JP2970679B2 - Head positioning control device - Google Patents

Head positioning control device

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JP2970679B2
JP2970679B2 JP14329490A JP14329490A JP2970679B2 JP 2970679 B2 JP2970679 B2 JP 2970679B2 JP 14329490 A JP14329490 A JP 14329490A JP 14329490 A JP14329490 A JP 14329490A JP 2970679 B2 JP2970679 B2 JP 2970679B2
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ヘッド位置決め制御装置に関し、 ディスク装置の機械共振点が変化してもできるだけ高
いループゲインを確保すると共に、位相まわりが少な
く、ヘッド位置決め精度を向上させることができるヘッ
ド位置決め制御装置を提供することを目的とし、 筐体内に、スピンドルに取り付けられて回転する複数
のディスクと、各ディスクとデータの遣り取りを行う制
御ヘッドを含む複数のヘッドと、このヘッドをアクセス
させるモータとを備えたディスク装置のヘッド位置決め
制御装置であって、モータに対する精密位置決め用の信
号を発生する精密位置決め制御部に、振幅減衰比が6dB
以上20dB以下のノッチフィルタを設けて構成する。この
ノッチフィルタは、sをラプラス演算子、Kを定数、ζ
をダンピング定数、ωをノッチ周波数として、 なる伝達関数を持つフィルタから構成可能であり、ダン
ピング定数ζおよび定数Kの値を、ζ=0.3〜0.7、K=
0.1〜0.5として構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] Regarding a head positioning control device, it is possible to secure a loop gain as high as possible even when a mechanical resonance point of a disk device changes, to reduce a phase rotation, and to improve head positioning accuracy. In order to provide a head positioning control device, in a housing, a plurality of disks mounted on a spindle and rotating, a plurality of heads including a control head for exchanging data with each disk, and allowing the heads to access A head positioning control device for a disk drive equipped with a motor, wherein a precision positioning control unit that generates a signal for precise positioning with respect to the motor has an amplitude attenuation ratio of 6 dB.
A notch filter of not less than 20 dB or less is provided. This notch filter has s as a Laplace operator, K as a constant, ζ
Is the damping constant and ω 0 is the notch frequency. , And the values of the damping constant 定 数 and the constant K are set as follows: ζ = 0.3 to 0.7, K =
Configure as 0.1-0.5.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明はヘッド位置決め制御装置に関し、特に、電子
計算機の外部記憶装置として広く用いられているディス
ク装置のヘッドの位置決め精度を向上させたヘッド位置
決め制御装置に関する。
The present invention relates to a head positioning control device, and more particularly, to a head positioning control device with improved head positioning accuracy of a disk device widely used as an external storage device of an electronic computer.

一般に、電子計算機システムの外部記憶装置として、
磁気ディスク装置、光ディスク装置等のファイル記憶装
置等が使用されている。このディスク装置は、近年、大
容量化、高速化が急速に進められており、記録トラック
幅も高密度化している。このようなディスク装置におい
ては、情報のディスクからの読み出し/書き込み(リー
ド/ライト)を行うヘッドを、ディスクの所定トラック
に正確に位置決めしなければならないが、様々な外乱に
対して位置誤差を少なくするためには、制御系のループ
ゲインを十分大きくする必要がある。しかしながら、ヘ
ッドを高速で移動させるモータへの共振周波数を十分高
くすることは難しいため、ループゲインを上げると制御
系が不安定になってしまう問題があり、この解決策が望
まれている。
Generally, as an external storage device of a computer system,
File storage devices such as magnetic disk devices and optical disk devices are used. In recent years, the capacity and speed of this disk device have been rapidly increased, and the recording track width has also been increased. In such a disk device, a head for reading / writing (read / write) of information from / to the disk must be accurately positioned on a predetermined track of the disk, but the position error is reduced with respect to various disturbances. In order to achieve this, it is necessary to increase the loop gain of the control system sufficiently. However, since it is difficult to sufficiently increase the resonance frequency of the motor that moves the head at high speed, there is a problem that the control system becomes unstable when the loop gain is increased, and this solution is desired.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第6図は従来の磁気ディスク装置の構成を示すもので
ある。同図において、70は磁気ディスクユニットであ
り、情報記憶媒体としての磁気ディスク72が複数枚取り
付けられたスピンドル71は、スピンドルモータ75によっ
て回転され、磁気ヘッド73がボイスコイルモータ74の回
転軸76に突設されたアームの先端部に取り付けられ、コ
イル77と磁石78とによって磁気ディスク72の半径方向に
移動(シーク)されるものであり、これらが筐体79に収
容されている。そして、この磁気ディスクユニット70
は、速度制御部20、位置決め制御部30、制御部40、切換
スイッチ50、及びパワアンプ60からなるヘッド位置決め
制御装置によって駆動される。
FIG. 6 shows the configuration of a conventional magnetic disk drive. In the figure, reference numeral 70 denotes a magnetic disk unit, and a spindle 71 on which a plurality of magnetic disks 72 as information storage media are mounted is rotated by a spindle motor 75, and a magnetic head 73 is mounted on a rotating shaft 76 of a voice coil motor 74. It is attached to the tip of the protruding arm and is moved (seeked) in the radial direction of the magnetic disk 72 by the coil 77 and the magnet 78, and these are housed in the housing 79. And this magnetic disk unit 70
Is driven by a head positioning control device including a speed control unit 20, a positioning control unit 30, a control unit 40, a changeover switch 50, and a power amplifier 60.

速度制御部20は磁気ヘッド73からのサーボ信号による
位置信号PSを基に速度誤差信号ΔVを発生し、位置決め
制御部30は位置信号PSをP−I−D(比例、積分、微
分)処理した信号および検出信号iにローパスフィルタ
をかけた信号から位置決め信号ΔPを発生する。また、
制御部40は外部からの移動指示が与えられると、目標位
置への移動量を算出して速度制御部20を制御して速度誤
差信号ΔVを発生させ、ボイスコイルモータ74を速度制
御させると共に、目標位置近傍においてコアース/ファ
イン切換信号MSを発し、後述する切換スイッチ50を動作
させる。そして、切換スイッチ50はコアース/ファイン
切換信号MSに応じて切り換わり、コアース指示では速度
誤差信号ΔVをボイスコイルモータ74に与え、ファイン
指示では位置決め信号ΔPをボイスコイルモータ74に与
える。更に、パワーアンプ60は切換スイッチ50の出力を
パワー増幅してボイスコイルモータ74に与えてこれを駆
動する。
The speed control unit 20 generates a speed error signal ΔV based on the position signal PS based on the servo signal from the magnetic head 73, and the positioning control unit 30 processes the position signal PS by PID (proportional, integral, differential). A positioning signal ΔP is generated from a signal obtained by applying a low-pass filter to the signal and the detection signal i. Also,
When an external movement instruction is given, the control unit 40 calculates the amount of movement to the target position, controls the speed control unit 20 to generate a speed error signal ΔV, and controls the speed of the voice coil motor 74. A coarse / fine switching signal MS is issued in the vicinity of the target position, and a changeover switch 50 described later is operated. The changeover switch 50 is switched in response to the coarse / fine switching signal MS, and applies a speed error signal ΔV to the voice coil motor 74 when the coarse instruction is given, and applies a positioning signal ΔP to the voice coil motor 74 when the fine instruction is given. Further, the power amplifier 60 amplifies the power of the output of the changeover switch 50 and supplies it to the voice coil motor 74 to drive it.

このように、ヘッドの位置決めはディスク72上に書か
れた位置情報をヘッド73で読み取り、フィードバックす
る方法が用いられている。そして、様々な外乱に対して
位置誤差を少なくするために、制御系のループゲインは
一般に大きくされている。ところが、ヘッドを高速に移
動させるためにボイスコイルモータ74の重量を軽くする
と、ボイスコイルモータ74の共振周波数を十分高くする
ことが困難となり、この状態で位置決め精度を上げるた
めにループゲインを上げると、逆に制御系が不安定にな
るという問題が起こる。即ち、共振周波数が低くなると
振動が位置決め精度を阻害するという問題が起こる。
As described above, a method of reading the position information written on the disk 72 with the head 73 and feeding it back is used for positioning the head. The loop gain of the control system is generally increased in order to reduce the position error with respect to various disturbances. However, if the weight of the voice coil motor 74 is reduced to move the head at high speed, it becomes difficult to sufficiently increase the resonance frequency of the voice coil motor 74.In this state, if the loop gain is increased to increase the positioning accuracy, On the contrary, the problem that the control system becomes unstable occurs. That is, when the resonance frequency becomes low, there is a problem that the vibration hinders the positioning accuracy.

この問題を解決するため、従来は一般に位置決め制御
部30にノッチフィルタが用いられている。(例えば特開
昭61−224185号公報参照)これは、磁気ディスク装置の
一巡伝達関数を見てみると、第7図(a)に示すよう
に、機械共振によりある周波数においてゲインの山が生
じてしまうのを電気的にキャンセルするためである。こ
のため、ノッチフィルタは第7図(b)に示すような、
機械共振周波数ωにおいて谷を持つような特性を備えた
フィルタである。そして、このノッチフィルタを通すこ
とにより、第7図(c)に示すように機械共振点ωにお
けるゲインを抑えることが可能になる。このノッチフィ
ルタには、第8図に示すような、演算増幅器と複数個の
抵抗、コンデンサを用いて構成されるツインT型回路と
呼ばれるアナログフィルタが用いられる。
In order to solve this problem, a notch filter is generally used in the positioning control unit 30 conventionally. (See, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-224185.) When looking at the loop transfer function of a magnetic disk drive, as shown in FIG. This is for electrically canceling the operation. Therefore, the notch filter is as shown in FIG. 7 (b).
This is a filter having such a characteristic that it has a valley at the mechanical resonance frequency ω. Then, by passing through the notch filter, the gain at the mechanical resonance point ω can be suppressed as shown in FIG. 7 (c). As the notch filter, an analog filter called a twin T-type circuit constituted by using an operational amplifier and a plurality of resistors and capacitors as shown in FIG. 8 is used.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、このノッチフィルタにより機械共振点にお
けるゲインを抑えることはできても、第9図(a),
(b)に示すように、ノッチの中心周波数ωにおい
て、ノッチフィルタによる位相がずれる現象(以後位相
まわりという)が大きくなり、低域の位相マージンを減
少させる方向となり、制御系が不安定になり易く、この
ため、機械共振点に対してそれに近い制御帯域をとるこ
とは困難であるという問題があった。これは、換言すれ
ば、ループゲインを機械共振点に対して十分に上げるこ
とは、従来のノッチフィルタでは余りうまく行かないと
いうことである。
However, although the gain at the mechanical resonance point can be suppressed by this notch filter, FIG.
As shown in (b), at the center frequency ω n of the notch, the phenomenon that the phase shifts due to the notch filter (hereinafter referred to as “around the phase”) increases, and the direction of decreasing the low-frequency phase margin tends to decrease, and the control system becomes unstable. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain a control band close to the mechanical resonance point. In other words, increasing the loop gain sufficiently with respect to the mechanical resonance point does not work very well with the conventional notch filter.

また、ノッチフィルタは第9図(a)に示すように、
ノッチのカットオフ特性が急峻なため、機械的な共振点
が温度変化、経年変化、或いは固体差によってばらつく
と、ノッチの中心周波数ωが機械的な共振点と一致し
なくなり、ノッチフィルタの効果が大差となり、安定な
動作が難しいという問題もある。
The notch filter is, as shown in FIG.
Because the cut-off characteristics of the notch are steep, if the mechanical resonance point varies due to temperature changes, aging, or individual differences, the center frequency ω n of the notch does not match the mechanical resonance point, and the effect of the notch filter However, there is also a problem that stable operation is difficult.

例えば、従来のノッチフィルタでは、機械的な共振周
波数とノッチの中心周波数ωとが一致した場合には、
その効果は30dB以上とれるが、機械的な共振周波数がノ
ッチの中心周波数ωから少しでもずれると、効果が急
激に減少するという問題がある。
For example, in a conventional notch filter, when the center frequency omega n mechanical resonance frequency and the notch match,
Although the effect take more than 30dB, and shifts the mechanical resonance frequency is even a little from the center frequency ω n of the notch, there is a problem that the effect is reduced sharply.

本発明の目的は前記従来のディスク装置のヘッド位置
決め制御装置における問題点を解消し、ディスク装置の
機械共振点が変化してもできるだけ高いループゲインを
確保すると共に、位相まわりが少なく、ヘッド位置決め
精度を向上させることができるヘッド位置決め制御装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional head positioning control device for a disk drive, to ensure a loop gain as high as possible even when the mechanical resonance point of the disk drive changes, and to reduce the phase rotation and reduce the head positioning accuracy. It is an object of the present invention to provide a head positioning control device that can improve the head position.

〔課題を解決するための手段〕 前記目的を達成する本発明の磁気ディスク装置の構成
が第1図に示される。この図に示すように本発明のヘッ
ド位置決め制御装置は、筐体10内に、スピンドル11に取
り付けられて回転する複数のディスク12と、各ディスク
12とデータの遣り取りを行う制御ヘッドを含む複数のヘ
ッド13と、このヘッド13をアクセスさせるモータ14とを
備えたディスク装置1のヘッド位置決め制御装置であっ
て、制御ヘッドからのヘッド13の位置信号PSを基にモー
タ14の粗位置決め用の信号ΔVを発生する粗位置決め制
御部2と、位置信号PSの処理信号およびモータ14の駆動
信号の検出値iからモータ14の精密位置決め用の信号Δ
Pを発生する精密位置決め制御部3と、粗位置決め制御
部2又は精密位置決め制御部3からの信号によりモータ
14を駆動するモータ駆動部6と、粗位置決め制御部2又
は精密位置決め制御部3の何れかをモータ駆動部6に接
続する切換部5と、外部からの移動指示が与えられる
と、目標位置への移動量を算出して先に粗位置決め制御
部2を切換部(5)を介してモータ駆動部6に接続し、
目標位置近傍にヘッド13が達したら精密位置決め制御部
3を切換部5を介してモータ駆動部6に接続する制御部
4とを備え、精密位置決め制御部3には振幅減衰比が6d
B以上20dB以下のノッチフィルタ(7)を設けたことを
特徴としている。また、ノッチフィルタ7は、sをラプ
ラス演算子、Kを定数、ζをダンピング定数、ωをノ
ッチ周波数として、 なる伝達関数を持つフィルタで構成でき、そのダンピン
グ定数ζおよび定数Kの値を、ζ=0.3〜0.7、K=0.1
〜0.5として構成できる。
[Means for Solving the Problems] FIG. 1 shows the configuration of a magnetic disk drive of the present invention that achieves the above object. As shown in this figure, a head positioning control device of the present invention includes a plurality of disks 12 attached to a spindle 11 and
12. A head positioning control device for a disk drive 1 comprising a plurality of heads 13 including a control head for exchanging data with a motor 12, and a motor 14 for accessing the head 13, wherein a position signal of the head 13 from the control head is provided. A coarse positioning control unit 2 for generating a signal ΔV for coarse positioning of the motor 14 based on the PS, and a signal Δ for fine positioning of the motor 14 based on the processing signal of the position signal PS and the detected value i of the driving signal of the motor 14.
The motor is driven by a signal from the fine positioning control unit 3 which generates the P and the coarse positioning control unit 2 or the fine positioning control unit 3.
14, a switching unit 5 for connecting either the coarse positioning control unit 2 or the fine positioning control unit 3 to the motor driving unit 6, and when a movement instruction is given from the outside, the motor moves to the target position. , The coarse positioning control unit 2 is connected to the motor drive unit 6 via the switching unit (5) first,
A control unit 4 for connecting the precision positioning control unit 3 to the motor drive unit 6 via the switching unit 5 when the head 13 reaches the vicinity of the target position;
A notch filter (7) of B or more and 20 dB or less is provided. The notch filter 7 has s as a Laplace operator, K as a constant, ζ as a damping constant, and ω 0 as a notch frequency. And the value of the damping constant ζ and the constant K are expressed as follows: ζ = 0.3 to 0.7, K = 0.1
Can be configured as ~ 0.5.

〔作用〕[Action]

本発明のヘッド位置決め制御装置によれば、フィルタ
のカットオフ特性がなだらかなため、機械的な共振周波
数とフィルタの中心周波数からずれても振幅減少に対し
て効果があり、更に、その時の位相まわりも小さく抑え
られる。
According to the head positioning control device of the present invention, since the cut-off characteristic of the filter is gentle, even if it deviates from the mechanical resonance frequency and the center frequency of the filter, it is effective in reducing the amplitude. Can also be kept small.

〔実施例〕〔Example〕

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。第2図は本発明の磁気ディスク装置の一実施例の構
成を示すものであり、第6図に示した従来の磁気ディス
ク装置と同じ構成部品については同じ符号を付して説明
する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of the magnetic disk drive of the present invention. The same components as those of the conventional magnetic disk drive shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

この実施例の磁気ディスクユニット70の構成は従来と
同じであり、筐体79内のスピンドルモータ75によって回
転するスピンドル71には複数枚の磁気ディスク72が取り
付けられており、磁気ディスク72へのデータの読み書き
はボイスコイルモータ74に駆動される磁気ヘッド73によ
り行われる。そして、この磁気ディスクユニット70は、
位置信号発生部90、速度制御部20、位置決め制御部30、
制御部40、切換スイッチ50、及びパワアンプ60からなる
ヘッド位置決め制御回路によって駆動される。
The configuration of the magnetic disk unit 70 of this embodiment is the same as that of the related art, and a plurality of magnetic disks 72 are mounted on a spindle 71 rotated by a spindle motor 75 in a housing 79. Is read and written by a magnetic head 73 driven by a voice coil motor 74. And this magnetic disk unit 70
Position signal generator 90, speed controller 20, positioning controller 30,
It is driven by a head positioning control circuit including a control unit 40, a changeover switch 50, and a power amplifier 60.

位置信号発生部90は、磁気ディスク72のサーボ面(例
えば、図の2枚目の磁気ディスク72の下面)に記録され
たサーボ信号を磁気ヘッド73が読み取って得た正弦波の
サーボ信号SVSから位置信号PSを発生するものであり、
サーボ信号SVSのAGC(自動利得制御)を行うAGCアンプ9
1と、AGCされたサーボ信号から正弦波の位置信号PSを出
力する位置信号検出回路92とを有するものである。
The position signal generating section 90 converts the servo signal recorded on the servo surface of the magnetic disk 72 (for example, the lower surface of the second magnetic disk 72 in the figure) from a sine wave servo signal SVS obtained by reading the magnetic head 73 with the servo signal. A position signal PS is generated,
AGC amplifier 9 that performs AGC (automatic gain control) of servo signal SVS
1 and a position signal detection circuit 92 that outputs a sine wave position signal PS from the AGC servo signal.

ヘッド73の粗位置決めを行う速度制御部20にある基準
速度発生回路21は、制御部40からの移動量に応じて台形
速度カーブに従って基準速度Vcを発生し、また、速度信
号生成回路22は、位置信号PSとパワーアンプ60の検出電
流iから実速度Vrを発生する。そして、誤差信号発生回
路23は、基準速度Vcと実速度Vrとの差をとり速度誤差信
号ΔVを発生して切換スイッチ50に与える。
The reference speed generation circuit 21 in the speed control unit 20 that performs coarse positioning of the head 73 generates a reference speed Vc according to a trapezoidal speed curve according to the amount of movement from the control unit 40, and the speed signal generation circuit 22 An actual speed Vr is generated from the position signal PS and the detection current i of the power amplifier 60. Then, the error signal generation circuit 23 calculates the difference between the reference speed Vc and the actual speed Vr, generates a speed error signal ΔV, and gives the speed error signal ΔV to the changeover switch 50.

ヘッド73の精密位置決めを行う位置決め制御部30に
は、位置信号PSの位相まわりを少なくすると共に機械的
な共振を低減するフィルタ31、位置信号PSの高周波成分
をカットするローパスフィルタ32、ローパスフィルタ32
からの信号の積分回路33、比例増幅回路34、微分回路3
5、微分回路35の出力と検出電流iの和をとり高周波成
分をカットするローパスフィルタ37、及び積分回路33の
出力、アンプ34の出力、とローパスフィルタ37の出力と
の和をとり位置決め信号ΔPを発生して切換スイッチ50
に出力する和回路36とがある。
The positioning control unit 30 that performs precise positioning of the head 73 includes a filter 31 that reduces the phase signal PS around the phase and reduces mechanical resonance, a low-pass filter 32 that cuts high-frequency components of the position signal PS, and a low-pass filter 32.
Signal, integration circuit 33, proportional amplification circuit 34, differentiation circuit 3
5. A low-pass filter 37 for taking the sum of the output of the differentiating circuit 35 and the detection current i to cut off the high-frequency component; Switch 50
And a sum circuit 36 which outputs the sum.

また、制御部40には、位置信号PSからヘッド73の位置
を検出する位置検出回路41と、上位からのシーク命令及
び目標シリンダを受けてシーク制御を行うと共に、位置
検出回路41の検出位置及び速度信号生成回路22からの実
速度Vrが入力されるマイクロプロセッサ(MPU)42があ
る。このMPU42は、目標シリンダへの移動量を算出して
基準速度発生回路21に出力すると共に、コアース/ファ
イン切換信号MSを作って切換スイッチ50に出力し、更
に、シークの完了により上位にシークエンド信号を発す
る。
The control unit 40 also includes a position detection circuit 41 that detects the position of the head 73 from the position signal PS, and performs seek control in response to a seek command and a target cylinder from a higher order. There is a microprocessor (MPU) 42 to which the actual speed Vr from the speed signal generation circuit 22 is input. The MPU 42 calculates the amount of movement to the target cylinder and outputs it to the reference speed generating circuit 21. The MPU 42 also generates a coarse / fine switching signal MS and outputs it to the changeover switch 50. Emits a signal.

以上のように構成された実施例の磁気ディスク装置に
おけるヘッド位置決め制御装置が従来の装置と大きく異
なるのは、位置決め制御部30にノッチフィルタの代わり
の位相まわりが少なく、かつ機械共振の温度変化やばら
つき等にも強いフィルタ31を設けた点である。このフィ
ルタ31は、従来のノッチフィルタが次式で示される伝
達関数、 (但し、ω0:ノッチ周波数、ζ:ダンピング定数、s:ラ
プラス演算子とする。)で表されるのに対して、この実
施例のフィルタ31は、Kを振幅比として次式で示され
る伝達関数、 で表されるものである。
The head positioning control device in the magnetic disk device of the embodiment configured as described above is greatly different from the conventional device in that the positioning control unit 30 has a small phase rotation in place of the notch filter, and has a temperature change due to mechanical resonance and the like. The point is that a filter 31 that is strong against variations and the like is provided. This filter 31 is a conventional notch filter having a transfer function represented by the following equation: (Where ω 0 is a notch frequency, ζ is a damping constant, and s is a Laplace operator.) On the other hand, the filter 31 of this embodiment is represented by the following equation, where K is an amplitude ratio. Transfer function, It is represented by

この式で表される伝達関数を実現するフィルタは、
例えば、アナログ回路では、第3図(a)に示すよう
に、4個の演算増幅器A1〜A4と複数個の抵抗及びコンデ
ンサを使用したバイクアッド回路で実現される。また、
ディジタル回路では、第3図(b)に示すようにディジ
タル演算回路(DSP)D1を使用し、ソフトウェアでディ
ジタルフィルタとして実現することが可能である。この
場合は入力側にA/D変換器D2、出力側にD/A変換器D3が必
要である。そして、このディジタルフィルタのアルゴリ
ズムは、式をTサンプル周期として、 のようなZ変換を行った、離散系の伝達関数、 で示される。
The filter that realizes the transfer function represented by this equation is
For example, as shown in FIG. 3A, an analog circuit is realized by a biquad circuit using four operational amplifiers A1 to A4 and a plurality of resistors and capacitors. Also,
In the digital circuit, as shown in FIG. 3 (b), a digital operation circuit (DSP) D1 can be used and can be realized as a digital filter by software. In this case, an A / D converter D2 is required on the input side, and a D / A converter D3 is required on the output side. The algorithm of this digital filter is as follows: A transfer function of a discrete system that has been subjected to a Z-transform such as Indicated by

ところで、式も式もZ変換した式の各係数は何
方も全て非0である。従って、係数さえ予め計算してお
けば、実行時における演算時間は、従来のフィルタも本
発明のフィルタも全く変わらない。よって、本発明に使
用するフィルタ31は、実際にはディジタルサーボシステ
ムに好適であることがわかる。
By the way, all of the coefficients of the expression and the expression obtained by Z-transformation are all non-zero. Therefore, if only the coefficients are calculated in advance, the operation time at the time of execution does not change at all between the conventional filter and the filter of the present invention. Therefore, it can be seen that the filter 31 used in the present invention is actually suitable for a digital servo system.

第4図は第3図のように構成した本発明のフィルタの
ゲイン特性および、位相特性を示すものである。この図
に示すように、本発明のヘッド位置決め制御装置で使用
するフィルタ31は、ノッチ周波数ωに対してゲインの
落ちかたが急峻ではない。そして、ノッチ周波数ω
傍における位相まわりが少ない。このような安定なノッ
チフィルタを構成するための条件は、 (1) 零クロス周波数ωのサーボ帯域でのノッチに
よる位相まわりが8゜程度以下、 (2) 零クロス周波数ωの2〜3倍にノッチ周波数
ωがある、 であり、従来のノッチフィルタではこの(1),(2)
の両立は不可能であり、条件(2)のみとすると位相回
りが20゜ほどあった。
FIG. 4 shows gain characteristics and phase characteristics of the filter of the present invention configured as shown in FIG. As shown in this figure, the filter 31 used in the head positioning control apparatus of the present invention, the gain of the fallen way is not steep relative to the notch frequency omega n. Then, a small phase around in the vicinity notch frequency omega n. Conditions for constructing such a stable notch filter are as follows: (1) the phase rotation due to the notch in the servo band of the zero cross frequency ω s is about 8 ° or less, and (2) the zero cross frequency ω s of 2-3. There is a notch frequency ω n twice, and in the conventional notch filter, (1) and (2)
It was impossible to achieve both, and if only the condition (2) was used, the phase rotation was about 20 °.

以上の条件を満たすための本発明のフィルタ31の条件
を前述の式でいえば、Kの値が0.1〜0.5の範囲(ノッ
チ周波数振幅を一般の振幅で除したフィルタの振幅減衰
比が20dB〜6dB)、ダンピング定数ζが0.3〜0.7であ
る。
If the condition of the filter 31 of the present invention for satisfying the above condition is expressed by the above equation, the value of K is in the range of 0.1 to 0.5 (the amplitude attenuation ratio of the filter obtained by dividing the notch frequency amplitude by the general amplitude is 20 dB to 6dB) and the damping constant 0.3 is 0.3 to 0.7.

第5図(a),(b),(c)はそれぞれ、第2図に
示したヘッド位置決め制御装置の位置決め制御部30にお
いて、(a)フィルタ31のない場合、(b)フィルタ31
に従来の式で示される伝達関数を持つノッチフィルタ
を用いた場合、(c)フィルタ31に式で示される伝達
関数を持つ本発明のフィルタを用いた場合のフィルタの
位相特性(PFで示す)とゲイン特性(GFで示す)、及び
位置決め制御部30のオープンループの位相特性(POで示
す)とゲイン特性(GOで示す)のシミュレーション結果
を示すものである。ここでは、機械系の共振点を1.5kH
z、サーボ帯域ω(ゲインの零クロス周波数)を700Hz
とし、従来のノッチフィルタ及び本発明のフィルタのノ
ッチ周波数ωをわざと機械系の共振点からずらして1.
6kHzとした。
FIGS. 5 (a), (b) and (c) show the case where (a) the filter 31 is not provided and (b) the filter 31 in the positioning control unit 30 of the head positioning control device shown in FIG.
When a notch filter having a transfer function represented by the conventional equation is used for (c), the phase characteristic of the filter when the filter of the present invention having the transfer function represented by the equation is used for the filter 31 (indicated by PF) 3 shows simulation results of the gain characteristics (indicated by GF) and the open-loop phase characteristics (indicated by PO) and gain characteristics (indicated by GO) of the positioning control unit 30. Here, the resonance point of the mechanical system is set to 1.5 kHz.
z, servo bandwidth ω b (zero cross frequency of gain) 700Hz
The notch frequency ω n of the conventional notch filter and the filter of the present invention is deliberately shifted from the resonance point of the mechanical system.
6 kHz.

ここで、制御系の安定条件は、一般的に、ゲインが0d
Bになった時の位相を位相マージンPM、位相が180゜まわ
った時のゲインをゲインマージンGMとした時に、 位相マージンPM ≧20〜30゜ ゲインマージンGM≧6dB である。そこで、第5図において位相マージンPMとゲイ
ンマージンGMを各場合に付いて調べると、下表のような
結果が得られた。
Here, the stability condition of the control system is generally that the gain is 0d
When the phase at B becomes the phase margin PM and the gain when the phase is turned by 180 ° is the gain margin GM, the phase margin PM ≧ 20 to 30 ° and the gain margin GM ≧ 6dB. Therefore, when the phase margin PM and the gain margin GM were examined in each case in FIG. 5, the results shown in the following table were obtained.

この表より、フィルタが無い場合(a)ではゲインマ
ージンGMが少なく、不安定気味である。これに対して、
本発明のフィルタを用いた場合(c)ではゲインマージ
ンGMが4dB増え、かつ、位相マージンPMはフィルタ無し
に比べてやや減少しているものの、十分安定であると判
定できる。しかしながら、従来のノッチフィルタを使用
した場合(b)では、フィルタの位相まわりのため、位
相マージンPMが大幅に減少し、また、機械系の共振によ
るピーク振幅は抑えられても、フィルタ位相まわりのた
めに結果的にゲインマージンGMもフィルタ無しの場合
(a)と殆ど変わらず、実用上不安定といえるレベルで
ある。
According to this table, when there is no filter (a), the gain margin GM is small, and it is somewhat unstable. On the contrary,
When the filter of the present invention is used (c), it can be determined that the gain margin GM is sufficiently stable although the gain margin GM is increased by 4 dB and the phase margin PM is slightly reduced as compared with the case without the filter. However, in the case of using the conventional notch filter (b), the phase margin PM is greatly reduced due to the phase around the filter, and the peak amplitude due to the resonance of the mechanical system is suppressed. As a result, the gain margin GM is almost the same as the case (a) without the filter, and is at a level that can be said to be practically unstable.

このように、機械共振を持つアクチュエータに対して
本発明を適用することにより、サーボ系のゲインを上げ
てもより安定化することができ、位置決め精度を向上さ
せることができる。これは、最近高密度化が著しい磁気
ディスク装置へ応用すれば非常に有効であることが分か
る。
As described above, by applying the present invention to an actuator having mechanical resonance, even if the gain of the servo system is increased, the stability can be further improved, and the positioning accuracy can be improved. It can be seen that this is very effective if applied to a magnetic disk device whose density has been remarkably increased recently.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明のヘッド位置決め制御装
置によれば、ディスク装置の機械共振点が変化してもで
きるだけ高いループゲインを確保すると共に、位相まわ
りが少なく、ヘッド位置決め精度を向上させることがで
きるという効果がある。
As described above, according to the head positioning control device of the present invention, it is possible to ensure the highest possible loop gain even when the mechanical resonance point of the disk device changes, to reduce the phase rotation, and to improve the head positioning accuracy. There is an effect that can be.

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

第1図は本発明のヘッド位置決め制御装置の原理説明
図、 第2図は本発明のヘッド位置決め制御装置の一実施例の
構成図、 第3図(a)は第2図のフィルタのアナログ回路による
構成例を示す回路図、 第3図(b)は第2図のフィルタのディジタル回路によ
る構成例を示す回路図、 第4図(a),(b)は本発明のフィルタのゲイン、位
相特性を示す特性図、 第5図(a),(b),(c)は本発明のヘッド位置決
め制御装置の効果を従来の装置と比較して示す特性図、 第6図は従来の磁気ディスク装置の構成を示す構成図、 第7図(a),(b),(c)は従来のノッチフィルタ
の特性とその効果を示す図、 第8図は従来のノッチフィルタの構成例を示す回路図、 第9図(a),(b)は従来のノッチフィルタのゲイ
ン、位相特性を示す特性図である。 20……速度制御部、 30……位置決め制御部、 31……本発明のフィルタ、 40……制御部、 50……切り換えスイッチ、 60……パワーアンプ、 70……磁気ディスクユニット、 71……スピンドル、 72……磁気ディスク、 73……磁気ヘッド、 74……ボイスコイルモータ、 75……スピンドルモータ。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a head positioning control device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the head positioning control device according to the present invention, and FIG. 3 (a) is an analog circuit of the filter shown in FIG. FIG. 3 (b) is a circuit diagram showing a configuration example of a digital circuit of the filter of FIG. 2, and FIGS. 4 (a) and (b) are gains and phases of the filter of the present invention. 5 (a), 5 (b) and 5 (c) are characteristic diagrams showing the effect of the head positioning control device of the present invention in comparison with a conventional device, and FIG. 6 is a conventional magnetic disk. 7 (a), 7 (b) and 7 (c) are diagrams showing the characteristics and effects of a conventional notch filter, and FIG. 8 is a circuit showing a configuration example of a conventional notch filter. Figures 9 (a) and 9 (b) show the gain and phase characteristics of a conventional notch filter. A be characteristic diagram. 20: speed control unit, 30: positioning control unit, 31: filter of the present invention, 40: control unit, 50: changeover switch, 60: power amplifier, 70: magnetic disk unit, 71: Spindle, 72: Magnetic disk, 73: Magnetic head, 74: Voice coil motor, 75: Spindle motor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 21/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G11B 21/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】筐体(10)内に、スピンドル(11)に取り
付けられて回転する1枚以上のディスク(12)と、各デ
ィスク(12)に読み書きを行う複数のヘッド(13)と、
このヘッド(13)をアクセスさせるモータ(14)とを備
えたディスク装置(1)のヘッド位置決め制御装置であ
って、 モータ(14)に対する精密位置決め用の信号(ΔP)を
発生する精密位置決め制御部(3)に、振幅減衰比が6d
B以上20dB以下のノッチフィルタ(7)を設けたことを
特徴とするヘッデ位置決め制御装置。
1. A housing (10) having at least one rotating disk (12) mounted on a spindle (11) and a plurality of heads (13) for reading and writing each disk (12).
A head positioning control device for a disk drive (1) including a motor (14) for accessing the head (13), wherein a precision positioning control unit for generating a signal (ΔP) for precise positioning with respect to the motor (14) (3) The amplitude attenuation ratio is 6d
A heading positioning control device comprising a notch filter (7) of B or more and 20 dB or less.
【請求項2】前記ノッチフィルタ(7)が、sをラプラ
ス演算子、Kを定数、ζをダンピング定数、ωをノッ
チ周波数として、 なる伝達関数を持つフィルタからなり、そのダンピング
定数ζおよび定数Kの値が、 ζ=0.3〜0.7 K=0.1〜0.5 であることを特徴とする請求項1に記載のヘッド位置決
め制御装置。
2. The notch filter (7), wherein s is a Laplace operator, K is a constant, ζ is a damping constant, and ω 0 is a notch frequency. 2. The head positioning control device according to claim 1, wherein the filter comprises a filter having the following transfer function, and the values of the damping constant ζ and the constant K are ζ = 0.3 to 0.7 K = 0.1 to 0.5.
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