JP2736716B2

JP2736716B2 - 位置決め制御方式

Info

Publication number: JP2736716B2
Application number: JP3324148A
Authority: JP
Inventors: 榮治岡村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JPH05158543A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。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（シリンダ）位置から目的トラック
（目的シリンダ）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。特に、磁気ディスク装置に於いては、複
数の磁気ヘッドがアクチュエータに取付けられ、各磁気
ヘッド間の位置ずれをも考慮して高速に位置決めするこ
とが要望されている。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置は、例えば、図８に示
す構成を有するものであり、（Ａ）は概略の上面図、
（Ｂ）は概略の側面図を示し、５０は磁気ディスク、５
１は回転軸、５２はアクチュエータ、５３はアーム、５
４はジンバル、５５はコアスライダ、５６は回転軸であ
る。磁気ディスク５０は回転軸５１に１０枚固定され
て、図示を省略したモータによって回転されるものであ
るが、回転軸５１に固定される磁気ディスク５０は、１
枚或いは２枚の構成とすることもできる。又一つのアー
ム５３に２個のジンバル５４を介してそれぞれコアスラ
イダ５５が支持され、磁気ディスク５０の両面に対して
コアスライダ５５が対向するように構成されている。そ
して、アクチュエータ５２の回転軸５６を中心にアーム
５３が回動されると、コアスライダ５５は磁気ディスク
５０の半径方向に移動されることになり、指令されたト
ラックに磁気ヘッドが位置決めされて、磁気ディスク５
０にデータが書込まるか或いは磁気ディスク５０からデ
ータが読出される。

【０００３】上位装置から目的トラック位置が与えられ
ると、アクチュエータ５２の回転軸５６を中心にアーム
５３が回動されて、ヘッドが磁気ディスク５０上の目的
トラック位置に移動されて位置決めされる。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、図９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５２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、駆動能力いっぱいの出力でアクチュエータ
５２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た減
速制御が行われる。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り、シーク開始時点では
パワーアンプが飽和するような出力でアクチュエータ５
２を駆動することになり、ヘッドの加速度の変化が大き
いので、振動を発生する虞れがあった。

【０００４】又ディジタル・シグナル・プロセッサ（Ｄ
ＳＰ）を用いてディジタル演算により位置決め制御を行
う方式が開発されている。そこで、ヘッドを搭載した機
構部を低衝撃で加減速するような理論的に最適な移動軌
道をディジタル演算により求め、その移動軌道に追従す
るように、フィードバック及びフィードフォワード制御
を行う制御方式を先に提案した。この制御方式は、図１
０に示すように、時間に関する低次の代数関数を用いて
表される加速度ａ０，速度ｖ０，位置ｘ０の移動軌道を
目標軌道とし、それに追従するようにアクチュエータを
制御するものである。なお、横軸は正規化した時間ｔ_n
を示し、ｔ_n＝１．０に於いて位置ｘ０＝１．０に到達
し、その時点の加速度ａ０は零となる。又縦軸は正規化
した値を示す。このような、質量を一定距離Ｌだけ移動
させる系の運動方程式は次式に示すものとなる。

【０００５】

【数１】

【０００６】但し、ｘ＝移動位置、ｖ＝移動速度、ａ＝
移動加速度、ｕ＝駆動量、Ｍ＝質量、Ｋｆ＝力定数、Ｔ
＝移動目標時間である。なお、Ｋｆは、磁気ディスク装
置に於いては、ボイスコイルモータのＢＬ〔Ｎ／Ａ〕と
称される力定数である。又（０）式のｔ＝０及びｔ＝Ｔ
の境界条件に於いては、（０ａ），（０ｂ）式に示すも
のとなる。

【０００７】目標軌道を設計する為には、（０）式を満
足するように、目標位置ｘ_obj、目標速度ｖ_obj、目標
加速度ａ_objを設定することになる。前述の先に提案さ
れた発明に於ける最適軌道は、ｔ＝Ｔに於いて、ａ_obj
の微分値が零となるように選択された代数多項式であ
り、次式で示される。ｘ_obj／Ｌ＝ｔ_n ⁴（３５−８４ｔ_n＋７０ｔ_n ²＋２０ｔ_n ³） …（１）ｖ_obj／（Ｌ／Ｔ）＝１４０ｔ_n ³（１−ｔ_n）³ …（２）ａ_obj／（Ｌ／Ｔ²）＝８４０ｔ_n ²（１−ｔ_n)²( ０．５−ｔ_n）…（３）但し、ｔは経過時間、Ｔは移動目標時間、Ｌは移動距
離、ｔ_n＝ｔ／Ｔ＝正規化時間を示す。前述の図１２
は、（１）〜（３）式による目標位置，目標速度，目標
加速度を、それぞれ正規化して曲線ｘ０，ｖ０，ａ０に
より示すものであり、横軸はｔ_n＝ｔ／Ｔとした正規化
時間を示す。ここで、移動目標時間Ｔは、Ｔ＝Ｔｍ（Ｌ／Ｌｍ）^1/2.8 …（４）のように選択される。又移動速度に上限Ｖｍａｘがある
場合、或る移動距離Ｌｍ以上の移動に当たり図１１に示
すような定速期間（ｖ０＝１．０，ａ０＝０）を設ける
もので、その場合の移動目標時間Ｔは、Ｔ＝Ｔｍ＋（Ｌ−Ｌｍ）／Ｖｍａｘ …（５）として与えられる。ここで、Ｔｍは、Ｌ＝Ｌｍの時の移
動目標時間である。

【０００８】前述の式（１）〜（５）で与えられるよう
な軌道に追従してアクチュエータを駆動し、指令位置に
位置決めする制御方式についても先に提案した。この制
御方式の利点は、移動目標時間を与え、それを実現する
為の移動完了時刻を推定することが容易であり、又アク
チュエータ系の振動等を励起することなく、高速且つ安
定に位置決めを可能とする点であり、専用サーボ面方式
と称される制御方式に適用して優れた効果を発揮するこ
とができる。

【０００９】しかし、データ面サーボ方式（又は埋め込
みサーボ方式）やハイブリッドサーボ方式に適用する場
合に、更に考慮すべき点がある。例えば、図８に示すよ
うに、複数個の磁気ヘッドを備えた場合に於いて、各ヘ
ッド間で位置ずれが生じる。この位置ずれはヘッド支持
機構（アーム５３，ジンバル５４等）の熱的変化（サー
マルオフトラック）や、複数の磁気ディスク間の偏心に
より発生するものであり、トラック上のどのセクタ位置
にヘッドが存在するかにより位置ずれ量が変化する。従
って、データ面サーボ方式やハイブリッドサーボ方式で
は、この位置ずれを補正する必要があり、その位置ずれ
補正量は、ヘッド選択アドレス（Ｈｄｓｅｌ）情報（ヘ
ッド番号）と、ヘッドが現在どのセクタに存在している
かを示すセクタカウンタ（ＳｃｔＣｔｒ）（セクタ番
号）により決定される。この位置ずれ補正量を求める従
来例を、ハイブリッドサーボ方式であるシリンダサーボ
方式の場合について説明する。

【００１０】このシリンダサーボ方式に於いて、サーボ
位置情報は、或る一つのサーボ専用面とデータ面の特殊
シリンダとに記録されている。サーボ専用面の位置情報
はサーボ専用面方式で使用されているものと同じであ
り、２相サーボ信号方式等が多く採用されている。又デ
ータ面の特殊シリンダ（通常のデータ記録用シリンダ以
外のシリンダ）には、図１２の（ａ）に示すように、１
相サーボ信号が連続的に記録されている。即ち、トラッ
クＴＲ_nの中心線に対してその両側のＡＧＣ部と、トラ
ックＴＲ_n-1側のＰｏｓＡ部と、トラックＴＲ_n+1側の
ＰｏｓＢ部とがトラックに沿って記録されている。又
（ｂ）は読出信号の一例を示し、（ｃ）はセクタパル
ス、（ｄ）はＡＧＣイネーブルタイミング信号、（ｅ）
は振幅検出信号、（ｆ）はサンプリングタイミング信号
を示す。

【００１１】データ用磁気ヘッドが例えばトラックＴＲ
_nの中心に位置している場合、ＰｏｓＡ部の再生信号
と、ＰｏｓＢ部の再生信号との振幅は等しくなる。しか
し、トラック中心からずれていると、（ｂ），（ｅ）に
示すように、ＰｏｓＡ部の再生信号と、ＰｏｓＢ部の再
生信号との振幅が異なるものとなり、従って、位置ずれ
量は、（ＰｏｓＡ−ＰｏｓＢ）として検出することがで
きる。即ち、（ｃ）に示すセクタパルスを基準としてＴ
０の期間中のＡＧＣ部の再生信号の振幅が所定値となる
ようにＡＧＣ増幅し、Ｔ０の期間外はＡＧＣ機能をホー
ルドする。そして、次のＰｏｓＡ部の再生信号を、
（ｅ）に示すセクタパルスからのＴ１時点のサンプリン
グタイミング信号によりサンプリングしてディジタル信
号に変換し、次のＰｏｓＢ部の再生信号を、（ｆ）に示
すセクタパルスからＴ２時点のサンプリングタイミング
信号によりサンプリングしてディジタル信号に変換し、
それらの差を求めることにより、位置ずれ量を求めるこ
とができる。例えば、ＰｏｓＡ＜ＰｏｓＢの場合、ヘッ
ドはトラックＴＲ_n+1側へずれており、反対にＰｏｓＡ
＞ＰｏｓＢの場合、ヘッドはトラックＴＲ_n-1側へずれ
ている。そして、位置ずれ量は（ＰｏｓＡ−ＰｏｓＢ）
に対応した値となる。なお、振幅検出回路を２チャネル
分備えて、それぞれＰｏｓＡ部とＰｏｓＢ部との再生信
号の振幅値を保持し、差動増幅器によりＰｏｓＡ−Ｐｏ
ｓＢをアナログ的に求め、Ｔ２のタイミングでＡＤ変換
することもできる。

【００１２】このようなデータ面の特殊トラックのサー
ボ情報を読出し、これとサーボ専用面からのサーボ情報
とを比較することにより、データヘッドとサーボヘッド
との位置ずれを算出することができるから、位置補正テ
ーブルに位置ずれ量を格納して位置補正を行うことがで
きる。その場合、位置補正テーブルは、二つのポイン
タ、即ち、ヘッド選択アドレス（Ｈｄｓｅｌ）情報とセ
クタカウンタ（ＳｃｔＣｔｒ）のカウント内容とにより
アクセスされる二次元テーブルである。又ハイブリッド
方式ではなく、データ面サーボ方式の場合は、サーボ専
用面がないから、何れか一つのデータ面を基準面とし、
この基準面に対する他のデータ面に於ける位置ずれ量を
位置補正テーブルに格納することにより、前述の場合と
同様に位置補正が可能となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする問題点】前述のような位置補
正を行う場合に、前述の式（１）〜（５）によって与え
られる軌道を計算して位置決め制御を行う場合、上位装
置からの指令として移動シリンダ数Ｌ₀、旧ヘッド選択
アドレスＨｏｌｄ及び新ヘッド選択アドレスＨｎｅｗが
与えられ、現在のセクタカウンタ値をＳｏｌｄ、移動完
了時のセクタカウンタ値をＳｎｅｗとすると、全移動距
離Ｌは次で与えられる。Ｌ＝Ｌ₀＋Ｌｃ₁─Ｌｃ₀ …（６）Ｌｃ₀＝ＰｏｓＣｏｒｒ〔Ｓｏｌｄ，Ｈｏｌｄ〕 …（７）Ｌｃ₁＝ＰｏｓＣｏｒｒ〔Ｓｎｅｗ，Ｈｎｅｗ〕 …（８）ここで、Ｌｃ₀は現在位置に於ける位置補正値、Ｌｃ₁
は移動完了時の位置補正値を示し、ＰｏｓＣｏｒｒ〔
〕は、位置補正テーブルを示す。

【００１４】前述の式（６）〜（８）に於いて、セクタ
カウンタ値Ｓｎｅｗは未知の値であり、このセクタカウ
ンタ値Ｓｎｅｗを求めるには、移動シリンダ数Ｌ₀だけ
移動した時に、ヘッドがどのセクタに存在するかを正確
に推定しなければ全移動距離Ｌを求めることができな
い。従って、移動完了時のセクタカウンタ値Ｓｎｅｗが
判らないから、式（１）〜（５）による軌道計算を行う
ことができない。そこで、位置補正値Ｌｃ₀，Ｌｃ₁を
無視して位置決め制御を行うと、求めた軌道が実際に必
要となる移動距離Ｌを与えない為に、移動完了時に大き
な制御誤差を発生することになり、位置決めの整定の特
性が劣化する欠点がある。本発明は、位置ずれを補正
し、且つ安定に位置決めすることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の位置決め制御方
式は、図１を参照して説明すると、ヘッド等の被制御体
１を移動させて指令位置に位置決めする駆動部２と、被
制御体１の位置を検出する位置検出部３と、この位置検
出部３による被制御体１の検出位置と指令位置とを基
に、駆動部２を制御する演算制御部４と、被制御体１の
位置補正値を格納した位置補正部５とを備え、演算制御
部４は、被制御体１の現在位置と指令位置との間の第１
の移動距離、即ち、全移動距離を基に移動目標軌道を算
出する軌道発生部６と、この軌道発生部６からの移動目
標軌道と位置検出部３による検出位置とを基に、移動目
標軌道に被制御体１が追従して移動するように駆動部２
を制御する追従制御部７とを有し、軌道発生部６は、移
動目標時間を基に、被制御体１の移動が完了する時点に
於ける位置補正値を位置補正部５を参照して予測し、被
制御体１の現在位置と指令位置との間の第１の移動距離
を位置補正値により修正し、この修正された第２の移動
距離、即ち、現在位置と指令位置との間の全移動距離を
修正した全移動距離を基に、加速，減速パターンを示す
代数多項式による移動目標軌道を求め、この移動目標軌
道に被制御体１を追従制御するように追従制御部７によ
り駆動部２を制御して位置決めするものである。

【００１６】

【作用】ヘッド等の被制御体１を、ボイスコイルモータ
等を含むアクチュエータ等の駆動部２によってディスク
のトラック等の指令位置に移動させて位置決めするもの
であり、位置検出部３は、ディスク上のトラック数のカ
ウント等により被制御体１の位置を検出する。従って、
演算制御部４は、移動指令が与えられると、軌道発生部
６に於いて、被制御体１の現在位置と指令位置とを基
に、被制御体１の仮の全移動距離を求め、その全移動距
離に対応する移動目標軌道を算出する。

【００１７】そして、仮の全移動距離による移動目標軌
道に従った被制御体１の移動完了時点を推測し、その位
置に於ける位置補正値を位置補正部５を参照して予測す
る。この位置補正部５は、例えば、複数の被制御体１に
対しては各被制御体１対応に、又ディスクのセクタ対応
に位置補正量を格納したテーブル構成とすることができ
る。従って、現在位置に於ける位置補正量と、仮の移動
先に於ける位置補正量とを求め、それらの位置補正量に
よって全移動距離を修正する。この修正された全移動距
離を基に移動目標軌道を算出する。このような全移動距
離の修正処理を繰り返すこともでき、それによって移動
目標軌道の誤差を零に近づけることができる。又移動目
標軌道は、被制御体１が指令位置に到達した時の目標加
速度の微分値が零となるような加速，減速パターンを表
す代数多項式により求めるものであり、追従制御部７
は、この移動目標軌道に従って駆動部２を制御し、被制
御体１が指令位置に到達した時点では加速度が零となる
ことにより、位置決めの整定を高速化することができ
る。

【００１８】

【実施例】図２は本発明の実施例のブロック図であり、
１１はディスク機構部、１２はディスク、１３，１４は
ヘッド、１５はアクチュエータ、１６はリード・ライト
増幅器（ＡＭＰ）、１７はライトデータＷＤを変調する
ライト変調器、１８はＡＧＣ増幅器（ＡＧＣ）、１９は
リードデータＲＤを出力するリード復調器、２０は振幅
検出器、２１はサーボ信号復調器、２２はパワー増幅器
（ＰＡＰ）、２３はディジタル・シグナル・プロセッサ
（ＤＳＰ）、２４はメモリ、２５はシリンダカウンタ、
２６はセクタカウンタ、２７はＡＤ変換器（ＡＤＣ）、
２８はＤＡ変換器（ＤＡＣ）、２９はバス回路である。

【００１９】この実施例は、ハイブリッドサーボ方式の
場合を示し、ヘッド１３，１４が図１に於ける被制御体
１に対応し、アクチュエータ１５が駆動部２に対応し、
ヘッド１４とサーボ信号復調器２１が位置検出部３に対
応し、ディジタル・シグナル・プロセッサ２３やメモリ
２４を含む構成が演算制御部４に対応し、メモリ２４を
含む構成が位置補正部５に対応する。又ディスク機構部
１１は、データ面とサーボ面とを有する１枚のディスク
１２に対して、アクチュエータ１５によって位置決めさ
れるヘッド１３，１４を対向させた場合の概略構成を示
し、図示を省略したスピンドルモータによってディスク
１２は一定速度で回転される。なお、ディスク１２は複
数枚設けることも可能であり、その場合は、１面をサー
ボ面とし、残りの面をデータ面とし、各データ面の特殊
トラックにサーボ情報が記録される。

【００２０】ディスク１２のサーボ面からヘッド１４に
よりサーボ情報が読出されてサーボ信号復調器２１に加
えられ、復調された２相サーボ信号はＡＤ変換器２７に
加えられ、ヘッド１４の移動によって得られるシリンダ
交差パルスがシリンダカウンタ２５に加えられ、セクタ
パルスがセクタカウンタ２６に加えられる。又ＡＧＣ増
幅器１８と振幅検出器２０とにタイミング信号が加えら
れる。又ライトデータＷＤはライト変調器１７によりＭ
ＦＭ等の変調方式に従って変調され、リード・ライト増
幅器１６により増幅されてヘッド１３に加えられ、ディ
スク１２に書込まれる。又ディスク１２からヘッド１３
により読出された信号はリード・ライト増幅器１６によ
り増幅され、ＡＧＣ増幅器１８により所定のレベルとな
るように増幅され、リード復調器１９により復調されて
リードデータＲＤとなる。

【００２１】ＡＧＣ増幅器１８は、ヘッド１３により特
殊シリンダ上のサーボ情報を読出した時に、ＡＧＣ部に
対してはＡＧＣ機能を働かせ、ＰｏｓＡ部及びＰｏｓＢ
部に対してはＡＧＣ機能をホールドし、ＡＧＣ機能をホ
ールドした時のＰｏｓＡ部とＰｏｓＢ部との再生信号の
差を振幅検出器２０により検出して、ＡＤ変換器２７に
加える。即ち、ヘッド１４によるサーボ情報に従った位
置と、ヘッド１３によるサーボ情報に従った位置との差
を位置ずれとすることができる。この位置ずれ量を、例
えば、セクタ対応或いは所定数のセクタおきに求めて、
例えば、メモリ２４に形成された位置補正テーブルに格
納する。

【００２２】シリンダカウンタ２５のカウント内容がヘ
ッド１３，１４の現在シリンダ位置を示し、セクタカウ
ンタ２６のカウント内容がヘッド１３，１４の現在セク
タ位置を示すから、ディジタル・シグナル・プロセッサ
２３は、指令位置に対するヘッドの移動距離を求めるこ
とができる。この移動距離は、位置ずれを考慮していな
いので、位置補正テーブルを参照して移動目標軌道を修
正し、修正された移動目標軌道に追従するように、パワ
ー増幅器２２を介してアクチュエータ１５を制御する。

【００２３】図３は本発明の実施例の演算制御部の機能
ブロック図であり、３１は軌道発生部、３２は追従制御
部、３３は位置補正部、３４は駆動回路、３５はアクチ
ュエータ、３６は検出器、３７は移動時間計算部、３８
は移動距離補正計算部、３９は移動時間再計算部、４０
は軌道ゲイン計算部、４１は駆動状態判定部、４２は正
規化計算部、４３は軌道計算部、４４は位置補正テーブ
ル、４５は状態推定器、４６は状態制御器である。前述
の軌道発生部３１と追従制御部３２とを含む演算制御部
は、ディジタル・シグナル・プロセッサ２３の演算機能
によって実現することができる。

【００２４】移動距離指示値Ｌ₀と定速モード開始距離
Ｌｍとが移動時間計算部３７に加えられ、移動開始時の
セクタ番号Ｓｏｌｄが移動距離補正計算部３８に加えら
れ、移動開始以前に選択されていたヘッド番号Ｈｏｌｄ
と移動完了時に選択されるヘッド番号Ｈｎｅｗとが位置
補正部３３に加えられる。即ち、ヘッド切替えが行われ
た時に、前のヘッド番号Ｈｏｌｄと新たなヘッド番号Ｈ
ｎｅｗとが位置補正部３３に加えられる。移動時間計算
部３７は、仮移動目標時間Ｔｄと最高軌道速度Ｖｍａｘ
ｄと仮移動距離Ｌｄとを求める。この場合、式（６）に
よる補正は行わない。移動距離補正計算部３８は、移動
時間計算部３７からの仮移動目標時間Ｔｄと最高軌道速
度Ｖｍａｘｄと、移動開始時のセクタ番号Ｓｏｌｄと、
位置補正テーブル４４からの位置補正値とが加えられ
て、移動距離補正量Ｌｃｏｒｒを求める。移動時間再計
算部３９は、この移動距離補正量Ｌｃｏｒｒと仮移動距
離Ｌｄとから移動目標時間Ｔと加減速距離Ｌｄｒｖと補
正された全移動距離Ｌとを求める。軌道ゲイン計算部４
０は、移動目標時間Ｔと加減速距離Ｌｄｒｖとからフィ
ードフォワード利得Ｇｆｆと最高軌道速度Ｖｍａｘとを
求める。

【００２５】駆動状態判定部４１は、定速モード開始距
離Ｌｍと、加減速距離Ｌｄｒｖと、補正された全移動距
離Ｌと、検出器３６によるヘッドの検出位置Ｘｎとが入
力されて、加速中，減速中，定速中の状態を示す制御状
態情報ｓｔａｔｅと、残り移動距離Ｌ−Ｘｎとを求め、
正規化計算部４２により正規化時間Ｔｎを求める。軌道
計算部４３は、フィードフォワード利得Ｇｆｆと、最高
軌道速度Ｖｍａｘと、正規化時間Ｔｎとが入力されて、
フィードフォワード電流ＴｒｊＵｎと目標速度ＴｒｊＶ
ｎとを求める。

【００２６】追従制御部３２の状態推定器４５は、検出
器３６からの検出位置Ｘｎと、状態制御器４６からの駆
動電流Ｕｎとが入力され、推定速度ＥｓｔＶｎを求め
る。又状態制御器４６は、フィードフォワード電流Ｔｒ
ｊＵｎと目標速度ＴｒｊＶｎと推定速度ＥｓｔＶｎとが
入力され、駆動電流Ｕｎを求めて駆動回路３４に加え
る。それによって駆動回路３４はアクチュエータ３５に
駆動電流を加えて位置決めを行うことになる。

【００２７】図４及び図５は本発明の実施例のフローチ
ャートであり、各部の動作をステップ（ａ）〜（ｕ）に
より示す。軌道発生部３１は、前述のように、定速モー
ド開始距離Ｌｍと、現在位置と指令位置との差の移動距
離Ｌ₀と、現在のセクタカウンタの値、即ち、移動開始
時のセクタ番号Ｓｏｌｄと、検出器３６からの検出位置
Ｘｎとが入力される。又位置補正部３３の位置補正テー
ブル４４に、移動前後のヘッド選択アドレス、即ち、現
在位置のヘッドのヘッド番号Ｈｏｌｄと、新たに選択さ
れたヘッドのヘッド番号Ｈｎｅｗとが入力される。

【００２８】ステップ（ａ）；移動時間計算部３７は、
移動指令距離Ｌ₀と定速モード開始距離Ｌｍとを基に、
仮加減速距離Ｌｄと、仮移動目標時間Ｔｄと、仮最大軌
道速度Ｖｍａｘｄとを次式により算出する。Ｌｄ＝ｍｉｎ（Ｌ₀，Ｌｍ） …（９）Ｔｄ＝Ｔｍ（Ｌｄ／Ｌｍ）ⁱ …（１０）Ｖｍａｘｄ＝（３５／１６）・（Ｌｄ／Ｔｄ） …（１１）Ｎ＝０ …（１２）

【００２９】前述の式（９）に於いて、ｍｉｎ（ｘ，
ｙ）は、ｘとｙとの中の小さい方を選択することを示す
もので、移動指令距離Ｌ₀と定速モード開始距離Ｌｍと
の何れか小さい方を仮加減速距離Ｌｄとする。又式（１
０）に於いて、ＴｍはＬ＝Ｌｍの時の移動目標時間であ
り、ｉ＝１／２〜１／３程度に選択することができる。
この実施例に於いては、Ｔｍを磁気ディスク装置の平均
シーク時間の設計値とし、ｉ＝１／２．８とする。又軌
道の最高目標速度は、式（２）からｔ_n＝１／２の時に
生じるので、この場合の仮最大目標速度Ｖｍａｘｄは式
（１１）に示すものとなる。又サンプリング回数を計数
するカウンタＮは初期化して零とする。

【００３０】ステップ（ｂ）；ステップ（ｂ）はステッ
プ（ｃ）〜（ｆ）からなり、移動距離補正計算部３８
は、仮移動目標時間Ｔｄと仮最大目標速度Ｖｍａｘｄと
を与えられて、移動距離補正量Ｌｃｏｒｒを求めるもの
で、先ず、Ｌ₀≦Ｌｍについて判定する（ｃ）。なお、
各判断ステップに於けるＮは否定、Ｙは肯定を示す。Ｌ
₀≦Ｌｍの場合、即ち、仮移動距離Ｌ₀が定速モード開
始距離Ｌｍより短い場合は、定速モードを含まないもの
であるから、次式により移動中に通過するセクタ数Ｓｄ
を算出する（ｄ）。Ｓｄ＝Ｆｒ・Ｎｓ・Ｔｄ …（１３）ここで、Ｆｒは磁気ディスクの毎秒当たりの回転数、Ｎ
ｓは１トラック当たりのセクタ数である。

【００３１】又ステップ（ｃ）に於いてＬ₀＞Ｌｍの場
合、仮移動距離Ｌ₀が定速モード開始距離Ｌｍより長い
為に定速モードを含むことになるから、次式により移動
中に通過するセクタ数Ｓｄを算出する（ｅ）。Ｓｄ＝Ｆｒ・Ｎｓ・〔Ｔｍ＋｛（Ｌ₀−Ｌｍ）／Ｖｍａｘｄ｝〕 …（１４）ここで、（Ｌ₀−Ｌｍ）／Ｖｍａｘｄは、定速モードで
移動している時間を示しており、Ｔｍは加減速に要する
時間を示している。

【００３２】次のステップ（ｆ）に於いては、移動完了
時のセクタカウンタの値Ｓｎｅｗを推定する。即ち、現
在のセクタカウンタ値がＳｏｌｄであり、移動時にＳｄ
個のセクタを通過するから、Ｓｎｅｗ＝（Ｓｏｌｄ＋Ｓｄ）％Ｎｄ …（１５）により算出される。ここで、「％」は、モジュロ（剰
余）演算記号を示し、Ｓｎｅｗは、（Ｓｏｌｄ＋Ｓｄ）
をＮｄで割った剰余を示す。従って、Ｓｎｅｗは、０か
らＮｓ−１の範囲の整数値となる。

【００３３】この推定セクタカウンタ値Ｓｎｅｗを用い
て、仮移動距離Ｌ₀に対する補正量Ｌｃｏｒｒを次式で
求める。Ｌｃｏｒｒ＝ＰｏｓＣｏｒｒ〔Ｓｎｅｗ，Ｈｎｅｗ〕 −ＰｏｓＣｏｒｒ〔Ｓｏｌｄ，Ｈｏｌｄ〕 …（１６）ここで、ＰｏｓＣｏｒｒ〔〕は位置補正部３３の位置
補正テーブル４４を示し、セクタカウンタ値とヘッド選
択アドレスとをポインタとして、位置補正テーブル４４
を参照する。従って、この補正量Ｌｃｏｒｒを求めるに
は、位置補正テーブルを２回参照することになる。

【００３４】ステップ（ｇ）；補正量Ｌｃｏｒｒは正負
何れかの値であり、移動時間再計算部３９は、この補正
処理Ｌｃｏｒｒにより仮加減速距離Ｌｄ及び仮移動距離
Ｌ₀を修正して、近似加減速距離Ｌｄｒｖ及び近似全移
動距離Ｌを次式で求める。Ｌｄｒｖ＝Ｌｄ＋Ｌｃｏｒｒ …（１７）Ｌ＝Ｌ₀＋Ｌｃｏｒｒ …（１８）次に、式（１７）により近似加減速距離Ｌｄｒｖを用い
て移動目標時間Ｔを近似的に次式で求める。Ｔ＝Ｔｍ・（Ｌｄｒｖ／Ｌｍ）^1/2.8 …（１９）

【００３５】ステップ（ｈ）；軌道ゲイン計算部４０
は、移動目標時間Ｔと加減速距離Ｌｄｒｖとから、フィ
ードフォワード利得Ｇｆｆと、最高軌道速度Ｖｍａｘと
を次式で求める。Ｇｆｆ＝８４０×（Ｌｄｒｖ／Ｔ²） …（２０）Ｖｍａｘ＝１４０×（Ｌｄｒｖ／Ｔ） …（２１）

【００３６】ステップ（ｉ）；ステップ（ｉ）は、図５
に示すように、ステップ（ｋ）〜（ｎ）からなり、駆動
状態判定部４１は、加減速距離Ｌｄｒｖと移動距離Ｌと
検出器３６からの検出位置Ｘｎとが入力されて、ステッ
プ（ｋ）〜（ｎ）の処理を行うものである。又各サンプ
リング周期毎に得られる検出位置Ｘｎを基にステップ
（ｊ）〜（ｕ）の処理が繰り返される。即ち、ステップ
（ｊ）に於いてサンプリングにより入力データが得られ
たことを判定（Ｙ）し、ステップ（ｉ）に移行し、ステ
ップ（ｋ）以下の処理を行うものである。ステップ
（ｉ）に於いては、先ず、Ｌ≦Ｌｍについて判定し
（ｋ）、Ｌ≦Ｌｍの場合、即ち、移動距離Ｌが定速モー
ド開始距離Ｌｍより短い為に定速モードを含まない場合
は、Ｘｎ＜（Ｌｄｒｖ／２）か否かを判定し（ｌ）、Ｘ
ｎ＜（Ｌｄｒｖ／２）の場合、即ち、検出位置Ｘｎが加
減速距離Ｌｄｒｖの半分以下の時は、加速状態ｓｔａｔ
ｅ＝１と判定する。この場合の目標加速度は、図１０に
示すように、正規化時間ｔ_nが０≦ｔ_n≦１／２の範囲
にある場合を示し、従って、検出位置Ｘｎが加減速距離
Ｌｄｒｖの１／２を超えたか否かで加速か減速かの判定
をすることができる。

【００３７】又ステップ（ｌ）に於いて、Ｘｎ＜（Ｌｄ
ｒｖ／２）でない場合は、減速状態ｓｔａｔｅ＝−１と
判定する。又ステップ（ｋ）に於いて、Ｌ≦Ｌｍでない
場合、即ち、移動距離Ｌが定速モード開始距離Ｌｍより
長く、加速モードと減速モードとの中間に定速モードを
含ませる場合、Ｘｎ＜（Ｌｄｒｖ／２）か否かを判定し
（ｍ）、Ｘｎ＜（Ｌｄｒｖ／２）の場合は、加速状態ｓ
ｔａｔｅ＝１と判定する。又ステップ（ｍ）に於いて、
Ｘｎ＜（Ｌｄｒｖ／２）でない場合は、（Ｌ−Ｘｎ）＜
（Ｌｄｒｖ／２）か否かを判定し（ｎ）、（Ｌ−Ｘｎ）
＜（Ｌｄｒｖ／２）の場合は、減速状態ｓｔａｔｅ＝−
１と判定し、（Ｌ−Ｘｎ）＜（Ｌｄｒｖ／２）でない場
合は、定速状態ｓｔａｔｅ＝０と判定する。又残り移動
距離はＬ−Ｘｎにより与えられる。

【００３８】ステップ（ｏ）；正規化計算部４２は、ス
テップ（ｐ），（ｑ），（ｒ）の処理により正規化時間
Ｔｎを求めるものであり、正規化サンプリング時間Ｔｕ
＝Ｔｓ／Ｔ（ここで、Ｔｓはサンプリング周期）と制御
状態ｓｔａｔｅと残り移動距離（Ｌ−Ｘｎ）とが入力さ
れて、加速状態ｓｔａｔｅ＝１の時は、Ｔｎ＝Ｎ・Ｔｕ
とする（ｑ）。この場合のＮは、軌道計算開始からＮ回
目のサンプリングであるこを示す。又定速状態ｓｔａｔ
ｅ＝０の時は、Ｔｎ＝０．５とし（ｐ）、減速状態ｓｔ
ａｔｅ＝−１の時は、Ｔｎ＝ＮｏｒｍＴａｂｌｅ〔Ｌ−
Ｘｎ〕とする（ｒ）。なお、ＮｏｒｍＴａｂｌｅ〔Ｌ−
Ｘｎ〕は、正規化目標位置ｙについて、ｙ＝ｘ⁴（３５
−８４ｘ＋７０ｘ²−２０ｘ³）の式（即ち、式(1) ）
をｘについて解いた値のテーブルであり、このテーブル
により実測位置から正規化時間を求めることができる。
例えば、ｙ＝０．５〜１．０に対するｘの値を格納して
おくことができる。

【００３９】ステップ（ｓ）；軌道計算部４２は、軌道
ゲイン計算部４０からのフィードフォワード利得Ｇｆｆ
と最高軌道速度Ｖｍａｘと正規化計算部４２からの正規
化時間Ｔｎとが入力されて、ＴｒｊＵｎ＝Ｇｆｆ・Ｔｎ²（１−Ｔｎ²）（０．５−Ｔｎ） …（２２）ＴｒｊＶｎ＝Ｖｍａｘ・Ｔｎ³（１−Ｔｎ³） …（２３）により、フィードフォワード電流ＴｒｊＵｎと目標速度
ＴｒｊＶｎとを算出して、追従制御部３２の状態制御器
４６に入力する。

【００４０】ステップ（ｔ）；追従制御部３２の状態推
定器４５は、検出器３６からの検出位置Ｘｎと、状態制
御器４６からの駆動電流Ｕｎとが入力されて、ＥｓｔＸｎ＝（１−Ｌ₁）ＥｓｔＸｎ-1＋ＥｓｔＶｎ-1＋ＧｍＵｎ-1 ＋Ｌ₁・Ｘｎ …（２４）ＥｓｔＶｎ＝−Ｌ₂・ＥｓｔＸｎ-1＋ＥｓｔＶｎ-1 ＋２Ｇｍ・Ｕｎ-1＋Ｌ₂・Ｘｎ …（２５）Ｇｆｂ＝ＧＴａｂｌｅ〔ＥｓｔＶｎ〕 …（２６）により推定位置ＥｓｔＸｎと推定速度ＥｓｔＶｎとフィ
ードバック利得Ｇｆｂとを求める。なお、定数Ｇｍは、Ｇｍ＝（Ｋｆ・Ｔｓ²・Ｇｄｒｖ・Ｇｓｎｓ）／（２Ｍ・Ｌｔｐ）で与えられる。ここで、Ｇｄｒｖは駆動回路３４の利
得、Ｇｓｎｓは検出器３６の利得であり、Ｌｔｐはトラ
ックピッチである。又Ｌ₁，Ｌ₂は状態推定器（オブザ
ーバ）の特性を決める定数であり、状態推定器の設計法
を用いて決定する。この設計法は、例えば、「ダイナミ
ックシステムのディジタル制御」（著Ｇ．Ｆ．フランク
リン及びＪ．Ｄ．パウエル）に詳細に説明されている。
又（２６）式は、推定速度ＥｓｔＶｎに対応してフィー
ドバック利得Ｇｆｂを格納したテーブルＧＴａｂｌｅ
〔ＥｓｔＶｎ〕からフィードバック利得Ｇｆｂを読出す
ことを示す。又サンプリングカウンタをインクレメント
する（Ｎ＝Ｎ＋１）。

【００４１】ステップ（ｕ）；状態制御器４６は、フィ
ードフォワード電流ＴｒｊＵｎと目標速度ＴｒｊＶｎと
推定得度ＥｓｔＶｎとフィードバック利得Ｇｆｂとが入
力されて、Ｕｎ＝ＴｒｊＵｎ＋Ｇｆｂ・（ＴｒｊＶｎ−ＥｓｔＶｎ） …（２７）により駆動電流Ｕｎを算出する。この駆動電流Ｕｎを駆
動回路３４を介してアクチュエータ３５に加えることに
より、目標移動軌道に追従し、且つ安定に位置決め制御
を行うことができる。

【００４２】図６は位置補正テーブルの説明図であり、
位置補正部３３（図３参照）の位置補正テーブル４４
は、ヘッド番号Ｈｅａｄ０〜Ｈｅａｄ（Ｍ−１）のＭ個
のヘッド対応に、セクタ番号Ｓｃｔ０〜Ｓｃｔ（Ｎ−
１）のＮ個のセクタに於ける位置補正量がシリンダ（ｃ
ｙｌ）を単位で格納されている。例えば、ディスク１２
₀のセクタ番号Ｓｃｔ０に位置するヘッド１３₀（Ｈｅ
ａｄ０）の位置補正量は＋０．１２、ディスク１２₁の
セクタ番号Ｓｃｔ０に位置するヘッド１３₁（Ｈｅａｄ
１）の位置補正量は、＋０．６１、又ヘッド番号Ｈｅａ
ｄ２の図示を省略したヘッドの位置補正量は、−０．３
１の場合を示している。この位置補正テーブル４４は、
電源投入時や所定時間毎等に於いて、サーボ専用面のサ
ーボ情報による位置と、データ面の特殊トラックのサー
ボ情報による位置とを基に、位置補正量を求めて、随時
修正することができる。

【００４３】従って、現在位置のセクタ番号Ｓｏｌｄと
移動前のヘッド番号Ｈｏｌｄとにより位置補正テーブル
４４をアクセスして、位置補正量Ｌｃｏを読出し、仮移
動距離Ｌｄに基づく移動完了時点の予測したセクタ番号
Ｓｎｅｗと、新しく選択されたヘッドの番号Ｈｎｅｗと
により、位置補正テーブル４４を再度アクセスして、位
置補正量Ｌｃ₁を読出し、それらを式（１６）に従って
演算することにより、仮移動距離Ｌｄを修正する為の移
動補正量Ｌｃｏｒｒが得られる。即ち、現在位置から指
令位置への全移動距離を仮全移動距離Ｌｄとし、その仮
全移動距離Ｌｄを基に仮移動目標時間Ｔｄを求め、その
仮移動目標時間Ｔｄによる仮移動目標軌道を求め、それ
による移動完了時点の位置の位置補正量を求めて、仮移
動距離Ｌｄを修正して、実際に移動させるべき距離を求
める。即ち、位置補正量は１シリンダ以下の小数点の値
であるから、１シリンダ以下の精度で位置決めの近似を
することができる。又１回の修正処理によって必要な精
度の移動距離が得られない場合は、修正された全移動距
離を仮移動距離として、前述の処理を繰り返すことにな
る。又本発明は、磁気ディスク装置や光ディスク装置以
外の他の位置決め制御する為の各種の被制御体に対して
も適用することができるものである。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、演算制
御部４の軌道発生部６に於いて、現在位置と指令位置と
の間の第１の移動距離、即ち、全移動距離を仮全移動距
離として、仮移動目標軌道を求め、位置補正部５を参照
して被制御体１の移動完了時点の位置補正値を求め、こ
の位置補正値により第１の移動距離を修正し、修正され
た第２の移動距離、即ち、現在位置と指令位置との間の
全移動距離を位置補正値により補正した全移動距離を求
めて第２の移動距離とし、この第２の移動距離を基に移
動目標軌道を求め、この移動目標軌道に追従させて被制
御体１を移動させて位置決めするもので、指令位置及び
現在位置からこの指令位置までの距離に対応した位置ず
れを補正することにより、正確な位置決めが可能とな
る。従って、磁気ディスク装置に適用した場合には、複
数のヘッド間の位置ずれに対してもそれぞれ位置ずれを
補正して、正確な位置決めを行うことができる。又その
場合の移動目標軌道は、加速，減速パターンを表す代数
多項式により求めるものであり、その移動目標軌道に従
って追従制御部７により駆動部２を制御し、位置ずれを
補正した正確な指令位置に、高速且つ安定に被制御体１
を位置決めすることができる利点がある。

【００４５】又図７は本発明の実施例の効果説明図であ
り、横軸はシリンダを単位とした全移動距離〔ｃｙ
ｌ〕、縦軸は実測による実移動時間〔ｍｓ〕及び実移動
時間の分布の標準偏差を示し、又実線曲線は本発明の実
施例、点線曲線は従来例を示す。又Ｍａｘ，Ａｖｅ，Ｍ
ｉｎは１シリンダの移動指令を与えた時の実移動時間の
分布の最大値、平均値、最小値を示し、ＳｔｄＤｅｖは
標準偏差を示す。即ち、１シリンダの移動指令に対して
位置修正後の全移動距離は０．３７５〜１．６２５シリ
ンダの範囲で変化し、位置補正量が零の場合は、本発明
の実施例も従来例も約２ｍｓ程度の実移動時間で移動完
了となり、その場合のばらつきも小さいものとなる。

【００４６】しかし、位置補正を行った場合は、本発明
の実施例によれば、位置補正を行うことによる１シリン
ダ分以下の値を含む修正した全移動距離を求め、それに
よる移動目標軌道を求めるから、実線曲線で示すよう
に、実移動時間の最大値Ｍａｘと最小値Ｍｉｎのばらつ
きが小さく、且つ０．３７５〜１．６２５の全移動距離
に比例して実移動時間は１．５ｍｓ〜２ｍｓの変化とな
る。これに対して、従来例に於いては、１シリンダの移
動指令に対する移動目標軌道を求めて、指令位置に到達
してから位置ずれを補正する制御が行われることになる
から、全移動距離に対してＶ字状の点線曲線で示す特性
となり、位置修正量が大きくなる程、正確な位置決めが
できていないことが判る。例えば、０．４シリンダの全
移動距離の場合、実移動時間の最大値Ｍａｘは３．８ｍ
ｓ、最小値Ｍｉｎは２．２ｍｓとなり、本発明の実施例
に比較して実移動時間が大きく且つばらつきが大きくな
る。即ち、標準偏差ＳｔｄＤｅｖの曲線で示すように、
本発明の実施例によれば、実移動時間の変動が小さいこ
とが判り、安定且つ高速に位置決めすることができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例のブロック図である。

【図３】本発明の実施例の演算制御部のブロック図であ
る。

【図４】本発明の実施例のフローチャートである。

【図５】本発明の実施例のフローチャートである。

【図６】本発明の実施例の位置補正テーブルの説明図で
ある。

【図７】本発明の実施例の効果説明図である。

【図８】磁気ディスク装置の説明図である。

【図９】従来例の制御特性説明図である。

【図１０】従来例の目標軌道の説明図である。

【図１１】従来例の定速モードを含む目標軌道の説明図
である。

【図１２】データ面サーボ信号の説明図である。

【符号の説明】

１被制御体２駆動部３位置検出部４演算制御部５位置補正部６軌道発生部７追従制御部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被制御体（１）を移動させて指令位置に
位置決めする駆動部（２）と、前記被制御体（１）の位
置を検出する位置検出部（３）と、該位置検出部（３）
による前記被制御体（１）の検出位置と前記指令位置と
を基に、前記駆動部（２）を制御する演算制御部（４）
と、前記被制御体（１）の位置補正値を格納した位置補
正部（５）とを備え、前記演算制御部（４）は、前記被制御体（１）の現在位
置と前記指令位置との間の第１の移動距離を基に移動目
標軌道を算出する軌道発生部（６）と、該軌道発生部
（６）からの前記移動目標軌道と前記位置検出部（３）
による検出位置とを基に、前記移動目標軌道に前記被制
御体（１）が追従して移動するように前記駆動部（２）
を制御する追従制御部（７）とを有し、前記軌道発生部（６）は、移動目標時間を基に前記被制
御体（１）の移動が完了する時点に於ける位置補正値を
前記位置補正部（５）を参照して予測し、前記被制御体
（１）の現在位置と前記指令位置との間の前記第１の移
動距離を前記位置補正値により修正し、該修正された第
２の移動距離を基に、加速，減速パターンを示す代数多
項式による移動目標軌道を求め、該移動目標軌道に前記
被制御体（１）を追従制御するように前記追従制御部
（７）は前記駆動部（２）を制御して位置決めすること
を特徴とする位置決め制御方式。