JP3302315B2 - ディジタル位置制御システムを適用したディスク記憶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばディスク記
憶装置のヘッド位置決め制御システムに適用するディジ
タル位置制御システムに関し、特にモデル追従制御と有
限整定制御とを組合わせたディジタル位置制御システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばハードディスクドライブ
（ＨＤＤ）などのディスク記憶装置では、制御内容の複
雑化や高性能化の要求に伴って、近年ではマイクロコン
ピュータ（ＣＰＵ）によるディジタル位置制御を適用し
て、ヘッド位置決め制御（サーボ制御）を行なうことが
一般的になりつつある。ディジタル位置制御では、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することにより、制御入力を制御
対象に加えるという処理が行われる。従って、高度な制
御則をプログラムの記述により実現することが可能であ
るため、高精度のヘッド位置決め制御システムを設計す
ることができる。

【０００３】ところで、ディジタル位置制御に適用する
最適制御方式として、有限整定制御（ｆｉｎｉｔｅ ｔ
ｉｍｅ ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌまたはｄｅ
ａｄｂｅａｔ ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれる方式があ
る。この有限整定制御とは、有限時間により状態（例え
ば制御対象の初期位置）を目標値に収束する方式であ
る。具体的には、各サンプリング毎に制御入力を所定回
数だけ切換えて、その一連の制御入力を加えた後には初
期状態から目標状態に到達するように有限時間整定を行
なう制御である。ここで、所定回数は、初期状態と目標
状態とから算出されて、制御対象の次数と等しい回数を
意味する。

【０００４】有限整定制御における制御入力は、以下の
ような計算により求めれる。

【０００５】まず、初期状態（状態ベクトル）ｘと目標
状態（目標値）ｒとから制御対象の次数と等しいｎ個の
制御入力（入力ベクトル）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。

【０００６】ここで、制御対象の状態方程式を下記式
（１）のように、

【０００７】

【数１】 と設定することができる。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、

【０００８】

【数２】 となる。従って、制御入力ｕ(1) ，…，ｕ(n) は下記式
（３）のように与えられる。

【０００９】

【数３】 ここで、ｋは時刻、Ａ，Ｂは行列である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、ＨＤ
Ｄのヘッド位置決め制御システムに、有限整定制御方式
のディジタル位置制御を適用することが可能である。し
かしながら、有限整定制御は入力値の不連続な切り替え
を伴って、短時間に大きく変動するため、制御対象の高
次モードの振動を励起しやすい特性を有する。このた
め、有限整定制御をヘッド位置決め制御などの実際の制
御システム（実制御系と呼ぶ場合がある）に適用した場
合に、有限整定入力中では制御対象の状態を観測する制
御を実行しない理由により、高次モードの影響や外乱に
対して弱く実用的ではない。

【００１１】また、初期状態の観測値と真値とに誤差が
あると、目標状態への到達誤差が発生する。特に、不可
観測な状態量を有する制御対象では、オブザーバを利用
しても任意の時刻での全ての状態量を正確に得ることは
できないので、必然的に誤差が発生する。

【００１２】そこで、本発明の目的は、ヘッド位置決め
制御システムに適用するディジタル位置制御システムに
おいて、有限整定制御を直接に実制御系に適用すること
なく、モデル追従制御の入力として有限整定制御を適用
することにより、高速でかつ外乱に強いディジタル位置
制御システムを提供することにある。具体的には、ＨＤ
Ｄなどのディスク記憶装置のシーク制御に適用するディ
ジタル位置制御システムを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、モデル追従制
御方式と有限整定制御方式とを組合わせたディジタル位
置制御システムであり、規範入力値に基づいたモデルか
らの応答に追従して、制御対象を目標位置に位置決め制
御するための補正値を算出するモデル追従制御手段と、
当該モデル追従制御手段への規範入力値を有限整定制御
方式により算出するための有限整定入力生成手段とを有
するシステムである。

【００１４】具体的には、本発明のシステムは、ＨＤＤ
などのディスク記憶装置のヘッド位置決め制御システム
に適用するものであり、特にヘッドのシーク制御時に有
効である。ここで、モデルとは、制御対象の動特性であ
る例えばヘッドの移動特性を運動方程式などの数式に表
現したものであり、全ての状態量を利用できるものを想
定する。モデル追従制御手段は、状態変化量（具体的に
はヘッドの目標位置までのシーク距離）に従った規範入
力のモデルからの応答を規範軌道として、制御対象が当
該規範軌道に追従するような補正値を算出する追従制御
手段を有する。このようなモデル追従制御方式のディジ
タル位置制御システムにおいて、モデル追従制御手段の
規範入力値を有限整定制御方式の有限整定入力生成手段
により生成する。従って、有限整定制御を実制御系に直
接適用した方式と比較して、有限整定制御をモデル追従
制御のモデルの入力として利用することにより、有限整
定入力中でも制御対象の状態を観測しながらの位置制御
が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。

【００１６】図１は本実施形態のディジタル位置制御シ
ステムの基本的構成を示すブロック図であり、図２は本
実施形態に関係するＨＤＤの要部を示すブロック図であ
る。 （システム構成）本システムは、図１に示すように、モ
デル追従制御系を構成する追従制御部２３およびモデル
２６、さらに当該モデル追従制御系の規範入力部として
有限整定入力生成部２４を有する。モデル２６は、制御
対象２５の動特性を運動方程式などの数式に表現したも
のであり、全ての状態量を利用できるものを想定する。
制御対象は後述するように、具体的にはＨＤＤのヘッド
である。従って、制御対象の動特性はシーク動作におけ
るヘッドの移動特性に相当する。

【００１７】追従制御部２３は、規範入力ＲＩに対する
モデル２６からの応答（モデル位置ＭＰ）を規範軌道と
して、制御対象２５が当該規範軌道に追従するような補
正入力ＥＩを算出する。具体的には、補正入力ＥＩはモ
デル位置ＭＰと制御対象２５の位置（ヘッド位置）ＣＰ
との誤差を解消するように、制御対象２５を制御（シー
ク制御）させるための補正値である。有限整定入力生成
部２４は、目標位置２１と初期位置２２とから状態変化
量（即ち、ヘッドの目標位置までのシーク距離）ＳＤに
従った規範入力ＲＩを算出する。 （ＨＤＤの構成）本実施形態は、ディジタル位置制御シ
ステムをＨＤＤのヘッド位置決め制御システム（サーボ
システム）に適用した場合を想定する。ＨＤＤは、図２
に示すように、データ記憶媒体であるディスク（磁気デ
ィスク）１、ヘッド（磁気ヘッド）２、ヘッドアクチュ
エータを構成するアーム４とボイスコイルモータ（ＶＣ
Ｍ）５、および制御回路群８〜１２を有する。

【００１８】ヘッド２は、アーム４に搭載されて、ディ
スク１の両面の各データ面に対応して設けられており、
データ面に対してデータのリード／ライトを実行する。
ヘッド２は、ＶＣＭ５の駆動力によりディスク１の半径
方向に移動する。ＶＣＭ５は、後述するＣＰＵ１１の制
御によりＶＣＭドライバ７から駆動電流を供給される。

【００１９】ディスク１は、１枚また複数枚がスピンド
ルモータ（ＳＰＭ）３に取り付けられて高速回転する。
ディスク１の両面には、同心円状の多数のトラックが形
成されている。各トラックには、予めサーボデータ（位
置情報）が記録されている複数のサーボ領域１０１が等
間隔で配置されている。これらのサーボ領域１０１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
ーザデータ領域）１０２であり、当該データ領域１０２
は単数また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。

【００２０】サーボデータには、前記サーボセクタ番号
以外に、トラックアドレス（シリンダ番号）およびサー
ボバ−ストデータが含まれている。トラックアドレスは
各トラックの識別コードであり、ヘッド２のトラック位
置を認識するために使用される。サーボバ−ストデータ
は、トラックの範囲内におけるヘッド２の位置誤差（ト
ラック中心または隣接トラック境界を基準とする）を検
出するためのアナログ振幅信号パターンである。

【００２１】ＳＰＭ３は、通常ではＶＣＭドライバ７と
共に集積化されているＳＰＭドライバ６から駆動電流が
供給される。ＶＣＭドライバ７は、ＶＣＭ５の駆動用の
制御制御量（駆動電流値）を、ＣＰＵ１１の制御処理
（本実施形態のディジタル位置制御処理）により設定さ
れる。

【００２２】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、ディスク１からヘッド２により読出されたリード信
号（サーボデータまたはユーザデータ）を入力して、各
種の信号処理によりサーボデータまたはユーザデータを
抽出して再生する。

【００２３】制御回路群８〜１２はリードチャネル８以
外に、アドレスデコーダ９、Ａ／Ｄコンバータ１０、Ｃ
ＰＵ１１、およびＲＯＭ１２を有する。アドレスデコー
ダ９及びＡ／Ｄコンバータ１０は、ヘッド２の位置情報
を生成するための位置検出回路１４を構成する要素であ
る。アドレスデコーダ９は、リードチャネル８により抽
出されたサーボデータからサーボセクタ番号とトラック
アドレスをデコードしてＣＰＵ１１に出力する。Ａ／Ｄ
コンバータ１０は、サーボデータからサーボバ−ストデ
ータ（アナログの位置誤差信号）を例えば８ビットのデ
ィジタル値に変換してＣＰＵ１１に出力する。ＣＰＵ１
１は位置誤差演算を実行して、トラックアドレスにより
検出された当該トラックの範囲内のヘッド２の位置を検
出する。この位置とは、いわば１トラック範囲内のサブ
トラック単位での位置を意味する。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に分割した同心円状の各分割領域に相当する。

【００２４】ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）１１及びＲ
ＯＭ１２は、ＨＤＤにおけるヘッド位置決め制御などの
制御処理を実行するためのコントローラ１３を構成す
る。ＲＯＭ１２はＣＰＵ１１の制御プログラムを格納し
ている。コントローラ１３は、後述するディジタル位置
制御システムを構成する（図１を参照）。即ち、コント
ローラ１３は、アドレスデコーダ９から入力されるトラ
ックアドレスによりトラック位置を算出し、Ａ／Ｄコン
バータ１０から入力されるディジタル値により当該トラ
ック範囲の位置を算出する。コントローラ１３は、算出
したヘッド２の位置に基づいて、目標位置（アクセス対
象のデータセクタを含む目標トラック）に位置決めする
ためのヘッド位置決め制御を実行する。

【００２５】なお、図２では、ＨＤＤとホストコンピュ
ータとのインターフェースを構成し、ＨＤＤとホストコ
ンピュータとの間のデータ転送を行なうディスクコント
ローラ（ＨＤＣ）などの構成要素は省略されている。

【００２６】ここで、ディスク１はＳＰＭ３により一定
の角速度で回転運動している。現在のヘッド位置は、デ
ィスク１の回転角に同期して、各サーボセクタ１００の
先頭のサーボ領域１０１から得られる。そこで、コント
ローラ１３は、一定時間間隔で制御対象（具体的にはヘ
ッド２を駆動するＶＣＭドライバ７）への制御入力を決
定するディジタル位置制御システムを実現している。な
お、ＶＣＭドライバ７に与えられる制御入力の最大値
は、機械的および電気的な制限から駆動回路により予め
設定されている。

【００２７】ＨＤＤのヘッド位置決め制御は、ヘッド２
を現在のトラック位置から目標位置（目標トラック）ま
で移動させるためのシーク制御と、目標トラックの範囲
内に位置を維持するオントラック制御（位置整定または
トラック追従制御）とに大別される。本実施形態は、シ
ーク制御に適用するディジタル位置制御を想定してい
る。 （ディジタル位置制御システムの具体的構成）図３は本
実施形態のシステムを、図２に示すＨＤＤのコントロー
ラ１３に適用した場合に、規範入力テーブル３２および
規範軌道テーブル３３を設けた具体的構成を示すブロッ
ク図である。さらに、図４は規範入力テーブル３２およ
び規範軌道テーブル３３を生成するための構成を示すブ
ロック図である。

【００２８】図３に示すシステムは、規範入力と規範軌
道を予めシミュレーションなどの計算処理により算出
し、これらの算出結果を規範入力テーブル３２および規
範軌道テーブル３３の形式で用意する。具体的には、コ
ントローラ１３の中のＲＯＭ１２に規範入力テーブル３
２および規範軌道テーブル３３を格納し、コントローラ
１３はシーク制御の実行時に、サンプリングカウンタ３
１によるサンプル数のカウントに応じて順次参照する。
サンプリングカウンタ３１は、シーク動作の開始から所
定のサンプリングパルスをカウントする。シーク距離補
正部３４は、任意のシーク距離に対応するように、各テ
ーブル３２，３３の値を距離に応じて換算する要素であ
る。ここで、目標位置２１との誤差であるモデル位置Ｍ
Ｐは、遅れ時間（後述する）を考慮した値である。この
ような具体的構成のシステムをコントローラ１３にセッ
トすることにより、規範入力テーブル３２および規範軌
道テーブル３３から予め計算された値を参照できるた
め、図１に示す基本的構成と比較して、ＣＰＵ１１の計
算処理時間を短縮化できる実際的な効果がある。

【００２９】次に、規範入力テーブル３２および規範軌
道テーブル３３は、図４に示すような構成により生成さ
れる。即ち、有限整定入力生成部２４は、複数の特定の
シーク距離４１に関して有限整定入力値（規範入力値）
を算出し、規範入力テーブル３２の各テーブル値として
設定する。一方、規範軌道テーブル３３には、算出され
た規範入力値に応じたモデル２６の位置を遅れ時間を考
慮して計算されたモデル位置が設定される。 （有限整定入力生成部の生成処理）以下数式（４）から
数式（９）を参照して、有限整定入力生成部２４の有限
整定入力値（規範入力値）の算出方法を説明する。

【００３０】今狩りに、ヘッド位置を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、下記式
（４）のように表される。

【００３１】

【数４】 即ち、Ｐの２回微分が「ｋｕ」となる。これをサンプリ
ング時間Ｔで離散化したものがモデルになる。このモデ
ルの状態方程式を下記式（５）に示す。

【００３２】

【数５】 但し、前記式（５）は下記式（６）に示すように、

【００３３】

【数６】 とする。このモデルは次数が２なので、有限制定入力ｕ
（１），ｕ（２）は、

【００３４】

【数７】 となる。規範軌道作成の際にはシーク距離をｌ（エル）
とすると、シーク開始、終了時点で速度が０になるの
で、

【００３５】

【数８】 となる。なお、ディジタル位置制御系のサンプリング時
間と有限整定入力の継続時間は一致する必要はなく、複
数サンプルに渡ってーつの入力が続く場合も考えられ
る。入力継続サンプル数をｎとすると、入力値はそれぞ
れ、

【００３６】

【数９】 となる。このようにシーク距離とゲイン、入力の継続時
間のみで有限整定入力の大きさが決められる。なお、制
御入力の大きさに制限があったり、切り替わりの大きな
変動を避ける必要がある場合、またはシーク距離が大幅
に変動する場合には、複数の規範入力テーブルおよび規
範軌道テーブルを切り替える方法が考えられる。 （遅れ時間の算出方法）前述したように、ディジタル位
置制御システムを実際にコントローラ１３にセットした
場合に、ＣＰＵ１１による計算遅れ時間が影響する。こ
の計算遅れ時間に関して、図５を参照して説明する。

【００３７】図５に示すように、システムの追従制御部
２３への観測ｐ（ｔ）および観測ｐ（ｔ＋Ｔ）の入力か
ら制御入力（ＥＩ）の生成まで、ＲＯＭ１２内に格納さ
れているプログラムに基づいて、ＣＰＵ１１は一連の処
理を実行するため、一定の時間を要する。即ち、時刻ｔ
で観測された状態に基づいて生成される制御入力は、観
測時点から計算時間ｄ後の時点ｔ＋ｄに出力されるた
め、それをモデルの計算にも反映させる必要がある。

【００３８】いま仮に、各サンプル点で観測される制御
対象の出力をｐ（ｔ）、制御入力発生までの計算時間を
ｄ、その時の制御入力値をｕ（ｔ＋ｄ）、モデルの出力
をｍ（ｔ＋ｄ）とする。

【００３９】モデルの出力値は、前記式（５）で示す状
態方程式により、観測時点からｄだけ遅れて、時問Ｔご
とに更新される。補正入力は観測値ｐ（ｔ＋Ｔ）とモデ
ルの出力値ｍ（ｔ＋Ｔ）とから得られるため、モデルの
更新間隔［（ｔ＋ｎ）＊（Ｔ＋ｄ）］とは異なる途中の
値を計算しなければならない。図５に示すように、入力
発生時点（ｔ＋ｄ）から次の観測時点（ｔ＋Ｔ）までは
時間（Ｔ−ｄ）であり、その間の入力値はｕ（ｔ＋ｄ）
に保たれるので、下記式（１０）に示すように計算され
る。

【００４０】

【数１０】 但し、Ａｄ，Ｂｄは運動方程式をサンプリング時間（Ｔ
−ｄ）で離散化したものであり、下記式（１１）に示す
ように与えられる。

【００４１】

【数１１】 （規範入力及び規範軌道の算出方法）図６と図７は本実
施形態の規範入力テーブル３２及び規範軌道テーブル３
３を作成するときの算出方法の一例を示すフローチャー
トである。

【００４２】ここでは、ＨＤＤのシーク制御に適用した
場合のシミュレーションを実行して、結果として規範入
力テーブル３２及び規範軌道テーブル３３を生成する処
理を示す。シミュレーションの内部変数には、各サンプ
ルの出力時点での状態量を保持するベクトル量ｘ，サン
プル点での時刻を表す整数ｉがある。また、テーブルの
長さを規定するパラメータＭから、規範入力及び規範軌
道の各テーブル値を格納する配列Ｕｒ（ｉ）：ｉ＝
１．．Ｍとｄｒ（ｉ）：ｉ＝１．．Ｍとが確保されてい
る。

【００４３】以下具体的な処理ステップについて説明す
ると、まずシミュレーションの内部変数の初期化処理を
実行する（ステップＳ１，Ｓ３）。設定されるシーク距
離と有限整定入力の継続時間とから、有限整定入力値を
算出する（ステップＳ２）。次に、各サンプル時点での
入力値を選択する（ステップＳ４〜Ｓ８）。

【００４４】さらに、図７に示す処理ステップに移行し
て、計算遅れ時間に伴う観測時点での各サンプルの位置
を算出する（ステップＳ９）。そして、各サンプルの状
態量ｘを算出し、時刻ｉを更新する（ステップＳ１０，
Ｓ１１）。このような処理をテーブル長Ｍ分の軌道が得
られるまで繰り返す（ステップＳ１２）。そして、規範
入力及び規範軌道の各値をテーブル化して保存すること
により、シミュレーションの終了となる（ステップＳ１
３）。

【００４５】このように生成された規範入力及び規範軌
道の各テーブル３２，３３は、コントローラ１３のＲＯ
Ｍ１２に格納される。ＣＰＵ１１はシーク制御の実行時
に、シーク動作の時間経過に伴って順に各テーブル３
２，３３を参照する。ここで、シーク動作における全て
のシーク距離に対応するテーブル３２，３３を生成して
保存することは不可能であるため、前述したように、特
定のシーク距離に対応するテーブル３２，３３を生成す
る（図４を参照）。実際のシーク動作では、ＣＰＵ１１
は、シーク距離補正部３４によりシーク動作における実
際の移動距離に応じて各テーブル３２，３３のテーブル
値を換算している（図３を参照）。この換算方法は、下
記式（１２）及び式（１３）に示すように、各シーク距
離の比例倍としている。

【００４６】

【数１２】

【００４７】

【数１３】 （本実施形態のモデル追従制御処理）図８と図９は、本
実施形態のモデル追従制御をＨＤＤのシーク制御に適用
した場合の処理を説明するフローチャートである。

【００４８】コントローラ１３のＣＰＵ１１は、シーク
動作の介し時点でサンプル点のカウンタｉを初期化し、
シーク距離（現時点の位置から目標位置までのヘッド２
の移動距離）に応じて各テーブル３２，３３のテーブル
値を補正する（ステップＳ２０，Ｓ２１）。即ち、規範
軌道のテーブル補正値ｇは、前記式（１２）から、「ｇ
＝実際のシーク距離／規範軌道のシーク距離」となる。
規範入力のテーブル補正値ｇについても、同様に前記式
（１３）から算出する。

【００４９】次に、ＣＰＵ１１はヘッド２の位置ｐ
（ｉ）を観測し、カウンタ値ｉがテーブル長Ｍ以下であ
れば値が存在するので、規範入力、規範軌道の各テーブ
ル３２，３３を参照する（ステップＳ２２，Ｓ２３のＹ
ＥＳ，Ｓ２４）。カウンタ値ｉがテーブル長Ｍを越えた
場合には、規範入力及び規範軌道の各値を「０」に設定
する（ステップＳ２３のＮＯ，Ｓ２５）。

【００５０】さらに、図９に示す処理ステップに移行し
て、ＣＰＵ１１は目標位置ｒと距離補正済みの軌道テー
ブル値（ｇ＊ｄｒ（ｉ））とからモデル位置ｍ（ｉ）を
算出する（ステップＳ２６）。そして、ＣＰＵ１１は、
算出したモデル位置ｍ（ｉ）と観測したヘッド位置ｐ
（ｉ）とを比較して、補正入力値を算出する（ステップ
Ｓ２７）。ここで、関数Ｆ（＊）は内部状態を有する線
形な追従補償処理を示すすものである。ＣＰＵ１１は、
距離補正済みの入力テーブル値（ｇ＊Ｕｒ（ｉ））と算
出した補正入力値とから、制御対象（ここではＶＣＭド
ライバ７）への制御入力値（図３に示す誤差入力値ＥＩ
に相当）を算出する（ステップＳ２８）。そして、カウ
ンタ値（ｉ）をインクリメントした後に、ヘッド位置が
目標位置に到達するまで同様の処理を繰り返す（ステッ
プＳ２９〜Ｓ３０）。

【００５１】以上のように本実施形態によれば、モデル
追従制御の入力として有限整定制御を適用したディジタ
ル位置制御システム（具体的にはＨＤＤのシーク制御シ
ステム）を構成する場合に、予めシミュレーションによ
り、特定状態変化量（即ち、特定シーク距離）に応じた
規範入力および規範軌道の各テーブルを作成し、コント
ローラ１３にセットする。これにより、コントローラ１
３のＣＰＵ１１がシーク制御処理の実行時に、各テーブ
ルを参照することによりモデル計算に必要な規範入力お
よび規範軌道を得ることができるため、結果的にモデル
計算に要する処理時間の短縮化を図ることができる。さ
らに、各テーブルの状態変化量と実際の制御実行中に与
えられる目標変化量（シーク距離）とが異なる場合に、
各テーブル値を目標変化量に適した値に補正（換算）す
る機能を有することにより、各テーブルを利用する目標
変化量の範囲を拡大することが可能となる。また、制御
対象の観測から制御入力の生成までのＣＰＵによる計算
遅れ時間を考慮することにより、実際の制御動作に適合
する規範軌道を生成することが可能となる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、モ
デル追従制御方式と有限整定制御方式とを組合わせたデ
ィジタル位置制御システムにおいて、モデル追従制御の
規範入力として有限整定制御方式による有限整定入力を
生成し、モデルの応答である規範軌道に制御対象を追従
させるための補正入力を生成するシステムを提供するこ
とができる。従って、有限整定制御を実制御系に直接適
用した方式と比較して、有限整定制御をモデル追従制御
のモデルの入力として利用することにより、有限整定入
力中でも制御対象の状態を観測しながらの位置制御が可
能となり、結果的に高速でかつ外乱に強いディジタル位
置制御システムを実現することができる。特に、本発明
のシステムをＨＤＤなどのディスク記憶装置のヘッド位
置決め制御システムに適用すれば、実際上のシーク制御
に適合したサーボシステムを構築することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に関係するディジタル位置制
御システムの基本的構成を示すブロック図。

【図２】本実施形態に関係するＨＤＤの要部を示すブロ
ック図。

【図３】本実施形態に関係するディジタル位置制御シス
テムの具体的構成を示すブロック図。

【図４】図３の規範入力テーブル及び規範軌道テーブル
を生成するための構成を示すブロック図。

【図５】本実施形態のシステムにおいて制御入力の算出
処理における遅れ時間を説明するための概念図。

【図６】本実施形態の規範入力テーブル３２及び規範軌
道テーブル３３を作成するときの算出方法の一例を示す
フローチャート。

【図７】本実施形態の規範入力テーブル３２及び規範軌
道テーブル３３を作成するときの算出方法の一例を示す
フローチャート。

【図８】本実施形態のモデル追従制御をＨＤＤのシーク
制御に適用した場合の処理内容を説明するためのフロー
チャート。

【図９】本実施形態のモデル追従制御をＨＤＤのシーク
制御に適用した場合の処理内容を説明するためのフロー
チャート。

【符号の説明】

１…ディスク ２…ヘッド（磁気ヘッド） ３…スピンドルモータ（ＳＰＭ） ４…アーム ５…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ） ６…ＳＰＭドライバ 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 ２３…追従制御部 ２４…有限整定入力生成部 ２５…制御対象 ２６…モデル ３１…サンプリングカウンタ ３２…規範入力テーブル ３３…規範軌道テーブル ３４…シーク距離補正部

フロントページの続き (56)参考文献 谷津正英、外１名，モデル追従制御に よるＨＤＤのシーク方式，第74期通常総 会講演会論文集（▲ＩＶ▼），日本，社 団法人日本機械学会，1997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，計測時動制御学会論文集，日本，社 団法人計測自動制御学会，1986年11月30 日，第22巻、第11号，Ｐ．1134−1141 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 7/02 G05B 13/00 - 13/04 G11B 21/08 - 21/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モデル追従制御方式及び有限整定制御方
   式を組み合わせたディジタル位置制御システムを適用
   し、ヘッドをディスク上の目標位置までシーク制御する
   ためのサーボ手段を有するディスク記憶装置であって、 前記サーボ手段は、メモリに保存されたプログラムによ
   り前記モデル追従制御方式によるシーク制御を実行する
   ＣＰＵ、及び前記有限整定制御方式を利用して生成され
   た規範入力テーブル値と規範軌道テーブル値とを設定し
   た規範テーブル手段を有し、 前記規範入力テーブル値はシーク距離に対応する規範入
   力値からなり、前記規範軌道テーブル値は、当該規範入
   力値に対する前記モデル追従制御方式でのモデルの応答
   に相当し、かつ前記ＣＰＵによるモデル追従制御処理に
   おける補正値を算出するまでの計算遅れ時間が含まれた
   規範軌道値からなり、 前記ＣＰＵは、 前記規範入力テーブル値及び前記規範軌道テーブル値を
   参照し、 前記目標位置とのシーク距離に応じて前記規範軌道値か
   ら前記モデルの位置を算出し、 前記モデルの位置と前記ヘッドの位置との誤差に基づい
   て前記モデル追従制御処理における補正値を算出し、当
   該補正値を使用してシーク制御を実行することを特徴と
   するディスク記憶装置。
2. 【請求項２】 前記規範テーブル手段は、特定のシーク
   距離毎に対応する規範入力値からなる規範入力テーブル
   値、及び当該規範入力値に対する前記モデル追従制御方
   式でのモデルの応答に相当し、かつ当該モデルの観測時
   間に前記ＣＰＵによる前記計算遅れ時間を加算したモデ
   ル位置に相当する規範軌道値からなる規範軌道テーブル
   値を有し、 前記ＣＰＵは、シーク制御時に実際上の前記シーク距離
   に応じて前記規範入力テーブル値及び前記規範軌道テー
   ブル値を補正するためのシーク距離補正処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。