JP2500734B2 - ディスク装置のトラックシ―ク動作方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置等のデ
ィスク装置におけるトラックシーク動作方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くのディスク装置は、目標速度軌跡に
ヘッド速度を追従させる速度制御を行ってトラックシー
ク動作を実現している。

【０００３】基本的な速度制御系は、例えば特開平１−
２０４１１２に記載されている如く、目標速度とヘッド
速度との速度差をフィードバックすることで構成するこ
とができる。この制御系に一定加速を行う目標速度軌跡
を入力すると、定常速度偏差が生じるため、トラックシ
ーク動作終了時に速度が残留し、位置制御への切り換え
時における過渡応答を悪化させる原因となる。

【０００４】従来は、特開平３−４９０３７で述べられ
たような目標速度軌跡のトラックシーク動作終了時近く
の加速度を小さくする方式や、目標速度軌跡を予想され
る速度偏差で修正する方式、フィードフォワード制御を
併用する方式などの解決策が採られてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、目標速度軌跡
のトラックシーク動作終了時近くの加速度を小さくする
方法ではシーク時間が延びるという問題が生じ、シーク
高速化に対しては不利である。また、目標速度軌跡を修
正する方法やフィードフォワード制御を併用する方法で
は、制御系モデルを用いて固定的に目標速度軌跡修正量
やフィードフォワード量を決定するから、正確な制御系
モデルが必要となり、実際のディスク装置製品に存在す
る個体差、経年変化などによる動作特性のばらつきが大
きい場合には良好なトラックシーク動作が困難になる。

【０００６】また、目標速度軌跡は、装置の動作特性の
ばらつきを考慮し、その動作特性が一定の範囲でばらつ
いても安定にシーク動作ができるように決定され、実際
には余裕のあるものが採用されている。したがって、従
来のディスク装置トラックシーク動作方式では、各ディ
スク装置における駆動装置の性能を最大限引き出してい
るとはいえなかった。このように、従来のディスク装置
のトラックシーク動作方式には、動作特性にばらつきが
ある場合における目標速度軌跡への追従精度に関し解決
すべき課題があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、学習により、目
標速度軌跡修正量またはフィードフォワード量を決定
し、装置性能を最大限引き出す目標速度軌跡を生成し
て、トラックシーク動作の安定高速化を図る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
に鑑み、請求項に係るディスク装置のトラックシーク動
作方式を用いる。

【０００９】

【作用】本発明にかかるディスク装置のトラックシーク
動作方式は、学習によって、目標速度軌跡修正量、また
は、フィードフォワード量を決定し、また、装置性能を
最大限引き出す目標速度軌跡を探索生成する。本方式に
より、トラックシーク動作の安定高速化を図ることが可
能となる。

【００１０】

【実施例】次に実施例を挙げ、本発明を一層詳しく説明
する。図１は、請求項１にかかるディスク装置のトラッ
クシーク動作方式を実現する制御器の構成ブロック図で
ある。

【００１１】目標速度生成手段１１は、ヘッド位置信号
１ａから目標速度軌跡１ｂを生成する。ヘッド速度検出
手段１２は、ヘッド速度１ｃを検出する。ヘッド速度検
出手段１２には、ヘッドの速度をセンサで直接に計測す
る構成や、ヘッド位置情報、制御対象駆動信号などを用
いてヘッド速度を推定し、ヘッド速度を間接的に検出す
る構成などを採ることができる。目標速度修正手段１３
は、目標速度軌跡１ｂ、ヘッド速度１ｃから学習を行
い、ヘッド位置信号１ａに同期して学習結果を記憶し、
修正目標速度軌跡１ｄを生成する。制御信号生成手段１
４は、目標速度軌跡１ｂ、修正目標速度軌跡１ｄ、ヘッ
ド速度１ｃを用いて制御信号１ｅを生成する。制御信号
生成手段１４は、目標速度軌跡１ｂとヘッド速度１ｃと
の速度誤差、または、修正目標速度軌跡１ｄとヘッド速
度１ｃとの速度誤差などを演算処理して制御信号を生成
する速度制御器である。最も簡単な速度制御器は、速度
誤差を定数倍することで構成できる。制御対象１５は、
ディスク装置のヘッド駆動装置であり、制御信号１ｅで
駆動される。

【００１２】図２は、図１の制御器における目標速度修
正手段１３の構成ブロック図を示す。記憶データ生成手
段２１は、新たな学習結果として記憶データ２ｂを生成
する。記憶データ生成手段２１は、目標速度軌跡１ｂか
らヘッド速度１ｃを減じ、速度誤差２ａを生成する減算
器２１１と、学習結果データ２ｇに予め設定された定数
を乗ずる乗算器２１２と、乗算結果と速度誤差２ａとを
加算する加算器２１３と、その加算結果の信号から高域
成分を除去する低域通過フィルタ２１４と、フィルタ処
理結果の絶対値が予め設定された閾値以内となるよう制
限を行い、新たな記憶データ２ｂを得る制限器２１５と
で構成することができる。乗算器２１２における定数は
学習特性に関わり、所望の学習特性が得られるよう設定
される。その定数を１とおくと学習は速度誤差を積算す
ることで行われ、０とおくと今回の速度誤差のみが学習
結果とされる。制限器２１５は、学習結果の発散を抑制
するためのもので、制限器２１５における閾値は目標速
度軌跡から予測される学習結果の収束値が制限範囲内に
なるよう設定することが望ましい。

【００１３】更新判定手段２２は、記憶データ２ｂをも
って学習結果を更新すべきであるか否かを判定し更新判
定結果２ｄを出力する。学習結果の更新は、速度制御定
常状態にあるときにのみ行うことができる。更新判定手
段２２は、速度誤差２ａから高域成分を除去する低域通
過フィルタ２２１と、低域通過フィルタ２２１の出力が
予め設定された閾値範囲内にあることを検出する比較器
２２２と、閾値範囲内にあるとの比較結果が予め設定さ
れた時間以上続いて比較器２２２から得られたことを検
出する計時器２２３と、計時結果と速度制御中であるこ
とを示すフラグ信号２ｃ（制御モードのシーケンス制御
を行う手段から与えられる）とから更新判定結果２ｄを
生成する論理回路２２４とで構成することができる。

【００１４】記憶手段２３は、到達目標位置を基点とし
て定められる複数の区間に対応する複数の記憶回路から
なり、学習結果データ２ｇを記憶し出力する。記憶手段
２３は、ヘッド位置信号１ａから、ヘッド存在区間に対
応する１つの記憶回路を選択する選択アドレス信号２ｅ
と、記憶回路における記憶タイミング信号２ｆとを生成
する論理回路２３１と、選択アドレス信号２ｅにより選
択される記憶内容を出力し、更新判定結果２ｄにより記
憶内容の更新を指示された場合だけに記憶タイミング信
号２ｆに同期して選択された記憶回路に記憶データ２ｂ
を記憶する記憶回路群２３２とで構成することができ
る。

【００１５】修正手段２４は、修正目標速度軌跡１ｄを
生成する。修正手段２４は、学習結果データ２ｇに予め
設定された定数を乗ずる乗算器２４１と、乗算結果を目
標速度軌跡１ｂに加算し、修正目標速度軌跡１ｄを生成
する加算器２４２で構成することができる。乗算器２４
１における定数は図１の制御器に対する学習結果の影響
の大小に関わり、大きな定数を設定するほど学習結果の
影響が大きくなるが、過大な値を設定すると制御器の安
定を損なうことがある。

【００１６】図３は、請求項２にかかるディスク装置の
トラックシーク動作方式を実現する制御器の構成ブロッ
ク図である。目標速度生成手段１１、ヘッド速度検出手
段１２および制御対象１５は、図１の制御器におけるも
のと同様の構成である。フィードフォワード信号生成手
段３３は、目標速度軌跡１ｂ、ヘッド速度１ｃから学習
を行い、ヘッド位置信号１ａに同期して学習結果を記憶
し、フィードフォワード信号３ｄを生成する。制御信号
生成手段３４は、目標速度軌跡１ｂ、ヘッド速度１ｃ、
フィードフォワード信号３ｄから制御信号１ｅを生成す
る。制御信号生成手段３４は、目標速度軌跡１ｂとヘッ
ド速度１ｃとの速度誤差などを演算処理する速度制御器
の出力に、フィードフォワード信号を加算し、または、
加算せずに制御信号を生成する機構である。最も簡単な
速度制御器は、速度誤差を定数倍することで構成でき
る。

【００１７】図４は、図３におけるフィードフォワード
信号生成手段３３の構成ブロック図である。記憶データ
生成手段２１、更新判定手段２２および記憶手段２３
は、図２の目標速度修正手段と同様の構成である。生成
手段４４は、フィードフォワード信号３ｄを生成する。
生成手段４４は、学習結果データ２ｇに予め設定された
定数を乗じ、フィードフォワード信号４ｈを生成する乗
算器４４１で構成することができる。乗算器４４１にお
ける定数は制御器に対する学習結果の影響の大小に関わ
り、大きな定数を設定するほど学習結果の影響が大きく
なるが、過大な値を設定すると制御器の安定を損なうこ
とがある。

【００１８】図５は、本発明における目標速度生成手段
の具体例の構成ブロック図である。本図の目標速度生成
手段は図１，図３における構成要素１１に対応するが、
図５では更新判定結果２ｄ及び学習結果データ２ｇを基
に目標速度軌跡１ｂを生成する。シーク時間伸縮判定手
段５１は、シーク時間を伸長すべきか、保持すべきか、
短縮すべきかの判定を行い、伸縮判定結果５ｃを生成す
る。シーク時間伸縮判定手段５１は、予め設定された回
数のトラックシーク動作を行い学習を行った後、予め設
定された回数のトラックシーク動作にわたって更新判定
結果２ｄを監視して現在用いている目標速度軌跡が適当
であるか否かを判定する第１の判定手段５１１と、第１
の判定手段５１１で適当であると判定された場合のみ、
学習結果データ２ｇについて重み付き平均処理をして伸
縮判断を行う第２の判定手段５１２、第１の判定結果５
ａ及び第２の判定結果５ｂを基に伸縮判定結果５ｃを出
力する論理回路５１３とから構成することができる。

【００１９】第１の判定手段５１１は、更新判定結果２
ｄを監視記憶する手段と、トラックシーク動作にかかっ
た時間から判定時間を決定する手段と、更新判定結果２
ｄがトラックシーク動作終了時から遡り、判定時間にわ
たって継続的に更新すべきであると判定されているか否
かで、用いられた目標速度軌跡が適当であったか否かを
判定する手段と、予め設定されたトラックシーク動作回
数にわたり、用いられた目標速度軌跡が継続して適当で
あったか否かを判定し第１の判定結果５ａを出力する論
理回路とから構成することができる。

【００２０】第２の判定手段５１２は、第１の判定手段
５１１で用いられた目標速度軌跡１ｂが適当であったと
判定されたときだけに動作する。学習結果データ２ｇの
全体、または、一部を演算処理し、指標を算出する手段
と、指標と予め設定された２つの閾値の関係により、シ
ーク時間の伸長、保持、短縮を判定し指示する手段とか
ら構成することができる。指標算出のための演算処理と
しては、トラックシーク動作終了時に近いほど重要とす
る重み付き平均処理を用いて行う。シーク時間の伸縮判
断は、指標＜第１の閾値の場合はシーク時間を伸長、第
１の閾値≦指標≦第２の閾値の場合はシーク時間を保
持、第２の閾値＜指標の場合はシーク時間を短縮すると
いうように決定することができる。定常的な速度追従が
行われる部分では学習結果データは収束するが、目標速
度軌跡加速度が大きくシーク時間が短すぎる場合には、
制御対象が動作しきれず速度追従が不十分になるから、
学習結果データは発散することになる。したがって、上
述した指標を用いて学習結果データの収束の度合いを調
べることで、目標速度軌跡の伸縮の必要性を調査するこ
とができる。

【００２１】論理回路５１３は、第１の判定結果５ａで
目標速度軌跡が不適当であった判断されたとき、シーク
時間は伸長すべきであるとの伸縮判定結果５ｃを出力
し、第１の判定結果５ａで目標速度軌跡が適当であった
と判断されたとき、第２の判定結果を伸縮判定結果５ｃ
として出力する。

【００２２】関数設定手段５２は、伸縮判定結果５ｃに
基づき、目標速度軌跡を生成する関数のパラメータ５ｄ
を微小変動させる。微小変動させる関数パラメータとし
ては、例えば、目標速度軌跡生成関数が、 ＶP＝｛２・α・（ｘe−ｘL）＋α・ｃ｝1/2−α2・ｃ2＋Ｖ
L ＶP：目標速度 ｘe：目標位置までの残り距離 ｘL：最終位置 ＶL：最終速度 α ：減速加速度 ｃ ：余裕定数 と表されるとき、減速加速度αなどを用いることがで
き、複数のパラメータを変動対象とすることもできる。

【００２３】速度データ生成手段５３は、関数設定手段
５２で設定された関数パラメータ５ｄに基づき、目標速
度軌跡１ｂを生成する。目標速度軌跡１ｂは、ヘッド位
置信号１ａに合わせ、オンラインで生成することも可能
であり、また、予めオフラインで生成して記憶手段に格
納しておき、ヘッド位置信号１ａに対応する速度データ
を取り出すことも可能である。

【００２４】上述した構成をとることにより、本発明に
かかるディスク装置のトラックシーク動作方式が実現さ
れる。上記の構成は回路ハードウェアとしても、ディジ
タル制御系のプロセッサのプログラムソフトウェアとし
ても容易に実現可能である。なお、図２，図４および図
５に詳細に示した構成は一例であり、記憶データ生成手
段２１やその他の手段は図示したものとは別の構成でも
実現できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明にかかるディスク装置のトラック
シーク動作方式を用いることによって、学習により、装
置動作特性のばらつきに対応する目標速度軌跡修正量、
または、フィードフォワード量を決定することで、目標
速度軌跡への追従精度を向上させることができ、トラッ
クシーク動作終了時に残留する速度偏差を低減すること
ができる。したがって、目標速度軌跡最終部に設けられ
る低減速加速度域を短縮することができ、トラックシー
ク動作の安定高速化を図ることができる。また、探索に
より、装置性能を最大限引き出す目標速度軌跡を生成す
ることで、トラックシーク動作の高速化を図ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１にかかるディスク装置のトラックシー
ク動作方式を実現する制御器の構成ブロック図である。

【図２】図１の制御器における目標速度修正手段１３の
構成ブロック図である。

【図３】請求項２にかかるディスク装置のトラックシー
ク動作方式を実現する制御器の構成ブロック図である。

【図４】図３の制御器におけるフィードフォワード信号
生成手段３３の構成ブロック図である。

【図５】請求項３にかかる目標速度生成手段の構成ブロ
ック図を示す。

【符号の説明】

１１ 目標速度生成手段 １２ ヘッド速
度検出手段 １３ 目標速度修正手段 １４ 制御信号
生成手段 １５ 制御対象 １ａ ヘッド位置信号 １ｂ 目標速度
軌跡 １ｃ ヘッド速度 １ｄ 修正目標
速度 １ｅ 制御信号 ２１ 記憶データ生成手段 ２１１ 減算器 ２１２ 乗算器 ２１３ 加算器 ２１４ 低域通
過フィルタ ２１５ 制限器 ２２ 更新判定手段 ２２１ 低域通過フィルタ ２２２ 比較器 ２２３ 計時器 ２２４ 論理回
路 ２３ 記憶手段 ２３１ 論理回路 ２３２ 記憶回
路群 ２４ 修正手段 ２４１ 乗算器 ２４２ 加算器 ２ａ 速度誤差 ２ｂ 記憶デー
タ ２ｃ 速度制御フラグ信号 ２ｄ 更新判定
結果 ２ｅ 選択アドレス信号 ２ｆ 記憶タイ
ミング信号 ２ｇ 学習結果データ ３３ フィードフォワード信号生成手段 ３４ 制御信号生成手段 ３ｄ フィードフォワード信号 ４４ 生成手段 ４４１ 乗算器 ５１ シーク時間伸縮判定手段 ５１１ 第１の判定手段 ５１２ 第２の
判定手段 ５１３ 論理回路 ５２ 関数設定手段 ５３ 速度デー
タ生成手段 ５ａ 第１の判定結果 ５ｂ 第２の判
定結果 ５ｃ 伸縮判定結果 ５ｄ 関数パラ
メータ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標到達位置までの残り距離の関数とし
   て、減速動作に対応する目標速度の軌跡を生成する目標
   速度生成手段と、 ヘッド速度を検出するヘッド速度検出手段と、 前記目標速度の軌跡を試行学習により修正し修正目標速
   度の軌跡を生成する目標速度修正手段とを具備し、 前記目標速度と前記ヘッド速度との速度誤差、または、
   前記修正目標速度と前記ヘッド速度との速度誤差のうち
   少なくとも一方の速度誤差を選択し用いて、速度制御を
   行い、トラックシーク動作を行うディスク装置におい
   て、 前記目標速度修正手段が、 前記目標到達位置を基点として定められる複数の区間に
   対応する複数の記憶回路からなる記憶手段と、 前記目標速度と前記ヘッド速度との速度誤差と、ヘッド
   位置に対応する前記記憶手段の記憶内容とから、新たな
   記憶データを生成する記憶データ生成手段と、 前記記憶データ生成手段で生成された前記記憶データを
   もって前記記憶手段の記憶内容を更新すべきか否かを判
   定する更新判定手段と、 前記記憶手段の前記記憶内容を基に前記目標速度の軌跡
   を修正する修正手段とからなり、 前記記憶手段は、前記記憶データをもって前記記憶手段
   の記憶内容を更新すべきであると前記更新判定手段で判
   定されるとき、前記区間を通過する毎に該区間の一点で
   該区間に対応する前記記憶内容を、前記記憶データ生成
   手段にて生成された前記記憶データで更新し学習するこ
   とを特徴とするディスク装置のトラックシーク動作方
   式。
2. 【請求項２】 目標到達位置までの残り距離の関数とし
   て、減速動作に対応する目標速度の軌跡を生成する目標
   速度生成手段と、 ヘッド速度を検出するヘッド速度検出手段と、 前記目標速度軌跡に対応するフィードフォワード信号を
   試行学習により生成するフィードフォワード信号生成手
   段とを具備し、 前記目標速度と前記ヘッド速度との速度誤差を基に制御
   信号を生成し、前記制御信号、または、前記制御信号に
   前記フィードフォワード信号を加算した信号のうちの少
   なくとも一方の信号を選択し用いて、ヘッドの速度制御
   を行い、トラックシーク動作を行うディスク装置におい
   て、 前記フィードフォワード信号生成手段が、 前記目標到達位置を基点として定められる複数の区間に
   対応する複数の記憶手段と、 前記目標速度と前記ヘッド速度との速度誤差と、ヘッド
   位置に対応する前記記憶手段の記憶内容とから、新たな
   記憶データを生成する記憶データ生成手段と、 前記記憶データ生成手段で生成された前記記憶データを
   もって前記記憶手段の記憶内容を更新すべきか否かを判
   定する更新判定手段と、 前記記憶手段の前記記憶内容を基に前記フィードフォワ
   ード信号を生成する生成手段とからなり、 前記記憶手段は、前記記憶データをもって前記記憶手段
   の記憶内容を更新すべきであると前記更新判定手段で判
   定されるとき、前記区間を通過する毎に該区間の一点で
   該区間に対応する前記記憶内容を、前記記憶データ生成
   手段にて生成された前記記憶データで更新し学習するこ
   とを特徴とするディスク装置のトラックシーク動作方
   式。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のトラッ
   クシーク動作を行うディスク装置において、 前記目標速度生成手段が、 シーク時間の伸縮の可否を判定するシーク時間伸縮判定
   手段と、 前記シーク時間伸縮判定手段での判定結果を基に、前記
   目標速度の軌跡を生成する前記関数のパラメータに微小
   変化を与え、該微小変化を受けた該パラメータを設定す
   る関数設定手段と、 前記関数設定手段において設定された前記関数パラメー
   タを基に目標速度軌跡データを生成する速度データ生成
   手段とからなり、 前記シーク時間伸縮判定手段は、予め設定されたトラッ
   クシーク動作回数にわたって学習が行われた後のトラッ
   クシーク動作における前記目標速度修正手段または前記
   フィードフォワード信号生成手段の前記更新判定手段の
   判定結果と、前記記憶手段の記憶内容とを基に、シーク
   時間の伸長または短縮を判定することを特徴とするディ
   スク装置のトラックシーク動作方式。