JP2760406B2 - 位置決め制御装置及びそれを用いた情報記録再生装置 - Google Patents

位置決め制御装置及びそれを用いた情報記録再生装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、移動体を現在の位置から目標位置に向けて
移動させる駆動手段と、前記駆動手段に目標位置までの
残差距離に応じた規準速度を与え、移動体の速度が規準
速度に追従するように駆動手段を制御することによって
目標位置で移動体の速度をゼロとする制御手段とを備
え、前記制御手段は、前記残差距離が規準となる距離よ
り大きいときには第1の加速度で加速または減速される
規準速度を駆動手段に与え、前記残差距離が規準となる
距離よりも小さいときには第1の加速度より小さい第2
の加速度で加速または減速される規準速度を駆動手段に
与える位置決め制御装置及びそれを用いた情報記録再生
装置に関する。
[従来の技術] 物体を目標位置に素早く正確に移動させるための位置
決め制御技術は、情報記録再生装置において重要な技術
であり、例えば光磁気ディスク装置において、渦巻き状
の溝からなるトラックに沿って情報が書き込まれた光磁
気ディスクに光磁気ヘッドをアクセスする場合、高速に
回転しているディスクの半径方向の所望のトラック位置
にできるだけ素早く正確に移動させる必要があるため位
置決め制御装置が用いられている。又、磁気ディスクに
おいても同様のトラックがあり、情報の記録再生には所
望のトラックへの高速アクセスが重要な技術であって位
置決め制御装置が用いられている。
従来の光磁気ディスク装置における光磁気ヘッド位置
決め制御方式においては、光磁気ヘッドを高速で移動さ
せ、目標のトラックで速度をゼロ近くまでもっていき、
トラッキングサーボをかける為、速度制御が行なわれて
いる。該速度制御は、2図(a),(b)に示した様
に、目標位置(目標トラック)までの残差距離(残差ト
ラック数)の平方根に比例する規準速度Vrefを発生し、
速度を追従させる閉ループ制御が用いられている。この
方法は、アクチュエータの機構共振(通常2〜3kHz)に
よって、閉ループの帯域が制限され、急減速を行なうと
追従性が悪くなり、シーク動作完了時の速度がゼロにで
きずに目標位置をオーバーランしてしまうという問題点
がある。この問題点を解決する第1の方法としては、加
速時に大電流を流して短時間に加速し、減速を緩やかに
行う方法がある。しかしながらこの方法は、減速時に加
速度能力を十分使い切らないで、徐々に減速していくた
めシーク時間の増大を招いていた。
次に、この第1の方法の問題点を解決した第2の方法
を第3図(a)(b)に示す。
この方法は、アクセス距離の大部分を開ループBang−
Bang駆動で制御し、目標位置の直前から閉ループ速度制
御に切り換えるという方法である。この方法を用いる
と、減速時に大電流によって急減速ができるのでシーク
時間の縮少が可能となる。しかしながら、Bang−Bang制
御時は開ループ制御であるので、摩擦、外力などの影響
により適切な加速・減速ポイントからずれるとオーバー
ランしたり、逆に速度ゼロの時、まだ残差距離が多大に
残っていたりする。この為、加速・減速切替位置の最適
化をはかるために、ためしシークを行ない、学習した加
速・減速位置を決定するという複雑な制御法が必要とな
るという問題点があった。
さらに、この第2の手法の問題点を解決した第3の手
法を第4図(a)(b)に示す。第4図(a)は、速度
制御を行なう減速曲線である。可動部材は、規準速度V
refに追従すべく、速度制御閉ループが組まれる。加速
と減速の途中までは、加速度αによる速度曲線を規準
速度Vrefにして、速度制御閉ループが組まれ、所定の残
差距離SPになった所で、加速度αによる緩やかな速度
曲線を規準速度Vrefにして、速度制御閉ループが組まれ
る。よって所定の残差距離SPまでは目標値に達すべく、
急加速、急減速で加速、減速が行なわれ、目標位置直前
で緩やかな速度曲線に追従する。よって、加速と減速の
大部分を閉ループで最大加速度、最大減速度が得られ、
かつ減速の終了間際において低速用の基準曲線に切り替
えることで、制御構成が単純で、制御が容易で、短時間
シークが可能な位置決め制御法となる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、第4図(a)(b)に示した従来の第
3の手法では、2段階切り替え速度曲線における切り替
えポイントが、残差距離SPの値に固定になっていたた
め、シーク距離の長短によっては、適切な場合もある
が、有効に用いられない場合もあった。つまり適切な場
合のシーク距離より長い際は、さらに切り替えポイント
が長い方が有効であり、又、適切な場合のシーク距離よ
り短い際は、さらに切り替えポイントが短かい方が有効
である。この様に、シーク距離によって最適な残差距離
SPが変動するが、従来の第3の手法では、切り替えポイ
ントが固定になっていたため、シーク距離の長短に対応
できるないという問題点があった。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上述した課題を解決するための手段とし
て、移動体を現在の位置から目標位置に向けて移動させ
る駆動手段と、前記駆動手段に目標位置までの残差距離
に応じた規準速度を与え、前記移動体の速度が該規準速
度に追従するように前記駆動手段を制御することによっ
て目標位置で前記移動体の速度をゼロとする制御手段と
を備え、 前記制御手段は、前記残差距離が規準となる距離より
大きいときには第1の加速度で減速される第1の規準速
度を前記駆動手段に与え、 該第1の規準速度に達するまで前記移動体を加速した
後、該移動体の速度が前記第1の規準速度に追従するよ
うに前記駆動手段を制御し、前記残差距離が前記規準と
なる距離よりも小さくなったら、前記第1の規準速度
を、前記第1の加速度より小さい第2の加速度で減速さ
れる第2の規準速度に切り替え、前記移動体の速度が該
第2の規準速度に追従するように前記駆動手段を制御す
る位置決め装置において、 前記規準となる距離を、現在の位置から目標位置まで
の距離に応じて変更する手段を設けたことを特徴とする
位置決め制御装置を提供するものである。
また、本発明は、上記課題を解決するための手段とし
て、情報記録媒体に並設された複数のトラックの1つに
情報の記録または再生を行う記録再生手段と、前記記録
再生手段を現在位置しているトラックから目標トラック
に向けて移動させる駆動手段と、前記駆動手段に前記目
標トラックまでの残差トラック数に応じた規準速度を与
え、前記記録再生手段の速度が該規準速度に追従するよ
うに前記駆動手段を制御することによって前記目標トラ
ックで前記記録再生手段の速度をゼロとする制御手段と
を備え、 前記制御手段は、前記残差トラック数が規準となるト
ラック数より大きいときには第1の加速度で減速される
第1の規準速度を前記駆動手段に与え、該第1の規準速
度に達するまで前記移動体を加速した後、該移動体の速
度が前記第1の規準速度に追従するように前記駆動手段
を制御し、 前記残差トラック数が前記規準となるトラック数より
も小さくなったら、前記第1の規準速度を、前記第1の
加速度より小さい第2の加速度で減速される第2の規準
速度を切り替え、前記移動体の速度が該第2の規準速度
に追従するように前記駆動手段を制御する情報記録再生
装置において、 前記規準となるトラック数を、前記記録再生手段が現
在位置しているトラックから目標トラックまでのトラッ
ク数に応じて変更する手段を設けたことを特徴とする情
報記録再生装置を提供するものである。
[作用] 本発明の位置決め制御装置は、現在の位置から目標位
置までの残差距離が規準となる距離より大きいときには
第1の加速度で加速または減速される規準速度を移動体
の駆動手段に与え、前記残差距離が規準となる距離より
小さいときには第1の加速度より小さい第2の加速度で
加速または減速される規準速度を該駆動手段に与える場
合に、前記規準となる距離を、現在の位置から目標位置
までの距離に応じて変更することで、目標位置までの移
動時間の短縮化と、移動制御の安定化とを実現する位置
決め制御装置を提供するものである。
本発明の情報記録再生装置は、現在位置しているトラ
ックから目標トラックまでの残差トラック数が規準とな
るトラック数より大きいときには第1の加速度で加速ま
たは減速される規準速度を記録再生手段の駆動手段に与
え、前記残差トラック数が規準となるトラック数より小
さいときには第1の加速度より小さい第2の加速度で加
速または減速される規準速度を該駆動手段に与える場合
に、前記規準となるトラック数を、前記記録再生手段が
現在位置しているトラックから目標トラックまでのトラ
ック数に応じて変更することで、目標トラックまでの移
動時間の短縮化と、移動制御の安定化とを実現する情報
記録再生装置を提供するものである。
[実施例] 以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に
説明する。
なお、本発明の位置決め制御装置は、情報記録再生装
置に好適に用いられるものであるが、かかる用途に限定
されるものではない。
第1図は本発明の情報記録再生装置たる光磁気ディス
ク装置のブロック図である。
同図において、1はCPUであり、現在アドレスとこれ
からシークする目的のアドレスからシーク距離(移動ト
ラック数)を計算し、DSP(Digital Signal Processo
r)2にデータを引き渡すものである。DSP2はCPU1から
引き渡されたシーク距離データより、最適な切り替えポ
イントSPを計算し、あらかじめ設定されている加速度α
1,加速度αにより、残差距離(残差トラック数)より
目標速度を計算し、規準速度曲線を生成するものであ
る。増巾器3は規準速度と可動部材5の速度誤差を増巾
して所定のゲインを与えるものである。駆動回路4は、
速度誤差信号により実際にリニアモータ等よりなる可動
部材5を駆動するものである。加速度能力は、この駆動
回路の電源電圧と、可動部材5のインピーダンスによっ
て制限される最大の電流値を可動部材5に与えた時に得
られる最大の加速度値を言う。可動部材5に取り付けた
レーザ等を含む後述する光磁気光学系6から出力される
トラック交差波形を用いて、変位検出回路7は変位情報
を作成し、速度検出回路8は速度情報作成する。
DSP2は、変位検出回路7の変位情報と目標トラック位
置から、残差トラック及び規準速度を計算し、次々に、
ある変位での目標規準速度を与えながら、速度制御が行
われ、目標位置に速度がゼロとなる制御が可能となる。
光磁気光学系6は、レーザ光を集光する対物レンズ
9、対物レンズ9をレンズ位置有効範囲内で駆動させる
トラッキングアクチュエータ10、レーザー光源からのレ
ーザー光を対物レンズに照射するためのミラー11、レー
ザー光源、、光センサ等を備えた光学部12等からなる。
光磁気光学系6から放出されたレーザ光は光磁気ディス
ク13に照射され、情報の記録、再生、消去動作が行われ
る。磁界印加手段16は光磁気光学系6の移動とともに移
動し、情報の記録,消去動作時にそれぞれ所定の向きに
磁界を光磁気ディスク13に印加する。光磁気ディスク13
はスピンドルモータ14により一定速度で回転し、その回
転速度はドライバ15で制御される。なお、最適な切り替
えポイントSPは規準となる距離(トラック数)、可動部
材5は駆動手段、光磁気光学系6は記録再生手段(移動
体)、CPU1、DSP2,変位検出回路7,速度検出回路8,増幅
器3,駆動回路4は制御手段を構成する。ただし、DSP2は
規準となる距離を現在の位置(トラック)から目標位置
(目標トラック)までの距離(トラック数)に応じて変
更する手段でもある。
次に、2段階切り替え速度曲線の作成法を示す。
加速度αは、可動部材の出し得る最大減速量であ
り、電流を−I流した時に得られる減速度量である。加
速度αは、前述第2図で説明した速度曲線と同様、限
られた閉ループ帯域で十分目標速度に追従可能な減速度
量で、通常αの1/2〜1/3の値に設定される。切り替え
ポイントの残差距離(残差トラック数)SPは、所望の切
り替え速度VPから一意的に決まる。つまり、速度VPまで
は、加速度αによる速度曲線を用い、速度VPからは、
加速度αによる速度曲線を用いればよい。
一般に、残差距離Sの時、加速度能力αにおいてt秒
後にV=0とする為の目標速度Vrefは、 ,の2式の連立方程式よりtを消去することにより
得られ、 となり、前述した様に残差距離の平方根に比例する規準
速度Vrefが得られる。比例定数Kは加速度能力αの2倍
の平方根となる。
さて、残差距離SPになった所で目標速度Vref=V1とな
る様に、加速度αによる速度曲線と加速度αによる
速度曲線が交わる様に設定して、目標速度Vrefをα
よる速度曲線からαによる速度曲線に乗り移ることが
可能となる様にする必要がある。ここで残差距離SPより
小さくなった所より先は、前述の説明から によれば良いから残差距離SPでの目標速度は となる。逆に残差距離SPというのは、切り替え速度VP
り決定され である。
次に、残差距離SP、つまり目標速度VPになる以前の加
速度αによる速度曲線を設定する必要がある。
加速度αは加速度αにより大きい為、残差距離SP
の時目標速度Vref=VPとなる様に速度曲線を描くと、V
ref=0となった所で、S0だけ目標値より手前に着地し
てまう。つまり、加速度αによる速度曲線は、残差距
離からS0だけ差し引いた所に仮りの残差距離(S−S0
に向かって速度をゼロになる様に目標速度を設定すれば
良い事になり、 となる。
ところで、残差距離S0は、いくらになるかというと、
残差距離SPの時Vref=VPであるので、 より、 となる。
前述より、 であるので、 となる。
よって、残差距離はSPまでは、 で与えられ、残差距離SPからは で与えられる。
さて、切り替えポイントSPの値は、シーク距離SSによ
って最適値が変わるので、例えば、残差距離が、シーク
距離の1/5になった位置を切り替えポイントと設定する
となる。
これを前述の式に代入すると、 残差距離 までは、 で与えられ、 残差距離 からは、 で与えられる。
上記実施例では、切り替えポイントを、シーク距離の
1/5に設定したが、これにかかわるものではなく、例え
ば1/2から1/10程度まで、各キャリッジに最適な値を選
択することが可能である。又、切り替えポイントはシー
ク距離に比例している必要はなく、シーク距離に関する
関数となっていればよい。
また、本発明では、加速度α1,及びαを一定の値と
して説明したが、あらかじめ各キャリッジの加速度能力
を測定しておき、各キャリッジに最適な加速度α1
を設定することにより、よりきめ細かな制御が可能とな
る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の位置決め制御装置によ
れば、加速、減速の大部分を閉ループで、最大加速度、
最大限速度が得られ、かつ減速の終了に間際において、
低速用の規準速度曲線に切り替えることで、制御構成が
単純で、かつ、制御が容易で短時間での移動が可能とな
り、しかも移動距離を考慮して切り替えポイントを設定
しているので、移動距離によらず、最適な移動制御が可
能となる。
また上記位置決め制御装置を用いた本発明の情報記録
再生装置によれば、シークにおける加速、減速の大部分
を閉ループで、最大加速度、最大減速度が得られ、かつ
減速の終了の間際において、低速用の規準速度曲線に切
り替えることで、制御構成が単純で、かつ、制御が容易
で短時間でのシークが可能であり、しかもシーク距離
(移動トラック数)を考慮して切り替えポイントを設定
しているので、シーク距離によらず、最適なシーク制御
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の情報記録再生装置たる光磁気ディス
ク装置のブロック図である。 第2図(a)は従来の閉ループアクセス制御法の規準速
度曲線図であり、第2図(b)はこの閉ループアクセス
制御法の電流波形図である。 第3図(a)は従来の開ループBang−Bang+閉ループア
クセス制御法の規準速度曲線図であり、第3図(b)は
この開ループBang−Bang+閉ループアクセス制御法の電
流波形図である。 第4図(a)は従来の二段階切り替え制御法の規準速度
曲線図であり、第4図(b)は、この二段階切り替え制
御法の電流波形図である。 1:CPU、2:DSP、3:増幅器、4:駆動回路、5:可動部材(リ
ニアモータ)、6:光磁気光学系、7:変位検出回路、8:速
度検出回路、9:対物レンズ、10:トラッキングアクチュ
エータ、11:ミラー、12:光学部、13:光磁気ディスク、1
4:スピンドルモータ、15:ドライバ、16:磁気印加手段。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動体を現在の位置から目標位置に向けて
    移動させる駆動手段と、前記駆動手段に目標位置までの
    残差距離に応じた規準速度を与え、前記移動体の速度が
    該規準速度に追従するように前記駆動手段を制御するこ
    とによって目標位置で前記移動体の速度をゼロとする制
    御手段とを備え、 前記制御手段は、前記残差距離が規準となる距離より大
    きいときには第1の加速度で減速される第1の規準速度
    を前記駆動手段に与え、 該第1の基準速度に達するまで前記移動体を加速した
    後、該移動体の速度が前記第1の規準速度に追従するよ
    うに前記駆動手段を制御し、前記残差距離が前記規準と
    なる距離よりも小さくなったら、前記第1の規準速度
    を、前記第1の加速度より小さい第2の加速度で減速さ
    れる第2の規準速度に切り替え、前記移動体の速度が該
    第2の規準速度に追従するように前記駆動手段を制御す
    る位置決め装置において、 前記規準となる距離を、現在の位置から目標位置までの
    距離に応じて変更する手段を設けたことを特徴とする位
    置決め制御装置。
  2. 【請求項2】情報記録媒体に並設された複数のトラック
    の1つに情報の記録または再生を行う記録再生手段と、
    前記記録再生手段を現在位置しているトラックから目標
    トラックに向けて移動させる駆動手段と、前記駆動手段
    に前記目標トラックまでの残差トラック数に応じた規準
    速度を与え、前記記録再生手段の速度が該規準速度に追
    従するように前記駆動手段を制御することによって前記
    目標トラックで前記記録再生手段の速度をゼロとする制
    御手段とを備え、 前記制御手段は、前記残差トラック数が規準となるトラ
    ック数より大きいときには第1の加速度で減速される第
    1の規準速度を前記駆動手段に与え、該第1の規準速度
    に達するまで前記移動体を加速した後、該移動体の速度
    が前記第1の規準速度に追従するように前記駆動手段を
    制御し、 前記残差トラック数が前記規準となるトラック数よりも
    小さくなったら、前記第1の規準速度を、前記第1の加
    速度より小さい第2の加速度で減速される第2の規準速
    度を切り替え、前記移動体の速度が該第2の規準速度に
    追従するように前記駆動手段を制御する情報記録再生装
    置において、 前記規準となるトラック数を、前記記録再生手段が現在
    位置しているトラックから目標トラックまでのトラック
    数に応じて変更する手段を設けたことを特徴とする情報
    記録再生装置。
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