JP2730559B2

JP2730559B2 - ヘッド位置決め制御回路

Info

Publication number: JP2730559B2
Application number: JP1063877A
Authority: JP
Inventors: 進長谷川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1998-03-25
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: JPH02246063A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御系にフィード
フォーワードを用いて外乱抑制制御を行うヘッド位置決
め制御回路に関し、ヘッド位置決め制御回路において、スピンドル偏心外
乱を低減して、制御ヘッドの位置決め精度を向上させる
ことを目的とし、磁気ディスクから制御ヘッドが再生した位置信号をフ
ィードバックして目標位置信号との位置誤差信号を作
り、この位置誤差信号をアクチュエータに入力して制御
ヘッドをオントラック制御するヘッド位置決め制御回路
において、磁気ディスクを回転するスピンドルモータの
回転数と同じ基本周波数の正弦波またはその高調波を発
生させる正弦波発生回路と、前記位置誤差信号により正
弦波発生回路の位相を調整する位相調整路と、前記位置
誤差信号により正弦波発生回路の利得を調整する利得調
整回路とを設け、位相と利得が調整された正弦波をフィ
ードフォーワード信号として位置フィードバックループ
系に加えるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はヘッド位置決め制御回路に関し、特に、磁気
ディスク装置のヘッド位置決め制御系にフィードフォー
ワードを用いて外乱抑制制御を行うヘッド位置決め制御
回路に関する。

近年、コンピュータ技術の発達により、プログラムや
データの記録、再生に磁気ディスク装置の採用が顕著に
なってきている。そして、記録、再生する情報量が多大
になるにつれ、磁気ディスク装置の高密度化（狭トラッ
ク幅化）が要求されている。磁気ディスク装置には一般
にデータの書込と読出を行うデータヘッドと、このデー
タヘッドの位置を決定する制御ヘッドとがあり、制御ヘ
ッドによる位置決めには（１）現在アクセス中のトラッ
クから目標トラックにデータヘッドを移動させる制御
と、（２）現在アクセス中のトラックにデータヘッドを
留めておくオントラック制御とがある。そして、磁気デ
ィスク装置の高密度化が進むにつれてオントラック時に
おけるヘッド位置決め精度の精密化が要求されている。

〔従来の技術〕

第５図は従来の磁気ディスク装置のヘッド位置決め制
御回路の構成を示すものである。図において、51は制御
ヘッド、52はスピンドルモータ53によって回転する磁気
ディスクを示しており、制御ヘッド51はボイスコイルモ
ータ57に駆動されるアクチュエータ58に取り付けられて
いる。磁気ディスク52に書かれたサーボ信号は制御ヘッ
ド51により再生され、位置信号復調回路54に入力されて
復調され、位置信号としてフィードバックされて目標位
置信号より減算されて位置誤差信号が作られる。ここ
で、目標位置信号はパーソナルコンピュータ等の上位の
制御機器からの指示信号である。そして、位置誤差信号
は位相補償回路55に入力されて位相補償信号となり、増
幅器で増幅されてボイスコイルモータ57を回転させ、ア
クチュエータ58を介して制御ヘッド51の位置補正（トラ
ッキング）が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、ディスク面に書かれたサーボ信号より位置
フィードバックループが形成されて制御ヘッドの位置決
めが行われる従来のヘッド位置決め制御系においては、
制御系によって低減可能な位置誤差の周波数帯域は基本
的に可動部（制御ヘッド51、アクチュエータ58）の共振
周波数（普通は数KHz程度）以上には上げられず、低周
波域におけるスピンドル回転数に等しい磁気ディスクの
偏心による外乱（60Hz前後）の大きさによっては十分な
抑制が不可能であった。

そこで、本発明者は制御ヘッドのオントラック時にお
けるヘッド位置決め精度を悪化させる要因が、磁気ディ
スクの機械的な偏心に起因するスピンドル基本回転数に
同期した外乱（以後スピンドル偏心外乱という）の存在
であることに着目し、このスピンドル偏心外乱はスピン
ドル回転に同期しており、位置誤差信号を観測すると、
第６図に示すようなディスクの回転基本周波数に同期し
た正弦波として表れることを利用して本発明をなしたの
である。即ち、本発明はヘッド位置決め制御回路におい
て、スピンドル偏心外乱を低減して、制御ヘッドの位置
決め精度を向上させることを目的とする。

〔問題点を解決する手段〕

前記目的を達成する本発明のヘッド位置決め制御回路
の構成が第１図に示される。本発明は、磁気ディスクか
ら制御ヘッド１が再生した位置信号をフィードバックし
て目標位置信号との位置誤差信号を作り、この位置誤差
信号をアクチュエータ２に入力して制御ヘッドをオント
ラック制御するヘッド位置決め制御回路において、磁気
ディスクを回転するスピンドルモータ３の回転数と同じ
基本周波数の正弦波またはその高調波を発生させる正弦
波発生回路４と、位置誤差信号により正弦波発生回路４
の位相を調整する位相調整回路５と、位置誤差信号によ
り正弦波発生回路４の利得を調整する利得調整回路６
と、位相調整回路５及び利得調整回路６の前段に設けら
れて位相誤差信号の波高値を検出する波高値検出回路７
とを備え、位相調整回路５は前記波高値検出回路７と協
同して、フィードバック系の位置誤差信号の波高値を最
小にする位相を決定し、利得調整回路６は波高値検出回
路７と協同して、フィードバック系の位置誤差信号の波
高値を最小にする利得を決定し、位置誤差信号の波高値
が最小になるように決定された位相と利得を備えた正弦
波をフィードフォーワード信号として位置フィードバッ
クループ系に加えることを特徴としている。

〔作用〕

本発明のヘッド位置決め制御回路によれば、ディスク
１回転周期中において得られる位置誤差信号のピークト
ウピークの波高値（Ｐ−Ｐ値）が最小になるように位置
調整回路５により正弦波発生器４の位相が決定され、次
いで位置誤差信号の波高値（Ｐ−Ｐ値）が最小になるよ
うに利得調整回路６により正弦波発生器４の位相が決定
され、最適な位相及び利得を備えた正弦波がフィードフ
ォーワード信号としてフィードバック系に加えられる。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
るが、従来のヘッド位置決め制御回路と同じ部分につい
ては同じ符号を付してその説明を省略する。

第２図は本発明のヘッド位置決め制御回路の一実施例
の構成を示すものであり、51は制御ヘッド、52は磁気デ
ィスク、53はスピンドルモータを示しており、位置信号
復調回路54、位相補償回路55、増幅器56、ボイスコイル
モータ57、及びアクチュエータ58で構成されるフィード
バックループ系は従来のヘッド位置決め制御回路と同じ
である。以上のようなフィードバックループ系に加え
て、この実施例では分岐した位置誤差信号から正弦波を
作り、この正弦波を位相補償回路55の出力に重ね合わせ
るフィードバックフォーワード系が設けられている。こ
のフィードフォーワード系は、スイッチSW1,サンプルホ
ールド回路21,P−Ｐの波高値を検出する波高値検出回路
22,スイッチSW2,SW3,正弦波位相調整回路23,正弦波利得
調整回路24,正弦波発生器25及びスピンドル回転同期信
号発生器27とから構成される。正弦波位相調整回路23は
スイッチSW2がオンの時に、スピンドル回転同期信号発
生器27より得られる同期信号を基準として、正弦波発生
器25の位相を任意に設定し、正弦波利得調整回路24はス
イッチSW3がオンの時に、同様にスピンドル回転同期信
号発生器27より得られる同期信号を基準として、正弦波
発生器25の利得を任意に設定する。そして、正弦波発生
器25より発生する正弦波はフィードフォーワード信号と
して、位相補償回路55の後段のフィードバックループ系
に加えられ、増幅器56に入力される。

次に、以上のように構成されたヘッド位置決め制御回
路の動作について説明する。

まず、磁気ディスク装置の電源が投入されると、スイ
ッチSW1及びスイッチSW2がオンする。すると、サンプル
ホールド回路21により位置誤差信号がサンプルホールド
され、その値から波高値検出回路22によりディスク一回
転周期中において得られる位置誤差信号のＰ−Ｐ値が決
定され、その値が正弦波位相調整回路23に送られる。そ
して、入力される正弦波の位相は正弦波位相調整回路23
により変化させられ、波高値検出回路22の出力（Ｐ−Ｐ
値）が最小となる正弦波の位相が決定される。正弦波位
相調整回路23により一度正弦波発生器25で発生する正弦
波の位相が決定されると、この位相は次に正弦波位相調
整回路23により位相が変更されるまで変化しない。この
状態の時はスイッチSW3はオフとなっている。

正弦波位相調整回路23により正弦波発生器25からの正
弦波の位相が決定されるとスイッチSW2がオフされ、ス
イッチSW3が代わってオンされる。この時スイッチSW1は
オンのままである。この状態では正弦波利得調整回路24
により同じく波高値検出回路22の出力（Ｐ−Ｐ値）を最
小にするように正弦波発生器25の利得が決定される。正
弦波利得調整回路24により一度正弦波発生器25で発生す
る正弦波の利得が決定されると、この利得は次に正弦波
利得調整回路23により利得が変更されるまで変化しな
い。これで位置誤差信号のＰ−Ｐ値、即ち、位置決め精
度が最小となるようなフィードフォーワード信号（正弦
波）の最適な位相および利得が決定されたことになる。
一度これらの値が決定された後は、スイッチSW1,SW2,SW
3は全てオフされ、決められた位相及び利得を持つフィ
ードフォーワード信号が系に加えられる。

第３図は本発明の他の実施例の構成を示すものであ
り、第２図におけるスイッチSW1,サンプルホールド回路
21,P−Ｐの波高値を検出する波高値検出回路22,スイッ
チSW2,SW3,正弦波位相調整回路23,正弦波利得調整回路2
4,正弦波発生器25及びスピンドル回転同期信号発生器27
を、A/D変換器31、マイクロコンピュータ32、メモリ3
3、及びD/A変換器34で構成したものである。位置誤差信
号はA/D変換器31によってサンプル値化され、それらの
Ｐ−Ｐ値がマイクロコンピュータ32によって計算され
る。また、基本正弦波はテーブルとしてメモリ33に記憶
されており、フィードフォーワード信号は必要とされる
位相、利得をマイクロコンピュータ32が決定した後、一
定時間間隔でD/A変換器34を通して出力される。

以上述べた実施例のヘッド位置決め制御回路では、ス
ピンドル回転数の基本周波数に限定して外乱抑制制御を
行っているが、その２倍高調波、３倍高調波等の基本周
波数の高調波に関してもそれぞれに対応したフィードフ
ォーワード信号（正弦波）を同様の処理の後決定し、フ
ィードバック系に加えれば、一層スピンドル偏心外乱が
低減される。

第４図は基本周波数の高調波に対しても補正を行うヘ
ッド位置決め制御回路の実施例を示すものである。この
実施例が第２図の実施例と異なるのは、正弦波位相調整
回路23と正弦波利得調整回路24の後段に、正弦波発生器
25に加えて高調波発生器26を設けた点である。正弦波発
生器25と高調波発生器26とは切換スイッチSW4,SW5を介
してそれぞれ正弦波位相調整回路23と正弦波利得調整回
路24に接続されており、高調波発生器26の高調波の位相
及び利得は正弦波発生器25の基本周波数の位置と利得を
調整したと同じように切換スイッチSW4,SW5を切り換え
ることによって決定される。

以上２つの実施例により本発明を説明したが、本発明
では、ディスク１回転周期中において得られる位置誤差
信号のピークトウピークの波高値（Ｐ−Ｐ値）が最小に
なるように偏心補償信号の位相が決定され、次いで位置
誤差信号の波高値（Ｐ−Ｐ値）が最小になるように偏心
補償信号の位相が決定され、決定された偏心補償信号の
位相、利得を、フィードバック制御のまま、すなわち、
トラッキング状態のままで測定するため、いちいちトラ
ッキング制御をオフにする必要がなく、測定の精度が向
上する。

また、本願発明では、スピンドルモータ回転数と同じ
基本周波数の正弦波またはその高調波を発生させている
ため、偏心及び高調波である回転周期成分の補償が可能
になる。

すなわち、本願発明は、閉ループ制御をオンにした状
態のままで、正弦波及びその高調波の位相及び利得を、
フィードバック系においてのみ観測され得る位置誤差
の、波高値が最小になるように決定して得られた偏心成
分をアクチュエータ制御系に加えている。しかも、本発
明の構成では、閉ループ系をオン／オフする構造は必要
がない。

そして、このように閉ループ系をそのままにした状態
で偏心成分を決定することにより、本発明には以下のよ
うな利点がある。

（Ａ）トラッキング状態のまま偏心量の決定、補償がで
きるため、装置本来の機能データ信号のリード、ライト
が中断されることがない。

（Ｂ）一般の閉ループ制御に比べ、精度の落ちるオープ
ンループ制御を使用していないため、得られる偏心成分
の精度が高い。

（Ｃ）アクチュエータのオープンループ制御の機能を備
えておらず、閉ループ制御でしかトラッキングできない
磁気ディスク装置に対しても適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、磁気ディスク
装置のヘッド位置決め制御系において、ディスクの偏心
に起因する外乱を抑制する信号をフィードフォーワード
信号として位置フィードバックループ系に加えることに
より、磁気ディスク装置のディスク偏心に起因する外乱
に抑制することが可能となり、ヘッド位置決め精度が向
上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヘッド位置決め制御回路の原理構成
図、第２図は本発明のヘッド位置決め制御回路の一実施
例の構成図、第３図は本発明のヘッド位置決め制御回路
の他の実施例の部分構成図、第４図は本発明のヘッド位
置決め制御回路の更に他に実施例の構成図、第５図は従
来のヘッド位置決め制御回路の構成図、第６図はディス
ク基本回転数に依存する外乱を説明する図である。１……制御ヘッド、２……アクチュエータ、３……スピンドルモータ、４……正弦波発生回路、５……位相統制回路、６……利得調整回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ディスクから制御ヘッド（１）が再生
した位置信号をフィードバックして目標位置信号との位
置誤差信号を作り、この位置誤差信号をアクチュエータ
（２）に入力して制御ヘッドをオントラック制御するヘ
ッド位置決め制御回路において、磁気ディスクを回転するスピンドルモータ（３）の回転
数と同じ基本周波数の正弦波またはその高調波を発生さ
せる正弦波発生回路（４）と、前記位置誤差信号により正弦波発生回路（４）の位相を
調整する位相調整回路（５）と、前記位置誤差信号により正弦波発生回路（４）の利得を
調整する利得調整回路（６）と、前記位相調整回路（５）及び前記利得調整回路（６）の
前段に設けられて前記位相誤差信号の波高値を検出する
波高値検出回路（７）とを備え、前記位相調整回路（５）は前記波高値検出回路（７）と
協同して、前記フィードバック系の位置誤差信号の波高
値を最小にする位相を決定し、前記利得調整回路（６）は前記波高値検出回路（７）と
協同して、前記フィードバック系の位置誤差信号の波高
値を最小にする利得を決定し、位置誤差信号の波高値が最小になるように決定された位
相と利得を備えた正弦波をフィードフォーワード信号と
して位置フィードバックループ系に加えることを特徴と
するヘッド位置決め制御回路。