JP2006512639A - 繰り返し制御系及びこれを含むドライブサーボシステム - Google Patents

繰り返し制御系及びこれを含むドライブサーボシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2006512639A
JP2006512639A JP2004560102A JP2004560102A JP2006512639A JP 2006512639 A JP2006512639 A JP 2006512639A JP 2004560102 A JP2004560102 A JP 2004560102A JP 2004560102 A JP2004560102 A JP 2004560102A JP 2006512639 A JP2006512639 A JP 2006512639A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory
control system
loop
repetitive control
memory loop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004560102A
Other languages
English (en)
Inventor
ホーフ,トーマス,ヤン デ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JP2006512639A publication Critical patent/JP2006512639A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/095Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble
    • G11B7/0953Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble to compensate for eccentricity of the disc or disc tracks
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B5/00Anti-hunting arrangements
    • G05B5/01Anti-hunting arrangements electric
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48Disposition 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
    • G11B5/58Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/596Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following on disks
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48Disposition 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
    • G11B5/58Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/596Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following on disks
    • G11B5/59627Aligning for runout, eccentricity or offset compensation
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B2005/0002Special dispositions or recording techniques
    • G11B2005/0005Arrangements, methods or circuits
    • G11B2005/001Controlling recording characteristics of record carriers or transducing characteristics of transducers by means not being part of their structure
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/012Recording on, or reproducing or erasing from, magnetic disks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Digital Magnetic Recording (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

本発明は一般に半波対称性を有する周期信号を抑圧する繰り返し制御系の分野に関し、特に周期NTの周期信号を供給されるメモリループとして構成される繰り返し制御系であって、メモリの大きさとしてN/2個のメモリ素子を含み、負のフィードバック接続を適用し、メモリループの出力において係数−1/2を設定することを特徴とする繰り返し制御系に関する。このような繰り返し制御系は例えば記録媒体にデータを記録するヘッドを有する記録再生装置におけるドライブサーボシステムの外乱補正モジュールにおいて適用されうる。

Description

本発明は半波対称性の周期信号を抑圧する繰り返し制御系に関する(周期Tの周期信号x(t)は、tの値に関わらず、x(t+T/2)=−x(t)が満たされる場合半波対称性を有するとみなされる)。
繰り返し制御は、逐次学習制御とも呼ばれ、入力される基準信号又は外乱が周期的でありこれらの周期が知られている制御機構において有用な制御ストラテジーである。例えばこの制御ストラテジーは周期的な外乱を受ける制御システム(光学又は磁気ディスクドライブや製鉄装置など)または同じタスクを繰り返し実行する制御システムなどにおいて有用である。このような制御ストラテジーの詳細は数多くの文献に記載され、例えば非特許文献1にも記載される。図1は最も単純な繰り返し制御系の実施例を示す。この繰り返し制御系は基本的にはN個のタップ(N個のメモリ素子)を有するFIFO(First-In-First-Out)メモリバッファーから構成され、このFIFOメモリバッファーは正のフィードバックループ内に設けられ、サンプリング時間Ts×Nは周期的外乱の基本周期に相当する(実際には繰り返し制御系は安定化を図るためにフィルタを有するが、これは本発明の説明においては重視されない)。
このようにループ内に設けられるバッファーはメモリループとも呼ばれ、自発的周期信号生成器として機能しうる。メモリループを信号生成器として適用するに当たっての欠点としては、場合によって大きなメモリ量が必要とされることが挙げられる。すなわちサンプリング時間Tsと信号周期Tによっては、メモリ素子の個数Nが大きくなってしまう場合がある。これに応じてN個のメモリ素子を有するメモリループに代わって必要メモリ量が低減された周期的信号生成器を適用する2種類の対処法が提案されている。このうちの第1の対処法として、ダウンサンプリングの適用が提案される。すなわちより大きなサンプリング時間を適用して、必要とされるメモリ素子の個数を減らすという対処法である。しかしこのような方法を採用した場合、制御帯域が低減されてしまうという欠点がある。第2の対処法としては、必要な数だけの正弦波信号生成器の直列又は並列接続を適用して、周期信号における高調波のすべてを適切に対処する方法があり、ここでは各生成器がそれぞれ2つの状態又はメモリ素子を備える構成となる。しかしこのアプローチは従来の一般的なメモリループに比べて複雑であるという欠点を有する。
"Repetitive control forsystems with uncertain period-time", M. Steinbuch, Automatica, In Press, September 4, 2002, pp.1-7.
そこで本発明はより単純な構成を有する繰り返し制御系を提供することを目的とする。
この目的を達成するために本発明は、周期NTの周期信号を供給されるメモリループとして構成される繰り返し制御系であって、メモリの大きさとしてN/2個のメモリ素子を含み、負のフィードバック接続を適用し、該メモリループの出力において係数−1/2を設定することを特徴とする繰り返し制御系を提供する。
このような構成では従来の構成に比べてメモリ量が半分に低減されながら、従来の構成と同じ制御帯域が実現され、またこの構成は非常に単純である。
以下において添付の図面を参照しながら本発明の詳細について説明する。
図2は従来のメモリループを簡素化した本発明による繰り返し制御系の構成例を示す。この簡素化されたメモリループでは、
−メモリの大きさが半減され、N/2個のメモリ素子が含まれ、
−フィードバックが正ではなく負となり、
−出力信号のゲイン及び位相が従来のメモリループのゲイン及び位相と一致するように係数(−1/2)がループの出力に付与される。
図3は(周期の数によって表される時間に関して)純粋な正弦波に対する従来のメモリループの反応(点線)と、本発明による簡素化されたメモリループの反応(実線)とを比較する図である。図3に示されるように周期NTsの正弦波が供給される際、本発明のメモリループの出力と従来のメモリループの出力とは略同様な反応を示す(なお、本発明のメモリループの場合Nが偶数である必要があることは言うまでもないが、実際にはほとんどの場合Nは偶数となる)。
なお、本発明を数学的観点から見ることにより、その理解を深めることが可能であろう。従来のメモリループの伝達関数は以下のように表される。
Figure 2006512639
この伝達関数(1)は以下のように分割されうる。
Figure 2006512639
この式(2)における右側の項は本発明によるメモリループを表す。なお、左側の項はまた別の繰り返し制御系を表し、この別の繰り返し制御系は半波対称性を全く有さない周期信号を扱う際に適用されうる。ラジアンで表される標準化された周波数に関してdBで表されるこれら2つの項それぞれの振幅を参照すると(図4−6参照)、右側の項は奇数調波において無限ゲインピークを有し、その補体は偶数調波において無限ゲインピークを有する。
したがって数学的観点からみて、本発明のメモリループは従来のメモリループの二分割された一部分、すなわち外乱信号の奇数調波を扱う部分とみなされうる。なお、Nが2の指数である場合メモリループは更に小さなメモリループに分割されうる。
例えばこのような分割の次の段階は以下のように表される。
Figure 2006512639
従来のメモリループは例えば以下の式によって近似されうる。
Figure 2006512639
または
Figure 2006512639
これらはそれぞれ合計3N/4個のメモリ素子を有するメモリループを要する(左側の近似が奇数調波及び2番目、6番目、10番目、…の偶数調波を抑圧し、右側の近似が奇数調波及び0番目、4番目、8番目、…の偶数調波を抑圧する)。
なお、本発明による構成には限界があって、すなわちこの構成により抑圧されるのは半波対称性を有する周期信号のみである(換言すると、抑圧されるのは周期信号の奇数調波のみである)。しかし多くの場合実際に抑圧される周期信号は半波対称性を有するため、この限界はさほど大きな問題とはならない。例えば光学/磁気ディスク記録において主要の外乱信号は記録媒体のトラックの偏心によって発生する純粋な正弦波であって、これは本発明による構成の適用により完全に抑圧されうる。また、ピックアンドプレース機構などにおけるタスクは多くの場合半波対称性を有する。
また、本発明によるメモリループは、データを記録媒体に記録しあるいは記録媒体に記録されたデータを再生するヘッド及び記録媒体用のドライブサーボシステムを有する記録再生装置における繰り返し制御系として適用されうる。上述のシステムは記録媒体の偏心を補正するための逐次学習制御を適用する外乱補正モジュールを有し、このモジュールは周期NTの周期信号を供給されるメモリループを構成する繰り返し制御系を有する。上述のようにこのメモリループは、メモリの大きさとしてはN/2個のメモリ素子を含み、負のフィードバック接続を有し、メモリループの出力において係数−1/2を設定する。
上述のように本発明による制御系は好適には半波対称性を有する周期信号に対して適用される。しかし外乱信号がある偶数調波(例えば2番目の調波)において主要成分を含む場合、この制御系に適正な正弦波信号生成器を増設し、上記周波数成分を適切に対処できるようにすることが可能である。この場合、制御系に2つの状態又はメモリ素子が加わるに過ぎず、特にNの値が大きい場合は従来の繰り返し制御系に比べてこのような構成のメモリの大きさは遥かに小さい。
また本発明による制御系の更なる利点としては、このような制御系では従来の繰り返し制御系と同じ安定ローバスト性を維持しつつ、制御ゲインを従来の繰り返し制御系の制御ゲインの2倍の大きさにすることが可能である。具体的には従来の繰り返し制御系では制御ゲインは0と2の間に維持されるのに対して、本発明による繰り返し制御系では制御ゲインが0から4の間に維持される。よって本発明による繰り返し制御系では(ローバスト性を犠牲にすることなく)集中速度を従来の繰り返し制御系の集中速度の2倍にすることが可能である。これは例えば光学/磁気ディスク記録では再生又は記録までの待ち時間が基本的に短縮されうることを意味し、よってドライブ装置の性能の向上につながる。
また、逐次学習制御機構(例えばピックアンドプレース機構や集積回路の製造に適用されるウェーハ・ステッピングシステムなどあるタスクを繰り返し実行する動き制御システム)においては、これは学習サイクルの数が低減されうることを意味する。上記制御では、基準信号が以下の理由からほとんどの場合半波対称性を有する。すなわち1つの方向の動きに対しては通常これと同等の分だけ逆の方向へ動きが伴い、これらの動きは多くの場合相互に対して完全な鏡像をなす。通常はこれにフィルタリングされたバングバング・プロファイルが続く。これはDC又はランプ成分以外については半波対称的である。なお、このような特徴はいまだかつて活用されていない。図7は動き制御における典型的な半波対称の基準軌道プロファイルの1周期のピクチャの所望位置を示す。
従来のメモリループを示すブロック図である。 本発明による繰り返し制御系の構成例を示す図である。 純粋な正弦波に対する従来のメモリループの反応と本発明による簡素化されたメモリループの反応を比較する図である。 従来のメモリループ(N=32)における振幅を示す図である。 本発明によるメモリループにおける振幅を示す図である。 本発明によるメモリループの補体を構成する別のメモリループにおける振幅を示す図である。 動き制御における典型的な基準軌道の1周期を示す図である。

Claims (2)

  1. 周期NTの周期信号を供給されるメモリループとして構成される繰り返し制御系であって、メモリの大きさとしてN/2個のメモリ素子を含み、負のフィードバック接続を適用し、前記メモリループの出力において係数−1/2を設定することを特徴とする繰り返し制御系。
  2. データを記録媒体に記録しあるいは前記記録媒体に記録されたデータを再生するヘッドを有する記録再生装置に具備されるドライブサーボシステムであって、前記記録媒体の偏心を補正するための外乱補正モジュールを有し、前記モジュールは逐次学習制御を適用し、周期NTの周期信号を供給されるメモリループを構成する繰り返し制御系から構成され、前記繰り返し制御系は、メモリの大きさとしてはN/2個のメモリ素子を含み、負のフィードバック接続を適用し、前記メモリループの出力において係数−1/2を設定することを特徴とするドライブサーボシステム。
JP2004560102A 2002-12-18 2003-12-12 繰り返し制御系及びこれを含むドライブサーボシステム Pending JP2006512639A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02293137 2002-12-18
PCT/IB2003/005930 WO2004055606A1 (en) 2002-12-18 2003-12-12 Repetitive controller and drive servo system including it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006512639A true JP2006512639A (ja) 2006-04-13

Family

ID=32524105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004560102A Pending JP2006512639A (ja) 2002-12-18 2003-12-12 繰り返し制御系及びこれを含むドライブサーボシステム

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7265932B2 (ja)
EP (1) EP1576428B1 (ja)
JP (1) JP2006512639A (ja)
KR (1) KR20050084332A (ja)
CN (1) CN1726439A (ja)
AT (1) ATE396439T1 (ja)
AU (1) AU2003302980A1 (ja)
DE (1) DE60321226D1 (ja)
WO (1) WO2004055606A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7779061B2 (en) * 2005-09-02 2010-08-17 Instituto Potosino De Investigacion Cientifica Y Tecnologica, A.C. Repetitive controller for compensation of periodic signals
US7904495B2 (en) * 2005-09-22 2011-03-08 Instituto Potosino De Investigacion Cientifica Y Tecnologica Repetitive controller to compensate for odd harmonics
JP2009146491A (ja) * 2007-12-13 2009-07-02 Hitachi Ltd 光ディスク装置
CN105334733B (zh) * 2015-10-23 2017-11-07 浙江工业大学 适用于位置伺服的分数周期重复控制器
CN110677079B (zh) * 2019-09-04 2021-02-26 深圳市百盛传动有限公司 一种永磁同步电机速度控制模式扰动观测器
CN110880881B (zh) * 2019-12-23 2022-10-25 深圳市凌康技术有限公司 四桥臂逆变器的电能质量控制方法及其内嵌式重复控制器
CN113325785B (zh) * 2021-06-11 2022-08-12 哈尔滨工业大学 一种基于数据存储的位置重复控制方法
CN114185274B (zh) * 2021-12-06 2023-07-04 东北大学 基于迭代学习的钢铁生产过程重复性误差补偿控制方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8204687A (nl) * 1982-12-03 1984-07-02 Philips Nv Klokgestuurde filterinrichting.
US5065263A (en) * 1988-05-20 1991-11-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Track following transducer position control system for a disk storage drive system
JP2504307B2 (ja) * 1990-08-01 1996-06-05 三菱電機株式会社 電動機の速度制御装置
SE9100612L (sv) * 1991-02-06 1992-08-07 Lauzun Corp Hybriddrivsystem foer motorfordon
US5592346A (en) * 1994-03-31 1997-01-07 Polaroid Corporation Control system utilizing an adaptive predictor to compensate for harmonic distortion
KR100368669B1 (ko) * 1994-10-28 2003-04-11 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 필터, 이 필터가 제공된 반복 제어 시스템 및 학습 제어 시스템
EP0737331B1 (en) * 1994-10-28 2001-12-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Control system and control means for controlling a quantity of such a control system
TW509926B (en) * 1999-12-10 2002-11-11 Koninkl Philips Electronics Nv Device for scanning a rotating information carrier
US6574067B2 (en) * 2000-02-25 2003-06-03 Seagate Technology Llc Optimally designed parsimonious repetitive learning compensator for hard disc drives having high track density
US6765848B2 (en) * 2001-01-10 2004-07-20 Infineon Technologies North America Corp. Focus and tracking repeatable runout compensator

Also Published As

Publication number Publication date
DE60321226D1 (ja) 2008-07-03
EP1576428B1 (en) 2008-05-21
KR20050084332A (ko) 2005-08-26
WO2004055606A1 (en) 2004-07-01
AU2003302980A1 (en) 2004-07-09
CN1726439A (zh) 2006-01-25
EP1576428A1 (en) 2005-09-21
ATE396439T1 (de) 2008-06-15
US7265932B2 (en) 2007-09-04
US20060061903A1 (en) 2006-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6924960B1 (en) Timing compensation in a self-servowriting system
US20070067051A1 (en) Repetitive controller to compensate for odd harmonics
US9645471B2 (en) Driving circuit and driving method for voice coil motor, and lens module and electronic device using the same
JP2006512639A (ja) 繰り返し制御系及びこれを含むドライブサーボシステム
JP2005515655A (ja) デジタル訂正を行うスイッチング増幅器およびデジタル訂正の方法
US6920378B2 (en) Command generation combining input shaping and smooth baseline functions
KR0178515B1 (ko) 데이터처리장치
US7450036B2 (en) Sample rate converter having a zero-phase filter
KR100368669B1 (ko) 필터, 이 필터가 제공된 반복 제어 시스템 및 학습 제어 시스템
JP4477623B2 (ja) デジタルパルス幅制御式振動モジュレータ
US20130003219A1 (en) Compensation for vibration in a data storage system
US20070216466A1 (en) Systems and methods for creating and using a conditioning signal
US20070159939A1 (en) Repetitive control device and optical disc device
US7167113B2 (en) Sample rate converter having a zero-phase filter
US8027112B2 (en) Low frequency booster for RV/shock/friction disturbance rejection
US7408861B2 (en) Recording or reproduction apparatus for optical recording media having means for increasing the resolution of a digital-to-analog converter in the servo regulating circuit
JPH02208832A (ja) 光学式記録再生装置のトラッキング制御装置
JP2001222325A (ja) 位置制御装置
JP5099699B2 (ja) パルス幅位置変調信号生成装置
JPS63825A (ja) 光情報記録再生装置
JP2701646B2 (ja) ディジタル制御装置
JP2002237154A (ja) 位置決め制御装置及び位置決め制御方法
Sun et al. Multirate vibration attenuation beyond nyquist frequency with performance, stability and robustness analysis
US20090195914A1 (en) Hard disk drive and method for designing additional controller included in hard disk drive
KR100358932B1 (ko) 광디스크의 크로스 토크 제거장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061211

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081209

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090512