JP2657561B2 - 位置決め制御方式 - Google Patents
位置決め制御方式Info
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- JP2657561B2 JP2657561B2 JP2028197A JP2819790A JP2657561B2 JP 2657561 B2 JP2657561 B2 JP 2657561B2 JP 2028197 A JP2028197 A JP 2028197A JP 2819790 A JP2819790 A JP 2819790A JP 2657561 B2 JP2657561 B2 JP 2657561B2
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
- G11B21/02—Driving or moving of heads
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
- G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
- G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
- G11B5/5526—Control therefor; circuits, track configurations or relative disposition of servo-information transducers and servo-information tracks for control thereof
- G11B5/553—Details
- G11B5/5547—"Seek" control and circuits therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J19/00—Character- or line-spacing mechanisms
- B41J19/18—Character-spacing or back-spacing mechanisms; Carriage return or release devices therefor
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔４〕 磁気ヘッド等の被制御体を高速で位置決めする位置決
め制御方式に関し、 磁気ヘッド等の被制御体を振動等が誘発されないよう
に加速，減速制御して、高速位置決め制御を行わせるこ
とを目的とし、 被制御体を移動させて位置決めを行う駆動部と、該駆
動部をディジタル演算により制御する演算制御部とを備
え、前記被制御体の加速度の微分値の二乗積分値が最小
となる加速，減速パターンを基に、目標位置，目標速
度，目標加速度を、時間に関する多項式で表し、該多項
式を用いて各サンプル時刻毎の目標位置，目標速度，目
標加速度を前記演算制御部に於いて算出し、前記被制御
体の前記各サンプル時刻毎の位置，速度，加速度との差
に応じて前記駆動部を制御して、前記被制御体の位置決
めを行うように構成した。
め制御方式に関し、 磁気ヘッド等の被制御体を振動等が誘発されないよう
に加速，減速制御して、高速位置決め制御を行わせるこ
とを目的とし、 被制御体を移動させて位置決めを行う駆動部と、該駆
動部をディジタル演算により制御する演算制御部とを備
え、前記被制御体の加速度の微分値の二乗積分値が最小
となる加速，減速パターンを基に、目標位置，目標速
度，目標加速度を、時間に関する多項式で表し、該多項
式を用いて各サンプル時刻毎の目標位置，目標速度，目
標加速度を前記演算制御部に於いて算出し、前記被制御
体の前記各サンプル時刻毎の位置，速度，加速度との差
に応じて前記駆動部を制御して、前記被制御体の位置決
めを行うように構成した。
本発明は、磁気ヘッド等の被制御体を高速で位置決め
する位置決め制御方式に関するものである。
する位置決め制御方式に関するものである。
磁気ディスク装置や光ディスク装置等に於いては、デ
ィスク上の現在トラック位置から目的トラック位置へ、
アクチュエータを制御してヘッドを移動し、指令された
目的トラック位置にヘッドが位置決めされることによ
り、データの書込み或いは読出しが行われる。又プリン
タやX,Yプロッタ等に於いても、印字するヘッドを現在
位置から目的位置へ移動して位置決めすることにより、
印字等が行われる。このような位置決め制御に於いて
は、アクチュエータ等に振動を発生させることなく、高
速位置決めを可能とすることが要望されている。
ィスク上の現在トラック位置から目的トラック位置へ、
アクチュエータを制御してヘッドを移動し、指令された
目的トラック位置にヘッドが位置決めされることによ
り、データの書込み或いは読出しが行われる。又プリン
タやX,Yプロッタ等に於いても、印字するヘッドを現在
位置から目的位置へ移動して位置決めすることにより、
印字等が行われる。このような位置決め制御に於いて
は、アクチュエータ等に振動を発生させることなく、高
速位置決めを可能とすることが要望されている。
磁気ディスク装置に於いては、目的トラック位置が与
えられると、ボイスコイルモータ等からなるアクチュエ
ータが制御部から制御され、このアクチュエータにより
ヘッドがディスク上の目的トラック位置に移動され、デ
ータの書込み或いは読出しが行われるものである。
えられると、ボイスコイルモータ等からなるアクチュエ
ータが制御部から制御され、このアクチュエータにより
ヘッドがディスク上の目的トラック位置に移動され、デ
ータの書込み或いは読出しが行われるものである。
その場合に、現在トラック位置から目的トラック位置
までのトラック数に対応して、例えば、第８図に示すよ
うな目標速度カーブがテーブル等から与えられる。この
目標速度カーブは、或る速度から目的トラック位置にヘ
ッドを停止させる為の減速特性を示すものであり、ヘッ
ドの実際の速度とこの目標速度カーブとの差に対応して
アクチュエータが制御される。従って、シーク開始時点
では差が大きいので、駆動能力一杯の出力でアクチュエ
ータが駆動され、ヘッドの実際の速度が目標速度カーブ
に一致すると、それ以後は、目標速度カーブに従って減
速制御等が行われる。
までのトラック数に対応して、例えば、第８図に示すよ
うな目標速度カーブがテーブル等から与えられる。この
目標速度カーブは、或る速度から目的トラック位置にヘ
ッドを停止させる為の減速特性を示すものであり、ヘッ
ドの実際の速度とこの目標速度カーブとの差に対応して
アクチュエータが制御される。従って、シーク開始時点
では差が大きいので、駆動能力一杯の出力でアクチュエ
ータが駆動され、ヘッドの実際の速度が目標速度カーブ
に一致すると、それ以後は、目標速度カーブに従って減
速制御等が行われる。
このような制御は、アナログ演算により行われる構成
が一般的であるが、ディジタル演算により行われる構成
も知られいる。
が一般的であるが、ディジタル演算により行われる構成
も知られいる。
前述のような従来例に於ける位置決め制御は、減速特
性を示す目標速度カーブを与えてヘッドの速度を制御す
るものであり、基本的には加速の制御は行われていない
ものである。従って、高速シーク動作を達成する為に
は、シーク開始時にアクチュエータに大電流を供給し
て、実際の速度が目標速度カーブに短時間で一致するよ
うにしなければならず、駆動電流の変化率が大きくな
る。又加速から減速に切替えた時にも駆動電流の変化率
が大きくなる。従って、駆動電流の高周波成分が多くな
り、ヘッドを含むアクチュエータの機構部の共振に伴う
振動を誘発し、ヘッドの正確な位置決めが困難となる。
その為に、高速シーク動作を実現することは困難であっ
た。
性を示す目標速度カーブを与えてヘッドの速度を制御す
るものであり、基本的には加速の制御は行われていない
ものである。従って、高速シーク動作を達成する為に
は、シーク開始時にアクチュエータに大電流を供給し
て、実際の速度が目標速度カーブに短時間で一致するよ
うにしなければならず、駆動電流の変化率が大きくな
る。又加速から減速に切替えた時にも駆動電流の変化率
が大きくなる。従って、駆動電流の高周波成分が多くな
り、ヘッドを含むアクチュエータの機構部の共振に伴う
振動を誘発し、ヘッドの正確な位置決めが困難となる。
その為に、高速シーク動作を実現することは困難であっ
た。
これに対して、加速，減速の両方についてヘッドの速
度を制御することが考えられるが、アナログ演算により
実現する為には、回路構成が複雑となるので、実用化す
ることが困難である。又ディジタル回路により実現を図
ることが考えられるが、単に加速，減速の両方について
ヘッド速度を制御しても、振動を誘発しないように制御
することは困難である。
度を制御することが考えられるが、アナログ演算により
実現する為には、回路構成が複雑となるので、実用化す
ることが困難である。又ディジタル回路により実現を図
ることが考えられるが、単に加速，減速の両方について
ヘッド速度を制御しても、振動を誘発しないように制御
することは困難である。
本発明は、磁気ヘッド等の被制御体を振動等が誘発さ
れないように加速，減速制御して、高速位置決め制御を
行わせることを目的とするものである。
れないように加速，減速制御して、高速位置決め制御を
行わせることを目的とするものである。
本発明の位置決め制御方式は、評価関数が最小となる
位置決め制御の位置，速度，加速度を、時間に関する多
項式で表して制御するものであり、第１図を参照して説
明する。
位置決め制御の位置，速度，加速度を、時間に関する多
項式で表して制御するものであり、第１図を参照して説
明する。
ヘッド等の被制御体１を予め定めた経路に沿って移動
させて位置決めを行うアクチュエータ等の駆動部２と、
この駆動部２をディジタル演算結果に基づいて制御する
演算制御部３とを備え、この演算制御部３は、加速度の
微分値の二乗積分値を最小にする加減速パターンに基づ
いて生成された目標位置の計算式と目標速度の計算式と
目標加速度の計算式とを含む多項式を用いて、被制御体
１の目標位置，目標速度，目標加速度を各サンプル時刻
毎に算出し、且つ各サンプル時刻毎の被制御体１の位置
及び速度を推定し、目標位置と推定位置との差の位置誤
差或いは目標速度と推定速度との差の速度誤差を算出
し、この位置誤差或いは速度誤差に目標加速度を加えて
駆動部２の制御信号を生成し、この制御信号に従って駆
動部２により被制御体１の位置決めを行う構成を有す
る。
させて位置決めを行うアクチュエータ等の駆動部２と、
この駆動部２をディジタル演算結果に基づいて制御する
演算制御部３とを備え、この演算制御部３は、加速度の
微分値の二乗積分値を最小にする加減速パターンに基づ
いて生成された目標位置の計算式と目標速度の計算式と
目標加速度の計算式とを含む多項式を用いて、被制御体
１の目標位置，目標速度，目標加速度を各サンプル時刻
毎に算出し、且つ各サンプル時刻毎の被制御体１の位置
及び速度を推定し、目標位置と推定位置との差の位置誤
差或いは目標速度と推定速度との差の速度誤差を算出
し、この位置誤差或いは速度誤差に目標加速度を加えて
駆動部２の制御信号を生成し、この制御信号に従って駆
動部２により被制御体１の位置決めを行う構成を有す
る。
又前記目標位置をX1,前記目標速度をX2,前記目標加速
度をX3とし、且つ移動距離をa,目標移動時間をＴとし、
前記多項式を、 X1＝−60a〔0.1（t/T）５ −0.25（t/T）４＋（1/6）（t/T）３〕＋ａ X2＝−60a〔0.5（t/T）４〕−（t/T）３ ＋0.5（t/T）２〕/T X3＝−60a〔２（t/T）３−３（t/T）２ ＋（t/T）〕/T2 として、演算制御部３に於いて各サンプル時刻毎に目標
位置X1,目標速度X2,目標加速度X3を算出するものであ
る。この場合の境界条件は、ｔ＝０でX1＝ａ、ｔ＝ｔで
X1＝０としている。
度をX3とし、且つ移動距離をa,目標移動時間をＴとし、
前記多項式を、 X1＝−60a〔0.1（t/T）５ −0.25（t/T）４＋（1/6）（t/T）３〕＋ａ X2＝−60a〔0.5（t/T）４〕−（t/T）３ ＋0.5（t/T）２〕/T X3＝−60a〔２（t/T）３−３（t/T）２ ＋（t/T）〕/T2 として、演算制御部３に於いて各サンプル時刻毎に目標
位置X1,目標速度X2,目標加速度X3を算出するものであ
る。この場合の境界条件は、ｔ＝０でX1＝ａ、ｔ＝ｔで
X1＝０としている。
又被制御体１の移動距離ａに対応する目標移動時間Ｔ
又はこの目標移動時間Ｔの逆数又はこの目標移動時間Ｔ
とサンプル周期との比の値を格納したテーブル４を設
け、このテーブル４を検索して得られた値を用いて、目
標速度ゲイン及び目標加速度ゲインを決定することがで
きる。
又はこの目標移動時間Ｔの逆数又はこの目標移動時間Ｔ
とサンプル周期との比の値を格納したテーブル４を設
け、このテーブル４を検索して得られた値を用いて、目
標速度ゲイン及び目標加速度ゲインを決定することがで
きる。
又演算制御部３に於ける各サンプル時刻に於いて、被
制御体１の位置決め開始から終了までの時間を、前記目
標移動時間Ｔにより正規化し、この正規化時間を用いて
前記目標加速度X2の算出式のX2＝−60a〔0.5（t/
T）４〕−（t/T）３＋0.5（t/T）２〕/Tの中の〔0.5（t
/T）４〕−（t/T）３＋0.5（t/T）２〕を算出し、この
算出値に対して目標加速度ゲインを乗算し、この乗算結
果を前記駆動部２に加える駆動信号に加算することがで
きる。
制御体１の位置決め開始から終了までの時間を、前記目
標移動時間Ｔにより正規化し、この正規化時間を用いて
前記目標加速度X2の算出式のX2＝−60a〔0.5（t/
T）４〕−（t/T）３＋0.5（t/T）２〕/Tの中の〔0.5（t
/T）４〕−（t/T）３＋0.5（t/T）２〕を算出し、この
算出値に対して目標加速度ゲインを乗算し、この乗算結
果を前記駆動部２に加える駆動信号に加算することがで
きる。
又正規化時間と、正規化位置との関係を格納したテー
ブルを設け、各サンプル時刻毎に、前記被制御体１の現
在位置と、移動距離ａとから前記正規化位置を計算し、
この正規化位置を基に前記テーブルから前記正規化時間
を求めて、目標位置，目標速度，目標加速度を計算する
ものである。
ブルを設け、各サンプル時刻毎に、前記被制御体１の現
在位置と、移動距離ａとから前記正規化位置を計算し、
この正規化位置を基に前記テーブルから前記正規化時間
を求めて、目標位置，目標速度，目標加速度を計算する
ものである。
演算制御部３に於いては、ヘッド等の被制御体１の加
速度の微分値の二乗積分値が最小となる加速，減速パタ
ーンを基に、目標位置，目標速度，目標加速度を、時間
に関する多項式で表し、その多項式を用いて各サンプル
時刻毎の演算結果と、被制御体１の各サンプル時刻毎の
位置，速度，加速度との差に応じて駆動部２を制御する
ものであり、振動を誘発することなく、高速位置決めが
可能となる。
速度の微分値の二乗積分値が最小となる加速，減速パタ
ーンを基に、目標位置，目標速度，目標加速度を、時間
に関する多項式で表し、その多項式を用いて各サンプル
時刻毎の演算結果と、被制御体１の各サンプル時刻毎の
位置，速度，加速度との差に応じて駆動部２を制御する
ものであり、振動を誘発することなく、高速位置決めが
可能となる。
即ち、加速度の微分値の二乗積分値を最小とする加減
速プロファイルを設定するもので、その場合の評価関数
Ｊは、 Ｊ＝∫u2dt ……（１） と表される。但し、駆動電流をｉとした時に、ｕは、ｕ
＝di/dtに相当し、駆動電流ｉは加速度に対応する。又
状態方程式は、 Ｘ＝AX＋Bu ……（２） となる。ここで、A,B,Xは、被制御体１の質量をｍとし
て、 境界条件は、目標移動時間をＴ、移動距離をａとする
と、 従って、評価関数Ｊを最小とする位置決め制御の目標
位置X1,目標速度X2,目標加速度X3は、 X1＝−60a〔0.1（t/T）５ −0.25（t/T）４＋（1/6）（t/T）３〕＋ａ ……（５） X2＝−60a〔0.5（t/T）４〕−（t/T）３ ＋0.5（t/T）２〕/T ……（６） X3＝−60a〔２（t/T）３−３（t/T）２ ＋（t/T）〕/T2 ……（７） となり、（５），（６），（７）式を各サンプル時刻毎
に演算制御部３に於いて演算し、且つ実際の被制御体１
の位置，速度，加速度とを追従させるように、駆動部２
を制御するものである。
速プロファイルを設定するもので、その場合の評価関数
Ｊは、 Ｊ＝∫u2dt ……（１） と表される。但し、駆動電流をｉとした時に、ｕは、ｕ
＝di/dtに相当し、駆動電流ｉは加速度に対応する。又
状態方程式は、 Ｘ＝AX＋Bu ……（２） となる。ここで、A,B,Xは、被制御体１の質量をｍとし
て、 境界条件は、目標移動時間をＴ、移動距離をａとする
と、 従って、評価関数Ｊを最小とする位置決め制御の目標
位置X1,目標速度X2,目標加速度X3は、 X1＝−60a〔0.1（t/T）５ −0.25（t/T）４＋（1/6）（t/T）３〕＋ａ ……（５） X2＝−60a〔0.5（t/T）４〕−（t/T）３ ＋0.5（t/T）２〕/T ……（６） X3＝−60a〔２（t/T）３−３（t/T）２ ＋（t/T）〕/T2 ……（７） となり、（５），（６），（７）式を各サンプル時刻毎
に演算制御部３に於いて演算し、且つ実際の被制御体１
の位置，速度，加速度とを追従させるように、駆動部２
を制御するものである。
又目標速度のゲイン及び目標速度のゲインは、
（６），（７）式に於ける であるから、移動距離ａに対応する目標移動時間Ｔ又は
その逆数1/T又は目標移動時間Ｔとサンプル周期Tsとの
比（Ts/T）をテーブル４に格納しておき、位置決め動作
直前にこのテーブル４を移動距離ａを基に検索して得ら
れた値を用いて、目標速度ゲイン及び目標加速度ゲイン
を算出することができる。
（６），（７）式に於ける であるから、移動距離ａに対応する目標移動時間Ｔ又は
その逆数1/T又は目標移動時間Ｔとサンプル周期Tsとの
比（Ts/T）をテーブル４に格納しておき、位置決め動作
直前にこのテーブル４を移動距離ａを基に検索して得ら
れた値を用いて、目標速度ゲイン及び目標加速度ゲイン
を算出することができる。
又被制御体１の位置決め開始からの時間ｔを、目標移
動時間Ｔにより正規化し、この正規化時間t/Tを用いて
目標加速度等を演算することができる。
動時間Ｔにより正規化し、この正規化時間t/Tを用いて
目標加速度等を演算することができる。
又被制御体１の位置決め開始からの距離Ｘと目標移動
距離ａとによる正規化位置X/aと、正規化時間t/Tとの関
係をテーブルに格納しておくことにより、各サンプル時
刻毎に正規化位置に計算し、算出された正規化位置を基
にテーブルを検索して正規化時間を求めることができ
る。
距離ａとによる正規化位置X/aと、正規化時間t/Tとの関
係をテーブルに格納しておくことにより、各サンプル時
刻毎に正規化位置に計算し、算出された正規化位置を基
にテーブルを検索して正規化時間を求めることができ
る。
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。
明する。
第２図は本発明の実施例のブロック図であり、磁気デ
ィスク装置に適用した場合を示し、11はヘッド、12はヘ
ッドを移動させるボイスコイルモータ（VCM）、13は増
幅器、14はDA変換器（D/A）、15は位置信号復調回路、1
6はAD変換器（A/D）、17はカウンタ、18はディジタル演
算回路、19は加減算及び乗除算を行う演算部、20はメモ
リ、20a,20bは第1,第２のテーブルである。
ィスク装置に適用した場合を示し、11はヘッド、12はヘ
ッドを移動させるボイスコイルモータ（VCM）、13は増
幅器、14はDA変換器（D/A）、15は位置信号復調回路、1
6はAD変換器（A/D）、17はカウンタ、18はディジタル演
算回路、19は加減算及び乗除算を行う演算部、20はメモ
リ、20a,20bは第1,第２のテーブルである。
ディスク上のヘッド11の位置は、サーボ信号を位置信
号復調回路15で復調し、復調信号から得られるトラック
クロスパルスをカウンタ17でカウントすることにより識
別される。従って、指令された目的トラック位置と、現
在トラック位置との差のトラック数が移動距離ａ（シー
ク距離）となる。このシーク距離ａと目標移動時間Ｔ
（目標シーク時間）との関係は予め設定されるものであ
り、例えば、第１のテーブル20aに格納される。この場
合、目標移動時間Ｔの逆数1/Tを格納することにより、
（８）式の目標速度及び目標加速度のゲインを乗算のみ
で得ることができる。又サンプル周期Tsと目標移動時間
Ｔとの比Ts/Tの値を格納することもできる。又第２のテ
ーブル20bには、正規化時間（t/T）と正規化位置（X/
a）との関係を格納することができる。
号復調回路15で復調し、復調信号から得られるトラック
クロスパルスをカウンタ17でカウントすることにより識
別される。従って、指令された目的トラック位置と、現
在トラック位置との差のトラック数が移動距離ａ（シー
ク距離）となる。このシーク距離ａと目標移動時間Ｔ
（目標シーク時間）との関係は予め設定されるものであ
り、例えば、第１のテーブル20aに格納される。この場
合、目標移動時間Ｔの逆数1/Tを格納することにより、
（８）式の目標速度及び目標加速度のゲインを乗算のみ
で得ることができる。又サンプル周期Tsと目標移動時間
Ｔとの比Ts/Tの値を格納することもできる。又第２のテ
ーブル20bには、正規化時間（t/T）と正規化位置（X/
a）との関係を格納することができる。
前述のように、評価関数Ｊは、 と表すことができ、ｕ＝di/dt、又電流ｉが加速度に比
例することから、加速度の微分値の二乗値を積分した値
となる。
例することから、加速度の微分値の二乗値を積分した値
となる。
この評価関数Ｊを最小とする位置決め制御の目標位置
X1,目標速度X2,目標加速度X3は、時間についてそれぞれ
５次,4次,3次式となる。例えば、定数をC0〜C5とする
と、目標位置X1は、 X1＝C5（t/T）５＋C4（t/T）４ ＋C3（t/T）３＋C2（t/T）２ ＋C1（t/T）＋C0 と表される。このような目標位置，目標速度，目標加速
度の式を、境界条件として、ｔ＝０に於いてX1＝a,X2＝
0,X3＝０、ｔ＝Ｔに於いてX1＝0,X2＝0,X3＝０として解
くと、前述の（５），（６），（７）式に示すものとな
る。
X1,目標速度X2,目標加速度X3は、時間についてそれぞれ
５次,4次,3次式となる。例えば、定数をC0〜C5とする
と、目標位置X1は、 X1＝C5（t/T）５＋C4（t/T）４ ＋C3（t/T）３＋C2（t/T）２ ＋C1（t/T）＋C0 と表される。このような目標位置，目標速度，目標加速
度の式を、境界条件として、ｔ＝０に於いてX1＝a,X2＝
0,X3＝０、ｔ＝Ｔに於いてX1＝0,X2＝0,X3＝０として解
くと、前述の（５），（６），（７）式に示すものとな
る。
演算部19は、前述の（５），（６），（７），（８）
式を用いて各サンプル時刻毎に、目標位置X1,目標速度X
2,目標加速度X3を求めて、ヘッド11がそれらに追従する
ような駆動出力信号を出力するものであり、演算過程に
於いて第1,第２のテーブル20a,20bを検索することによ
り、演算処理を簡単化することができる。
式を用いて各サンプル時刻毎に、目標位置X1,目標速度X
2,目標加速度X3を求めて、ヘッド11がそれらに追従する
ような駆動出力信号を出力するものであり、演算過程に
於いて第1,第２のテーブル20a,20bを検索することによ
り、演算処理を簡単化することができる。
例えば、シーク距離ａを基に、第１のテーブル20aか
らシーク直前にシーク時間Ｔの逆数1/Tを求め、（８）
式の目標速度及び目標加速度のゲイン（−60a/T,−60a/
T2）を計算し、又シーク開始後の経過時間ｔをシーク時
間の逆数1/Tに乗算して、各サンプル時刻毎に（５）〜
（７）式内のt/Tを計算し、これを基に定数の乗算等に
より、目標位置X1,目標速度X2,目標加速度X3を算出する
ことができる。
らシーク直前にシーク時間Ｔの逆数1/Tを求め、（８）
式の目標速度及び目標加速度のゲイン（−60a/T,−60a/
T2）を計算し、又シーク開始後の経過時間ｔをシーク時
間の逆数1/Tに乗算して、各サンプル時刻毎に（５）〜
（７）式内のt/Tを計算し、これを基に定数の乗算等に
より、目標位置X1,目標速度X2,目標加速度X3を算出する
ことができる。
又第１のテーブル20aに、シーク距離ａに対するTs/T
が格納されている場合は、各サンプル時刻毎のt/Tにつ
いて、第１のテーブル20aから読出した値を積算するだ
けで求めることができる。
が格納されている場合は、各サンプル時刻毎のt/Tにつ
いて、第１のテーブル20aから読出した値を積算するだ
けで求めることができる。
又正規化時間t/Tと正規化位置X/aとの関係を第２のテ
ーブル20bに格納した場合、各サンプル時刻毎に、現在
距離Ｘをシーク距離ａで除算し、その値X/a（正規化位
置）を基に第２のテーブル20aから正規化時間t/Tを求め
ることができる。従って、各サンプル時刻毎のこの正規
化時間t/Tを用いて目標位置X1,目標速度X2,目標加速度X
3を算出することができる。
ーブル20bに格納した場合、各サンプル時刻毎に、現在
距離Ｘをシーク距離ａで除算し、その値X/a（正規化位
置）を基に第２のテーブル20aから正規化時間t/Tを求め
ることができる。従って、各サンプル時刻毎のこの正規
化時間t/Tを用いて目標位置X1,目標速度X2,目標加速度X
3を算出することができる。
そして、現サンプル時刻に於ける被制御体のヘッド11
の位置及び速度を基に、現サンプル時刻に於ける加速度
（ボイスコイルモータ12の駆動電流ｉ）から、次のサン
プル時刻に於ける位置及び速度を推定し、目標位置X1と
推定位置との差を算出して位置誤差とし、或いは目標速
度X2と推定速度との差を算出して速度誤差とし、目標加
速度の信号に誤差補正の信号として加算して駆動出力信
号とする。この駆動出力信号は、DA変換器14によりアナ
ログ信号に変換され、増幅器13により増幅されてボイス
コイルモータ12の駆動電流として供給され、このボイス
コイルモータ12によりヘッド11が目的トラックに位置決
めされる。
の位置及び速度を基に、現サンプル時刻に於ける加速度
（ボイスコイルモータ12の駆動電流ｉ）から、次のサン
プル時刻に於ける位置及び速度を推定し、目標位置X1と
推定位置との差を算出して位置誤差とし、或いは目標速
度X2と推定速度との差を算出して速度誤差とし、目標加
速度の信号に誤差補正の信号として加算して駆動出力信
号とする。この駆動出力信号は、DA変換器14によりアナ
ログ信号に変換され、増幅器13により増幅されてボイス
コイルモータ12の駆動電流として供給され、このボイス
コイルモータ12によりヘッド11が目的トラックに位置決
めされる。
ディジタル演算回路18は、乗算器を含むディジタル・
シグナル・プロセッサにより構成することができる。又
外部メモリを設けて、第1,第２のテーブル20a,20bを構
成することも可能である。
シグナル・プロセッサにより構成することができる。又
外部メモリを設けて、第1,第２のテーブル20a,20bを構
成することも可能である。
第３図は本発明の実施例のフローチャートであり、デ
ィジタル演算回路18に於ける処理ステップ（１）〜（1
6）を示す。シーク開始によって目標速度ゲイン及び目
標加速度ゲイン（FFゲイン）を前述の（８）式により計
算する（１）。その場合、ヘッド11の現在トラック位置
と目的トラック位置との差のトラック数からシーク距離
ａが判るから、第１のテーブル20aを検索して、目標移
動時間（シーク時間）Ｔ又はその逆数1/Tを求め、この1
/Tを用いて目標速度ゲイン及び目標加速度ゲインを計算
することができる。
ィジタル演算回路18に於ける処理ステップ（１）〜（1
6）を示す。シーク開始によって目標速度ゲイン及び目
標加速度ゲイン（FFゲイン）を前述の（８）式により計
算する（１）。その場合、ヘッド11の現在トラック位置
と目的トラック位置との差のトラック数からシーク距離
ａが判るから、第１のテーブル20aを検索して、目標移
動時間（シーク時間）Ｔ又はその逆数1/Tを求め、この1
/Tを用いて目標速度ゲイン及び目標加速度ゲインを計算
することができる。
そして、サンプル時刻毎に、ヘッド11の現在位置情報
を入力し（２）、加速期間であるか減速期間であるかを
判定する（３）。この判定は、現在位置情報に基づいて
判定するものであり、移動距離（シーク距離）ａの1/2
を境界として前半の区間は加速，後半の区間は減速とす
るものである。
を入力し（２）、加速期間であるか減速期間であるかを
判定する（３）。この判定は、現在位置情報に基づいて
判定するものであり、移動距離（シーク距離）ａの1/2
を境界として前半の区間は加速，後半の区間は減速とす
るものである。
加速期間の場合は、t/Tを計算し（４）、目標速度を
（６）式により計算し（５）、目標加速度信号（FF（フ
ィードフォワード）信号）を（７）式により計算し（1
0）、速度推定値（ヘッドの実際の速度）を計算し（1
1）、速度誤差＝目標速度−速度推定値を計算し（1
2）、出力信号＝速度誤差＋FF信号を計算し（13）、増
幅器13へ出力し（14）、この増幅器13からボイスコイル
モータ12に駆動電流が供給される。そして、シーク終了
か否か判定され（15）、終了していない場合はステップ
（２）に移行し、終了している場合は、トラッキング制
御（16）に移行する。
（６）式により計算し（５）、目標加速度信号（FF（フ
ィードフォワード）信号）を（７）式により計算し（1
0）、速度推定値（ヘッドの実際の速度）を計算し（1
1）、速度誤差＝目標速度−速度推定値を計算し（1
2）、出力信号＝速度誤差＋FF信号を計算し（13）、増
幅器13へ出力し（14）、この増幅器13からボイスコイル
モータ12に駆動電流が供給される。そして、シーク終了
か否か判定され（15）、終了していない場合はステップ
（２）に移行し、終了している場合は、トラッキング制
御（16）に移行する。
又減速期間の場合は、正規化位置X/aを計算し
（６）、この正規化位置X/aを基に第２のテーブル20bよ
り正規化時間t/Tを検索し（７）、目標速度を（６）式
より計算し（８）、ステップ（10）に移行して位置決め
制御を行うことになる。
（６）、この正規化位置X/aを基に第２のテーブル20bよ
り正規化時間t/Tを検索し（７）、目標速度を（６）式
より計算し（８）、ステップ（10）に移行して位置決め
制御を行うことになる。
第４図は正規化された場合の位置，速度，加速度の説
明図であり、正規化時間t/Tを横軸に、正規化位置X/a,
正規化速度、正規化加速度を縦軸にそれぞれ示し、曲線
a1は目標正規化位置、曲線a2は目標正規化速度、曲線a3
は目標正規化加速度を示す。
明図であり、正規化時間t/Tを横軸に、正規化位置X/a,
正規化速度、正規化加速度を縦軸にそれぞれ示し、曲線
a1は目標正規化位置、曲線a2は目標正規化速度、曲線a3
は目標正規化加速度を示す。
即ち、正規化時間t/T＝１に於いてシーク終了となる
ものであり、従って、正規化時間t/T＝０〜0.5の範囲が
加速期間、t/T＝0.5〜１の範囲が減速期間となり、加速
期間に於ける最大正規化加速度は、正規化時間t/T＝
（３−√３）/6に於いて生じることになる。
ものであり、従って、正規化時間t/T＝０〜0.5の範囲が
加速期間、t/T＝0.5〜１の範囲が減速期間となり、加速
期間に於ける最大正規化加速度は、正規化時間t/T＝
（３−√３）/6に於いて生じることになる。
又第５図はシーク距離ａとシーク時間Ｔの逆数1/Tと
の関係を曲線ｂにより示すものであり、シーク距離ａ
は、ヘッド11の現在トラック位置と目的トラック位置と
の差のトラック数に相当することになる。このような関
係を第１のテーブル20aに格納しておくことにより、シ
ーク距離ａが与えられると、目標シーク時間の逆数1/T
を得ることができる。従って、目標速度ゲイン，目標加
速度ゲイン及び正規化時間t/Tを容易に算出することが
できる。
の関係を曲線ｂにより示すものであり、シーク距離ａ
は、ヘッド11の現在トラック位置と目的トラック位置と
の差のトラック数に相当することになる。このような関
係を第１のテーブル20aに格納しておくことにより、シ
ーク距離ａが与えられると、目標シーク時間の逆数1/T
を得ることができる。従って、目標速度ゲイン，目標加
速度ゲイン及び正規化時間t/Tを容易に算出することが
できる。
又第６図は正規化距離X/aと正規化時間t/Tとの関係を
示すものであり、正規化時間t/Tの０〜0.5の範囲は加速
期間、0.5〜１の範囲は減速期間を示す。従って、加速
期間では、正規化距離X/aは０〜0.5となり、減速期間で
は、正規化距離X/aは0.5〜１となる。この関係を第２の
テーブル20bに格納しておくことにより、各サンプル時
刻毎に於ける正規化距離X/aから正規化時間t/Tを求める
ことができる。従って、目標位置，目標速度，目標加速
度の計算が容易となる。
示すものであり、正規化時間t/Tの０〜0.5の範囲は加速
期間、0.5〜１の範囲は減速期間を示す。従って、加速
期間では、正規化距離X/aは０〜0.5となり、減速期間で
は、正規化距離X/aは0.5〜１となる。この関係を第２の
テーブル20bに格納しておくことにより、各サンプル時
刻毎に於ける正規化距離X/aから正規化時間t/Tを求める
ことができる。従って、目標位置，目標速度，目標加速
度の計算が容易となる。
又第７図は加速度特性曲線図であり、縦軸は加速度
〔m/s2〕、横軸は時間〔ms〕を示し、曲線ａは本発明の
実施例による加速度特性、曲線ｂは従来例による加速度
特性を示す。約5msで位置決めが完了する場合に於い
て、本発明の実施例によれば、従来例に比較して加速度
のピーク値が小さく且つその変化が滑らかであるから、
円滑な位置決め制御が可能となることが判る。
〔m/s2〕、横軸は時間〔ms〕を示し、曲線ａは本発明の
実施例による加速度特性、曲線ｂは従来例による加速度
特性を示す。約5msで位置決めが完了する場合に於い
て、本発明の実施例によれば、従来例に比較して加速度
のピーク値が小さく且つその変化が滑らかであるから、
円滑な位置決め制御が可能となることが判る。
本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではな
く、種々付加変更することができるものであり、例え
ば、磁気ディスク装置のみでなく、光ディスク装置のヘ
ッドの位置決め制御や、プリンタの印字ヘッドの位置決
め制御等にも適用することができる。又他の機械的に被
制御体を目的の位置に位置決めする場合にも適用するこ
とができるものである。
く、種々付加変更することができるものであり、例え
ば、磁気ディスク装置のみでなく、光ディスク装置のヘ
ッドの位置決め制御や、プリンタの印字ヘッドの位置決
め制御等にも適用することができる。又他の機械的に被
制御体を目的の位置に位置決めする場合にも適用するこ
とができるものである。
以上説明したように、本発明は、ヘッド等の被制御体
１と、ボイスコイルモータ等の駆動部２と、ディジタル
・シグナル・プロセッサ等からなる演算制御部３とを備
えて、被制御体１の加速度の微分値の二乗値が最小とな
る加速，減速パターンを基に、目標位置，目標速度，目
標加速度を、時間に関する多項式で表し、この多項式を
用いてサンプル時刻毎の被制御体１の目標位置，目標速
度，目標加速度を算出し、現サンプル時刻に於ける被制
御体１の位置及び速度を基に、現サンプル時刻に於ける
加速度（例えば、ボイスコイルモータ12の駆動電流ｉ）
から、次のサンプル時刻に於ける位置及び速度を推定
し、目標位置X1と推定位置との差を位置誤差とし、或い
は目標速度X2と推定速度との差を速度誤差とし、目標加
速度の信号に誤差補正の信号として加算して駆動部２を
制御し、被制御体１の位置決めを行うものであり、被制
御体１や駆動部２に振動を誘発させることなく、ディジ
タル演算により加速，減速を制御することができる。従
って、位置決め制御を高速化することができる。
１と、ボイスコイルモータ等の駆動部２と、ディジタル
・シグナル・プロセッサ等からなる演算制御部３とを備
えて、被制御体１の加速度の微分値の二乗値が最小とな
る加速，減速パターンを基に、目標位置，目標速度，目
標加速度を、時間に関する多項式で表し、この多項式を
用いてサンプル時刻毎の被制御体１の目標位置，目標速
度，目標加速度を算出し、現サンプル時刻に於ける被制
御体１の位置及び速度を基に、現サンプル時刻に於ける
加速度（例えば、ボイスコイルモータ12の駆動電流ｉ）
から、次のサンプル時刻に於ける位置及び速度を推定
し、目標位置X1と推定位置との差を位置誤差とし、或い
は目標速度X2と推定速度との差を速度誤差とし、目標加
速度の信号に誤差補正の信号として加算して駆動部２を
制御し、被制御体１の位置決めを行うものであり、被制
御体１や駆動部２に振動を誘発させることなく、ディジ
タル演算により加速，減速を制御することができる。従
って、位置決め制御を高速化することができる。
又多項式は（５）〜（７）式に示されるもので、移動
距離ａと目標移動時間Ｔとが与えられることにより、サ
ンプル時刻毎の被制御体１の目標位置，目標速度，目標
加速度を算出することができる。その場合に、テーブル
４に、被制御体１の移動距離ａに対応する目標移動時間
Ｔ又はその逆数又はサンプル周期との比を格納し、この
テーブル４から得られた値を用いて、容易に目標速度ゲ
イン及び目標加速度ゲインを計算することができる。
距離ａと目標移動時間Ｔとが与えられることにより、サ
ンプル時刻毎の被制御体１の目標位置，目標速度，目標
加速度を算出することができる。その場合に、テーブル
４に、被制御体１の移動距離ａに対応する目標移動時間
Ｔ又はその逆数又はサンプル周期との比を格納し、この
テーブル４から得られた値を用いて、容易に目標速度ゲ
イン及び目標加速度ゲインを計算することができる。
又正規化時間t/Tと正規化位置X/aとの関係を格納した
テーブルを設けることにより、サンプル時刻毎の正規化
時間t/Tを求めることができるから、目標位置，目標速
度，目標加速度を容易に算出することができる。
テーブルを設けることにより、サンプル時刻毎の正規化
時間t/Tを求めることができるから、目標位置，目標速
度，目標加速度を容易に算出することができる。
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
のブロック図、第３図は本発明の実施例のフローチャー
ト、第４図は位置，速度，加速度の説明図、第５図はシ
ーク距離とシーク時間の逆数との関係曲線図、第６図は
正規化距離と正規化時間との関係曲線図、第７図は加速
度特性曲線図、第８図は従来例の制御特性説明図であ
る。 １は被制御体、２は駆動部、３は演算制御部、４はテー
ブルである。
のブロック図、第３図は本発明の実施例のフローチャー
ト、第４図は位置，速度，加速度の説明図、第５図はシ
ーク距離とシーク時間の逆数との関係曲線図、第６図は
正規化距離と正規化時間との関係曲線図、第７図は加速
度特性曲線図、第８図は従来例の制御特性説明図であ
る。 １は被制御体、２は駆動部、３は演算制御部、４はテー
ブルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−72007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−160113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−72008（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】被制御体（１）を予め定めた経路に沿って
移動させて位置決めを行う駆動部（２）と、該駆動部
（２）をディジタル演算結果に基づいて制御する演算制
御部（３）とを備え、 該演算制御部（３）は、加速度の微分値の二乗積分値を
最小にする加減速パターンに基づいて生成された目標位
置の計算式と目標速度の計算式と目標加速度の計算式と
を含む多項式を用いて、前記被制御体（１）の目標位
置，目標速度，目標加速度を各サンプル時刻毎に算出
し、且つ前記各サンプル時刻毎の前記被制御体（１）の
位置及び速度を推定し、前記目標位置と前記推定位置と
の差の位置誤差或いは前記目標速度と前記推定速度との
差の速度誤差を算出し、該位置誤差或いは速度誤差に、
前記目標加速度を加えて、前記駆動部（２）の制御信号
を生成し、該制御信号に従って前記駆動部（２）により
前記被制御体（１）の位置決めを行う構成を有する ことを特徴とする位置決め制御方式。 - 【請求項２】前記目標位置をX1,前記目標速度をX2,前記
目標加速度をX3とし、且つ移動距離をa,目標移動時間を
Ｔとし、前記多項式を、 X1＝−60a〔0.1（t/T）５ −0.25（t/T）４＋（1/6）（t/T）３〕＋ａ X2＝−60a〔0.5（t/T）４〕−（t/T）３ ＋0.5（t/T）２〕/T X3＝−60a〔２（t/T）３−３（t/T）２ ＋（t/T）〕/T2 として、前記演算制御部（３）に於いて各サンプル時刻
毎に前記目標位置X1,目標速度X2,目標加速度X3を算出す
ることを特徴とする請求項１記載の位置決め制御方式。 - 【請求項３】前記被制御体（１）の移動距離ａに対応す
る目標移動時間Ｔ又は該目標移動時間Ｔの逆数又は該目
標移動時間Ｔとサンプル周期との比の値を格納したテー
ブル（４）を設け、 該テーブル（４）を検索して得られた値を用いて、目標
速度ゲイン及び目標加速度ゲインを決定することを特徴
とする請求項２記載の位置決め制御方式。 - 【請求項４】前記演算制御部（３）に於ける各サンプル
時刻に於いて、前記被制御体（１）の位置決め開始から
終了までの時間を、前記目標移動時間Ｔにより正規化
し、該正規化時間を用いて前記目標加速度X2の算出式の
X2＝−60a〔0.5（t/T）４〕−（t/T）３＋0.5（t/
T）２〕/Tの中の〔0.5（t/T）４〕−（t/T）３＋0.5（t
/T）２〕を算出し、該算出値に対して目標加速度ゲイン
を乗算し、該乗算結果を前記駆動部（２）に加える駆動
信号に加算することを特徴とする請求項２記載の位置決
め制御方式。 - 【請求項５】前記正規化時間と、正規化位置との関係を
格納したテーブルを設け、各サンプル時刻毎に、前記被
制御体（１）の現在位置と移動距離ａとから前記正規化
位置を計算し、該正規化位置により前記テーブルを検索
して前記正規化時間を求めて、前記目標位置，目標速
度，目標加速度を計算することを特徴とする請求項２記
載の位置決め制御方式。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2028197A JP2657561B2 (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | 位置決め制御方式 |
| KR1019910002158A KR930009998B1 (ko) | 1990-02-09 | 1991-02-08 | 변환기의 위치 결정 제어방식 |
| US07/652,822 US5151639A (en) | 1990-02-09 | 1991-02-08 | System for positioning a transducer |
| CA002036024A CA2036024A1 (en) | 1990-02-09 | 1991-02-08 | System for positioning a transducer |
| DE69115944T DE69115944T2 (de) | 1990-02-09 | 1991-02-09 | System zur Positionierung eines Gegenstandes |
| EP91101824A EP0441407B1 (en) | 1990-02-09 | 1991-02-09 | System for positioning an object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2028197A JP2657561B2 (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | 位置決め制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03233609A JPH03233609A (ja) | 1991-10-17 |
| JP2657561B2 true JP2657561B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=12241949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2028197A Expired - Fee Related JP2657561B2 (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | 位置決め制御方式 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5151639A (ja) |
| EP (1) | EP0441407B1 (ja) |
| JP (1) | JP2657561B2 (ja) |
| KR (1) | KR930009998B1 (ja) |
| CA (1) | CA2036024A1 (ja) |
| DE (1) | DE69115944T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7394613B2 (en) | 2006-03-03 | 2008-07-01 | Fujitsu Limited | Control device, disk device, and seek orbit generation method |
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