JP4281935B2 - 二重アクチュエータ制御システムのキャリブレーション方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピューター用外部記憶装置の一種である磁気ディスク装置の小型化、薄型化が進んでおり、更に低消費電力化が求められている。また、磁気ディスク装置の高密度記録化が要求されている。
【０００３】
磁気ディスク装置の高密度記録化のためには、磁気ディスクの単位長さあたりのトラックの数を大きくすること、即ちトラックの幅を狭くすることが不可欠である。狭いトラックに磁気ヘッドを位置決めしなければならないため、ヘッドの位置決め制度を向上する必要がある。
【０００４】
一般的な磁気ディスク装置では、アクチュエータアームが回転可能にベースに取りつけられており、アクチュエータアームの一端にはサスペンションの基端部が固定されている。サスペンションの先端部には磁気ヘッドを担持したスライダが取り付けられている。
【０００５】
アクチュエータアームの他端部にはコイルが取りつけられており、磁気ディスク装置のベースに固定された磁気回路とコイルとの組み合わせによりボイスコイルモータを構成する。コイルに通電することによりコイルが力を受け、アクチュエータアームが回転する。
【０００６】
このような一般的なシングルアクチュエータでの問題点としては、以下の事があげられる。
【０００７】
（ａ）一般的な２．５インチ或いは３．５インチ磁気ディスク装置に使用されるアクチュエータでは、１０ｋＨｚ以下にアクチュエータアームの剛性に起因する共振が表れる。ヨー角の条件や消費電力などを含んだ様々な制約から、大幅にこの共振周波数を高くすることは困難である。
【０００８】
（ｂ）軸受剛性に起因するアクチュエータ併進モードの共振周波数も１０ｋＨｚ以下、例えば４ｋＨｚ〜５ｋＨｚに表れる。軸受与圧を変化させても剛性はさほど大きくならず、共振周波数を高めることは困難である。
【０００９】
従来の一般的な磁気ディスク装置では上記した（ａ），（ｂ）の共振があるため、サーボ帯域をせいぜい１ｋＨｚ程度にしか高くすることはできない。このため、追従誤差を十分に圧縮できないので、トラックピッチを向上させることは極めて困難であった。
【００１０】
そこで、メインアクチュエータとして従来と同様にボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動手段として使用し、メインアクチュエータ上に搭載されたサブアクチュエータの駆動手段に圧電素子を利用して、ヘッドの正確な位置決めを達成しようとする所謂二重アクチュエータが提案されている。
【００１１】
例えば、２つの圧電素子をアクチュエータアームの両側に配置し、一方の側の圧電素子が伸びる方向に、他方の側の圧電素子が縮む方向に電圧を印加する。すると、縮む方向に電圧を印加した圧電素子方向にヘッドが回転する。
【００１２】
サブアクチュエータとして、静電アクチュエータ又は電磁アクチュエータを採用した二重アクチュエータも提案されている。圧電素子アクチュエータ及び静電アクチュエータは変位型アクチュエータの一種であり、入力が一定であればサブアクチュエータの状態も安定である。一方、電磁アクチュエータは加速度型アクチュエータであり、その状態は不安定である。
【００１３】
磁気ディスク装置のアクチュエータは、一般的にフィードバック制御される。磁気ディスク装置の工場出荷時に、フィードバック制御システムのキャリブレーションを行って、制御システムのパラメータの決定を行っている。
【００１４】
更に、磁気ディスク装置使用中に環境が変化するため、ある所定時間毎又は磁気ディスク装置立ち上げ時等にフィードバック制御システムのキャリブレーションを行って、フィードバック制御システムのパラメータを最適な値に修正している。
【００１５】
従来のフィードバック制御システムのキャリブレーション方法を図１を参照して説明する。従来の磁気ディスク装置のアクチュエータはＶＣＭを駆動手段とするシングルアクチュエータであり、そのフィードバック制御システムのブロック図が図１に示されている。
【００１６】
アクチュエータ２の制御システムは、入力ｕ（ｋ）、出力ｙ（ｋ）の１入力１出力のシステムであり、キャリブレートするパラメータは等価ゲイン（ＫV）のみである。
【００１７】
その入力対変位特性はＫV／ｓ2で近似される。換言するとアクチュエータ２の動特性は入力の二重積分×ＫVで得られる。ここで、ｓはラプラス演算子である。
【００１８】
コントローラ４はノミナルコントローラ６と補償ゲインＫCVを有するゲイン補償器８で構成される。従来のキャリブレーション方法では、ＫCV×ＫVはノミナル等価ゲインＫVNと一致するように調整する。
【００１９】
即ち、アクチュエータ２への制御入力ｕ（ｋ）に外乱発生器１０で発生した正弦波外乱ｄ（ｋ）を挿入し、それに対する応答（オープンループゲイン）を測定するか、或いは、一定時間無制御で規定の加速度を入力して発生する速度又は到達距離を測定することでキャリブレーションを行っていた。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
アクチュエータ制御システムが１入力１出力でキャリブレートすべきパラメータが１つであれば上述した従来の方法で可能であるが、アクチュエータ制御システムが２入力１出力でキャリブレートすべきパラメータが二つ以上ある二重（２ステージ）アクチュエータには従来のキャリブレーション方法は適用できない。
【００２１】
よって、本発明の目的は、二重アクチュエータのフィードバック制御システムの有効なキャリブレーション方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、ボイスコイルモータを駆動手段とするメインアクチュエータと、該メインアクチュエータ上に搭載されたサブアクチュエータを有する２入力１出力の二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法であって、メインアクチュエータへの制御入力ｕV（ｋ）に第１正弦波外乱ｄV（ｋ）を挿入し；前記第１正弦波外乱ｄ V （ｋ）と前記二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して第１の外乱入力対位置誤差のゲインを求め；第１設計ノミナル値を前記第１の外乱入力対位置誤差のゲインで割って第１補償ゲインを求め；該第１補償ゲインをメインアクチュエータのゲイン補償器にセットし；サブアクチュエータへの制御入力ｕ P （ｋ）に前記第１正弦波外乱ｄ V （ｋ）と外乱周波数の異なる第２正弦波外乱ｄP（ｋ）を挿入し；前記第２正弦波外乱ｄP（ｋ）と前記二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して第２の外乱入力対位置誤差のゲインを求め；第２設計ノミナル値を前記第２の外乱入力対位置誤差のゲインで割って第２補償ゲインを求め；該第２補償ゲインをサブアクチュエータのゲイン補償器にセットする；ことを特徴とする二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法が提供される。
【００２４】
好ましくは、メインアクチュエータへの制御入力に第１正弦波外乱を挿入するステップの前に制御システム全体の制御帯域を所定帯域落とすステップを挿入する。
【００２５】
これにより、エラー伝達関数の周波数特性が広い範囲で０ｄＢフラットになる。エラー伝達関数のゲインが広い周波数帯域で１（０ｄＢ）となるため、第１及び第２補償ゲインを容易に求めることができる。
【００２６】
また、メインアクチュエータ用の第１補償ゲインを求めるステップと、サブアクチュエータ用の第２補償ゲインを求めるステップを違う周波数の正弦波外乱を使って同時に行い、キャリブレーション時間の短縮を図ることができる。
【００２７】
この場合、サブアクチュエータ側の周波数、即ち第２正弦波外乱の周波数を高く取る。第２正弦波外乱の周波数は第１正弦波外乱の周波数の４／３倍以上にとることが望ましい。
【００２８】
本発明の更に他の側面によると、ボイスコイルモータを駆動手段とするメインアクチュエータと、前記メインアクチュエータ上に搭載された複数の変位型サブアクチュエータと、それぞれ前記各変位型サブアクチュエータ上に搭載された複数のヘッドと、第１及び第２ヘッドＩＣと、第１及び第２復調器を有する二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法であって、各サブアクチュエータの制御ループを切断して、サブアクチュエータへの制御入力ｕP（ｋ）を０に固定し；メインアクチュエータへの制御入力ｕV（ｋ）に正弦波外乱ｄV（ｋ）を挿入し；ｕV（ｋ）とｕV（ｋ）＋ｄV（ｋ）を比較してオープンループゲインを求め；前記オープンループゲインの逆数をメインアクチュエータのゲイン補償器にセットし；前記メインアクチュエータと前記サブアクチュエータの１つをフィードバック制御して前記ヘッドの１つをオントラックさせ；前記サブアクチュエータの他の１つへの入力を変化させ；前記他の１つのサブアクチュエータに搭載されているヘッドの位置を復調して、入力対変位ゲインを求め；設計ノミナル値を前記入力対変位ゲインで割って補償ゲインを求め；該補償ゲインを前記他の一つのサブアクチュエータのゲイン補償器にセットする；ことを特徴とする二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法が提供される。
【００２９】
電磁アクチュエータ等の加速度型サブアクチュエータの場合には、サブアクチュエータの他の１つへ正弦波入力を与えるようにする。他のステップは、変位型サブアクチュエータの場合と同様である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図２を参照すると、本発明のキャリブレーション方法が適用可能な二重アクチュエータを具備した磁気ディスク装置の平面図が示されている。磁気ディスク装置のベース１２にはシャフト１４が固定されており、シャフト１４の廻りにはインナーハブモータによって回転される図示しないスビンドルハブが設けられている。
【００３１】
スビンドルハブには磁気ディスク１６と図示しないスペーサーが交互に挿入され、ディスククランプ１８をスピンドルハブに対してネジ締結することにより、複数枚の磁気ディスク１６が所定間隔離間してスピンドルハブに取り付けられる。
【００３２】
符号２０はメインアクチュエータ２２と、メインアクチュエータ２２上に搭載されたサブアクチュエータ３４とから構成されるロータリー二重アクチュエータを示している。
【００３３】
メインアクチュエータ２２は、ベース１２に固定したシャフト２６回りにベアリングを介して回転可能に取り付けられたアクチュエータブロック２７を含んでいる。
【００３４】
アクチュエータブロック２７には複数のアクチュエータアーム２８が一体的に形成されている。回転中心であるシャフト２６に対してアクチュエータアーム２８と反対側にはコイル支持部材２９がアクチュエータブロック２７と一体的に形成されている。
【００３５】
フラットコイル３０がコイル支持部材２９により支持されている。ベース１２上には磁気回路３２が取りつけられており、フラットコイル３０と磁気回路３２とでボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２４を構成する。
【００３６】
サブアクチュエータ３４はアクチュエータアーム２８の先端部に搭載されている。サブアクチュエータ３４はサスペンション３６と、サスペンション３６の基端部にスポット溶接されたヘッド取りつけプレート３８を含んでおり、このヘッド取りつけプレート３８がアクチュエータアーム２８の先端部に回動可能に取り付けられている。
【００３７】
サスペンション３６の先端部にはフレクシャ３７が形成されており、このフレクシャ３７の裏側に磁気ヘッドが搭載されている。
【００３８】
図３を参照すると、本発明のキャリブレーション方法が適用される二重アクチュエータのフィードバック制御システムのブロック図が示されている。メインアクチュエータ４２はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であり、その入力対変位特性（伝達関数）はＫV／ｓ2で近似される。ここで、ＫVは等価ゲイン、ｓはラプラス演算子である。
【００３９】
換言すると、メインアクチュエータ４２の動特性は、入力の二重積分×ＫVで近似される。サブアクチュエータ４４はピエゾアクチュエータであり、入力対変位特性（伝達関数）はＫPで近似される。
【００４０】
コントローラ４６はノミナルコントローラ４８と、補償ゲインＫCVを有する第１ゲイン補償器５０と、補償ゲインＫCPを有する第２ゲイン補償器５２を含んでいる。
【００４１】
ノミナルコントローラ４８は内部にメインアクチュエータ４２及びサブアクチュエータ４４のノミナルモデルを持ち、予想されるモデル誤差に対してロバスト安定となるように設計する。
【００４２】
図４は第１実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートを示している。初期状態では各補償ゲインＫCV及びＫCPは１である。まずステップＳ１で、サブアクチュエータ４４の制御ループを切断し、制御入力ｕP（ｋ）を０に固定する。
【００４３】
ステップＳ２で、メインアクチュエータ４２への制御入力ｕV（ｋ）に第１外乱発生器５４で発生させた正弦波外乱ｄV（ｋ）を加える。正弦波外乱の周波数はメインアクチュエータ４２のみを制御した場合のオープンループ特性のクロスオーバー周波数の設計ノミナル値、例えば６００〜７００Ｈｚを用いる。
【００４４】
次いでステップＳ３で、ｕV（ｋ）とｕV（ｋ）＋ｄV（ｋ）を比較して、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いてオープンループゲインを求める。オープンループゲインの逆数がＫCVであるから、これを第１ゲイン補償器５０にセットする（ステップＳ４）。これによって、設計クロスオーバー周波数でのオープンループゲインが１（０ｄＢ）となる。
【００４５】
次いでステップＳ５に進み、サブアクチュエータ４４の制御ループは切ったままで、第２外乱発生器５６で発生させた正弦波外乱ｄP（ｋ）をサブアクチュエータ４４の入力に与える。この正弦波外乱の周波数は、エラー伝達関数のゲインが０ｄＢをクロスする周波数に取る。
【００４６】
正弦波外乱ｄP（ｋ）と二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）を比較して、離散フーリエ変換によって、外乱入力対位置誤差のゲインを求める（ステップＳ６）。エラー伝達関数のゲインが１（０ｄＢ）であるため、外乱入力対位置誤差のゲインはそのまま外乱入力対変位ゲイン、即ちＫPとなる。
【００４７】
次いでステップＳ７で、設計ノミナル値を外乱入力対変位ゲインで割って補償ゲインＫCPを得、これを第２ゲイン補償器５２にセットする。
【００４８】
ステップＳ３のオープンループゲインの計算ステップにおいて、離散フーリエ変換を用いる代わりに、単純にｕV（ｋ）の振幅とｕV（ｋ）＋ｄV（ｋ）の振幅の比を取って計算を簡単にすることもできる。
【００４９】
図５のフローチャートを参照して、本発明第２実施形態のキャリブレーション方法について説明する。まずステップＳ１１で、メインアクチュエータ４２への制御入力ｕV（ｋ）に第１外乱発生器５４で発生させた正弦波外乱ｄV（ｋ）を加える。正弦波外乱の周波数はエラー伝達関数のゲインが０ｄＢとなる範囲で選択する。
【００５０】
ステップＳ１２で、正弦波外乱ｄV（ｋ）と二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して、離散フーリエ変換を用いて外乱入力対位置誤差のゲインを求める。
【００５１】
設計ノミナル値を外乱入力対位置誤差のゲインで割って補償ゲインＫCVを求め、これを第１ゲイン補償器５０にセットする（ステップＳ１３）。
【００５２】
次いでステップＳ１４に進み、サブアクチュエータ４４への制御入力ｕP（ｋ）に第２外乱発生器５６で発生させた正弦波外乱ｄP（ｋ）を加える。正弦波外乱の周波数はエラー伝達関数のゲインが０ｄＢとなる範囲で選択する。
【００５３】
ステップＳ１５において、正弦波外乱ｄP（ｋ）と二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して、離散フーリエ変換を用いて外乱入力対位置誤差のゲインを求める。
【００５４】
次いでステップＳ１６に進み、設計ノミナル値をステップＳ１５で求めた外乱入力対位置誤差のゲインで割って、補償ゲインＫCPを求め、これを第２ゲイン補償器５２にセットする。
【００５５】
第２実施形態の変形例として、ステップＳ１１〜ステップＳ１３において、５種類の周波数の正弦波外乱で測定した値の最大値及び最小値を除き、残りの平均値を求めて補償ゲインＫCVとすることもできる。
【００５６】
第２実施形態の他の変形例として、ステップＳ１１〜ステップＳ１３において、５種類の周波数の正弦波外乱で測定した値の仮平均を取り、仮平均との差が仮平均の１０％を超えるものが有ればその値を除去した残りの平均値を求めて補償ゲインＫCVとすることもできる。
【００５７】
第２実施形態の変形例として、以下に説明する第３実施形態が考えられる。即ち、第３実施形態においては、第２実施形態のステップＳ１１の前に以下のステップＳ１０を挿入する。
【００５８】
ステップＳ１０においては、一時的にコントローラ４６の制御帯域を所定帯域落とし、エラー伝達関数の周波数特性が広い範囲で０ｄＢでフラットになるようにする。
【００５９】
例えば、図６に示すように、通常の制御帯域１ｋＨｚに対してキャリブレーション時のみ全体のオープンループゲインを１／１０にし、制御帯域を約２００Ｈｚにする。
【００６０】
これにより３００〜４００Ｈｚ以上の周波数領域でエラー伝達関数のゲインが０ｄＢでフラットとなる。３ｋＨｚ程度に機械的な共振点がある場合、もとの制御帯域のままではエラー伝達関数のゲインが０ｄＢでフラットな部分は殆ど存在しない。
【００６１】
しかし、制御帯域を約２００Ｈｚに落とすことで、４００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数領域でエラー伝達関数のゲインが０ｄＢでフラットになる。これにより、第１外乱発生器５４及び第２外乱発生器５６で発生させる正弦波外乱の周波数領域が広がることになる。
【００６２】
第２実施形態の変形例として、以下に説明する第４実施形態が考えられる。即ち、第２実施形態のステップＳ１１〜ステップＳ１３とステップＳ１４〜ステップＳ１６を異なる周波数を使って同時に実行し、キャリブレーション時間の短縮化を図る。
【００６３】
即ち、第２外乱発生器５６で発生させる第２正弦波外乱の周波数を第１外乱発生器５４で発生させる第１正弦波外乱の周波数の４／３倍以上で、且つそれぞれの一周期のサーボサンプル数が共通の素因数を持たないようにする。
【００６４】
更に、全体のサンプル数がメインアクチュエータ側のサーボサンプル数とサブアクチュエータ側のサーボサンプル数の積になるだけの時間で測定する。
【００６５】
第２実施形態の変形例として、以下に説明する第５実施形態が考えられる。即ち、第２実施形態において、メインアクチュエータ４２のキャリブレーション時には、１外乱の振幅が５トラック以上となるように第１外乱発生器５４で発生させる正弦波外乱の振幅を取る。これにより、トラック幅の１０％以下と見込まれる定常外乱の影響を２％以下に抑えることができる。
【００６６】
振幅の制限されるサブアクチュエータ４４のキャリブレーション時には、第２外乱発生器５６で５種類の周波数の正弦波外乱を発生させて、外乱入力対位置誤差のゲインを計算する。得られた値から最大値と最小値を除いて残りを平均化することにより、特定周波数の定常外乱の影響を除去することができる。
【００６７】
上述した第５実施形態の変形例として、サブアクチュエータ４４の制御入力ｕP（ｋ）に第２外乱発生器５６で発生させた複数の周波数の正弦波外乱を同時に挿入する。そして、それぞれの周波数で離散フーリエ変換によって外乱入力対位置誤差のゲインを計算することにより、キャリブレーション実行時間を短縮化することができる。
【００６８】
図７を参照すると、他の二重アクチュエータのフィードバック制御システムが示されている。メインアクチュエータ４２はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であり、Ｎ個のヘッド用にＮ個の変位型サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎがメインアクチュエータ４２上に搭載されている。変位型サブアクチュエータとしては、ピエゾアクチュエータ又は静電アクチュエータが採用可能である。
【００６９】
磁気ディスク装置は図示しない２個のヘッドＩＣと同じく図示しない２個の復調器を有している。各ヘッドＩＣにマルチプレクサ６０ａ，６０ｂが接続されており、各復調器にデマルチプレクサ６２ａ，６２ｂが接続されている。デマルチプレクサ６２ａ，６２ｂによって任意の２つのヘッドの位置を復調できる。
【００７０】
コントローラ６４はアクチュエータ制御用に２チャンネルの入力と３チャンネルの出力を有するデジタルコントローラである。図７に示した制御システムのキャリブレーションは以下のように行う。
【００７１】
即ち、メインアクチュエータ４２のキャリブレーションは図４に示した第１実施形態のステップＳ１〜ステップＳ４と同様に行う。
【００７２】
サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎのキャリブレーションは、メインアクチュエータ４２とサブアクチュエータの１つ、例えば４４ａをフィードバック制御して、ヘッドの１つをオントラックさせる。
【００７３】
この状態で別のサブアクチュエータ、例えば４４ｂへの入力を変化させ、そのサブアクチュエータ４４ｂに搭載されているヘッドの位置を復調して、入力対変位ゲインを求める。
【００７４】
設計ノミナル値をこの入力対変位ゲインで割って補償ゲインＫCP2を求め、この補償ゲインＫCP2をゲイン補償器５２ｂにセットする。他のサブアクチュエータ４４ｃ〜４４ｎについても同様に補償ゲインＫCP3〜ＫCPNを求め、これをゲイン補償器５２ｃ〜５２ｎにセットする。
【００７５】
この実施形態では、サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎの非線形特性も測定することができ、より高精度な制御を実現できる。
【００７６】
上述した実施形態の変形例として、サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎが加速度型である場合には、以下のようにしてキャリブレーションを実行する。加速度型サブアクチュエータとして、例えば電磁アクチュエータを採用することができる。
【００７７】
メインアクチュエータ４２のキャリブレーションは、第１実施形態のステップＳ１〜ステップＳ４と同様に行う。
【００７８】
サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎのキャリブレーションは、メインアクチュエータ４２とある任意のサブアクチュエータ、例えば４４ａをフィードバック制御して、このサブアクチュエータ４４ａに搭載されているヘッドをオントラックさせる。
【００７９】
この状態で、別のサブアクチュエータ、例えば４４ｂに正弦波入力を与え、該サブアクチュエータ４４ｂに搭載されているヘッドの位置を復調して、離散フーリエ変換により入力対変位ゲインを求める。
【００８０】
設計ノミナル値をこの入力対変位ゲインで割って補償ゲインＫCP2を求め、この補償ゲインＫCP2をゲイン補償器５２ｂにセットする。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によると、従来のキャリブレーション方法では不可能であった二重アクチュエータのキャリブレーションが可能となる。同時に複数の周波数でメインアクチュエータ及びサブアクチュエータの応答を図る実施形態では、それぞれ別々に測定する場合に比較してキャリブレーション実行時間は１／２以下になる。
【００８２】
コントローラの制御帯域を一時的に落とすことにより、エラー伝達関数の周波数特性が広い範囲で０ｄＢでフラットになるため、外乱周波数の選定が容易になる。また、外乱周波数を低周波領域にシフトすることで、外乱発生器及び応答計算双方の離散化誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のシングルアクチュエータの制御システムを示すブロック図である。
【図２】本発明のキャリブレーション方法が適用可能な磁気ディスク装置の平面図である。
【図３】本発明のキャリブレーション方法が適用可能な二重アクチュエータの制御システムを示すブロック図である。
【図４】本発明第１実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。
【図５】本発明第２実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。
【図６】エラー伝達関数の周波数特性を示す図である。
【図７】本発明のキャリブレーション方法が適用可能な他の二重アクチュエータの制御システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
４２ メインアクチュエータ
４４ サブアクチュエータ
４６ コントローラ
４８ ノミナルコントローラ
５０ 第１ゲイン補償器
５２ 第２ゲイン補償器
５４ 第１外乱発生器
５６ 第２外乱発生器
【発明の属する技術分野】
本発明は、二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピューター用外部記憶装置の一種である磁気ディスク装置の小型化、薄型化が進んでおり、更に低消費電力化が求められている。また、磁気ディスク装置の高密度記録化が要求されている。
【０００３】
磁気ディスク装置の高密度記録化のためには、磁気ディスクの単位長さあたりのトラックの数を大きくすること、即ちトラックの幅を狭くすることが不可欠である。狭いトラックに磁気ヘッドを位置決めしなければならないため、ヘッドの位置決め制度を向上する必要がある。
【０００４】
一般的な磁気ディスク装置では、アクチュエータアームが回転可能にベースに取りつけられており、アクチュエータアームの一端にはサスペンションの基端部が固定されている。サスペンションの先端部には磁気ヘッドを担持したスライダが取り付けられている。
【０００５】
アクチュエータアームの他端部にはコイルが取りつけられており、磁気ディスク装置のベースに固定された磁気回路とコイルとの組み合わせによりボイスコイルモータを構成する。コイルに通電することによりコイルが力を受け、アクチュエータアームが回転する。
【０００６】
このような一般的なシングルアクチュエータでの問題点としては、以下の事があげられる。
【０００７】
（ａ）一般的な２．５インチ或いは３．５インチ磁気ディスク装置に使用されるアクチュエータでは、１０ｋＨｚ以下にアクチュエータアームの剛性に起因する共振が表れる。ヨー角の条件や消費電力などを含んだ様々な制約から、大幅にこの共振周波数を高くすることは困難である。
【０００８】
（ｂ）軸受剛性に起因するアクチュエータ併進モードの共振周波数も１０ｋＨｚ以下、例えば４ｋＨｚ〜５ｋＨｚに表れる。軸受与圧を変化させても剛性はさほど大きくならず、共振周波数を高めることは困難である。
【０００９】
従来の一般的な磁気ディスク装置では上記した（ａ），（ｂ）の共振があるため、サーボ帯域をせいぜい１ｋＨｚ程度にしか高くすることはできない。このため、追従誤差を十分に圧縮できないので、トラックピッチを向上させることは極めて困難であった。
【００１０】
そこで、メインアクチュエータとして従来と同様にボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動手段として使用し、メインアクチュエータ上に搭載されたサブアクチュエータの駆動手段に圧電素子を利用して、ヘッドの正確な位置決めを達成しようとする所謂二重アクチュエータが提案されている。
【００１１】
例えば、２つの圧電素子をアクチュエータアームの両側に配置し、一方の側の圧電素子が伸びる方向に、他方の側の圧電素子が縮む方向に電圧を印加する。すると、縮む方向に電圧を印加した圧電素子方向にヘッドが回転する。
【００１２】
サブアクチュエータとして、静電アクチュエータ又は電磁アクチュエータを採用した二重アクチュエータも提案されている。圧電素子アクチュエータ及び静電アクチュエータは変位型アクチュエータの一種であり、入力が一定であればサブアクチュエータの状態も安定である。一方、電磁アクチュエータは加速度型アクチュエータであり、その状態は不安定である。
【００１３】
磁気ディスク装置のアクチュエータは、一般的にフィードバック制御される。磁気ディスク装置の工場出荷時に、フィードバック制御システムのキャリブレーションを行って、制御システムのパラメータの決定を行っている。
【００１４】
更に、磁気ディスク装置使用中に環境が変化するため、ある所定時間毎又は磁気ディスク装置立ち上げ時等にフィードバック制御システムのキャリブレーションを行って、フィードバック制御システムのパラメータを最適な値に修正している。
【００１５】
従来のフィードバック制御システムのキャリブレーション方法を図１を参照して説明する。従来の磁気ディスク装置のアクチュエータはＶＣＭを駆動手段とするシングルアクチュエータであり、そのフィードバック制御システムのブロック図が図１に示されている。
【００１６】
アクチュエータ２の制御システムは、入力ｕ（ｋ）、出力ｙ（ｋ）の１入力１出力のシステムであり、キャリブレートするパラメータは等価ゲイン（ＫV）のみである。
【００１７】
その入力対変位特性はＫV／ｓ2で近似される。換言するとアクチュエータ２の動特性は入力の二重積分×ＫVで得られる。ここで、ｓはラプラス演算子である。
【００１８】
コントローラ４はノミナルコントローラ６と補償ゲインＫCVを有するゲイン補償器８で構成される。従来のキャリブレーション方法では、ＫCV×ＫVはノミナル等価ゲインＫVNと一致するように調整する。
【００１９】
即ち、アクチュエータ２への制御入力ｕ（ｋ）に外乱発生器１０で発生した正弦波外乱ｄ（ｋ）を挿入し、それに対する応答（オープンループゲイン）を測定するか、或いは、一定時間無制御で規定の加速度を入力して発生する速度又は到達距離を測定することでキャリブレーションを行っていた。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
アクチュエータ制御システムが１入力１出力でキャリブレートすべきパラメータが１つであれば上述した従来の方法で可能であるが、アクチュエータ制御システムが２入力１出力でキャリブレートすべきパラメータが二つ以上ある二重（２ステージ）アクチュエータには従来のキャリブレーション方法は適用できない。
【００２１】
よって、本発明の目的は、二重アクチュエータのフィードバック制御システムの有効なキャリブレーション方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、ボイスコイルモータを駆動手段とするメインアクチュエータと、該メインアクチュエータ上に搭載されたサブアクチュエータを有する２入力１出力の二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法であって、メインアクチュエータへの制御入力ｕV（ｋ）に第１正弦波外乱ｄV（ｋ）を挿入し；前記第１正弦波外乱ｄ V （ｋ）と前記二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して第１の外乱入力対位置誤差のゲインを求め；第１設計ノミナル値を前記第１の外乱入力対位置誤差のゲインで割って第１補償ゲインを求め；該第１補償ゲインをメインアクチュエータのゲイン補償器にセットし；サブアクチュエータへの制御入力ｕ P （ｋ）に前記第１正弦波外乱ｄ V （ｋ）と外乱周波数の異なる第２正弦波外乱ｄP（ｋ）を挿入し；前記第２正弦波外乱ｄP（ｋ）と前記二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して第２の外乱入力対位置誤差のゲインを求め；第２設計ノミナル値を前記第２の外乱入力対位置誤差のゲインで割って第２補償ゲインを求め；該第２補償ゲインをサブアクチュエータのゲイン補償器にセットする；ことを特徴とする二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法が提供される。
【００２４】
好ましくは、メインアクチュエータへの制御入力に第１正弦波外乱を挿入するステップの前に制御システム全体の制御帯域を所定帯域落とすステップを挿入する。
【００２５】
これにより、エラー伝達関数の周波数特性が広い範囲で０ｄＢフラットになる。エラー伝達関数のゲインが広い周波数帯域で１（０ｄＢ）となるため、第１及び第２補償ゲインを容易に求めることができる。
【００２６】
また、メインアクチュエータ用の第１補償ゲインを求めるステップと、サブアクチュエータ用の第２補償ゲインを求めるステップを違う周波数の正弦波外乱を使って同時に行い、キャリブレーション時間の短縮を図ることができる。
【００２７】
この場合、サブアクチュエータ側の周波数、即ち第２正弦波外乱の周波数を高く取る。第２正弦波外乱の周波数は第１正弦波外乱の周波数の４／３倍以上にとることが望ましい。
【００２８】
本発明の更に他の側面によると、ボイスコイルモータを駆動手段とするメインアクチュエータと、前記メインアクチュエータ上に搭載された複数の変位型サブアクチュエータと、それぞれ前記各変位型サブアクチュエータ上に搭載された複数のヘッドと、第１及び第２ヘッドＩＣと、第１及び第２復調器を有する二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法であって、各サブアクチュエータの制御ループを切断して、サブアクチュエータへの制御入力ｕP（ｋ）を０に固定し；メインアクチュエータへの制御入力ｕV（ｋ）に正弦波外乱ｄV（ｋ）を挿入し；ｕV（ｋ）とｕV（ｋ）＋ｄV（ｋ）を比較してオープンループゲインを求め；前記オープンループゲインの逆数をメインアクチュエータのゲイン補償器にセットし；前記メインアクチュエータと前記サブアクチュエータの１つをフィードバック制御して前記ヘッドの１つをオントラックさせ；前記サブアクチュエータの他の１つへの入力を変化させ；前記他の１つのサブアクチュエータに搭載されているヘッドの位置を復調して、入力対変位ゲインを求め；設計ノミナル値を前記入力対変位ゲインで割って補償ゲインを求め；該補償ゲインを前記他の一つのサブアクチュエータのゲイン補償器にセットする；ことを特徴とする二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法が提供される。
【００２９】
電磁アクチュエータ等の加速度型サブアクチュエータの場合には、サブアクチュエータの他の１つへ正弦波入力を与えるようにする。他のステップは、変位型サブアクチュエータの場合と同様である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図２を参照すると、本発明のキャリブレーション方法が適用可能な二重アクチュエータを具備した磁気ディスク装置の平面図が示されている。磁気ディスク装置のベース１２にはシャフト１４が固定されており、シャフト１４の廻りにはインナーハブモータによって回転される図示しないスビンドルハブが設けられている。
【００３１】
スビンドルハブには磁気ディスク１６と図示しないスペーサーが交互に挿入され、ディスククランプ１８をスピンドルハブに対してネジ締結することにより、複数枚の磁気ディスク１６が所定間隔離間してスピンドルハブに取り付けられる。
【００３２】
符号２０はメインアクチュエータ２２と、メインアクチュエータ２２上に搭載されたサブアクチュエータ３４とから構成されるロータリー二重アクチュエータを示している。
【００３３】
メインアクチュエータ２２は、ベース１２に固定したシャフト２６回りにベアリングを介して回転可能に取り付けられたアクチュエータブロック２７を含んでいる。
【００３４】
アクチュエータブロック２７には複数のアクチュエータアーム２８が一体的に形成されている。回転中心であるシャフト２６に対してアクチュエータアーム２８と反対側にはコイル支持部材２９がアクチュエータブロック２７と一体的に形成されている。
【００３５】
フラットコイル３０がコイル支持部材２９により支持されている。ベース１２上には磁気回路３２が取りつけられており、フラットコイル３０と磁気回路３２とでボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２４を構成する。
【００３６】
サブアクチュエータ３４はアクチュエータアーム２８の先端部に搭載されている。サブアクチュエータ３４はサスペンション３６と、サスペンション３６の基端部にスポット溶接されたヘッド取りつけプレート３８を含んでおり、このヘッド取りつけプレート３８がアクチュエータアーム２８の先端部に回動可能に取り付けられている。
【００３７】
サスペンション３６の先端部にはフレクシャ３７が形成されており、このフレクシャ３７の裏側に磁気ヘッドが搭載されている。
【００３８】
図３を参照すると、本発明のキャリブレーション方法が適用される二重アクチュエータのフィードバック制御システムのブロック図が示されている。メインアクチュエータ４２はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であり、その入力対変位特性（伝達関数）はＫV／ｓ2で近似される。ここで、ＫVは等価ゲイン、ｓはラプラス演算子である。
【００３９】
換言すると、メインアクチュエータ４２の動特性は、入力の二重積分×ＫVで近似される。サブアクチュエータ４４はピエゾアクチュエータであり、入力対変位特性（伝達関数）はＫPで近似される。
【００４０】
コントローラ４６はノミナルコントローラ４８と、補償ゲインＫCVを有する第１ゲイン補償器５０と、補償ゲインＫCPを有する第２ゲイン補償器５２を含んでいる。
【００４１】
ノミナルコントローラ４８は内部にメインアクチュエータ４２及びサブアクチュエータ４４のノミナルモデルを持ち、予想されるモデル誤差に対してロバスト安定となるように設計する。
【００４２】
図４は第１実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートを示している。初期状態では各補償ゲインＫCV及びＫCPは１である。まずステップＳ１で、サブアクチュエータ４４の制御ループを切断し、制御入力ｕP（ｋ）を０に固定する。
【００４３】
ステップＳ２で、メインアクチュエータ４２への制御入力ｕV（ｋ）に第１外乱発生器５４で発生させた正弦波外乱ｄV（ｋ）を加える。正弦波外乱の周波数はメインアクチュエータ４２のみを制御した場合のオープンループ特性のクロスオーバー周波数の設計ノミナル値、例えば６００〜７００Ｈｚを用いる。
【００４４】
次いでステップＳ３で、ｕV（ｋ）とｕV（ｋ）＋ｄV（ｋ）を比較して、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いてオープンループゲインを求める。オープンループゲインの逆数がＫCVであるから、これを第１ゲイン補償器５０にセットする（ステップＳ４）。これによって、設計クロスオーバー周波数でのオープンループゲインが１（０ｄＢ）となる。
【００４５】
次いでステップＳ５に進み、サブアクチュエータ４４の制御ループは切ったままで、第２外乱発生器５６で発生させた正弦波外乱ｄP（ｋ）をサブアクチュエータ４４の入力に与える。この正弦波外乱の周波数は、エラー伝達関数のゲインが０ｄＢをクロスする周波数に取る。
【００４６】
正弦波外乱ｄP（ｋ）と二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）を比較して、離散フーリエ変換によって、外乱入力対位置誤差のゲインを求める（ステップＳ６）。エラー伝達関数のゲインが１（０ｄＢ）であるため、外乱入力対位置誤差のゲインはそのまま外乱入力対変位ゲイン、即ちＫPとなる。
【００４７】
次いでステップＳ７で、設計ノミナル値を外乱入力対変位ゲインで割って補償ゲインＫCPを得、これを第２ゲイン補償器５２にセットする。
【００４８】
ステップＳ３のオープンループゲインの計算ステップにおいて、離散フーリエ変換を用いる代わりに、単純にｕV（ｋ）の振幅とｕV（ｋ）＋ｄV（ｋ）の振幅の比を取って計算を簡単にすることもできる。
【００４９】
図５のフローチャートを参照して、本発明第２実施形態のキャリブレーション方法について説明する。まずステップＳ１１で、メインアクチュエータ４２への制御入力ｕV（ｋ）に第１外乱発生器５４で発生させた正弦波外乱ｄV（ｋ）を加える。正弦波外乱の周波数はエラー伝達関数のゲインが０ｄＢとなる範囲で選択する。
【００５０】
ステップＳ１２で、正弦波外乱ｄV（ｋ）と二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して、離散フーリエ変換を用いて外乱入力対位置誤差のゲインを求める。
【００５１】
設計ノミナル値を外乱入力対位置誤差のゲインで割って補償ゲインＫCVを求め、これを第１ゲイン補償器５０にセットする（ステップＳ１３）。
【００５２】
次いでステップＳ１４に進み、サブアクチュエータ４４への制御入力ｕP（ｋ）に第２外乱発生器５６で発生させた正弦波外乱ｄP（ｋ）を加える。正弦波外乱の周波数はエラー伝達関数のゲインが０ｄＢとなる範囲で選択する。
【００５３】
ステップＳ１５において、正弦波外乱ｄP（ｋ）と二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して、離散フーリエ変換を用いて外乱入力対位置誤差のゲインを求める。
【００５４】
次いでステップＳ１６に進み、設計ノミナル値をステップＳ１５で求めた外乱入力対位置誤差のゲインで割って、補償ゲインＫCPを求め、これを第２ゲイン補償器５２にセットする。
【００５５】
第２実施形態の変形例として、ステップＳ１１〜ステップＳ１３において、５種類の周波数の正弦波外乱で測定した値の最大値及び最小値を除き、残りの平均値を求めて補償ゲインＫCVとすることもできる。
【００５６】
第２実施形態の他の変形例として、ステップＳ１１〜ステップＳ１３において、５種類の周波数の正弦波外乱で測定した値の仮平均を取り、仮平均との差が仮平均の１０％を超えるものが有ればその値を除去した残りの平均値を求めて補償ゲインＫCVとすることもできる。
【００５７】
第２実施形態の変形例として、以下に説明する第３実施形態が考えられる。即ち、第３実施形態においては、第２実施形態のステップＳ１１の前に以下のステップＳ１０を挿入する。
【００５８】
ステップＳ１０においては、一時的にコントローラ４６の制御帯域を所定帯域落とし、エラー伝達関数の周波数特性が広い範囲で０ｄＢでフラットになるようにする。
【００５９】
例えば、図６に示すように、通常の制御帯域１ｋＨｚに対してキャリブレーション時のみ全体のオープンループゲインを１／１０にし、制御帯域を約２００Ｈｚにする。
【００６０】
これにより３００〜４００Ｈｚ以上の周波数領域でエラー伝達関数のゲインが０ｄＢでフラットとなる。３ｋＨｚ程度に機械的な共振点がある場合、もとの制御帯域のままではエラー伝達関数のゲインが０ｄＢでフラットな部分は殆ど存在しない。
【００６１】
しかし、制御帯域を約２００Ｈｚに落とすことで、４００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数領域でエラー伝達関数のゲインが０ｄＢでフラットになる。これにより、第１外乱発生器５４及び第２外乱発生器５６で発生させる正弦波外乱の周波数領域が広がることになる。
【００６２】
第２実施形態の変形例として、以下に説明する第４実施形態が考えられる。即ち、第２実施形態のステップＳ１１〜ステップＳ１３とステップＳ１４〜ステップＳ１６を異なる周波数を使って同時に実行し、キャリブレーション時間の短縮化を図る。
【００６３】
即ち、第２外乱発生器５６で発生させる第２正弦波外乱の周波数を第１外乱発生器５４で発生させる第１正弦波外乱の周波数の４／３倍以上で、且つそれぞれの一周期のサーボサンプル数が共通の素因数を持たないようにする。
【００６４】
更に、全体のサンプル数がメインアクチュエータ側のサーボサンプル数とサブアクチュエータ側のサーボサンプル数の積になるだけの時間で測定する。
【００６５】
第２実施形態の変形例として、以下に説明する第５実施形態が考えられる。即ち、第２実施形態において、メインアクチュエータ４２のキャリブレーション時には、１外乱の振幅が５トラック以上となるように第１外乱発生器５４で発生させる正弦波外乱の振幅を取る。これにより、トラック幅の１０％以下と見込まれる定常外乱の影響を２％以下に抑えることができる。
【００６６】
振幅の制限されるサブアクチュエータ４４のキャリブレーション時には、第２外乱発生器５６で５種類の周波数の正弦波外乱を発生させて、外乱入力対位置誤差のゲインを計算する。得られた値から最大値と最小値を除いて残りを平均化することにより、特定周波数の定常外乱の影響を除去することができる。
【００６７】
上述した第５実施形態の変形例として、サブアクチュエータ４４の制御入力ｕP（ｋ）に第２外乱発生器５６で発生させた複数の周波数の正弦波外乱を同時に挿入する。そして、それぞれの周波数で離散フーリエ変換によって外乱入力対位置誤差のゲインを計算することにより、キャリブレーション実行時間を短縮化することができる。
【００６８】
図７を参照すると、他の二重アクチュエータのフィードバック制御システムが示されている。メインアクチュエータ４２はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であり、Ｎ個のヘッド用にＮ個の変位型サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎがメインアクチュエータ４２上に搭載されている。変位型サブアクチュエータとしては、ピエゾアクチュエータ又は静電アクチュエータが採用可能である。
【００６９】
磁気ディスク装置は図示しない２個のヘッドＩＣと同じく図示しない２個の復調器を有している。各ヘッドＩＣにマルチプレクサ６０ａ，６０ｂが接続されており、各復調器にデマルチプレクサ６２ａ，６２ｂが接続されている。デマルチプレクサ６２ａ，６２ｂによって任意の２つのヘッドの位置を復調できる。
【００７０】
コントローラ６４はアクチュエータ制御用に２チャンネルの入力と３チャンネルの出力を有するデジタルコントローラである。図７に示した制御システムのキャリブレーションは以下のように行う。
【００７１】
即ち、メインアクチュエータ４２のキャリブレーションは図４に示した第１実施形態のステップＳ１〜ステップＳ４と同様に行う。
【００７２】
サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎのキャリブレーションは、メインアクチュエータ４２とサブアクチュエータの１つ、例えば４４ａをフィードバック制御して、ヘッドの１つをオントラックさせる。
【００７３】
この状態で別のサブアクチュエータ、例えば４４ｂへの入力を変化させ、そのサブアクチュエータ４４ｂに搭載されているヘッドの位置を復調して、入力対変位ゲインを求める。
【００７４】
設計ノミナル値をこの入力対変位ゲインで割って補償ゲインＫCP2を求め、この補償ゲインＫCP2をゲイン補償器５２ｂにセットする。他のサブアクチュエータ４４ｃ〜４４ｎについても同様に補償ゲインＫCP3〜ＫCPNを求め、これをゲイン補償器５２ｃ〜５２ｎにセットする。
【００７５】
この実施形態では、サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎの非線形特性も測定することができ、より高精度な制御を実現できる。
【００７６】
上述した実施形態の変形例として、サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎが加速度型である場合には、以下のようにしてキャリブレーションを実行する。加速度型サブアクチュエータとして、例えば電磁アクチュエータを採用することができる。
【００７７】
メインアクチュエータ４２のキャリブレーションは、第１実施形態のステップＳ１〜ステップＳ４と同様に行う。
【００７８】
サブアクチュエータ４４ａ〜４４ｎのキャリブレーションは、メインアクチュエータ４２とある任意のサブアクチュエータ、例えば４４ａをフィードバック制御して、このサブアクチュエータ４４ａに搭載されているヘッドをオントラックさせる。
【００７９】
この状態で、別のサブアクチュエータ、例えば４４ｂに正弦波入力を与え、該サブアクチュエータ４４ｂに搭載されているヘッドの位置を復調して、離散フーリエ変換により入力対変位ゲインを求める。
【００８０】
設計ノミナル値をこの入力対変位ゲインで割って補償ゲインＫCP2を求め、この補償ゲインＫCP2をゲイン補償器５２ｂにセットする。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によると、従来のキャリブレーション方法では不可能であった二重アクチュエータのキャリブレーションが可能となる。同時に複数の周波数でメインアクチュエータ及びサブアクチュエータの応答を図る実施形態では、それぞれ別々に測定する場合に比較してキャリブレーション実行時間は１／２以下になる。
【００８２】
コントローラの制御帯域を一時的に落とすことにより、エラー伝達関数の周波数特性が広い範囲で０ｄＢでフラットになるため、外乱周波数の選定が容易になる。また、外乱周波数を低周波領域にシフトすることで、外乱発生器及び応答計算双方の離散化誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のシングルアクチュエータの制御システムを示すブロック図である。
【図２】本発明のキャリブレーション方法が適用可能な磁気ディスク装置の平面図である。
【図３】本発明のキャリブレーション方法が適用可能な二重アクチュエータの制御システムを示すブロック図である。
【図４】本発明第１実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。
【図５】本発明第２実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。
【図６】エラー伝達関数の周波数特性を示す図である。
【図７】本発明のキャリブレーション方法が適用可能な他の二重アクチュエータの制御システムを示すブロック図である。
【符号の説明】
４２ メインアクチュエータ
４４ サブアクチュエータ
４６ コントローラ
４８ ノミナルコントローラ
５０ 第１ゲイン補償器
５２ 第２ゲイン補償器
５４ 第１外乱発生器
５６ 第２外乱発生器
Claims (3)
- ボイスコイルモータを駆動手段とするメインアクチュエータと、該メインアクチュエータ上に搭載されたサブアクチュエータを有する２入力１出力の二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法であって、
メインアクチュエータへの制御入力ｕV（ｋ）に第１正弦波外乱ｄV（ｋ）を挿入し；
前記第１正弦波外乱ｄV（ｋ）と前記二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して第１の外乱入力対位置誤差のゲインを求め；
第１設計ノミナル値を前記第１の外乱入力対位置誤差のゲインで割って第１補償ゲインを求め；
該第１補償ゲインをメインアクチュエータのゲイン補償器にセットし；
サブアクチュエータへの制御入力ｕP（ｋ）に前記第１正弦波外乱ｄ V （ｋ）と外乱周波数の異なる第２正弦波外乱ｄP（ｋ）を挿入し；
前記第２正弦波外乱ｄP（ｋ）と前記二重アクチュエータの出力ｙ（ｋ）とを比較して第２の外乱入力対位置誤差のゲインを求め；
第２設計ノミナル値を前記第２の外乱入力対位置誤差のゲインで割って第２補償ゲインを求め；
該第２補償ゲインをサブアクチュエータのゲイン補償器にセットする；
ことを特徴とする二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法。 - ボイスコイルモータを駆動手段とするメインアクチュエータと、前記メインアクチュエータ上に搭載された複数の変位型サブアクチュエータと、それぞれ前記各変位型サブアクチュエータ上に搭載された複数のヘッドと、第１及び第２ヘッドＩＣと、第１及び第２復調器を有する二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法であって、
各サブアクチュエータの制御ループを切断して、サブアクチュエータへの制御入力ｕP（ｋ）を０に固定し；
メインアクチュエータへの制御入力ｕV（ｋ）に正弦波外乱ｄV（ｋ）を挿入し；
ｕV（ｋ）とｕV（ｋ）＋ｄV（ｋ）を比較してオープンループゲインを求め；
前記オープンループゲインの逆数をメインアクチュエータのゲイン補償器にセットし；
前記メインアクチュエータと前記サブアクチュエータの１つをフィードバック制御して前記ヘッドの１つをオントラックさせ；
前記サブアクチュエータの他の１つへの入力を変化させ；
前記他の１つのサブアクチュエータに搭載されているヘッドの位置を復調して、入力対変位ゲインを求め；
設計ノミナル値を前記入力対変位ゲインで割って補償ゲインを求め；
該補償ゲインを前記他の１つのサブアクチュエータのゲイン補償器にセットする；
ことを特徴とする二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法。 - ボイスコイルモータを駆動手段とするメインアクチュエータと、前記メインアクチュエータ上に搭載された複数の加速度型サブアクチュエータと、それぞれ前記各加速度型サブアクチュエータ上に搭載された複数のヘッドと、第１及び第２ヘッドＩＣと、第１及び第２復調器を有する二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法であって、
各サブアクチュエータの制御ループを切断して、サブアクチュエータへの制御入力ｕP（ｋ）を０に固定し；
メインアクチュエータへの制御入力ｕV（ｋ）に正弦波外乱ｄV（ｋ）を挿入し；
ｕV（ｋ）とｕV（ｋ）＋ｄV（ｋ）を比較してオープンループゲインを求め；
前記オープンループゲインの逆数をメインアクチュエータのゲイン補償器にセットし；
前記メインアクチュエータと前記サブアクチュエータの１つをフィードバック制御して前記ヘッドの１つをオントラックさせ；
前記サブアクチュエータの他の１つへ正弦波入力を与え；
前記他の１つのサブアクチュエータに搭載されているヘッドの位置を復調して、入力対変位ゲインを求め；
設計ノミナル値を前記入力対変位ゲインで割って補償ゲインを求め；
該補償ゲインを前記他の１つのサブアクチュエータのゲイン補償器にセットする；
ことを特徴とする二重アクチュエータのフィードバック制御システムのキャリブレーション方法。
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