JP2007012253A - 外乱補償方法、状態制御装置、トラック追従制御装置、ハードディスクドライブ、記録媒体 - Google Patents

外乱補償方法、状態制御装置、トラック追従制御装置、ハードディスクドライブ、記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】プラントに印加される外乱をより効果的に補償できる外乱補償方法を提供する。
【解決手段】プラント３０８の推定された状態を示す状態信号（ｙ）に応じて、第１制御信号（Ｕｅ（ｋ））を発生させる推定器及び制御器３１０を有する状態制御装置によって制御されるプラント３０８に作用する外乱を補償する外乱補償方法が提供される。この方オフでは、所定の利得／周波数特性を有する伝達関数Ｈ（ｓ）を第１制御信号（Ｕｅ（ｋ））から誘導された制御信号に適用することによって、第２制御信号（Ｕ（ｋ））を発生させる過程と、第２制御信号（Ｕｌ（ｋ））と、第１制御信号から誘導された制御信号とに応じて、全体制御信号（Ｕ（ｋ））を発生し、全体制御信号をプラント３０８に印加する過程と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、外乱補償方法、状態制御装置、トラック追従制御装置、ハードディスクドライブ、記録媒体に関し、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のトラック追従制御装置でヘッド駆動装置に印加される外乱による影響を減少させるための外乱補償方法等に関する。
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のトラック追従制御装置は、リード用あるいはリード／ライト用のヘッドを目標トラックの中心に位置させるために採用されている。ヘッドに結合された駆動装置に印加される外乱、例えば、機械的な衝撃あるいは振動は、トラック追従エラーを誘発させる。したがって、外乱を効果的に除去するか治癒することが必要である。
図１は、従来のＨＤＤに具現された例示的なトラック追従制御装置の構成を示すブロック図である。図１を参照すれば、トラック追従制御装置は、プラント１０４、推定器及び制御器１０６を備える一種の状態制御装置である。
推定器及び制御器１０６は、プラント１０４の現在状態を推定し、推定された状態に基づいてプラント１０４の状態を制御するために採用されたものである。プラント１０４は、提示された例において、ＨＤＤのヘッド駆動装置に相応する。プラント１０４の出力は、ヘッドと関連したサーボサンプル、例えば、ヘッドと関連した位置情報を含む。
推定器及び制御器１０６によって提供される推定された状態は、ヘッド駆動装置に関連した位置情報、ヘッドに関連した位置及び速度情報、そしてヘッドと関連した相応するサーボサンプルを含む。推定された状態情報に基づいて、状態推定器及び制御器１０６は、基準信号によって表される規定された状態を維持するための制御信号を発生させる。
図１において、外乱信号‘ｄ’は、補償される外乱（例えば、外乱の大きさ及び持続期間）を示し、状態信号‘ｙ’は、提示された例におけるヘッドおよび／またはヘッド駆動装置のような制御対象の現在状態（例えば、位置）を示す。
外乱信号‘ｄ’は周波数に関連する。そのような環境で、低周波外乱、すなわち、プラント１０４に対する所定のクロスオーバー周波数より小さな周波数を有する外乱を除去することが特に重要である。
推定器及び制御器１０６に関連した利得値は、外乱信号‘ｄ’により表される外乱を効果的に補償するために制御される。例えば、利得値が増加あるいは減少される。推定器及び制御器１０６の利得が増大するにつれて、低周波外乱に対する補償効果は増大するが、高周波外乱（すなわち、プラント１０４のクロスオーバー周波数より大きい周波数を有する外乱）に対する効果は、実質的に減少する。
図２は、図１に示された装置において、推定器及び制御器１０６の利得と例示的なトラック追従制御装置の利得／周波数特性との関係を示すグラフである。図２において、４つの場合の利得に対する利得／周波数特性が示されている。
図２を参照すれば、推定器及び制御器１０６の利得が増大するほど、利得／周波数特性曲線におけるクロスオーバー周波数が次第に高くシフトされることが分かる。また、推定器及び制御器１０６の利得が増大するほど、クロスオーバー周波数内にある周波数成分の利得は減少するが、クロスオーバー周波数以上の周波数成分の利得は却って増大することが分かる。このような結果は、‘ウォーターベッド現象（ｗａｔｅｒｂｅｄ ｅｆｆｅｃｔ）’と呼ばれる。
図２を参照すれば、理想的な外乱補償の結果は、（１）低周波外乱が除去されること、（２）クロスオーバー周波数のシフトが少ないこと、（３）高周波外乱が増大しないことなどである。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、状態制御装置において、プラントに印加される外乱をより効果的に補償することが可能な、新規かつ改良された外乱補償方法、状態制御装置、トラック追従制御装置、ハードディスクドライブ、記録媒体を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、プラントの推定された状態を示す状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器を有する状態制御装置によって制御されるプラントに作用する外乱を補償する外乱補償方法において、所定の利得／周波数特性を有する伝達関数Ｈ（ｓ）を第１制御信号から誘導された制御信号に適用することによって、第２制御信号を発生させる過程と、第２制御信号と、第１制御信号から誘導された制御信号とに応じて、全体制御信号を発生し、全体制御信号をプラントに印加する過程と、を含むことを特徴とする、外乱補償方法が提供される。
また、伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されるようにしてもよい。
Figure 2007012253
（ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
また、第１制御信号から誘導された制御信号は、基準信号を第１制御信号に加算することにより発生するようにしてもよい。
また、基準信号は、ゼロ（０）信号であるようにしてもよい。
また、全体制御信号は、第１制御信号から誘導された制御信号を第２制御信号に加算することによって発生するようにしてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、外乱を受けるプラントを制御するための状態制御装置において、プラントの推定された状態を示す状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器と、基準信号を第１制御信号に加算する第１加算器と、第１加算器の出力に伝達関数Ｈ（ｓ）を適用することによって第２制御信号を発生させる伝達関数変調制御器と、第２制御信号と第１加算器の出力とを加算して、プラントに提供される全体制御信号を発生させる第２加算器と、を備えることを特徴とする、状態制御装置が提供される。
また、伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されるようにしてもよい。
Figure 2007012253
 （ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
また、第１加算器の出力は、基準信号を第１制御信号に加算することによって発生するようにしてもよい。
また、プラントの出力信号と外乱を示す外乱信号とを加算して、状態信号を発生させる第３加算器をさらに備えるようにしてもよい。
また、プラントは、ハードディスクドライブで使用されるトラック追従制御装置のヘッド駆動装置を備え、推定された状態は、ヘッド駆動装置のヘッドに関連する１または２以上のサーボサンプルに関連して誘導されるようにしてもよい。
また、伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１−１で表されるようにしてもよい。
Figure 2007012253
 （ここで、Ｋｐは利得定数である。）
また、伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１−２で表されるようにしてもよい。
Figure 2007012253
（ここで、Ｋ１は利得定数であり、ω１はカットオフ周波数である。）
また、伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１−３で表されるようにしてもよい。
Figure 2007012253
 （ここで、Ｋ２は利得定数であり、ω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
また、伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１−４で表されるようにしてもよい。
Figure 2007012253
 （ここで、ＫｐとＫ２は利得定数であり、ω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ヘッド駆動装置と、少なくともヘッド駆動装置のヘッドに関連したサーボサンプルに基づいて推定されたヘッド駆動装置の状態を示す状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器と、第１制御信号から誘導された制御信号に伝達関数Ｈ（ｓ）を適用することによって、第２制御信号を発生させる伝達関数変調制御器と、第２制御信号と、第１制御信号から誘導された制御信号とから生成した全体制御信号を、ヘッド駆動装置に提供する加算器と、を備えることを特徴とする、トラック追従制御装置が提供される。
また、伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されるようにしてもよい。
Figure 2007012253
 （ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、情報を保存するためのディスクと、ディスクを回転させるスピンドルモータと、ディスクに対して情報を記録／再生するヘッドと、ヘッドをディスクの表面を横切って移動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動するＶＣＭ駆動器と、ＶＣＭ駆動器を制御する制御器と、を備え、制御器は、ＶＣＭ駆動器に関連した状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器を備え、推定器及び制御器は、所定の利得／周波数特性を有する伝達関数Ｈ（ｓ）を第１制御信号から誘導された制御信号に適用して、第２制御信号を発生させることによって、ＶＣＭを制御することを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
また、伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されるようにしてもよい。
Figure 2007012253
 （ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、プラントの推定された状態を示す状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器を有する状態制御装置によって制御されるプラントに作用する外乱を補償する外乱補償方法を、コンピュータに実行させるプログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、外乱補償方法は、所定の利得／周波数特性を有する伝達関数Ｈ（ｓ）を第１制御信号から誘導された制御信号に適用することによって、第２制御信号を発生させる過程と、第２制御信号と、第１制御信号から誘導された制御信号とに応じて、全体制御信号を発生し、全体制御信号をプラントに印加する過程と、を含むことを特徴とする、記録媒体が提供される。
また、伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されるようにしてもよい。
Figure 2007012253
 （ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
また、プラントは、トラック追従制御装置によって制御されるヘッド駆動装置を備え、第１制御信号は、少なくとも部分的にハードディスクドライブのヘッドに関連したサーボサンプルから誘導されるようにしてもよい。
以上説明したように本発明の外乱補償方法によれば、クロスオーバー周波数より低い周波数帯域で利得が全体的に減少し、クロスオーバー周波数のシフトがほとんどなく、かつクロスオーバー周波数より高い周波数帯域でピークがほとんど増大しない非常に良好な外乱補償を達成することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図３は、本発明の一実施形態にかかるＨＤＤに適用される例示的なトラック追従制御装置の構成を示すブロック図である。
図３を参照すれば、本実施形態にかかるＨＤＤのトラック追従制御装置は、基準信号ｒｅｆと、推定器及び制御器３１０から出力された第１制御信号ｕｅ（ｋ）とを加算する第１加算器３０２を備える。本実施形態において、基準信号ｒｅｆは、例えば、トラック追従制御装置で使われるように適用されたゼロ（０）基準信号である。
トラック追従制御装置は、第２制御信号ｕｌ（ｋ）を発生させる開放ループ伝達関数変調制御器（ＬＳＣ）３０４と、第１加算器３０２の出力信号に第２制御信号ｕｌ（ｋ）を加算した全体制御信号ｕ（ｋ）をプラント３０８に出力する第２加算器３０６と、をさらに備える。推定器及び制御器３１０は、プラント３０８の出力及び外乱に相応する第１制御信号ｕｅ（ｋ）を演算して発生させるためのものである。第３加算器３０９は、プラント３０８からの出力信号と外乱信号‘ｄ’とを加算して、状態信号‘ｙ’を発生させる。
図３に示すような本実施形態にかかるＨＤＤのトラック追従制御装置は、図１に示された従来のトラック追従制御装置に比べて、所定の伝達関数と関連して第１加算器３０２の出力を変調するために適用された伝達関数変調制御器３０４をさらに備えることを一つの特徴とする。
伝達関数変調制御器３０４によって具現される伝達関数Ｈ（ｓ）は、以下の数式１のように表現される。
Figure 2007012253
 ここで、Ｋｐは、所望の外乱補償のための定数である。
Figure 2007012253
は、低周波外乱を−２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅで減少させるように適用された利得定数Ｋ１を有するファクターである。
Figure 2007012253
 は、低周波外乱を−４０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅで減少させるように適用された利得定数Ｋ２を有するファクターである。
数式１において、ω１及びω２は、それぞれ−２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅ及び−４０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅのカットオフ周波数であり、所定のクロスオーバー周波数より低い。ζ２は、低周波外乱を−４０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅで減少するに当って、ピークの動態を決定する。ω１、ω２、及びζ２は、制御しようとする特定の装置の周波数特性、利得特性などに依存して決定される。
推定器の状態変数は、以下の数式２で表現される。
Figure 2007012253
推定器及び状態変数は、従来から知られているものを使用できる。例えば、Ｆｒａｎｋｌｉｎ，Ｇｅｎｅ Ｆ．のデジタル制御器第２版（Franklin, Gene
F., J. David Powell and Michael L. Workman, Digital
Control of Dynamic systems, Second edition. Addison-Wesley. Menlo Park, CA （1990））を参照することができる。
数式１は、状態変数を利用して次の数式３のように表現されうる。
Figure 2007012253
状態変数を利用した第１制御信号ｕｅ（ｋ）は、
Figure 2007012253
 で与えられる。
また、全体制御信号は、以下の数式４で表現される。
Figure 2007012253
数式２及び４から、状態推定器の状態変数は、以下の数式５で与えられる。
Figure 2007012253
数式３及び４を利用すれば、プラント３０８に入力される全体制御信号は、以下の数式６で与えられる。
Figure 2007012253
数式３、５、及び６から、図３のトラック追従制御装置の状態変数は、以下の数式７で与えられる。
Figure 2007012253
図４は、図３に示されたトラック追従装置の周波数／利得特性を示すグラフである。図４の上側に示されたグラフは、伝達関数変調制御器３０４がない場合の特性を示し、下側に示されたグラフは、伝達関数変調制御器３０４がある場合の特性を示すものである。
図４を参照すれば、クロスオーバー周波数より低い周波数帯域で利得が全体的に減少しており、クロスオーバー周波数のシフトがほとんどなく、かつクロスオーバー周波数より高い周波数帯域で少しの利得増大はあるが、それほど大きくなく、特に、ピークがほとんど増加せず、実質的に非常に良好な利得／周波数特性を示すことが分かる。
すなわち、低周波外乱を効果的に減少させるために、図３に示された伝達関数変調制御器３０４が使用可能であるということが分かる。
図５は、図３に示されたトラック追従装置による位置エラー信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ Ｓｉｇｎａｌ；ＰＥＳ）のランアウト特性を示す関連グラフである。図５において、上側に示されたグラフは、伝達関数変調制御器３０４がない場合の特性を示し、下側に示されたグラフは、伝達関数変調制御器３０４がある場合の特性を示すものである。図５に示されたグラフは、ＲＲＯ（Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ ＲｕｎＯｕｔ）とＮＲＲＯ（Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ ＲｕｎＯｕｔ）の特性を総合的に示す。
図５を参照すれば、本実施形態にかかる伝達関数変調制御器３０４を使用した時、全体周波数領域にわたって偏差σが著しく減少し、特に、５００Ｈｚ以下の領域でＰＥＳの偏差σが著しく減少することが分かる。これは、本実施形態にかかる伝達関数変調制御器３０４を使用した時、ヘッドがトラックに対してさらに安定的に追従するということを意味する。
図６は、本実施形態にかかるＨＤＤのヘッド／ディスクアセンブリ（Ｈｅａｄ Ｄｉｓｋ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＨＤＡ）の構成を示す図面である。
図６を参照すれば、ＨＤＡ１０は、スピンドルモータ１４上で回転する少なくとも一つ以上のディスク１２と、ディスク１２の表面に隣接して配置されたヘッド１６とを備えている。
ヘッド１６は、それぞれのディスク１２に関連した磁界を感知するか磁化させることによって、回転するディスク１２に対して情報を再生／記録できる。典型的に、ヘッド１６は、ディスク１２の表面に結合されている。たとえ単一のヘッドでもって説明されているにしても、これは、ディスク１２を磁化させるための記録用のヘッドと、ディスク１２の磁界を感知するための分離された読み取り用のヘッドとからなると理解されねばならない。読み取り用のヘッドは、例えば、磁気抵抗（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：ＭＲ）素子から構成される。
ヘッド１６は、スライダー２０に統合されうる。スライダー２０は、ヘッド１６とディスク１２の表面との間に空気軸受を生成させる構造になっている。スライダー２０は、ヘッドスタックアセンブリ（Ｈｅａｄ Ｓｔａｃｋ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＨＳＡ）２２に結合されている。ヘッドスタックアセンブリ２２は、ボイスコイル２６を有するアクチュエータアーム２４に付着されている。ボイスコイル２６は、ボイスコイルモータ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ：ＶＣＭ）３０を特定するマグネチックアセンブリ２８に隣接して位置している。ボイスコイル２６に供給される電流は、軸受アセンブリ３２に対してアクチュエータアーム２４を回転させるトルクを発生させる。アクチュエータアーム２４の回転は、ディスク１２表面を横切ってヘッド１６を移動させる。
情報は、典型的にディスク１２の環状トラック３４に保存される。各トラック３４は、複数のセクタに分割され、各セクタは、サーボ領域及びデータ領域を備える。
図７は、本実施形態にかかるＨＤＤの電気的な回路を示すブロック図である。図７に示されたように、本実施形態にかかるＨＤＤは、ディスク１２、ヘッド１６、プリアンプ２１０、書き取り／読み取りチャンネル２２０、バッファ２３０、コントローラ２４０、メモリ２５０及びホストインターフェース２６０を備える。
プリアンプ２１０及び書き取り／読み取りチャンネル２２０を備える回路構成を書き取り／読み取り回路と称する。
メモリ２５０には、ＨＤＤを制御するソフトウェアプログラムが保存されている。この時、メモリ２５０は、例えば、不揮発性メモリであるフラッシュメモリで設計する。特に、メモリ２５０には、トラック追従モードで図３に示された装置をソフトウェアで具現するプログラムが保存されている。
データ読み取り（Ｒｅａｄ）モードで、ディスクドライブは、ディスク１２からヘッド１６によって感知された電気的な信号をプリアンプ２１０で信号処理に容易に増幅させる。その後、書き取り／読み取りチャンネル２２０では、増幅されたアナログ信号をホスト機器（図示せず。）が読み取り可能なデジタル信号に符号化させ、ストリームデータに変換してバッファ２３０に一時保存させた後に、ホストインターフェース２６０を通じてホスト機器に伝送する。
次に、書き取り（Ｗｒｉｔｅ）モードでは、ディスクドライブは、ホストインターフェース２６０を通じてホスト機器からデータを入力されてバッファ２３０に一時保存させた後、バッファ２３０に保存されたデータを順次に出力して、書き取り／読み取りチャンネル２２０によって記録チャンネルに適したバイナリデータストリームに変換させた後に、プリアンプ２１０によって増幅された記録電流を、ヘッド１６を通じてディスク１２に記録させる。
コントローラ２４０は、ホストインターフェース２６０を通じてホスト機器から受信される命令によって、図７に示された装置を制御するために適用される。ホスト機器から読み出し命令が入力されれば、コントローラ２４０は、ヘッド１６が目標トラックを追従するようにしながら、ディスク１２からデータを読み出す。ホスト機器から記録命令が入力されれば、コントローラ２４０は、ヘッド１６が目標トラックを追従するようにしながら、サーボセクタ間のデータセクタにデータを記録する。
次に、本実施形態にかかるトラック追従制御方法による動作を詳細に説明する。
トラック追従モードでコントローラ２４０は、図３に示すようなモデルによって、ヘッドが目標オフトラック量をもって目標トラックを追従するように制御する。トラック追従モードにおけるヘッド１６は、目標トラック以外の他のトラックには移動しないので、基準信号ｒｅｆは０である。トラック追従動作の間、状態、例えば、ヘッド１６の位置及び速度は、ヘッド１６に関連したサーボサンプル、すなわち、サーボバーストを通じて推定され、推定された状態情報に基づいてヘッド１６の動きが制御される。
本発明は、方法、装置、システムとして実行されうる。ソフトウェアにより実行される時、本発明の構成手段は、必然的に必要な作業を実行するコードセグメントである。プログラムまたはコードセグメントは、プロセッサ読み取り可能媒体に保存され、または伝送媒体または通信網で搬送波と結合されたコンピュータデータ信号によって伝送されうる。プロセッサ読み取り可能な記録媒体は、情報を保存または伝送できるいかなる媒体も含む。プロセッサ読み取り可能な記録媒体の例としては、電子回路、半導体メモリ素子、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、消去可能ＲＯＭ（ＥＲＯＭ：Ｅｒａｓａｂｌｅ ＲＯＭ）、フレキシブルディスク、光ディスク、ハードディスク、光ファイバ媒体、無線周波数（ＲＦ）網などがある。コンピュータデータ信号は、電子網チャンネル、光ファイバ、空気、電子系、ＲＦ網のような伝送媒体上に伝播されるいかなる信号も含まれる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記伝達関数Ｈ（ｓ）としては、下記の数式１−１、数式１−２，数式１−３，数式１−４で表されるものを使用してもよい。
Figure 2007012253
 （ここで、Ｋｐは利得定数である。）
Figure 2007012253
 （ここで、Ｋ１は利得定数であり、ω１はカットオフ周波数である。）
Figure 2007012253
 （ここで、Ｋ２は利得定数であり、ω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
Figure 2007012253
 （ここで、ＫｐとＫ２は利得定数であり、ω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
本発明は、ハードディスクドライブ関連の技術分野に適用可能である。
従来のＨＤＤのトラック追従制御装置の構成を示すブロック図である。 図１に示された装置において推定器及び制御器の利得と例示的なトラック追従制御装置の利得／周波数特性との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態にかかるＨＤＤに適用された例示的なトラック追従制御装置の構成を示すブロック図である。 図３に示されたトラック追従装置の周波数／利得特性を示すグラフである。 図３に示されたトラック追従装置による位置エラー信号（ＰＥＳ）のランアウト特性を示すグラフである。 本実施形態にかかるＨＤＤのヘッド／ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）の構成を示す図面である。 本実施形態にかかるＨＤＤの電気的な回路を示すブロック図である。
符号の説明
３０２ 第１加算器
３０４ 開放ループ伝達関数変調制御器
３０６ 第２加算器
３０８ プラント
３０９ 第３加算器
３１０ 推定器及び制御器

Claims (21)

  1. プラントの推定された状態を示す状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器を有する状態制御装置によって制御される前記プラントに作用する外乱を補償する外乱補償方法において：
    所定の利得／周波数特性を有する伝達関数Ｈ（ｓ）を前記第１制御信号から誘導された制御信号に適用することによって、第２制御信号を発生させる過程と；
    前記第２制御信号と、前記第１制御信号から誘導された前記制御信号とに応じて、全体制御信号を発生し、前記全体制御信号を前記プラントに印加する過程と；
    を含むことを特徴とする、外乱補償方法。
  2. 前記伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されることを特徴とする、請求項１に記載の外乱補償方法。
    Figure 2007012253
     （ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は前記所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
  3. 前記第１制御信号から誘導された前記制御信号は、基準信号を前記第１制御信号に加算することにより発生することを特徴とする、請求項１または２に記載の外乱補償方法。
  4. 前記基準信号は、ゼロ（０）信号であることを特徴とする、請求項３に記載の外乱補償方法。
  5. 前記全体制御信号は、前記第１制御信号から誘導された前記制御信号を前記第２制御信号に加算することによって発生することを特徴とする、請求項３または４に記載の外乱補償方法。
  6. 外乱を受けるプラントを制御するための状態制御装置において：
    プラントの推定された状態を示す状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器と、
    基準信号を前記第１制御信号に加算する第１加算器と、
    前記第１加算器の出力に伝達関数Ｈ（ｓ）を適用することによって第２制御信号を発生させる伝達関数変調制御器と、
    前記第２制御信号と前記第１加算器の出力とを加算して、前記プラントに提供される全体制御信号を発生させる第２加算器と、
    を備えることを特徴とする、状態制御装置。
  7. 前記伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されることを特徴とする、請求項６に記載の状態制御装置。
    Figure 2007012253
     （ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は前記所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
  8. 前記第１加算器の出力は、基準信号を前記第１制御信号に加算することによって発生することを特徴とする、請求項６または７に記載の状態制御装置。
  9. 前記プラントの出力信号と前記外乱を示す外乱信号とを加算して、前記状態信号を発生させる第３加算器をさらに備えることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の状態制御装置。
  10. 前記プラントは、ハードディスクドライブで使用されるトラック追従制御装置のヘッド駆動装置を備え、
    前記推定された状態は、前記ヘッド駆動装置のヘッドに関連する１または２以上のサーボサンプルに関連して誘導されることを特徴とする、請求項６〜９のいずれかに記載の状態制御装置。
  11. 前記伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１−１で表されることを特徴とする、請求項６に記載の状態制御装置。
    Figure 2007012253
     （ここで、Ｋｐは利得定数である。）
  12. 前記伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１−２で表されることを特徴とする、請求項１１に記載の状態制御装置。
    Figure 2007012253
     （ここで、Ｋ１は利得定数であり、ω１はカットオフ周波数である。）
  13. 前記伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１−３で表されることを特徴とする、請求項１２に記載の状態制御装置。
    Figure 2007012253
    （ここで、Ｋ２は利得定数であり、ω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
  14. 前記伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１−４で表されることを特徴とする、請求項６に記載の状態制御装置。
    Figure 2007012253
     （ここで、ＫｐとＫ２は利得定数であり、ω２はカットオフ周波数であり、ζ２は所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
  15. ヘッド駆動装置と；
    少なくとも前記ヘッド駆動装置のヘッドに関連したサーボサンプルに基づいて推定された前記ヘッド駆動装置の状態を示す状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器と；
    前記第１制御信号から誘導された制御信号に伝達関数Ｈ（ｓ）を適用することによって、第２制御信号を発生させる伝達関数変調制御器と；
    前記第２制御信号と、前記第１制御信号から誘導された前記制御信号とから生成した全体制御信号を、前記ヘッド駆動装置に提供する加算器と；
    を備えることを特徴とする、トラック追従制御装置。
  16. 前記伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されることを特徴とする、請求項１５に記載のトラック追従制御装置。
    Figure 2007012253
     （ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は前記所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
  17. 情報を保存するためのディスクと；
    前記ディスクを回転させるスピンドルモータと；
    前記ディスクに対して情報を記録／再生するヘッドと；
    前記ヘッドを前記ディスクの表面を横切って移動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動するＶＣＭ駆動器と；
    前記ＶＣＭ駆動器を制御する制御器と；
    を備え、
    前記制御器は、前記ＶＣＭ駆動器に関連した状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器を備え、
    前記推定器及び制御器は、所定の利得／周波数特性を有する伝達関数Ｈ（ｓ）を前記第１制御信号から誘導された制御信号に適用して、第２制御信号を発生させることによって、前記ＶＣＭを制御することを特徴とする、ハードディスクドライブ。
  18. 前記伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されることを特徴とする、請求項１７に記載のハードディスクドライブ。
    Figure 2007012253
     （ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は前記所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
  19. プラントの推定された状態を示す状態信号に応じて、第１制御信号を発生させる推定器及び制御器を有する状態制御装置によって制御される前記プラントに作用する外乱を補償する外乱補償方法を、コンピュータに実行させるプログラムが記録された、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって：
    前記外乱補償方法は、
    所定の利得／周波数特性を有する伝達関数Ｈ（ｓ）を前記第１制御信号から誘導された制御信号に適用することによって、第２制御信号を発生させる過程と；
    前記第２制御信号と、前記第１制御信号から誘導された前記制御信号とに応じて、全体制御信号を発生し、前記全体制御信号を前記プラントに印加する過程と；
    を含むことを特徴とする、記録媒体。
  20. 前記伝達関数Ｈ（ｓ）は、下記の数式１で表されることを特徴とする、請求項１９に記載の記録媒体。
    Figure 2007012253
     （ここで、Ｋｐ、Ｋ１及びＫ２は利得定数であり、ω１及びω２はカットオフ周波数であり、ζ２は前記所定の利得／周波数特性におけるピーク応答の動態を規定するファクターである。）
  21. 前記プラントは、トラック追従制御装置によって制御されるヘッド駆動装置を備え、
    前記第１制御信号は、少なくとも部分的に前記ハードディスクドライブのヘッドに関連したサーボサンプルから誘導されることを特徴とする、請求項２０に記載の記録媒体。
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