ループ系を離散表現したものである。
【００５４】
また、制御対象９００の出力ｙは、図１の信号処理部１２の位置誤差出力Ｙの負値、即ちｙ＝−Ｙを示す。また、外乱ｄは、実プラントの加速度外乱の他、ディスクトラックの目標値変動、観測ノイズ等の全ての残留変動影響を、プラント入力段レベルに換算してまとめたものである。
【００５５】
機能ブロック９１０は、図４に示す非同期抑圧制御部（第２のコントローラ）１３に相当する要素（伝達関数Ｆ）である。
【００５６】
機能ブロック９１０は、図１０に示すように、複数の機能ブロック９１１〜９１３及び補償値調整部４１０に相当する機能ブロック９１４を含む。機能ブロック９００の数式「Ｂ・Ｚ−Ｎ／Ａ」は、第１のコントローラ１０による外乱抑圧特性に相当し、非同期抑圧制御部１３（機能ブロック９１０）にとっては制御対象に相当する。
【００５７】
機能ブロック９１０では、機能ブロック９１１の数式「ｚ−Ｎ」は、ＣＰＵ２３０での演算や入出力処理等の無駄時間等を含む離散表現上の遅延を表現したものであり、Ｎサンプリング周期相当の無駄時間がある事を示す遅延演算子である。本実施形態では、近似的に「Ｎ＝２」で実際の外乱抑圧特性を表現できる。
【００５８】
また、機能ブロック９１２の数式「ＡＮ／ＢＮ」は、当該制御対象９００の逆システムに相当するもので、実際の外乱抑圧特性は高次となるが、低次元近似したノミナルモデルを使って、遅延を無視した安定な逆システムを実現している。
【００５９】
ここで、機能ブロック９１４は、図４に示した補償値調整部４１０に相当する要素で、破線枠が外乱予測部４００に相当する要素である。即ち、機能ブロック９１２が図６の外乱換算部５００に、機能ブロック９１３が未来値予測部５１０に、機能ブロック９１１が遅延部６１０に相当する要素である。
【００６０】
図１１は、図１０とは数式的な等価表現を示すシステムの概念図である。具体的には、図１１に示すシステムは、図５に対応した構成で、機能ブロック９１４が補償値調整部４１０に、機能ブロック９１５が、外乱換算部５００と未来値予測部５１０を直列接続したものに相当する。また、機能ブロック９１６は、補償影響推定部５２０に相当する要素で、外乱抑圧特性９００のノミナルモデルで実現される。
【００６１】
（外乱予測部４００の動作）
次に、第２のコントローラ１３に含まれる外乱予測部４００の具体的機能について、主として図１２を参照して説明する。本図は、外乱予測方法を説明するための構成図で、図４の補償値Ｕ２が零の場合に相当する。
【００６２】
外乱予測部４００は、図１２に示すように、外乱換算部５００に相当する要素である機能ブロック９１２、及び未来値予測部５１０に相当する要素である機能ブロック９１３を有する。
【００６３】
数式表現「ＡＮ／ＢＮ」の機能ブロック９１２は、制御対象９００（第１のコントローラ１０のみによる外乱抑圧特性：Ｂ・ｚ−Ｎ／Ａ）のノミナル逆システムである。機能ブロック９１２は、全周波数成分の外乱換算ノイズ「ｄ＝ｄＦｌｕｔｔｅｒ＋ｄＷ」が、ｚ−Ｎ相当分遅れた外乱値を推定する。 ここで、制御対象９００の出力［ｙ０］は、本補償をしていない場合の位置誤差に当たるので、第１コントローラの外乱抑圧特性と外乱ｄを使って次式（式１）で表記できる。
【００６４】
【数１】
また、機能ブロック９１２から出力される換算結果［ｄＥｚ−Ｎ］は次式（式２）で算出される。
【００６５】
【数２】
換算結果ｄＥは、実際の外乱抑圧特性Ｂ／Ａと、ノミナルモデルＢＮ／ＡＮとのモデル化誤差影響により、外乱換算ノイズｄとは完全には一致しないが、抑圧設定周波数Ｆｃ近傍において、実際の特性を十分に再現していれば、今回の非同期成分推定処理上の支障はない。
【００６６】
Ｍ／Ｌフィルタ（機能ブロック９１３）は、当該ｚ−Ｎ遅延した状態の換算結果「ｄＥ・ｚ−Ｎ」から、抑圧設定周波数Ｆｃ近傍成分のみを抽出し、かつ、ｚ−Ｎ相当の遅れを補償するものである。この出力は、下記式（３）の様に表記される。
【００６７】
【数３】
Ｍ／Ｌフィルタ（機能ブロック９１３）は、下記式（４）に示すように、具体的には、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）と繰返し推定器とで構成されている。ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）については後述する。繰返し推定器は、抑圧対象の周波数近傍成分のみを抽出し、かつ、ｚ−Ｎ相当の遅れを補償する。
【００６８】
【数４】
以下、図１３を参照して繰返し推定器の原理を説明する。
【００６９】
図１３において、破線は設定周波数Ｆｃで繰り返す周期外乱を示す。また、実線は、逆システム（機能ブロック９１２：ＡＮ／ＢＮ）を施したｚ−Ｎ相当分（ここでは２サンプリング）が遅れた換算結果のうちの周期外乱成分を表している。さらに、上段部に書かれたＡ〜Ｆは、周期外乱の位相に当たる同位相群を示すもので、最上段が破線の周期外乱、次段が換算結果の周期成分に相当する。
【００７０】
まず、ノイズに埋もれた推定外乱から、設定周波数Ｆｃの周期で繰り返す成分を抽出する方法を説明する。設定周波数をＦｃ，サンプリング周波数をＦｓとすると、設定周波数での周期外乱は、Ｎｃサンプリング（ここでは６サンプリング）毎に繰り返す。
【００７１】
図１３において、×印をつけた▲１▼，▲２▼，▲３▼で示すデータは、基本的に同一値になる。本来の外乱は、設定周波数Ｆｃとは異なる周波数成分を有するので、その影響により実際の換算結果ｄＥは変動する。そこで、▲１▼，▲２▼，▲３▼データによるＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理を実行して、当該ノイズ除去を実行する。このＬＰＦ処理をＮｃ点数に相当するＡ〜Ｆ群毎に行うことで、実線表記した換算結果の周期成分を抽出できる。
【００７２】
ところで、推定周期成分は、実際の外乱の周期成分（周期外乱成分）とはｚ−Ｎ相当分が遅れた結果となっている。このｚ−Ｎ相当分の遅れを補償する方法を説明する。
【００７３】
図１３に示す現サンプリング時点（黒丸で示す時点）で推定される推定周期成分は、Ｂ群に相当する周期外乱値である。しかし、現時点の周期外乱はＤ群の値であって、推定結果はＮサンプリング遅れている。つまり、ｚ−Ｎ相当の遅れを補償するには、Ｎサンプリング未来値を出力できる必要があり、これは一般には不可能である。しかし、周期外乱を抽出した場合は、各同位相群で同一となるので、丸枠で示す未来値のＤ群結果は、方形枠で示すＤ群結果と等価と考えてよい。つまり、Ｎｃ−Ｎサンプリング過去の推定結果を出力することで、最終的推定周期外乱ｄｆは、本来の周期外乱と同位相になる。この繰返し推定器の伝達特性は次式（５）の様になり、近似的にＮサンプル未来値を出力するフィルタであると確認できる。
【００７４】
【数５】
但し、当該処理の場合に、直流分（ＤＣ）の影響や、Ｆｃの高調波成分も含んだ推定となるので、これを除去する必要がある。さもないと、外乱補償時にＤＣ発散や、高周波による位置決め性能劣化の危険が生ずる。機能ブロック９１３として、式（４）の様にＢＰＦを併用した理由はこの点にある。具体的には、０．５＊Ｆｃ〜１．５＊Ｆｃに当たる周波数成分のみを透過させるＢＰＦと組み合わせる。最終的推定結果である予測外乱値ｄｆは、次式（６）として近似でき、外乱予測部４００により、現時点の外乱が予測推定される事が確認できる。
【００７５】
【数６】
但し、実際上で、抑圧対象のディスクフラッタによる外乱は、設定周波数成分と一致しない場合が多い。また、外乱は複数の周波数成分で構成されている場合が多いため、設定周波数Ｆｃで繰り返す周期外乱のみ抽出しても、実際上での外乱の抑圧は困難である。そこで、設定周波数Ｆｃ周辺の周波数成分も含めて推定できるように、繰返し推定器の推定速度をある程度高速に設定している。
【００７６】
このような構成の非同期成分の外乱予測部４００の性能は、図１８及び図１９に示すようなシミュレーション結果により確認できる。シミュレーションは、設定周波数は１２８０Ｈｚとし、０次１次のディスクフラッタによる振動に相当する１０７５，１１７０，１３１５Ｈｚの正弦波を観測ノイズとして加えた場合の推定結果である。図１８は、ディスクフラッタ相当信号の外乱換算値１９０と外乱予測結果１９１を示す。図１９は、その予測誤差を示している。
【００７７】
繰返し推定器は、３周期目程度でほぼ収束する設定であるが、ディスクフラッタによる外乱振動の変動による影響でうねり振動に遅れ、完全な推定はできていない。ただ、各周期の位相はほぼ一致しており、推定誤差の振幅は、ディスクフラッタの外乱よりも明らかに小さくなる事が確認できる。
【００７８】
以下、本実施形態の外乱予測部４００を組み込む第２のコントローラ１３の作用効果を説明する。
【００７９】
外乱予測部４００により、実際のディスクフラッタによる外乱振動のα倍が推定されるとすると、予測外乱値は簡易的に次式（７）で表現できる。
【００８０】
【数７】
即ち、非同期抑圧制御を採用している場合の位置誤差信号「ｙ＝−ＰＥＳ」は、次式（８）の様に展開することができる。
【００８１】
【数８】
これにより、ディスクフラッタでの外乱による残留影響が（１−α）倍になることがわかる。つまり、残留位置誤差の影響を低減する必要条件は、「０＜α＜２」と導出される。しかし、先に述べた様に、外乱予測部４００が出力する予測外乱ｄｆは、全周波数域で完全なα＝１の推定はできない。特に、抑圧中心周波数から外れた周波数成分の外乱は、α＝１から大きく外れ、場合によっては必要条件を満たさなくなる。換言すれば、抑圧中心周波数周辺は、位置決め精度が向上する方向に向かうが、抑圧中心周波数から外れた周波数では、逆に精度劣化する事を意味する。
【００８２】
そこで、図４の補償値調整部４１０が必要になる。ただし、従来のディスクフラッタの外乱影響を１／３程度に抑圧できなければ、第２のコントローラ１３を設けて演算量が増加したリスクに見合わないので、実際の補償値調整部４１０の増幅率は、１／３以上に取る必要もある。
【００８３】
以上をまとめると、設定周波数での推定外乱は、同位相±９０ｄｅｇ以内で、振幅が１／３〜５／３倍になる様にする事が、第２コントローラの設定条件になる。
【００８４】
実際に検出する位置誤差信号ＰＥＳは、ｙと符号反転したものになる。本実施形態では、第１のコントローラ１０に対して第２のコントローラ１３を並列構成とすることにより、各コントローラの関係は、抑圧設定周波数において、位相差が逆相「１８０±９０ｄｅｇ」であり、ゲイン差が「１／３〜５／３倍」、即ち「−１０ｄＢ〜＋５ｄＢ」とする事が必要となる。
【００８５】
以上のようにして、図１及び図４に示す本実施形態のヘッド位置決め制御システムであれば、設定周波数周辺の外乱振動を予測して抑圧することが可能となる。即ち、ディスクフラッタまたはディスクドライブの基台共振等の固有振動特性に従った周波数を設定周波数とすることにより、設定周波数周辺の有色性非同期の外乱振動を抑圧できる。従って、当該外乱振動による位置誤差の影響を低減化し、ヘッド位置決め精度を向上できる。
【００８６】
図１４及び図１５は、当該システム（第１コントローラ１０及び第２コントローラ１３を並列結合した制御器）の入出力特性を示す図である。図１４は制御器のゲイン特性を示す図であり、図１５は位相特性を示す図である。
【００８７】
図１４及び図１５に示すように、抑圧設定周波数を約１２８０Ｈｚとした際に、当該システムでは、設定周波数１２８０Ｈｚの近傍で、ゲイン特性が急峻に低下・増大し、また位相特性が進み遅れする特徴が現われている事が確認できる。
【００８８】
この特徴は、図１のような並列加算にて、ある特定周波数成分を中心に推定抑圧した際の特徴的特性であり、公知技術として挙げた文献１（特開平１１−３９８１４号）の処理等でも、より急峻なゲインの低下・増大し、位相の進み遅れとして、この特徴が観測される。本発明は、この特徴的な周波数特性が回転非同期の設定周波数において見られる事である。
【００８９】
換言すれば、本実施形態のシステム（制御器）は、その入出力伝達特性が、低減させたい設定周波数の近傍において、ゲイン特性として急峻に低下・増大し、位相特性として急激に進み遅れする特徴を有する様に構成されている。
【００９０】
さらに、図１６及び図１７は、当該システムでの第１及び第２のコントローラ１０，１３の入出力特性の関係を示す図である。図１６はゲイン特性を示す図であり、図１７は位相特性を示す図である。
【００９１】
図１６及び図１７において、曲線１７１及び１８１は、第２のコントローラ１３の入出力特性を示す。また、曲線１７０及び１８０は、第１のコントローラ１０の入出力特性を示す。図には図１４，１５にあたる合成した特性も示している。さらに、図１７に示す第２のコントローラ１３の位相特性は、便宜的に正負反転させた場合を表示している。この第２のコントローラ１３の入出力特性において、設定周波数１２８０Ｈｚの近傍において、第１のコントローラ１０との位相差が「１８０±９０ｄｅｇ」以内にあり、ゲイン差が「−１０ｄＢ〜＋５ｄＢ」以内となる周波数特性を有する。
【００９２】
要するに、第２のコントローラ１３を、低減させたい設定周波数近傍において、各コントローラ１０，１３の位相差が例えば「１８０±９０ｄｅｇ」以内にあり、ゲイン差が例えば１０ｄＢ以内となる周波数特性を有する様に設定したものであることが分かる。
【００９３】
図２０は、第２コントローラ１３を使用する場合の感度関数特性を示す。また、図２１は、第２コントローラ１３を使用する場合の外乱抑圧特性を示す。図２０及び図２１から、設定周波数近傍において、第２コントローラ１３を使用しない場合の特性２１０，２２０と比較して、第２コントローラ１３を使用する場合の特性２１１，２２１では、加速度外乱や観測ノイズの位置誤差の影響が低減されることが確認できる。
【００９４】
図２２及び図２３は、第２コントローラ１３による非同期抑圧制御（補償）の有無に応じた残留信号の周波数分析結果を示す図である。即ち、図２２は、第１コントローラ１０のみによる補償前の残留信号の周波数分析結果を示す図である。図２３は、当該補償後の残留信号の周波数分析結果を示す図であり、周波数１２８０Ｈｚ設定における非同期抑圧制御を併用した場合の結果を示す。この図２３から、設定周波数１２８０Ｈｚの近傍では、この周辺領域の外乱影響が白色成分も含めて低減できていることが確認できる。
【００９５】
（変形例）
尚、本実施形態のシステムでは、設定周波数１２８０Ｈｚ周辺の外乱振動を抑圧するように非同期抑圧制御部である第２のコントローラ１３を設定することを想定した。本変形例は、図２４に示す構成により、設定周波数１２８０Ｈｚ周辺の外乱振動と共に、異なる設定周波数（例えば２０００ｋＨｚ）周辺にあるディスクフラッタの２次モード及びドライブ基台の共振周波数も、同時に抑圧処理することが可能である。
【００９６】
本変形例の構成は、基本的には本実施形態の図１０に示すものと同様であり、外乱予測部４００を構成するＭ／Ｌフィルタ（未来値予測部５１０）として、異なる周波数設定に対応する２種類のフィルタ（機能ブロック９１３Ａ，９１３Ｂ）を設けて並列配置したものである。このように構成により、異なる２つの周波数を抑圧設定周波数とした場合の第２のコントローラ１３を実現できる。なお、演算量の増加が問題になるが、抑圧設定周波数を３つ以上設ける場合にも同様に、並列配置するＭ／Ｌフィルタ（機能ブロック９１３）を増大させる構成により実現できる。
【００９７】
（第２の実施形態）
図２５は、第２の実施形態に関する非同期抑圧制御部（第２のコントローラ１３）の構成を示す概念図（数式表現図）である。
【００９８】
第１の実施形態は、繰返し推定器とＢＰＦとを用いて未来値予測部５１０（機能ブロック９１３）を構成している。これに対して、本実施形態の非同期抑圧制御部１３は、パラメータ推定に基づいて適応制御的に推定抑圧する構成による未来値予測部５１０を備えている。以下、この未来値予測部５１０の構成の相違についてのみ説明する。
【００９９】
本実施形態の未来値予測部５１０は、設定周波数の正弦・余弦（ｓｉｎ， ｃｏｓ）信号を生成し、第１の出力として当該正弦・余弦信号を遅延させて出力する設定周波数生成部（機能ブロック９１７，９１９）と、当該設定周波数生成部からの第２の出力と予測外乱値とから合成係数を推定する同定部（機能ブロック９２０）と、当該同定部から出力される合成係数と設定周波数生成部からの第１の出力とを内積して、推定外乱を出力する内積部（機能ブロック９２１）とを有する。
【０１００】
ここで、機能ブロック９１９は、補償値が位置誤差（ｙ（ｋ））に反映されるまでの無駄時間相当分で正弦・余弦信号を遅延させる遅延部である。
【０１０１】
本実施形態においても、機能ブロック９１１，９１２に関係する構成は同一である。本実施形態の未来値予測部５１０は、主要部としてＭ／Ｌフィルタではなく、パラメータ同定器を使用した適応型推定部を使用する構成である。
【０１０２】
以下、適応型推定部（機能ブロック５１０）について具体的に説明する。
【０１０３】
まず、任意周波数振動は、次式（９）の様に、ある周波数ｆ０のｓｉｎ，ｃｏｓへの係数和として表記することができる。
【０１０４】
【数９】
ここで、周波数ｆ０の固有振動であれば、係数ｐ＝［ａ，ｂ］Ｔは定数ベクトルとなるが、振動数がｆ０より異なる場合は、ａ，ｂが周波数誤差相当の角速度を持つｓｉｎ，ｃｏｓ係数で構成されると考えれば良い。外乱は、この任意周波数振動の加法和として表記できるので、次式（１０）で表記される。
【０１０５】
【数１０】
即ち、外乱は、周波数ｆ０で時変する状態ベクトルφ（ｔ）に、時変する係数ｐ（ｔ）を乗じた形で表現できる事になる。
【０１０６】
図の機能ブロック９１７から点線ブロック９１８に伸びる点線及び点線ブロック９１８は、実際に存在するものではないが、全周波数成分を持つ外乱ｄ［ｋ］も、この様に表記しうる事を示したものである。外乱ｄのうち、周波数ｆ０に近い周波数成分ほど、係数ｐの変動速度は遅くなり、周波数ｆ０から離れるほど、係数ｐは急変する事になるので、点線ブロックのｐ（ｋ）は、極めて急峻に変化する係数となる。
【０１０７】
さて、この状態で、図６の外乱換算部５００（逆システムＡＮ／ＢＮ）に当たる機能ブロック９１２を介して、位置誤差を外乱換算した換算結果ｄＥは、次式（１１）の様に与えられる。
【０１０８】
【数１１】
即ち、換算結果ｄＥと、設定周波数に基づくφ（ｋ−Ｎ）（＝φ・Ｚ−Ｎ）とが与えられれば、係数ｐ（ｋ−Ｎ）が推定できると分る。ここで、状態ベクトルφ（ｋ）は機能ブロック９１７の出力で既知であるので、機能ブロック９１９で遅延させる事で、Ｎサンプリング過去の状態ベクトルφ（ｋ−Ｎ）を得ることができる。
【０１０９】
ただ、式（１１）で導出される換算結果ｄＥは、補償影響を受けたい位置誤差からの換算結果である。求めたい外乱の係数ｐは、補償していない場合の係数なので、図５と同様に、補償量を遅延加算する。具体的には、位置誤差ｙに逆システム９１２を介した出力に、図１のＵ２に相当する補償値ｄｆをｚ−Ｎ遅延させて加算することで、補償していない場合に相当する外乱換算結果ｄＥに当たる信号を生成し、係数同定部９２０に入力している。また、係数同定部９２０には、設定周波数Ｆｃで変動する現状態ベクトルφ（ｋ）を、Ｎサンプリング遅延ベクトルφ（ｋ−２）も入力されている。
【０１１０】
なお、現状態ベクトルφ（ｋ）を出力する状態出力部９１７は、設定周波数Ｆｃに基づくＮｃ＝Ｆｓ／Ｆｃ点数のｓｉｎ，ｃｏｓ表をメモリ上に保持していて、制御周期毎にそのテーブル参照位置を変えて、設定周波数で周期変動する状態ベクトルを出力する。
【０１１１】
さらに、係数同定部９２０は、状態ベクトルφ（ｋ−２）と外乱換算結果ｄＥから、ｐ（ｋ−Ｎ）に当たる係数を同定する。機能ブロック９２１は、係数同定部９２０の出力により変動する係数ブロックを表しており、これに現状態ベクトルφ（ｋ）が乗じられて、外乱予測値ｄｆを算出する。第２コントローラの出力である補償値Ｕ２は、補償値調整部４１０に相当する機能ブロック９１４でｋ倍（１／３〜１／２程度）に増幅して求められる。
【０１１２】
ここで、この外乱予測値ｄｆに含まれる設定周波数成分のみに注目すると、その成分に対応する係数ベクトルは定数となる。つまり、係数ベクトルの推定にｚ−Ｎの遅れがあっても、この係数に乗ずる状態ベクトルとして現状態φ（ｋ）を用いれば、設定周波数成分に関しては、遅延補償した完全に同位相の外乱推定ができると分る。
【０１１３】
ここで、もう一度、式１０に戻って、外乱ｄについて検討する。外乱ｄはｓｉｎ，ｃｏｓの係数和として表記できるが、さらに緩やかに変動する係数ｐ１と高速に変動する係数ｐ２の和として考える事もできる（次式（１２）を参照）。
【０１１４】
【数１２】
ここで、抑圧対象の周波数成分外乱は、設定周波数の近傍であり、このｐ１係数を推定係数ｐＥとして求めれば、外乱予測値ｄｆは、次式（１３）の様に同位相で推定されると分る。
【０１１５】
【数１３】
ここで、ｐ１係数は緩やかに変わる係数であるので、Ｎサンプリング間での変動は軽微であり、係数同定器での推定ではｐ１（ｋ−Ｎ）の推定しかできないが、ｐ１（ｋ）とさほど変わらないとして式（１３）として展開している。
【０１１６】
以上、同定部９２０で緩やかに変わる係数を推定できる仮定のもとで、外乱予測値ｄｆは抑圧設定した周波数近傍成分の外乱のみを、実外乱とほぼ同位相で出力できることが確認できる。
【０１１７】
さらに、係数同定部９２０が実行する処理について説明する。
【０１１８】
パラメータ同定処理としては、ＦＣＰ，ＡＣＰ，ＥＬＳ等の再帰型アルゴリズムが提案されている。これらの処理では、パラメータ変動速度を考慮して重み設定する事ができ、サンプリング周期毎の逐次演算により、緩やかに変わる係数を推定することができる。一例として次式（１４）のアルゴリズムがあり、重みｇ１を１未満に設定すれば、緩やかな変動に対応できる。
【０１１９】
【数１４】
そこで、本実施形態では、演算量低減の目的から、係数同定部９２０は下記式（１５），（１６）で示すような簡単な演算処理を実行する。
【０１２０】
【数１５】
【数１６】
この場合も、重みｇ１を１未満にすることで、緩やかな変動に対応できる。
【０１２１】
式（１５）は、式（１２）を変形すると、次式（１７）の様に状態表記できる点に着目し、この２×２状態遷移行列の逆行列からその時点での係数を求めようしたものである。また、式（１６）は、式（１５）で導出された係数に、１次ＬＰＦを施し、緩やかに変動する係数を抽出するようにしたものである。
【０１２２】
【数１７】
以上要するに本実施形態の非同期抑圧制御部（第２のコントローラ１３）であれば、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。この実施例の場合の合成制御器（第１コントローラに第２コントローラを並列加算して合成した制御器）の入出力応答は図示しないが、Ｓｉｎ挿印して一巡伝達関数を取ると、やはり第１実施例の図１４，１５の様に、設定周波数周辺での急峻なゲイン低下・増大や、位相の進み・遅れを確認することができる。
【０１２３】
また、第１の実施形態での図１８及び図１９に示すシミュレーション結果は、本実施形態では図２６及び図２７に示す結果となる。本実施形態の方式であれば、第１の実施形態におれる繰返し推定処理よりも、効率よく外乱推定を実現できるため、急速な収束性を得ることができ、推定誤差も小さくなる事を確認できる。ここで、図２６は、図１８と同様にシミュレータに印加したディスクフラッタに相当する目標値変動の外乱換算値２６０と外乱予測値２６１を示す。図２７は、その推定誤差を示している。
【０１２４】
即ち、図２８及び図２９は、本実施形態での第２コントローラ１３による非同期抑圧制御（補償）の有無に応じた残留信号の周波数分析結果を示す図である。即ち、図２８は、第１コントローラ１０のみによる補償前の残留信号の周波数分析結果を示す図である。図２９は、当該補償後の残留信号の周波数分析結果を示す図であり、周波数１１５２Ｈｚ設定における非同期抑圧制御を併用した場合の結果を示す。この図２９から、設定周波数１１５２Ｈｚの近傍では、この周辺領域の外乱影響が白色成分も含めて低減できていることが確認できる。
【０１２５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、本実施形態に基づき設計した制御器を、ＩＩＲフィルタのような制御器で近似実現するようなものであっても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１２６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ディスクドライブに実装可能であって、ディスクフラッタなどのディスク回転周波数とは非同期な外乱振動を有効に抑制し、ヘッド位置決め精度を向上できるヘッド位置決め制御装置を提供することガできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用する基本配置構成を示すブロック図。
【図２】ディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図３】ディスクフラッタの現象を説明するための図。
【図４】本実施形態に関する非同期抑圧制御部の概念的構成を示すブロック図。
【図５】図４に示す非同期抑圧制御部の具体的構成を示すブロック図。
【図６】本実施形態の変形例に関する非同期抑圧制御部の構成を示すブロック図。
【図７】本実施形態のヘッド位置決め制御システムの動作を説明するためのフローチャート。
【図８】本実施形態の変形例に関するヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図９】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムを数式表現形式で示す概念図。
【図１０】本実施形態に関する非同期抑圧制御部を数式表現形式で示す概念図。
【図１１】同非同期抑圧制御部の数式表現形式での等価表現を示す図。
【図１２】同非同期抑圧制御部に含まれる推定処理部の数式表現形式で示す概念図。
【図１３】同推定処理部に含まれる繰り返し推定器の原理を説明するための図。
【図１４】本実施形態に関する第１及び第２コントローラを合成した制御器の入出力特性のうちゲイン特性の関係を示す図。
【図１５】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの入出力特性のうち位相特性の関係を示す図。
【図１６】本実施形態に関する非同期抑圧制御部（第２コントローラ）および従来制御器（第１コントローラ）の相対関係を示す入出力特性のうちゲイン特性を説明するための図。
【図１７】本実施形態に関する非同期抑圧制御部の入出力特性のうち位相特性を説明するための図。
【図１８】本実施形態の推定処理部の性能を示すためのシミュレーション結果。
【図１９】本実施形態の推定処理部の性能を示すためのシミュレーション結果。
【図２０】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、第２コントローラ１３を使用する場合の感度関数特性を示す図。
【図２１】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、第２コントローラ１３を使用する場合の外乱抑圧特性を示す図。
【図２２】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、非同期抑圧補償前の残留信号の周波数分析結果を示す図。
【図２３】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、非同期抑圧補償後の残留信号の周波数分析結果を示す図。
【図２４】本実施形態の変形例に関する非同期抑圧制御部を数式表現形式で示す概念図。
【図２５】第２の実施形態に関する非同期抑圧制御部を数式表現形式で示す概念図。
【図２６】本実施形態の推定処理部の性能を示すためのシミュレーション結果。
【図２７】本実施形態の推定処理部の性能を示すためのシミュレーション結果。
【図２８】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、非同期抑圧補償前の残留信号の周波数分析結果を示す図。
【図２９】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、非同期抑圧補償後の残留信号の周波数分析結果を示す図。
【符号の説明】
１０…フィードバック制御部（第１のコントローラ）、１１…プラント、１２…信号処理部、１３…非同期抑圧制御部（第２のコントローラ）、
１００…ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）、１１０…ヘッド（スライダ）、
１２０…ヘッドアンプＩＣ、１３０…サスペンション・アーム、
１３１…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１３９…ピボット軸、
１４０…ディスク媒体、１５０…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、
１６０…ジンバル、２００…プリント回路基板（ＰＣＢ）、
２１０…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、２２０…リード／ライトチャネル、
２３０…ＣＰＵ、２４０…モータドライバＩＣ、４００…外乱予測部、
４１０…補償値調整部、５００…外乱換算部、５１０…未来値予測部、
５２０…補償影響推定部、５３０…加算器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、ハードディスクドライブなどのディスク記憶装置に使用されるヘッド位置決め制御装置に関し、特に、ディスクフラッタ等の外乱振動の抑制機能を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばハードディスクドライブなどのディスク記憶装置（以下、ディスクドライブと称する）の分野では、ディスク媒体上に記録するデータの高記録密度化と共に、データ転送速度の高速化に伴なうディスク回転速度の高速化が推進されている。
【０００３】
ディスク回転速度の高速化に伴なって、特にディスクフラッタと呼ぶ振動の増大化が顕著になりつつある。ディスクフラッタが増大すると、ヘッドをディスク媒体上の目標トラック位置に位置決めするときのヘッド位置決め精度を低下させる要因となる。従って、特に高記録密度化に伴なって、高精度のヘッド位置決め制御動作を実現するためには、ディスクフラッタの対策が要求される。
【０００４】
ディスクフラッタとは、一般的には、ディスク媒体の回転時に発生する空気流体の非定常圧力変動により、ディスク媒体の固有振動特性に従った自励振動現象である。このようなディスクフラッタ対策として、従来では、ＬＤＶ（Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｉｂｒｏｍｅｔｅｒ）を使用するディスクフラッタ抑圧制御方式が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００５】
非特許文献１の方式は、ＬＤＶを使用して、ヘッド素子を実装しているスライダ（ヘッド本体）の上下動運動を計測し、その計測値を使って補償値を算出する。ヘッド位置決め制御を実行するシステムは、ヘッドを移動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動制御するための操作制御量（例えばＵ１とする）を算出するフィードバック制御系を有する。非特許文献１の方式は、ディスクフラッタによる位置誤差変動を抑制するための補償値（例えばＵ２とする）を算出して、フィードバック制御系の操作制御量（Ｕ１）に加算して、その加算結果を操作制御量（Ｕ＝Ｕ１＋Ｕ２）としてＶＣＭに供給するシステムを構成する。
【０００６】
ここで、ディスクフラッタは、ディスク回転周波数とは非同期な外乱振動である。これに対して、ディスク回転に同期した外乱振動を抑制する外乱振動抑圧制御方式が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この方式は、フィードバック制御系での位置誤差信号を複数回転分をモニタして、ディスク回転に相間のある成分（同期成分）を学習し、その補正量（例えばＹとする）を算出するシステムである。さらに、当該システムは、補正量をフィードバック制御系の操作制御量（Ｕ１）に加算して、その加算結果を操作制御量（Ｕ＝Ｕ１＋Ｙ）としてＶＣＭに供給する。ここで、同期外乱振動はディスク回転位相で常に一定振動となるため、ディスク媒体上のセクタ毎の同期補正量として、メモリに保存することも可能である。
【０００７】
【非特許文献１】
ＡＰＭＲＣ２００２，“Ａｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｄｉｓｋ Ｆｌｕｔｔｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｒａｃｋ Ｍｉｓｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ”， ｂｙ Ｇ． Ｇｕｏ ｅｔ．ａｌ．
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３９８１４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特許文献１の方式は、同期成分の学習原理から抑圧可能な周波数はディスク回転周波数の整数倍の高調波成分に限定される。また、ディスクフラッタによる残留成分周波数がディスク回転周波数の高調波成分であったとしても、当該ディスクフラッタによる位置誤差の影響の特徴がうねり振動と見えるので、平均零となる当該影響を低減することはできない。
【００１０】
一方、非特許文献１の方式は、ＬＤＶのような検出系を使用する。従って、ディスクドライブに実装するためには、従来のヘッド位置決め制御システムとしてＬＤＶのような新たな検出系を設ける必要がある。しかしながら、実際上では、ＬＤＶのような検出系をディスクドライブに実装することは極めて困難である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、ディスクドライブに実装可能であって、ディスクフラッタなどのディスク回転周波数とは非同期な振動を有効に抑制し、ヘッド位置決め精度を向上できるヘッド位置決め制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、ＬＤＶのような特別の検出系を使用することなく、ディスクフラッタなどのディスク回転周波数とは非同期な振動（有色成分非同期振動）を有効に抑圧する機能を実現し、ヘッド位置決め精度を向上できるヘッド位置決め制御装置に関する。
【００１３】
本発明の観点に従ったヘッド位置決め制御装置は、回転するディスク媒体上に、ヘッドによりデータを記録又は再生するディスク記憶装置に適用するヘッド位置決め制御装置であって、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の指定のトラック位置に移動するためのヘッド移動手段と、前記ヘッドの位置と目標位置との位置誤差を算出する位置誤差算出手段と、前記位置誤差に基づいて前記ディスク媒体の回転周波数と非同期で、かつ固有振動特性を有する外乱振動の外乱推定値を算出し、当該外乱推定値に従って前記外乱振動を抑制するための補償値を算出する非同期外乱抑圧手段と、前記位置誤差を解消するための制御操作値を算出し、かつ前記非同期外乱抑圧手段により算出された補償値を加算して当該制御操作値を補償して、前記ヘッド移動手段に供給するヘッド位置決め制御手段とを備えたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、第１の実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの概念的構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図である。
【００１６】
（ディスクドライブの構成）
ディスクドライブは、図２に示すように、ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）とも呼ばれる本体部１００と、ＰＣＢとも呼ばれるプリント回路基板２００とを有する。ＨＤＡ１００は、情報記録媒体としてのディスク媒体（以下単にディスクと称する）１４０と、当該ディスク１４０を回転させるスピンドルモータ（ＳＰＭ）１５０と、ヘッド１１０と、ヘッド移動機構とを有する。
【００１７】
ヘッド１１０は、ヘッド本体であるスライダ（ＡＢＳ）に磁気ヘッド素子が実装されたものである。磁気ヘッド素子は、リードヘッド素子（ＧＭＲ素子）及びライトヘッド素子を有する。ヘッド１１０は、ヘッド移動機構に搭載されている。
【００１８】
ヘッド移動機構は、ヘッド１１０を支持するサスペンション・アーム１３０と、当該アーム１３０を回転自在に支持するピボット軸１３９と、ＶＣＭ１３１とを有する。ＶＣＭ１３１は、当該アーム１３０にピボット軸１３９周りの回転トルクを発生させて、ヘッド１１０をディスク１４０の半径方向に移動させる。さらに、本体部１００には、ヘッド１１０の入出力信号を増幅するためのヘッドアンプ（ヘッドＩＣ）１２０が設けられている。
【００１９】
ＰＣＢ２００は、主として４つのシステムＬＳＩを搭載している。即ち、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）２１０、リード／ライトチャネルＩＣ２２０、ＣＰＵ２３０、及びモータドライバＩＣ２４０である。
【００２０】
ＨＤＣ２１０は、ディスクドライブとホストシステム（例えばパーソナルコンピュータ）とのインターフェースを構成している。リード／ライトチャネルＩＣ２２０は、記録再生信号を処理する信号処理回路である。モータドライバＩＣ２４０は、ＶＣＭ１３１及びＳＰＭ１５０を駆動するドライバである。
【００２１】
ＣＰＵ２３０は、ドライブのメインコントローラであり、本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムを実現するマイクロプロセッサ及びＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）を含む構成である。なお、ＤＳＰを含まないマイクロプロセッサのみの構成でもよい。
【００２２】
ディスク１４０上には、予めサーボトラックライタ（ＳＴＷ）により、サーボ情報が記録されたサーボ領域が周方向に等間隔で形成されている。さらに、ディスク１４０上には、同心円状に構成された多数のトラック（シリンダ）が構成されている。各トラックには、サーボ領域間にユーザデータを記録するためのデータ領域が形成されている。
【００２３】
（ヘッド位置決め制御システム）
ヘッド位置決め制御システムは、図１に示すように、通常のフィードバック制御部（以下第１のコントローラ）１０及び非同期抑圧制御部（第２のコントローラ）１３を有し、具体的にはＣＰＵ２３０により実現される。制御対象であるプラント１１は、具体的にはＶＣＭ１３１に相当する。また、信号処理部１２は、具体的にはリード／ライトチャネル２２０及びＣＰＵ２３０により実現される要素である。なお、図１において、Ｃ，Ｆ，Ｐ，Ｓはそれぞれシステムの伝達関数を意味する。
【００２４】
第１のコントローラ１０は、ディスク１４０上の目標トラック位置（ＴＰ）とヘッド１１０の現在位置（ＨＰ）との位置誤差（Ｅ）が信号処理部１２で信号処理された後の位置誤差Ｙを入力とし、位置誤差を解消するための制御操作値Ｕ１を出力する。ここで、位置誤差Ｙには、信号処理部１２でノイズが含まれる可能性がある。
【００２５】
一方、第２のコントローラ１３は、位置誤差Ｙを入力として、外乱レベル換算した有色性非同期の外乱（ｄ）推定値を算出し、当該外乱を抑圧するための補償値Ｕ２を算出する。システムは、第１及び第２の各コントローラ１０，１３から出力される制御操作値Ｕ１及び補償値Ｕ２を加算した制御操作値Ｕ（Ｕ＝Ｕ１＋Ｕ２）をプラント１１であるＶＣＭ１３１に供給する。ここで、プラント１１に印加される外乱（ｄ）が、ディスクフラッタにより引き起こされる有色性非同期の外乱振動である。
【００２６】
図４は、第２のコントローラ１３の概念的構成を示すブロック図である。なお、第２のコントローラ１３は、複数周波数を同時に設定する事も可能であるが、便宜的に、ある１つの設定周波数の近傍に分布する有色性の外乱（ｄ）のみを推定する場合を想定している。
【００２７】
第２のコントローラ１３は、図４に示すように、ノイズを含む位置誤差Ｙから非同期成分の外乱値Ｙ２を推定予測する外乱予測部４００と、補償値調整部４１０とを有する。補償値調整部４１０は、予測外乱値Ｙ２に対して調整用ゲイン（外乱抑圧率を調整するためのゲイン）を乗じて補償値Ｕ２を算出する。補償値調整部４１０の目的は、予測外乱Ｙ２そのものを補償値Ｕ２とすると、予測外乱Ｙ２に含まれる予測誤差影響で、逆に性能劣化に繋がる危険があるため、補償値Ｕ２を予測外乱Ｙ２の抑圧率倍に制限するためにある。具体的には、増幅率１以下の単なる比例増幅器であるが、外乱抑圧設定周波数での入出力ゲイン特性が抑圧率倍で、かつ、入出力位相差が０である公知の各種フィルタを用いてもかまわない。
【００２８】
外乱予測部４００は、位置誤差Ｙと、補償値調整部４１０の出力である補償値Ｕ２とを入力として、現時点の（ヘッド位置決め制御システムの出力レベルに相当する）外乱値Ｙ２（設定周波数の周辺成分）を予測推定する。本図は、概念ブロック表記のため、補償値Ｕ２を入力値として参照しているが、計算機実現の場合は、後述する図５，６のように、外乱予測部内に遅延ブロックを含む構成となっており、未計算結果を参照するような実現不可能な構成にはなっていない。
【００２９】
この外乱予測部４００の具体例とし、第２のコントローラ１３を詳細展開した図５，図６を説明する。図５では、外乱予測部４００は、補償影響推定部５２０、加算部５３０、外乱換算部５００及び未来値予測部５１０を有する。
【００３０】
加算部５３０は、本補償を採用しない場合の位置誤差を導出するための加算器で、位置誤差Ｙと位置誤差抑圧量Ｙ３とを加算して、非補償時位置誤差として外乱換算部５００に出力する。
【００３１】
外乱換算部５００は、この非補償時位置誤差を入力し、ヘッド位置決め制御システムの出力レベルに相当する外乱値に換算する（換算結果をＹ１とする）。未来値予測部５１０は、外乱換算部５００からの換算結果Ｙ１を入力して、現時点での外乱値Ｙ２を予測して出力する。
【００３２】
なお、未来値予測部５１０とは、外乱換算部５００が出力する換算結果Ｙ１が、現時点の外乱ではなく過去の外乱であるため、現時点の外乱と同位相で予測するための手段である。具体的には、フラッタが集中分布している周波数を抑圧設定中心周波数として設定し、その抑圧設定中心周波数において、補償値Ｕ２が位置誤差Ｙに反映されるまでの無駄時間相当の未来値を予測するもので、例えば、繰返し推定部とバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を組み合わせて実現する。
【００３３】
補償影響推定部５２０は、補償値調整部４１０から出力される補償値Ｕ２を入力し、当該補償値Ｕ２により低減する位置誤差Ｙへの影響量を位置誤差抑圧量Ｙ３として算出する。具体的には、図１の第２コントローラ１３の補償値（即ち、非同期抑圧制御量）Ｕ２による位置誤差Ｙへの影響は、第１コントローラ１０のみによる外乱抑圧特性と呼ばれる閉ループ特性を介した応答として現われるので、補償影響推定部５２０として、当該外乱抑圧特性に相当するノミナルモデルを用いる。また、外乱換算部５００には、遅延を無視したこの逆ノミナルモデルを用いる。
【００３４】
図６は、第２のコントローラ１３の変形例を示すブロック図である。
【００３５】
本変形例での外乱予測部４００は、図５の加算部５３０が、外乱換算部５００の後段に移動し、補償影響推定部５２０が遅延部６１０に変わった構成である。
【００３６】
外乱換算部５００は、直接位置誤差を入力し、外乱値換算した換算結果を出力する。この外乱換算結果は、本補償による抑圧影響を受けている。加算器５３０は、これに補償値Ｕ２を加算して、図５の換算結果Ｙ１と等価な、補償していない外乱換算結果Ｙ１を出力する。この際、外乱換算部５００が出力する換算結果は、補償値Ｕ２が位置誤差Ｙに反映されるまでの無駄時間相当分だけ遅れた過去の換算結果である。そこで、遅延部６１０は、補償値Ｕ２が位置誤差Ｙに反映されるまでの無駄時間相当分だけ遅延させ、加算器５３０に出力する。
【００３７】
尚、図５及び図６は、図４の実現構成例の一例に過ぎない。共に外乱換算部５００として、第１コントローラ１０による外乱抑圧特性のノミナルモデルを使っているが、外乱予測部４００としては、抑圧設定中心周波数近傍の外乱を、現時点の外乱と同位相予測すればよく、外乱抑圧特性の抑圧設定中心周波数でのゲイン・位相関係を考慮し、漸近安定に構成するものであれば、どのような外乱予測構成を取ってもよい。
【００３８】
以上要するに、第２のコントローラ１３は、非同期抑圧制御を実行するときに、ノイズを含む位置誤差Ｙから、設定周波数近傍に位置するディスクフラッタ等の有色性非同期の外乱振動周波数成分を、ほぼ同位相の外乱換算値として選択的に予測抽出し、設定周波数近傍のディスクフラッタの影響を低減する事ができる。
【００３９】
尚、本実施形態のヘッド位置決め制御システムの変形例として、図８に示すように、非同期抑圧制御部である第２のコントローラ１３以外に、同期抑圧制御部（伝達関数Ｒ）１４を有するシステムでもよい。本変形例のシステムは、同期抑圧制御量Ｕ３も加算した制御操作量Ｕ（Ｕ＝Ｕ１＋Ｕ２＋Ｕ３）をプラント１１であるＶＣＭ１３１に供給する。
【００４０】
（ディスクドライブ及びヘッド位置決め制御システムの基本的動作）
まず、図２及び図７のフローチャートを参照して、ディスクドライブ及びヘッド位置決め制御システムの基本的動作を説明する。
【００４１】
ディスクドライブでは、ディスク１４０は、ＳＰＭ１５０により一定の速度で回転される。ヘッド１１０は、ＣＰＵ２３０のヘッド位置決め制御処理に従って、ＶＣＭ１３１の駆動力で回転動作するサスペンション・アーム１３０により、ディスク１４０の半径方向に移動されて、目標トラック位置（ＴＰ）に位置決めされる。
【００４２】
ここで、ヘッド１１０は、図３に示すように、サスペンション・アーム１３０に設けられたジンバル１６０により、ディスク１４０の方向に押し付けられるように弾性支持されている。一方、ディスク１４０の高速回転に伴なう空気圧により、ヘッド１１０は、ディスク１４０上に微小浮上する様に設計されている。これにより、ヘッド１１０は、ディスク１４０との微小隙間を保持しながら、リード動作時にはディスク上の磁気記録信号漏れ磁束を検出し、前述のサーボ情報を読出す。
【００４３】
このようなヘッド１１０の浮上状態時に、ディスクフラッタ等によりディスクの傾斜変形が起こると、ヘッド１１０とトラックとの位置ずれ（トラックオフセット）が発生する。これにより、ディスク１４０上のトラック位置変動やヘッド１１０の位置変動を引き起こし、これがヘッド位置決め制御システム（サーボ系）への外乱要因となり、ヘッド位置決め精度を劣化させる。本実施形態のヘッド位置決め制御システムは、ディスクフラッタ等の非同期外乱振動によるトラックオフセットを低減させる構成である。
【００４４】
次に、図７のフローチャートを参照して、本実施形態のヘッド位置決め制御システム（ＣＰＵ２３０）の基本的動作を説明する。
【００４５】
ヘッド１１０が、ディスク１４０上のサーボ領域の開始を表すサーボマークを検出すると、リード／ライトチャネル１２０はサーボ信号を判別するための処理を開始し、ＣＰＵ２３０はサーボ処理ルーチンを実行する。
【００４６】
ＣＰＵ２３０は、図７に示すように、まず、ヘッド１１０の位置と目標位置（目標トラック位置）との位置誤差Ｙを算出する（ステップＳ１）。
【００４７】
次に、この位置偏差Ｙが零となる様に、第１コントローラの制御出力計算を実施する（ステップＳ２）。即ち、図１の制御操作値Ｕ１が計算される。続いて、第２コントローラの制御出力計算を実施する（ステップＳ３，Ｓ４）。具体的には、図１に示す第２のコントローラ１３に相当する非同期外乱抑圧関数が呼び出され、その中で、図４の外乱予測処理と補償値調整処理とが実施される。この処理により、図１の補償値Ｕ２が計算される。
【００４８】
ＣＰＵ２３０は、上記第１コントローラによる制御操作値Ｕ１と第２コントローラによる補償値Ｕ２とを加算し、加算値ＵをＶＣＭ駆動指令としてモータドライバＩＣ２４０に出力する（ステップＳ５）。
【００４９】
その後、ＣＰＵ２３０は、第１コントローラ及び第２コントローラの後処理を実行する（ステップＳ６，Ｓ７）。後処理とは、具体的には各コントローラの状態量更新処理である。ステップＳ１〜Ｓ５の演算処理時間は、サーボ性能に影響するため、できるだけこの無駄時間を小さくする事が望ましい。このため、事前計算可能な処理はこの後処理で計算しておき、次回のサーボ演算に必要な状態量への更新処理を実行する。
【００５０】
以上のステップＳ１〜Ｓ７の処理でサーボ処理ルーチンは終了し、ＣＰＵをサーボ以外の処理に開放する。
【００５１】
（システムの動作原理）
次に、主として図９から図２４を参照して、本実施形態のヘッド位置決め制御システムの動作原理を説明する。
【００５２】
図９及び図１０は、図１に示す本実施形態のヘッド位置決め制御システムの構成要素を数式表現形式で示すシステムの概念図である。
【００５３】
図９に示す制御対象９００は、第１のコントローラ１０をメイン要素とするフィードバック制御系の閉ループ系を離散表現したものである。
【００５４】
また、制御対象９００の出力ｙは、図１の信号処理部１２の位置誤差出力Ｙの負値、即ちｙ＝−Ｙを示す。また、外乱ｄは、実プラントの加速度外乱の他、ディスクトラックの目標値変動、観測ノイズ等の全ての残留変動影響を、プラント入力段レベルに換算してまとめたものである。
【００５５】
機能ブロック９１０は、図４に示す非同期抑圧制御部（第２のコントローラ）１３に相当する要素（伝達関数Ｆ）である。
【００５６】
機能ブロック９１０は、図１０に示すように、複数の機能ブロック９１１〜９１３及び補償値調整部４１０に相当する機能ブロック９１４を含む。機能ブロック９００の数式「Ｂ・Ｚ−Ｎ／Ａ」は、第１のコントローラ１０による外乱抑圧特性に相当し、非同期抑圧制御部１３（機能ブロック９１０）にとっては制御対象に相当する。
【００５７】
機能ブロック９１０では、機能ブロック９１１の数式「ｚ−Ｎ」は、ＣＰＵ２３０での演算や入出力処理等の無駄時間等を含む離散表現上の遅延を表現したものであり、Ｎサンプリング周期相当の無駄時間がある事を示す遅延演算子である。本実施形態では、近似的に「Ｎ＝２」で実際の外乱抑圧特性を表現できる。
【００５８】
また、機能ブロック９１２の数式「ＡＮ／ＢＮ」は、当該制御対象９００の逆システムに相当するもので、実際の外乱抑圧特性は高次となるが、低次元近似したノミナルモデルを使って、遅延を無視した安定な逆システムを実現している。
【００５９】
ここで、機能ブロック９１４は、図４に示した補償値調整部４１０に相当する要素で、破線枠が外乱予測部４００に相当する要素である。即ち、機能ブロック９１２が図６の外乱換算部５００に、機能ブロック９１３が未来値予測部５１０に、機能ブロック９１１が遅延部６１０に相当する要素である。
【００６０】
図１１は、図１０とは数式的な等価表現を示すシステムの概念図である。具体的には、図１１に示すシステムは、図５に対応した構成で、機能ブロック９１４が補償値調整部４１０に、機能ブロック９１５が、外乱換算部５００と未来値予測部５１０を直列接続したものに相当する。また、機能ブロック９１６は、補償影響推定部５２０に相当する要素で、外乱抑圧特性９００のノミナルモデルで実現される。
【００６１】
（外乱予測部４００の動作）
次に、第２のコントローラ１３に含まれる外乱予測部４００の具体的機能について、主として図１２を参照して説明する。本図は、外乱予測方法を説明するための構成図で、図４の補償値Ｕ２が零の場合に相当する。
【００６２】
外乱予測部４００は、図１２に示すように、外乱換算部５００に相当する要素である機能ブロック９１２、及び未来値予測部５１０に相当する要素である機能ブロック９１３を有する。
【００６３】
数式表現「ＡＮ／ＢＮ」の機能ブロック９１２は、制御対象９００（第１のコントローラ１０のみによる外乱抑圧特性：Ｂ・ｚ−Ｎ／Ａ）のノミナル逆システムである。機能ブロック９１２は、全周波数成分の外乱換算ノイズ「ｄ＝ｄＦｌｕｔｔｅｒ＋ｄＷ」が、ｚ−Ｎ相当分遅れた外乱値を推定する。 ここで、制御対象９００の出力［ｙ０］は、本補償をしていない場合の位置誤差に当たるので、第１コントローラの外乱抑圧特性と外乱ｄを使って次式（式１）で表記できる。
【００６４】
【数１】
【００６５】
【数２】
【００６６】
Ｍ／Ｌフィルタ（機能ブロック９１３）は、当該ｚ−Ｎ遅延した状態の換算結果「ｄＥ・ｚ−Ｎ」から、抑圧設定周波数Ｆｃ近傍成分のみを抽出し、かつ、ｚ−Ｎ相当の遅れを補償するものである。この出力は、下記式（３）の様に表記される。
【００６７】
【数３】
【００６８】
【数４】
【００６９】
図１３において、破線は設定周波数Ｆｃで繰り返す周期外乱を示す。また、実線は、逆システム（機能ブロック９１２：ＡＮ／ＢＮ）を施したｚ−Ｎ相当分（ここでは２サンプリング）が遅れた換算結果のうちの周期外乱成分を表している。さらに、上段部に書かれたＡ〜Ｆは、周期外乱の位相に当たる同位相群を示すもので、最上段が破線の周期外乱、次段が換算結果の周期成分に相当する。
【００７０】
まず、ノイズに埋もれた推定外乱から、設定周波数Ｆｃの周期で繰り返す成分を抽出する方法を説明する。設定周波数をＦｃ，サンプリング周波数をＦｓとすると、設定周波数での周期外乱は、Ｎｃサンプリング（ここでは６サンプリング）毎に繰り返す。
【００７１】
図１３において、×印をつけた▲１▼，▲２▼，▲３▼で示すデータは、基本的に同一値になる。本来の外乱は、設定周波数Ｆｃとは異なる周波数成分を有するので、その影響により実際の換算結果ｄＥは変動する。そこで、▲１▼，▲２▼，▲３▼データによるＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理を実行して、当該ノイズ除去を実行する。このＬＰＦ処理をＮｃ点数に相当するＡ〜Ｆ群毎に行うことで、実線表記した換算結果の周期成分を抽出できる。
【００７２】
ところで、推定周期成分は、実際の外乱の周期成分（周期外乱成分）とはｚ−Ｎ相当分が遅れた結果となっている。このｚ−Ｎ相当分の遅れを補償する方法を説明する。
【００７３】
図１３に示す現サンプリング時点（黒丸で示す時点）で推定される推定周期成分は、Ｂ群に相当する周期外乱値である。しかし、現時点の周期外乱はＤ群の値であって、推定結果はＮサンプリング遅れている。つまり、ｚ−Ｎ相当の遅れを補償するには、Ｎサンプリング未来値を出力できる必要があり、これは一般には不可能である。しかし、周期外乱を抽出した場合は、各同位相群で同一となるので、丸枠で示す未来値のＤ群結果は、方形枠で示すＤ群結果と等価と考えてよい。つまり、Ｎｃ−Ｎサンプリング過去の推定結果を出力することで、最終的推定周期外乱ｄｆは、本来の周期外乱と同位相になる。この繰返し推定器の伝達特性は次式（５）の様になり、近似的にＮサンプル未来値を出力するフィルタであると確認できる。
【００７４】
【数５】
【００７５】
【数６】
【００７６】
このような構成の非同期成分の外乱予測部４００の性能は、図１８及び図１９に示すようなシミュレーション結果により確認できる。シミュレーションは、設定周波数は１２８０Ｈｚとし、０次１次のディスクフラッタによる振動に相当する１０７５，１１７０，１３１５Ｈｚの正弦波を観測ノイズとして加えた場合の推定結果である。図１８は、ディスクフラッタ相当信号の外乱換算値１９０と外乱予測結果１９１を示す。図１９は、その予測誤差を示している。
【００７７】
繰返し推定器は、３周期目程度でほぼ収束する設定であるが、ディスクフラッタによる外乱振動の変動による影響でうねり振動に遅れ、完全な推定はできていない。ただ、各周期の位相はほぼ一致しており、推定誤差の振幅は、ディスクフラッタの外乱よりも明らかに小さくなる事が確認できる。
【００７８】
以下、本実施形態の外乱予測部４００を組み込む第２のコントローラ１３の作用効果を説明する。
【００７９】
外乱予測部４００により、実際のディスクフラッタによる外乱振動のα倍が推定されるとすると、予測外乱値は簡易的に次式（７）で表現できる。
【００８０】
【数７】
【００８１】
【数８】
【００８２】
そこで、図４の補償値調整部４１０が必要になる。ただし、従来のディスクフラッタの外乱影響を１／３程度に抑圧できなければ、第２のコントローラ１３を設けて演算量が増加したリスクに見合わないので、実際の補償値調整部４１０の増幅率は、１／３以上に取る必要もある。
【００８３】
以上をまとめると、設定周波数での推定外乱は、同位相±９０ｄｅｇ以内で、振幅が１／３〜５／３倍になる様にする事が、第２コントローラの設定条件になる。
【００８４】
実際に検出する位置誤差信号ＰＥＳは、ｙと符号反転したものになる。本実施形態では、第１のコントローラ１０に対して第２のコントローラ１３を並列構成とすることにより、各コントローラの関係は、抑圧設定周波数において、位相差が逆相「１８０±９０ｄｅｇ」であり、ゲイン差が「１／３〜５／３倍」、即ち「−１０ｄＢ〜＋５ｄＢ」とする事が必要となる。
【００８５】
以上のようにして、図１及び図４に示す本実施形態のヘッド位置決め制御システムであれば、設定周波数周辺の外乱振動を予測して抑圧することが可能となる。即ち、ディスクフラッタまたはディスクドライブの基台共振等の固有振動特性に従った周波数を設定周波数とすることにより、設定周波数周辺の有色性非同期の外乱振動を抑圧できる。従って、当該外乱振動による位置誤差の影響を低減化し、ヘッド位置決め精度を向上できる。
【００８６】
図１４及び図１５は、当該システム（第１コントローラ１０及び第２コントローラ１３を並列結合した制御器）の入出力特性を示す図である。図１４は制御器のゲイン特性を示す図であり、図１５は位相特性を示す図である。
【００８７】
図１４及び図１５に示すように、抑圧設定周波数を約１２８０Ｈｚとした際に、当該システムでは、設定周波数１２８０Ｈｚの近傍で、ゲイン特性が急峻に低下・増大し、また位相特性が進み遅れする特徴が現われている事が確認できる。
【００８８】
この特徴は、図１のような並列加算にて、ある特定周波数成分を中心に推定抑圧した際の特徴的特性であり、公知技術として挙げた文献１（特開平１１−３９８１４号）の処理等でも、より急峻なゲインの低下・増大し、位相の進み遅れとして、この特徴が観測される。本発明は、この特徴的な周波数特性が回転非同期の設定周波数において見られる事である。
【００８９】
換言すれば、本実施形態のシステム（制御器）は、その入出力伝達特性が、低減させたい設定周波数の近傍において、ゲイン特性として急峻に低下・増大し、位相特性として急激に進み遅れする特徴を有する様に構成されている。
【００９０】
さらに、図１６及び図１７は、当該システムでの第１及び第２のコントローラ１０，１３の入出力特性の関係を示す図である。図１６はゲイン特性を示す図であり、図１７は位相特性を示す図である。
【００９１】
図１６及び図１７において、曲線１７１及び１８１は、第２のコントローラ１３の入出力特性を示す。また、曲線１７０及び１８０は、第１のコントローラ１０の入出力特性を示す。図には図１４，１５にあたる合成した特性も示している。さらに、図１７に示す第２のコントローラ１３の位相特性は、便宜的に正負反転させた場合を表示している。この第２のコントローラ１３の入出力特性において、設定周波数１２８０Ｈｚの近傍において、第１のコントローラ１０との位相差が「１８０±９０ｄｅｇ」以内にあり、ゲイン差が「−１０ｄＢ〜＋５ｄＢ」以内となる周波数特性を有する。
【００９２】
要するに、第２のコントローラ１３を、低減させたい設定周波数近傍において、各コントローラ１０，１３の位相差が例えば「１８０±９０ｄｅｇ」以内にあり、ゲイン差が例えば１０ｄＢ以内となる周波数特性を有する様に設定したものであることが分かる。
【００９３】
図２０は、第２コントローラ１３を使用する場合の感度関数特性を示す。また、図２１は、第２コントローラ１３を使用する場合の外乱抑圧特性を示す。図２０及び図２１から、設定周波数近傍において、第２コントローラ１３を使用しない場合の特性２１０，２２０と比較して、第２コントローラ１３を使用する場合の特性２１１，２２１では、加速度外乱や観測ノイズの位置誤差の影響が低減されることが確認できる。
【００９４】
図２２及び図２３は、第２コントローラ１３による非同期抑圧制御（補償）の有無に応じた残留信号の周波数分析結果を示す図である。即ち、図２２は、第１コントローラ１０のみによる補償前の残留信号の周波数分析結果を示す図である。図２３は、当該補償後の残留信号の周波数分析結果を示す図であり、周波数１２８０Ｈｚ設定における非同期抑圧制御を併用した場合の結果を示す。この図２３から、設定周波数１２８０Ｈｚの近傍では、この周辺領域の外乱影響が白色成分も含めて低減できていることが確認できる。
【００９５】
（変形例）
尚、本実施形態のシステムでは、設定周波数１２８０Ｈｚ周辺の外乱振動を抑圧するように非同期抑圧制御部である第２のコントローラ１３を設定することを想定した。本変形例は、図２４に示す構成により、設定周波数１２８０Ｈｚ周辺の外乱振動と共に、異なる設定周波数（例えば２０００ｋＨｚ）周辺にあるディスクフラッタの２次モード及びドライブ基台の共振周波数も、同時に抑圧処理することが可能である。
【００９６】
本変形例の構成は、基本的には本実施形態の図１０に示すものと同様であり、外乱予測部４００を構成するＭ／Ｌフィルタ（未来値予測部５１０）として、異なる周波数設定に対応する２種類のフィルタ（機能ブロック９１３Ａ，９１３Ｂ）を設けて並列配置したものである。このように構成により、異なる２つの周波数を抑圧設定周波数とした場合の第２のコントローラ１３を実現できる。なお、演算量の増加が問題になるが、抑圧設定周波数を３つ以上設ける場合にも同様に、並列配置するＭ／Ｌフィルタ（機能ブロック９１３）を増大させる構成により実現できる。
【００９７】
（第２の実施形態）
図２５は、第２の実施形態に関する非同期抑圧制御部（第２のコントローラ１３）の構成を示す概念図（数式表現図）である。
【００９８】
第１の実施形態は、繰返し推定器とＢＰＦとを用いて未来値予測部５１０（機能ブロック９１３）を構成している。これに対して、本実施形態の非同期抑圧制御部１３は、パラメータ推定に基づいて適応制御的に推定抑圧する構成による未来値予測部５１０を備えている。以下、この未来値予測部５１０の構成の相違についてのみ説明する。
【００９９】
本実施形態の未来値予測部５１０は、設定周波数の正弦・余弦（ｓｉｎ， ｃｏｓ）信号を生成し、第１の出力として当該正弦・余弦信号を遅延させて出力する設定周波数生成部（機能ブロック９１７，９１９）と、当該設定周波数生成部からの第２の出力と予測外乱値とから合成係数を推定する同定部（機能ブロック９２０）と、当該同定部から出力される合成係数と設定周波数生成部からの第１の出力とを内積して、推定外乱を出力する内積部（機能ブロック９２１）とを有する。
【０１００】
ここで、機能ブロック９１９は、補償値が位置誤差（ｙ（ｋ））に反映されるまでの無駄時間相当分で正弦・余弦信号を遅延させる遅延部である。
【０１０１】
本実施形態においても、機能ブロック９１１，９１２に関係する構成は同一である。本実施形態の未来値予測部５１０は、主要部としてＭ／Ｌフィルタではなく、パラメータ同定器を使用した適応型推定部を使用する構成である。
【０１０２】
以下、適応型推定部（機能ブロック５１０）について具体的に説明する。
【０１０３】
まず、任意周波数振動は、次式（９）の様に、ある周波数ｆ０のｓｉｎ，ｃｏｓへの係数和として表記することができる。
【０１０４】
【数９】
【０１０５】
【数１０】
【０１０６】
図の機能ブロック９１７から点線ブロック９１８に伸びる点線及び点線ブロック９１８は、実際に存在するものではないが、全周波数成分を持つ外乱ｄ［ｋ］も、この様に表記しうる事を示したものである。外乱ｄのうち、周波数ｆ０に近い周波数成分ほど、係数ｐの変動速度は遅くなり、周波数ｆ０から離れるほど、係数ｐは急変する事になるので、点線ブロックのｐ（ｋ）は、極めて急峻に変化する係数となる。
【０１０７】
さて、この状態で、図６の外乱換算部５００（逆システムＡＮ／ＢＮ）に当たる機能ブロック９１２を介して、位置誤差を外乱換算した換算結果ｄＥは、次式（１１）の様に与えられる。
【０１０８】
【数１１】
【０１０９】
ただ、式（１１）で導出される換算結果ｄＥは、補償影響を受けたい位置誤差からの換算結果である。求めたい外乱の係数ｐは、補償していない場合の係数なので、図５と同様に、補償量を遅延加算する。具体的には、位置誤差ｙに逆システム９１２を介した出力に、図１のＵ２に相当する補償値ｄｆをｚ−Ｎ遅延させて加算することで、補償していない場合に相当する外乱換算結果ｄＥに当たる信号を生成し、係数同定部９２０に入力している。また、係数同定部９２０には、設定周波数Ｆｃで変動する現状態ベクトルφ（ｋ）を、Ｎサンプリング遅延ベクトルφ（ｋ−２）も入力されている。
【０１１０】
なお、現状態ベクトルφ（ｋ）を出力する状態出力部９１７は、設定周波数Ｆｃに基づくＮｃ＝Ｆｓ／Ｆｃ点数のｓｉｎ，ｃｏｓ表をメモリ上に保持していて、制御周期毎にそのテーブル参照位置を変えて、設定周波数で周期変動する状態ベクトルを出力する。
【０１１１】
さらに、係数同定部９２０は、状態ベクトルφ（ｋ−２）と外乱換算結果ｄＥから、ｐ（ｋ−Ｎ）に当たる係数を同定する。機能ブロック９２１は、係数同定部９２０の出力により変動する係数ブロックを表しており、これに現状態ベクトルφ（ｋ）が乗じられて、外乱予測値ｄｆを算出する。第２コントローラの出力である補償値Ｕ２は、補償値調整部４１０に相当する機能ブロック９１４でｋ倍（１／３〜１／２程度）に増幅して求められる。
【０１１２】
ここで、この外乱予測値ｄｆに含まれる設定周波数成分のみに注目すると、その成分に対応する係数ベクトルは定数となる。つまり、係数ベクトルの推定にｚ−Ｎの遅れがあっても、この係数に乗ずる状態ベクトルとして現状態φ（ｋ）を用いれば、設定周波数成分に関しては、遅延補償した完全に同位相の外乱推定ができると分る。
【０１１３】
ここで、もう一度、式１０に戻って、外乱ｄについて検討する。外乱ｄはｓｉｎ，ｃｏｓの係数和として表記できるが、さらに緩やかに変動する係数ｐ１と高速に変動する係数ｐ２の和として考える事もできる（次式（１２）を参照）。
【０１１４】
【数１２】
【０１１５】
【数１３】
【０１１６】
以上、同定部９２０で緩やかに変わる係数を推定できる仮定のもとで、外乱予測値ｄｆは抑圧設定した周波数近傍成分の外乱のみを、実外乱とほぼ同位相で出力できることが確認できる。
【０１１７】
さらに、係数同定部９２０が実行する処理について説明する。
【０１１８】
パラメータ同定処理としては、ＦＣＰ，ＡＣＰ，ＥＬＳ等の再帰型アルゴリズムが提案されている。これらの処理では、パラメータ変動速度を考慮して重み設定する事ができ、サンプリング周期毎の逐次演算により、緩やかに変わる係数を推定することができる。一例として次式（１４）のアルゴリズムがあり、重みｇ１を１未満に設定すれば、緩やかな変動に対応できる。
【０１１９】
【数１４】
【０１２０】
【数１５】
【０１２１】
式（１５）は、式（１２）を変形すると、次式（１７）の様に状態表記できる点に着目し、この２×２状態遷移行列の逆行列からその時点での係数を求めようしたものである。また、式（１６）は、式（１５）で導出された係数に、１次ＬＰＦを施し、緩やかに変動する係数を抽出するようにしたものである。
【０１２２】
【数１７】
【０１２３】
また、第１の実施形態での図１８及び図１９に示すシミュレーション結果は、本実施形態では図２６及び図２７に示す結果となる。本実施形態の方式であれば、第１の実施形態におれる繰返し推定処理よりも、効率よく外乱推定を実現できるため、急速な収束性を得ることができ、推定誤差も小さくなる事を確認できる。ここで、図２６は、図１８と同様にシミュレータに印加したディスクフラッタに相当する目標値変動の外乱換算値２６０と外乱予測値２６１を示す。図２７は、その推定誤差を示している。
【０１２４】
即ち、図２８及び図２９は、本実施形態での第２コントローラ１３による非同期抑圧制御（補償）の有無に応じた残留信号の周波数分析結果を示す図である。即ち、図２８は、第１コントローラ１０のみによる補償前の残留信号の周波数分析結果を示す図である。図２９は、当該補償後の残留信号の周波数分析結果を示す図であり、周波数１１５２Ｈｚ設定における非同期抑圧制御を併用した場合の結果を示す。この図２９から、設定周波数１１５２Ｈｚの近傍では、この周辺領域の外乱影響が白色成分も含めて低減できていることが確認できる。
【０１２５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、本実施形態に基づき設計した制御器を、ＩＩＲフィルタのような制御器で近似実現するようなものであっても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１２６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ディスクドライブに実装可能であって、ディスクフラッタなどのディスク回転周波数とは非同期な外乱振動を有効に抑制し、ヘッド位置決め精度を向上できるヘッド位置決め制御装置を提供することガできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用する基本配置構成を示すブロック図。
【図２】ディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図３】ディスクフラッタの現象を説明するための図。
【図４】本実施形態に関する非同期抑圧制御部の概念的構成を示すブロック図。
【図５】図４に示す非同期抑圧制御部の具体的構成を示すブロック図。
【図６】本実施形態の変形例に関する非同期抑圧制御部の構成を示すブロック図。
【図７】本実施形態のヘッド位置決め制御システムの動作を説明するためのフローチャート。
【図８】本実施形態の変形例に関するヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図９】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムを数式表現形式で示す概念図。
【図１０】本実施形態に関する非同期抑圧制御部を数式表現形式で示す概念図。
【図１１】同非同期抑圧制御部の数式表現形式での等価表現を示す図。
【図１２】同非同期抑圧制御部に含まれる推定処理部の数式表現形式で示す概念図。
【図１３】同推定処理部に含まれる繰り返し推定器の原理を説明するための図。
【図１４】本実施形態に関する第１及び第２コントローラを合成した制御器の入出力特性のうちゲイン特性の関係を示す図。
【図１５】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの入出力特性のうち位相特性の関係を示す図。
【図１６】本実施形態に関する非同期抑圧制御部（第２コントローラ）および従来制御器（第１コントローラ）の相対関係を示す入出力特性のうちゲイン特性を説明するための図。
【図１７】本実施形態に関する非同期抑圧制御部の入出力特性のうち位相特性を説明するための図。
【図１８】本実施形態の推定処理部の性能を示すためのシミュレーション結果。
【図１９】本実施形態の推定処理部の性能を示すためのシミュレーション結果。
【図２０】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、第２コントローラ１３を使用する場合の感度関数特性を示す図。
【図２１】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、第２コントローラ１３を使用する場合の外乱抑圧特性を示す図。
【図２２】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、非同期抑圧補償前の残留信号の周波数分析結果を示す図。
【図２３】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、非同期抑圧補償後の残留信号の周波数分析結果を示す図。
【図２４】本実施形態の変形例に関する非同期抑圧制御部を数式表現形式で示す概念図。
【図２５】第２の実施形態に関する非同期抑圧制御部を数式表現形式で示す概念図。
【図２６】本実施形態の推定処理部の性能を示すためのシミュレーション結果。
【図２７】本実施形態の推定処理部の性能を示すためのシミュレーション結果。
【図２８】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、非同期抑圧補償前の残留信号の周波数分析結果を示す図。
【図２９】本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムにおいて、非同期抑圧補償後の残留信号の周波数分析結果を示す図。
【符号の説明】
１０…フィードバック制御部（第１のコントローラ）、１１…プラント、１２…信号処理部、１３…非同期抑圧制御部（第２のコントローラ）、
１００…ヘッド・ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）、１１０…ヘッド（スライダ）、
１２０…ヘッドアンプＩＣ、１３０…サスペンション・アーム、
１３１…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１３９…ピボット軸、
１４０…ディスク媒体、１５０…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、
１６０…ジンバル、２００…プリント回路基板（ＰＣＢ）、
２１０…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、２２０…リード／ライトチャネル、
２３０…ＣＰＵ、２４０…モータドライバＩＣ、４００…外乱予測部、
４１０…補償値調整部、５００…外乱換算部、５１０…未来値予測部、
５２０…補償影響推定部、５３０…加算器。
Claims (10)
- 回転するディスク媒体上に、ヘッドによりデータを記録又は再生するディスク記憶装置に適用するヘッド位置決め制御装置であって、
前記ヘッドを前記ディスク媒体上の指定のトラック位置に移動するためのヘッド移動手段と、
前記ヘッドの位置と目標位置との位置誤差を算出する位置誤差算出手段と、
前記位置誤差に基づいて、前記ディスク媒体の回転周波数と非同期で、かつ固有振動特性を有する外乱振動の外乱推定値を算出し、当該外乱推定値に従って前記外乱振動を抑制するための補償値を算出する非同期外乱抑圧手段と、
前記位置誤差を解消するための制御操作値を算出し、かつ前記非同期外乱抑圧手段により算出された補償値を加算して当該制御操作値を補償して、前記ヘッド移動手段に供給するヘッド位置決め制御手段と
を具備したことを特徴とするヘッド位置決め制御装置。 - 前記非同期外乱抑圧手段は、前記外乱振動としてディスクフラッタの固有振動特性を示す設定周波数領域での外乱推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載のヘッド位置決め制御装置。
- 前記非同期外乱抑圧手段は、前記外乱振動として観測されるディスクフラッタの周波数領域から設定周波数を特定し、当該設定周波数の中心に設定した抑圧帯域幅に位置する周波数成分を抽出し、当該周波数成分を現時点の外乱換算値として予測する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のヘッド位置決め制御装置。
- 前記非同期外乱抑圧手段は、
前記位置誤差と、前記補償値を前記位置誤差に反映されるまでの時間分だけ遅延させた過去の補償値とを入力して、現時点の外乱値を予測して前記外乱推定値を算出する外乱予測手段と、
前記外乱推定値にゲイン調整処理を実行して、前記補償値を算出する補償値調整手段とを具備したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。 - 前記外乱予測手段は、
前記補償値を入力して、前記補償値により低減する前記位置誤差への影響量を位置誤差抑圧量として出力する補償影響推定手段と、
前記位置誤差と前記位置誤差抑圧量とを加算して非補償時位置誤差として出力する加算手段と、
前記非補償時位置誤差を入力して外乱値に換算した外乱換算値を算出する外乱換算手段と、
前記外乱換算手段から出力される外乱換算値に基づいて、現時点での設定周波数周辺成分における前記外乱推定値を予測する未来値予測手段と
を有することを特徴とする請求項４に記載のヘッド位置決め制御装置。 - 前記外乱予測手段は、
前記位置誤差を入力して外乱値に換算した外乱換算値を算出する外乱換算手段と、
前記補償値を、前記位置誤差に反映されるまでの時間相当分だけ遅延させた当該補償値と前記外乱換算値とを加算して出力する遅延・加算手段と、
前記遅延・加算手段からの出力に基づいて、現時点での設定周波数周辺成分における前記外乱推定値を予測する未来値予測手段と
を有することを特徴とする請求項４に記載のヘッド位置決め制御装置。 - 前記未来値予測手段は、
前記外乱推定値の抑圧設定周波数周期での繰返す成分を抽出し、前記補償値が前記位置誤差に反映されるまでの無駄時間相当する未来値を過去の抽出結果により出力する繰返し推定手段と、
前記繰返し推定手段の出力を入力として設定周波数を中心として設定帯域幅分を抽出するフィルタ手段と
を有することを特徴とする請求項５または請求項６のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。 - 前記未来値予測手段は、
設定周波数の正弦・余弦信号を生成し、第１の出力として当該正弦・余弦信号を遅延させて出力する設定周波数生成手段と、
前記設定周波数生成手段からの第２の出力と前記外乱推定値とから合成係数を推定する同定手段と、
前記同定手段ら出力される合成係数と、前記設定周波数生成手段からの第１の出力とを内積して、前記外乱推定値を出力する内積手段と
を有することを特徴とする請求項５または請求項６のいずれか１項に記載のヘッド位置決め制御装置。 - 回転するディスク媒体上に、データを記録又は再生するヘッドと、
前記ヘッドを前記ディスク媒体上の指定のトラック位置に移動するためのボイスコイルモータを含むヘッド移動手段と、
前記ディスク媒体上に記録されているサーボ情報に基づいて、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の目標トラック位置に位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムとを具備し、
前記ヘッド位置決め制御システムは、
前記ヘッドの位置と目標位置との位置誤差を算出する位置誤差算出手段と、
前記位置誤差に基づいて、前記ディスク媒体の回転周波数と非同期で、かつ固有振動特性を有する外乱振動の外乱推定値を算出し、当該外乱推定値に従って前記外乱振動を抑制するための補償値を算出する非同期外乱抑圧手段と、
前記位置誤差を解消するための制御操作値を算出し、かつ前記非同期外乱抑圧手段により算出された補償値を加算して当該制御操作値を補償して、前記ヘッド移動手段に供給するフィードバック制御手段と
を具備したことを特徴とするディスク記憶装置。 - 回転するディスク媒体上にデータを記録又は再生するヘッドを位置決め制御するヘッド位置決め制御装置に適用する制御方法であって、
前記ヘッドの位置と目標位置との位置誤差を算出し、
前記位置誤差に基づいて、前記ディスク媒体の回転周波数と非同期で、かつ固有振動特性を有する外乱振動の外乱推定値を算出し、
前記外乱推定値に従って前記外乱振動を抑制するための補償値を算出し、
前記位置誤差を解消するための制御操作値であって、前記補償値を加算して当該制御操作値を補償する手順を実行することを特徴とするヘッド位置決め制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003191262A JP2005025880A (ja) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | ヘッド位置決め制御装置及びその方法、並びにディスク記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003191262A JP2005025880A (ja) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | ヘッド位置決め制御装置及びその方法、並びにディスク記憶装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005025880A true JP2005025880A (ja) | 2005-01-27 |
Family
ID=34188935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003191262A Pending JP2005025880A (ja) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | ヘッド位置決め制御装置及びその方法、並びにディスク記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005025880A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009036699A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Mitsutoyo Corp | 表面形状測定装置 |
| JP4757300B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-08-24 | 富士通株式会社 | ボリューム管理装置およびボリューム管理方法 |
| US8009382B2 (en) | 2007-04-27 | 2011-08-30 | Toshiba Storage Device Corporation | Position control apparatus and disk apparatus using the same |
| US8049987B2 (en) | 2007-04-27 | 2011-11-01 | Toshiba Storage Device Corporation | Position control apparatus and disk apparatus using the same |
| US8068307B2 (en) | 2007-04-27 | 2011-11-29 | Toshiba Storage Device Corporation | Position control apparatus and disk apparatus using the same |
| US8503124B2 (en) | 2008-09-19 | 2013-08-06 | HGST Netherlands B.V. | Head servo control system and head servo control method |
-
2003
- 2003-07-03 JP JP2003191262A patent/JP2005025880A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4757300B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-08-24 | 富士通株式会社 | ボリューム管理装置およびボリューム管理方法 |
| US8009382B2 (en) | 2007-04-27 | 2011-08-30 | Toshiba Storage Device Corporation | Position control apparatus and disk apparatus using the same |
| US8049987B2 (en) | 2007-04-27 | 2011-11-01 | Toshiba Storage Device Corporation | Position control apparatus and disk apparatus using the same |
| US8068307B2 (en) | 2007-04-27 | 2011-11-29 | Toshiba Storage Device Corporation | Position control apparatus and disk apparatus using the same |
| JP2009036699A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Mitsutoyo Corp | 表面形状測定装置 |
| US8503124B2 (en) | 2008-09-19 | 2013-08-06 | HGST Netherlands B.V. | Head servo control system and head servo control method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3037946B2 (ja) | サ―ボ制御式アクチュエ―タ・システムを安定化するための能動制御 | |
| JP5112786B2 (ja) | 適応的外乱抑制方法、コンピュータで読み取り可能な記録媒体、適応的外乱抑制装置、ディスクドライブ装置、およびディスクドライブ装置制御方法 | |
| JP4263727B2 (ja) | 低周波外乱補償制御装置とそれを利用したディスクドライブ | |
| JP4150032B2 (ja) | ヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置およびディスク装置 | |
| JP3821642B2 (ja) | ディスク装置のヘッド位置決め制御方法及び装置 | |
| JP2006155875A (ja) | 非周期的な外乱補償制御装置、その方法及びそれを利用したディスクドライブ | |
| JP2008070933A (ja) | 外乱抑圧機能を持つ位置制御方法、位置制御装置および媒体記憶装置 | |
| JP4769141B2 (ja) | ヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置およびディスク装置 | |
| KR20070106371A (ko) | 헤드 위치 제어 방법, 헤드 위치 제어 장치 및 디스크 장치 | |
| JP4807496B2 (ja) | ハードディスクドライブのトラック探索制御方法，記録媒体，およびハードディスクドライブ | |
| JP2003331543A (ja) | 位置決め制御装置 | |
| JP2009289373A (ja) | ディスク装置 | |
| JP3586125B2 (ja) | 磁気ディスク装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システム | |
| JP4504830B2 (ja) | 磁気ディスク装置 | |
| JP2005025880A (ja) | ヘッド位置決め制御装置及びその方法、並びにディスク記憶装置 | |
| JP2001256741A (ja) | ディスク装置のヘッド位置決め制御方法及び装置 | |
| JPH1139814A (ja) | 磁気ディスク装置 | |
| JP5060612B2 (ja) | ディスク記憶装置、ディスク記憶装置のコントローラ、ディスク記憶装置による制御方法及び電子機器 | |
| JP3695944B2 (ja) | 外乱抑制装置 | |
| JP4078184B2 (ja) | ディスク装置およびその制御方法 | |
| JP3779668B2 (ja) | ディスク記憶装置及びヘッド位置決め制御方法 | |
| JP4072138B2 (ja) | ディスク装置及びヘッド位置決め制御方法 | |
| JP2002352534A (ja) | 位置決め制御装置 | |
| JP3705788B2 (ja) | ２段アクチュエータ制御装置 | |
| JP4024195B2 (ja) | ディスク装置及びその制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060519 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061114 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20070115 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20080129 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |