JP3668201B2 - Disk storage device and head positioning control method - Google Patents

Disk storage device and head positioning control method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはディスク記憶装置の分野に関し、特に、ヘッド位置決め制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ハードディスクドライブを代表とするディスク記憶装置(以下ディスクドライブ)では、データ記録媒体であるディスク上の目標位置(アクセス対象のトラック)に、ヘッド(磁気ヘッド)を位置決めするためのヘッド位置決め制御システムが設けられている。ヘッドは、ディスク上にデータのリード/ライト動作を実行する。
【0003】
ヘッド位置決め制御システムは、CPUをコントローラとするフィードバック制御系により、ヘッドを搭載しているアクチュエータのボイスコイルモータ(VCM)を制御して、目標位置に対するヘッドの追従制御を実行している。このようなシステムにおいて、ドライブに印加される外部の振動や衝撃(以下外乱と呼ぶ)の影響を抑制するための外乱フィードフォワード制御系が設けられた方式が開発又は提案されている。
【0004】
外乱フィードフォワード制御系は、ドライブに設けられた加速度センサにより検知(観測)された外乱の加速度値に基づいて、当該外乱の影響を抑制するための補償値を算出する。この外乱フィードフォワード制御系により、ヘッドの追従制御時に、外乱により発生する変動分を吸収することが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
外乱フィードフォワード制御系を含むヘッド位置決め制御システムであれば、ディスクドライブの駆動中に印加される外乱に対する補償機能を実現できるため、ヘッド位置決め精度の向上を図ることができる。
【0006】
ところで、外乱フィードフォワード制御系の性能は、設定される伝達特性(F)の設定に依存する。通常では、当該伝達特性Fは、外乱の加速度変動特性(伝達特性K)、外乱による位置変動特性(伝達特性W)、制御対象(伝達特性P)であるVCMを含むアクチュエータの特性(剛性、共振、減衰率)などにより決定される。更に、実際上のディスクドライブでは、ドライブ製品毎の機械的なばらつき、加速度センサの取り付け角度、ヘッド位置決め位置の相対角度、外乱の加振外力の方向、経年変化などがあるため、前記の各要素における伝達関数(K,W,P)は変化する。
【0007】
しかしながら、一般的には、ディスクドライブの製造工程時に、外乱フィードフォワード制御系の伝達特性Fは、固定的に設定されて、製品出荷後に更新されることはない。このため、実際上でのディスクドライブの使用時には、製品個体毎の機械的なばらつきや環境変化により、外乱に対するヘッド位置決め精度の効果が大きく変動する可能性がある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、使用時の環境変化や、製品毎の機械的なばらつきに適応するように外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を決定できるようにして、外乱に対するヘッド位置決め精度の向上を安定的に確保することが可能なディスク記憶装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、フィードバック制御系による追従制御と、外乱フィードフォワード制御系による外乱補償とを実行するヘッド位置決め制御システムを使用するディスク記憶装置(ディスクドライブ)に関する。当該システムは、ディスク記憶装置の使用時に、観測する外乱に適応して、外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を更新するためのパラメータ同定機能を含む。
【0010】
本発明の観点に従ったディスク記憶装置は、データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置において、前記ヘッド位置決め制御システムは、前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御手段と、外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知手段と、前記追従制御手段の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御手段と、前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知手段により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御手段の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード手段とを具備し、
前記同定モード手段は、前記外乱特性値を入力とする前記制御対象及び前記追従制御手段の伝達特性に従ったフィルタ演算を実行し、当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されている。
【0011】
このような構成のヘッド位置決め制御システムであれば、ディスクドライブの使用時に、観測した外乱に適応する外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を決定するためのパラメータを同定する処理を実行する。換言すれば、外乱フィードフォワード制御系の制御実行モードとは分離して、パラメータ同定モードを実行できる。従って、ディスクドライブの製品出荷後に、使用時の環境変化や、製品毎の機械的なばらつきに適応するように、外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を更新することが可能となる。従って、実際の使用環境下において、外乱に対するヘッド位置決め精度の向上を安定的に確保することができる。
【0012】
【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。
【0013】
(ディスクドライブの構成)
本実施形態のディスクドライブは、図1に示すように、データ記録媒体であるディスク1と、スピンドルモータ(SPM)2と、データのリード/ライト動作を実行するヘッド3と、アクチュエータ4とを有する。
【0014】
ディスク1は、SPM2により回転される。ディスク1は、表面上に同心円状の多数のトラック100が設けられている。各トラック100には、周方向に所定の間隔で配置された所定数のサーボエリア101が含まれている。サーボエリア101には、通常でのリード/ライト動作時に、ヘッド位置決め制御システムにおいて、ヘッド3の位置を検出するために使用されるサーボ情報が記録されている。
【0015】
ヘッド3は、通常ではスライダ上にリードヘッドとライトヘッドとが分離して実装されている。アクチュエータ4はヘッド3を搭載し、ボイスコイルモータ(VCM)5の駆動力により当該ヘッド3をディスク1の半径方向に移動させる。VCM5は、ヘッド位置決め制御システムでの狭義の制御対象であり、アクチュエータ機構のメイン要素である。
【0016】
さらに、ディスクドライブは、リード/ライトチャネル6と、マイクロコントローラ7と、VCMドライバ8と、加速度センサ9とを有する。リード/ライトチャネル6は、ヘッド3に含まれるリードヘッドから読出されたサーボ情報またはユーザ情報に対応するリード信号や、ライト信号を処理する信号処理回路60を有する。また、リード/ライトチャネル6は、リード信号からサーボ情報を抽出し、ヘッド3の位置を検出するための位置検出信号を生成する位置検出回路61を含む。
【0017】
マイクロコントローラ7は、ヘッド位置決め制御システムのメイン要素となるマイクロプロセッサ(CPU)70と、そのプログラム(ファームウェア)及び各種の制御パラメータを格納しているROM71とを有する。CPU70は、ROM71に格納されたプログラムを実行することにより、ヘッド位置決め制御システムのフィードバック制御系及び外乱フィードフォワード制御系を実現する。VCMドライバ8は、CPU70からの制御操作量(外乱FFコントローラによる補償値を含む)に応じた駆動電流を生成して、VCM5に供給する。
【0018】
加速度センサ9は、ディスクドライブに印加される振動又は衝撃に相当する外乱(加振外力)の加速度(外乱値)を検出し、その検出信号を加速度信号処理回路10に出力する。加速度信号処理回路10は、加速度センサ9からの検出信号を増幅し、かつノイズ低減用のフィルタ(LPFなど)を有する。A/Dコンバータ11は、加速度信号をディジタル値である加速度値(Aと表記する)に変換してCPU70に出力する。
【0019】
(ヘッド位置決め制御システム)
以下、図2から図12を参照して、同実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの構成及び動作を説明する。
【0020】
まず、図12を参照して同システムの原理的動作を説明する。
【0021】
前述したように、同システムは、CPU70により実現している。CPU70は、ディスク1の回転角に同期して、ヘッド3の現在位置を位置検出回路61から取得する。また、CPU70は、一定時間間隔(サーボ周期)で制御対象81(VCM5)へ入力する制御操作量(制御値uとする)を算出するサンプル値制御系を構成している。なお、VCM5に供給される駆動電流値は、VCMドライバ8により予め制限値が設定されている。
【0022】
同システムは、フィードバック制御系を構成する追従コントローラ(伝達関数C)80により、所定のサーボ周期(サンプル間隔)で算出した制御値を制御対象81に出力し、ヘッド位置をディスク上の目標位置(R)に追従制御する。
【0023】
一方、外乱フィードフォワード制御系は、外乱フィードフォワード制御器(以下FFコントローラと呼ぶ)88をメイン要素する。FFコントローラ88は、ヘッドの現在位置が得られるタイミングで、外乱観測部82(即ち、加速度センサ9)により観測される外乱(加振外力)の加速度値(A)を取得する。
【0024】
ここで、同システムは、外乱フィードフォワード制御系により、外乱(A)による位置誤差(e)に対する影響を補償する方式である。ここで、外乱検出(加速度値A)からヘッド位置誤差(e)までの伝達関数は、下記式(1)のように表現できる。
【0025】
【数1】

Figure 0003668201
【0026】
ここで、Pは制御対象81の伝達特性であり、Cは追従コントローラ80の伝達特性である。また、Wは外乱の位置変動特性(85)であり、外乱値(A)から目標位置変動(r)までの伝達特性を示す。この目標位置変動(r)は、外乱によりドライブの筐体やディスク1が変形し、追従コントローラ80により追従するトラックが移動するために発生する。更に、Kは外乱の加速度変動特性(86)であり、外乱値(A)から等価的に制御値(u)に加わる外乱の加速度値(d)までの伝達特性を示す。
【0027】
ヘッド位置誤差(e)に対して外乱(A)の影響を抑制するためには、前記式(1)の分子の項が零になるように、外乱FFコントローラ88の伝達特性Fを下記式(2)に示すように設定すればよい。
【0028】
【数2】
Figure 0003668201
【0029】
なお、同システムは、外乱フィードフォワード制御系により、外乱(A)による追従コントローラ80からの制御入力値(u)に対する影響を補償する方式でもよい。この場合、外乱検出(加速度値A)からヘッド位置誤差(e)までの伝達関数は、前記式(1)の右項の分子が「W−KP−FP」になる。また、外乱FFコントローラ88の伝達特性Fは、前記式(2)の右項の分母が「P」になる。
【0030】
次に、図2を参照して、外乱FFコントローラ88の伝達特性(F)を決定するためのパラメータ同定方法を説明する。同方法は、いわゆる最小2乗法を利用したものである。図2は、FFコントローラ88に相当する同定対象201(伝達関数B)と、パラメータ同定器202(伝達関数Q)とを要素とする。
【0031】
パラメータ同定器202は、同定対象201を離散システムとして、同定対象201の入力(u)と出力(y)との関係から伝達特性を推定する。この関係は、下記式(3)のように表現される。
【0032】
【数3】
Figure 0003668201
【0033】
ここで、aはパラメータ同定器42の出力側の係数パラメータであり、bはその入力側の係数パラメータである。kは離散システムのステップ数である。
【0034】
さらに、未知パラメータベクトルθと、入出力ベクトルζ(k)を下記式(4)のように定義する。
【0035】
【数4】
Figure 0003668201
【0036】
この定義から、前記式(3)は下記式(5)のように表現できる。
【数5】
Figure 0003668201
【0037】
ここで未知パラメータの推定値を、時刻(k−1)における推定値を使用して、下記式(6)に示すような同定モデルを計算できる。
【0038】
【数6】
Figure 0003668201
【0039】
同定誤差は、下記式(7)により表現できる。
【数7】
Figure 0003668201
【0040】
最小2乗法によるパラメータベクトルθの推定は、時刻kまでの測定データy(k),ζ(k)を用いて、下記式(8)に示すような評価関数により算出できる。
【0041】
【数8】
Figure 0003668201
【0042】
パラメータベクトルθを決定する方法には、推定値の計算に過去の全データを必要とするオフライン同定と、離散システムの同定ステップ毎に逐次的に推定するオンライン同定がある。外乱FFコントローラ88の伝達関数(F)の決定においては、データ量の少ない後者が望ましい。
【0043】
具体的には、次数(2n+1)の正方行列Γ(k)を使用して、各同定ステップ毎に下記式(9)を計算する。
【0044】
【数9】
Figure 0003668201
【0045】
Γ(k)の初期値は、正の定数(γ)と単位行列(I)とから、「Γ(0)=γI」となる。
【0046】
【数10】
Figure 0003668201
【0047】
以上のような原理により、パラメータ同定器202は、図4または図5のフローチャートに示すような同定処理ステップ(ここではk)を実行して、外乱FFコントローラ88の伝達関数(F)を推定する。
【0048】
パラメータ同定器202は、同定対象201の入力(u)と出力(y)とを取得する(ステップS1またはS10)。以下、パラメータ同定器202は、前記式(4)の計算を実行する(ステップS2またはS11)。次に、前記式(6)及び式(7)の計算を実行する(ステップS3またはS12)。さらに、前記式(10)の計算を実行する(ステップS4またはS13)。そして、各同定ステップ毎に前記式(9)の計算を実行する(ステップS5またはS14)。
【0049】
ここで、パラメータ同定器202は、同定ステップのカウント数(N)が十分大きい定数(S)より大きいならば同定処理を終了する(ステップS6のYES)。そうでなければ、パラメータ同定器202は、同定ステップを続行する(ステップS6のNO,S7)。また、パラメータ同定器202は、パラメータ推定値の前サンプル(k−1)との変化量(変化度v)に基づいて、同定処理の終了を判定してもよい(図5の方式)。即ち、パラメータ同定器202は、下記式(11)を計算する(ステップS15)。
【0050】
【数11】
Figure 0003668201
【0051】
パラメータ同定器202は、変化度(v)が定数(z)よりも十分小さくなれば、同定処理を終了する(ステップS16のYES)。そうでなければ、パラメータ同定器202は、同定ステップを続行する(ステップS16のNO,S17)。
【0052】
次に、図6及び図7に示すように、パラメータ同定器202の入力側(b)にフィルタ204(入力フィルタH)を設けた場合、及びその出力側(a)にフィルタ205(出力フィルタJ)を設けた場合のパラメータ同定方法を説明する。
【0053】
各フィルタ204,205は前記式(3)で示す離散システムそのものであり、伝達特性は、下記式(12)のように表現される。
【0054】
【数12】
Figure 0003668201
【0055】
ここで、図6に示すように、入力側(b)にフィルタ204(入力フィルタH)が設けられた場合、パラメータ同定器202は、下記式(13)に示すような伝達関数を同定する。
【0056】
【数13】
Figure 0003668201
【0057】
また、図7に示すように、出力側(a)にフィルタ205(出力フィルタJ)が設けられた場合、パラメータ同定器202は、下記式(14)に示すような伝達関数を同定する。
【0058】
【数14】
Figure 0003668201
【0059】
以上のように、パラメータ同定器202は、入出力側にフィルタ204(H)及び205(J)を配置することにより、同定対象201(B)に加わる入出力信号を使用しながら、同定対象201(B)とは異なる離散システムの伝達関数を同定することができる。
【0060】
一般的に、最小2乗法によるパラメータ同定では、同定対象201の周波数特性によって収束速度が異なり、積分要素に近い周波数要素を持つ場合には収束時間が非常に大きくなる。同定対象201の情報は、低い周波数要素では比較的予想が容易である。従って、既知の情報を使用して同定入出力フィルタ204,205を構成し、高い周波数要素だけパラメータ同定器202で推定することは、実用上で有効な方法である。
【0061】
また、パラメータ同定では、前記式(3)に示す離散システムの次数によって演算処理量が決まり、パラメータ推定個数の2乗で演算量が増大する。そこで、既知の同定対象201の情報を、同定用の入出力フィルタ204,205に加えて、未知の同定対象201の特性だけを同定することで次数を減らし、演算量を削減することが可能である。
【0062】
ここで、同定対象201(B)の既知部をBmとし、また未知部をBnとして、下記式(15)に示すように、同定対象201の伝達関数Bを定義する。
【0063】
【数15】
Figure 0003668201
【0064】
入力側にフィルタ204(H)が設けられた場合には、下記式(16)に示すような関係となる。
【0065】
【数16】
Figure 0003668201
【0066】
また、出力側にフィルタ205(J)が設けられた場合には、下記式(17)に示すような関係となる。
【0067】
【数17】
Figure 0003668201
【0068】
従って、パラメータ同定器202は、同定対象201の未知部Bnだけを推定できる。既知部Bmが安定である場合には、前記式(16)に示すように、入力側にフィルタ204(H)を設けた方法が有効である。一方、既知部Bmが不安定で、かつ「1/Bm」が安定になる場合には、前記式(17)に示すように、出力側にフィルタ205(J)を設けた方法が有効である。
【0069】
(パラメータ同定器を含むヘッド位置決め制御システム)
図8は、前述のようなパラメータ同定方法を実行するパラメータ同定器83を含むシステムの要部を示すブロック図である。
【0070】
同システムは、外乱観測部82により観測(検出)された外乱値(加速度値A)が、同定用の入力フィルタ84(伝達関数H)を介してパラメータ同定器83の入力側に印加される構成である。さらに、パラメータ同定器83の出力側には、ヘッド位置と目標位置(R)との位置誤差(e)を示す信号が印加される。
【0071】
ここで、同定対象である外乱フィードフォワード制御系(外乱FFコントローラ88)は、追従コントローラ80から出力される制御値(u)を補償する方式のシステムを想定する。同システムにおいて、入力フィルタ84の伝達関数Hは、下記式(18)に示すように表現できる。
【0072】
【数18】
Figure 0003668201
【0073】
この式(18)、前記式(13)及び同システムの外乱(A)から位置誤差(e)までの伝達関数「(W−KP)/(1+CP)」から、下記式(19)に示すような関係式が求められる。
【0074】
【数19】
Figure 0003668201
【0075】
即ち、この演算結果(Q)は、外乱FFコントローラ88の伝達特性F(F=(W−KP)/P)と一致する。前記式(18)において、追従コントローラ80の伝達関数Cは既知である。また、制御対象81の伝達関数Pも、ディスクドライブにおいては、外乱の加速度変動特性Kや外乱の位置変動特性Wと比較して、容易に取得可能な値である。
【0076】
また、外乱フィードフォワード制御系(外乱FFコントローラ88)により、位置誤差(e)を補償する方式のシステムでは、入力フィルタ84の伝達関数Hは、下記式(20)に示すように表現できる。
【0077】
【数20】
Figure 0003668201
【0078】
この式(18)、前記式(13)及び同システムの外乱(A)から位置誤差(e)までの伝達関数「(W−KP)/(1+CP)」から、下記式(21)に示すような関係式が求められる。
【0079】
【数21】
Figure 0003668201
【0080】
即ち、この演算結果(Q)は、前記式(2)に示す外乱FFコントローラ88の伝達特性Fと一致する。
【0081】
図9及び図10は、当該パラメータ同定器83と外乱FFコントローラ88とを含むヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図である。
【0082】
図9に示すシステムは、外乱FFコントローラ88により、追従コントローラ80から出力される制御値(u)を補償する方式である。また、図10に示すシステムは、外乱FFコントローラ88により、位置誤差(e)を補償する方式である。いずれの方式でも、同定終了判定部87が、パラメータ同定器83による外乱FFコントローラ88の伝達特性(F)の同定処理と、同定後の外乱FFコントローラ88の制御実行とを制御する構成である。
【0083】
以下図11のフローチャートを参照して、図9または図10に示すシステムの動作を説明する。
【0084】
ディスクドライブのヘッド位置決め制御(サーボ制御)動作が開始されると、当該システム(即ち、CPU70)は、ヘッドの現在位置と目標位置(R)との位置誤差(e)及び加速度センサ9(外乱観測部82)による外乱値(加速度値A)を観測する(ステップS20)。ここで、最初のサンプル(サーボ周期)では、外乱フィードフォワード制御系の同定モードを想定する(ステップS21のYES)。
【0085】
即ち、図9又は図10に示すように、外乱FFコントローラ88の出力はオフされた状態で、パラメータ同定器83の出力はオンされた状態である。追従コントローラ80は、観測した位置誤差(e)に基づいた追従制御演算を実行し、制御値(u)を算出する(ステップS23)。パラメータ同定器83は、前述の式(18)又は式(20)に示すようなフィルタ演算を実行する(ステップS24のYES,S25)。そして、パラメータ同定器83は、図4または図5に示すような同定ステップを実行し、パラメータ同定処理の終了を判定する(ステップS26,S27)。
【0086】
同定処理が終了すると、パラメータ同定器83は、外乱FFコントローラ88のパラメータを更新し、新たに外乱に適応する伝達関数(F)を同定する(ステップS28)。そして、次のサンプルから、外乱FFコントローラ88の制御実行モードとなり、外乱FFコントローラ88の出力はオン状態で、パラメータ同定器83の出力はオフされた状態となる(ステップS29)。
【0087】
外乱FFコントローラ88の制御実行モードでは、外乱FFコントローラ88は制御演算を実行し、外乱(A)による制御値(u)又は位置誤差(e)の変動を補償する(ステップS21のNO,S22)。また、外乱FFコントローラ88の制御実行モードでは、CPU70は、ヘッド位置決め精度の評価を実行し、当該精度が劣化していると判定すると、次のサンプルから同定モードの再実行に移行する(ステップS30,S31)。
【0088】
以上のように同実施形態のシステムによれば、ディスクドライブでの実際上のサーボ制御において、外乱フィードフォワード制御系の伝達関数を決定するためのパラメータ同定モードと、外乱フィードフォワード制御系の制御実行モードとをそれぞれ分離して実行する。従って、ディスクドライブの使用環境または製品毎の機械的ばらつきなどに適応して、外乱に対する外乱フィードフォワード制御系の補償機能を有効にするように、伝達特性(パラメータ)を更新することが可能となる。従って、実際上のディスクドライブの使用環境において、外乱に対するヘッド位置決め精度の向上を安定的に確保することができる。
【0089】
図3は、当該システムの効果を示すもので、同定パラメータ(特性300)とヘッド位置決め精度(特性301)の時間的変化を示す。TPは、同定判定終了時点を示し、外乱フィードフォワード制御系のパラメータ更新時点を示す。ヘッド位置決め精度の特性301は、同定判定終了時点TPから精度が向上したことを示している。
【0090】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、外乱フィードフォワード制御系を有するヘッド位置決め制御システムを含むディスクドライブにおいて、外乱フィードフォワード制御系の制御実行モードとは分離して、外乱フィードフォワード制御系の伝達特性の同定モードを有する。従って、ドライブの使用時の環境変化や、製品毎の機械的なばらつきに適応するように外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を同定することができる。これにより、外乱に対するヘッド位置決め精度の向上を安定的に確保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するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図2】同実施形態に関する外乱フィードフォワード制御系のパラメータ同定方法を説明するための図。
【図3】同実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの特性を説明するための図。
【図4】同実施形態に関するパラメータ同定方法を説明するためのフローチャート。
【図5】同実施形態に関するパラメータ同定方法を説明するためのフローチャート。
【図6】同実施形態に関するパラメータ同定方法の第1の変形例を説明するための図。
【図7】同実施形態に関するパラメータ同定方法の第2の変形例を説明するための図。
【図8】同実施形態に関するパラメータ同定器を含むヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図9】同実施形態に関するパラメータ同定方法を適用したヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図10】同実施形態に関するパラメータ同定方法を適用したヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図11】同実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの動作を説明するためのフローチャート。
【図12】同実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの原理的構成を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
1…ディスク
2…スピンドルモータ(SPM)
3…ヘッド
4…アクチュエータ
5…ボイスコイルモータ(VCM)
6…リード/ライトチャネル
7…マイクロコントローラ
8…VCMドライバ
9…加速度センサ
10…加速度信号処理回路
11…A/Dコンバータ
70…CPU
71…ROM
80…追従コントローラ
83…パラメータ同定器
84…フィルタ
88…外乱フィードフォワード(FF)コントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates generally to the field of disk storage devices, and more particularly to a head positioning control system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a disk storage device (hereinafter referred to as a disk drive) represented by a hard disk drive, a head positioning control system for positioning a head (magnetic head) at a target position (access target track) on a disk that is a data recording medium. Is provided. The head performs data read / write operations on the disk.
[0003]
The head positioning control system controls the voice coil motor (VCM) of the actuator on which the head is mounted by a feedback control system using a CPU as a controller, and executes head follow-up control with respect to the target position. In such a system, there has been developed or proposed a system provided with a disturbance feedforward control system for suppressing the influence of external vibration and shock (hereinafter referred to as disturbance) applied to the drive.
[0004]
The disturbance feedforward control system calculates a compensation value for suppressing the influence of the disturbance based on the acceleration value of the disturbance detected (observed) by the acceleration sensor provided in the drive. With this disturbance feedforward control system, it is possible to absorb fluctuations caused by disturbances during head follow-up control.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
A head positioning control system including a disturbance feedforward control system can realize a compensation function for a disturbance applied during the drive of the disk drive, and thus can improve the head positioning accuracy.
[0006]
By the way, the performance of the disturbance feedforward control system depends on the setting of the transfer characteristic (F) to be set. Normally, the transfer characteristic F includes the acceleration fluctuation characteristic (transfer characteristic K) of the disturbance, the position fluctuation characteristic due to the disturbance (transfer characteristic W), and the characteristics (stiffness, resonance) of the actuator including the VCM that is the control target (transfer characteristic P). , Attenuation rate) and the like. In addition, in actual disk drives, there are mechanical variations among drive products, acceleration sensor mounting angle, relative angle of head positioning position, direction of external force of disturbance, aging, etc. The transfer function (K, W, P) at varies.
[0007]
However, generally, during the disk drive manufacturing process, the transfer characteristic F of the disturbance feedforward control system is fixedly set and is not updated after product shipment. For this reason, when the disk drive is actually used, the effect of the head positioning accuracy with respect to the disturbance may greatly vary due to mechanical variations and environmental changes among the individual products.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to improve the head positioning accuracy against disturbance by making it possible to determine the transfer characteristics of the disturbance feedforward control system so as to adapt to environmental changes during use and mechanical variations between products. An object of the present invention is to provide a disk storage device that can be secured stably.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An aspect of the present invention relates to a disk storage device (disk drive) that uses a head positioning control system that performs tracking control by a feedback control system and disturbance compensation by a disturbance feedforward control system. The system includes a parameter identification function for updating the transfer characteristic of the disturbance feedforward control system in accordance with the observed disturbance when the disk storage device is used.
[0010]
A disk storage device according to an aspect of the present invention is a disk storage device having a head positioning control system for positioning the head to a target position on a disk, which is a data recording medium, wherein the head positioning control system includes the head Based on the position error between the current position of the head and the target position, tracking control means for performing positioning control with the actuator mechanism for moving the head as a control target, and disturbance corresponding to vibration or impact applied from the outside are detected. The disturbance detection means, the feedforward control means for executing the feedforward control for suppressing the influence of the disturbance on the control operation of the follow-up control means, and the feedforward control execution mode are separated from each other, The disturbance characteristic value detected by the disturbance detection means and the position error Based on the bets, and and a identification mode means for performing the parameter identification processing to determine the transfer characteristic of the feed-forward control means,
The identification mode means performs a filter operation according to the control object having the disturbance characteristic value as an input and a transfer characteristic of the tracking control means, and based on the filter operation result and the position error, the parameter identification It is configured to perform processing.
[0011]
In the head positioning control system having such a configuration, a process for identifying a parameter for determining the transfer characteristic of the disturbance feedforward control system adapted to the observed disturbance is executed when the disk drive is used. In other words, the parameter identification mode can be executed separately from the control execution mode of the disturbance feedforward control system. Therefore, it is possible to update the transfer characteristics of the disturbance feedforward control system after the product shipment of the disk drive so as to adapt to environmental changes during use and mechanical variations from product to product. Therefore, it is possible to stably ensure the improvement of the head positioning accuracy against the disturbance under the actual use environment.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0013]
(Disk drive configuration)
As shown in FIG. 1, the disk drive of the present embodiment includes a disk 1 that is a data recording medium, a spindle motor (SPM) 2, a head 3 that performs a data read / write operation, and an actuator 4. .
[0014]
The disk 1 is rotated by SPM2. The disk 1 has a large number of concentric tracks 100 on its surface. Each track 100 includes a predetermined number of servo areas 101 arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. Servo information used for detecting the position of the head 3 in the head positioning control system is recorded in the servo area 101 during normal read / write operations.
[0015]
The head 3 is normally mounted with a read head and a write head separated on a slider. The actuator 4 mounts the head 3 and moves the head 3 in the radial direction of the disk 1 by the driving force of the voice coil motor (VCM) 5. The VCM 5 is a control object in a narrow sense in the head positioning control system and is a main element of the actuator mechanism.
[0016]
The disk drive further includes a read / write channel 6, a microcontroller 7, a VCM driver 8, and an acceleration sensor 9. The read / write channel 6 includes a signal processing circuit 60 that processes a read signal and a write signal corresponding to servo information or user information read from a read head included in the head 3. The read / write channel 6 includes a position detection circuit 61 that extracts servo information from the read signal and generates a position detection signal for detecting the position of the head 3.
[0017]
The microcontroller 7 includes a microprocessor (CPU) 70 that is a main element of the head positioning control system, and a ROM 71 that stores the program (firmware) and various control parameters. The CPU 70 implements a feedback control system and a disturbance feedforward control system of the head positioning control system by executing a program stored in the ROM 71. The VCM driver 8 generates a drive current corresponding to the control operation amount from the CPU 70 (including the compensation value by the disturbance FF controller) and supplies the drive current to the VCM 5.
[0018]
The acceleration sensor 9 detects the acceleration (disturbance value) of a disturbance (excitation force) corresponding to vibration or impact applied to the disk drive, and outputs the detection signal to the acceleration signal processing circuit 10. The acceleration signal processing circuit 10 amplifies the detection signal from the acceleration sensor 9 and has a noise reduction filter (LPF or the like). The A / D converter 11 converts the acceleration signal into an acceleration value (denoted as A) that is a digital value and outputs the acceleration value to the CPU 70.
[0019]
(Head positioning control system)
The configuration and operation of the head positioning control system according to the embodiment will be described below with reference to FIGS.
[0020]
First, the principle operation of the system will be described with reference to FIG.
[0021]
As described above, this system is realized by the CPU 70. The CPU 70 acquires the current position of the head 3 from the position detection circuit 61 in synchronization with the rotation angle of the disk 1. Further, the CPU 70 constitutes a sample value control system for calculating a control operation amount (referred to as a control value u) input to the control object 81 (VCM 5) at a constant time interval (servo cycle). The drive current value supplied to the VCM 5 is set in advance by the VCM driver 8.
[0022]
In this system, a follow-up controller (transfer function C) 80 constituting a feedback control system outputs a control value calculated at a predetermined servo cycle (sample interval) to a control object 81, and the head position is set to a target position on the disk ( Control to follow R).
[0023]
On the other hand, the disturbance feedforward control system includes a disturbance feedforward controller (hereinafter referred to as FF controller) 88 as a main element. The FF controller 88 acquires the acceleration value (A) of the disturbance (excitation force) observed by the disturbance observation unit 82 (that is, the acceleration sensor 9) at the timing when the current position of the head is obtained.
[0024]
Here, this system is a method of compensating the influence on the position error (e) due to the disturbance (A) by the disturbance feedforward control system. Here, the transfer function from the disturbance detection (acceleration value A) to the head position error (e) can be expressed as the following equation (1).
[0025]
[Expression 1]
Figure 0003668201
[0026]
Here, P is the transfer characteristic of the controlled object 81, and C is the transfer characteristic of the tracking controller 80. W is a disturbance position fluctuation characteristic (85), which indicates a transfer characteristic from the disturbance value (A) to the target position fluctuation (r). This target position variation (r) occurs because the drive housing and the disk 1 are deformed by disturbance, and the track tracked by the tracking controller 80 moves. Further, K is a disturbance acceleration fluctuation characteristic (86), which shows a transfer characteristic from the disturbance value (A) to the disturbance acceleration value (d) equivalently applied to the control value (u).
[0027]
In order to suppress the influence of the disturbance (A) on the head position error (e), the transfer characteristic F of the disturbance FF controller 88 is expressed by the following formula (1) so that the numerator term of the formula (1) becomes zero. The setting may be made as shown in 2).
[0028]
[Expression 2]
Figure 0003668201
[0029]
The system may be a system that compensates for the influence of the disturbance (A) on the control input value (u) from the tracking controller 80 by a disturbance feedforward control system. In this case, in the transfer function from the disturbance detection (acceleration value A) to the head position error (e), the numerator in the right term of the equation (1) is “W-KP-FP”. Further, in the transfer characteristic F of the disturbance FF controller 88, the denominator of the right term of the equation (2) is “P”.
[0030]
Next, a parameter identification method for determining the transfer characteristic (F) of the disturbance FF controller 88 will be described with reference to FIG. This method uses a so-called least square method. FIG. 2 includes an identification target 201 (transfer function B) corresponding to the FF controller 88 and a parameter identifier 202 (transfer function Q).
[0031]
The parameter identifier 202 estimates the transfer characteristics from the relationship between the input (u) and the output (y) of the identification target 201 using the identification target 201 as a discrete system. This relationship is expressed as the following formula (3).
[0032]
[Equation 3]
Figure 0003668201
[0033]
Here, a is a coefficient parameter on the output side of the parameter identifier 42, and b is a coefficient parameter on the input side thereof. k is the number of steps of the discrete system.
[0034]
Further, the unknown parameter vector θ and the input / output vector ζ (k) are defined as in the following equation (4).
[0035]
[Expression 4]
Figure 0003668201
[0036]
From this definition, the expression (3) can be expressed as the following expression (5).
[Equation 5]
Figure 0003668201
[0037]
Here, using the estimated value of the unknown parameter as the estimated value at time (k−1), an identification model as shown in the following formula (6) can be calculated.
[0038]
[Formula 6]
Figure 0003668201
[0039]
The identification error can be expressed by the following equation (7).
[Expression 7]
Figure 0003668201
[0040]
The estimation of the parameter vector θ by the least square method can be calculated by an evaluation function as shown in the following equation (8) using the measurement data y (k) and ζ (k) until time k.
[0041]
[Equation 8]
Figure 0003668201
[0042]
As a method for determining the parameter vector θ, there are offline identification that requires all past data for calculation of an estimated value and online identification that is sequentially estimated for each identification step of a discrete system. In determining the transfer function (F) of the disturbance FF controller 88, the latter with a small amount of data is desirable.
[0043]
Specifically, the following formula (9) is calculated for each identification step using a square matrix Γ (k) of order (2n + 1).
[0044]
[Equation 9]
Figure 0003668201
[0045]
The initial value of Γ (k) is “Γ (0) = γI” from the positive constant (γ) and the unit matrix (I).
[0046]
[Expression 10]
Figure 0003668201
[0047]
Based on the principle as described above, the parameter identifier 202 executes an identification process step (here, k) as shown in the flowchart of FIG. 4 or 5 to estimate the transfer function (F) of the disturbance FF controller 88. .
[0048]
The parameter identifier 202 acquires the input (u) and output (y) of the identification target 201 (step S1 or S10). Hereinafter, the parameter identifier 202 performs the calculation of the formula (4) (step S2 or S11). Next, the calculation of the formula (6) and the formula (7) is executed (step S3 or S12). Further, the calculation of the formula (10) is executed (step S4 or S13). And the calculation of said Formula (9) is performed for every identification step (step S5 or S14).
[0049]
Here, if the identification step count number (N) is greater than a sufficiently large constant (S), the parameter identifier 202 ends the identification process (YES in step S6). Otherwise, the parameter identifier 202 continues the identification step (NO in step S6, S7). Further, the parameter identifier 202 may determine the end of the identification process based on the amount of change (degree of change v) from the previous sample (k-1) of the parameter estimated value (the method in FIG. 5). That is, the parameter identifier 202 calculates the following formula (11) (step S15).
[0050]
[Expression 11]
Figure 0003668201
[0051]
If the degree of change (v) is sufficiently smaller than the constant (z), the parameter identifier 202 ends the identification process (YES in step S16). Otherwise, the parameter identifier 202 continues the identification step (NO in step S16, S17).
[0052]
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, when the filter 204 (input filter H) is provided on the input side (b) of the parameter identifier 202, and the filter 205 (output filter J) is provided on the output side (a). ) Will be described.
[0053]
Each of the filters 204 and 205 is a discrete system itself represented by the above formula (3), and the transfer characteristic is expressed as the following formula (12).
[0054]
[Expression 12]
Figure 0003668201
[0055]
Here, as shown in FIG. 6, when the filter 204 (input filter H) is provided on the input side (b), the parameter identifier 202 identifies a transfer function as shown in the following equation (13).
[0056]
[Formula 13]
Figure 0003668201
[0057]
As shown in FIG. 7, when the filter 205 (output filter J) is provided on the output side (a), the parameter identifier 202 identifies a transfer function as shown in the following formula (14).
[0058]
[Expression 14]
Figure 0003668201
[0059]
As described above, the parameter identifier 202 arranges the filters 204 (H) and 205 (J) on the input / output side, thereby using the input / output signal applied to the identification target 201 (B) while identifying the identification target 201. A transfer function of a discrete system different from (B) can be identified.
[0060]
In general, in the parameter identification by the least square method, the convergence speed varies depending on the frequency characteristics of the identification target 201, and the convergence time becomes very long when the frequency element is close to the integral element. The information of the identification target 201 is relatively easy to predict at low frequency elements. Therefore, it is a practically effective method to configure the identification input / output filters 204 and 205 using known information and estimate only high frequency elements by the parameter identifier 202.
[0061]
In parameter identification, the amount of calculation processing is determined by the order of the discrete system shown in Equation (3), and the amount of calculation increases by the square of the estimated number of parameters. Therefore, by adding the information of the known identification target 201 to the input / output filters 204 and 205 for identification and identifying only the characteristics of the unknown identification target 201, the order can be reduced and the amount of calculation can be reduced. is there.
[0062]
Here, assuming that the known part of the identification target 201 (B) is Bm and the unknown part is Bn, the transfer function B of the identification target 201 is defined as shown in the following equation (15).
[0063]
[Expression 15]
Figure 0003668201
[0064]
When the filter 204 (H) is provided on the input side, the relationship is as shown in the following equation (16).
[0065]
[Expression 16]
Figure 0003668201
[0066]
Further, when the filter 205 (J) is provided on the output side, the relationship is as shown in the following equation (17).
[0067]
[Expression 17]
Figure 0003668201
[0068]
Therefore, the parameter identifier 202 can estimate only the unknown part Bn of the identification target 201. When the known part Bm is stable, a method of providing a filter 204 (H) on the input side is effective as shown in the equation (16). On the other hand, when the known part Bm is unstable and “1 / Bm” is stable, the method of providing the filter 205 (J) on the output side is effective as shown in the above equation (17). .
[0069]
(Head positioning control system including parameter identifier)
FIG. 8 is a block diagram showing a main part of a system including a parameter identifier 83 for executing the parameter identification method as described above.
[0070]
In this system, the disturbance value (acceleration value A) observed (detected) by the disturbance observation unit 82 is applied to the input side of the parameter identifier 83 via the identification input filter 84 (transfer function H). It is. Further, a signal indicating a position error (e) between the head position and the target position (R) is applied to the output side of the parameter identifier 83.
[0071]
Here, the disturbance feedforward control system (disturbance FF controller 88) to be identified is assumed to be a system that compensates the control value (u) output from the follow-up controller 80. In this system, the transfer function H of the input filter 84 can be expressed as shown in the following equation (18).
[0072]
[Expression 18]
Figure 0003668201
[0073]
From this equation (18), the equation (13), and the transfer function “(W−KP) / (1 + CP)” from the disturbance (A) to the position error (e) of the system, the following equation (19) is obtained. Is required.
[0074]
[Equation 19]
Figure 0003668201
[0075]
That is, the calculation result (Q) matches the transfer characteristic F (F = (W−KP) / P) of the disturbance FF controller 88. In the equation (18), the transfer function C of the tracking controller 80 is known. Further, the transfer function P of the control object 81 is also a value that can be easily obtained in the disk drive as compared with the acceleration fluctuation characteristic K of the disturbance and the position fluctuation characteristic W of the disturbance.
[0076]
Further, in a system in which the position error (e) is compensated by the disturbance feedforward control system (disturbance FF controller 88), the transfer function H of the input filter 84 can be expressed as shown in the following equation (20).
[0077]
[Expression 20]
Figure 0003668201
[0078]
From this equation (18), the equation (13), and the transfer function “(W−KP) / (1 + CP)” from the disturbance (A) to the position error (e) of the system, the following equation (21) is obtained. Is required.
[0079]
[Expression 21]
Figure 0003668201
[0080]
That is, the calculation result (Q) matches the transfer characteristic F of the disturbance FF controller 88 shown in the equation (2).
[0081]
9 and 10 are block diagrams showing the configuration of the head positioning control system including the parameter identifier 83 and the disturbance FF controller 88.
[0082]
The system shown in FIG. 9 is a system in which the disturbance FF controller 88 compensates the control value (u) output from the follow-up controller 80. Further, the system shown in FIG. 10 is a system in which the position error (e) is compensated by the disturbance FF controller 88. In any method, the identification end determination unit 87 controls the identification process of the transfer characteristic (F) of the disturbance FF controller 88 by the parameter identifier 83 and the control execution of the disturbance FF controller 88 after the identification.
[0083]
The operation of the system shown in FIG. 9 or 10 will be described below with reference to the flowchart of FIG.
[0084]
When the head positioning control (servo control) operation of the disk drive is started, the system (that is, the CPU 70) detects the position error (e) between the current position of the head and the target position (R) and the acceleration sensor 9 (disturbance observation). The disturbance value (acceleration value A) by the unit 82) is observed (step S20). Here, in the first sample (servo cycle), the disturbance feedforward control system identification mode is assumed (YES in step S21).
[0085]
That is, as shown in FIG. 9 or FIG. 10, the output of the disturbance FF controller 88 is turned off, and the output of the parameter identifier 83 is turned on. The follow-up controller 80 executes follow-up control calculation based on the observed position error (e), and calculates a control value (u) (step S23). The parameter identifier 83 executes a filter operation as shown in the above-described equation (18) or equation (20) (YES in step S24, S25). Then, the parameter identifier 83 executes an identification step as shown in FIG. 4 or 5 and determines the end of the parameter identification process (steps S26 and S27).
[0086]
When the identification process is completed, the parameter identifier 83 updates the parameter of the disturbance FF controller 88 and newly identifies a transfer function (F) adapted to the disturbance (step S28). Then, from the next sample, the disturbance FF controller 88 enters the control execution mode, the output of the disturbance FF controller 88 is on, and the output of the parameter identifier 83 is off (step S29).
[0087]
In the control execution mode of the disturbance FF controller 88, the disturbance FF controller 88 executes control calculation to compensate for fluctuations in the control value (u) or the position error (e) due to the disturbance (A) (NO in step S21, S22). . Further, in the control execution mode of the disturbance FF controller 88, the CPU 70 evaluates the head positioning accuracy, and when determining that the accuracy has deteriorated, the CPU 70 shifts to the re-execution of the identification mode from the next sample (step S30). , S31).
[0088]
As described above, according to the system of the embodiment, in the actual servo control in the disk drive, the parameter identification mode for determining the transfer function of the disturbance feedforward control system and the control execution of the disturbance feedforward control system The mode is executed separately. Therefore, it is possible to update the transfer characteristic (parameter) so as to enable the compensation function of the disturbance feedforward control system with respect to the disturbance in accordance with the use environment of the disk drive or the mechanical variation of each product. . Therefore, it is possible to stably ensure an improvement in head positioning accuracy against disturbances in an actual disk drive use environment.
[0089]
FIG. 3 shows the effect of the system, and shows temporal changes in the identification parameter (characteristic 300) and the head positioning accuracy (characteristic 301). TP indicates the end point of the identification determination, and indicates the parameter update point of the disturbance feedforward control system. A head positioning accuracy characteristic 301 indicates that the accuracy has improved since the end point TP of the identification determination.
[0090]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the disk drive including the head positioning control system having the disturbance feedforward control system, the disturbance feedforward control system is separated from the control execution mode of the disturbance feedforward control system. It has a transfer characteristic identification mode. Therefore, the transfer characteristic of the disturbance feedforward control system can be identified so as to adapt to environmental changes during use of the drive and mechanical variations among products. As a result, it is possible to stably ensure improvement in head positioning accuracy against disturbance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a disk drive according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a parameter identification method for a disturbance feedforward control system according to the embodiment;
FIG. 3 is a view for explaining characteristics of a head positioning control system according to the embodiment;
FIG. 4 is a flowchart for explaining a parameter identification method according to the embodiment;
FIG. 5 is a flowchart for explaining a parameter identification method according to the embodiment;
FIG. 6 is a view for explaining a first modification of the parameter identification method according to the embodiment;
FIG. 7 is a view for explaining a second modification of the parameter identification method according to the embodiment;
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a head positioning control system including a parameter identifier according to the embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a head positioning control system to which the parameter identification method according to the embodiment is applied.
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a head positioning control system to which the parameter identification method according to the embodiment is applied.
FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the head positioning control system according to the embodiment;
FIG. 12 is a block diagram for explaining the basic configuration of a head positioning control system according to the embodiment;
[Explanation of symbols]
1 ... disk 2 ... spindle motor (SPM)
3 ... Head 4 ... Actuator 5 ... Voice coil motor (VCM)
6 ... Read / write channel 7 ... Microcontroller 8 ... VCM driver 9 ... Acceleration sensor 10 ... Acceleration signal processing circuit 11 ... A / D converter 70 ... CPU
71 ... ROM
80 ... Tracking controller 83 ... Parameter identifier 84 ... Filter 88 ... Disturbance feedforward (FF) controller

Claims (16)

データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置において、
前記ヘッド位置決め制御システムは、
前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御手段と、
外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知手段と、
前記追従制御手段の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御手段と、
前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知手段により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御手段の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード手段とを具備し、
前記同定モード手段は、前記外乱特性値を入力とする前記制御対象及び前記追従制御手段の伝達特性に従ったフィルタ演算を実行し、当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とするディスク記憶装置。
In a disk storage device having a head positioning control system for controlling the positioning of a head at a target position on a disk, which is a data recording medium,
The head positioning control system includes:
Follow-up control means for performing positioning control on the basis of a position error between the current position of the head and the target position, with an actuator mechanism that moves the head as a control target;
Disturbance detection means for detecting disturbance corresponding to vibration or impact applied from the outside;
Feedforward control means for performing feedforward control for suppressing the influence of the disturbance on the control operation of the tracking control means;
Separately from the execution mode of the feedforward control, a parameter identification process for determining a transfer characteristic of the feedforward control unit is executed based on the disturbance characteristic value detected by the disturbance detection unit and the position error. An identification mode means ,
The identification mode means performs a filter operation according to the control object having the disturbance characteristic value as an input and a transfer characteristic of the tracking control means, and based on the filter operation result and the position error, the parameter identification A disk storage device configured to execute processing .
前記外乱検知手段は、外乱特性値として加速度を検出する加速度センサを含むことを特徴とする請求項1に記載のディスク記憶装置。  2. The disk storage device according to claim 1, wherein the disturbance detection unit includes an acceleration sensor that detects acceleration as a disturbance characteristic value. 前記フィードフォワード制御手段は、前記外乱特性値に対応する加速度値に基づいて、前記外乱による前記追従制御手段の制御動作に発生する変動分を吸収するための補償信号を生成するように構成されてい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。 The feedforward control means is configured to generate a compensation signal for absorbing fluctuations generated in the control operation of the follow-up control means due to the disturbance based on an acceleration value corresponding to the disturbance characteristic value. The disk storage device according to claim 1 , wherein: 前記同定モード手段による前記パラメータ同定処理の終了を判定する同定終了判定手段を有し、
当該同定終了判定手段は、前記パラメータ同定処理の実行中では前記フィードフォワード制御手段の機能を無効にし、前記パラメータ同定処理の終了後に前記フィードフォワード制御手段に対して伝達特性の更新とフィードフォワード制御の実行とを可能にするように構成されてい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。
Having an identification end determination means for determining the end of the parameter identification processing by the identification mode means;
The identification end determination means disables the function of the feedforward control means during the execution of the parameter identification process, and updates transfer characteristics and feedforward control to the feedforward control means after the parameter identification process ends. The disk storage device according to claim 1 , wherein the disk storage device is configured to be executable .
前記フィードフォワード制御手段は、前記追従制御手段の入力である前記位置誤差から前記外乱による変動分を補償するためのフィードフォワード制御を実行するように構成されてい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。 2. The feedforward control unit is configured to execute feedforward control for compensating for a variation due to the disturbance from the position error that is an input of the tracking control unit. The disk storage device described. 前記同定モード手段は、
前記外乱特性値を入力とし、前記制御対象の伝達関数P及び前記追従制御手段の伝達関数Cとする伝達特性(CP/(1+CP))に従ったフィルタ演算を実行し、
当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項5に記載のディスク記憶装置。
The identification mode means includes
Performing a filter operation according to a transfer characteristic (CP / (1 + CP)) having the disturbance characteristic value as an input and the transfer function P of the controlled object and the transfer function C of the follow-up control means,
The disk storage device according to claim 5, wherein the parameter identification process is executed based on the filter calculation result and the position error .
前記フィードフォワード制御手段は、前記追従制御手段の出力である制御操作量から前記外乱による変動分を補償するためのフィードフォワード制御を実行するように構成されてい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。 The feedforward control means is configured to execute feedforward control for compensating for fluctuations due to the disturbance from a control operation amount that is an output of the follow-up control means. The disk storage device described. 前記同定モード手段は、
前記外乱特性値を入力とし、前記制御対象の伝達関数P及び前記追従制御手段の伝達関数Cとする伝達特性(P/(1+CP))に従ったフィルタ演算を実行し、
当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項7に記載のディスク記憶装置。
The identification mode means includes
Performing a filter operation according to a transfer characteristic (P / (1 + CP)) that takes the disturbance characteristic value as input and sets the transfer function P to be controlled and the transfer function C of the tracking control means;
The disk storage device according to claim 7, wherein the parameter identification processing is configured to be executed based on the filter calculation result and the position error .
データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置に適用するヘッド位置決め制御方法であって、A head positioning control method applied to a disk storage device having a head positioning control system for positioning and controlling a head at a target position on a disk as a data recording medium,
前記ヘッド位置決め制御システムは、The head positioning control system includes:
前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御機能と、A follow-up control function for performing positioning control on an actuator mechanism for moving the head based on a position error between the current position of the head and the target position; and
外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知機能と、A disturbance detection function for detecting a disturbance corresponding to vibration or impact applied from the outside;
前記追従制御機能の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御機能と、A feedforward control function for performing feedforward control for suppressing the influence of the disturbance on the control operation of the tracking control function;
前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知機能により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御機能の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード機能とを有し、Separate from the execution mode of the feedforward control, a parameter identification process for determining the transfer characteristic of the feedforward control function is executed based on the disturbance characteristic value detected by the disturbance detection function and the position error. With an identification mode function,
前記同定モード機能は、前記外乱特性値を入力とする前記制御対象及び前記追従制御機能の伝達特性に従ったフィルタ演算を実行し、当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とするヘッド位置決め制御方法。The identification mode function performs a filter calculation according to the control object having the disturbance characteristic value as an input and a transfer characteristic of the tracking control function, and performs the parameter identification process based on the filter calculation result and the position error. The head positioning control method is configured to execute the following.
前記ヘッド位置決め制御システムは、
同定モード実行時に、前記同定モード機能により前記パラメータ同定処理を実行するステップと、
前記パラメータ同定処理の終了である同定終了を判定するステップと、
前記同定終了後に、前記フィードフォワード制御機能に対する伝達特性の更新を実行するステップと、
前記更新ステップの実行後に、前記フィードフォワード制御機能を有効にするステップと
を有する処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項9に記載のヘッド位置決め制御方法。
The head positioning control system includes:
Executing the parameter identification process by the identification mode function when executing the identification mode;
Determining the end of identification, which is the end of the parameter identification process;
After completion of the identification, executing a transfer characteristic update for the feedforward control function;
Enabling the feedforward control function after performing the updating step;
The head positioning control method according to claim 9, wherein the head positioning control method is configured to execute processing including :
前記フィードフォワード制御機能は、前記位置誤差から前記外乱による変動分を補償するためのフィードフォワード制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項9に記載のヘッド位置決め制御方法。 10. The head positioning control method according to claim 9 , wherein the feedforward control function is configured to execute feedforward control for compensating for a variation due to the disturbance from the position error . 前記同定モード機能は、
前記外乱特性値を入力とし、前記制御対象の伝達関数P及び前記追従制御手段の伝達関数Cとする伝達特性(CP/(1+CP))に従ったフィルタ演算を実行し、
当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項11に記載のヘッド位置決め制御方法。
The identification mode function is:
Performing a filter operation according to a transfer characteristic (CP / (1 + CP)) having the disturbance characteristic value as an input and the transfer function P of the controlled object and the transfer function C of the follow-up control means,
The head positioning control method according to claim 11, wherein the parameter identification process is configured to be executed based on the filter calculation result and the position error .
前記フィードフォワード制御機能は、前記追従制御機能により算出された制御操作量から前記外乱による変動分を補償するためのフィードフォワード制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項9に記載のヘッド位置決め制御方法。The feedforward control function, to claim 9, characterized in that it is configured from the calculated control amount to perform a feed-forward control for compensating the variation due to the disturbance by the following control functions The head positioning control method described. 前記同定モード機能は、
前記外乱特性値を入力とし、前記制御対象の伝達関数P及び前記追従制御手段の伝達関数Cとする伝達特性(P/(1+CP))に従ったフィルタ演算を実行し、
当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載のヘッド位置決め制御方法。
The identification mode function is:
Performing a filter operation according to a transfer characteristic (P / (1 + CP)) that takes the disturbance characteristic value as input and sets the transfer function P to be controlled and the transfer function C of the tracking control means;
The head positioning control method according to claim 13, wherein the parameter identification process is executed based on the filter calculation result and the position error .
データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置において、In a disk storage device having a head positioning control system for controlling the positioning of a head at a target position on a disk, which is a data recording medium,
前記ヘッド位置決め制御システムは、The head positioning control system includes:
前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御手段と、Follow-up control means for performing positioning control on the basis of a position error between the current position of the head and the target position, with an actuator mechanism that moves the head as a control target;
外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知手段と、Disturbance detection means for detecting disturbance corresponding to vibration or impact applied from the outside;
前記追従制御手段の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御手段と、Feedforward control means for performing feedforward control for suppressing the influence of the disturbance on the control operation of the tracking control means;
前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知手段により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御手段の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード手段と、Separately from the execution mode of the feedforward control, a parameter identification process for determining the transfer characteristic of the feedforward control unit is executed based on the disturbance characteristic value detected by the disturbance detection unit and the position error. Identification mode means;
前記同定モード手段による前記パラメータ同定処理の終了を判定する同定終了判定手段とを有し、An identification end determination means for determining the end of the parameter identification process by the identification mode means,
前記同定終了判定手段は、The identification end determination means includes
前記パラメータ同定処理の実行中では前記フィードフォワード制御手段の機能を無効にし、前記パラメータ同定処理の終了後に前記フィードフォワード制御手段に対して伝達特性の更新とフィードフォワード制御の実行とを可能にするように構成されていることを特徴とするディスク記憶装置。During the execution of the parameter identification process, the function of the feedforward control unit is disabled, and after the parameter identification process is completed, the transfer characteristic can be updated and the feedforward control can be performed for the feedforward control unit. A disk storage device configured as described above.
データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置に適用するヘッド位置決め制御方法であって、A head positioning control method applied to a disk storage device having a head positioning control system for positioning and controlling a head at a target position on a disk as a data recording medium,
前記ヘッド位置決め制御システムは、The head positioning control system includes:
前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御機能と、A follow-up control function for performing positioning control on an actuator mechanism for moving the head based on a position error between the current position of the head and the target position; and
外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知機能と、A disturbance detection function for detecting a disturbance corresponding to vibration or impact applied from the outside;
前記追従制御手段の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御機能と、A feedforward control function for performing feedforward control for suppressing the influence of the disturbance on the control operation of the tracking control means;
前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知機能により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御機能の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード機能とを有し、Separate from the execution mode of the feedforward control, a parameter identification process for determining the transfer characteristic of the feedforward control function is executed based on the disturbance characteristic value detected by the disturbance detection function and the position error. With an identification mode function,
同定モード実行時に、前記同定モード機能により前記パラメータ同定処理を実行するステップと、Executing the parameter identification process by the identification mode function when executing the identification mode;
前記パラメータ同定処理の終了である同定終了を判定するステップと、Determining the end of identification, which is the end of the parameter identification process;
前記同定終了後に、前記フィードフォワード制御機能に対する伝達特性の更新を実行するステップと、After completion of the identification, executing a transfer characteristic update for the feedforward control function;
前記更新ステップの実行後に、前記フィードフォワード制御機能を有効にするステップとEnabling the feedforward control function after performing the updating step;
を有する処理を実行するように構成されていることを特徴とするヘッド位置決め制御方法。A head positioning control method configured to execute a process including:
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