JP2009217927A5

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Publication number: JP2009217927A5
Application number: JP2009115063A
Authority: JP
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2016-07-12

Claims

デジタルデータを記録する磁気ディスクドライブシステムであって、
前記システムは、
（ａ）複数の同心円状のデータトラックが記録された少なくとも１つの回転する磁気ディスクであって、前記データトラックは、ユーザデータとサーボデータとを含む、磁気ディスクと、
（ｂ）前記磁気ディスクの上に位置決めされる磁気抵抗型読出しヘッドであって、前記デジタルデータを前記磁気ディスクから読み出す磁気抵抗型読出しヘッドと、
（ｃ）前記磁気抵抗型読出しヘッドに接続されたアクチュエータであって、前記磁気抵抗型読出しヘッドを選択されたトラックの上に位置決めするアクチュエータと、
（ｄ）前記アクチュエータに接続され、モータ制御信号を受け取る入力を有するモータであって、前記アクチュエータの動きを制御するモータと、
（ｅ）前記サーボデータに応答して、前記モータの位相状態を表す少なくとも１つの位相状態信号を生成する位相状態生成器と、
（ｆ）前記少なくとも１つの位相状態信号に応答して、前記モータ制御信号を生成し、出力するスライディングモードコントローラと
を備え、
前記スライディングモードコントローラは、シークモードでは、前記磁気抵抗型読出しヘッドを現在のトラックから選択されたトラックに移動させるように動作し、トラッキングモードでは、前記ユーザデータを読み出しながら、前記選択されたトラックのセンターラインの上に前記磁気抵抗型読出しヘッドを位置合わせされた状態に保つように動作し、
（ａ）前記モータは、位相平面において定義されたアクチュエータ位置誤差位相状態とアクチュエータ位置誤差速度位相状態とによって表され、前記アクチュエータ位置誤差位相状態は、前記位相状態生成器によって推定された前記アクチュエータの位置と前記アクチュエータの所望の位置との間に差が存在する状態であり、前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態は、アクチュエータ位置誤差の変化率が存在する状態であり、
（ｂ）前記スライディングモードコントローラは、第１構造と第２構造との間で切り替えを行い、
（ｃ）前記第１構造は、第１軌跡に従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｄ）前記第２構造は、第２軌跡に従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｅ）前記第１軌跡と前記第２軌跡とは、前記位相平面の少なくとも一部において直交する方向で互いに交差し、
（ｆ）前記第１構造と前記第２構造との間で切り替えを行うことによって、前記スライディングモードコントローラは、第３軌跡に従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｇ）前記第３軌跡は、前記第１軌跡と前記第２軌跡とが互いに交差する前記位相平面の一部内にあり、
前記スライディングモードコントローラが前記シークモードにおいて動作する場合には、
（ａ）前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記現在のトラックと前記選択されたトラックとの間のトラックのスライディングラインに到達すると、前記スライディングモードコントローラは、前記第１構造から前記第２構造への切り替えを行い、前記スライディングラインは、前記第３軌跡を表し、
（ｂ）前記スライディングラインの傾きが第２の所定値より小さい場合には、前記スライディングモードコントローラは、前記スライディングラインの傾きを第１の所定値だけ増加させ、前記スライディングモードコントローラは、増加した傾きを有する前記スライディングラインに従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｃ）前記スライディングラインの傾きが前記第２の所定値と等しい場合には、前記スライディングモードコントローラは、増加した傾きを有する前記スライディングラインに従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面の原点に向けて前記位相平面に対して相対的に変化させ、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置速度位相状態とが前記位相平面の原点から所定の最短距離範囲内にある場合には、前記スライディングモードコントローラは、前記トラッキングモードへの切り換えを行う、磁気ディスクドライブシステム。
前記位相状態生成器は、状態推定器を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記状態推定器は、前記サーボデータと前記モータ制御信号とに応答して前記アクチュエータの推定位置を出力し、前記磁気ディスクドライブシステムは、前記アクチュエータの基準位置から前記アクチュエータの推定位置を減算することにより、アクチュエータ位置誤差位相状態信号を生成する加算器をさらに備えている、請求項２に記載の磁気ディスクドライブシステム。
（ａ）前記サーボデータは、トラック番号情報とサーボバーストとを含み、
（ｂ）前記位相状態生成器は、前記選択されたトラックをシークしている場合には、前記トラック番号情報に応答して、前記少なくとも１つの位相状態信号を生成し、
（ｃ）前記位相状態生成器は、前記選択されたトラックのセンターラインをトラッキングしている場合には、前記サーボバーストに応答して、前記少なくとも１つの位相状態信号を生成する、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記少なくとも１つの位相状態信号は、前記アクチュエータの所望の位置と前記位相状態生成器によって推定された前記アクチュエータの位置との間の差に比例する前記アクチュエータの位置誤差を示す信号を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記少なくとも１つの位相状態信号は、前記アクチュエータの位置誤差の導関数に比例する前記アクチュエータの位置誤差速度を示す信号を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記少なくとも１つの位相状態信号は、前記アクチュエータの基準速度と前記位相状態生成器によって推定された前記アクチュエータの速度との間の差に比例する前記アクチュエータの速度誤差を示す信号を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記少なくとも１つの位相状態信号は、前記アクチュエータの速度の導関数に比例する前記アクチュエータの加速を示す信号を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記少なくとも１つの位相状態信号は、
（ａ）前記アクチュエータの所望の位置と前記位相状態生成器によって推定された前記アクチュエータの位置との間の差に比例する前記アクチュエータの位置誤差を示す信号と、
（ｂ）前記アクチュエータの位置誤差の導関数に比例する前記アクチュエータの位置誤差速度を示す信号と
を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記少なくとも１つの位相状態信号は、
（ａ）前記アクチュエータの所望の位置と前記位相状態生成器によって推定された前記アクチュエータの位置との間の差に比例する前記アクチュエータの位置誤差を示す信号と、
（ｂ）前記アクチュエータの基準速度と前記位相状態生成器によって推定された前記アクチュエータの速度との間の差に比例する前記アクチュエータの速度誤差を示す信号と、
（ｃ）前記位相状態生成器によって推定された前記アクチュエータの速度の導関数に比例する前記アクチュエータの加速を示す信号と
を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
（ａ）前記第１構造は、正のゲインの項を前記少なくとも１つの位相状態信号で乗算する第１乗算器を含み、
（ｂ）前記第２構造は、負のゲインの項を前記少なくとも１つの位相状態信号で乗算する第２乗算器を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
（ａ）前記第３軌跡は、発生端と終了端とを有する第１の放物線のセグメントを含み、前記終了端は、第１の線形のセグメントの発生端に接続されており、
（ｂ）前記第１の線形のセグメントは、第２の放物線のセグメントの発生端に接続された終了端を有し、
（ｃ）前記第２の放物線のセグメントは、第２の線形のセグメントの発生端に接続された終了端を有し、
（ｄ）前記第２の線形のセグメントの一部は、前記位相平面の原点の近くである、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
（ａ）前記第１の放物線のセグメントは、前記磁気抵抗型読出しヘッドの加速を表し、
（ｂ）前記第１の線形のセグメントは、前記磁気抵抗型読出しヘッドの等速を表し、
（ｃ）前記第２の放物線のセグメントおよび前記第２の線形のセグメントは、前記磁気抵抗型読出しヘッドの減速を表す、請求項１２に記載の磁気ディスクドライブシステム。
（ａ）前記第１の放物線のセグメントは、
Ｃ _１＊Ｘ _２ ^２＋Ｘ _１ − Ｘ _１Ｉ
に比例し、ここで、
Ｃ _１＝所定の加速定数、
Ｘ _１＝前記アクチュエータ位置誤差位相状態、
Ｘ _１Ｉ＝最初のアクチュエータ位置誤差、および
Ｘ _２＝前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態であり、
（ｂ）前記第１の線形のセグメントは、
Ｘ _２ − Ｘ _２Ｉ
に比例し、ここで、
Ｘ _２Ｉ＝所定の一定アクチュエータ位置誤差速度であり、
（ｃ）前記第２の放物線のセグメントは、
−Ｃ _２＊Ｘ _２ ^２＋Ｘ _１
に比例し、ここで、
Ｃ _２＝所定の減速定数であり、
（ｄ）前記第２の線形のセグメントは、
Ｘ _２＋Ｃ _３＊Ｘ _１
に比例し、ここで、
Ｃ _３＝前記第２の線形のセグメントの所定の傾きである、請求項１２に記載の磁気ディスクドライブシステム。
（ａ）前記スライディングモードコントローラは、シークモードでは、前記磁気抵抗型読出しヘッドを現在のトラックから選択されたトラックに移動させるように動作し、トラッキングモードでは、前記ユーザデータと前記サーボデータとを読み出しながら、前記選択されたトラックのセンターラインの上に前記磁気抵抗型読出しヘッドを位置合わせされた状態に保つように動作し、
（ｂ）前記磁気抵抗型読出しヘッドを前記選択されたトラックに移動させるために、前記スライディングモードコントローラがシークモードに切り替わると、前記スライディングモードコントローラは、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記第１の放物線のセグメントに従うように、第１の切り替えアルゴリズムに従って前記第１構造と前記第２構造との間で繰り返し切り替えを行い、これにより、前記磁気抵抗型読出しヘッドを前記選択されたトラックに向けて加速し、
（ｃ）前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記第１の線形のセグメントの前記発生端に到達すると、前記スライディングモードコントローラは、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記第１の線形のセグメントに従うように、第２の切り替えアルゴリズムに従って前記第１構造と前記第２構造との間で繰り返し切り替えを行い、これにより、前記磁気抵抗型読出しヘッドを等速で前記選択されたトラックに向けて移動させ、
（ｄ）前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記第２の放物線のセグメントの前記発生端に到達すると、前記スライディングモードコントローラは、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記第２の放物線のセグメントに従うように、第３の切り替えアルゴリズムに従って前記第１構造と前記第２構造との間で繰り返し切り替えを行い、これにより、前記磁気抵抗型読出しヘッドを前記選択されたトラックに向けて減速させ、
（ｅ）前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記第２の線形のセグメントの前記発生端に到達すると、前記スライディングモードコントローラは、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記第２の線形のセグメントに従うように、第４の切り替えアルゴリズムに従って前記第１構造と前記第２構造との間で繰り返し切り替えを行い、これにより、前記磁気抵抗型読出しヘッドを前記選択されたトラックに向けて減速させ、
（ｆ）前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記位相平面の原点の近くの前記第２の線形のセグメントの一部から所定の最短距離内にある場合には、前記スライディングモードコントローラは、前記トラッキングモードに切り替わり、前記スライディングモードコントローラは、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面の原点の近くに保つために前記２つの構造間で繰り返し切り替えを行うことを継続し、これにより、前記磁気抵抗型読出しヘッドを前記選択されたトラックのセンターラインの近くに保つ、請求項１２に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記第１の線形のセグメントの長さはゼロである、請求項１２に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記少なくとも１つの位相状態信号に応答して、前記第１構造と前記第２構造との間の切り替えを制御する切り替えロジックをさらに備えている、請求項１に記載の磁気ディスクドライブシステム。
前記切り替えロジックは、前記第３軌跡に関する位相状態値を前記少なくとも１つの位相状態信号で乗算することにより、積を生成する乗算器を備え、前記切り替えロジックは、前記積がゼロより大きい場合には、前記第１構造に切り替わり、前記切り替えロジックは、前記積がゼロより小さい場合には、前記第２構造に切り替わる、請求項１７に記載の磁気ディスクドライブシステム。
（ａ）前記少なくとも１つの位相状態信号に応答して、前記第１構造と前記第２構造との間の切り替えを制御する切り替えロジックであって、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが従っている所定の軌跡の現在のセグメントに対応する所定のモードで動作する切り替えロジックと、
（ｂ）前記少なくとも１つの位相状態信号に応答して、前記切り替えロジックの前記動作モードを制御するσ処理ブロックと
をさらに備えている、請求項１５に記載の磁気ディスクドライブシステム。
回転する磁気ディスク格納媒体の上で位置決めされる磁気抵抗型読出しヘッドの動きを制御する閉鎖ループサーボ制御システムであって、前記磁気ディスクには、複数の同心円状のデータトラックが記録されており、前記データトラックは、ユーザデータとサーボデータとを含み、モータは、前記磁気抵抗型読出しヘッドを作動させ、前記閉鎖ループサーボ制御システムは、ヘッド位置誤差位相状態とヘッド位置誤差速度位相状態とを有しており、
前記閉鎖ループサーボ制御システムは、
（ａ）選択されたヘッド位置を受け取るように接続された入力と、
（ｂ）前記選択されたヘッド位置から推定されたヘッド位置を減算することにより、ヘッド位置誤差信号を生成する加算器と、
（ｃ）前記ヘッド位置誤差信号に応答して、選択されたトラックの上に前記ヘッドを位置決めするためにモータ制御信号を前記モータに出力するスライディングモードコントローラと
を備え、
前記閉鎖ループサーボ制御システムは、シークモードでは、前記磁気抵抗型読出しヘッドを現在のトラックから選択されたトラックに移動させるように動作し、トラッキングモードでは、前記ユーザデータと前記サーボデータとを読み出しながら、前記選択されたトラックのセンターラインの上に前記磁気抵抗型読出しヘッドを位置合わせさせた状態に保つように動作し、
（ａ）前記モータは、位相平面において定義されたアクチュエータ位置誤差位相状態とアクチュエータ位置誤差速度位相状態とによって表され、前記アクチュエータ位置誤差位相状態は、前記位相状態生成器によって推定された前記アクチュエータの位置と前記アクチュエータの所望の位置との間に差が存在する状態であり、前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態は、アクチュエータ位置誤差の変化率が存在する状態であり、
（ｂ）前記スライディングモードコントローラは、第１構造と第２構造との間で切り替えを行い、
（ｃ）前記第１構造は、第１軌跡に従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｄ）前記第２構造は、第２軌跡に従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｅ）前記第１軌跡と前記第２軌跡とは、前記位相平面の少なくとも一部において直交する方向で互いに交差し、
（ｆ）前記第１構造と第２構造との間で切り替えを行うことによって、前記スライディングモードコントローラは、第３軌跡に従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｇ）前記第３軌跡は、前記第１軌跡と前記第２軌跡とが互いに交差する前記位相平面の一部内にあり、
前記スライディングモードコントローラが前記シークモードにおいて動作する場合には、
（ａ）前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記現在のトラックと前記選択されたトラックとの間のトラックのスライディングラインに到達すると、前記スライディングモードコントローラは、前記第１構造から前記第２構造への切り替えを行い、前記スライディングラインは、前記第３軌跡を表し、
（ｂ）前記スライディングラインの傾きが第２の所定値より小さい場合には、前記スライディングモードコントローラは、前記スライディングラインの傾きを第１の所定値だけ増加させ、前記スライディングモードコントローラは、増加した傾きを有する前記スライディングラインに従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｃ）前記スライディングラインの傾きが前記第２の所定値と等しい場合には、前記スライディングモードコントローラは、増加した傾きを有する前記スライディングラインに従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面の原点に向けて前記位相平面に対して相対的に変化させ、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置速度位相状態とが前記位相平面の原点から所定の最短距離範囲内にある場合には、前記スライディングモードコントローラは、前記トラッキングモードへの切り換えを行う、閉鎖ループサーボ制御システム。
（ａ）前記サーボデータは、トラック番号情報とサーボバーストとを含み、
（ｂ）前記推定されたヘッド位置は、前記選択されたトラックをシークしている場合には、前記トラック番号情報から導き出され、
（ｃ）前記推定されたヘッド位置は、前記選択されたトラックのセンターラインをトラッキングしている場合には、前記サーボバーストから導き出される、請求項２０に記載の閉鎖ループサーボ制御システム。
回転する磁気ディスク格納媒体の上で位置決めされる磁気抵抗型読出しヘッドの動きを制御する方法であって、前記磁気ディスクには、複数の同心円状のデータトラックが記録されており、各データトラックは、ユーザデータとサーボデータとを含み、モータは、前記磁気抵抗型読出しヘッドを作動させ、前記閉鎖ループサーボ制御システムは、ヘッド位置誤差位相状態とヘッド位置誤差速度位相状態とを有し、
前記方法は、
（ａ）前記モータの位相状態を表す少なくとも１つの位相状態信号を生成するステップと、
（ｂ）前記位相状態信号と所定の軌跡に関する位相状態値とを比較するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）での前記比較の第１の結果に応答して、前記位相状態信号を第１ゲイン値で乗算し、ステップ（ｂ）での前記比較の第２の結果に応答して、前記位相状態信号を第２ゲイン値で乗算することによってモータ制御信号を生成するステップと、
（ｄ）前記モータ制御信号を前記モータに印加することにより、シークモード中およびトラッキングモード中に前記磁気抵抗型読出しヘッドを前記磁気ディスクの上で作動させるステップと
を包含し、
（ａ）前記モータは、位相平面において定義されたアクチュエータ位置誤差位相状態とアクチュエータ位置誤差速度位相状態とによって表され、前記アクチュエータ位置誤差位相状態は、前記位相状態生成器によって推定された前記アクチュエータの位置と前記アクチュエータの所望の位置との間に差が存在する状態であり、前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態は、アクチュエータ位置誤差の変化率が存在する状態であり、
（ｂ）前記第１ゲイン値で乗算することは、第１軌跡に従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｃ）前記第２ゲイン値で乗算することは、第２軌跡に従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｄ）前記第１軌跡と前記第２軌跡とは、前記位相平面の少なくとも一部において直交する方向で互いに交差し、
（ｅ）前記第１ゲイン値と第２ゲイン値との間で切り替えを行うことによって、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが、第３軌跡に従うように前記位相平面に対して相対的に変化し、
（ｆ）前記第３軌跡は、前記第１軌跡と前記第２軌跡とが互いに交差する前記位相平面の一部内にあり、
前記スライディングモードコントローラが前記シークモードにおいて動作する場合には、
（ａ）前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とが前記現在のトラックと前記選択されたトラックとの間のトラックのスライディングラインに到達すると、前記スライディングモードコントローラは、前記第１構造から前記第２構造への切り替えを行い、前記スライディングラインは、前記第３軌跡を表し、
（ｂ）前記スライディングラインの傾きが第２の所定値より小さい場合には、前記スライディングモードコントローラは、前記スライディングラインの傾きを第１の所定値だけ増加させ、前記スライディングモードコントローラは、増加した傾きを有する前記スライディングラインに従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面に対して相対的に変化させ、
（ｃ）前記スライディングラインの傾きが前記第２の所定値と等しい場合には、前記スライディングモードコントローラは、増加した傾きを有する前記スライディングラインに従うように前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置誤差速度位相状態とを前記位相平面の原点に向けて前記位相平面に対して相対的に変化させ、前記アクチュエータ位置誤差位相状態と前記アクチュエータ位置速度位相状態とが前記位相平面の原点から所定の最短距離範囲内にある場合には、前記スライディングモードコントローラは、前記トラッキングモードへの切り換えを行う、方法。