JP2953403B2 - Settling determination method using mode separation and head positioning control device using the same - Google Patents

Settling determination method using mode separation and head positioning control device using the same

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JP2953403B2
JP2953403B2 JP26995796A JP26995796A JP2953403B2 JP 2953403 B2 JP2953403 B2 JP 2953403B2 JP 26995796 A JP26995796 A JP 26995796A JP 26995796 A JP26995796 A JP 26995796A JP 2953403 B2 JP2953403 B2 JP 2953403B2
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settling
magnetic head
head
target
servo
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成行 柳町
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Nippon Electric Co Ltd
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、モード分離を用い
たセトリング判定方法およびこれを用いたヘッド位置決
め装置に関し、特に、磁気ディスク装置において、迅速
かつ高精度にセトリング判定を行いシーク時間を短縮す
るのに好適なヘッド位置決め制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a settling determination method using mode separation and a head positioning device using the same, and more particularly, to a magnetic disk drive, which quickly and accurately performs settling determination to reduce seek time. The present invention relates to a head positioning control device that is suitable for

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気ディスク装置の位置決め制御は、磁
気ヘッドを目標位置近傍まで高速に移動させるアクセス
区間と、目標位置に位置決めしてデータの読み書きを行
うフォロー区間と、アクセス区間とフォロー区間との遷
移区間であるセトリング(整定)区間とから構成されて
いる。
2. Description of the Related Art Positioning control of a magnetic disk drive includes an access section in which a magnetic head is moved to a position near a target position at a high speed, a follow section in which a magnetic head is positioned at a target position to read and write data, and an access section and a follow section. And a settling (settling) section which is a transition section.

【0003】そして、ボイス・コイル・モーター(VC
M)の電流から力への変換利得の増大に限界があるこ
と、および、電源容量の上限によりVCMに流すことの
できる電流に限界があることなどから、高速移動区間で
あるアクセス区間の時間短縮には限界がある。すなわ
ち、全体のシーク時間短縮のためにはセトリング時間の
短縮が必要である。また、セトリング判定が不十分であ
ると、セトリング完了と判定した後に磁気ヘッドが目標
位置からオフトラックし、隣接するトラックのデータに
対して誤って読み書きをするという危険性がある。
The voice coil motor (VC)
M) There is a limit to the increase in the current-to-power conversion gain, and there is a limit to the current that can flow through the VCM due to the upper limit of the power supply capacity. Has limitations. That is, it is necessary to shorten the settling time in order to shorten the entire seek time. If the settling judgment is insufficient, there is a risk that the magnetic head will off-track from the target position after judging that the settling is completed, and erroneously read / write data on an adjacent track.

【0004】従来、セトリング完了の判定基準として
は、磁気ヘッドと目標位置との位置誤差信号が、最初に
ある閾値より小さくなったときから、決められたサンプ
ル時間だけ待ってセトリング完了とする固定セトリング
が広く用いられている。
Conventionally, as a criterion for judging the completion of settling, a fixed settling in which settling is completed after a predetermined sample time has elapsed after a position error signal between a magnetic head and a target position first becomes smaller than a certain threshold value. Is widely used.

【0005】しかし、この方法はセトリング完了の最悪
値を予めセトリング時間として設定する方法であり、非
常に保守的となり効率が悪い。また、時間のみを管理し
ていることから、セトリング完了と判定した後にセトリ
ングレンジをはずれてしまい、隣接するトラックにデー
タの読み書きするという危険性もある。
However, this method is a method in which the worst value of the completion of settling is set in advance as the settling time, which is very conservative and inefficient. Further, since only the time is managed, there is a risk that the settling range is deviated after it is determined that the settling is completed, and that data is read / written to an adjacent track.

【0006】この方法の改善策として、セトリング開始
から位置誤差が設定回数以上ある閾値より小さくなった
時にのみセトリング完了とする可変セトリング(例え
ば、特開平2−123576号公報)や、過去にさかの
ぼって位置誤差を評価しセトリング時間を短縮化する方
法(例えば、特開平5−282814号公報)などがあ
る。
As an improvement measure of this method, variable settling (for example, JP-A-2-123576) in which settling is completed only when the position error has become smaller than a certain threshold value more than a set number of times from the start of settling, and There is a method of evaluating the position error and shortening the settling time (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-282814).

【0007】しかし、これらの方法は、セトリング時間
を予め設定しておく固定セトリングに比べて効率は良く
なるが、位置誤差信号しか観測していないために、セト
リング完了後に位置誤差信号がセトリングレンジをはず
れてしまうことがある。
However, these methods are more efficient than fixed settling in which the settling time is set in advance, but since only the position error signal is observed, the position error signal changes the settling range after the settling is completed. It may come off.

【0008】近年、セクタサーボ方式が主流となってい
るが、ディスクに納められるデータ記憶容量を増大させ
るために、サーボ情報の書かれているサーボセクタはト
ラック密度の向上に見合うだけ増やすことができず、そ
の結果、サンプリング時間はトラック密度の向上にかか
わらず頭打ちになっている。したがって、シーク時間短
縮のため、セトリング開始からセトリング完了までのサ
ンプル数を減らすことが更に求められている。
In recent years, the sector servo system has become mainstream. However, in order to increase the data storage capacity of a disk, the number of servo sectors in which servo information is written cannot be increased in proportion to the increase in track density. As a result, the sampling time has reached a plateau despite the increase in track density. Therefore, in order to shorten the seek time, it is further required to reduce the number of samples from the start of settling to the completion of settling.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固定セ
トリングでは、予めある決まった時間でセトリングを打
ち切ってしまうこと、また、従来の可変セトリングでは
位置誤差のみを観測し評価しているため、セトリング完
了後にセトリングレンジをはずれ、隣接するトラックに
読み書きを行ってしまうという恐れがある。
In the above-described conventional fixed settling, the settling is stopped at a predetermined time in advance. In the conventional variable settling, only the position error is observed and evaluated. After completion, the settling range may be lost, and reading and writing may be performed on an adjacent track.

【0010】また、従来の固定セトリングではある決ま
った時間が経過しないとセトリングが終了しないこと、
また、従来の可変セトリングではセトリング完了レンジ
内に位置誤差が収まった後にある設定回数経過しない
と、セトリングが完了しないことにより、位置誤差信号
がセトリング完了レンジ内に安定している場合でも、セ
トリング時間が必要以上にとられ、シーク時間をのばし
ているという問題がある。
Also, in the conventional fixed settling, settling is not completed until a certain time elapses.
In addition, in the conventional variable settling, the settling is not completed unless a set number of times elapses after the position error falls within the settling completion range. However, there is a problem that the seek time is extended more than necessary and seek time is extended.

【0011】本発明の目的は、かかる従来例の不都合を
改善し、特に、制御対象のヘッド位置決め機構の挙動が
振動モードの重ね合わせで表現できることを利用し、各
振動モードの成分から、位置誤差信号が正確にセトリン
グレンジに入るまでの時間を算出し、必要かつ十分なセ
トリングを行わせ、これによってヘッド等の位置決めに
要する時間を有効に短縮し得るセトリング判定方法およ
びこれを用いたヘッド位置決め制御装置を提供すること
にある。
An object of the present invention is to improve the inconvenience of the conventional example, and in particular, to utilize the fact that the behavior of the head positioning mechanism to be controlled can be expressed by superimposition of vibration modes, and to determine the position error from the components of each vibration mode. A settling determination method that calculates a time required for a signal to accurately enter a settling range, performs necessary and sufficient settling, and thereby effectively reduces the time required for positioning a head and the like, and head positioning control using the same It is to provide a device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のモード分離を用
いたセトリング判定方法は、制御対象が2次で(例え
ば、ヘッド位置決め装置においては磁気ヘッドの位置お
よび速度)、かつその状態量が観測可能である位置決め
サーボ機構を対象とする。このようなサーボ機構におい
て、モード分離の手法を用いてセトリング開始時に観測
される状態量から、分離された互いに直交する振動モー
ドの成分を算出する。そして、各振動モードの成分から
セトリング完了レンジに入るまでの時間を算出し、この
時間を越えるもっとも短いサンプル時間をもってセトリ
ング完了とする。
According to the settling judgment method using mode separation of the present invention, the control target is secondary (for example, the position and speed of a magnetic head in a head positioning device) and the state quantity thereof is observed. Targeted positioning servo mechanism is possible. In such a servo mechanism, the components of the separated vibration modes orthogonal to each other are calculated from the state quantities observed at the start of settling using the mode separation method. Then, the time required to enter the settling completion range is calculated from the components of each vibration mode, and settling is completed with the shortest sample time exceeding this time.

【0013】これにより、セトリング開始時の制御系の
状態量から、モード分離の手法によって分離された互い
に似直交する振動モードの成分が計算でき、計算された
各振動モードの成分からセトリング開始時に予めセトリ
ング完了までの時間が計算できる。
Thus, the components of the vibration modes that are similar to each other and separated by the mode separation method can be calculated from the state quantities of the control system at the start of settling, and the calculated components of each vibration mode can be calculated beforehand at the start of settling. The time to complete settling can be calculated.

【0014】また、本発明では、このセトリング判定方
法を磁気ヘッドの位置決め装置に用いると、磁気ヘッド
の位置および速度を検出し、磁気ヘッドの位置が任意の
セトリング開始レンジに到達した切り替え点で、磁気ヘ
ッドの位置および速度とサーボ補償器の内部状態量から
行列の正規直交化の手法(モード分離の手法により分
離される互いに直交する振動モードの状態量を計算し、
その結果から磁気ヘッドの位置があらかじめ決められた
任意のセトリング完了レンジ内に安定するまでのセトリ
ング時間をセトリング開始時に求めることを特徴とす
る。
In the present invention, when this settling determination method is used in a magnetic head positioning device, the position and speed of the magnetic head are detected, and at the switching point where the position of the magnetic head reaches an arbitrary settling start range, From the position and speed of the magnetic head and the internal state quantity of the servo compensator
Calculate the state quantities of mutually orthogonal vibration modes separated by a matrix orthonormalization method ( mode separation method ) ,
The position of the magnetic head was determined in advance from the results
It is characterized in that a settling time required for stabilization within an arbitrary settling completion range is obtained at the start of settling.

【0015】さらに、回転する1つないし複数の磁気デ
ィスク上のデータ面に対して読み書きを行う磁気ヘッド
と、このヘッドを位置決め駆動するアクチュエータを制
御する駆動アンプと、前記磁気ヘッドの前記データ面に
対する位置を検出するヘッド位置検出手段と、前記磁気
ヘッドの前記データ面に対するシーク速度を検出するヘ
ッド速度検出手段と、前記磁気ヘッドの位置および速度
の目標軌道を生成し前記目標軌道に追従するような目標
加速度軌道を生成する目標軌道生成手段と、この目標加
速度軌道を用いて前記アクチュエータを予め目標軌道ど
おりに駆動するための駆動アンプへの入力信号を生成す
るフィードフォワード補償手段と、前記磁気ヘッドの位
置が前記目標軌道に一致するように前記駆動アンプを制
御するサーボ補償手段と、このサーボ補償手段の出力か
ら機械振動成分を除去する機械振動除去手段と、前記磁
気ヘッドの位置が任意のセトリング開始レンジに到達し
た切り替え点で前記磁気ヘッドの位置および速度とサー
ボ補償器の内部状態量からモード分離の手法を用いて分
離される互いに直交する振動モードの状態量を計算し、
その結果から前記磁気ヘッドの位置が前記セトリング完
了レンジ内に安定するまでのセトリング時間をセトリン
グ開始時に求めるセトリング判定手段とを備えることを
特徴とする。
Further, a magnetic head for reading and writing data on one or a plurality of rotating magnetic disks, a drive amplifier for controlling an actuator for positioning and driving the head, and a magnetic head for controlling the position of the magnetic head relative to the data surface A head position detecting means for detecting a position, a head speed detecting means for detecting a seek speed of the magnetic head with respect to the data surface, a target trajectory of the position and speed of the magnetic head being generated and following the target trajectory. Target trajectory generation means for generating a target acceleration trajectory; feedforward compensation means for generating an input signal to a drive amplifier for driving the actuator in advance according to the target trajectory using the target acceleration trajectory; Servo compensation for controlling the drive amplifier so that the position matches the target trajectory A step, mechanical vibration removing means for removing a mechanical vibration component from an output of the servo compensating means, and a position and speed of the magnetic head and a servo compensator at a switching point at which the position of the magnetic head reaches an arbitrary settling start range. Calculate the state quantities of vibration modes orthogonal to each other separated using the mode separation technique from the internal state quantities of
Settling determining means for determining a settling time at the start of settling until the position of the magnetic head is stabilized within the settling completion range from the result.

【0016】本発明の判定法を用いることにより、セト
リング完了後に位置誤差信号がセトリング完了レンジを
逸脱し、隣接トラックに誤った情報の読み書きが行われ
てしまうことを避けることができる。また、セトリング
完了までの時間が予め計算できるため、必要以上にセト
リング時間がかかるのを避けることができ、シーク開始
からデータの読み書きが行われるまでの時間(シーク時
間)を短縮できる。
By using the determination method of the present invention, it is possible to avoid that the position error signal deviates from the settling completion range after the completion of the settling and erroneous information is read or written to the adjacent track. Further, since the time until the completion of the settling can be calculated in advance, it is possible to prevent the settling time from being unnecessarily long, and the time from the start of the seek to the reading and writing of data (seek time) can be reduced.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明の一実施の形態を示すブロ
ック図である。図1を参照すると、回転スピンドル1に
は磁気ディスク媒体(以下、磁気ディスクという)2が
固定されており、この磁気ディスク2のデータ面3に対
し複合型磁気ヘッド4を介して読み書きをおこなう。複
合型磁気ヘッド(以下、磁気ヘッドという)4は、薄膜
磁気ディスク2上のデータ面に対して読み書きを行うた
めの薄膜インダクティブヘッドとMR(磁気抵抗効果)
ヘッドとを一体化したものである。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a magnetic disk medium (hereinafter, referred to as a magnetic disk) 2 is fixed to a rotating spindle 1, and a read / write operation is performed on a data surface 3 of the magnetic disk 2 via a composite magnetic head 4. The composite magnetic head (hereinafter, referred to as a magnetic head) 4 includes a thin-film inductive head for reading and writing data from and on a data surface on the thin-film magnetic disk 2 and an MR (magnetoresistive effect).
The head and the head are integrated.

【0019】データ面3の各面は、データを記録するた
めのセクタに分けられており、各セクタは、データを読
み書きするデータセクタ5と、サーボ情報を記録したサ
ーボセクタ6とに別れている。また、サーボセクタ6に
は、トラック番号およびポジション信号を含むサーボセ
クタ信号9が記録されており、トラック番号によって半
径方向の粗トラック位置が決められ、ポジション信号に
よってトラック中心からのオフトラック量を感知するこ
とができる。
Each side of the data surface 3 is divided into sectors for recording data, and each sector is divided into a data sector 5 for reading and writing data and a servo sector 6 for recording servo information. Further, a servo sector signal 9 including a track number and a position signal is recorded in the servo sector 6, a coarse track position in the radial direction is determined by the track number, and an off-track amount from the track center is detected by the position signal. Can be.

【0020】ヘッド位置検出手段10は、サーボセクタ
信号9に含まれるトラック番号とポシション信号を用い
て、磁気ヘッド4のデータ面3に対する位置を、複合型
ヘッド4の進行方向に関わらず磁気ディスク2の最内周
から最外周まで連続して検出し、ヘッド位置信号11を
生成する。
The head position detecting means 10 uses the track number and the position signal included in the servo sector signal 9 to determine the position of the magnetic head 4 with respect to the data surface 3 irrespective of the traveling direction of the composite head 4. The head position signal 11 is generated by continuously detecting from the innermost circumference to the outermost circumference.

【0021】ヘッド速度検出手段12は、ヘッド位置信
号11と駆動アンプ8への入力信号22とから、磁気ヘ
ッド4のデータ面3に対するシーク速度を検出しヘッド
速度信号13を生成する。
The head speed detecting means 12 detects the seek speed of the magnetic head 4 with respect to the data surface 3 from the head position signal 11 and the input signal 22 to the drive amplifier 8, and generates a head speed signal 13.

【0022】目標軌道生成手段14は、ローパスフィル
タまたはバンドエリミネーションフィルタのいずれか1
つとVCMアクチュエータ(以下、アクチュエータとい
う)7の数学的近似モデルから構成され、アクチュエー
タ7の逆起電力の影響を考慮し、アクチュエータ7の数
学的近似モデルの出力を、磁気ヘッド4の目標位置の目
標軌道15と目標速度の目標軌道16と目標加速度の目
標軌道17として生成する。
The target trajectory generating means 14 is one of a low-pass filter and a band elimination filter.
And a mathematical approximation model of a VCM actuator (hereinafter referred to as an actuator) 7. The output of the mathematical approximation model of the actuator 7 is output to the target position of the magnetic head 4 in consideration of the effect of the back electromotive force of the actuator 7. The trajectory 15, the target trajectory 16 of the target speed, and the target trajectory 17 of the target acceleration are generated.

【0023】フィードフォワード補償手段18は、目標
加速度の目標軌道17を使用し、アクチュエータ7を予
め目標軌道どおりに駆動するための駆動アンプ8への入
力信号A19を生成する。また、フィードフォワード補
償手段は18は、アクチュエータ7のループ利得を推定
する手段を有し、磁気ディスク装置の個体差に合わせて
内部ゲインを調整する。
The feedforward compensating means 18 uses the target trajectory 17 of the target acceleration and generates an input signal A19 to the drive amplifier 8 for driving the actuator 7 in advance according to the target trajectory. The feed-forward compensating means 18 has means for estimating the loop gain of the actuator 7, and adjusts the internal gain in accordance with the individual difference of the magnetic disk drive.

【0024】サーボ補償手段20は、軌道追従型であっ
てヘッド位置信号11およびヘッド速度信号13を、目
標位置の目標軌道15および目標速度の目標軌道16に
追従させるための駆動アンプ8への入力信号B21を生
成し、磁気ヘッド4の位置決めを行う。このサーボ補償
手段20は、アクチュエータ7のループ利得を推定する
手段を有し、磁気ディスク装置の個体差に合わせて内部
ゲインを調整する。
The servo compensating means 20 is a trajectory-following type input to the drive amplifier 8 for causing the head position signal 11 and the head speed signal 13 to follow the target trajectory 15 at the target position and the target trajectory 16 at the target speed. The signal B21 is generated, and the magnetic head 4 is positioned. The servo compensating means 20 has means for estimating the loop gain of the actuator 7, and adjusts the internal gain according to the individual difference of the magnetic disk drive.

【0025】機械共振除去手段23は、入力信号A19
と入力信号B21を加算した入力信号22を使用し、こ
の入力信号22から機械共振成分を除去した駆動信号2
4を生成する。
The mechanical resonance removing means 23 receives the input signal A19.
The input signal 22 is obtained by adding the input signal B21 and the input signal B21.
4 is generated.

【0026】セトリング判定手段25は、ヘッド位置信
号11,ヘッド速度信号13,入力信号B21、および
サーボ補償手段20の内部状態量を用いて磁気ヘッド4
のデータ面3に対するセトリング判定を行い、セトリン
グ判定信号26をサーボ補償手段に出力する。
The settling determining means 25 uses the head position signal 11, the head speed signal 13, the input signal B21, and the internal state quantity of the servo compensating means 20 to set the magnetic head 4.
Of the data plane 3 is set, and a settling determination signal 26 is output to the servo compensating means.

【0027】この実施例では、ヘッド位置信号11とヘ
ッド速度信号13を内部状態量の一部として含む制御系
全体の閉ループ系がn次のディジタル系となる場合につ
いて説明する。
In this embodiment, a case will be described in which the closed loop system of the entire control system including the head position signal 11 and the head speed signal 13 as a part of the internal state quantity is an n-order digital system.

【0028】まず、セトリング過程において、目標位置
の目標軌道15と目標速度の目標軌道16と目標加速度
の目標軌道17とを“0”とすると、ヘッド位置信号1
1とヘッド速度信号13とサーボ補償手段20を含む制
御系全体の閉ループ状態方程式は式(1)で示され、出
力方程式は式(2)で示される。
First, in the settling process, if the target trajectory 15 of the target position, the target trajectory 16 of the target speed, and the target trajectory 17 of the target acceleration are set to "0", the head position signal 1
The closed-loop state equation of the entire control system including 1, the head speed signal 13, and the servo compensating means 20 is represented by equation (1), and the output equation is represented by equation (2).

【0029】 X(k+1)=A・X(k) (1) Y(k)=C・X(k) (2) ここで、Aはシステム行列(n×n)、Cは出力行列
(n×l)である。また、Xは閉ループの内部状態量
を、Yは出力を示している。
X (k + 1) = A × X (k) (1) Y (k) = C × X (k) (2) where A is a system matrix (n × n), and C is an output matrix (n × l). X indicates the internal state quantity of the closed loop, and Y indicates the output.

【0030】次に、(1)式のA行列を正規直交化する
ためにモーダルマトリクスを求め、これをVとし、
(3)式のように状態量変換を行う。
Next, a modal matrix is obtained in order to make the matrix A of the equation (1) orthonormal, and this is set to V.
State quantity conversion is performed as shown in equation (3).

【0031】 X(k)=V・Xm (k) (3) ただし、Xm は変数変換後の内部状態量である。X (k) = V · X m (k) (3) where X m is an internal state quantity after variable conversion.

【0032】続いて、式(3)を式(1),(2)にそ
れぞれ代入し、(1)式の両辺にVの転置行列を掛ける
と、式(4),(5)となる。また、Vの転置行列を i
nv(V)とする。
Subsequently, equation (3) is substituted into equations (1) and (2), respectively, and both sides of equation (1) are multiplied by the transposed matrix of V to obtain equations (4) and (5). Also, the transposed matrix of V is i
nv (V).

【0033】 Xm (k+1)= inv(V)AV・Xm (k) (4) Y(k)=CV・Xm (k) (5) さらに、係数マトリクスを式(6),(7)のように置
き直すことにより式(4),(5)は、それぞれ式
(8),(9)となる。
X m (k + 1) = inv (V) AV · X m (k) (4) Y (k) = CV · X m (k) (5) Further, the coefficient matrix is expressed by the following equations (6) and (7). ), The equations (4) and (5) become the equations (8) and (9), respectively.

【0034】 Am = inv(V)AV (6) Cm =CV (7) Xm (k+1)=Am ・Xm (k) (8) Y(k)=Cm ・Xm (k) (9) また、Am は正規直交化されていることから、内部状態
量は各振動モードに分離されたことになる。例えば、i
次(i<n)のモードは、次のように示される。
A m = inv (V) AV (6) C m = CV (7) X m (k + 1) = A m × X m (k) (8) Y (k) = C m × X m (k (9) Further, since Am is orthonormalized, the internal state quantity is separated into each vibration mode. For example, i
The next (i <n) mode is indicated as follows.

【0035】 xim(k+1)=aii・xim(k) (10) ただし、xim,aiiは、それぞれi次の振動モードの状
態量と、Am 行列のi行i列の係数成分を示す。
[0035] x im (k + 1) = a ii · x im (k) (10) However, x im, a ii is a state quantity of i-th order vibration mode respectively, the coefficient of i-th row i column of A m matrix The components are shown.

【0036】ここで、式(10)は、それぞれのモード
に分離された単純な漸化式であることより、セトリング
開始時をκ=0とし、i次のモードの初期状態量を用い
て、セトリング開始時からkサンプル数後の内部状態量
が式(11)のように計算できる。
Here, since the equation (10) is a simple recurrence equation separated into each mode, the settling start time is set to κ = 0, and the initial state quantity of the i-th mode is used. The internal state quantity after k samples from the start of settling can be calculated as in equation (11).

【0037】 xim(k)=aii・xim(0) (11) したがって、Am 行列が既知であれば、セトリング開始
時の初期状態量からどれだけのサンプルで、それぞれの
振動モードの応答が収束するかがセトリング開始時に計
算により求めることができる。また、位置誤差信号はこ
れら振動モードの重ね合わせであり、式(12)のよう
に表される。
[0037] x im (k) = a ii · x im (0) (11) Therefore, if the known A m matrix, a sample of how much from the initial state amount at the time of settling the start, the respective vibration modes Whether the response converges can be obtained by calculation at the start of settling. Further, the position error signal is a superposition of these vibration modes, and is represented by Expression (12).

【0038】 x1 (k)=b1 (θ)・x1m(k)+b2 (θ)・x2m(k)+… …+bn (θ)・xnm(k) (12) ただし、b1 (θ),b2 (θ),…,bn (θ)は、
各振動モードから位置誤差信号までの伝達特性を示す重
みであり、事前に計算できる。そして、式(11),
(12)から x1 (k)=b1 (θ)・a11k ・x1m(0) +b2 (θ)・a22k ・x2m(0)+… +bn (θ)・annk ・xnm(0) (13) となり、時刻kの位置誤差信号は、各振動モードの状態
量の初期値と、ai i(θ)とで計算することができ
る。そして、セトリング完了レンジをε2 とすると x1 (k)<ε2 (14) となるkを求め、それをセトリング時間とすればよい。
しかし現実には、処理時間の制限から位相を含めた式
(13)を計算することは困難である。また、セトリン
グ時間を延ばす主たる振動モードは、最低次数の遅い極
を持つ振動モードであることから、ここでは一例とし
て、式(13)を簡易的に位相を除いた最低次数の振動
モードだけで表し、それを式(15)のように評価する
こととする。
X 1 (k) = b 1 (θ) · x 1m (k) + b 2 (θ) · x 2m (k) +... + B n (θ) · x nm (k) (12) b 1 (θ), b 2 (θ), ..., b n (θ) are
Weight indicating transmission characteristics from each vibration mode to the position error signal, and can be calculated in advance. And equation (11),
From (12), x 1 (k) = b 1 (θ) · a 11k · x 1m (0) + b 2 (θ) · a 22k · x 2m (0) +... + B n (θ) · annk · x nm (0) (13), and the position error signal at time k is the initial value of the state amount of each vibration mode can be calculated out with a i b i (θ). Then, assuming that the settling completion range is ε 2 , k that satisfies x 1 (k) <ε 2 (14) may be obtained, and this may be set as the settling time.
However, in reality, it is difficult to calculate Expression (13) including the phase due to the limitation of the processing time. Further, since the main vibration mode for extending the settling time is a vibration mode having a pole having the lowest order, the expression (13) is simply expressed as an example only in the vibration mode of the lowest order excluding the phase. , Which are evaluated as in equation (15).

【0039】 x1 (k)=b1 ・a11k ・x1m(0)<ε2 (15) 以上より、式(15)を満たす最小のkを求めることに
より、正確にかつ最短のセトリング時間を設定すること
ができる。また、a111 行列は、制御系が決まれば一
意に求めることができるので、事前に計算してメモリに
記憶しておく。さらに、モーダルマトリクスVもAm
列から計算できることから、これも予め計算してメモリ
に記憶しておく。
X 1 (k) = b 1 · a 11k · x 1m (0) <ε 2 (15) From the above, by obtaining the minimum k that satisfies the expression (15), an accurate and shortest settling time is obtained. Can be set. Further, since the a 11 b 1 matrix can be uniquely obtained if the control system is determined, it is calculated in advance and stored in the memory. Moreover, because it can calculate a modal matrix V also A m matrix, which is also stored in the memory in advance calculated.

【0040】次に、図2のフロチャートを用いて、セト
リング判定手段25のセトリング判定動作について説明
する。
Next, the settling judgment operation of the settling judgment means 25 will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0041】まず、セトリング判定手段25は、ヘッド
位置決め動作中にヘッド位置信号11を取り込む(ステ
ップ1)。続いて、ヘッド位置信号11が任意のセトリ
ング開始レンジε1 より小さくなっているか否かを計算
する(ステップ2)。
First, the settling determining means 25 captures the head position signal 11 during the head positioning operation (step 1). Then, to calculate whether the head position signal 11 is smaller than any settling start range epsilon 1 (Step 2).

【0042】そして、ステップ2の条件が満たされたな
らば、ヘッド速度信号13とサーボ補償手段20の内部
状態量を取り込む(ステップ3)。ここで、制御系の内
部状態は、X={x1 ,x2 ,x3 ,……,xn }であ
る。ただし、x1 はヘッド検出位置、x2 はヘッド検出
速度を表す。
When the condition of step 2 is satisfied, the head speed signal 13 and the internal state quantity of the servo compensator 20 are fetched (step 3). Here, the internal state of the control system is X = {x 1 , x 2 , x 3 ,..., X n }. However, x 1 is the head detection position, x 2 represents the head detection speed.

【0043】次に、モード分離された内部状態量を式
(3)により求める(ステップ4)。ここで、モード分
離された状態量はX={x1m,x2m,x3m,……,
nm}で表し、Xm = inv(V)Xで表す。ただし、V
はモーダルマトリクス, inv(V)は転置行列を示す。
Next, the mode-separated internal state quantity is obtained by equation (3) (step 4). Here, the state quantities separated by mode are X = {x 1m , x 2m , x 3m ,.
xnm } and Xm = inv (V) X. Where V
Denotes a modal matrix, and inv (V) denotes a transposed matrix.

【0044】続いて、状態量の位置誤差信号の状態式か
ら、位置誤差信号が任意のセトリング完了レンジε2
り小さくなるサンプル時間を計算する(ステップ5)。
ここで、位置誤差信号の状態式は、x1 =b1 11 k
1m(0)+……+bn nn knm(0)で表す。ただ
し、aiiはモード分離後のシステムマトリクスのi次成
分であり、bi は各振動モードから位置誤差信号までの
伝達特性を示す重み係数である。
Subsequently, a sample time at which the position error signal becomes smaller than an arbitrary settling completion range ε 2 is calculated from the state equation of the position error signal of the state quantity (step 5).
Here, the state equation of the position error signal is x 1 = b 1 a 11 k x
1m (0) +... + B n ann k x nm (0). Here, a ii is the i-th component of the system matrix after the mode separation, and b i is a weight coefficient indicating a transfer characteristic from each vibration mode to the position error signal.

【0045】そして、求めたサンプル時間をサーボ補償
手段20へ出力する(ステップ6)。これにより、位置
誤差信号の状態式は、最低次数の遅い極の振動モードも
しくは最大振幅を持つ振動モードなど、いずれの振動モ
ードを評価するかによって適当に選択することができ
る。
Then, the obtained sample time is output to the servo compensating means 20 (step 6). Accordingly, the state equation of the position error signal can be appropriately selected depending on which vibration mode is evaluated, such as the lowest-order slower-pole vibration mode or the largest amplitude vibration mode.

【0046】次に、図3および図4を参照して、セトリ
ング判定法の効果について説明する。
Next, the effect of the settling judgment method will be described with reference to FIGS.

【0047】まず、図3は、従来の可変セトリングを用
いたセトリング判定法であって、可変セトリングでは、
セトリング開始から位置誤差が設定回数以上ある閾値よ
り小さくなったときにのみセトリング完了とする。この
例では、設定回数を4回としており、閾値内に位置誤差
信号が収まっているにもかかわらず、4サンプルのセト
リング完了まで待たなければならない。
First, FIG. 3 shows a settling judgment method using a conventional variable settling. In the variable settling,
Settling is completed only when the position error from the start of settling becomes smaller than a certain threshold value by a set number of times or more. In this example, the set number is four, and it is necessary to wait until the settling of four samples is completed even though the position error signal falls within the threshold value.

【0048】また、設定回数も試行錯誤的に決定せざる
を得ず、設定回数が足りなければ、セトリング完了後
に、位置誤差信号がセトリングレンジをはずれる危険性
があり、さらに、必要以上に長くすれば、セトリング時
間を延ばしてしまう。
Also, the set number must be determined by trial and error. If the set number is not enough, there is a risk that the position error signal will deviate from the settling range after the completion of the settling. If this happens, the settling time is extended.

【0049】次に、図4は、本発明で提案するセトリン
グ判定方法である。この判定方法では、位置誤差信号が
セトリングレンジ内に入り、その後逸脱しない時間がわ
かるため、この時間をセトリング完了と見なせば、セト
リング時間を短縮することができる。
Next, FIG. 4 shows a settling judgment method proposed in the present invention. In this determination method, since the time during which the position error signal falls within the settling range and does not deviate thereafter is known, if this time is regarded as the completion of settling, the settling time can be reduced.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモード分
離を用いたセトリング判定方法は、それぞれの振動モー
ドに分離し、振動モードの成分を直接セトリングの判断
に用いることにより、セトリング完了後に位置誤差信号
がセトリング完了レンジを逸脱しない、必要かつ充分な
セトリング時間を、セトリング開始時に設定できる。
As described above, the settling judgment method using mode separation of the present invention separates each vibration mode and uses the components of the vibration mode directly in the judgment of the settling. A necessary and sufficient settling time at which the error signal does not deviate from the settling completion range can be set at the start of the settling.

【0051】また、それにより隣接するトラックのデー
タ破壊を防ぐとともに、セトリング時間を短縮できると
いう効果がある。
This also has the effect of preventing data destruction of adjacent tracks and shortening the settling time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のセトリング判定手段の処理の流れを示す
フローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing of a settling determination unit of FIG. 1;

【図3】従来の技術によるセトリング時の位置誤差信号
とセトリング判定フラグとの関係を説明するための動作
図である。
FIG. 3 is an operation diagram for explaining a relationship between a position error signal at the time of settling and a settling determination flag according to a conventional technique.

【図4】本発明におけるセトリング時の位置誤差信号と
セトリング判定フラグとの関係を説明するための動作図
である。
FIG. 4 is an operation diagram for explaining a relationship between a position error signal during settling and a settling determination flag according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転スピンドル 2 磁気ディスク(薄膜磁気ディスク) 3 データ面 4 磁気ヘッド(複合型磁気ヘッド) 5 データセクタ 6 サーボセクタ 7 アクチュエータ(CMアクチュエータ) 8 駆動アンプ 9 サーボーセクタ信号 10 ヘッド位置検出手段 11 ヘッド位置信号 12 ヘッド速度検出手段 13 ヘッド速度信号 14 目標軌道生成手段 15 目標位置の目標軌道 16 目標速度の目標軌道 17 目標加速度の目標軌道 18 フィードフォワード補償手段 19 入力信号A 20 サーボ補償手段 21 入力信号B 22 入力信号 23 機械共振除去手段 24 駆動信号 25 セトリング判定手段 26 セトリング判定信号 Reference Signs List 1 rotating spindle 2 magnetic disk (thin film magnetic disk) 3 data surface 4 magnetic head (composite magnetic head) 5 data sector 6 servo sector 7 actuator (CM actuator) 8 drive amplifier 9 servo sector signal 10 head position detecting means 11 head position signal 12 Head speed detecting means 13 Head speed signal 14 Target trajectory generating means 15 Target trajectory of target position 16 Target trajectory of target speed 17 Target trajectory of target acceleration 18 Feedforward compensating means 19 Input signal A 20 Servo compensating means 21 Input signal B 22 Input Signal 23 Mechanical resonance removal means 24 Drive signal 25 Settling determination means 26 Settling determination signal

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 制御対象が2次でかつその状態量が可観
測である位置決めサーボ機構におけるセトリング判定方
法であって、前記サーボ機構の出力が任意のセトリング
開始レンジに到達した切り替え点で、前記サーボ機構の
内部状態量から行列の正規直交化の手法(モード分離の
手法)により分離される互いに直交する振動モードの状
態量を計算し、その結果から前記サーボ機構の出力がセ
トリング完了レンジ内に安定するまでのセトリング時間
を求めることを特徴とするモード分離を用いたセトリン
グ判定方法。
1. A settling determination method for a positioning servo mechanism in which a control target is secondary and its state quantity is observable, wherein at a switching point when an output of the servo mechanism reaches an arbitrary settling start range, The state quantities of mutually orthogonal vibration modes separated by a matrix orthonormalization technique (mode separation technique) are calculated from the internal state quantities of the servo mechanism, and the output of the servo mechanism falls within the settling completion range from the result. A settling determination method using mode separation, wherein a settling time until stabilization is obtained.
【請求項2】 磁気ヘッドを目標位置に位置決め制御す
る際のセトリング判定方法であって、前記磁気ヘッドの
位置および速度を検出し、前記磁気ヘッドの位置が任意
のセトリング開始レンジに到達した切り替え点で前記磁
気ヘッドの位置および速度とサーボ補償器の内部状態量
から行列の正規直交化の手法(モード分離の手法によ
り分離される互いに直交する振動モードの状態量を計算
し、その結果から前記磁気ヘッドの位置があらかじめ決
められた任意のセトリング完了レンジ内に安定するまで
のセトリング時間をセトリング開始時に求めることを特
徴とするセトリング判定方法。
2. A settling determination method for controlling positioning of a magnetic head at a target position, comprising detecting a position and a speed of the magnetic head, and setting a switching point at which the position of the magnetic head reaches an arbitrary settling start range. Then, from the position and velocity of the magnetic head and the internal state quantities of the servo compensator, the state quantities of mutually orthogonal vibration modes separated by a matrix orthonormalization technique ( mode separation technique ) are calculated. The position of the magnetic head is determined in advance.
A settling determination method comprising: determining a settling time required for stabilization within a given settling completion range at the start of settling.
【請求項3】 回転する1つないし複数の磁気ディスク
上のデータ面に対して読み書きを行う磁気ヘッドと、こ
のヘッドを位置決め駆動するアクチュエータを制御する
駆動アンプと、前記磁気ヘッドの前記データ面に対する
位置を検出するヘッド位置検出手段と、前記磁気ヘッド
の前記データ面に対するシーク速度を検出するヘッド速
度検出手段と、前記磁気ヘッドの位置および速度の目標
軌道を生成し前記目標軌道に追従するような目標加速度
軌道を生成する目標軌道生成手段と、この目標加速度軌
道を用いて前記アクチュエータを予め目標軌道どおりに
駆動するための駆動アンプへの入力信号を生成するフィ
ードフォワード補償手段と、前記磁気ヘッドの位置が前
記目標軌道に一致するように前記駆動アンプを制御する
サーボ補償手段と、このサーボ補償手段の出力から機械
振動成分を除去する機械振動除去手段と、前記磁気ヘッ
ドの位置が任意のセトリング開始レンジに到達した切り
替え点で前記磁気ヘッドの位置および速度とサーボ補償
器の内部状態量からモード分離の手法を用いて分離され
る互いに直交する振動モードの状態量を計算し、その結
果から前記磁気ヘッドの位置が前記セトリング完了レン
ジ内に安定するまでのセトリング時間をセトリング開始
時に求めるセトリング判定手段とを備えることを特徴と
するヘッド位置決め制御装置。
3. A magnetic head for reading and writing data on one or a plurality of rotating magnetic disks, a drive amplifier for controlling an actuator for positioning and driving the head, and a magnetic head for the data surface of the magnetic head. A head position detecting means for detecting a position, a head speed detecting means for detecting a seek speed of the magnetic head with respect to the data surface, a target trajectory of the position and speed of the magnetic head being generated and following the target trajectory. Target trajectory generating means for generating a target acceleration trajectory; feedforward compensation means for generating an input signal to a drive amplifier for driving the actuator in advance according to the target trajectory using the target acceleration trajectory; Servo compensation means for controlling the drive amplifier so that the position matches the target trajectory; Mechanical vibration removing means for removing a mechanical vibration component from the output of the servo compensating means, and the position and speed of the magnetic head and the internal state of the servo compensator at a switching point where the position of the magnetic head reaches an arbitrary settling start range. Calculate the state quantities of vibration modes orthogonal to each other separated from each other by using the mode separation method from the quantity, and determine the settling time until the position of the magnetic head stabilizes within the settling completion range at the start of settling from the result. A head positioning control device comprising: a settling determination unit.
【請求項4】 前記目標軌道生成手段は、ローパスフィ
ルタまたはバンドエリミネーションフィルタのいずれか
1つとアクチュエータの数学的近似モデルから構成さ
れ、前記アクチュエータの数学的近似モデルの出力を前
記磁気ヘッドの目標位置の目標軌道と目標速度の目標軌
道と目標加速度の目標軌道として生成することを特徴と
する請求項3記載のヘッド位置決め制御装置。
4. The target trajectory generating means comprises one of a low-pass filter and a band elimination filter and a mathematical approximation model of an actuator, and outputs an output of the mathematical approximation model of the actuator to a target position of the magnetic head. 4. The head positioning control device according to claim 3, wherein the target trajectory, the target trajectory of the target speed, and the target trajectory of the target acceleration are generated.
【請求項5】 前記フィードフォワード補償手段は、前
記アクチュエータのループ利得を推定する機能を有する
とともに、磁気ディスク装置の個体差に合わせて内部ゲ
インを調整することを特徴とする請求項3記載のヘッド
位置決め制御装置。
5. The head according to claim 3, wherein the feedforward compensator has a function of estimating a loop gain of the actuator, and adjusts an internal gain in accordance with an individual difference of the magnetic disk drive. Positioning control device.
【請求項6】 前記サーボ補償手段は、軌道追従型であ
って前記アクチュエータのループ利得を推定する機能を
有するとともに、磁気ディスク装置の個体差に合わせて
内部ゲインを調整することを特徴とする請求項3記載の
ヘッド位置決め制御装置。
6. The servo compensating means is of a trajectory following type, has a function of estimating a loop gain of the actuator, and adjusts an internal gain according to an individual difference of a magnetic disk drive. Item 4. A head positioning control device according to Item 3.
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