JP3091984B2 - ディスク記憶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置また
は光ディスク装置等のディスク記憶装置に係り、特に、
ヘッド位置決め制御系に作用する外乱を打ち消す補償信
号を演算して記憶し、この補償信号を駆動回路への入力
信号の一部とすることにより外乱を抑制し、ヘッド位置
決め精度を向上させるとともに、ヘッド位置決め時間を
短縮する手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気ディスク装置は、多くの場
合、ディスク回転数の上昇に伴い磁気ヘッドが浮上する
方式を採用しており、データ記憶エリアの保護のため
に、起動および停止時には、ヘッドをデータエリアの外
に位置付けする必要がある。一般には、リトラクトバネ
と呼ばれるバネでアクチュエータを一方向に押しつけた
り、アクチュエータの自重でヘッドをデータエリアの外
に退避する方式が採られている。このバネ力やアクチュ
エータ自身の自重等は、外乱の要因となり、ヘッド位置
決め制御系に与える影響が大きく、定常位置偏差や移動
方向の違いによる過渡応答のばらつきをもたらす。

【０００３】また、ディスク記憶装置では、ディスクが
高速回転しているため、回転周波数で振動し、この振動
が位置信号に外乱として作用し、位置決め精度を劣化さ
せている。

【０００４】ヘッドを目標トラックまで移動させる制御
系として速度制御系が用いられ、速度検出器として位置
信号と駆動信号とから速度信号を推定する方式を用いて
いる場合、ディスク振動の外乱が検出誤差をもたらし、
速度制御系の応答にばらつきを発生させるという問題が
あった。

【０００５】さらに、従来の光ディスク装置では、ヘッ
ドを移動位置決めする際に、大きな距離を移動させるた
めのコースアクチュエータと、コースアクチュエータの
先で微小な位置決めをするためのファインアクチュエー
タとが用意されており、ヘッドはファインアクチュエー
タ上に搭載されている。微小な位置決めをするには、フ
ァインアクチュエータが動作している必要があるが、フ
ァインアクチュエータのストロークに比べてディスクの
偏心が大きい場合、ファインアクチュエータによる位置
決めが不能になり、位置決め精度が低下するという問題
があった。

【０００６】従来の外乱補償方法としては、特公平１−
４３３７８号公報に記載のように、推定速度信号と速度
信号との誤差信号をフィードバックし、電力増幅器の入
力に外乱打ち消し信号として加算する補償方法が提案さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ディスク記憶装置の大
容量化と高速化とに伴って、トラックの間の幅が狭くな
り、アクチュエータが著しく軽量化されている。この結
果、外乱の影響はますます無視できなくなってきた。デ
ィスク記憶装置では、ディスクの回転中心と重心とが一
致していない時、ディスクは回転周波数で振動する。そ
こで、外乱を抑制することが重要となる。従来の閉ルー
プ系の応答周波数範囲を拡大してその外乱を抑制するこ
とには、ヘッド支持機構系の共振特性から限界がある。

【０００８】外乱を推定し抑制する方法として、上記従
来技術である特公平１−４３３７８号公報は、検出速度
信号と推定速度信号との誤差を増幅してフィードバック
する手法であり、低周波数の外乱を抑制することはでき
るが、高周波数の機構振動を抑制しようとする場合、速
度信号として、高周波数のノイズを含んだ位置信号を微
分した信号を用いるので、速度信号のＳ／Ｎが低下し、
位置微分回路の周波数帯域を高くできない。このため、
高周波の外乱および振動を抑制できないという問題があ
る。また、推定誤差をフィードバックする手法では、フ
ィードバック補償による遅れを伴い、必ずしも良好な外
乱補償の効果が得られない。

【０００９】本発明の目的は、フィードバック補償に伴
う遅れを低減し、かつ、ノイズを含んだ位置信号に対し
ても安定性を確保しながら、外乱を抑制してアクセス時
間を短縮しつつヘッドを高精度に位置決めし、外乱によ
る位置決め動作のばらつきを低減できるディスク記憶装
置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、回転駆動される少なくとも１枚のディス
クと、ディスク上に記録されたディスクの半径方向位置
と周方向位置とを表すサーボ信号を読み出すヘッドと、
サーボ信号からヘッドの位置を表わす位置信号を発生す
る位置検出器と、ヘッドが固定されたアクチュエータ
と、入力信号に応じて駆動信号を出力しアクチュエータ
を駆動する駆動回路と、外部から入力される制御信号に
応じて移動コマンドを出力するコントローラと、コント
ローラからの移動コマンドに基づいて位置信号の微分信
号と駆動信号の積分信号とを合成して速度信号を演算す
る速度推定手段により目標位置近傍までの移動を制御す
る速度制御手段および位置信号を目標位置に位置決めを
制御する位置制御手段を切り替えて制御する位置決め補
償器とからなるヘッド位置決めサーボ機構を備えたディ
スク記憶装置において、駆動信号と位置信号の関数とし
て外乱を相殺する外乱補償信号を推定する推定手段と、
外乱補償信号を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶さ
れた外乱補償信号をフィードフォワード信号として駆動
回路の入力信号に加算して補正する第１補正手段と、駆
動信号から外乱補償信号を減算するための第２補正手段
とを設け、速度推定手段に入力される駆動信号に代えて
第２補正手段の出力信号を速度推定手段に入力するディ
スク記憶装置を提案する。

【００１１】推定手段は、電源投入直後または電源投入
直後と電源投入直後の一定時間ごとに、ディスクを代表
する１つの代表トラックまたは複数の代表トラックまた
は全てのトラックを目標トラックとし、目標トラックに
ヘッドを位置決めさせ、ディスクが複数回数回転する間
に、外乱を抑制するための外乱補償信号を演算し、ディ
スク面周方向の位置の関数として、記憶手段に記憶させ
る。

【００１２】推定手段は、また、記憶手段に記憶された
代表トラックにおける外乱補償信号のデータを補間して
目標トラック位置における外乱補償信号を演算し、第１
補正手段及び第２補正手段に出力することもできる。

【００１３】

【作用】本発明においては、ディスク記憶装置の外乱を
相殺するための外乱補償信号を推定する推定手段を、ヘ
ッドの推定位置信号と推定速度信号を推定する手段と、
位置信号と推定位置信号との誤差を増幅する手段とで構
成する。

【００１４】外乱が、位置決め制御系に作用していない
時、位置信号と推定位置信号とは一致する。しかし、外
乱が位置決め制御系に作用している時、位置信号と推定
位置信号とは誤差を生じる。この誤差が生じたのは外乱
が作用しているためであるから、この位置信号と推定位
置信号との差である推定位置誤差信号を増幅した外乱補
償値によれば、外乱を打ち消すために必要な信号を生成
できる。

【００１５】また、推定手段は、ディスクが複数回回転
する間に演算される外乱補償値を同一周方向位置毎に加
算して平均化したり、演算された外乱補償値とその前後
の時刻で演算される外乱補償値の移動平均から同一周方
向位置において作用する外乱を抑制する同期外乱補償信
号を演算する。このようにして演算された同期外乱補償
信号は、位置信号に含まれる非再現なノイズの影響を低
減している。

【００１６】さらに、推定手段は、外乱補償値の平均値
である直流外乱補償信号を演算し、同期外乱補償信号か
ら直流外乱補償信号を減算した交流外乱補償信号を演算
することもできる。記憶手段は、以上のようにして推定
手段で得られた外乱補償信号を、ディスク面上の位置の
関数として記憶する。

【００１７】以上の動作をディスク面上の代表トラック
について行った後、記憶手段に記憶された代表トラック
についての外乱補償信号から記憶されていないトラック
の外乱補償信号を補間し、全トラックの外乱補償信号を
求め、記憶手段に記憶する。

【００１８】第１補正手段は、記憶手段に記憶された外
乱補償信号を、ディスク面上のヘッド位置に応じてフィ
ードフォワード信号として出力し、この信号を位置決め
制御系の位置決め補償信号に加算して操作信号とし駆動
回路に入力し、外乱を打ち消し、位置決め精度を向上さ
せアクセス時間を短縮できる。

【００１９】ディスク記憶装置の電源投入直後または電
源投入直後とその後の一定時間毎に推定手段で推定した
外乱補償信号を記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶され
た外乱補償信号が更新されるまでの間は、記憶された外
乱補償信号を用いて補正動作する。この方式によれば、
推定手段の演算速度が遅い場合でも、安定な補正動作を
実行でき、外乱や振動を打ち消して、位置決め精度を向
上させアクセス時間を短縮できる。

【００２０】また、位置信号の微分信号をローパスフィ
ルタに通した信号と駆動信号の積分信号をハイパスフィ
ルタに通した信号とを合成して速度信号を推定する速度
推定手段を有する位置決め補償器を採用している場合、
外乱により、位置信号に外乱が含まれているため、速度
推定結果も誤差を生じる。

【００２１】これに対して、本発明の上記第１補正手段
によれば、速度推定手段に入力される位置信号には、外
乱が含まれなくなるため、外乱の影響が無くなる。

【００２２】さらに、本発明のディスク記憶装置におい
ては、速度推定手段に入力される駆動信号に代わって、
駆動信号から外乱補償信号を減算した信号を速度推定手
段に入力する第２補正手段を設ける。この補正方式で
は、速度推定手段は、外乱の影響を受けなくなり、位置
決め制御系の応答のばらつきを低減できる。

【００２３】

【実施例】次に、図１〜図１０を参照して、本発明によ
るディスク記憶装置の実施例を説明する。

【００２４】《第１実施例》 図１は、本発明によるディスク記憶装置の一実施例を示
す磁気ディスク装置のブロック図である。本実施例で
は、アクチュエータとしてボイスコイルモータＶＣＭ２
を用いている。ＶＣＭ２は、ヘッド１をディスク４上の
任意のトラックまでディスク半径方向に移動させ位置決
めする。ディスク４は、スピンドルモータ３により回転
駆動される。これらの構成要素は、全てベース５上に搭
載されている。位置検出器６は、アンプ７と復調回路８
とからなる。ディスク４上にはサーボ信号が記録されて
おり、ヘッド１により読み出され、アンプ７で増幅さ
れ、復調回路８に送られる。復調回路８は、位置信号と
して、最近接トラック中心までの位置誤差を表わす位置
誤差信号９ａと、半径方向位置信号９ｂと、周方向位置
信号９ｃとを出力している。復調回器８では、図示しな
い主位置誤差信号ＰＥＳＮとこれも図示しない９０度位
相の異なる副位置誤差信号ＰＥＳＱとを作成し、主位置
誤差信号ＰＥＳＮと副位置誤差信号ＰＥＳＱとからヘッ
ド位置に応じて極性の整った位置誤差信号ＰＥＳすなわ
ち９ａを作成し出力する。

【００２５】図２(Ａ)は、主位置誤差信号ＰＥＳＮと副
位置誤差信号ＰＥＳＱと位置誤差信号ＰＥＳすなわち９
ａとの関係を示す図である。半径方向位置信号９ｂは、
ヘッド１のディスク半径方向絶対位置を表わすディジタ
ル信号で表されたトラック番号である。半径方向位置信
号９ｂと位置誤差信号９ａとの関係は、分かり易く表現
すると、図２(Ａ)のようになる。

【００２６】図２(Ｂ)は、半径方向位置信号９ｂと周方
向位置信号９ｃとの関係を示す図である。周方向位置信
号９ｃは、ヘッド１のディスク周方向に対する位置を表
わすディジタル信号で表されたセクタ番号である。半径
方向位置信号９ｂと周方向位置信号９ｃとの関係は、分
かり易く表現すると、図２(Ｂ)のようになる。

【００２７】さて、図１のコントローラ２０が移動コマ
ンド２１を位置決め補償器２２に出力すると、位置決め
補償器２２は、位置決め補償信号２３を演算して出力す
る。位置決め補償信号２３の演算方法は、例えば、ＭＥ
Ｅ ＆ ＤＡＮＩＥＬの“ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＲＥＣＯ
ＲＤＩＮＧ" Vol．２(ＭｃＧｒａｗ−ＨｉｌｌＢｏｏ
ｋ Ｃｏｍｐａｎｙ)の５３〜８４頁に記載のように、
位置誤差信号９ａと半径方向位置信号９ｂと駆動信号２
６とをもとに、ヘッド１が目標トラックの近くに到達す
るまでは速度制御系により演算し、目標トラックに近づ
いてからは位置制御系により演算する方法がある。一般
に、磁気ディスク装置では、位置偏差が大きい時に大き
な距離を移動する動作をシーク動作といい、位置偏差の
小さい時に位置制御する動作をフォロイング動作とい
う。また、位置決め補償器を実現する手段は、アナログ
制御系であってもよいし、ディジタル制御系であっても
よい。

【００２８】外乱および振動を相殺する外乱補償信号を
推定する推定手段と記憶手段と補正手段は、マイクロコ
ンピュータ３０と、ディジタル外乱補償信号３６を保持
するディジタル出力回路ＤＯＣ３８と、ディジタル外乱
補償信号３６を外乱補償信号２８に変換するＤＡ変換器
ＤＡＣ３７と、駆動信号２６をディジタル駆動信号４０
に変換する第１ＡＤ変換器ＡＤＣ４１と、位置誤差信号
９ａをディジタル位置誤差信号４３に変換する第２ＡＤ
変換器ＡＤＣ４２と、半径方向位置信号９ｂ，周方向位
置信号９ｃ，ディジタル駆動信号４０，ディジタル位置
誤差信号４３をマイクロコンピュータ３０に読み込むデ
ィジタル入力回路ＤＩＣ４４と、第１加算器２９とから
構成される。マイクロコンピュータ３０は、ＣＰＵ３１
と、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３と、それらを結合するバ
ス３４とからなる。

【００２９】第１加算器２９は、外乱補償信号２８と位
置決め補償信号２３とを加算し、結果を操作信号２４と
して出力する。外乱補償信号２８は、アクチュエータＶ
ＣＭ２に作用する外力やディスク振動等の外乱を打ち消
す信号である。その結果、本実施例のディスク記憶装置
においては、定常位置偏差や振動が発生しないので、高
速かつ高精度なヘッドの位置決めが可能となる。

【００３０】図３は、マイクロコンピュータ３０内で実
現されるアルゴリズムを示す離散時間系のブロック図で
ある。図３において、ｚ^−１は、１サンプルの遅延を意
味する。その他の構成要素は、連続時間系の伝達関数と
して表現した。ｓはラプラス演算子を表わす。また、駆
動回路２５のゲインをＫA（Ａ／Ｖ），ＶＣＭ２の力定
数をＫF（Ｎ／Ａ），ヘッド１を搭載した可動部質量を
Ｍ（ｋｇ），ヘッド半径方向位置からディジタル位置誤
差信号４３までのゲインをＫ2（カウント／ｍ），駆動
信号２６からディジタル駆動信号４０までのゲインをＫ
I（カウント／Ｖ）と表している。外乱として、外力Ｄ1
とディスクの振動Ｄ2が加わっている。

【００３１】ここで、マイクロコンピュータ３０による
ディジタル外乱補償値Ｗの導き出し方を説明する。最初
に、ディジタル入力回路ＤＩＣ４４と第１ＡＤ変換器Ａ
ＤＣ４１とにより、駆動信号２６をディジタル駆動信号
４０に変換し、ディジタル駆動信号４０をサンプリング
し、そのサンプリング結果を変数Ｉとして記憶する。ま
た、第２ＡＤ変換器ＡＤＣ４２が、位置誤差信号９ａを
ディジタル位置誤差信号４３に変換し、ディジタル入力
回路ＤＩＣ４４が、ディジタル位置誤差信号４３をサン
プリングし、そのサンプリング結果を変数Ｙとして記憶
する。さらに、半径方向位置信号９ｂと周方向位置信号
９ｃとをサンプリングし、その結果をそれぞれＲおよび
θとして記憶する。

【００３２】サンプリング動作に続き、(１)に示すよう
に、 《Ｙ》＝Ｙ−〈Ｙ〉 (１) ディジタル位置誤差信号Ｙからディジタル推定位置誤差
信号〈Ｙ〉を差し引いた値を計算し、この値をディジタ
ル推定誤差信号《Ｙ》として記憶する。

【００３３】さらに、(２)に示すように、 Ｗ＝Ｈ＊《Ｙ》 (２) ディジタル推定誤差信号《Ｙ》にゲインＨを乗じた値を
ディジタル外乱補償値Ｗとして記憶する。

【００３４】次のサンプリングに備え、(３)で表される
ディジタル推定位置信号を計算し、 〈Ｘ1〉＝〈Ｘ1〉＋Ｔ＊〈Ｘ2〉＋Ｇ1＊Ｉ＋Ｌ1*《Ｙ》 (３) 変数〈Ｘ1〉として記憶する。

【００３５】次に、(４)で表されるディジタル推定速度
信号を計算し、 〈Ｘ2〉＝〈Ｘ2〉＋Ｇ2＊Ｉ＋Ｌ2*《Ｙ》 (４) 変数〈Ｘ2〉として記憶する。

【００３６】(５)で表されるディジタル推定位置誤差信
号を計算し、 〈Ｙ〉＝Ｋ2＊〈Ｘ1〉 (５) 変数〈Ｙ〉として記憶する。

【００３７】マイクロコンピュータ３０は、以上の(１)
から(５)の処理演算をＴ秒間隔で繰り返す。

【００３８】図３において、ゲインＧ１，Ｇ２，Ｌ１，
Ｌ２，Ｈは、駆動信号２６からディジタル位置誤差信号
Ｙまでの伝達関数モデルから作られた離散時間系の同一
次元オブザーバのゲインであり、 Ｇ1＝ＫF＊Ｔ^２／(２Ｍ) (６) Ｇ2＝ＫF＊Ｔ ／Ｍ (７) Ｌ1＝２{１−exp(-2ζωT)・cos(ωT√（１−ζ^２))}／Ｋ2 (８) Ｌ2＝{１＋exp(-2ζωT)−２exp(-ζωT)・cos(ωT√（１−ζ^２))}／ＴＫ2 (９) Ｈ＝−Ｍ＊Ｌ2／(ＫF＊Ｔ＊ＫA) (10) (６)，(７)，(８)，(９)，(１０)のように決定される。

【００３９】(８),(９)におけるωとζは、推定の速さ
と減衰特性を表わすものである。この場合、抑制したい
振動の角周波数の数倍の周波数にωを設定し、ζは０.
７程度に設定すればよいと考えられる。

【００４０】ヘッド可動部に作用する外力やディスク４
の回転同期振動が存在しない時、以上のようにして計算
されるディジタル推定位置誤差信号〈Ｙ〉は、ディジタ
ル位置誤差信号Ｙと一致する。しかし、外乱や振動が存
在している時、ディジタル位置誤差信号Ｙとディジタル
推定位置誤差信号〈Ｙ〉は誤差を生じる。この誤差が生
じたのは、外乱や振動が発生しているためであり、この
誤差を増幅したディジタル推定誤差信号《Ｙ》を増幅し
たディジタル外乱補償値Ｗは、外力や振動等の外乱を相
殺するのに必要な信号となる。

【００４１】このディジタル推定誤差信号《Ｙ》を増幅
した信号であるディジタル外乱補償値Ｗをフィードバッ
クして、操作信号の一部として出力する方式が考えられ
る。しかし、フィードバック補償による遅れをともな
い、位置信号に含まれるノイズに対しては、フィードバ
ックの遅れにより、その性能をかえって劣化させる可能
性がある。

【００４２】そこで、非再現なノイズの影響を低減し、
しかも、フィードバックによる遅れを防ぐために、ディ
スクが複数回回転する間、外乱補償値を周方向位置毎に
平均化した同期外乱補償信号を、ヘッドのディスク面上
の位置の関数として、例えば外乱補償信号テーブルの形
式でＲＡＭ３３に記憶する。

【００４３】図４は、同期外乱補償信号を格納する同期
外乱補償テーブルを作成する手順を示すフローチャート
である。

【００４４】ステップ４０１において、位置決め補償器
２２により、ヘッド１を代表トラック上に位置決めす
る。

【００４５】ステップ４０２において、位置決め動作開
始に続いて、推定手段により外乱補償値Ｗの演算を開始
する。

【００４６】ステップ４０３において、外乱補償値Ｗが
定常状態になるまで待つ。

【００４７】ステップ４０４において、同一周方向位置
における外乱補償値Ｗの平均値を演算し、演算結果をデ
ィスク面上の位置の関数として記憶する。例えば代表ト
ラックとしてトラック番号Ｒでディスクが１００周する
間の周方向位置θにおける同期外乱補償信号Ｗave
（θ）を算出するには、フォロイングして１周目から１
００周目までの同一周方向位置の外乱補償値の平均値を
演算すると仮定する。トラック番号Ｒ，周方向位置θ，
ｋ周目の外乱補償値をＷ（Ｒ，θ，ｋ）とすると、トラ
ック番号Ｒ，周方向位置θにおける同期外乱補償信号Ｗ
ave（Ｒ，θ）は、 Ｗave(Ｒ，θ)＝｛ΣＷ(Ｒ，θ，ｋ)｝／１００ (11) ただし、Σ(加算)は、ｋ＝１から１００までとなる。各
周方向位置において、(１１)を演算し，Ｗave（Ｒ，
θ） ただし、（θ＝０，１，・・・θmax）を外乱補
償テーブルに記憶する。

【００４８】ステップ４０５において、ヘッドを新たな
代表トラック上に移動させ、ステップ４０１からステッ
プ４０４の手順を繰り返す。代表トラックは、ディスク
面上の１つのトラックでもよいし、全てのトラックでも
よいし、複数のトラックでもよい。

【００４９】ステップ４０６において、近接する代表ト
ラックの同期外乱補償テーブルから補間して、代表トラ
ックとして選ばれなかったトラックの同期外乱補償信号
を求める。代表トラックが複数の場合の補間方法は、例
えば、近接する２つの代表トラックＲ１とＲ２の外乱補
償テーブルＷave（Ｒ１，θ）とＷave（Ｒ２，θ）ただ
し、（θ＝０，１，２，・・・，θmax）のうち、同一
周方向位置θにおける２つのデータを１次式で近似し
て、周方向位置θにおける同期外乱補償信号を他のトラ
ックについて演算する。この操作を全ての周方向位置に
ついて実行すれば、ディスク面全ての領域の同期外乱補
償テーブルを作成できる。代表トラックが１つの場合の
補間方法は、０次補間すなわち全てのトラックの同期外
乱補償信号を同一のものとすることになるため、新たな
テーブルは作成しない。

【００５０】このようにして、ディスク面上の関数とし
て同期外乱補償テーブルを記憶した後、ディジタル出力
回路ＤＯＣ３８およびＤＡ変換器ＤＡＣ３７を介し、ヘ
ッド１のディスク面上の位置に応じてディジタル外乱補
償信号３６をフィードフォワード信号として、第１加算
器２９に出力する。このようにフィードフォワード信号
を出力すると、ヘッドを目標トラックまで移動させるシ
ーク制御系とヘッドを目標トラックに位置決めするフォ
ロイング制御系を常時動作させて、外乱を抑制できる。

【００５１】図５は、フォロイング制御系が動作してい
る状態における従来の制御系の応答を示す図である。図
６は、フォロイング制御系が動作している状態における
本発明の制御系の応答を示す図である。両者の比較から
明らかなように、図５の従来例で生じていた振動を、図
６の本発明では低減することにより、アクセス時間を短
縮し位置決め精度を上げることができる。

【００５２】同期外乱補償テーブルの作成手順におい
て、図４のステップ４０４は、ディスクが複数回回転す
る間、ヘッドの同一周方向位置における外乱補償値を同
期的に加算し、非再現なノイズを低減化している。この
ステップ４０４の手順の他の実現方法として、あるサン
プルにおける周方向位置における外乱補償値とその前後
で連続して演算される外乱補償値の移動平均を演算して
導き出す方法もある。この方法でも、外乱補償値に含ま
れるノイズ成分をカットし、同様の効果を得ることがで
きる。

【００５３】また、位置信号の微分信号をローパスフィ
ルタに通した信号と駆動信号の積分信号をハイパスフィ
ルタに通した信号とを合成し速度信号を推定する速度推
定手段を有する位置決め補償器では、外乱により、位置
信号に外乱が含まれている場合、速度推定結果も誤差を
生じる。ディスク４が偏心するディスク記憶装置におい
て、従来の制御系を用い、一定トラック数を繰り返しシ
ークおよびフォロイングさせると、図７に示すように、
シークからフォロインングに切換わる際に位置誤差信号
の応答にばらつきを生じるという問題があった。

【００５４】これに対して、本発明においては、外乱補
償信号を第１加算器２９で位置決め補償信号に加算して
外乱を相殺するようにしており、速度推定手段に入力さ
れる位置信号には外乱が含まれなくなるため、外乱の影
響が無くなる。

【００５５】一方、第１加算器２９の補正により、外乱
を相殺する信号が駆動信号に含まれるため、駆動信号か
ら速度信号を推定する速度推定手段は、外乱の影響を受
け、制御系の応答にばらつきを生ずることになる。

【００５６】この影響を抑制するため、本発明のディス
ク記憶装置では、第２加算器５０を設け、速度推定手段
に入力される駆動信号に代わって、駆動信号から外乱補
償信号を減算した信号を速度推定手段に入力する。この
補正動作により、速度推定手段は、外乱の影響を受けな
くなり、位置決め制御系の応答のばらつきを低減でき
る。このように繰り返しシークおよびフォロイングさせ
た時の応答波形を図８に示す。ディスクが偏心すること
により外乱が作用しているにもかかわらず、応答にばら
つきが生じないことがわかる。

【００５７】《第２実施例》 本実施例は、ハードウェアとしては第１実施例のディス
ク記憶装置と同じである。また、推定手段で演算される
外乱補償値の演算方法も第１実施例で説明したものと同
様である。

【００５８】図９は、本実施例の直流外乱補償信号の演
算と外乱補償テーブルの作成手順とを示すフローチャー
トである。この図を参照して、本実施例における外乱補
償値演算後の直流外乱補償信号の演算と外乱補償テーブ
ル作成の手順とを説明する。

【００５９】まず、ステップ９０１において、位置決め
補償器により、ヘッドを代表トラック上に位置決めす
る。

【００６０】ステップ９０２において、位置決め動作の
開始に続いて、推定手段により外乱補償値Ｗの演算を開
始する。

【００６１】ステップ９０３において、外乱補償値Ｗが
定常状態になるまで待つ。

【００６２】ステップ９０４において、ディスクが複数
回回転する間、外乱補償値Ｗの平均値を演算し、演算結
果をヘッド半径方向位置の関数として記憶手段に記憶す
る。例えば、ディスクが、代表トラックとしてトラック
番号Ｒで１周する間の直流外乱補償信号ＷDC（Ｒ）を算
出するには、フォロイングして１周分の外乱補償値の平
均値を演算する必要がある。トラック番号をＲ，周方向
位置θの外乱補償値をＷ（Ｒ，θ）とすると、トラック
番号Ｒの直流外乱補償信号ＷDC（Ｒ）は、 ＷDC(Ｒ)＝｛ΣＷ(Ｒ，θ)｝／(θmax＋１) (12) ただし、Σ(加算)は、θ＝０からθ＝θmaxまでとな
る。

【００６３】ステップ９０５において、ヘッドを新たな
代表トラック上に移動させ、ステップ９０１からステッ
プ９０４を繰り返す。代表トラックはディスク面上の１
つのトラックでもよいし、全てのトラックでもよいし、
複数のトラックでもよい。

【００６４】ステップ９０６において、代表トラックと
して選ばれなかったトラックの直流外乱補償信号につい
て、近接する代表トラックの直流外乱補償テーブルから
補間して求める。代表トラックが複数の場合の補間方法
は、例えば、近接する２つの代表トラックの直流外乱補
償信号を一次式で近似し、テーブルを作成する。代表ト
ラックが１つの場合は、０次補間すなわち全てのトラッ
クの直流外乱補償信号を同一のものとするため、新たな
テーブルは作成しない。

【００６５】以上のようにして直流外乱補償テーブルを
ディスク半径方向のヘッド位置の関数として記憶した
後、直流外乱補償テーブルに記憶されたデータをディジ
タル出力回路３８、ＤＡ変換器３７を介し、フィードフ
ォワード信号として第１加算器２９に出力する。フィー
ドフォワード信号補正によれば、ヘッドを目標トラック
まで移動させるシーク制御系とヘッドを目標トラックに
位置決めするフォロイング制御系とを常時働かせて外乱
を抑制し、アクセス時間を短縮するとともに位置決め精
度を上げることができる。

【００６６】また、位置決め補償器２２として速度推定
手段を有する場合、第２加算器５０による補正動作は、
速度推定手段に対する外乱の影響を無くし、シーク制御
系の移動方向の違いによる応答の違いを低減化すること
が可能となる。

【００６７】《第３実施例》 本実施例は、ハードウェアとしては第１実施例のディス
ク記憶装置と同じである。また、推定手段で演算される
外乱補償値の演算方法も第１実施例で説明したものと同
じである。さらに、直流外乱補償信号の演算方法も、第
２実施例で説明したものと同じである。

【００６８】図１０は、本実施例の交流外乱補償信号の
演算と外乱補償テーブル作成の手順とを示すフローチャ
ートである。この図を参照して、外乱補償値を演算した
後の交流外乱補償信号演算と外乱補償テーブル作成の手
順とを説明する。

【００６９】ステップ１００１において、位置決め補償
器により、ヘッドを代表トラック上に位置決めする。

【００７０】ステップ１００２において、位置決め動作
の開始に続いて、推定手段により外乱補償値Ｗの演算を
開始する。

【００７１】ステップ１００３において、外乱補償値Ｗ
が定常状態になるまで待つ。

【００７２】ステップ１００４において、ディスクが複
数回回転する間に、外乱補償値Ｗの平均値（直流外乱補
償信号）と同一周方向における外乱補償値の平均値（同
期外乱補償信号）とを演算し、同期外乱補償信号から直
流外乱補償信号を減算した演算結果（交流外乱補償信
号）をディスク面上の位置の関数として記憶手段に記憶
する。トラック番号Ｒ，周方向位置θにおける交流外乱
補償信号ＷAC（Ｒ，θ）は、同期外乱補償信号Ｗave
（Ｒ，θ）と直流外乱補償信号ＷDC（Ｒ）とを用いて、 ＷAC(Ｒ，θ)＝ＷAVE(Ｒ，θ)−ＷDC(Ｒ) (13) となる。

【００７３】ステップ１００５において、さらに、ヘッ
ドを新たな代表トラック上に移動させ、ステップ１００
１からステップ１００４の手順を繰り返す。代表トラッ
クはディスク面上の１つのトラックでもよいし、全ての
トラックでもよいし、複数のトラックでもよい。

【００７４】ステップ１００６において、代表トラック
として選ばれなかったトラックの直流外乱補償信号を、
近接する代表トラックの交流外乱補償テーブルから補間
して求める。代表トラックが複数の場合、例えば、近接
する２つの代表トラックの交流外乱補償信号を一次式で
近似してテーブルを作成する。代表トラックが１つの場
合は、０次補間すなわち全てのトラックの直流外乱補償
信号を同一のものとすることになるため、新たなテーブ
ルは作成しない。

【００７５】以上のようにして交流外乱補償テーブルを
ディスク面上の位置の関数として記憶した後、ディジタ
ル出力回路ＤＯＣ３８，ＤＡ変換器ＤＡＣ３７を介し、
交流外乱補償テーブルに記憶されたデータをフィードフ
ォワード信号として第１加算器２９に出力する。フィド
フォワード信号を出力すると、ヘッドを目標トラックま
で移動させるシーク制御系とヘッドを目標トラックに位
置決めするフォロイング制御系で常時働かせることによ
り外乱を抑制し、アクセス時間を短縮し位置決め精度を
上げることができる。

【００７６】また、第２加算器５０による補正手段によ
れば、第１実施例と同様に、ディスクの偏心によるシー
ク，フォロイングの応答のばらつきをなくすことができ
る。

【００７７】《第４実施例》 本実施例は、ハードウェアとしては第１実施例のディス
ク記憶装置と同じである。また、推定手段で演算される
外乱補償値の演算方法も第１実施例で説明したものと同
様である。さらに、直流外乱補償信号，交流外乱補償信
号演算方法も、第２実施例，第３実施例で説明したもの
と同じである。

【００７８】まず、図９に示した直流外乱補償信号テー
ブル作成の手順に従い、直流外乱補償テーブルを作成
し、次に、図１０で示した交流外乱補償信号テーブル作
成の手順に従い、交流外乱補償テーブルを作成する。

【００７９】テーブル作成後、ヘッド１のディスク面上
の位置に応じた交流外乱補償信号と直流外乱補償信号と
を加算した信号を外乱補償信号として、ディジタル出力
回路３８，ＤＡ変換器３７を介し、フィードフォワード
制御のために第１加算器２９に出力する。フィドフォワ
ード信号を出力すれば、ヘッドを目標トラックまで移動
させるシーク制御系とヘッドを目標トラックに位置決め
するフォロイング制御系とを常時働かせ外乱を抑制し、
アクセス時間を短縮するとともに置決め精度を上げるこ
とができる。

【００８０】また、第２加算器５０による補正方式で
は、第１実施例と同様に、ディスクの偏心によるシー
ク，フォロイングの応答のばらつきをなくすことが可能
である。

【００８１】本実施例は、例えば、ヘッドの半径方向位
置により直流外乱は変化するが、交流外乱は変化しない
場合に有効であり、複数の代表トラックから直流外乱補
償テーブルを作成し、１つの代表トラックから交流外乱
補償テーブルを作成すれば、テーブル作成のためのメモ
リを節約できる。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、外乱や振動が位置決め
制御系に作用した場合でも、フィードバック補償に伴う
遅れを低減し、かつ、ノイズを含んだ位置信号に対して
も安定性を確保しながら、外乱を抑制してアクセス時間
を短縮しつつヘッドを高精度に位置決めし、外乱による
位置決め動作のばらつきを低減できるディスク記憶装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディスク記憶装置の一実施例を示
す磁気ディスク装置のブロック図である。

【図２】(Ａ)は、主位置誤差信号ＰＥＳＮと副位置誤差
信号ＰＥＳＱと位置誤差信号ＰＥＳすなわち９ａとの関
係を示す図であり、(Ｂ)は、半径方向位置信号９ｂと周
方向位置信号９ｃとの関係を示す図である。

【図３】マイクロコンピュータ内で実現されるアルゴリ
ズムを示す離散時間系のブロック図である。

【図４】第１実施例の同期外乱補償信号を格納する同期
外乱補償テーブルを作成する手順を示すフローチャート
である。

【図５】フォロイング制御系が動作している状態におけ
る従来のヘッド位置決め制御系の応答を示す図である。

【図６】フォロイング制御系が動作している状態におけ
る本発明のヘッド位置決め制御系の応答を示す図であ
る。

【図７】従来のヘッド位置決め制御系の応答波形例を示
す図である。

【図８】本発明のヘッド位置決め制御系の応答波形例を
示す図である。

【図９】第２実施例の直流外乱補償信号の演算と外乱補
償テーブルの作成手順とを示すフローチャートである。

【図１０】第３実施例の交流外乱補償信号の演算と外乱
補償テーブル作成の手順とを示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ ヘッド ２ ボイスコイルモータＶＣＭ ３ スピンドルモータ ４ ディスク ５ ベース ６ 位置検出器 ７ アンプ ８ 復調回路 ９ａ 位置誤差信号 ９ｂ 半径方向位置信号 ９ｃ 周方向位置信号 ２０ コントローラ ２１ 移動コマンド ２２ 位置決め補償器 ２３ 位置決め補償信号 ２５ 駆動回路 ２６ 駆動信号 ２８ 外乱補償信号 ２９ 第１加算器 ３０ マイクロコンピュータ ３１ ＣＰＵ ３２ ＲＯＭ ３３ ＲＡＭ ３４ バス ３６ ディジタル外乱補償信号 ３７ ＤＡ変換器ＤＡＣ ３８ ディジタル出力回路ＤＯＣ ４１ ＡＤ変換器ＡＤＣ ４２ ＡＤ変換器ＡＤＣ ４３ ディジタル位置誤差信号 ４４ ディジタル入力回路ＤＩＣ ５０ 第２加算器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−265079（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−62371（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−108288（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−30156（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−108285（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−52563（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 21/10 G11B 21/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される少なくとも１枚のディス
   クと、前記ディスク上に記録されたディスクの半径方向
   位置と周方向位置とを表すサーボ信号を読み出すヘッド
   と、前記サーボ信号から前記ヘッドの位置を表わす位置
   信号を発生する位置検出器と、前記ヘッドが固定された
   アクチュエータと、入力信号に応じて駆動信号を出力し
   前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、外部から入
   力される制御信号に応じて移動コマンドを出力するコン
   トローラと、コントローラからの移動コマンドに基づい
   て前記位置信号の微分信号と前記駆動信号の積分信号と
   を合成して速度信号を演算する速度推定手段により目標
   位置近傍までの移動を制御する速度制御手段および前記
   位置信号を目標位置に位置決めを制御する位置制御手段
   を切り替えて制御する位置決め補償器とからなるヘッド
   位置決めサーボ機構を備えたディスク記憶装置におい
   て、 前記駆動信号と前記位置信号の関数として外乱を相殺す
   る外乱補償信号を推定する推定手段と、前記外乱補償信
   号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された外
   乱補償信号をフィードフォワード信号として前記駆動回
   路の入力信号に加算して補正する第１補正手段と、前記
   駆動信号から前記外乱補償信号を減算するための第２補
   正手段とを設け、 前記速度推定手段に入力される前記駆動信号に代えて前
   記第２補正手段の出力信号を前記速度推定手段に入力す
   る ことを特徴とするディスク記憶装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のディスク記憶装置にお
   いて、 前記推定手段が、電源投入直後または電源投入直後と電
   源投入直後の一定時間ごとに、前記ディスクを代表する
   １つの代表トラックまたは複数の代表トラックまたは全
   てのトラックを目標トラックとし、前記目標トラックに
   ヘッドを位置決めさせ、前記ディスクが複数回数回転す
   る間に、外乱を抑制するための外乱補償信号を演算し、
   前記ディスク面周方向の位置の関数として、前記記憶手
   段に記憶することを特徴とするディスク記憶装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のディスク記憶装置にお
   いて、 前記推定手段が、前記記憶手段に記憶された代表トラッ
   クにおける外乱補償信号のデータを補間して目標トラッ
   ク位置における外乱補償信号を演算し、前記第１補正手
   段及び前記第２補正手段に出力することを特徴とするデ
   ィスク記憶装置。