JP2674584B2 - ヘッド位置制御装置 - Google Patents

ヘッド位置制御装置

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JP2674584B2
JP2674584B2 JP25087295A JP25087295A JP2674584B2 JP 2674584 B2 JP2674584 B2 JP 2674584B2 JP 25087295 A JP25087295 A JP 25087295A JP 25087295 A JP25087295 A JP 25087295A JP 2674584 B2 JP2674584 B2 JP 2674584B2
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実 秋山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク媒体面の
所望の情報トラックの情報を読み取る又は書き込むた
め、情報ヘッドを目標の情報トラックに追従位置決め制
御するヘッド位置制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ディスク装置における位置決め
制御は、位相補償フィルタ、比例・積分・微分(PI
D)制御などの制御器を用いて、位置誤差信号などから
制御信号を生成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ディスク装置において
は、高密度化するため狭いトラック化などが進み、より
高い追従位置決め精度が要求されるようになってきてい
る。また、ディスク装置を携帯型情報機器に組み込んで
使用するためには、高い耐衝撃性が必要とされる。追従
位置決め精度を高める対策としては、制御系のパラメー
タ変動や外乱を外乱推定オブザーバによって推定し除去
する手法や、ディスク回転が周期的偏差を生むことを利
用した学習制御手法などが用いられることがある。しか
し、これらの手法は、比較的緩やかに変動する誤差要因
の影響を除去する手法であり、突発的な衝撃外乱に対し
ては効果がない。
【0004】一方、近年提案された、スライディングモ
ード制御などの可変構造型非線形制御手法は、パラメー
タ変動、摩擦、外部衝撃などの外乱に対して、耐性が高
く、応答が高速で、高い制御特性が得られると期待でき
る。しかし、制御器が複雑となりがちであることや、チ
ャタリングが発生しがちであることなど実用化には課題
があった。スライディングモード制御を適用した例とし
ては、特願平1−117520号公報に記載のロボット
サーボモータ等がある。微小振動の低減を図った例は、
特願昭59−45245号公報や特願平4−13857
9号公報に記載されている。
【0005】
【発明の目的】本発明の目的は、上述の問題点に鑑み
て、非常に簡単な構成で、チャタリングの発生を抑制す
ることができる、可変構造型のヘッド位置制御装置を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のヘッド位
置制御装置は、ディスク面の目標位置からのヘッドのず
れを示す位置誤差信号を入力し、この位置誤差信号に基
づく制御信号をヘッドアクチュエータへ出力する可変構
造型である。そして、前記位置誤差信号を増幅する第一
の増幅器と、前記ディスク面と前記ヘッドとの相対速度
を推定する速度推定器と、この速度推定器で推定された
相対速度と前記第一の増幅器で増幅された位置誤差信号
とを加算して出力信号とする加算器と、この加算器の出
力信号を入力しデッドゾーン特性によって出力信号に変
換する非線形フィルタと、この非線形フィルタの出力信
号を増幅して前記制御信号として出力する第二の増幅器
とを備えている。ここで、ディスクとは、磁気ディス
ク、光ディスク等をいう。ヘッドとは、磁気ヘッド、光
ヘッド等をいう。
【0007】請求項2記載のヘッド位置制御装置は、請
求項1記載のヘッド位置制御装置と、従来のヘッド位置
制御装置と、請求項1記載のヘッド位置制御装置の出力
信号と従来のヘッド位置制御装置の出力信号とを加算し
て前記制御信号とする加算器とを備えたものである。
【0008】請求項3記載のヘッド位置制御装置は、請
求項1記載のヘッド位置制御装置に、追従位置決め精度
を評価する評価器と、前記追従位置決め精度が最も高く
なるように前記非線形フィルタのデッドゾーン特性のデ
ッドゾーン幅を設定するデッドゾーン幅設定器とを設け
たものである。
【0009】請求項4記載のヘッド位置制御装置は、請
求項1記載のヘッド位置制御装置に、追従位置決め精度
を評価する評価器と、前記追従位置決め精度が最も高く
なるように前記第二の増幅器の増幅度を設定する増幅度
設定器とを設けたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るヘッド位置
制御装置の第一実施形態を示すブロック図である。図2
は、図1のヘッド位置制御装置を用いて構成したディス
ク装置の一例を示すブロック図である。以下、これらの
図面に基づき説明する。
【0011】ヘッド位置制御装置10は、可変構造型で
あって、ディスク面12の目標位置からのヘッド14の
ずれを示す位置誤差信号aを入力し、位置誤差信号aに
基づく制御信号bをヘッドアクチュエータ16へ出力す
るものである。つまり、ヘッド位置制御装置10は、デ
ィスク面12上の所望の情報トラックにアクセスするた
め、ヘッド14を位置決めする。ヘッド14は、ヘッド
アクチュエータ16によって移動させることが可能であ
る。ヘッドアクチュエータ16は、制御信号bによって
駆動される。位置誤差信号a等は、位置誤差センサを兼
ねたヘッド14によって検出される。
【0012】そして、ヘッド位置制御装置10は、位置
誤差信号aを増幅する増幅器20と、ディスク面12と
ヘッド14との相対速度vを推定する速度推定器22
と、速度推定器22で推定された相対速度vと増幅器2
0で増幅された位置誤差信号a’とを加算して出力信号
cとする加算器24と、加算器24の出力信号cを入力
しデッドゾーン特性によって出力信号dに変換する非線
形フィルタ26と、非線形フィルタ26の出力信号dを
増幅して制御信号bとして出力する増幅器28とを備え
ている。
【0013】増幅器20は、位置誤差信号aを定数倍す
る。加算器24の出力信号cは、制御空間内での目標位
置に対する遠近を表す指標となっている。速度推定器2
2としては、位置誤差信号a及び制御信号bを入力とす
るオブザーバ、位置誤差信号aの高域成分に制御信号b
の低域成分を加える推定器、単純に1次高域通過フィル
タによって位置誤差信号aの高域成分を抽出する推定
器、位置誤差信号aの時間差分を算出する推定器等を用
いることができる。非線形フィルタ26のデッドゾーン
特性は、例えば図3に示すようなものである。
【0014】ヘッド位置制御装置10の構成は、非常に
簡単であり、アナログ回路としても実現可能である。非
線形フィルタ26は、例えば、図4に示す構成で実現可
能である。電源電圧による信号振幅制限を利用すると、
入力信号cを増幅器261で大きく増幅して信号c1
し、信号c1 を減衰器262で元のゲインに戻すこと
で、設定振幅で制限した信号c2 を生成することができ
る。この振幅制限された信号c2 を、減算器263で入
力信号cから減ずる構成により、図3のデットゾーン特
性が実現できる。
【0015】図5は、本発明に係るヘッド位置制御装置
の第二実施形態を示すブロック図である。以下、この図
面に基づき説明する。
【0016】ヘッド位置制御装置30は、ヘッド位置制
御装置10と、従来のヘッド位置制御装置32と、ヘッ
ド位置制御装置10の出力信号b1 とヘッド位置制御装
置32の出力信号b2 とを加算して制御信号bとする加
算器34とを備えている。ヘッド位置制御装置10は、
第一実施形態に示す構成と同一である。ヘッド位置制御
装置32は、従来と同じものであり、位相補償フィル
タ、PID制御器、又はこれらの組み合わせで構成され
る制御器である。
【0017】図6は、本発明に係るヘッド位置制御装置
の第三実施形態を示すブロック図である。以下、この図
面に基づき説明する。ただし、図1と同一部分は同一符
号を付すことにより重複説明を省略する。
【0018】ヘッド位置制御装置40は、ヘッド位置制
御装置10に、追従位置決め精度fを評価する評価器4
2と、追従位置決め精度fが最も高くなるように非線形
フィルタ26のデッドゾーン特性のデッドゾーン幅Φを
設定するデッドゾーン幅設定器44とを設けたものであ
る。
【0019】評価器42は、追従位置決め精度を評価す
る精度指標を算出する。また、評価器42は、例えば、
図7に示すように、残留位置誤差を2乗する乗算器42
1と、乗算器421の出力の低域成分を抽出し精度指標
とする低域通過フィルタ422とからなる構成を採るこ
とができる。乗算器421に代えて、残留位置誤差の絶
対値を算出する絶対値算出器を用いることもできる。
【0020】デッドゾーン幅設定器44は、非線形フィ
ルタ26のデットゾーン幅Φを設定する。例えば、非線
形フィルタ26が図4の構成を採った場合には、増幅器
261の増幅度及び減衰器262の減衰度を調整するこ
とにより、デッドゾーン幅Φを設定することができる。
デッドゾーン幅Φの調整は、連続的である必要はなく、
複数の候補から最も適当な値を選択する構成を採っても
よい。
【0021】例えば、デッドゾーン幅設定器44は、図
8に示すように構成できる。タイミング信号生成器44
1は、一定時間周期ごとに判定及び記憶を行うためのタ
イミング信号を生成する。記憶器442は、前回の判定
結果、すなわち、増幅器261の増幅度を微小値△Gだ
け上昇させたか下降させたかと、前回判定時の評価器4
2の出力とを記憶する。判定器443は、評価器42の
出力が前回判定時より、追従位置決め精度fが向上した
ことを示している場合には前回と等しい判定を下し、追
従位置決め精度fが悪化したことを示している場合には
前回と反対の判定を下し、追従位置決め精度fが変化し
なかったことを示している場合には増幅度を変化させな
いと判定する。増幅度調整器444は、増幅器261の
増幅度及び減衰器262の減衰度が調整可能範囲内にあ
る場合に、判定器443の判定結果に従って増幅度を調
整し、増幅度を微小値△Gだけ上昇若しくは下降させる
か又は変化させない。さらに、増幅器261の増幅にあ
わせて、減衰器262の減衰度を調整する。デットゾー
ン幅Φの設定を行うためには、定常的な追従状態におけ
る位置決め精度評価指標が必要であるので、タイミング
信号生成器441でのタイミング信号生成は、追従状態
が十分長く続いた後に許可される。
【0022】図9は、本発明に係るヘッド位置制御装置
の第四実施形態を示すブロック図である。以下、この図
面に基づき説明する。ただし、図1及び図6と同一部分
は同一符号を付すことにより重複説明を省略する。
【0023】ヘッド位置制御装置50は、ヘッド位置制
御装置10に、追従位置決め精度fを評価する評価器4
2と、追従位置決め精度fが最も高くなるように増幅器
28の増幅度Aを設定する増幅度設定器52とを設けた
ものである。
【0024】増幅度設定器52は、増幅器28の増幅度
Aを設定する。増幅度Aの調整は、連続的である必要は
なく、複数の候補から最も適当な値を選択する構成を採
ってもよい。
【0025】例えば、増幅度設定器52は、図10に示
すように構成できる。タイミング信号生成器521は、
一定間周期ごとに判定及び記憶を行うためのタイミング
信号を生成する。記憶器522は、前回の判定結果、す
なわち増幅器28の増幅度Aを微小値△Gだけ上昇させ
たか下降させたかと、前回判定時の評価器42の出力と
を記憶する。判定器523は、評価器42の出力が前回
判定時より、追従位置決め精度fが向上したことを示し
ている場合には前回と等しい判定を下し、追従位置決め
精度fが悪化したことを示している場合には前回と反対
の判定を下し、追従位置決め精度fが変化しなかったこ
とを示している場合には増幅度を変化させないと判断す
る。増幅度調整器524は、増幅器28の増幅度Aが調
整可能範囲内にある場合に、判定器523の判定結果に
従って増幅度Aを調整し、増幅度Aを微小値△Gだけ上
昇若しくは下降させるか又は変化させない。増幅度Aの
設定を行うためには、定常的な追従状態における位置決
め精度評価指標が必要であるので、タイミング信号生成
器521でのタイミング信号生成は、追従状態が十分長
く続いた後に許可される。
【0026】
【発明の効果】請求項1乃至4記載のヘッド位置制御装
置によれば、目標位置を中心とする予め設定された範囲
外にヘッドが離れると、目標位置にヘッドを引き戻そう
とする大きな制御信号を発生させることができる。しか
も、位置誤差信号等をデッドゾーン特性によって処理す
ることにより、チャタリングの発生を抑制することがで
き、これにより高い位置決め精度及び高い外乱耐性を得
ることができる。
【0027】請求項3及び4記載のヘッド位置制御装置
によれば、追従位置決め精度が最も高くなるように、制
御信号を得るためのパラメータを調整することにより、
より安定した高い位置決め精度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るヘッド位置制御装置の第一実施形
態を示すブロック図である。
【図2】図1のヘッド位置制御装置を用いて構成したデ
ィスク装置の一例を示すブロック図である。シ
【図3】図1のヘッド位置制御装置における非線形フィ
ルタのデッドゾーン特性の一例を示すグラフである。
【図4】図1のヘッド位置制御装置における非線形フィ
ルタの一例を示すブロック図である。
【図5】本発明に係るヘッド位置制御装置の第二実施形
態を示すブロック図である。
【図6】本発明に係るヘッド位置制御装置の第三実施形
態を示すブロック図である。
【図7】図6のヘッド位置制御装置における評価器の一
例を示すブロック図である。
【図8】図6のヘッド位置制御装置におけるデッドゾー
ン幅設定器の一例を示すブロック図である。
【図9】本発明に係るヘッド位置制御装置の第四実施形
態を示すブロック図である。
【図10】図9のヘッド位置制御装置における増幅度設
定器の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
10,30,40,50 本発明のヘッド位置制御装置 12 ディスク面 14 ヘッド 16 ヘッドアクチュエータ 20 第一の増幅器 22 速度推定器 24,34 加算器 26 非線形フィルタ 28 第二の増幅器 32 従来のヘッド位置制御装置 42 評価器 44 デッドゾーン幅設定器 52 増幅度設定器 a 位置誤差信号 b 制御信号

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディスク面の目標位置からのヘッドのず
    れを示す位置誤差信号を入力し、この位置誤差信号に基
    づく制御信号をヘッドアクチュエータへ出力する可変構
    造型のヘッド位置制御装置であって、 前記位置誤差信号を増幅する第一の増幅器と、前記ディ
    スク面と前記ヘッドとの相対速度を推定する速度推定器
    と、この速度推定器で推定された相対速度と前記第一の
    増幅器で増幅された位置誤差信号とを加算して出力信号
    とする加算器と、この加算器の出力信号を入力しデッド
    ゾーン特性によって出力信号に変換する非線形フィルタ
    と、この非線形フィルタの出力信号を増幅して前記制御
    信号として出力する第二の増幅器とを備えたヘッド位置
    制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のヘッド位置制御装置と、
    従来のヘッド位置制御装置と、請求項1記載のヘッド位
    置制御装置の出力信号と従来のヘッド位置制御装置の出
    力信号とを加算して前記制御信号とする加算器とを備え
    たヘッド位置制御装置。
  3. 【請求項3】 追従位置決め精度を評価する評価器と、
    前記追従位置決め精度が最も高くなるように前記非線形
    フィルタのデッドゾーン特性のデッドゾーン幅を設定す
    るデッドゾーン幅設定器とを設けたことを特徴とする請
    求項1記載のヘッド位置制御装置。
  4. 【請求項4】 追従位置決め精度を評価する評価器と、
    前記追従位置決め精度が最も高くなるように前記第二の
    増幅器の増幅度を設定する増幅度設定器とを設けたこと
    を特徴とする請求項1記載のヘッド位置制御装置。
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