JP2005056451A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前回のシークの目標位置と磁気ヘッド位置の差分である位置誤差信号を記憶しておき、記憶した位置誤差信号に基づき学習値を生成し、生成した学習値をアクチュエータ制御値を演算する際に用いる制御系において、フィードフォワード制御が終了した際の過渡応答を抑制し、高速で高精度な磁気ヘッドの位置決めが可能な磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】フィードフォワード制御部で生成する学習値をフィードバック制御部のフォロイング制御器に入力する構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッドを高速・高精度に目標位置に位置決め制御を行うための位置制御系に係り、特に、ショートスパンのシーク動作を静定する回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置では、データを記録する媒体面にサーボ信号が間欠的に記録され、これを再生して得られたサーボ情報に基づいて磁気ヘッドの位置決め制御を行う（セクタサーボ）。位置決め制御は、複数のトラックを横断するシークと、１つのトラックに追従するフォロイングに大別される。
サーボセクタによる割り込み信号に同期して、磁気ヘッドを制御するための制御入力を演算し、磁気ヘッドの位置決めが為される。
【０００３】
最近の磁気ディスク装置においては、情報を高密度で記録し、記憶容量を増加させるため、磁気ディスク媒体面には、トラックが数万本設けられている。ここで、トラックとは媒体上にフォーマットされた同心円状のデータ格納領域であり、複数のセクタを有している。
また、大容量化と共に、いわゆるデータのアクセスが高速であることも要求される。
【０００４】
このように高密度化に伴うトラック数の増加により、トラックの幅を減少せざるを得ず、狭小化したトラックへの高速かつ高精度な磁気ヘッドの位置決めが困難となって来ている。
この問題を解決するため、アクチュエータ制御値の時系列データをシーク長と対応付けて記憶し、次回の同じシーク長のシークでは記憶したアクチュエータ制御値をフィードフォワード制御値として出力することで、磁気ヘッドの高速な位置決めを実現する技術が特開２０００−１１３６１３に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１１３６１３公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００−１１３６１３号公報に記載されたフィードフォワード補償では、アクチュエータ制御値をそのままフィードフォワード制御値としてフィードバック制御値に加算し、アクチュエータ制御値に使用しているため、フィードフォワード制御を終了した際には、過渡応答により偏差が生じて目標位置への収束に時間がかかってしまう課題が発生する。
【０００７】
十分に偏差が小さくなるまでフィードフォワード制御する時間を延長しても、フィードフォワード制御を終了した際のアクチュエータ制御値によっては、過渡応答により偏差が大きくなり得る。また、フィードフォワード制御する時間の延長によるメモリ数の増加はコストアップを招き、磁気ディスク装置の低コスト化の阻害要因となるため、現実的ではない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
フィードフォワード制御部が出力する学習値をフィードバック制御部のフォロイング制御器に入力する構成とする。学習値の生成にはアクチュエータ制御値ではなく、磁気ヘッド位置の位置誤差信号を用いる。フィードバック制御部のフォロイング制御器を共用する。
【０００９】
フィードフォワード制御を終了した際の過渡応答による磁気ヘッド位置の位置誤差の発生を抑制し、高速で高精度な位置決めを実現できる。目標位置の入力からアクチュエータ制御値の出力までの処理時間が増大しない。フィードフォワード制御を終了した際に保持している学習値に対し、フォロイング制御器により、その応答が滑らかなアクチュエータ制御値として出力される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図４及び図５を用いて、磁気ディスク装置を説明する。なお、本発明は以下に記載した数値に限定されるものではない。
磁気ディスク装置は、密閉容器４０（図４）と、磁気媒体であるディスク４１と、ディスク４１を支持し、且つ回転させるスピンドルモータ４２と、ディスク４１からの情報を読み出す磁気ヘッド及びサスペンションアーム５０を持つヘッドアッセンブリ４３、及びヘッドアッセンブリを支持し且つディスク上を揺動させるピボットシャフト４４を含むスイングアームと、スイングアームを駆動するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４６と、ディスク４１への書き込み及びディスク４１からの読み出しを磁気ヘッドにさせる前置回路や、スピンドルモータ４２及びボイスコイルモータ４６の作動を制御するモータ制御回路及びＶＣＭ駆動回路に、電気的接続を行う印刷配線板４５を具備している。通常、ヘッドアッセンブリ４３、スイングアーム、ＶＣＭ４６は、ロータリーアクチュエータを構成する。
【００１１】
ディスク４１、スピンドルモータ４２、ヘッドアッセンブリ４３、印刷配線板４５の一部及びボイスコイルモータ４６は容器４０の内部にあり、容器４０によって密閉されている。スピンドルモータ４２は、外周にディスク４１を固定するハブを有し、ハブの内部に回転子及び固定子を配置したインハブタイプのモーターである。スピンドルモータ４２は、容器４０を構成するベース部材に設置されている。
【００１２】
ディスク４１は、磁気ディスク装置のデータ格納容量を決める重要部品である。通常は、容量に応じて、例えば、１枚から数枚で構成される。複数枚の場合には、スピンドルモータに固定された図示しないハブに、図５に示すように、ディスクスペーサ４８ａを介してディスク４１が積層され、ディスククランプ４８ｂによって、ハブに固定される。
【００１３】
スイングアームは、ディスク４１の枚数に応じて１本から数本有り、各々が磁気ヘッドを搭載しているスライダ４９、サスペンションアーム５０から構成される。スイングアームは、ピボットシャフト４４により回転自在にベース部材に固定されている。磁気ヘッドは、書き込みのための薄膜ヘッドと読み取りのための磁気抵抗効果型ヘッドとを一体化したデュアルヘッドが搭載されており、スライダ４９の各々に取付けられている。
【００１４】
図１に、磁気ディスク装置においてショートスパンシークの際に磁気ヘッドを制御するための、本発明が適用可能な典型的な位置制御系のブロック図を示す。
ショートスパンのシークか否かは、別の手段で磁気ディスク装置が認識している。図中、位置誤差信号とは、トラック中心と、読み取りヘッドの中心との位置ずれに相当する信号を意味する誤差信号である。また、以下で、シーク動作とは磁気ヘッドを目標位置へ移動する動作を意味している。
【００１５】
本実施例では、ショートスパンのシーク動作を行った際に位置制御系で発生する位置誤差信号３は、スイッチ４により一定の時間間隔で位置誤差テーブル５に記憶すると共にフィードフォワード制御部の学習値８が加算器９へ出力される。
一定の時間間隔は、サーボ信号の周期で割込信号に拠存する。
次回のシーク長が前回のシーク長と同じ場合、位置誤差テーブル５に記憶された位置誤差信号３が、ローパスフィルタ６及びゲイン７（以下、増幅器７）により調整されて学習値８として出力される。ここで、ローパスフィルタ６には零位相型ローパスフィルタを用いても良い。
【００１６】
学習値８は加算器９にて位置誤差信号３に加算された後、フォロイング制御器２によりアクチュエータ制御値１０に変換され、制御対象１に入力され、ヘッド位置を目標位置に近づけるようにアクチュエータを駆動する。
このときのアクチュエータ制御値は、学習値とフィードバック制御値とを加算して生成されているため、目標位置に対するヘッド位置の位置誤差を小さくすることができる。
【００１７】
ショートスパンシークの際の制御をこの回路構成とすることで、同じシーク長のシーク動作がなされる場合に、ローパスフィルタ６では、前回のシークの際に位置誤差テーブル５に記憶された位置誤差信号から、より目標位置に対する位置誤差を小さくするような出力を生成する。ローパスフィルタ６の出力は、増幅器７で調整され学習値８として加算器９へ出力されると共にその時の位置誤差信号３に加算され位置誤差テーブル５の値を更新する。シークが繰り返されて位置誤差テーブル５の値が更新される度にその値から得られる学習値８は、より目標位置に対する位置誤差を小さくする値になって行き、加算器９へ出力される。
このようにしてショートスパンのシーク動作がなされる度に、学習値が最適な値に収束していくので、目標位置への収束が速く、より高速で高精度なヘッドの位置決めが可能となる。
【００１８】
一方、フィードフォワード制御が終了した際は、学習値８をフィードバック制御部のフォロイング制御器２に入力する構成なので、フィードフォワード制御を終了した際に保持している学習値に対してその応答が滑らかなアクチュエータ制御値として出力される。よって、磁気ヘッド位置への過渡応答が抑制されて、目標位置への収束が速い。
【００１９】
図２と図３に、横軸に時間を、縦軸に位置誤差をとって同じシーク長で連続してシーク動作した場合（１トラックシーク動作を２００回繰り返し行った）の位置誤差の時間応答を実測した図を示す。
図２の従来技術では、アクチュエータ制御値を学習値として制御対象の直前で加算しているため、フィードフォワード制御が終了した際に過渡応答が発生しており目標に収束しきれていない。始期を３．７５ｍｓ、終期を８．３ｍｓとすると過渡応答が収束するのに４．５５ｍｓの時間を要している。
【００２０】
一方、図３の本発明では、フィードフォワード制御部で生成される学習値をフィードバック制御部のフォロイング制御器に入力しているため、フィードフォワード制御が終了した際の過渡応答は見られるが目標位置への収束が速いことがわかる。始期を３．７５ｍｓ、終期を５．６ｍｓとすると過渡応答が収束するのに１．８５ｍｓの時間で済んでいる。
【００２１】
【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の回路構成を大きく変更することなく、フィードフォワード制御終了後の磁気ヘッド位置の過渡応答が抑制されるため、高速で高精度な磁気ヘッドの位置決め制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１に、磁気ディスク装置においてショートスパンのシークの際に磁気ヘッドを制御するための、本発明が適用可能な典型的な位置制御系のブロック図を示す。
【図２】アクチュエータ制御値を学習値として制御対象の直前で加算している従来技術において、磁気ヘッドの位置誤差の時間応答の実測図である。
【図３】本発明による磁気ヘッドの位置誤差の時間応答の実測図である。
【図４】本発明が適用可能な典型的な磁気ディスク装置の平面図である。
【図５】本発明が適用可能な典型的な磁気ディスク装置の側面図である。
【符号の説明】
１…制御対象、 ２…フォロイング制御器、
３…位置誤差信号、 ４…スイッチ、
５…位置誤差テーブル、 ６…ローパスフィルタ、
７…増幅器、 ８…学習値、
９…加算器、 １０…アクチュエータ制御値、
４０…密閉容器、 ４１…ディスク、
４２…スピンドルモータ、 ４３…ヘッドアッセンブリ、
４４…ピボットシャフト、 ４５…印刷配線板、
４６…ボイスコイルモータ、 ４８ａ…ディスクスペーサ、
４８ｂ…ディスククランプ、 ４９…スライダ、
５０…サスペンションアーム。

Claims (4)

1. 磁気ディスク媒体上に記録されている情報を読み書きするための磁気ヘッドと、前記ヘッドを駆動するアクチェータと、前記磁気ヘッドが磁気ディスク媒体上の目標位置へ位置決めされるよう、前記アクチェータを駆動するフォロイング制御器とを有し、前記フォロイング制御器の出力で位置決めされた磁気ヘッドを介して得られたヘッド位置信号に前記目標位置を加算して得られた位置誤差信号を前記フォロイング制御器に入力するフィードバック制御部と、学習値を出力するフィードフォワード制御部とを備えた磁気ディスク装置において、
   前記学習値を前記フォロイング制御器に加算器を介して入力する構成としたことを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 前記フィードフォワード制御部は、位置誤差テーブル、ローパスフィルタ及び増幅器を有し、
   前記位置誤差テーブルは、位置誤差信号を入力し、ローパスフィルタへ出力し、
   前記ローパスフィルタは、前記位置誤差テーブルから信号を入力し、その出力は、加算器を介して前記位置誤差信号と共に前期位置誤差テーブルへ入力し、かつ、前記増幅器へも入力し、
   前記増幅器は、出力を学習値として前記フォロイング制御器へ出力する請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 出力した学習値およびフィードバック制御部の位置誤差信号を用いてフィードフォワード制御部の増幅器の初期値を設定する請求項１記載の磁気ディスク装置。
4. 前記フィードバック制御部の前記ローパスフィルタが、零位相型ローパスフィルタである請求項２記載の磁気ディスク装置。

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