JP3234175B2 - デジタル制御装置 - Google Patents
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
- G05B13/047—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators the criterion being a time optimal performance criterion
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/40—Open loop systems, e.g. using stepping motor
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42121—Switch from bang-bang control to dead beat, finite time settling control
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク装置にお
けるヘッド移動制御などに好適な、入力の大きさに制限
のあるデジタル制御にバングバング制御を適用したデジ
タル制御装置に係り、特にバングバング制御の有限整定
入力によるデジタル制御装置に関する。
けるヘッド移動制御などに好適な、入力の大きさに制限
のあるデジタル制御にバングバング制御を適用したデジ
タル制御装置に係り、特にバングバング制御の有限整定
入力によるデジタル制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】制御対象の複雑化や高性能化の要求に伴
い、近年マイクロコンピュータを用いたデジタル制御が
一般的になりつつある。このマイクロコンピュータを用
いたデジタル制御では、制御対象の状態を一定時間周期
毎に観測し、プログラムで記述された制御則を実行し、
入力を加えるという処理が行われる。このため、より高
度な制御則をプログラムの記述だけで実現するのが一般
的であるが、従来の連続時間を前提とした制御則を適用
するには、サンプリング周期や計算時間の遅れなどの影
響を考慮する必要がある。
い、近年マイクロコンピュータを用いたデジタル制御が
一般的になりつつある。このマイクロコンピュータを用
いたデジタル制御では、制御対象の状態を一定時間周期
毎に観測し、プログラムで記述された制御則を実行し、
入力を加えるという処理が行われる。このため、より高
度な制御則をプログラムの記述だけで実現するのが一般
的であるが、従来の連続時間を前提とした制御則を適用
するには、サンプリング周期や計算時間の遅れなどの影
響を考慮する必要がある。
【０００３】ところで、入力誤差の符号に応じて２値し
かとらない制御手法として、バングバング（Bang-Bang
）制御が知られている。このバングバング制御は、最
大の入力で加速、減速を行うのに用いられる手法であ
り、入力制限のあるシステムでは、最短時間で状態を遷
移する制御として知られている。
かとらない制御手法として、バングバング（Bang-Bang
）制御が知られている。このバングバング制御は、最
大の入力で加速、減速を行うのに用いられる手法であ
り、入力制限のあるシステムでは、最短時間で状態を遷
移する制御として知られている。
【０００４】一方、デジタル制御では、有限整定が可能
である。これは初期状態と目標状態から計算される、制
御対象の次数と等しい回数の入力の切り替えを各サンプ
ル毎に行う手法で、一連の入力を加えた後には状態は目
標位置に到達する。この有限整定の入力は以下のように
計算される。
である。これは初期状態と目標状態から計算される、制
御対象の次数と等しい回数の入力の切り替えを各サンプ
ル毎に行う手法で、一連の入力を加えた後には状態は目
標位置に到達する。この有限整定の入力は以下のように
計算される。
【０００５】まず、初期状態ｘと目標値ｒから制御対象
の次数と等しいｎ個の入力ｕ(1) ，…，ｕ(n) を各サン
プリング毎に順に出力するものとする。また、制御対象
の状態方程式を、 ｘ(k+1)＝Ａｘ(k) ＋Ｂｕ(k)＝Ａk ｘ(1) ＋Ａk-1 Ｂｕ
(1) ＋Ａk-2 Ｂｕ(2)＋…＋ＡＢｕ(k-1) ＋Ｂｕ(k)…
（１） とすると、初期状態ｘからｎサンプル後に目標値ｒに到
達するには、次式（２）のようになる。
の次数と等しいｎ個の入力ｕ(1) ，…，ｕ(n) を各サン
プリング毎に順に出力するものとする。また、制御対象
の状態方程式を、 ｘ(k+1)＝Ａｘ(k) ＋Ｂｕ(k)＝Ａk ｘ(1) ＋Ａk-1 Ｂｕ
(1) ＋Ａk-2 Ｂｕ(2)＋…＋ＡＢｕ(k-1) ＋Ｂｕ(k)…
（１） とすると、初期状態ｘからｎサンプル後に目標値ｒに到
達するには、次式（２）のようになる。
【０００６】
【数１】 したがって、入力ｕ(1) ，…，ｕ(n) は、次式（３）の
ように与えられる。
ように与えられる。
【０００７】
【数２】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記したようにバング
バング制御は、入力制限のあるシステムでは、最短時間
で状態を遷移することから、デジタル制御と組み合わせ
ることが考えられる。しかしながら上記した従来技術に
おいては、デジタル制御とバングバング制御を組み合わ
せると、以下に述べるような問題が生じる。
バング制御は、入力制限のあるシステムでは、最短時間
で状態を遷移することから、デジタル制御と組み合わせ
ることが考えられる。しかしながら上記した従来技術に
おいては、デジタル制御とバングバング制御を組み合わ
せると、以下に述べるような問題が生じる。
【０００９】まずデジタル制御では、入力の切り替えが
サンプリング周期に拘束されるため、任意の時間に入力
の切り替えが必要なバングバング制御則のみでは目標位
置に到達できない。一方、有限整定では、入力の大きさ
が初期位置と目標位置で決まり、入力の上限を指定でき
ないので、入力の大きさに制限のあるサンプリング制御
では、実現できない。
サンプリング周期に拘束されるため、任意の時間に入力
の切り替えが必要なバングバング制御則のみでは目標位
置に到達できない。一方、有限整定では、入力の大きさ
が初期位置と目標位置で決まり、入力の上限を指定でき
ないので、入力の大きさに制限のあるサンプリング制御
では、実現できない。
【００１０】この問題について図７及び図８を参照して
説明する。図７はバングバング制御の入力の時間変化の
一例を示す。この図７には、加速、減速の切り替えが任
意のタイミングで行われる場合の入力の時間変化７１
と、加速、減速の切り替えがサンプリング時間に拘束さ
れる場合の入力の時間変化７２とが示されている。
説明する。図７はバングバング制御の入力の時間変化の
一例を示す。この図７には、加速、減速の切り替えが任
意のタイミングで行われる場合の入力の時間変化７１
と、加速、減速の切り替えがサンプリング時間に拘束さ
れる場合の入力の時間変化７２とが示されている。
【００１１】次に図８はバングバング制御の位置の時間
変化の一例を示す。この図８には、加速、減速の切り替
えが任意のタイミングで行われる場合の位置の時間変化
８１と、加速、減速の切り替えがサンプリング時間に拘
束される場合の位置の時間変化８２とが、目標位置８３
と共に示されている。
変化の一例を示す。この図８には、加速、減速の切り替
えが任意のタイミングで行われる場合の位置の時間変化
８１と、加速、減速の切り替えがサンプリング時間に拘
束される場合の位置の時間変化８２とが、目標位置８３
と共に示されている。
【００１２】この図７及び図８から明らかなように、デ
ジタル制御とバングバング制御を組み合わせると、加
速、減速の切り替えがサンプリング時間に拘束されるた
め、任意のタイミングで加速、減速の切り替えを行う場
合と比べて、デジタル制御では１回の加速、減速の切り
替えで任意の目標位置８３へ到達することができない。
ジタル制御とバングバング制御を組み合わせると、加
速、減速の切り替えがサンプリング時間に拘束されるた
め、任意のタイミングで加速、減速の切り替えを行う場
合と比べて、デジタル制御では１回の加速、減速の切り
替えで任意の目標位置８３へ到達することができない。
【００１３】そこで本発明は上記の問題を解決するため
になされたものであり、その目的は、任意の目標位置へ
到達するような、デジタル制御におけるバングバング制
御の有限整定入力による補正方法を提供することにあ
る。
になされたものであり、その目的は、任意の目標位置へ
到達するような、デジタル制御におけるバングバング制
御の有限整定入力による補正方法を提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力の大きさ
に制限のあるデジタル制御におけるバングバング制御の
有限整定入力による補正方法であって、記バングバング
制御を実行しつつ、各サンプル毎に有限整定入力を計算
し、この有限整定入力の計算の結果、全ての有限整定入
力の大きさが上記制限を満たしたならば、上記バングバ
ング制御から有限整定入力に切り替えることを特徴とす
る。
に制限のあるデジタル制御におけるバングバング制御の
有限整定入力による補正方法であって、記バングバング
制御を実行しつつ、各サンプル毎に有限整定入力を計算
し、この有限整定入力の計算の結果、全ての有限整定入
力の大きさが上記制限を満たしたならば、上記バングバ
ング制御から有限整定入力に切り替えることを特徴とす
る。
【００１５】このような補正方法において、入力の大き
さに制限のあるデジタル制御に単にバングバング制御を
適用しただけであるならば、デジタル制御では入力の切
り替えがサンプリング周期に拘束されることから、任意
の時間に入力の切り替えが必要なバングバング制御則の
みでは目標値に到達できない。一方、有限整定では、入
力の大きさが初期位置と目標位置で決まり、入力の上限
を指定できないので、入力の大きさに制限のあるサンプ
リング制御では、実現できない。
さに制限のあるデジタル制御に単にバングバング制御を
適用しただけであるならば、デジタル制御では入力の切
り替えがサンプリング周期に拘束されることから、任意
の時間に入力の切り替えが必要なバングバング制御則の
みでは目標値に到達できない。一方、有限整定では、入
力の大きさが初期位置と目標位置で決まり、入力の上限
を指定できないので、入力の大きさに制限のあるサンプ
リング制御では、実現できない。
【００１６】しかし上記の補正方法では、バングバング
制御と有限整定とを組み合わせ、各サンプル毎に算出さ
れる有限整定入力の大きさが全て上記の制限を満たした
ならば、バングバング制御から有限整定入力に切り替え
られるため、バングバング制御の高速性と有限整定の制
御対象の次数の数の人力の切り替えで目標位置に到達す
る性質を使うことができるため、制御性能が向上する。
制御と有限整定とを組み合わせ、各サンプル毎に算出さ
れる有限整定入力の大きさが全て上記の制限を満たした
ならば、バングバング制御から有限整定入力に切り替え
られるため、バングバング制御の高速性と有限整定の制
御対象の次数の数の人力の切り替えで目標位置に到達す
る性質を使うことができるため、制御性能が向上する。
【００１７】ここで、有限整定入力の計算を、バングバ
ング制御の減速時においてのみ行うようにするとよい。
このようにすると、加速時と減速時とに無関係に常時有
限整定入力の計算を行うのと異なり、計算による入力生
成の遅れを減らし、制御性能が向上する。
ング制御の減速時においてのみ行うようにするとよい。
このようにすると、加速時と減速時とに無関係に常時有
限整定入力の計算を行うのと異なり、計算による入力生
成の遅れを減らし、制御性能が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、磁気ディスク装置のシーク制御に適用した場合を例
に図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
に係る磁気ディスク装置の主としてサーボ系の構成を示
すブロック図である。
き、磁気ディスク装置のシーク制御に適用した場合を例
に図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
に係る磁気ディスク装置の主としてサーボ系の構成を示
すブロック図である。
【００１９】図１において、１はデータが記録される媒
体であるディスク（磁気ディスク）、２はディスク１へ
のデータ書き込み（データ記録）及びディスク１からの
データ読み出し（データ再生）に用いられるヘッド（磁
気ヘッド）である。図１の例では、ヘッド２はディスク
１の一方のデータ面に対応して１つだけ設けられている
ものとするが、両方のデータ面に対応してそれぞれ１つ
ずつ設けられることもある。また、ディスク１は、本実
施形態では単一枚であるとするが、複数枚積層して設け
られることもある。
体であるディスク（磁気ディスク）、２はディスク１へ
のデータ書き込み（データ記録）及びディスク１からの
データ読み出し（データ再生）に用いられるヘッド（磁
気ヘッド）である。図１の例では、ヘッド２はディスク
１の一方のデータ面に対応して１つだけ設けられている
ものとするが、両方のデータ面に対応してそれぞれ１つ
ずつ設けられることもある。また、ディスク１は、本実
施形態では単一枚であるとするが、複数枚積層して設け
られることもある。
【００２０】ディスク１の両面には同心円状の多数のト
ラックが形成され、各トラックには、一般にサーボデー
タと称される位置情報が記録された複数のサーボ領域１
０１が等間隔で配置されている。これらのサーボ領域１
０１は、ディスク１上では中心から各トラックを渡って
放射状に配置されている。サーボ領域１０１間はデータ
領域（ユーザ領域）１０２となっており、当該データ領
域１０２には複数のデータセクタが設定される。１つの
サーボ領域１０１とそれに続く１つのデータ領域１０２
は、固有の番号（サーボセクタ番号）が割り当てられた
サーボセクタ１００を構成する。通常、上記位置情報
（サーボデータ）は、当該情報が記録されたサーボ領域
１０１を持つサーボセクタ１００を示すサーボセクタ番
号と、該当トラックの位置（シリンダ位置）を示すシリ
ンダ番号と、隣接トラック間の位置誤差を波形の振幅で
示す一般にバースト情報と称される位置誤差情報とを含
む。
ラックが形成され、各トラックには、一般にサーボデー
タと称される位置情報が記録された複数のサーボ領域１
０１が等間隔で配置されている。これらのサーボ領域１
０１は、ディスク１上では中心から各トラックを渡って
放射状に配置されている。サーボ領域１０１間はデータ
領域（ユーザ領域）１０２となっており、当該データ領
域１０２には複数のデータセクタが設定される。１つの
サーボ領域１０１とそれに続く１つのデータ領域１０２
は、固有の番号（サーボセクタ番号）が割り当てられた
サーボセクタ１００を構成する。通常、上記位置情報
（サーボデータ）は、当該情報が記録されたサーボ領域
１０１を持つサーボセクタ１００を示すサーボセクタ番
号と、該当トラックの位置（シリンダ位置）を示すシリ
ンダ番号と、隣接トラック間の位置誤差を波形の振幅で
示す一般にバースト情報と称される位置誤差情報とを含
む。
【００２１】ディスク１はスピンドルモータ（以下、Ｓ
ＰＭと称する）３により一定の角速度で高速に回転駆動
される。ヘッド２はアーム４の先端に取り付けられて、
このアーム４の移動によりディスク１の半径方向に移動
する。アーム４は、ボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭ
と称する）５により駆動される。
ＰＭと称する）３により一定の角速度で高速に回転駆動
される。ヘッド２はアーム４の先端に取り付けられて、
このアーム４の移動によりディスク１の半径方向に移動
する。アーム４は、ボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭ
と称する）５により駆動される。
【００２２】ＳＰＭ３は、当該ＳＰＭ３に制御電流を流
して当該ＳＰＭ３を駆動するためのＳＰＭドライバ６に
接続され、ＶＣＭ５は、当該ＶＣＭ５に制御電流を流し
て当該ＶＣＭ５を駆動するためのＶＣＭドライバ７に接
続されている。このＳＰＭ３、ＶＣＭ５駆動用の制御電
流の値（制御量）は、後述するＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）１１の計算処理で決定されて、当該ＣＰＵ１１か
ら与えられる。
して当該ＳＰＭ３を駆動するためのＳＰＭドライバ６に
接続され、ＶＣＭ５は、当該ＶＣＭ５に制御電流を流し
て当該ＶＣＭ５を駆動するためのＶＣＭドライバ７に接
続されている。このＳＰＭ３、ＶＣＭ５駆動用の制御電
流の値（制御量）は、後述するＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）１１の計算処理で決定されて、当該ＣＰＵ１１か
ら与えられる。
【００２３】ヘッド２は図示せぬヘッドアンプを介して
リードチャネル８と接続されている。リードチャネル８
は、ヘッド２によりディスク１から読み取られたアナロ
グ出力（ヘッド２のリード信号）を入力して位置情報と
データを抽出、再生する。
リードチャネル８と接続されている。リードチャネル８
は、ヘッド２によりディスク１から読み取られたアナロ
グ出力（ヘッド２のリード信号）を入力して位置情報と
データを抽出、再生する。
【００２４】リードチャネル８は、アドレスデコーダ９
及びＡ／Ｄコンバータ１０と接続されている。アドレス
デコーダ９は、リードチャネル８により抽出された位置
情報からセクタ番号とシリンダ番号を読み取って、トラ
ック単位での位置を検出し、Ａ／Ｄコンバータ１０は、
当該位置情報からの位置誤差情報（アナログ信号）を読
み取って、該当するトラック位置でのサブトラック単位
での位置を示すＣＰＵ１１が入力可能な（例えば８ビッ
ト構成の）デジタル値に変換する。ここでサブトラック
は、１つのトラックをディスク１の半径方向に一定間隔
で（例えば５１２）分割した同心円状の各分割領域であ
る。
及びＡ／Ｄコンバータ１０と接続されている。アドレス
デコーダ９は、リードチャネル８により抽出された位置
情報からセクタ番号とシリンダ番号を読み取って、トラ
ック単位での位置を検出し、Ａ／Ｄコンバータ１０は、
当該位置情報からの位置誤差情報（アナログ信号）を読
み取って、該当するトラック位置でのサブトラック単位
での位置を示すＣＰＵ１１が入力可能な（例えば８ビッ
ト構成の）デジタル値に変換する。ここでサブトラック
は、１つのトラックをディスク１の半径方向に一定間隔
で（例えば５１２）分割した同心円状の各分割領域であ
る。
【００２５】ＣＰＵ１１は、アドレスデコーダ９で検出
されるトラック単位での位置と、Ａ／Ｄコンバータ１０
から出力されるデジタル値の示すサブトラック単位での
位置から、現在のヘッド２の絶対位置を算出し、その算
出結果をもとにヘッド２を目標位置に移動するための値
を算出する位置決め制御を行う。このＣＰＵ１１の位置
決め制御は、ＲＯＭ１２に格納されている制御プログラ
ムに基づいて行われる。ＣＰＵ１１及びＲＯＭ１２は、
位置決め制御等のためのコントローラ（制御系）１３を
なす。
されるトラック単位での位置と、Ａ／Ｄコンバータ１０
から出力されるデジタル値の示すサブトラック単位での
位置から、現在のヘッド２の絶対位置を算出し、その算
出結果をもとにヘッド２を目標位置に移動するための値
を算出する位置決め制御を行う。このＣＰＵ１１の位置
決め制御は、ＲＯＭ１２に格納されている制御プログラ
ムに基づいて行われる。ＣＰＵ１１及びＲＯＭ１２は、
位置決め制御等のためのコントローラ（制御系）１３を
なす。
【００２６】なお、図１では、磁気ディスク装置の上位
装置（利用装置）であるホスト装置とのインタフェー
ス、磁気ディスク装置とホスト装置との間のデータ転送
を行うディスクコントローラ（ＨＤＣ）、ディスク１へ
のデータ記録に必要な信号処理を行うライトチャネル等
は、本発明に直接関係しないため省略されている。
装置（利用装置）であるホスト装置とのインタフェー
ス、磁気ディスク装置とホスト装置との間のデータ転送
を行うディスクコントローラ（ＨＤＣ）、ディスク１へ
のデータ記録に必要な信号処理を行うライトチャネル等
は、本発明に直接関係しないため省略されている。
【００２７】さて、図１の磁気ディスク装置では、上記
の如くＲＯＭ１２内の制御プログラムに従うＣＰＵ１１
の動作により、ヘッド２によりディスク１から読み取ら
れた位置情報から現在のヘッド位置を求めている。しか
し、この位置情報は、ディスク１上の各サーボセクタの
先頭でしか得られない。そこで図１の磁気ディスク装置
では、従来の磁気ディスク装置と同様に、各サーボセク
タの先頭位置に同期して制御対象としてのヘッド２を駆
動するＶＣＭ５に流れる電流を制御するＶＣＭドライバ
７への入力を決定するデジタル制御系を構成している。
ここで、電気的、機械的な制限からＶＣＭドライバ７に
与えられる入力の最大値は予め設定されている。
の如くＲＯＭ１２内の制御プログラムに従うＣＰＵ１１
の動作により、ヘッド２によりディスク１から読み取ら
れた位置情報から現在のヘッド位置を求めている。しか
し、この位置情報は、ディスク１上の各サーボセクタの
先頭でしか得られない。そこで図１の磁気ディスク装置
では、従来の磁気ディスク装置と同様に、各サーボセク
タの先頭位置に同期して制御対象としてのヘッド２を駆
動するＶＣＭ５に流れる電流を制御するＶＣＭドライバ
７への入力を決定するデジタル制御系を構成している。
ここで、電気的、機械的な制限からＶＣＭドライバ７に
与えられる入力の最大値は予め設定されている。
【００２８】ところで、磁気ディスク装置におけるヘッ
ド位置の制御は、現在のトラック位置から他のトラック
位置（目標トラック位置）へヘッド２を移動するシーク
制御と、現在のトラックの位置にヘッド２を正しく位置
し続けさせるオントラック制御とに分けられるが、ここ
ではシーク制御を例に述べる。
ド位置の制御は、現在のトラック位置から他のトラック
位置（目標トラック位置）へヘッド２を移動するシーク
制御と、現在のトラックの位置にヘッド２を正しく位置
し続けさせるオントラック制御とに分けられるが、ここ
ではシーク制御を例に述べる。
【００２９】図１の磁気ディスク装置では、シーク制御
を実現するために、コントローラ１３内部に制御対象の
モデルを持ち、モデルに対する制御と、それを規範とし
てプラント（制御対象）が追従するモデル追従制御を適
用し、このモデルに対する制御にバングバング（Bang-B
ang ）制御を用いている。このシーク制御のための構成
は、従来技術では図２のようになる。
を実現するために、コントローラ１３内部に制御対象の
モデルを持ち、モデルに対する制御と、それを規範とし
てプラント（制御対象）が追従するモデル追従制御を適
用し、このモデルに対する制御にバングバング（Bang-B
ang ）制御を用いている。このシーク制御のための構成
は、従来技術では図２のようになる。
【００３０】図２において、２０は目標となるトラック
の絶対位置の情報（目標位置情報）が設定される目標位
置情報設定部、２１は磁気ディスク装置の運動方程式を
取り入れたモデルである。このモデル２１は、理想状態
でのＶＣＭドライバ７の入力からヘッド２の絶対位置へ
の伝達特性を実現している。
の絶対位置の情報（目標位置情報）が設定される目標位
置情報設定部、２１は磁気ディスク装置の運動方程式を
取り入れたモデルである。このモデル２１は、理想状態
でのＶＣＭドライバ７の入力からヘッド２の絶対位置へ
の伝達特性を実現している。
【００３１】バングバング制御器（Bang-Bang 制御器）
２２は、モデル２１上のヘッド２の絶対位置（規範位
置）２１１と目標位置情報設定部２０の示す目標位置と
の誤差（差分）２２１を入力として、加速状態から減速
状態に切り替える位置（タイミング）、更には制御終了
を判断し、モデル２１とＶＣＭドライバ７に入力される
制御信号（規範入力）２２２を生成する。ここでは、加
速状態では、加速の方向にＶＣＭドライバ７に加えられ
る入力の限界値（入力可能な最大値）が生成され、減速
状態では、減速の方向にＶＣＭドライバ７に加えられる
入力の限界値（入力可能な最大値）が生成される。
２２は、モデル２１上のヘッド２の絶対位置（規範位
置）２１１と目標位置情報設定部２０の示す目標位置と
の誤差（差分）２２１を入力として、加速状態から減速
状態に切り替える位置（タイミング）、更には制御終了
を判断し、モデル２１とＶＣＭドライバ７に入力される
制御信号（規範入力）２２２を生成する。ここでは、加
速状態では、加速の方向にＶＣＭドライバ７に加えられ
る入力の限界値（入力可能な最大値）が生成され、減速
状態では、減速の方向にＶＣＭドライバ７に加えられる
入力の限界値（入力可能な最大値）が生成される。
【００３２】一方、ヘッド位置検出器２３は、アドレス
デコーダ９からのサーボセクタ番号、シリンダ番号と、
Ａ／Ｄコンバータ１０の出力の示す隣接トラックとの相
対位置（サブトラック単位での位置）とから、ヘッド２
の絶対位置（ヘッド位置）２３１を算出する。
デコーダ９からのサーボセクタ番号、シリンダ番号と、
Ａ／Ｄコンバータ１０の出力の示す隣接トラックとの相
対位置（サブトラック単位での位置）とから、ヘッド２
の絶対位置（ヘッド位置）２３１を算出する。
【００３３】モデル追従制御器２４は、モデル２１上の
ヘッド２の絶対位置（規範位置）２１１とヘッド位置検
出器２３の出力である実機のへッド位置２３１との誤差
２４１を入力として、それを零に近づけるような制御信
号２４２を生成する。このモデル追従制御器２４からの
制御信号２４２、即ちモデル２１に追従するための信号
は、バングバング制御器２２からの制御信号２２２、即
ちバングバング制御器２２からモデル２１に入力される
のと同じ信号（規範入力）に加えられて、ＶＣＭドライ
バ７に出力される。
ヘッド２の絶対位置（規範位置）２１１とヘッド位置検
出器２３の出力である実機のへッド位置２３１との誤差
２４１を入力として、それを零に近づけるような制御信
号２４２を生成する。このモデル追従制御器２４からの
制御信号２４２、即ちモデル２１に追従するための信号
は、バングバング制御器２２からの制御信号２２２、即
ちバングバング制御器２２からモデル２１に入力される
のと同じ信号（規範入力）に加えられて、ＶＣＭドライ
バ７に出力される。
【００３４】さて、磁気ディスク装置のシーク制御は、
ヘッド２をディスク１上の任意の初期位置から目標位置
へ高速に移動することが求められるため、制御対象へ入
力可能な最大値での加速、減速を加えるバングバング制
御が有効である。そこで従来は、図２の構成のように磁
気ディスク装置のコントローラ内部に制御対象のモデル
２１を持ち、それに対してバングバング制御器２２によ
るバングバング制御を行い、モデル２１の規範位置２１
１と規範入力２２２を得ている。そして、実機のヘッド
位置２３１とモデル２１の規範位置２１１との誤差２４
１をフィードバックし、規範入力２２２と合わせて、実
機がモデル２１に追従するような入力を生成して、ＶＣ
Ｍドライバ７に出力している。
ヘッド２をディスク１上の任意の初期位置から目標位置
へ高速に移動することが求められるため、制御対象へ入
力可能な最大値での加速、減速を加えるバングバング制
御が有効である。そこで従来は、図２の構成のように磁
気ディスク装置のコントローラ内部に制御対象のモデル
２１を持ち、それに対してバングバング制御器２２によ
るバングバング制御を行い、モデル２１の規範位置２１
１と規範入力２２２を得ている。そして、実機のヘッド
位置２３１とモデル２１の規範位置２１１との誤差２４
１をフィードバックし、規範入力２２２と合わせて、実
機がモデル２１に追従するような入力を生成して、ＶＣ
Ｍドライバ７に出力している。
【００３５】しかしながら、コントローラ１３内部のモ
デル２１はサンプリング時間毎に状態が更新されるの
で、バングバング制御器２２の入力もその周期に拘束さ
れる。このため、加速と減速の入力切り替えが、理想状
態と最悪１サンプル分ずれる可能性がある。
デル２１はサンプリング時間毎に状態が更新されるの
で、バングバング制御器２２の入力もその周期に拘束さ
れる。このため、加速と減速の入力切り替えが、理想状
態と最悪１サンプル分ずれる可能性がある。
【００３６】そこで本実施形態では、従来の図２の構成
の不具合を解決するために、任意の目標位置へ到達する
ような、サンプリング制御におけるバングバング制御の
有限整定による補正手法を適用した図３のような構成
を、図１中のコントローラ１３中に持たせている。
の不具合を解決するために、任意の目標位置へ到達する
ような、サンプリング制御におけるバングバング制御の
有限整定による補正手法を適用した図３のような構成
を、図１中のコントローラ１３中に持たせている。
【００３７】図３の構成が図２の構成と異なるのは、図
２中のバングバング制御器２２に代えて加速状態から減
速状態に切り替える位置（タイミング）等の判断機能を
持たないバングバング制御器３２を備えると共に、バン
グバング制御と有限整定制御との切り替えの判定と有限
整定入力の計算を行う状態推移判定器３０、状態推移判
定器３０の計算結果に従って有限整定入力を生成する有
限整定制御器３１、及び状態推移判定器３０の判定結果
をもとにバングバング制御器３２または有限整定制御器
３１のうちの使用する制御器を選択するセレクタ３３
（の各機能要素）が追加されている点である。この図３
の構成における、目標位置情報設定部２０、モデル２
１、ヘッド位置検出器２３、モデル追従制御器２４、状
態推移判定器３０、有限整定制御器３１、バングバング
制御器３２、及びセレクタ３３は、図１中のＣＰＵ１１
と、当該ＣＰＵ１１が実行する制御プログラムを格納し
たＲＯＭ１２とからなるコントローラ１３により実現さ
れる。
２中のバングバング制御器２２に代えて加速状態から減
速状態に切り替える位置（タイミング）等の判断機能を
持たないバングバング制御器３２を備えると共に、バン
グバング制御と有限整定制御との切り替えの判定と有限
整定入力の計算を行う状態推移判定器３０、状態推移判
定器３０の計算結果に従って有限整定入力を生成する有
限整定制御器３１、及び状態推移判定器３０の判定結果
をもとにバングバング制御器３２または有限整定制御器
３１のうちの使用する制御器を選択するセレクタ３３
（の各機能要素）が追加されている点である。この図３
の構成における、目標位置情報設定部２０、モデル２
１、ヘッド位置検出器２３、モデル追従制御器２４、状
態推移判定器３０、有限整定制御器３１、バングバング
制御器３２、及びセレクタ３３は、図１中のＣＰＵ１１
と、当該ＣＰＵ１１が実行する制御プログラムを格納し
たＲＯＭ１２とからなるコントローラ１３により実現さ
れる。
【００３８】次に、図１の構成の磁気ディスク装置にお
けるシーク制御に図３の構成を適用した場合について、
各サンプリング毎の制御処理の手順を示す図４のフロー
チャートを参照して説明する。
けるシーク制御に図３の構成を適用した場合について、
各サンプリング毎の制御処理の手順を示す図４のフロー
チャートを参照して説明する。
【００３９】まず図４のフローチャートに示すシーク処
理（シーク制御）の特徴は、シーク処理をバングバング
制御の加速状態、減速状態、及び有限整定状態の３通り
の状態に分割し、シーク開始時に加速状態にセットする
ことと、各サンプル点間でこの状態を記憶しておき、状
況に応じて状態を遷移することである。
理（シーク制御）の特徴は、シーク処理をバングバング
制御の加速状態、減速状態、及び有限整定状態の３通り
の状態に分割し、シーク開始時に加速状態にセットする
ことと、各サンプル点間でこの状態を記憶しておき、状
況に応じて状態を遷移することである。
【００４０】ステップＳ１は、シーク制御の計算処理を
開始するステップであり、各サンプリング毎に次のよう
に実行される。まずヘッド位置検出器２３は、へッド位
置を計算するステップＳ２を実行し、アドレスデコーダ
９からのサーボセクタ番号、シリンダ番号と、Ａ／Ｄコ
ンバータ１０の出力の示す隣接トラックとの相対位置
（サブトラック単位での位置）とから、ヘッド２の絶対
位置（ヘッド位置）２３１を算出する。
開始するステップであり、各サンプリング毎に次のよう
に実行される。まずヘッド位置検出器２３は、へッド位
置を計算するステップＳ２を実行し、アドレスデコーダ
９からのサーボセクタ番号、シリンダ番号と、Ａ／Ｄコ
ンバータ１０の出力の示す隣接トラックとの相対位置
（サブトラック単位での位置）とから、ヘッド２の絶対
位置（ヘッド位置）２３１を算出する。
【００４１】モデル追従制御器２４はヘッド位置検出器
２３のヘッド位置検出結果（ヘッド位置２３１）を受け
てモデル追従制御の計算ステップＳ３を実行し、モデル
２１上のヘッド２の絶対位置（規範位置）２１１とヘッ
ド位置検出器２３の出力である実機のへッド位置２３１
との誤差（差分）２４１を入力として、それを零に近づ
けるような制御信号２４２を生成する。
２３のヘッド位置検出結果（ヘッド位置２３１）を受け
てモデル追従制御の計算ステップＳ３を実行し、モデル
２１上のヘッド２の絶対位置（規範位置）２１１とヘッ
ド位置検出器２３の出力である実機のへッド位置２３１
との誤差（差分）２４１を入力として、それを零に近づ
けるような制御信号２４２を生成する。
【００４２】すると状態推移判定器３０は、現在の入力
状態が有限整定状態であるか否かを判別する（ステップ
Ｓ４）。今、シーク開始時であるものとすると、入力状
態はバングバング制御の加速状態に設定されており、状
態推移判定器３０は現在の入力状態が有限整定状態でな
いと判別する。この場合、状態推移判定器３０は、現在
の入力状態がバングバング制御の加速状態であるか否か
を判別する（ステップＳ５）。この判別は、モデル２１
上のヘッド２の絶対位置（規範位置）２１１と目標位置
情報設定部２０の示す目標位置との誤差（差分）２２１
を入力として、ヘッド２の絶対位置（規範位置）２１１
が加速区間内にあるか、或いは減速区間内にあるかを調
べることで行われる。ここでは、加速区間と減速区間と
の境界は、ヘッド２の絶対位置２１１と目標位置との誤
差２２１がシーク開始時の誤差の例えば１／２となった
位置に定められている。この場合、上記誤差２２１がシ
ーク開始時の誤差の１／２に一致するまでの間は加速区
間（加速状態）であり、１／２に一致した後は減速区間
（減速状態）であると判別される。なお、上記誤差２２
１がシーク開始時の誤差の１／２に一致したことを検出
した結果、加速状態から減速状態への切り替えを判別し
た後は、当該減速状態が継続することから、上記誤差２
２１をチェックする必要はない。即ち状態推移判定器３
０は、現在の入力状態（前回の入力状態）が加速状態で
ある場合だけ上記誤差２２１をチェックし、まだ加速状
態が続くか（今回も加速状態となるか）、或いは減速状
態に切り替えるべきかを判断すればよい。
状態が有限整定状態であるか否かを判別する（ステップ
Ｓ４）。今、シーク開始時であるものとすると、入力状
態はバングバング制御の加速状態に設定されており、状
態推移判定器３０は現在の入力状態が有限整定状態でな
いと判別する。この場合、状態推移判定器３０は、現在
の入力状態がバングバング制御の加速状態であるか否か
を判別する（ステップＳ５）。この判別は、モデル２１
上のヘッド２の絶対位置（規範位置）２１１と目標位置
情報設定部２０の示す目標位置との誤差（差分）２２１
を入力として、ヘッド２の絶対位置（規範位置）２１１
が加速区間内にあるか、或いは減速区間内にあるかを調
べることで行われる。ここでは、加速区間と減速区間と
の境界は、ヘッド２の絶対位置２１１と目標位置との誤
差２２１がシーク開始時の誤差の例えば１／２となった
位置に定められている。この場合、上記誤差２２１がシ
ーク開始時の誤差の１／２に一致するまでの間は加速区
間（加速状態）であり、１／２に一致した後は減速区間
（減速状態）であると判別される。なお、上記誤差２２
１がシーク開始時の誤差の１／２に一致したことを検出
した結果、加速状態から減速状態への切り替えを判別し
た後は、当該減速状態が継続することから、上記誤差２
２１をチェックする必要はない。即ち状態推移判定器３
０は、現在の入力状態（前回の入力状態）が加速状態で
ある場合だけ上記誤差２２１をチェックし、まだ加速状
態が続くか（今回も加速状態となるか）、或いは減速状
態に切り替えるべきかを判断すればよい。
【００４３】もし、現在（今回）の入力状態が加速状態
であるならば、状態推移判定器３０はセレクタ３３を制
御してバングバング制御器３２を選択し、加速入力を行
わせる（ステップＳ６）。これによりバングバング制御
器３２は、加速の方向にＶＣＭドライバ７に加えられる
入力の限界値（入力可能な最大値）を生成出力する。こ
のバングバング制御器３２の出力は、モデル追従制御器
２４からの制御信号２４２（即ち、モデル２１上のヘッ
ド２の絶対位置２１１とヘッド位置検出器２３の出力で
ある実機のへッド位置２３１との誤差２４１を入力とし
て、それを零に近づけるようなモデル追従制御器２４の
出力）に加えられてＶＣＭドライバ７に入力される。こ
のように、バングバング制御の加速状態では、加速の方
向にＶＣＭドライバ７に加えられる入力の限界値にモデ
ル追従の入力を加えたものが当該ＶＣＭドライバ７への
入力とされる。
であるならば、状態推移判定器３０はセレクタ３３を制
御してバングバング制御器３２を選択し、加速入力を行
わせる（ステップＳ６）。これによりバングバング制御
器３２は、加速の方向にＶＣＭドライバ７に加えられる
入力の限界値（入力可能な最大値）を生成出力する。こ
のバングバング制御器３２の出力は、モデル追従制御器
２４からの制御信号２４２（即ち、モデル２１上のヘッ
ド２の絶対位置２１１とヘッド位置検出器２３の出力で
ある実機のへッド位置２３１との誤差２４１を入力とし
て、それを零に近づけるようなモデル追従制御器２４の
出力）に加えられてＶＣＭドライバ７に入力される。こ
のように、バングバング制御の加速状態では、加速の方
向にＶＣＭドライバ７に加えられる入力の限界値にモデ
ル追従の入力を加えたものが当該ＶＣＭドライバ７への
入力とされる。
【００４４】以上の加速状態でのバングバング制御が繰
り返し行われ、やがてモデル２１上のヘッド２の絶対位
置（規範位置）２１１と目標位置情報設定部２０の示す
目標位置との誤差（差分）２２１をもとに、加速状態か
ら減速状態に切り替えられると、以後のステップＳ５で
は、現在（今回）の入力状態が減速状態であると判別さ
れる。状態推移判定器３０は、現在（今回）の入力状態
が減速状態の場合、即ち有限整定状態でも加速状態でも
ない場合、有限整定入力を計算するステップＳ７を実行
し、現在のモデル２１の状態から以下に述べる方法で有
限整定入力の値を計算する。
り返し行われ、やがてモデル２１上のヘッド２の絶対位
置（規範位置）２１１と目標位置情報設定部２０の示す
目標位置との誤差（差分）２２１をもとに、加速状態か
ら減速状態に切り替えられると、以後のステップＳ５で
は、現在（今回）の入力状態が減速状態であると判別さ
れる。状態推移判定器３０は、現在（今回）の入力状態
が減速状態の場合、即ち有限整定状態でも加速状態でも
ない場合、有限整定入力を計算するステップＳ７を実行
し、現在のモデル２１の状態から以下に述べる方法で有
限整定入力の値を計算する。
【００４５】まず、ヘッド２の位置をｐ、ヘッド２の加
速度をｐ″、入力をｕ、ゲインをｋとすると、制御対象
の運動方程式は、 ｐ″＝ｋｕ と表される。これをサンプリング時間で離散化したもの
がモデル２１になり、次式（４）のように表すことがで
きる。
速度をｐ″、入力をｕ、ゲインをｋとすると、制御対象
の運動方程式は、 ｐ″＝ｋｕ と表される。これをサンプリング時間で離散化したもの
がモデル２１になり、次式（４）のように表すことがで
きる。
【００４６】
【数３】
【００４７】なお、ｐ′はヘッド２の移動速度を表す。
式（４）で表されるモデル２１は次数２であることか
ら、有限整定入力ｕ(1)，ｕ(2) は次式（５）のように
求められる。
式（４）で表されるモデル２１は次数２であることか
ら、有限整定入力ｕ(1)，ｕ(2) は次式（５）のように
求められる。
【００４８】
【数４】
【００４９】このようにして有限整定入力ｕ(1) ，ｕ
(2) の値を求めると、状態推移判定器３０は、求めた有
限整定入力の値ｕ(1) ，ｕ(2) がいずれも、ＶＣＭドラ
イバ７に加えられる入力の限界値（入力可能な最大値）
よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。
(2) の値を求めると、状態推移判定器３０は、求めた有
限整定入力の値ｕ(1) ，ｕ(2) がいずれも、ＶＣＭドラ
イバ７に加えられる入力の限界値（入力可能な最大値）
よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００５０】もし、求めたｕ(1) ，ｕ(2) のうちの１つ
でもＶＣＭドライバ７に加えられる入力の限界値以上で
あるならば、状態推移判定器３０は有限整定入力は適用
できないものと判断し、セレクタ３３を制御してバング
バング制御器３２を選択し、減速入力を行わせる（ステ
ップＳ９）。これによりバングバング制御器３２は、減
速の方向に（ＶＣＭドライバ７から）ＶＣＭドライバ７
に加えられる入力の限界値（入力可能な最大値）を生成
出力する。このバングバング制御器３２の出力は、モデ
ル追従制御器２４からの制御信号２４２（即ち、モデル
２１上のヘッド２の絶対位置２１１とヘッド位置検出器
２３の出力である実機のへッド位置２３１との誤差２４
１を入力として、それを零に近づけるようなモデル追従
制御器２４の出力）に加えられてＶＣＭドライバ７に入
力される。このように、バングバング制御の減速状態で
は、減速の方向にＶＣＭドライバ７に加えられる入力の
限界値にモデル追従の入力を加えたものが当該ＶＣＭド
ライバ７への入力とされる。
でもＶＣＭドライバ７に加えられる入力の限界値以上で
あるならば、状態推移判定器３０は有限整定入力は適用
できないものと判断し、セレクタ３３を制御してバング
バング制御器３２を選択し、減速入力を行わせる（ステ
ップＳ９）。これによりバングバング制御器３２は、減
速の方向に（ＶＣＭドライバ７から）ＶＣＭドライバ７
に加えられる入力の限界値（入力可能な最大値）を生成
出力する。このバングバング制御器３２の出力は、モデ
ル追従制御器２４からの制御信号２４２（即ち、モデル
２１上のヘッド２の絶対位置２１１とヘッド位置検出器
２３の出力である実機のへッド位置２３１との誤差２４
１を入力として、それを零に近づけるようなモデル追従
制御器２４の出力）に加えられてＶＣＭドライバ７に入
力される。このように、バングバング制御の減速状態で
は、減速の方向にＶＣＭドライバ７に加えられる入力の
限界値にモデル追従の入力を加えたものが当該ＶＣＭド
ライバ７への入力とされる。
【００５１】これに対し、求めたｕ(1) ，ｕ(2) がいず
れもＶＣＭドライバ７に加えられる入力の限界値よりも
小さいならば、状態推移判定器３０は有限整定入力が適
用可能であると判断して減速状態から有限整定状態に遷
移させ、計算した有限整定入力を有限整定制御器３１に
設定すると共に、セレクタ３３を制御して有限整定制御
器３１を選択することで有限整定入力を行わせる（ステ
ップＳ１０）。これにより有限整定制御器３１は、ステ
ップＳ１０の都度、各サンプリング毎に、状態推移判定
器３０により計算された有限整定入力の値ｕ(1) ，ｕ
(2) を順番に沿って生成出力する。ここでは、モデル２
１を取得するために制御対象の運動方程式（ｐ″＝ｋ
ｕ）を離散化した際のサンプリング時間として４サンプ
ル分を適用したものとすると、最初の４サンプルではｕ
(1) がそれぞれ出力され、次の４サンプルではｕ(2) が
それぞれ出力されることになる。この有限整定制御器３
１の出力は、モデル追従制御器２４からの制御信号２４
２に加えられてＶＣＭドライバ７に入力される。このよ
うに、有限整定状態では、有限整定制御器３１から各サ
ンプリング毎に出力される有限整定入力の値にモデル追
従の入力を加えたものがＶＣＭドライバ７への入力とさ
れる。
れもＶＣＭドライバ７に加えられる入力の限界値よりも
小さいならば、状態推移判定器３０は有限整定入力が適
用可能であると判断して減速状態から有限整定状態に遷
移させ、計算した有限整定入力を有限整定制御器３１に
設定すると共に、セレクタ３３を制御して有限整定制御
器３１を選択することで有限整定入力を行わせる（ステ
ップＳ１０）。これにより有限整定制御器３１は、ステ
ップＳ１０の都度、各サンプリング毎に、状態推移判定
器３０により計算された有限整定入力の値ｕ(1) ，ｕ
(2) を順番に沿って生成出力する。ここでは、モデル２
１を取得するために制御対象の運動方程式（ｐ″＝ｋ
ｕ）を離散化した際のサンプリング時間として４サンプ
ル分を適用したものとすると、最初の４サンプルではｕ
(1) がそれぞれ出力され、次の４サンプルではｕ(2) が
それぞれ出力されることになる。この有限整定制御器３
１の出力は、モデル追従制御器２４からの制御信号２４
２に加えられてＶＣＭドライバ７に入力される。このよ
うに、有限整定状態では、有限整定制御器３１から各サ
ンプリング毎に出力される有限整定入力の値にモデル追
従の入力を加えたものがＶＣＭドライバ７への入力とさ
れる。
【００５２】以上に述べたように本実施形態では、バン
グバング制御の減速状態（減速区間）において、各サン
プリング毎に状態推移判定器３０が前記式（５）に従っ
て有限整定入力（ここではｕ(1) とｕ(2) ）を計算し、
全ての入力の絶対値が（制御対象としてのヘッド２を駆
動するＶＣＭ５に流れる電流を制御する）ＶＣＭドライ
バ７へ入力可能な最大値よりも小さくなったならば、バ
ングバング制御（の減速状態）から、有限整定入力ｕ
(1) ，ｕ(2) を各サンプル毎に順に入力する有限整定状
態へ切り替える。
グバング制御の減速状態（減速区間）において、各サン
プリング毎に状態推移判定器３０が前記式（５）に従っ
て有限整定入力（ここではｕ(1) とｕ(2) ）を計算し、
全ての入力の絶対値が（制御対象としてのヘッド２を駆
動するＶＣＭ５に流れる電流を制御する）ＶＣＭドライ
バ７へ入力可能な最大値よりも小さくなったならば、バ
ングバング制御（の減速状態）から、有限整定入力ｕ
(1) ，ｕ(2) を各サンプル毎に順に入力する有限整定状
態へ切り替える。
【００５３】以上のようにして、１サンプリング点につ
き、加速入力（ステップＳ６）、減速入力（ステップＳ
９）、または有限整定入力（ステップＳ１０）が行われ
ると、現在のモデル２１の状態と当該モデル２１への入
力とから、上記式（４）に従って次のサンプリングでの
モデル２１の状態への更新が行われ（ステップＳ１
１）、１サンプリングでのシーク制御の処理が終了する
（ステップＳ１２）。
き、加速入力（ステップＳ６）、減速入力（ステップＳ
９）、または有限整定入力（ステップＳ１０）が行われ
ると、現在のモデル２１の状態と当該モデル２１への入
力とから、上記式（４）に従って次のサンプリングでの
モデル２１の状態への更新が行われ（ステップＳ１
１）、１サンプリングでのシーク制御の処理が終了する
（ステップＳ１２）。
【００５４】さて、一旦有限整定状態に遷移した後は、
各サンプリング毎に、上記ステップＳ４で有限整定状態
であると判別される。この場合、状態推移判定器３０は
有限整定制御器３１を選択して有限整定入力を行わせる
（ステップＳ１０）。
各サンプリング毎に、上記ステップＳ４で有限整定状態
であると判別される。この場合、状態推移判定器３０は
有限整定制御器３１を選択して有限整定入力を行わせる
（ステップＳ１０）。
【００５５】図５に、図１の磁気ディスク装置（内のコ
ントローラ１３）において、ある一定距離のシーク動作
を本実施形態で適用したバングバング制御と有限整定入
力とを組み合わせて制御した場合のモデル２１に対する
入力の時間変化を、バングバング制御のみの場合と対比
させて示す。この図５には、加速、減速の切り替えがサ
ンプリング時間に拘束される場合でバングバング制御を
補正した場合の入力の時間変化５１が、加速、減速の切
り替えがサンプリング時間に拘束される場合でバングバ
ング制御を補正しない場合の入力の時間変化５２と共に
示されている。
ントローラ１３）において、ある一定距離のシーク動作
を本実施形態で適用したバングバング制御と有限整定入
力とを組み合わせて制御した場合のモデル２１に対する
入力の時間変化を、バングバング制御のみの場合と対比
させて示す。この図５には、加速、減速の切り替えがサ
ンプリング時間に拘束される場合でバングバング制御を
補正した場合の入力の時間変化５１が、加速、減速の切
り替えがサンプリング時間に拘束される場合でバングバ
ング制御を補正しない場合の入力の時間変化５２と共に
示されている。
【００５６】図６に、図１の磁気ディスク装置（内のコ
ントローラ１３）において、ある一定距離のシーク動作
を本実施形態で適用したバングバング制御と有限整定入
力とを組み合わせて制御した場合のヘッド位置の時間変
化を、バングバング制御のみの場合と対比させて示す。
この図６には、加速、減速の切り替えがサンプリング時
間に拘束される場合でバングバング制御を補正した場合
のヘッド位置の時間変化６１が、加速、減速の切り替え
がサンプリング時間に拘束される場合でバングバング制
御を補正しない場合のヘッド位置の時間変化６２、及び
目標位置６３と共に示されている。
ントローラ１３）において、ある一定距離のシーク動作
を本実施形態で適用したバングバング制御と有限整定入
力とを組み合わせて制御した場合のヘッド位置の時間変
化を、バングバング制御のみの場合と対比させて示す。
この図６には、加速、減速の切り替えがサンプリング時
間に拘束される場合でバングバング制御を補正した場合
のヘッド位置の時間変化６１が、加速、減速の切り替え
がサンプリング時間に拘束される場合でバングバング制
御を補正しない場合のヘッド位置の時間変化６２、及び
目標位置６３と共に示されている。
【００５７】この図５及び図６から明らかなように、バ
ングバング制御のみでは加速、減速の切り替えがサンプ
リング時間に拘束されるため、１回の加速、減速の切り
替えで目標値６３に到達できないが、減速時において有
限整定による補助入力（ここではｕ(1) ，ｕ(2) ）を用
いることで任意のシーク距離で目標値６３に到達可能に
なる。
ングバング制御のみでは加速、減速の切り替えがサンプ
リング時間に拘束されるため、１回の加速、減速の切り
替えで目標値６３に到達できないが、減速時において有
限整定による補助入力（ここではｕ(1) ，ｕ(2) ）を用
いることで任意のシーク距離で目標値６３に到達可能に
なる。
【００５８】なお、以上の実施形態では、状態推移判定
器３０が有限整定入力の計算機能を有しているものとし
たが、この有限整定入力の計算機能を有限整定制御器３
１に持たせてもよい。
器３０が有限整定入力の計算機能を有しているものとし
たが、この有限整定入力の計算機能を有限整定制御器３
１に持たせてもよい。
【００５９】また以上の実施形態では、入力の大きさに
制限のあるデジタル制御におけるバングバング制御の有
限整定入力による補正手法を、磁気ディスク装置におけ
るヘッドの移動制御に実施した場合について説明した
が、本発明は、光磁気ディスク装置など、磁気ディスク
装置以外のディスク装置は勿論、加速、減速を伴う制御
対象を持つ装置であれば、ディスク装置でなくても実施
可能である。
制限のあるデジタル制御におけるバングバング制御の有
限整定入力による補正手法を、磁気ディスク装置におけ
るヘッドの移動制御に実施した場合について説明した
が、本発明は、光磁気ディスク装置など、磁気ディスク
装置以外のディスク装置は勿論、加速、減速を伴う制御
対象を持つ装置であれば、ディスク装置でなくても実施
可能である。
【００６０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、バ
ングバング制御と有限整定とを組み合わせ、有限整定入
力の大きさが入力の大きさの制限を満たしたならば、高
速制御が可能ではあるものの、任意の時間に入力の切り
替えが必要なバングバング制御から、入力の大きさが初
期位置と目標位置で決まり、入力の上限は指定できない
ものの、一連の入力を加えた後には目標位置に到達する
性質のある有限整定入力に切り替えることで、任意の目
標位置へ到達することができ、制御性能の向上が図れ
る。
ングバング制御と有限整定とを組み合わせ、有限整定入
力の大きさが入力の大きさの制限を満たしたならば、高
速制御が可能ではあるものの、任意の時間に入力の切り
替えが必要なバングバング制御から、入力の大きさが初
期位置と目標位置で決まり、入力の上限は指定できない
ものの、一連の入力を加えた後には目標位置に到達する
性質のある有限整定入力に切り替えることで、任意の目
標位置へ到達することができ、制御性能の向上が図れ
る。
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の
主としてサーボ系の構成を示すブロック図。
主としてサーボ系の構成を示すブロック図。
【図２】磁気ディスク装置におけるシーク制御のための
デジタル制御にバングバング制御を適用した従来の制御
系を示すブロック構成図。
デジタル制御にバングバング制御を適用した従来の制御
系を示すブロック構成図。
【図３】図１の磁気ディスク装置におけるシーク制御の
ためのデジタル制御にバングバング制御の有限整定によ
る補正手法を適用した本実施形態の制御系を示すブロッ
ク構成図。
ためのデジタル制御にバングバング制御の有限整定によ
る補正手法を適用した本実施形態の制御系を示すブロッ
ク構成図。
【図４】図１の構成の磁気ディスク装置におけるシーク
制御に図３の構成を適用した場合の、各サンプリング毎
の制御処理の手順を示すフローチャート。
制御に図３の構成を適用した場合の、各サンプリング毎
の制御処理の手順を示すフローチャート。
【図５】ある一定距離のシーク動作を本実施形態で適用
したバングバング制御と有限整定入力とを組み合わせて
制御した場合の入力の時間変化を、バングバング制御の
みの場合と対比させて示す図。
したバングバング制御と有限整定入力とを組み合わせて
制御した場合の入力の時間変化を、バングバング制御の
みの場合と対比させて示す図。
【図６】ある一定距離のシーク動作を本実施形態で適用
したバングバング制御と有限整定入力とを組み合わせて
制御した場合のヘッド位置の時間変化を、バングバング
制御のみの場合と対比させて示す図。
したバングバング制御と有限整定入力とを組み合わせて
制御した場合のヘッド位置の時間変化を、バングバング
制御のみの場合と対比させて示す図。
【図７】従来技術におけるバングバング制御の入力の時
間変化の一例を示す図。
間変化の一例を示す図。
【図８】従来技術におけるバングバング制御の位置の時
間変化の一例を示す図。
間変化の一例を示す図。
１…ディスク ２…ヘッド ５…ＶＣＭ（ボイスコイルモータ） ７…ＶＣＭドライバ ８…リードチャネル ９…アドレスデコーダ １０…Ａ／Ｄコンバータ １１…ＣＰＵ １２…ＲＯＭ １３…コントローラ ２０…目標位置情報設定部 ２１…モデル ２３…ヘッド位置検出器 ２４…モデル追従制御器 ３０…状態推移判定器（状態推移判定手段、有限整定入
力計算手段） ３１…有限整定制御器（有限整定制御手段） ３２…バングバング制御器（バングバング制御手段） ３３…セレクタ（選択手段）
力計算手段） ３１…有限整定制御器（有限整定制御手段） ３２…バングバング制御器（バングバング制御手段） ３３…セレクタ（選択手段）
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−245201（ＪＰ，Ａ) 谷津正英、外１名、「モデル追従制御 によるＨＤＤにシーク方式」、第74期通 常総会講演会講演論文集（▲ＩＶ▼）、 社団法人日本機械学会、平成９年３月30 日、Ｐ．410−411 西村行雄、外２名、「操作量飽和のあ る系に対する有限時間整定制御装置の設 計」、計測自動制御学会論文集、社団法 人計測自動制御学会、昭和61年11月30 日、第22巻、第11号、Ｐ．1134−1141 Ｂｏｒｅ−Ｋｕｅｎ Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．，”Ｍｏｄｅｌ ｒｅｆｅｒｅｎ ｃｅ ｄｅａｄｂｅａｔ ｃｏｎｔｒｏ ｌ”，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊ ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ, ＧＢＲ，Ｔａｙｌｏｒ ＆ Ｆｒａｎｃ ｉｓ Ｌｔｄ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ 1991，Ｖｏｌ．54，Ｎｏ．５，Ｐ．1217 −1231 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 1/00 - 7/04 G05B 11/00 - 13/04 G11B 21/08
Claims (1)
- 【請求項１】 入力の大きさに制限のある制御対象のモ
デルを持ち、当該モデルに対する制御と、それを規範と
して制御対象が追従するモデル追従制御を適用すると共
に、前記モデルに対する制御にバングバング制御を適用
したデジタル制御装置であって、 前記バングバング制御により前記制御対象に対する加
速、減速を行うバングバング制御手段と、 前記バングバング制御手段の入力状態が減速状態である
か否かを判断する減速状態判定手段と、 前記減速状態判定手段により判断された前記バングバン
グ制御による減速時に各サンプル毎に有限整定入力の計
算を行う有限整定入力計算手段と、 前記有限整定入力計算手段の計算結果に従って有限整定
入力を生成する有限整定制御手段と、 前記バングバング制御手段及び前記有限整定制御手段の
いずれか一方の出力を選択して前記モデルの入力とする
と共に、前記制御対象への入力のために前記モデル追従
制御の出力に加えられる入力とする選択手段と、 前記減速状態判定手段により判断された前記バングバン
グ制御による減速時に各サンプル毎に前記有限整定入力
計算手段により求められた有限整定入力の計算結果をも
とに全ての有限整定入力の大きさが前記制限を満たして
いるか否かを調べ、満たしているならば、前記選択手段
を制御して前記バングバング制御手段によるバングバン
グ制御から前記有限整定制御手段による有限整定入力に
切り替える状態推移判定手段とを具備することを特徴と
するデジタル制御装置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP17019797A JP3234175B2 (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | デジタル制御装置 |
| US08/926,528 US5847527A (en) | 1997-06-26 | 1997-09-10 | Method and apparatus for digital position control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17019797A JP3234175B2 (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | デジタル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1115501A JPH1115501A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3234175B2 true JP3234175B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=15900479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17019797A Expired - Fee Related JP3234175B2 (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | デジタル制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5847527A (ja) |
| JP (1) | JP3234175B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6683920B1 (en) | 2000-09-22 | 2004-01-27 | Applied Micro Circuits Corporation | Dual-loop system and method for frequency acquisition and tracking |
| EP1286237A1 (fr) * | 2001-07-20 | 2003-02-26 | Valtronic S.A. | Procédé de commande d'un moteur |
| JP4236103B2 (ja) * | 2003-11-25 | 2009-03-11 | 本田技研工業株式会社 | アクチュエータの制御装置 |
| JP4185067B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2008-11-19 | 株式会社東芝 | 磁気ディスク装置におけるヘッド位置演算方法 |
| US7319570B2 (en) | 2005-09-19 | 2008-01-15 | Seagate Technology Llc | Random vibration and shock compensator using a disturbance observer |
| KR100716275B1 (ko) * | 2006-03-21 | 2007-05-09 | 주식회사 덕신 | 밀폐형 압축기의 케이스 |
| US7784568B2 (en) * | 2008-09-18 | 2010-08-31 | Freeport-Mcmoran Copper & Gold Inc. | Method and apparatus for controlling tracked vehicles |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4405956A (en) * | 1981-04-22 | 1983-09-20 | Xerox Corporation | Tracking apparatus for read/write head |
| US4638230A (en) * | 1982-09-15 | 1987-01-20 | Ampex Corporation | Bang-bang controlled velocity command generator |
| DE69227434T2 (de) * | 1991-11-22 | 1999-03-18 | Fujitsu Ltd., Kawasaki, Kanagawa | Positionsregelsystem |
| US5369345A (en) * | 1992-03-31 | 1994-11-29 | Seagate Technology, Inc. | Method and apparatus for adaptive control |
| JP2671780B2 (ja) * | 1993-01-07 | 1997-10-29 | 日本電気株式会社 | 記録再生分離型磁気ディスク装置用サーボ装置並びにディスク装置におけるアクチュエータ力定数推定方法及び補償方法 |
| JPH06259877A (ja) * | 1993-03-09 | 1994-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | ディスク装置 |
| RU2114467C1 (ru) * | 1993-07-12 | 1998-06-27 | Сигейт Текнолоджи Инк. | Способ позиционирования преобразователя дисковода |
| US5691617A (en) * | 1993-07-12 | 1997-11-25 | Seagate Technology, Inc. | Disc drive transducer deadbeat settle method utilizing interval correction |
-
1997
- 1997-06-26 JP JP17019797A patent/JP3234175B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-10 US US08/926,528 patent/US5847527A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Ｂｏｒｅ−Ｋｕｅｎ Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．，"Ｍｏｄｅｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｄｅａｄｂｅａｔ ｃｏｎｔｒｏｌ"，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＧＢＲ，Ｔａｙｌｏｒ ＆ Ｆｒａｎｃｉｓ Ｌｔｄ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９９１，Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．５，Ｐ．１２１７−１２３１ |
| 西村行雄、外２名、「操作量飽和のある系に対する有限時間整定制御装置の設計」、計測自動制御学会論文集、社団法人計測自動制御学会、昭和６１年１１月３０日、第２２巻、第１１号、Ｐ．１１３４−１１４１ |
| 谷津正英、外１名、「モデル追従制御によるＨＤＤにシーク方式」、第７４期通常総会講演会講演論文集（▲ＩＶ▼）、社団法人日本機械学会、平成９年３月３０日、Ｐ．４１０−４１１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1115501A (ja) | 1999-01-22 |
| US5847527A (en) | 1998-12-08 |
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