JP2636264B2 - ヘッド位置決め装置のサーボゲイン自動調整方式 - Google Patents

ヘッド位置決め装置のサーボゲイン自動調整方式

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【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は磁気ディスク装置に係り、特にヘッド位置決
め制御系のサーボゲインの自動調整方式に関し、 サーボゲインの調整を人間が関与することなく、すべ
て閉ループサーボ制御系自身で自動的に調整が可能なサ
ーボゲイン自動調整方式の提供を目的とし、 可変利得増幅器を具備してなる閉ループサーボ制御系
において、該閉ループサーボ制御系のゲインクロスオー
バ周波数と同等でかつ所要の振幅にて構成されるソース
信号を、前記閉ループサーボ制御系の一点に加え、その
点の直前点と直後点の所要周期期間内毎の各最大振幅値
をそれぞれ記憶し、該所要周期毎の前記直前、直後の各
記憶値が等しくなるように前記可変利得増幅器の利得を
自動的に調整する方式を採用し、具体的には前記自動調
整はマイクロプロセッサを用いて前記所要周期における
各最大振幅値の記憶、比較および前記利得の変更を行
い、該利得のデジタル収斂値を書き換え可能の記憶素子
に記憶させ、前記利得のデジタル収斂値を利得制御に用
いるように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は磁気ディスク装置に係り、特にヘッド位置決
め制御系のサーボゲインの自動調整方式に関する。
近年、マイクロプロセッサの発達に伴い、制御回路自
体をマイクロプロセッサを用いたデジタル制御系で構成
し、正確なサーボ制御が行えるような自動調整方式の開
発が望まれている。
〔従来の技術〕
第4図は従来の閉ループサーボ制御系のブロック図を
示す。図において、1は制御装置(例えば磁気ディスク
装置におけるヘッド位置決め制御系に利用される装置)
でアクチュエータ6を所要の位置まで移動させるに必要
な目標位置あるいは目標速度(以下目標位置の場合につ
いて説明する)をデジタル値で出力する機能を有する。
2は減算器で入力端子の一方には前記制御装置1の出
力する目標値が入力され、他方の入力端子には後述する
現在位置のデジタル値が入力され、その差は両者の誤差
値となって出力される。3はD/A変換器で前記誤差値を
アナログ値に変換し、固定利得増幅器4とアクチュエー
タ駆動回路5とを介してアクチュエータ6を移動させ
る。ここでKは閉ループサーボ制御系全体のサーボゲイ
ンをあらわすものとする。
7はアクチュエータ6の移動現在位置を検出してその
検出量をアナログ値で出力する位置信号検出器、8はA/
D変換器を示す。A/D変換器8の出力を減算器2にフィー
ドバックし、減算器2が出力する誤差信号を零に近づけ
るようにして目標位置に制御する閉ループサーボ制御系
を構成している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
サーボゲインKの値はサーボ帯域の設計値に基づき、
予め設定されるがアクチュエータ駆動回路5およびアク
チュエータ6(例えばボイスコイルモータ)の物理特性
のばらつきにより、精度良く調整するためには各磁気デ
ィスク装置毎に閉ループサーボ制御系の制御特性を周波
数解析器等を用いて外部より測定し、正しいサーボゲイ
ンKをそれぞれ人間が設定しなければならない煩わしさ
が欠点であった。
本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、サ
ーボゲインの調整を人間が関与することなく、すべて閉
ループサーボ制御系自身で自動的に調整が可能なヘッド
位置決め装置のサーボゲイン自動調整方式の提供を目的
とする。
[問題点を解決するための手段〕 本発明のサーボゲイン自動調整方式は第1図の原理説
明図に示すように、可変利得増幅器9を具備してなる閉
ループサーボ制御系において、該閉ループサーボ制御系
のゲインクロスオーバ周波数と同等でかつ所要の振幅を
有するソース信号を、前記閉ループサーボ制御系の一点
に加え、その点の直前点と直後点の所要周期期間内毎の
各最大振幅値をそれぞれ記憶し、該所要周期毎の前記直
前、直後の各記憶値が等しくなるように前記可変利得増
幅器9の利得を自動的に調整する方式を採用し、具体的
には前記自動調整はマイクロプロセッサ12を用いて前記
所要周期における各最大振幅値の記憶、比較および前記
利得の変更を行い、該利得のデジタル収斂値を書き換え
可能の記憶素子15に記憶させ、前記利得のデジタル収斂
値を利得制御に用いる方式で構成している。
〔作 用〕
前記閉ループサーボ制御系のゲインクロスオーバ周波
数と同等で、かつ磁気ヘッドがトラックから外れない程
度のレベルに設定されたソース信号を前記系の一点に加
算器11を介して加え、該加算器11の前記系の入力側と出
力側の各最大振幅値を所要周期にてサンプリング記憶
し、その所要周期毎の各記憶値が等しくなるように可変
利得増幅器の利得を自動調整することにより、最適のサ
ーボゲインkが自動設定できる。
具体的には前記自動調整は、マイクロプロセッサ12を
用いて前記所要周期における最大振幅値の記憶、比較お
よび前記利得の変更を行い、ソース信号はマイクロプロ
セッサ12のメモリに正弦波形のテーブルを記憶しておく
等の手段により達成できる。また、前記所要周期とは少
なくともゲインクロスオーバ周波数の逆数を用い、これ
により得られた前記利得のデジタル収斂値を書き換え可
能の記憶素子15に記憶させ、以後はこの利得に固定して
従来通りの閉ループサーボ制御を行うものである。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面によって詳述する。なお、
構成、動作の説明を理解し易くするために全図を通じて
同一部分には同一符号を付してその重複説明を省略す
る。
第1図は本発明の原理説明図を示す。図において、9
は可変利得増幅器であって外部からの利得制御信号によ
り利得を制御できる機能を有し、Kは閉ループサーボ制
御系全体の最適サーボゲインの値を示す。10はソース信
号発生器であって、この閉ループサーボ制御系のゲイン
クロスオーバ周波数と同じ正弦波で、その出力レベルは
磁気ヘッドがトラックから外れない程度のレベルに設定
されたデジタル信号を出力する。ソース信号はあらかじ
めメモリに正弦波形のテーブルを記憶しておき所定のタ
イミングで順次読出すように構成されている。
11は閉ループサーボ制御系の一点に挿入された加算器
であって外部からは前記ソース信号が加えられ、その挿
入点の直前点Aの直後点B即ち減算器2の出力値と加算
器11の出力値の所要周期(ゲインクロスオーバ周波数を
f0とすれば最低1/f0以上の周期)期間内毎の各最大振幅
(それぞれApp,Bppの符号にて表す)を記憶する図示し
ない手段を設け、外期間内毎にApp=Bppとなるように可
変利得増幅器9の利得制御を行い、その利得の収斂値を
もって最適サーボゲインKの自動設定とするものであ
る。このようにサーボゲインKを調整することにより自
動的にこのサーボ系のゲインクロス周波数が決定でき
る。
第2図は本発明実施例の要部構成図を示す。図におい
て、12はマイクロプロセッサ(最近高速信号処理用に開
発されたデジタル・シグナル・プロセッサを用いてもよ
い)であって命令コード13により制御される。14は利得
制御器であってマイクロプロセッサ12が出力するデジタ
ル制御信号をアナログ値に変換して可変利得増幅器9の
利得を可変制御する機能を有する。15は書き換え可能の
メモリで例えば不揮発性RAMあるいはEEPROM等が用いら
れる。16は共通のバスラインを示し、第1図におけるD/
A変換器3、A/D変換器8、ソース信号発生器10、減算器
2および加算器11がそれぞれ接続されている。D/A変換
器3およびA/D変換器8より右側は第1図と同じくアナ
ログ系の閉ルーブサーボ制御系を構成している。
第3図は本発明実施例のフローチャートを示し、以下
第2図を参照しながら第3図の動作について説明する。
ステップにてスタートする。まずステップにてマ
イクロプロセッサ13の内蔵するメモリにカウント値Nを
設定して所要の周期を設定する。これはステップ〜
の動作を行った後ステップにてカウント値を1だけ減
算し、その減算値がステップで零にならなければステ
ップに戻る。このステップからまでのサンプリン
グ周期をTsとする。
零になればステップに進みN個のカウントを行う期
間が所要の周期となるものである。磁気ディスク装置で
はゲインクロスオーバ周波数f0は一般に300Hz程度であ
り、従ってカウントサイクルNの値はN=1/(f0・Ts
の関係式により決定される。
ステップではソース信号発生器10を駆動してその出
力を加算器2に加える。ステップではその時のA点即
ち減算器2の出力の最大値AMをマイクロプロセッサ12が
内蔵するメモリに更新記憶する。同じくステップでは
減算器2の出力の最小値Amを更新記憶する。同様にして
ステップではB点即ち加算器11の最大値出力のBMを更
新記憶し、ステップでは加算器11の出力の最小値Bm
更新記憶する。
以上の更新記憶をカウント値が零になるまで繰り返
し、所要の周期が経過した時点でステップでA点の最
大振幅値Appを、App=AM−Amの式で求め、ステップで
はB点の最大振幅値Bppを、Bpp=BM−Bmの式で求めステ
ップにてApp−Bppの減算を行い、その結果が零より大
ならばステップで可変利得増幅器9の利得k(kの値
は閉ループサーボ制御系全体のサーボゲインKに比例す
る)を利得制御器14を介して予め定めた比率で減少せし
めたのちステップに移り、その結果が零より小か、等
しければステップで可変利得増幅器9の利得kを利得
制御器14を介して予め定めた比率で増加せしめたのちス
テップに移る。
このあらかじめ定めた比率とは最初は粗く、順次細か
く増減する方法が好ましい。ステップでは記憶した
AM,Am,BM,Bmのメモリ内容を零にクリヤし、ステップ
ではApp=Bppを判定する。等しくない時はサーボゲイン
Kの値が収斂していない状態を示しているからステップ
に戻り、等しければ収斂している状態を示し、ステッ
プにてその時の利得制御器14に入力された利得kのデ
ジタル値を例えばEEPROM15に記憶させる。
このようにして決定された利得制御器14の利得kの値
(すなわちサーボゲインKの値)は製品の出荷調整時に
記憶されたEEPROM15の値を利得制御器14に固定供給する
ようにし、従来同様の通常の閉ループサーボ制御を行う
ことができる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、サー
ボゲインの調整を制御回路自身で行うことが可能とな
り、製品の生産効率を大幅に上昇させるという著しい工
業的効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明実施例の要部構成図、 第3図は本発明実施例のフローチャート、 第4図は従来の閉ループサーボ制御系のブロック図を示
す。 第1図と第2図において、9は可変利得増幅器、12はマ
イクロプロセッサ、15は書き換え可能の記憶素子(EEPR
OM)をそれぞれ示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可変利得増幅器(9)を具備してなるヘッ
    ド位置決め用の閉ループサーボ制御系において、 該閉ループサーボ制御系のゲインクロスオーバ周波数と
    同等で、かつ所要の振幅を有するソース信号を、前記閉
    ループサーボ制御系の一点に加え、 その点の直前点と直後点の所要周期期間内毎の各最大振
    幅値をそれぞれ記憶し、 該所要周期毎の前記直前、直後の各記憶値が等しくなる
    ように前記可変利得増幅器(9)の利得を自動的に調整
    することを特徴とするヘッド位置決め装置のサーボゲイ
    ン自動調整方式。
  2. 【請求項2】前記自動調整はマイクロプロセッサ(12)
    を用いて前記所要周期における各最大振幅値の記憶、比
    較および前記利得の変更を行い、該利得のデジタル収斂
    値を書き換え可能の記憶素子(15)に記憶させ、前記利
    得のデジタル収斂値を利得制御に用いることを特徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項記載のヘッド位置決め装置
    のサーボゲイン自動調整方式。
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