JP2593230B2 - ディスク駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光ディスクや磁気ディスクなどの回転記録
情報の駆動装置に関し、詳しくは回転記録媒体に対する
トラッキング制御系のトラッキングアクチュエータのパ
ラメータを同定するためのパラメータ同定装置に関す
る。

［従来の技術］ 一般に、光ディスクや磁気ディスクなどの回転記録媒
体には、スパイラル状あるいは同心円状にトラックが形
成され、そのトラック上に情報が記録される。トラック
上に情報を記録したり、あるいはトラック上の情報を再
生する場合、情報記録もしくは再生用のヘッドがトラッ
ク上をトレースするよう制御するトラッキング制御が行
われる。

第４図はそのトラッキング制御を行う制御装置の一例
であり、１は光ヘッドと目標トラックとの偏差情報、即
ち光ヘッドと目標トラックとの誤差を示すトラッキング
エラー信号を検出するトラッキングエラー検出器であ
る。また、２はトラッキングエラー信号を用いて光ヘッ
ド駆動用のアクチュエータ４の制御量を演算するディジ
タル補償器である。このディジタル補償器２は、所定の
周期のサンプリング毎に、トラッキングエラー信号に基
づいて目標トラックへ光ヘッドを移動すべくアクチュエ
ータ４の制御量を演算し、その結果を制御信号として駆
動回路３へ出力する。これにより、駆動回路３は制御信
号に従ってアクチュエータ４を駆動し、光ヘッドを目標
トラックに移動させる。このように、サンプリング毎に
アクチュエータ４の制御信号を出力し、光ヘッドが目標
トラックから外れたときは直ちに元の目標トラック上に
移動させることで、光ヘッドが目標トラックから外れな
いよう制御を行う。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、従来の制御装置では、ディジタル補償
器でアクチュエータの制御量を演算する場合、各種パラ
メータを固定して演算を行っている。ところで、実際に
は、例えばアクチュエータの経年変化、あるいは温度変
化などの装置の環境変化などによって、目標トラックに
対して光ヘッドがずれを生じる。このような場合、前述
のパラメータを変えればよいが、初期的に設定されるの
で、正確にトラッキング制御を行えなかった。

本発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、その目標はアクチュエータの経年変化、装置
の環境変化があったとしても、長期に亘って正確にトラ
ッキング制御を行えるようにしたディスク駆動装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、ディスク状の記録媒体を回転させ、
ヘッドで前記ディスクに設けられたトラックを走査する
ことによって情報を記録または再生する装置であって、
前記ヘッドを駆動するアクチュエータと、前記ヘッドと
トラックとの誤差を示すトラッキングエラー信号を検出
する検出手段と、該検出手段で検出されたトラッキング
エラー信号に基づいて前記アクチュエータを制御する制
御信号を出力する制御手段とを備えたディスク駆動装置
において、前記制御信号に外乱信号を印加する手段と、
前記外乱信号が印加された制御信号から前記記録媒体の
回転周波数を含む所定の周波数成分を低減する第１のフ
ィルタと、前記トラッキングエラー信号から前記記録媒
体の回転周波数を含む所定の周波数成分を低減する第２
のフィルタと、前記第１及び第２のフィルタの出力を用
いて前記制御手段の動特性のパラメータ同定を行う手段
とを設けたことを特徴とするディスク駆動装置によって
達成される。

［作用］ 本発明によれば、外乱信号をヘッドを制御する制御手
段の制御出力に印加し、制御手段の動特性のパラメータ
同定を行う。即ち、外部から強制的にアクチュエータの
振動モードを充分に励起するための外乱信号を印加して
アクチュエータを振動させ、この状態で制御手段の動特
性のパラメータ同定を行う。従って、制御手段のパラメ
ータ同定を任意に行うことが可能となり、経年変化や環
境変化に応じてその都度パラメータ同定を行うことによ
り、常時ヘッドを正確に制御することが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
詳細に説明する。まず、本発明のディスク駆動装置の参
考例を第１図に基づいて説明する。ここでは、一定速度
で回転する光ディスクなどの回転記録媒体上の目標トラ
ックに、情報読み取り／書き込み用の光ヘッドを追従さ
せるトラッキングサーボ制御系を示している。また、第
１図では従来装置と同一部分は同一符号を付し、その説
明を省略することにする。

第１図において、５はディジタル補償器２に同期して
外乱信号を発生する外乱信号発生器であり、ここで発生
した外乱信号はディジタル補償器２の制御出力は印加さ
れる。従って、この外乱信号を印加すると、駆動回路３
は外乱信号を制御信号に加えたままでアクチュエータ４
を駆動するため、アクチュエータ４は左右に振れる振動
状態になる。このように、アクチュエータ４を強制的に
振動させた状態で、後述するようにディジタル補償器２
の各パラメータの同定を行う。

外乱信号発生器５は、図示しないCPUによってその動
作が制御され、パラメータ同定時のみ外乱信号を発生す
るようになっている。パラメータ同定の時期としては、
記録媒体の交換時や電源投入時であってもよいし、ある
いは一定時間毎に定期的に行なってもよい。また、外乱
信号としては、本実施例では所定の振幅のＭ系列信号を
ソフトウェアによって生成している。

パラメータ同定器６は、トラッキングエラー検出器１
で検出されたトラッキングエラー信号、及びディジタル
補償器２の制御信号に外乱信号が印加された信号に基づ
いて、制御対象のパラメータ同定を行う。そして、その
結果に基づいてディジタル補償器２の更新を行う。パラ
メータ同定のアルゴリズムとしては、例えば最小二乗法
などが知られているが、詳しくは後述することにする。

ここで、アクチュエータ４によって駆動される光ヘッ
ドと目標トラックとの偏差は、トラッキングエラー検出
器１で検出され、第２図（ａ）に示すように、所定の一
定周期毎にトラッキングエラー信号として出力される。
ディジタル補償器２は、トラッキングエラー信号に基づ
いて、光ヘッドが目標トラックに位置するよう、第２図
（ｂ）に示す如く、必要な値を所定の一定周期毎に演算
し、制御信号を出力する。一方、外乱信号発生器５は、
ディジタル補償器２と同期して、第２図（ｃ）に示すよ
うな所定の振幅のＭ系列信号を出力する。この外乱信号
として出力されたＭ系列信号と、ディジタル補償器２の
和が制御入力として駆動回路３へ出力される。駆動回路
３は、得られた制御入力に基づいてアクチュエータ４を
駆動し、このときアクチュエータ４は前述のように外乱
信号によって振動状態になる。

一方、外乱信号の発生と同時に、図示しないCPUから
パラメータ同定器６に、第２図（ｄ）に示すパラメータ
同定開始信号が出力される。パラメータ同定器６は、前
述のように、トラッキングエラー信号及び前記制御入力
を用いて各パラメータの同定を行う。即ち、駆動回路
３、アクチュエータ４、トラッキングエラー検出器１を
合せた離散系動特性のパラメータ同定を行い、その結果
に基づいてディジタル補償器２の更新を行う。第２図
（ｅ）はパラメータ同定器１の第１出力、第２図（ｆ）
は第Ｎ出力を示したもので、ディジタル補償器２におけ
るＮ個のパラメータが、パラメータ同定器２の各出力に
よって同定される。

ところで、トラッキングエラー検出器１の出力及びデ
ィジタル補償器２の出力には、ディスク状記録媒体の偏
心に起因した回転周波数成分、その整数倍の周波数成分
が含まれている。従って、記録媒体は一定速度で回転す
ると、前記周波数成分によって光ヘッドが目標トラック
に対して周期的にずれを生じる。つまり、制御系に記録
媒体の偏心に起因した周期性外乱が入力され、これによ
って光ヘッドが目標トラックに対し、周期的に変動する
わけである。そのため、前述の実施例では、記録媒体を
回転した状態でパラメータ同定を行うと、周期性外乱に
よってパラメータ同定結果が真値とかけ離れた値にな
る。これにより、パラメータ同定を行う場合は、必らず
記録媒体の回転を停止しなければならない。

そこで、本発明の実施例について説明する。第３図は
本発明のディスク駆動装置の一実施例を示すブロック図
であり、パラメータ同定を記録媒体が回転した状態で行
えるようにしたものである。

第１フィルタ７及び第２フィルタ８は、それぞれディ
ジタル補償器２に同期して動作するディジタルフィルタ
である。第１フィルタ７はディジタル補償器２、外乱信
号発生器５の出力をフィルタリングしてパラメータ同定
器６の入力とする。また、第２フィルタ８も同様にトラ
ッキングエラー検出器１の出力をフィルタリングしてパ
ラメータ同定器６の入力としている。第１フィルタ、第
２フィルタは、記録媒体の回転周波数成分及びその整数
倍の周波数成分を除去するためのフィルタである。従っ
て、パラメータ同定器６には、記録媒体の偏心に起因し
た周期性外乱の周波数成分を除去した信号が入力され
る。パラメータ同定器６は、第１フィルタ７、第２フィ
ルタ８の出力を用いて、ディジタル補償器２の各パラメ
ータの同定を行い、その結果に基づいてディジタル補償
器２の更新を行う。

パラメータ同定器６に入力される信号は、前述のよう
に同期性外乱の周波数成分が除去されており、これによ
って記録媒体が回転状態であっても、記録媒体の偏心の
影響が全くない。従って、この実施例は、パラメータの
同定を行う毎に記録媒体を停止する必要がないので、装
置が動作状態であっても、記録媒体をそのまま回転した
状態でパラメータ同定が行え、実用的効果が大きい。

次に、パラメータ同定のアルゴリズムについて、詳細
に説明する。このパラメータ同定のアルゴリズムとして
は、例えばよく知られた最小二乗法を用いることがで
き、制御対象の差分方程式表現を適用すると、以下のよ
うに考えることができる。

駆動回路３、アクチュエータ４、トラッキングエラー
検出器１を合せて一つの制御対象とみなし、制御対象の
動特性が次の（ａ）式で表わせるものとする。

Ａ（Z^-1）ｙ（ｋ）＝Ｂ（Z^-1）ｕ（ｋ）＋ｖ（ｋ） …
（ａ） この（ａ）式において、ｋは時刻、ｙ（ｋ）は時刻ｋに
おけるトラッキングエラー信号の値、ｕ（ｋ）は時刻ｋ
における制御入力（駆動回路３の入力）の値である。ま
た、ｖ（ｋ）は記録媒体の回転によって生じるところの
時刻ｋにおける光ヘッドの目標トラックに対する絶対位
置の周期的変動である。更に、Z^-1は遅延を表わす演算
子、Ａ（Z^-1）は制御対象の分母多項式、Ｂ（Z^-1）は制
御対象の分子多項式である。なお、ｖ（ｋ）の周期は記
録媒体の回転周期Ｔと等しい。次に、（ｂ）式に示すフ
ィルタを定義すると、ｖ（ｋ）の性質によって（ｃ）式
が成り立つ。

Ｈ（Z^-1）＝１−2cos ωZ^-1＋Z^-2 …（ｂ） 但し、ω＝２π／（T/h）,h;ディジタル補償器のサン
プリング周期 Ｈ（Z^-1）ｖ（ｋ）＝０ …（ｃ） ここで、次の（ｄ）式、（ｅ）式を定義する。

y_n（ｋ）＝Ｈ（Z^-1）ｙ（ｋ） …（ｄ） u_n（ｋ）＝Ｈ（Z^-1）ｕ（ｋ） …（ｅ） このように定義すると、（ｃ）式、（ｄ）式、（ｅ）式
を用いて、（ａ）式を次の（ｆ）式に変形することがで
きる。

Ａ（Z^-1）y_n（ｋ）＝Ｂ（Z^-1）u_n（ｋ） …（ｆ） 従って、（ａ）式を（ｆ）式のようにに変形することに
よって、一般によく知られている最小二乗法や補助変数
法などのパラメータ同定アルゴリズムを適用することが
できる。なお、（ｄ）式は第２フィルタ８を、（ｅ）式
は第１フィルタ７を実現する式である。

以上の例では、フィルタの一例として（ｂ）式を与え
たが、次の（ｇ）式を代わりに用いてもよい。

Ｈ（Z^-1）＝１−Z^-N …（ｇ） 但し、Ｎ＝T/h また、フィルタが記録媒体の回転周波数成分を低減させ
る機能のほかに、高周波数成分または低周波数成分を低
減させる機能を合わせ持ってもよい。例えば、次の
（ｈ），（ｉ）式を前述した（ａ），（ｇ）式の代わり
に用いてもよい。

Ｈ（Z^-1）＝（１−2cosωZ^-1＋Z^-2）・Ｆ（Z^-1） …
（ｈ） Ｈ（Z^-1）＝（１−Z^-N）・Ｆ（Z^-1） …（ｉ） 但し、（ｈ）式及び（ｉ）式において、Ｆ（Z^-1）は低
減通過特性あるいは高域通過特性、更には帯域通過特性
を有するフィルタであり、例えばＦ（Z^-1）＝１−Z^-1と
すると、フィルタ入力信号の直流分を低減させることが
できる。

更に、実施例では第１、第２フィルタとしてディジタ
ルフィルタを用いたが、アナログフィルタであってもよ
い。また、外乱信号としては、Ｍ系列信号に限ることな
く、ガウス性白色雑音あるいは乱数を使ってもよく、ま
た矩形波信号であってももちろんよい。外乱信号の生成
はソフトウェア、ハードウェアのいずれであってもよ
い。

パラメータの同定についても、各フィルタから入力さ
れたデータを一旦半導体メモリやディスクなどの記憶装
置に一括して記憶させた後、パラメータ同定アルゴリズ
ムを適用してもよい。また、ディジタル補償器と同期し
て各フィルタから入力されたデータに逐時的なパラメー
タ同定アルゴリズムを適用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ヘッドを制御す
る制御手段のパラメータの同定を行うようにしたので、
アクチュエータの経年変化や装置の環境変化などがあっ
てもヘッドを目標トラックに対し、常時正確に制御する
ことができる。また、フィルタを用いて記録媒体の回転
周波数成分を含む所定周波数成分を低減することによっ
て、記録媒体が回転状態であっても、その回転によって
影響をなくすことができ、正確にパラメータの同定を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のディスク駆動装置の参考例を示すブロ
ック図、第２図（ａ）〜（ｆ）は前記実施例の動作を示
すタイムチャート、第３図は本発明のディスク駆動装置
の一実施例を示すブロック図、第４図は従来装置の一例
を示すブロック図である。 １…トラッキングエラー検出器、２…ディジタル補償
器、３…駆動回路、４…アクチュエータ、５…外乱信号
発生器、６…パラメータ同定器、７…第１フィルタ、８
…第２フィルタ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク状の記録媒体を回転させ、ヘッド
   で前記ディスクに設けられたトラックを走査することに
   よって情報を記録または再生する装置であって、前記ヘ
   ッドを駆動するアクチュエータと、前記ヘッドとトラッ
   クとの誤差を示すトラッキングエラー信号を検出する検
   出手段と、該検出手段で検出されたトラッキングエラー
   信号に基づいて前記アクチュエータを制御する制御信号
   を出力する制御手段とを備えたディスク駆動装置におい
   て、前記制御信号に外乱信号を印加する手段と、前記外
   乱信号が印加された制御信号から前記記録媒体の回転周
   波数を含む所定の周波数成分を低減する第１のフィルタ
   と、前記トラッキングエラー信号から前記記録媒体の回
   転周波数を含む所定の周波数成分を低減する第２のフィ
   ルタと、前記第１及び第２のフィルタの出力を用いて前
   記制御手段の動特性のパラメータ同定を行う手段とを設
   けたことを特徴とするディスク駆動装置。
2. 【請求項２】前記外乱信号が、一定周期の矩形波信号で
   ある特許請求の範囲第１項記載のディスク駆動装置。
3. 【請求項３】前記外乱信号が、一定幅のランダム信号で
   ある特許請求の範囲第１項記載のディスク駆動装置。