JP4189119B2

JP4189119B2 - ヘッド位置決め制御システム及び同システムを備えた磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP4189119B2
Application number: JP2000286795A
Authority: JP
Inventors: 雅文岩代
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: SG95671A1; JP2002093084A; US20020054448A1; US6940680B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはヘッドを目標位置に位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムに関し、特にディスクドライブに適用し、ディスク上の目標トラックの範囲内にヘッドを位置決めするためのトラック追従制御を実行するためのサーボシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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（データのアクセス対象）に、ヘッドを位置決め制御するためのサーボシステムが設けられている。サーボシステムは、ディスク上に配置されたサーボエリアからヘッドにより再生されるサーボデータを使用して、当該ヘッドを搭載しているアクチュエータ（制御対象）を駆動制御する。サーボシステムは、アクチュエータを駆動制御することにより、ヘッドを目標トラックまで移動させるシーク動作，及び当該目標トラックの範囲内に位置決めするためのトラック追従動作を実行する。ここでは、トラック追従動作を実行するシステムを、狭義のヘッド位置決め制御システムと呼ぶ。
【０００３】
同システムは、概念的には、図８に示すようなフィードバック制御システムである。即ち、フィードバック制御部（以下ＦＢコントローラと呼び、伝達関数をＣとする）２０は、位置誤差検出部２２からヘッド位置ｙと目標位置ｒ（通常では目標トラックの中心線）との位置誤差ｅを観測し、当該位置誤差ｅを解消するための制御値ｗを算出する。制御対象（プラント、伝達関数をＰとする）２１は、ＦＢコントローラ２０からの制御値に応じてヘッドを駆動制御する。ここで、ＦＢコントローラ２０は、ディスクドライブのメイン制御装置を構成するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）である。また、プラント２１は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を含むアクチュエータである。
【０００４】
ところで、ディスク上の目標位置ｒ（同心円状のトラック）は、ディスクの回転偏心（disk runout）や、ディスクの熱歪等によりディスクの回転周期に同期して変動することが確認されている。しかし、図８に示すフィードバック制御システムでは、当該目標値の変動を観測することはできない。目標値ｒから位置誤差ｅに対するシステムの追従性能は、下記式（１）に示すような感度関数と呼ばれる関係式により規定される。
【０００５】
【数１】

【０００６】
ここで、Ｐはプラント２１の伝達関数であり、ＣはＦＢコントローラ２０の伝達関数である。要するに、感度関数は、目標位置ｒに対する位置誤差ｅの圧縮率を各周波数成分ごとに表現することができる。
【０００７】
図８に示すフィードバック制御システムでは、特に高い周波数（数百Ｈｚを超える周波数）の目標値ｒの変動が発生すると、位置誤差ｅに追従してヘッド位置を調整することが困難となる。図９は、目標値ｒ（本来はトラック０の位置）が２１０Ｈｚの高い周波数で変動したとき（曲線９０）、システムにより位置誤差ｅに対する追従軌道（曲線９１）を示している。図９から明白であるように、フィードバック制御システムでは、高い周波数での目標値変動が発生したときには、位置誤差の追従性能が著しく低下する。
【０００８】
そこで、図１０に示すように、特定周波数の目標値変動での位置誤差の追従性能を改良したヘッド位置決め制御システム（トラック追従制御システム）が提案されている（特開平１１−３９８１４号公報を参照）。
【０００９】
このシステムは、位置誤差信号ｅからフーリエ変換演算により、目標値変動の特定周波数成分（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分）を検出する特定周波数成分検出部２３を有する。さらに、同システムは、検出された特定周波数成分から、目標値変動成分を補償するための制御補正値ｕを算出するためのフィードフォワード制御部（以下ＦＦコントローラ）２４を有する。同システムは、ＦＢコントローラ２０により算出された制御値ｗと当該制御補正値ｕとを加算した結果を、プラント２１の制御値として与える。
【００１０】
以下、同システムの動作原理を簡単に説明する。
【００１１】
位置誤差ｅ（ｔ）が周期Ｔで変動すると想定した場合、下記式（２）のような関係式が成立する。
【００１２】
【数２】

【００１３】
この位置誤差ｅ（ｔ）をフーリエ変換した場合のフーリエ係数ａ，ｂは、下記式（３）で表される。
【００１４】
【数３】

【００１５】
しかし、実際には位置誤差ｅはＡ／Ｄ変換により離散的な情報として算出されるため、サンプリング周期をＴｓとすると、フーリエ係数ａ，ｂは下記式（４）となる。
【００１６】
【数４】

【００１７】
さらに、１サンプル前までに得られたフーリエ係数ａ（ｋ−１），ｂ（ｋ−１）に、現時点での位置誤差ｅ（ｋ）により得られたフーリエ係数の変化分を逐次加算していくと、下記式（５）に示すように、フーリエ係数ａ（ｋ），ｂ（ｋ）を算出することができる。
【００１８】
【数５】

【００１９】
このような関係式に基づいて、位置誤差情報を逐次観測することで、現時点での特定周波数のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分を求めることができる。ＦＦコントローラ２４は、特定周波数成分検出部２３により検出された目標値変動の特定周波数成分であるｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とから、制御補正値ｕを算出する。
【００２０】
この制御補正値ｕから位置誤差ｅまでの伝達関数は，下記式（６）により表される。
【００２１】
【数６】

【００２２】
周期的な目標値変動による位置誤差ｅを解消するためには、制御補正値ｕにより逆相の位置誤差（−ｅ）を発生させればよいので、下記式（７）が成立する。
【００２３】
【数７】

【００２４】
位置誤差ｅは周期Ｔで変動すると仮定しているので、前記式（７）の伝達関数の周波数（１／Ｔ）でのゲインｇと位相φを想定すると、制御補正値ｕ（ｋ）は下記式（８）により算出できる。
【００２５】
【数８】

【００２６】
図１１は、２１０Ｈｚの周波数の目標値変動が発生したとき（曲線９０）、ＦＦコントローラ２４からの制御補正値ｕによる補償動作での位置誤差ｅに対する追従軌道（曲線９２）を示している。この追従軌道は、位置誤差がほぼ０になることを示している。従って、図１０に示すシステムであれば、周期的な目標値変動に追従することが可能である。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
目標値変動の特定周波数成分を検出し、ＦＦコントローラ２４により制御補正値ｕを算出して補償する機能を有するシステムであれば、特定周波数成分を有する目標値変動に対する追従性能を向上させることができる。
【００２８】
しかしながら、実際のディスクドライブでは、例えばドライブの基台（筐体）の共振や、ディスクを回転させるスピンドルモータのベアリングからの振動などの周波数成分を特定できない外乱（目標値変動の要因）が発生する。このような外乱は、ディスクの回転周期には同期せず、ドライブごとにばらつきがある。このため、同システムを実際のディスクドライブに適用した場合に、検出可能な目標値変動の特定周波数成分と、実際に発生する目標値変動の周波数成分が異なる場合には、前述のフーリエ係数を正確に検出できないことになる。従って、実際のディスクドライブに適用した場合に、必ずしも目標値変動に対する十分な追従性能を得られない。
【００２９】
そこで、本発明の目的は、トラック追従制御において、特定周波数成分ではない目標値変動が発生した場合でも、当該目標値変動の周波数成分を推定できるようにして、目標値変動に対する十分な追従性能を確保し、実際のディスクドライブに適用可能なヘッド位置決め制御システムを提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、目標位置との位置誤差に応じた位置誤差信号の特定周波数成分をフーリエ変換演算により検出し、当該周波数成分から制御補正値を算出するフィードフォワード制御手段を有するヘッド位置決め制御システムにおいて、当該周波数成分を目標値変動（外乱）の周波数成分に応じて変化させることにより、特定周波数成分ではない目標値変動を抑制できる制御補正値を算出できる機能を備えたシステムに関する。
【００３１】
本発明の観点に従ったヘッド位置決め制御システムは、ヘッドとディスクとを有する磁気ディスク装置において、当該ヘッドを前記ディスク上の目標位置に位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムであって、前記ヘッドの位置と前記目標位置との位置誤差を検出するための位置誤差検出手段と、フーリエ変換演算により、前記位置誤差に含まれる周波数成分の中で外乱による目標位置の変動である目標値変動の周波数成分として特定された特定周波数成分を検出するための検出手段と、前記検出手段により検出された検出周波数に基づいて、前記目標値変動を抑制するための制御補正値を算出する補正値算出手段と、前記フーリエ変換演算で得られるフーリエ係数の時間変化における周期に基づいて、前記検出手段で前記フーリエ変換演算により検出された特定周波数成分と前記外乱の周波数との差を検出し、当該差に基づいて、前記特定周波数成分では特定できない周波数成分の外乱による目標値変動の周波数として２つの周波数候補を推定するための推定手段と、前記推定手段により推定された２つの周波数候補ごとの位置決め制御を実行して、当該各周波数候補ごとの位置誤差を評価する評価手段と、前記評価手段により評価された位置誤差の中でより小さい位置誤差を示す周波数候補を選択し、当該選択された周波数候補を前記補正値算出手段で使用する前記検出周波数に設定するように調整する調整手段と、前記ヘッドの位置と前記目標位置との位置誤差から算出する制御値と、前記制御補正値とを加算した加算結果を使用して前記ヘッドの位置制御を実行する制御手段とを備えた構成である。
【００３２】
このような構成であれば、実際のディスクドライブに適用した場合に、周波数成分を特定できない外乱による目標値変動が発生した場合でも、当該目標値変動（外乱）の周波数成分を推定することにより、結果的として目標値変動に対する十分な追従性能を確保することが可能となる。この場合、外乱とは、ドライブの基台（筐体）の共振や、ディスクを回転させるスピンドルモータのベアリングからの振動などの周波数成分を特定できない目標値変動の要因を意味している。
【００３３】
【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。
【００３４】
図１は、本実施形態に関係するヘッド位置決め制御システムの概念を示すブロック図であり、図２は本システムを適用するディスクドライブの要部を示すブロック図である。
【００３５】
（ディスクドライブの構成）
本実施形態のヘッド位置決め制御システムは、ディスクドライブのサーボシステムに適用した場合を想定する。ディスクドライブのサーボシステムは、図２に示すように、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１４をメイン要素とし、ヘッド３を目標トラックまで移動させるシーク動作と、同実施形態のシステムによりトラック追従動作を実行する。
【００３６】
ディスクドライブは、大別してヘッド・ディスクアセンブリ、信号処理回路及びサーボシステムからなる。ヘッド・ディスクアセンブリは、データ記録媒体であるディスク１と、ヘッド３と、当該ヘッド３を搭載しているアクチュエータとを有する。
【００３７】
ディスク１は、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２に取り付けられて、高速回転している。ディスク１は、通常ではサーボライタと呼ぶ専用装置により、予めサーボデータが記録されている。サーボデータは、ディスク１の周方向に所定の間隔で配置されるサーボエリア１０１に記録される。サーボエリア１０１は、データトラック１００上に構成される複数のデータセクタの先頭エリアである。ディスク１には、半径方向に同心円状の多数のデータトラック１００が構成される。サーボエリア１０１と所定の複数のデータセクタとを含む範囲を、サーボセクタと呼ぶ場合がある。
【００３８】
サーボデータは、大別してトラックコード（シリンダ番号）、サーボバーストデータ、サーボセクタ番号からなる。トラックコードは、データトラックを識別するためのトラックアドレスである。サーボバーストデータは、データトラックの範囲内にヘッド３を位置決めするためのトラック追従動作に使用される位置誤差データである。サーボセクタ番号は、サーボセクタ（データセクタ）を識別するためのセクタアドレスである。
【００３９】
ヘッド３はアクチュエータに搭載されている。アクチュエータは大別して、ヘッド３を保持しているサスペンションを含むアーム４と、当該アーム４をディスク１の半径方向に駆動するためのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５とからなる。アクチュエータは、後述するサーボシステムにより駆動制御されて、シーク動作及びトラック追従動作を実行する。ＶＣＭ５は、ＶＣＭドライバ１３Ａから供給される駆動電流により駆動する。アクチュエータは、後述するヘッド位置決め制御システムでの制御対象（プラント）２１に相当する。
【００４０】
信号処理回路は、プリアンプ回路１０及びリード／ライトチャネル１１からなる。プリアンプ回路１０は、ヘッド３により読出されたリード信号を増幅するリードアンプ、及びライトデータをライト電流に変換するライトアンプを有する。リード／ライトチャネル１１は、Ａ／Ｄ変換処理、ライトデータの符号化処理及びリードデータの復号化処理等の各種の信号処理を実行する。リード／ライトチャネル１１は、ヘッド３によりリードされたサーボデータを再生し、ＣＰＵ１４に送出する機能を有する。ディスクコントローラ（ＨＤＣ）１２は、ドライブとホストシステム（パーソナルコンピュータやディジタル機器）とのインターフェースを構成し、リード／ライトデータの転送制御などを実行する。
【００４１】
サーボシステムは、前述したように、ＣＰＵ１４をメイン要素としている。ＣＰＵ１４は、メモリ１５に含まれるＲＯＭに予め格納された制御プログラムに従って、シーク動作と共に、後述するヘッド位置決め制御システムの制御プロセス（トラック追従動作）を実行する。ＣＰＵ１４は、リード／ライトチャネル１１２により再生されるサーボデータから、位置誤差信号（ｅ）をディジタル値に変換して入力する。
【００４２】
また、ＣＰＵ１４は、算出した制御操作量（本実施形態では制御値ｗと制御補正ｕとを加算した値）をＶＣＭドライバ１３Ａに送出する。ＶＣＭドライバ１３ＡはＤ／Ａコンバータにより、ＣＰＵ１４からの制御操作量を駆動電流に変換してＶＣＭ５に供給する。ＶＣＭドライバ１３Ａは、スピンドルモータ２のＳＰＭドライバ１３Ｂと共にモータドライバ１３として集積回路として構成されている。
【００４３】
（ヘッド位置決め制御システムの構成）
本実施形態のヘッド位置決め制御システムは、図１に示すように、ＦＢコントローラ２０をメイン要素とするフィードバック制御系と、ＦＦコントローラ２４をメイン要素とするフィードフォワード制御系とからなり、実際には前述のＣＰＵ１４により実現される。
【００４４】
ＦＢコントローラ２０は、位置誤差検出部２２から目標位置ｒとヘッド位置ｙとの位置誤差ｅに従って制御値ｗを算出する。フィードバック制御系は、当該制御値ｗとＦＦコントローラ２４からの制御補正値ｕとを加算した結果を、プラント２１の制御値として与える。ＦＦコントローラ２４は、目標値変動成分を補償するための制御補正値ｕを算出する。
【００４５】
フィードフォワード制御系は、ＦＦコントローラ２４以外に、特定周波数成分検出部２３及びフーリエ係数評価部２５を有する。特定周波数成分検出部２３は、位置誤差信号ｅからフーリエ変換演算により、目標値変動（外乱）の特定周波数成分（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分）を検出する。さらに、フーリエ係数評価部２５は、後述するするように、フーリエ係数の周波数を調整することにより、実際の目標値変動（外乱）の周波数成分を含む位置誤差の周波数成分を推定する機能を有する。特定周波数成分検出部２３は、フーリエ係数評価部２５により推定された周波数成分を検出周波数成分としてＦＦコントローラ２４に与える。
【００４６】
（ヘッド位置決め制御システムの動作）
同システムは、前述したように、シーク動作によりヘッド３がディスク１上の目標トラックまで移動された後に、当該目標トラックの範囲内に位置決めするためのトラック追従動作を実行する。
【００４７】
ＦＢコントローラ２０は、所定のサンプリング間隔で、位置誤差検出部２２により検出される位置誤差信号ｅを入力して、目標位置ｒに対するヘッド位置ｙの誤差ｅを解消するための制御値ｗを算出する。即ち、ＦＢコントローラ２０は、サンプル値制御系を構成している。また、機械的、電気的仕様条件から、プラント２１への入力値の最大値は制限されている。
【００４８】
一方、フィードフォワード制御系では、特定周波数成分検出部２３は、位置誤差信号ｅからフーリエ変換演算により、目標値変動（外乱）の特定周波数成分（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分）を検出する。即ち、位置誤差ｅの中で、ディスクの回転周期に同期した同期成分は、周期関数として捉えることができるので、フーリエ級数により展開表示することができる。
【００４９】
ここで、特定周波数成分検出部２３が検出する周波数が例えば２１０Ｈｚで、外乱による実際の目標値変動の周波数が例えば２００Ｈｚの場合には、位置誤差の軌道は、図３に示すようなものとなる。図３は、１トラック範囲での目標値の変動（曲線３０）と、トラック追従動作での位置誤差の変化（曲線３１）との関係を示している。この図３から、検出周波数と実際の目標値変動の周波数との誤差が１０Ｈｚ程度の場合でも、位置誤差がトラック中心である０に収束せず、追従性能が劣化することが確認できる。当該誤差が３０Ｈｚ程度になると、ＦＦコントローラ２４による補償機能はほとんど無効になり、ＦＢコントローラ２０のみの場合での効果とほとんど変わらなくなる。
【００５０】
そこで、同実施形態のシステムは、フーリエ係数評価部２５が、実際の目標値変動の周波数（位置誤差ｅの周波数）を推定することにより、ＦＦコントローラ２４に入力する検出周波数を調整する機能を有する。以下、図４、図６及び図７のフローチャートを参照してフーリエ係数評価部２５の動作原理を説明する。
【００５１】
ここで、実際の目標値変動の周波数ｆａと、検出部２３により検出される周波数ｆとが異なる場合には、前述の式（５）に示すフーリエ係数ａ（ｋ），ｂ（ｋ）の逐次検出値には、両者の周波数の差｜ｆａ−ｆ｜を示す成分が現れる。下記式（９）は周期「Ｔａ＝１／ｆａ」で変動する位置誤差を示す。
【００５２】
【数９】

【００５３】
この式（９）から、前述の式（５）に示すフーリエ係数ａ（ｋ）は、下記式（１０）に示すように表される。
【００５４】
【数１０】

【００５５】
これにより、フーリエ係数ａ（ｋ），ｂ（ｋ）の逐次検出値は、下記式（１１）で示す周波数で変動する。
【００５６】
【数１１】

【００５７】
図４は、目標値変動の周波数と検出周波数とが一致する場合（ここでは２１０Ｈｚ）、及び両者の周波数が異なる場合（ここでは目標値変動の周波数が２００Ｈｚ）での、フーリエ係数の逐次検出値の時間変化を示している。即ち、図４において、目標値変動の周波数が２００Ｈｚの場合（両者の周波数が異なる場合）、曲線４０がフーリエ係数ａ（ｋ）を示し、曲線４１がフーリエ係数ｂ（ｋ）を示す。また、両者の周波数が２１０Ｈｚで一致する場合、曲線４２がフーリエ係数ａ（ｋ）を示し、曲線４３がフーリエ係数ｂ（ｋ）を示す。
【００５８】
この図４から、両者の周波数が２１０Ｈｚで一致する場合には、トラック追従動作の開始直後（２０ｍｓ前後）に、フーリエ係数の逐次検出値は一定になる。これに対して、両者の周波数が異なる場合には、１００ｍｓ（周波数誤差が１０Ｈｚ）の周期で、フーリエ係数の逐次検出値は変動する。このフーリエ係数の逐次検出値の時間的変動から、両者の周波数のずれである差｜ｆａ−ｆ｜を推定することができる。
【００５９】
以上のような原理に基づいて、フーリエ係数評価部２５は、図７に示すようなフーリエ係数の評価処理を実行する。まず、フーリエ係数ａ（ｋ）が０となるサンプル時点を検出する（ステップＳ１）。次に、有効なサンプル時点を確定するためのノイズ除去処理を実行する（ステップＳ２）。即ち、フーリエ係数の逐次検出値の周期は、数十から数百ｍｓと長く、前記式（１０）に示すように、周波数｜（１／Ｔａ）＋（１／Ｔ）｜の高い周波数の信号も同時に発生する。従って、前回のフーリエ係数ａ（ｋ）が０となるサンプル時点（ｋｐとする）と今回のサンプル時点（ｋ）との差が、定数ｎより大きい場合（ｋ−ｋｐ＞ｎ）のみ、有効なサンプル時点と判定する。
【００６０】
フーリエ係数評価部２５は、有効なサンプル時点では、推定した周波数の差に従って特定周波数成分検出部２３の検出周波数を、実際の目標値変動の周波数に変更（調整）する（ステップＳ３）。そして、次回のフーリエ係数ａ（ｋ）が０となる有効なサンプル時点を判定するために、サンプル時点（ｋｐ）を更新する（ステップＳ４）。
【００６１】
図５は、特定周波数成分検出部２３の初期時の検出周波数が２１０Ｈｚで、実際の目標値変動の周波数が２００Ｈｚの場合において、フーリエ係数評価部２５の動作により、当該検出部２３の検出周波数を推定した目標値変動の周波数に変更した場合の特性図である。即ち、１トラック範囲での目標値の変動（曲線５０）と、トラック追従動作での位置誤差の変化（曲線５１）との関係を示している。この図５から、検出周波数と実際の目標値変動の周波数との誤差（１０Ｈｚ程度）が存在する場合でも、位置誤差の軌道がトラック中心である０に収束されていくことを確認できる。図６は、そのときのフーリエ係数の逐次検出値の時間変化を示し、曲線６０がフーリエ係数ａ（ｋ）を示し、曲線６１がフーリエ係数ｂ（ｋ）を示す。図６に示すように、時間２０ｍｓと７０ｍｓの近傍で、フーリエ係数ａ（ｋ）が０となり、半周期５０ｍｓの周波数のずれが発生していることが検出されている。そこで、フーリエ係数評価部２５が、当該検出部２３の検出周波数を２１０Ｈｚから２００Ｈｚの周波数に変更することにより、フーリエ係数ａ（ｋ），ｂ（ｋ）は一定値となり、位置誤差が０へ収束する。
【００６２】
以上のように同実施形態の構成であれば、特定周波数成分検出部２３からの検出周波数の成分に従って制御補正値（ｕ）を算出するためのＦＦコントローラ２４を有するシステムにおいて、実際の目標値変動（外乱）の周波数に適応する制御補正値（ｕ）を算出できる。即ち、実際の目標値変動の周波数と検出周波数とのずれを推定し、特定周波数成分検出部２３の検出周波数を推定した周波数のずれに従って変更する。従って、結果としてＦＦコントローラ２４は、周波数を特定できない外乱による目標値変動が発生した場合でも、当該目標値変動（外乱）を有効に抑制できる制御補正値（ｕ）を算出できる。これにより、システムは、目標値変動に対する十分な追従性能を確保することが可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、特にトラック追従動作を実行するヘッド位置決め制御システムにおいて、周波数成分を特定できない外乱による目標値変動が発生した場合でも、当該目標値変動の周波数成分を推定することにより、結果的として目標値変動に対する十分な追従性能を確保することが可能となる。従って、実際のディスクドライブに適用した場合に、各ドライブごとに異なる外乱の発生による目標値変動に対する追従性能を確保できるため、高精度のサーボシステムを構成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２】同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３】同実施形態に関する目標値の変動と位置誤差の変化との関係を示す特性図。
【図４】同実施形態に関するフーリエ係数の逐次検出値の時間変化を示す図。
【図５】同実施形態に関する目標値の変動と位置誤差の変化との関係を示す特性図。
【図６】同実施形態に関するフーリエ係数評価部の動作を説明するための図。
【図７】同実施形態に関するフーリエ係数評価部の動作を説明するためのフローチャート。
【図８】従来の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】同システムでの目標値変動に対する追従特性を説明するための図。
【図１０】従来の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】図１０に示すシステムにおいて、目標値変動と位置誤差との関係を示す特性図。
【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…アーム
５…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１０…プリアンプ回路
１１…リード／ライトチャネル
１２…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）
１３…モータドライバ
１３Ａ…ＶＣＭドライバ
１４…ＣＰＵ
１５…メモリ
２０…フィードバック（ＦＢ）コントローラ
２１…制御対象（プラント）
２２…位置誤差検出部
２３…特定周波数成分検出部
２４…フィードフォワード（ＦＦ）コントローラ
２５…フーリエ係数評価部
１００…トラック
１０１…サーボエリア

Claims

ヘッドとディスクとを有する磁気ディスク装置において、当該ヘッドを前記ディスク上の目標位置に位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムであって、
前記ヘッドの位置と前記目標位置との位置誤差を検出するための位置誤差検出手段と、
フーリエ変換演算により、前記位置誤差に含まれる周波数成分の中で外乱による目標位置の変動である目標値変動の周波数成分として特定された特定周波数成分を検出するための検出手段と、
前記検出手段により検出された検出周波数に基づいて、前記目標値変動を抑制するための制御補正値を算出する補正値算出手段と、
前記フーリエ変換演算で得られるフーリエ係数の時間変化における周期に基づいて、前記検出手段で前記フーリエ変換演算により検出された特定周波数成分と前記外乱の周波数との差を検出し、当該差に基づいて、前記特定周波数成分では特定できない周波数成分の外乱による目標値変動の周波数として２つの周波数候補を推定するための推定手段と、
前記推定手段により推定された２つの周波数候補ごとの位置決め制御を実行して、当該各周波数候補ごとの位置誤差を評価する評価手段と、
前記評価手段により評価された位置誤差の中でより小さい位置誤差を示す周波数候補を選択し、当該選択された周波数候補を前記補正値算出手段で使用する前記検出周波数に設定するように調整する調整手段と、
前記ヘッドの位置と前記目標位置との位置誤差から算出する制御値と、前記制御補正値とを加算した加算結果を使用して前記ヘッドの位置制御を実行する制御手段と
を具備したことを特徴とするヘッド位置決め制御システム。
前記推定手段は、
前記ディスクの回転周期に同期していない外乱の周波数に基づいて、前記２つの周波数候補を推定することを特徴とする請求項１に記載のヘッド位置決め制御システム。
ヘッドによりディスク上にデータをリード／ライトし、当該リード／ライト動作時に前記ヘッドを前記ディスク上の目標位置に位置決め制御するためのサーボシステムを有する磁気ディスク装置において、
前記サーボシステムは、
前記ヘッドの位置と前記目標位置との位置誤差を検出するための位置誤差検出手段と、
フーリエ変換演算により、前記位置誤差に含まれる周波数成分の中で外乱による目標位置の変動である目標値変動の周波数成分として特定された特定周波数成分を検出するための検出手段と、
前記検出手段により検出された検出周波数に基づいて、前記目標値変動を抑制するための制御補正値を算出する補正値算出手段と、
前記フーリエ変換演算で得られるフーリエ係数の時間変化における周期に基づいて、前記検出手段で前記フーリエ変換演算により検出された特定周波数成分と前記外乱の周波数との差を検出し、当該差に基づいて、前記特定周波数成分では特定できない周波数成分の外乱による目標値変動の周波数として２つの周波数候補を推定するための推定手段と、
前記推定手段により推定された２つの周波数候補ごとの位置決め制御を実行して、当該各周波数候補ごとの位置誤差を評価する評価手段と、
前記評価手段により評価された位置誤差の中でより小さい位置誤差を示す周波数候補を選択し、当該選択された周波数候補を前記補正値算出手段で使用する前記検出周波数に設定するように調整する調整手段と、
前記ヘッドの位置と前記目標位置との位置誤差から算出する制御値と、前記制御補正値とを加算した加算結果を使用して前記ヘッドの位置制御を実行する制御手段と
を具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。
前記推定手段は、
前記ディスクの回転周期に同期していない外乱の周波数に基づいて、前記２つの周波数候補を推定することを特徴とする請求項３に記載の磁気ディスク装置。