JPH01138664A - ディスク装置の位置決め制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はディスク状の媒体に情報を記録または再生、あ
るいはその両方を可能にする磁気、光などのディスク装
置の位置決め制御装置に関するものである。さらに詳し
く述べると、データトランスジューサとディスク媒体の
選択された情報トラックとの相対的な位置を制御するデ
ィスク装置の位置決め制御装置に関する。

従来の技術 ディスク装置の高密度大容量化にともなって、情報トラ
ックの間隔（ピンチ）が狭くなり、相対的に偏心や、ト
ラックのうねりが無視できない程に太き（なってきてい
る。そのためＦＤＤやＨＤＤなどの磁気ディスク装置で
はセクタサーボ方式と言って、ディスクの各セクタの始
めまたは終わりにセクタサーボ信号を埋め込んでおき、
データトランスジューサによりこれを読み取ることによ
り、情報トラックとの相対的位置誤差をサンプリング的
に検出認識してトラッキングサーボ制御を行うようにし
ている。ＯＤＤ　（光デイスク装置）ではサンプリング
サーボ方式と言って情報トラックの所々に類供のサーボ
信号を埋め込んでおき、やはり同様な制御が行われてい
る。

しかし、検出した位置誤差をそのままフィードバックし
ただけでは充分なトラッキング性能を得ることができな
いことから、近年より優れた方法が使われるようになっ
た。それは情報トラックの偏心とか、うねりがディスク
の回転にたいして繰り返し的（周期的）であることを利
用した方法であって、繰り返し制御とか学習制御とか呼
ばれる方法に属するものである。

第１２図は上記の従莱の繰り返し制御を実現するための
従来例におけるディスク装置の位置決め制御装置の離散
的繰り返しフィルタである。図中、１０１はシフトレジ
スタなどの遅延器で、データをＴ時間だけ時間シフトす
るものである。遅延器はｐヶ直列接続され、最終段から
初段にフィードバックされている。１０２はデータ入力
点である。ｐはセクタ数（あるいはディスク１回転のサ
ーボ信号のサンプル数）で、ｐＸＴはディスク１回転周
期りに等しい。このような離散的繰り返しフィルタを制
御系の偏差補償器のなかに含むと情報トラックの偏心を
第１周波敗成分（基本周波数）とする各高調波成分を抑
制することができる。これは内部モデル原理にもとずく
ものである。これによると、いま目標とする情報トラッ
クの偏心を含むうねりｆｆ１ｒ（ｉ）が第１３図に示す
図のように繰り返し周期的に変化するものとしたら、目
標値ｒ（ｉ）の２変換は以下のように示される。

Ｒ（ｚ）＝（ｒｏ＋ｒ、ｚ−’＋・−＋ｒｐ−１ｚ−Ｐ
＋１）＋（ｒ０＋ｒ、ｚ−’＋…＋ｒＩ、−、ｚ−”’
）ｚ−’＋（ｒｏ＋１−、ｚ−’＋・・−＋ｒ、−，ｚ
−”）ｚ−”＝Ｒｏ　　（ｚ）／　　（１’　　ｚ−’
）＝Ｒｏ　　（ｚ）　　（ｚ’　　／　　（ｚ’　　　
１））イ旦し％　Ｒｏ　＝　「０　＋　ｒｌ　　Ｚ−’
＋＝−＋　ｒｐ−１２−ｐ令１従って、内部モデル原理
によれば偏差補償器中に、１／　（Ｚ’−１）という内
部モデルのフィルタを含めば目標値ｒ　（ｉ）の変動の
基本周波数成分およびその高調波成分を抑制することが
できる。

第１４図は第１２図に示す従来例の離散的繰り返しフィ
ルタの周波数特性を示すボード線図である。

基本周波数成分およびその高調波成分のゲインが高くな
っていることがわかる。

第１５図はこのフィルタをもちいて離散的繰り返し制御
系を構成した従来例におけるディスク装置の位置決め制
御装置のブロック図である。図中、ｒ　　（ｉ）は情報
トラックの位置（偏心やうねり量を持った目標値）、ｙ
　（ｉ）はデータトランスジューサの位置（いわゆるヘ
ッドの位１）、ｅ（ｉ）はサンプリングタイム毎に得ら
れる位置誤差量（信号）、ｘ（ｉ）はデータトランスジ
ューサを駆動するアクチュエータを含む制御対象１３２
の内部状態（次数ｎ）　、ｕ　（ｉ）は制御対象１３２
への操作量、１３３は第１２図に示した離散的繰り返し
フィルタ、１３１はシフトレジスタなどの遅延器、１３
４のｆと、１３５のに、　、ｋ、　　・・・、ｋ２は安
定化のための状態フィードバックの係数である。連続系
と異なり、離散系では内部モデルを含む偏差補償器が２
に関し、有限次元となるから、このようにｆ　（ｌＸｎ
）とに五　（ｉ−１〜ｐ）とをイ吏って原理的には常に
安定化できる。ここで述べた安定化の方法は田川の方法
に基づいている。〔例えば、小郷他二［システム制御理
論入門」、実数出版、ｐｐ、　１５０〜１５２〕 なお、図示はしないが、安定化補償の方法として田川の
補償限界型制御器〔例えば、田川：「補償限界型制御器
によるディジタル制御系の設計」、計測と制御、Ｖｏｌ
、２２、階７、ｐｐ、３４〜４０、（１９８３゜７）〕
を利用した方法も開示されている〔特開昭６２−１８９
６８２号公報〕が、これは基本的には第１５図に示すも
の〔例えば、美多：　「ニューメカ講座」、日経メカニ
カル、１９８５．５．６、ｐｐ、　１９４〜１９５など
を参照〕と全く等価である。

発明が解決しようとする問題点 ところが、上述の従来例はいくつかの問題点を持ってい
る。連続系と異なり、離散系では偏差補償器の次数が２
に関し、有限次元だから、第１５図や、特開昭６２−１
８９６８２などの従来例において、原理的には安定化可
能であるが、ｐの数が大きくなると（セクタ数が増えた
りすることと対応する）、第１５図について具体的に説
明すると、離散的繰り返しフィルタ１３３の各遅延器１
３１の出力数が増大し、ｋ、との乗算回数（９回）が増
えるので、■ステップの計算時間が非常にかかるように
なる。

つまり、ｐの数はある程度以上大きくできない。

しかしｐの数が少ないと充分なトラッキング性能を得る
ことが困難になる。ソフトウェアによらなければ（ハー
ドウェア化すれば）速くすることもできるが、コストが
高くなり、柔軟性もなくなる。

もう１つの従来例の問題点は、安定度（スタビリテイ）
に対する頑強さ（ロハストネス）の欠如である。例えば
、ディスク媒体やデータトランスジューサのばらつきや
温度変化や経年変化で位置誤差の検出感度が変動したり
、おなし理由で制御対象の例えばアクチュエータの定数
が変動したとき、上述の従来例は第１４図からも理解さ
れるように高い周波数領域でもゲイン（や位相）の変化
が大きいので不安定になり易いという問題がある。

つまり原理的には安定化可能なのだが、実用的には使い
にくい。ｐの数が大きくなるほどこの傾向は強（なると
考えられる。

さらにもう１つの従来例の問題点は、サンプリングタイ
ム毎の位置誤差検出が不能となったとき、離散的繰り返
しフィルタが保持していたデータの位相がずれてしまい
、すぐには正しいトランキング制御が行われなくなると
いうことである。離散的繰り返しフィルタは閉ループ内
の偏差補償内部モデルのフィルタであり、偏心量を記憶
しておくメモリとは全く異なるが、偏差のうち周期性の
強いものを抑制するため巡回的構造を持っている。

そのため、上記のような場合、時間がたって充分再学習
されるまでは正しいトラッキングはできない。データト
ランスジューサのシーク（アクセス）時は、位置誤差の
検出と認識は不能であり、またシーク時でなくとも何か
のエラーにより位置誤差検出が不能となり、１ステツプ
の計算が行われなくなる可能性もないとは言えない。Ｆ
ＤＤでは書き込み、読みだし時以外はディスクの回転を
止めてしまう場合すら考えられる。このような場合に対
し、従来例では全く対応ができないと言う問題点があっ
た。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のディスク装置の位
置決め制御装置はディスクの選択された情報トラックに
追従すべきデータトランスジューサと、この情報トラッ
クとデータトランスジューサとの位置の偏差を上記情報
トラックに予め記録された１周あたりｐ個のサーボ信号
に基づいて離散的に検出認識する位置誤差認識手段と、
伝達関数が１　／　ｚで記述されるｍ個の時間遅延手段
と、伝達関数が１　／　ｚに関してｑ次の分子多項式を
含む高域減衰特性を持ったディジタルフィルタ手段とを
備えここでｍ　＋　ｑ≦ｐとなし、更にこのｍ個の時間
遅延手段と、ディジタルフィルタ手段とを直列に接続し
最終段から初段にフィードバックをかけて構成される偏
差補償手段と、前記サーボ信号の検出タイミングを前記
ディスクに基づいて生成すると同時に前記偏差補償手段
を含む一巡の離散的演算の開始のタイミングを与える主
タイミング発生手段と、前記サーボ信号の検出が不能な
場合に上記主タイミング発生手段に替わって前記偏差補
償手段を含む一巡の離散的演算の開始のタイミングを与
え該偏差補償手段の持つデータを巡回的に保存するよう
にした補助タイミング発生手段と、前記データトランス
ジューサを自在に移動可能にさせるアクチュエータ手段
と、このアクチュエータ手段に電流を付与する駆動回路
とを含んで構成される。

作用 本発明は上記のような構成をとることにより、まず始め
に、乗算回数が非常に少なくなるので従来例のように安
定化のために計算時間が長くかかると言うようなことが
ない。従ってセクタの数が多くなってｐの数が多くなっ
ても、１ステツプにかかる計算時間を大幅に短縮できる
という優れた作用がある。

その結果、ソフトウェアによって優れた制御性を得るこ
とができ、柔軟性が確保でき、ローコスト化にもつなが
る。

また、本発明のディスク装置の位置決め制御装置の偏差
補償手段の離散的繰り返しフィルタは繰り返し学習性を
所定の周波数までに限定し、それ以上の周波数は安定化
のために繰り返し学習性を低くしており、その結果、高
い周波数成分のゲイン特性と位相特性のあばれが少なく
なり（激しい変化が少なくなり）安定化しやすくなる。

従って例えば、ディスク媒体やデータトランスジューサ
のばらつきや温度変化や経年変化で位置誤差検出感度が
変動したり、おなし理由で制御対象の例えばアクチュエ
ータの定数が変動したときでも、上述の従来例のように
不安定になり易くなるということはなく、安定度に対す
る頑強さが確保し易いという作用がある。

さらにまた一般にディスク装置の情報トラックに含まれ
る偏心やうねりの周波数成分を調べると、高い周波数の
調波成分はどだんだん少なくなるという特質があり、本
偏差補償手段の離散的繰り返しフィルタの特性はディス
ク装置に最も適するという作用がある。

さらにまた、本発明の構成は、仮にサンプリングタイム
毎の位置誤差検出が不能となったときでも、離散的繰り
返しフィルタが保持していたデータの位相がずれるとい
うことが無く、いつでも正しいトラッキング制御が行わ
れるという作用がある。例えば、データトランスジュー
サのシーク（アクセス）時は、位置誤差の検出は不能で
あり、またシーク時でなくともエラーにより位置誤差検
出が不能となることがありうる。このような場合に対し
、従来例では全く対応ができなかったが、本発明の構成
によれば、このような時でも離散的繰り返しフィルタの
保持するデータの位相を管理し、正しいトラッキング制
御を行うという作用がある。

更にＦＤＤでは書き込み、読みだし時以外はディスクの
回転を止めてしまう場合すら考えられる。

このような場合に対しても、本発明の構成によれば、離
散的繰り返しフィルタのデータを正しく保存し、再起動
時に、速やかに高精度のトラッキング制御を回復するこ
とができるという作用があり、再繰り返し学習の時間的
損失がなく、データアクセスの時間が短くなると言う作
用がある。

実施例 以下本発明の一実施例のディスク装置の位置決め制御装
置について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるディスク装置の位置
決め制御装置の全体構成のブロック図である。図中で、
１はアクチュエータで、２のデータトランスジューサを
３のディスクの上で自在に移動可能にさせるものである
。４は、ディスク３の選択された情報トラ°ツクにデー
タトランスジューサ２をトラッキングさせるためのサー
ボ制御装置である。５は、ディスクに予め埋め込まれた
サーボ信号の検出タイミングを前記ディスク３に基づい
て生成すると同時にサーボ制御装置４のサンプリングタ
イム毎の一巡の離散的演算の開始のタイミングを与える
主タイミング発生手段である。

６は前記サーボ信号の検出が不能な場合に上記主タイミ
ング発生手段に替わって前記サーボ制御装置４のサンプ
リングタイム毎の一巡の離散的演算の開始のタイミング
を与える補助タイミング発生手段である。７は回転位置
（位相）を検出する回転位置検出手段である。

以上のように構成された本発明のディスク装置の位置決
め制御装置について、その概略動作を説明する。まず、
アクチュエータ１はディスク３上の選択された情報トラ
ックへデータトランスジューサ２をシーク（アクセス）
させたり、そこでトラッキングさせたりする機械装置で
ある。４のサーボ制御装置は基本的には、ディスクに予
め埋め込まれたサーボ信号からデータトランスジューサ
２によって、サンプリング的に得られた情報トラックと
の相対的な位置誤差にまず基づいて、所定の離散的な演
算処理をし、最終的にはアクチュエータ１を操作してデ
ータトランスジューサ２の位置を調整するというもので
、閉ループトラッキングサーボ系の主要部を構成するも
のである。次に５の主タイミング発生手段は本ディスク
装置の位置決め制御装置におけるサンプリングタイム毎
の離散的な演算処理のタイミングを管理するものであり
、そのもとはディスク３から得る。まずサーボ信号のサ
ンプリング検出（取り込み）のタイミングを与え、次に
サーボ制御装置４のサンプリングタイム毎の一巡の離散
的演算の開始のタイミングを与えるものである。ところ
がシーク中とか、エラーの発生時とかなどのやむを得な
い理由でサーボ信号の検出が不能な場合、６の補助タイ
ミング発生手段は、主タイミング発生手段５に替わって
上記サンプリングタイム毎の離散的な演算処理のタイミ
ングを管理する。そのちとはやはりディスク３から得る
。７の回転位置検出手段は、例えばインデックス検出手
段などのように１周に１回の基準位置をネ食出するよう
な手段、あるいは１周に所要の数の基準位置を検出する
手段であり、これに基づいて例えば上記の補助タイミン
グを生成したり、あるいは、ディスク回転停止後の回転
再起動時に、ディスクの回転位置と前記サーボ制御装置
４の中に設けた後述する偏差補償手段のデータの位相と
を合致させる同期化信号を生成するものである。

第２図は第１図に示す本発明の一実施例におけるディス
ク装置の位置決め制御装置の制御系構成例を示すブロッ
ク図である。より具体的には第１図の中のサーボ制御装
置４を中心とする閉ループトラッキングサーボ系の構成
例を示すブロック図である。図中で、ｒ　（ｉ）は選択
された情報トラックの位置（偏心やうねりを持った情報
トラック位置の目標値）を示し、ｙ　（ｉ）はデータト
ランスジューサ２の位置（いわゆるヘッドの位置）を示
す。ｅ　　（ｉ）はサンプリングタイムＴ毎に得られる
上記両者の位置誤差量（信号）を示し、Ｘ（ｉ）は、ア
クチュエータ１と、これによって移動自在な前記データ
トランスジューサ２と、アクチュエータ１に電流を印加
する駆動回路１１を含んで構成される制御対象１２に於
ける各状態変数（次数はｎ次先）を示す。なお駆動回路
１１は離散データを連続化するためのホールダを含む。

ｕ　（ｉ）はその制御対象１２への入力となる操作量（
信号）を示す。１３は位置誤差認識手段であり、サンプ
リングタイムのＴ毎に上記位置誤差量ｅ　（＋）を求め
るための主に電子回路によって構成される手段である。

１４は本発明に特に係わりの深いディスクの情報トラッ
クの偏心やうねりに対するデータトランスジューサのト
ラッキング性能を向上させる目的の離散的繰り返しフィ
ルタを含む偏差補償手段である。１５はその他の種類の
抑制すべき偏差を補償する別な補償手段である。偏差補
償手段１４の離散的繰り返しフィルタは、伝達関数が１
／Ｚで記述されるようなデータシフトレジスタなどの時
間遅延手段（以降簡単に、遅延器と言う）１６をｍ段（
ｍは整数）だけ直列に接続したものと、同じく伝達関数
が１／ｚに関してｑ次の分子多項式を含んだ高域減衰特
性を持ったディジタルフィルタ手段（以降簡単に、高域
減衰器Ｑ（ｚ−’）と言う）１７とを直列接続し、最終
段から初段にフィードパンクをかけた構成を持つ。ここ
で２は２変換の２である。また、ここでｒｒｌ　＋　ｑ
≦ｐである。このｐはディスク１回転中の情報トラック
に予め埋め込まれたサーボ信号の（サンプル）数であり
、セクタサーボ方式の場合は通常セクタ数に等しい正整
数である。また遅延器１６の遅延時間はサンプリングタ
イムＴに等しく、従ってｐＸ’ｌ’は通常ディスク１回
転周期りに等しい。１８のｆと、１９のに１、ｋ２、ｋ
３は全閉ループを安定に保つためのゲイン定数であり、
ｆは、制御対象１２の各状態変数Ｘ（＋）の次数をｎ次
元とすると（ＩＸ’ｎ）の状態フィードバックベクトル
である。各状態変数Ｘ（ｉ）のうち測定できないものは
オブザーバによってもよい。

第３図は第２図に示す本発明のディスク装置の位置決め
制御装置の制御系構成における偏差補償手段１４の高域
減衰器Ｑ　（ｚ−’）　１７の具体的な一実施例のブロ
ック図である。第３図中、２１はデータシフトレジスタ
などによる遅延器。２２はデータの入力点、２３はデー
タの出力点、２４．２５はそれぞれ１−ａ、ａのゲイン
定数を示す。ａはＱ＜ａ＜　１である。第３図に示すブ
ロック図の入出力関係の伝達関数（１／ｚに関する分子
・分母多項式）は以下の式（１）で表される。

１−ａｚ−’ これは１次のローパスフィルタ（ＬＰＦ）であって、Ｑ
＝１の高域減衰器のうちで最も簡単な実現例のひとつで
ある。第３図に示すブロック図ではデータの入力点２２
と、データの出力点２３の間のフォワードループに遅延
器１／Ｚが１殺人るので、その入出力の伝達関数の１／
Ｚに関する分子・分母多項式のうち、分子多項式が（１
−ａ）　　・ｚ　−１であり、１／Ｚに関して１次（ｑ
＝１）であることがわかる。ここでフォワードループと
はフィードバックループを除いた入力から出力への直接
ループをさす。

さて以上のように構成された本発明のディスク装置の位
置決め制御装置の制御系の部分の動作並びに原理につい
て、第２図及び第３図に基づいて更に詳しく説明をする
。

第２図に示す本発明に係わる偏差補償手段１４の離散的
繰り返しフィルタは、基本的にシフトレジスタのような
時間遅延器１６を複数個直列接続し、これに更に第３図
に示すような高域減衰器Ｑ（ｚ−’）１７とを直列接続
し、最終段から初段にフィードハックをかけた構造を持
っている。遅延器１６の段数をｍ段として、高域減衰器
１７の入出力間のフォワードループにある遅延器の段数
をｑ段とした場合、通常、ｍ＋ｑ≦ｐとする。上記実施
例ではｑ＝１であるから、これに従えば遅延器１６の段
数はｍ≦ｐ−１である。このように構成した本発明に係
わる離散的繰り返しフィルタの入出力関係（伝達関数）
の−船人は以下の式（２）で表される。

１−ｚ−’、　Ｑ　（ｚ−’） 但し、ここでＱ（ｚ−’）は高域減衰器１７の１／Ｚに
関する伝達関数（分子・分母多項式）であり、分子次数
がｑ次である。

第７図はこの第２図、第３図に示す本発明の一実施例に
おける偏差補償手段１４の離散的繰り返しフィルタの伝
達関数の周波数特性の一例を示すボード線図である。第
７図では特に、弐（１）、（２）において、ｐ　＝４０
．　ｍ＝３９、ｑ＝１、ａ＝０．５の場合を示した。従
って、ｍ＋ｑ＝ｐである。図中のｆｏは偏心やうねりを
持った情報トラックの位置の目標値ｒ　（ｉ）の第１周
波数成分（基本周波数成分）である。これは例えばディ
スク中心孔の偏心などによって起こるものである。本離
散的繰り返しフィルタの伝達関数の特徴は第１４図に示
した従来例と異なって、基本周波数成分を含む比較的低
い調波成分のピークのゲインは高いが、高い周波数にな
るほどピークのゲインは低くなっている。これは繰り返
し学習性を所定の周波数までにとどめ、それ以上の周波
数についてはシステムの安定度を確保するために学習性
を低くすることを狙いとした高域減衰器Ｑ（ｚ−’）の
ためである。その結果として、ｒ　（ｉ）の高い高調波
成分に対する制御系の追従性能は劣ってくるが、その分
、第７図の周波数特性かられかるように、高い周波数成
分のゲイン特性のあばれが少なくなり安定化しやすくな
る。一般にｒ　（ｉ）に含まれる偏心やうねりの周波数
成分をよく調べてみると、高い周波数の調波成分はどだ
んだん少な（なっているのが普通であるから、本離散的
繰り返しフィルタはディスク装置の位置決め制御装置の
偏差補償手段として最適の特性を持っているということ
がいえる。

以上の結果として、第２図の１９のゲイン定数に１、ｋ
２などだけによって全閉ループを簡単に、かつ充分に余
裕を持って安定化することが可能となり、従来例と比べ
て構成が簡単になると共に、ｐの数が増えたとしても大
幅に計算時間が短縮される。

第４図は第１図に示す本発明の一実施例におけるディス
ク装置の位置決め制御装置の主タイミング発生手段と、
補助タイミング発生手段を中心とするタイミング系の具
体的構成例を示すブロック図である。第４図中、２から
７までは第１図と同じである。４１はデータトランスジ
ューサ２からの信号の出力ライン、４２は上記サーボ信
号の位置誤差情報部分に先行するマークを弁別するサー
ボマーク弁別器、４３はサーボマークの弁別時にタイミ
ング信号を出すタイミング発生器、４４は、サーボ制御
装置４の先頭におかれた上記位置誤差情報のサンプルホ
ールダ、４５はそのサンプルホールドのタイミング信号
、４６は上記サンプルホールドされた位置誤差情報をデ
ィジタルに変換するＡ／Ｄ変換器、４７はサーボ制御装
置４のサンプリングタイム毎の一巡の離散的演算の開始
のタイミングを与える演算タイミング信号である。次に
４８は例えば回転位置検出手段７の出力などを基準とし
、サーボ信号の時期を割り出す補助的なタイミング発生
器、４９は補助的な演算タイミング信号、５０はシーク
状態を示すシーク信号、５１はディスク回転停止時のデ
ィスク回転位置を記憶する回転位置メモリ、５２はディ
スク回転停止信号、５３はディスク回転再起動時にディ
スクの回転位置と保存された偏差補償手段のデータの位
相とを合致させる同期化手段であり、５４は同期化信号
発生器、５５はその位相を合致させるための、同期化信
号である。

さて本発明のディスク装置の位置決め制御装置のタイミ
ング系の部分の動作並びに原理について第４図に基づい
て更に詳しく説明する。サーボマーク弁別器４２はサー
ボ信号の位置誤差情報部分に先行して配置されたサーボ
マークを弁別する機能を持つ。サーボマーク弁別法は様
々なものがあるが、例えば無信号記録部分を検出するな
どの方法が適用できる。タイミング発生器４３はサーボ
マークが弁別されたとき、直ちに位置誤差情報のサンプ
ルホールドのタイミング信号４５、ついでサーボ制御装
置４のサンプリングタイム毎の一巡の離散的演算の開始
のタイミングを与える演算タイミング信号４７を出力す
る。位置誤差情報はこのようにしてまず、サンプルホー
ルダ４４にサンプルホールドされ、次にＡ／Ｄ変換器４
６でデジタル量に変換される。Ａ／Ｄ変換のタイミング
もまた演算タイミング信号４７によって与えられる。次
に、補助的なタイミング発生器４８はなんらかの理由で
サーボ信号が検出できないときに機能するものであって
、例えばエラーでサーボマークが弁別できないとき、シ
ークのときなどに演算タイミング信号４７に替わって補
助的な演算タイミング信号４９をサーボ制御装置４に与
える。この補助的な演算タイミング信号４９は例えば回
転位置検出手段７に基づいてここから割り出す。サーボ
マークの弁別不能は例えばタイミング発生器４３からの
タイミング信号の有無によって判別可能であり、シーク
の状態はシーク信号５０に基づいて判別可能である。こ
の補助的な演算タイミング信号が与えられたときは、Ａ
／Ｄ変換器の出力をそのまま位置誤差情報として取り込
むのを停止するなどして、サーボ制御装置４の中の偏差
補償手段１４の離散的繰り返しフィルタのデータを巡回
的に保存するようにする。このように本発明が構成され
るのは以下のような理由による。まず偏差補償手段１４
の離散的繰り返しフィルタは、閉ループサーボ系内の偏
差補償要素としての内部モデルであり、実時間のディジ
タルフィル夕であって、偏心量を記憶しておくメモリと
は全く異なるが、偏差のうち周期性の強いものを抑制す
るため巡回的構造を持っている。従って、サンプリング
タイム毎のサーボ信号（位置誤差情報）の検出が不能と
なって、−巡の離散的演算が行われなければ、離散的繰
り返しフィルタが保持していたデータの位相がずれてし
まい、再学習されるまでの長い時間は正しいトラッキン
グ制御が行われないのである。次にディスクの回転位置
を記憶する回転位置メモリ５１は、ディスク回転停止信
号５２を受けて回転停止時のディスクの回転位置を記憶
する機能を持ったものである。ここでディスクの回転位
置と言うのは、例えばディスクの１周のサーボ信号の、
予め決められた基準位置（例えばインデックスの位置）
からの順番数などのようなものである。同期化手段５３
はディスクの回転再起動時に、ディスクの回転位置が回
転位置メモリ５１に記憶されていた位置と一敗したもの
を検出して、同期化信号発生器５４から同期化信号５５
を出力する。

この同期化信号５５で再び上記偏差補償手段１４の離散
的繰り返しフィルタを正規に巡回させるようにする。こ
のように構成することによって、書き込み、読みだし時
以外はディスクの回転を止めてしまう場合に対しても、
離散的繰り返しフィルタのデータを正しく保存し、再起
動時に、速やかに高精度のトラッキング制御を回復する
ことができる。

結果的に再度操り返し学習をしなければならないという
時間的損失がなく、データアクセスの時間が短くなる。

同期化手段５３は回転位置メモリ５１を持たずに、ディ
スク停止時に離散的操り返しフィルタのデータを巡回さ
せ、所定のところに頭出しをさせて（停止させて）おき
、ディスク回転再起動時に所定の対応する位置にディス
クがきたのを検出して同期化信号５５を出力したのでも
よい。また、サーボマーク弁別器４２、サンプルホール
ダ４４はそれぞれ唯一つでなく、複数個あって良いこと
は言うまでもない。サーボ信号が一つだけでなく、連続
して複数偏集まってひと組みとなり、位置誤差をあられ
すこともあ゛るからである。次にまた、補助的な演算タ
イミング信号４９は回転位置検出手段７に基づいて割り
出すことに限定はされない。

データトランスジューサ２によってディスク上の情ｆＩ
　トラックに埋め込まれた信号等に基づいて割り出すこ
とも可能であることは言うまでもない。

第５図は第２図に示す本発明に係わる偏差補償手段１４
の高域減衰器Ｑ　（Ｚ−’）の他の具体的な実施例であ
る。第５図ｔａ＋は高域減衰特性を示す１次のくかつＱ
＝１の）ラグリードフィルタの構成のブロック図である
。図中、３１はデータシフトレジスタなどの遅延器、３
２はデータの人力点、３３はデータの出力点、３４．３
５．３６はそれぞれ（Ｌ−ｂ）／（１−ｃ）、ｂ、−Ｃ
のゲイン定数を示す。ここです、ｃの関係はＱ＜Ｃ＜ｂ
＜１である。この図に示すブロック図の人出力関係の伝
達関数（１／ｚに関する分子・分母多項式）は、以下の
弐（３）であられされる。

１−ｃｌ−ｂｚ−’ これは１次のラグリードフィルタであり、やはり高い周
波数成分を減衰させる働きがある′。式（３）によれば
、１／Ｚに関する分子多項式の次数は１次であるのでｑ
＝１である。

第５図（ｂ）は２次の（かつｑ＝２の）ローパスフィル
タの構成のブロック図である。図中、やはり３１はデー
タシフトレジスタなどの遅延器、３２はデータの入力点
、３３はデータの出力点、３７．３８．３９はそれぞれ
ｌ−ｄ＋ｅ、ｄ、−ｅのゲイン定数を示す。ここで、ｄ
、ｅｇｏである。この図に示すブロック図の人出力関係
の伝達関数（１／ｚに関する分子・分母多項式）は以下
のように式（４）で表される。

これは２次のローパスフィルタであり、やはり高域を減
衰させるディジタルフィルタである。弐（４）によれば
、Ｉ　／　ｚに関する分子多項式の次数は２次であるの
でｑ＝２である。

第５図（Ｃ１は２次の（かつｑ＝ｌの）ローパスフィル
タの構成のブロック図である。図中、やはり３１はデー
タシフトレジスタなどの遅延器、３２はデ−夕の入力点
、３３はデータの出力点、３７．３８．３９はそれぞれ
ｌ−ｄ＋ｅ、ｄ、−ｅのゲイン定数を示す。ここで、ｄ
、ｅ＞Ｑである。（第５図（ｂ）と同じものには同一の
番号を付けた。）この図に示すブロック図の入出力関係
の伝達関数（１／ｚに関する分子・分母多項式）は以下
のように式（５）で表される。

これは２次のローパスフィルタであり、やはり高域を減
衰させるディジタルフィルタである。式（５）によれば
、１／Ｚに関する分子多項式の次数は１次であるのでＱ
＝１である。

このように高域減衰器Ｑ　（ｚ−’）は低い周波数成分
は通し、高い周波数成分は減衰させるものであることが
必要である。

本発明に係わる偏差補償手段１４はその主旨とするとこ
ろを変えない範囲で構造の変更は可能である。例えば、
ｋ、＝に０　・ｋ、とすると、安定化のための１９のゲ
イン定数に、　、ｋ２はひとまとめにしてに、で表すこ
とができ、新しいゲイン定数に０のループは離散的繰り
返しフィルタと並列に配置される。このループは上記フ
ィルタとは異なり、時間的な遅延要素を持たないから、
安定化に寄与する。普通、０〈ｋｏ≦１だが、上記フィ
ルタとの比較においてゲインが大きい方が安定であり、
とくにに０＝１が望ましい。このとき、本発明に係わる
偏差補償手段１４と安定化のためのゲイン定数に、　と
をまとめて以下の式（６）のように表せる。

第６図は式（６）に従って本発明に係わる偏差補償手段
及び、安定化のためのゲイン定数の部分を変更して書き
改めたー構成例のブロック図である。

第８図はこの式（６）（第６図示すブロック図）の伝達
関数の周波数特性の一例のボード線図である。

ここでは第７図と同様の定数を用いた。即ち、高域減衰
器は第３図に示した１次のローパスフィルタで、ｐ＝４
０、ｍ−３９、（１＝１、ａ＝０．５とした。

ただし、ｋ、＝１としている。このボード線図から高域
でゲイン、位相両特性ともあばれが少なくなっているこ
とがよくわかる。

第９図は第８図と同じく、式（６）（第６図に示すブロ
ック図）の伝達関数の周波数特性の別な一例のボード線
図である。ここではやはり、高域減衰器として第３図に
示した１次のローパスフィルタを用い、ｐ＝１２、ｍ＝
１１、ｑ＝１、ａ＝０．６とした。ただし、ｋ、＝１と
している。この−例では、ｍ＋ｑ＝ｐであるが、ｐの数
が少な（なっていることと、ａが大きくなって、高域減
衰器の遮断周波数が相対的に低（なっていることに特徴
があり、その結果、第９図かられかるように、基本周波
数成分とその高調波のピークがいくらかの同調ずれ（チ
ューニングずれ）を起こしている。この現象はｐの数が
少ない時、あるいはａの数が大きく（１に近く）高域減
衰器の遮断周波数が低いときに起きやすい。これは高域
減衰器でのデータ遅延時間が、それに含まれる入出力間
のフォワードループに存在するｑ段の遅延器単独（ｑｘ
Ｔ時間）よりも少し大きいからである。なぜなら、高域
減衰特性を持ったディジタルフィルタは位相遅れフィル
タだからである。この結果、このような場合の離散的繰
り返しフィルタの一巡の遅延時間はｐＸＴ＝Ｌより少し
長くなる。そのために第９図の例では基本周波数成分と
その高調波成分のピーク周波数がやや低い方にずれてし
まう。ずれが大きくなると学習性が損なわれるので注意
が必要である。

第１０図はやはり第８図と同じく、弐（６）（第６図に
示すブロック図）の伝達関数の周波数特性の更に別な一
例のボード線図である。ここでも高域減衰器は第３図に
示した１次のローパスフィルタを用いたが、ｐ＝１２、
ｍ＝１０、ｑ＝ｌ、ａ＝０．６とした。ただし、ｋ、＝
１としている。この例ではｍが一つ小さく、ｍ　＋　ｑ
　＜　ｐである点が第９図の例と異なる。このようにす
ることによって、離散的繰り返しフィルタの一巡の遅延
時間をＬに近づけることが可能になる。第１０図のボー
ド線図によれば、明らかに基本周波数成分とその高調波
のピークの同調ずれ、（チューニングずれ）が少なくな
り、改善されていることがわかる。但し、高い高調波で
のずれはかえって拡大されているが、もともとこの辺で
は学習性を期待していないし、ピークのゲインも元々低
いので問題にならない。このように、ｐが比較的小さな
場合、あるいは高域減衰器の遮断周波数が比較的低いよ
うな時は、ｍ＋ｑ＜ｐとするのが実用的である。

次に、第２図に示すその他の種類の抑制すべき偏差を補
償する別な補償手段１５は、例えば式（７）に示すよう
な積分器が用いられる。これによって全システムの型数
を上げることができる。

第１１図はこの別な補償手段の一実施例である式（７）
の積分器の構成を示すブロック図である。図中、６１は
データシフトレジスタなどの遅延器、６２はデータの入
力点、６３はデータの出力点である。なおこの別な補償
手段７が不要の場合はゲイン定数に３と共に除去しても
よい。

なおまた本発明に係わる離散的繰り返しフィルタ中のｍ
個の遅延器およびに高域減衰器の並べ方は、第２図、第
６図にあげた方法に限らない。直列に配置されていれば
その順序は問わない。例えば高域減衰器が先頭にあって
も良いし、中間にあっても良い。

以上の説明において各伝達関数のブロック図をハードウ
ェア的に説明してきたが、これはあくまでも便宜的なも
のであって、ソフトウェアによって実現するのが最も現
実的である。即ち、例えば第２図に示した本発明に係わ
る偏差補償手段１４の各遅延器はマイクロプロセッサの
レジスタあるいはメモリに割り当てることが可能であり
、そしてまたサンプリングタイム毎の一連の演算もプロ
グラム化しておき、シーケンシャルに実行して行くこと
が可能であることは言うまでもないことである。

発明の詳細 な説明してきたように、本発明のディスク装置の位置決
め制御装置は、乗算回数の少ない構成になっているから
、従来のように閉ループシステムの安定化のために計算
時間が長くかかると言うようなことが無い。従って例え
ばセクタ数が増えて、ディスク１回転におけるサーボデ
ータのサンプル数ｐが多くなっても、逆に１ステツプに
かかる計算時間を大幅に短縮できるから全く問題なくな
る。つまり、ｐが多くなっても充分ソフトウェアによっ
て対応できるから、コストも高くならないし、柔軟性を
失うこともない。またｐを多くすることによってトラッ
キング性能を向上させることができるなど優れた効果が
ある。

また本発明のディスク装置の位置決め制御装置は、その
偏差補償手段の離散的繰り返しフィルタの特性として繰
り返し学習性を所定の周波数までに限定し、それ以上の
周波数は安定化のために繰り返し学習性を低くしており
、その結果、高い周波数成分のゲイン特性と位相特性の
あばれが少なくなり（激しい変化が少なくなり）安定化
しやすくなる。従って例えばディスク媒体やデータトラ
ンスジューサのばらつきや温度変化や経年変化で位置誤
差の検出感度が変動したり、同じ理由で制御対象の例え
ばアクチュエータの定数が変動したりしたときでも、従
来例のようにすく不安定になり易いと言った欠点がなく
、常に安定度が高いという優れた効果を備えている。

さらにまた一般にディスク装置の情報トラックに含まれ
る偏心やうねりの周波数成分を調べると、高い周波数の
調波成分はどだんだん少なくなるという特質があり、本
発明のディスク装置の位置決め制御装置の偏差補償手段
の離散的繰り返しフィルタの特性はディスク装置に最適
という優れた効果を備えている。

さらにまた、本発明の構成は、仮にサンプリングタイム
毎の位置誤差検出が不能となったときでも、離散的繰り
返しフィルタが保持していたデータの位相がずれるとい
うことが無く、いつでも正しいトランキング制帥が行わ
れるという作用がある。例えば、データトランスジュー
サのシーク（アクセス）時は、位置誤差の検出は不能で
あり、またシーク時でなくともエラーにより位置誤差検
出が不能となることがありうる。このような場合に対し
、従来例では全く対応ができなかったが、本発明の構成
によれば、このような時でも離散的繰り返しフィルタの
保持するデータの位相を管理し、正しいトラッキング制
御を行うという作用がある。

更にＦＤＤでは書き込み、読みだし時以外はディスクの
回転を止めてしまう場合すら考えられる。

このような場合に対しても、本発明の構成によれば、離
散的繰り返しフィルタのデータを正しく保存し、再起動
時に、速やかに高精度のトラッキング制御を回復するこ
とができるという作用があり、再繰り返し学習の時間的
損失がなく、データアクセスの時間が短くなると言う作
用がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるディスク装置の位置
決め制御装置の全体構成を示すブロック図、第２図は第
１図に示す本発明の一実施例におけるディスク装置の位
置決め制御装置の制御系構成例を示すブロック図、第３
図は第２図に示す本発明のディスク装置の位置決め制御
装置の制御系構成における偏差補償手段の高域減衰特性
を持ったデジタルフィルタ手段（高域減衰器）の具体的
な一実施例のブロック図、第４図は第１図に示す本発明
の一実施例におけるディスク装置の位置決め制御装置の
タイミング系の具体的構成例を示すブロック図、第５図
（ａ）、（ｂｌ、（Ｃ１はいずれも上記高域減衰器の具
体的な他の実施例のブロック図、第６図は第２図に示す
本発明のディスク装置の位置決め制御装置の制御系構成
における偏差補償手段と安定化のためのゲイン定数の部
分の、変更された一構成例を示すブロック図、第７図は
第２図と第３に示す本発明のディスク装置の位置決め制
御装置の制御系構成における偏差補償手段の伝達関数の
周波数特性の一例を示すボード線図、第８図は本発明に
係わる第６図のブロック図の伝達関数の周波数特性の一
例を示すボード線図、第９図は本発明に係わる第６図の
ブロック図の伝達関数の周波数特性の別な一例を示すボ
ード線図、第１０図は本発明に係わる第６図のブロック
図の伝達関数の周波数特性の更に別な一例を示すボード
線図、第１１図は本発明に係わる他の種類の抑制すべき
偏差を補償する別の補償手段の一実施例である積分器の
構成を示すブロック図、第１２図は従来例のディスク装
置の位置決め制御装置の繰り返し制御を実現するための
離散的繰り返しフィルタを示すブロック図、第１３図は
第１２図の従来例に関して、目標とする情報トラックの
偏心を含むうねりの１ｒ（ｉ）の繰り返し周期的な変化
を示す図、第１４図は第１２図に示す従来例の離散的繰
り返しフィルタの周波数特性を示すボード線図、第１５
図は従来例におけるディスク装置の位置決め制御装置の
ブロック図である。 １・・・・・・アクチュエータ、２・・・・・・データ
トランスジューサ、３・・・・・・ディスク、４・・・
・・・サーボ制御装置、５・・・・・・主タイミング発
生手段、６・・・・・・補助タイミング発生手段、７・
・・・・・回転位置検出手段、１１・・・・・・駆動回
路、１２・・・・・・制御対象、１３・・・・・・位置
誤差認識手段、１４・・・・・・偏差補償手段、９・・
・・・・時間遅延手段（遅延器）、１７・・・・・・高
域減衰特性を持ったディジタルフィルタ（高域減衰器）
、４２・・・・・・サーボマーク弁別器、４３・・・・
・・タイミング発生器、４４・・・・・・サンプルホー
ルダ、４８・・・・・・補助的なタイミング発生器、５
３・・・・・・同期化手段、５４・・・・・・同期化信
号発生器。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第３図 ｚ５ 第５図 第６図 第７図 ０、／ｆｏ　　　　ｆ６　　　　ｔＤｆ。 分 和煽渕り粉 第８図 とλ／ノ５り　　　　　　　　　シεＯノθノー第　９
　図 θ／ｆａ　　　　　　　ｈ／θｂ 第１０図 θ、ｔｆｏ　　　　　　　　　　ｈ　　　　　　　　　
　　７０ノ９）告 蓋ネリ敷ハ分 第１１図 Ｉ 箪１３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディスクの選択された情報トラックに追従すべき
   データトランスジューサと、この情報トラックとデータ
   トランスジューサとの位置の偏差を上記情報トラックに
   予め記録された１周あたりｐ個（ｐは整数）のサーボ信
   号に基づいてサンプリング的に検出認識する位置誤差認
   識手段と、伝達関数が１／ｚで（ｚはｚ変換のｚ）記述
   されるｍ個（ｍは整数）の時間遅延手段と、伝達関数が
   １／ｚに関してｑ次（但し、ｑはｑ≦ｐ−ｍを満たす整
   数）の分子多項式を含む高域減衰特性を持ったディジタ
   ルフィルタ手段と、このｍ個の時間遅延手段とこのディ
   ジタルフィルタ手段とを直列に接続し最終段から初段に
   フィードバックをかけて構成される偏差補償手段と、前
   記サーボ信号の検出タイミングを前記ディスクに基づい
   て生成すると同時に前記偏差補償手段を含むサンプリン
   グタイム毎の一巡の離散的演算の開始のタイミングを与
   える主タイミング発生手段と、前記サーボ信号の検出が
   不能な場合に上記主タイミング発生手段に替わって前記
   偏差補償手段を含むサンプリングタイム毎の一巡の離散
   的演算の開始のタイミングを与え該偏差補償手段の持つ
   データを巡回的に保存するようにした補助タイミング発
   生手段と、前記データトランスジューサを自在に移動可
   能にさせるアクチュエータ手段と、このアクチュエータ
   手段に電流を付与する駆動回路とを含んで構成されるこ
   とを特徴とするディスク装置の位置決め制御装置。
2. （２）補助タイミング発生手段は、選択された情報トラ
   ックへアクチュエータ手段によってデータトランスジュ
   ーサをシークさせるべき、シーク信号に基づいて主タイ
   ミング発生手段に替わって偏差補償手段を含むサンプリ
   ングタイム毎の一巡の離散的演算の開始のタイミングを
   与えることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   のディスク装置の位置決め制御装置。
3. （３）補助タイミング発生手段は、ディスク回転再起動
   時に、ディスクの回転位置と保存された偏差補償手段の
   データの位相とを合致せしめる同期化手段を含んで構成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   のディスク装置の位置決め制御装置。