JPH02144606A - 高速アクセス制御方式 - 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】 〔概要〕 磁気ヘッド等の位置決め制御を高速化できる高速アクセ
ス制御方式に関し、 最適な加速、減速制御を行わせて、高速アクセスを可能
とす′ることを目的とし、 指令速度に従った駆動信号をモータに加えるフィードフ
ォワードループと、前記モータによって駆動される負荷
の速度と前記指令速度との差に従った駆動信号を前記モ
ータに加えるフィードバックループとを備え、前記フィ
ードフォワードループのゲインＫｆの初期値を０より大
きい所定の値とし、且つ前記フィードバックループのゲ
インＫｂの初期値を０とし、前記負荷の加速モード及び
定速モード時は前記初期値を維持して制御し、減速モー
ド時に前記フィードバックルー・ブのゲインＫｂを１１
１１記負荷の速度にほぼ反比例するように増加させて制
御するように構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、磁気ヘッド等の位置決め制御を高速化できる
高速アクセス制御方式に関するものである。

指令された位置に移動させる位置決め制御に於いては、
安定に且つ高速に位置決めを行うことが要望されており
、例えば、磁気ディスク装置の磁気ヘッドを指令された
トランクに移動させて、データの記録又は読出しを行う
場合に、この磁気ヘッドの位置決め制御を高速化するこ
とが必要である。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置に於いては、ボイスコイル型モータに
より磁気ヘッドを指令トランク位置に移動させて位置決
めする構成が一般的である。又磁気ヘッドの位置は、サ
ーボトラックの読出信号とカウンタとを用いて識別する
構成が比較的多（採用されている。又磁気ヘッドの現在
位置と指令位置との差、即ち、移動距離に対応して、加
速、定速、減速の指令速度が設定され、それに従ってモ
ータが駆動され、磁気ヘッドの実際の速度と指令速度と
の差が０となるように、モータの駆動電流が制御されて
、指令トラック位置に位置決めされる。

ぞの場合の磁気ヘッドの移動速度は、磁気ヘッドの単位
時間の移動距離から算出することができるものである。

又モータの駆動電流の微分値を磁気ヘッドの加速度とし
、それを基に磁気ヘッドの移動速度を求めることもでき
る。又工作機械等に於ける位置決め制御に於いては、磁
気的又は光学的なエンコーダを用いて移動速度を検出す
ることにより、指令速度との差をＯとするように、モー
タの駆動電流を制御する方式が一般的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

加速、定速、減速の指令速度に、実際の負荷の速度を追
従させるように制御する制御系に於いては、制御ループ
ゲインを小さくすると、加速度及び減速度が小さくなり
、且つ減速中に再加速を必要とするような場合が生じる
ので、位置決め制御を高速化できないことになる。そこ
で、制御ループゲインを大きくすると、加速度及び減速
度を大きくすることができるが、オーバシュートが生じ
て、後戻り制御を必要とする場合が生じるので、位置決
め制御を高速化できないことになる。

従って、位置決め制御を高速化する為の制御ループゲイ
ンの設定が容易でないものであった。

本発明は、最適な加速、減速制御を行わせて、高速アク
セスを可能とすることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の高速アクセス制御方式は、フィードフォワード
ループのゲインと、フィードバックループのゲインとを
、負荷の速度に対応して制御するものであり、第１図を
参照して説明する。

指令速度Ｖｔに従った駆動信号をモータ３に加えるフィ
ードフォワードループ１と、モータ３によって駆動され
る磁気ヘッド等の負荷４の速度と指令速［Ｖｔとの差に
従った駆動信号をモータ３に加えるフィードバックルー
・ブ２とを備え、フィードフォワードループ１のゲイン
Ｋｆの初期値を０より大きい所定の値とし２、フィード
バックループ２のゲインＫｂの初期値を０とし、負荷４
の加速モード及び減速モード時は、前記初期値を維持し
て制御し、減速モード時は、フィードバックループ２の
ゲインＫｂを負荷４の速度にほぼ反比例するように増加
させて制御を行うものである。

又フィードフォワードループ１には、指令速度■【を微
分する微分回路７が含まれ、フィードバックループ２は
、負荷４の速度を検出する速度センサ５が含まれている
。又６は増幅器、８．９は加算器である。

〔作用〕

フィードフォワードループ１のゲインＫｆの初期値が成
る値で、フィードバックループ２のゲインＫｂがＯであ
るから、加速モード時は、指令速度Ｖｔに従った駆動信
号がモータ３に供給され、大きな加速度で負荷４を・駆
動することになる。そして、減速モード時は、フィード
バックループ２のゲインＫｂを次第に大きくするもので
あるから、負荷４が指令位置に近づくに従って減速度が
大きくなり、フィードバックルーフ゛２により外乱の影
響を補償することもできるから、安定に且つ高速に位置
決め制御を行うことができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の実施例のブロック図であり、磁気ディ
スク装置に於ける磁気ヘッドの位置決め制御を行う場合
を示し、１１はゲインＫｆ、Ｋｂを制御するプロセッサ
、１２は増幅器等を含み、駆動電流を供給する駆動回路
、１３はボイスコイル型モータ等のモータ、１４はアク
チュエータ、１５はそのアクチュエータに取付けられた
サーボヘッド、１６はサー・ボヘッドの読取信号を復調
する復調回路である。

プロセッサ１１と駆動回路１２とモータ１３とを含む経
路でフィードフォワードループ１が構成され、又プロセ
ッサ１１と駆動回路１２とモータ１３とアクチエエータ
１４とサーボヘッド１５と復調回路１６とを含む経路で
フィードバックループ２が構成され、フィードフォワー
ドループ１のゲインＫｆ及びフィードバックループ２の
ゲインＫｂは、プロセッサ１１により制御される。

サーボへノド１５の読取信号は、復調回路１６により復
調されて、例えば、２相サ一ボ信号としてプロセッサ１
１に加えられ、磁気ディスクのトラック境界検出パルス
及びトラック内位置誤差信号が形成され、トラック境界
検出パルスをカウンタ機能によりカウントすることによ
り、ホームポジションからのトラ・ツク位置を識別する
ことができる。又トラック内位置誤差信号により磁気−
・ノドをトラック中心に位置決めすることができる。

フィードフォワードループ１のゲインＫｆの初期値は、
０より大きい所定の値とし、フィードバックループ２の
ゲインＫｂの初期値は０とするものであり、指令トラッ
ク位置が与えられると、プロセッサ１１はアクチュエー
タ１４の現在位置が判っているから、指令トラック位置
と現在トラック位置との差の移動距離を求め、加速、定
速、減速の指令速度を算出し、加速モード時及び定速モ
ード時は、ゲインＫｆ、Ｋｂの初期値を維持してモータ
１３を駆動する。即ち、フィードバックループ２のゲイ
ンＫｂがＯの状態でモータ１３が駆動回路１２によって
駆動される。その時の駆動電流のモニタ信号は、駆動回
路１２からプロセッサ１１に加えられる。

又減速モードに移行すると、フィードバックループ２の
ゲインＫｂをＯから次第に大きくする。

それによって、サーボへノド１５の読取信号を復：）］
回路１６で復調してプロセッサ１１に加えることにより
、アクチエエータ１４の実際の速度が算出され、その速
度と指令速度との差が０となるように駆動回路１２に加
える駆動信号が制振され、オーバシュートを生じろこと
なく、指令位置に高速に位ご決めする、：とができる。

第３図は本発明の実施例の動作説明図であり、（ａｌは
駆動電流、（ｂｌはフィードフォワードループのテ・イ
ンＫ　ｆ　、　（Ｃ１はフィードバックループのゲイン
Ｋｂ、（ｄｌは速度である。又（ｅ）、　（ｆ）はフィ
ードフォワードループのゲインＫｆとフィードバックル
ープのゲインＫｌ）の他の実施例を示す。

指令トラック位置と現在トラック位置との差の移動距離
に対応し、て、プロセッサ１１により（ｄｌに示すよう
に時刻ｔ１〜ｔ２間を加速モード、時刻ｔ２〜ｔ３間を
定速モード、時刻ｔ３〜ｔ４間を減速モードとする指令
速度が求められ、又フィードフォワードルーズのゲイン
Ｋｆと、フィードバックループのゲインＫｂとが（ｂｌ
、　（Ｃ）に示すように設定される。即ち、時刻ｔ１〜
ｔ４間ではゲインＫｆは一定、時刻ｔ１〜ｔ３間ではゲ
インＫ　ｂは０、時刻ｔ　３−１４間ではゲインＫｂは
次第に増加するように制御される。

又駆動回路１２からモータ１３に供給される駆動電流は
、（ａｌに示すように、指令速度を微分した値に相当す
るように制御されるものであり、その時、Ｋｂ＝０であ
るから、アクチュエ・−タ１４は、フィードフォワード
ループにより制御されることになり、駆動電流を予め最
大加速度が得られるように設定するものである。

又減速モードに於いては、加速モード時々逆方向の駆動
電流がモータ１３に供給されるものであり、その時に、
（Ｃ１に示すように、ゲインＫ　ｂを次第に増加する。

この増加割合は、アクチュエータ１４の速度に反比例さ
せることが望ましい。従って、アクチエエータ１４を指
令速度に従って減速し、オーバシュ・−トを生じること
なく、指令トランク位置に位置決めすることができる。

又ｔｅ）、　ｉｆ）に示すように、減速モードに於いて
、アクチエエータ１４の速度が最大速度Ｖｍａｘから設
定速度Ｖｃに低下した時に、フィードフォワードループ
のゲインＫｆを減少させ、フィードパ、・クループのゲ
インＫｂを増加させる制御を行うことにより、指令トラ
ック位置近傍では、フィードバックループによる制御を
優先させて、高速位置決めを安定化することができる。

第４図は本発明の一実施例のフローチャート・であり、
ゲインＫｆ、Ｋｂの初期値を、Ｋｒは一定値、Ｋｂは０
として設定する■。そして、電流及びアクチエエータの
現在位置をプロセッサ１１が識別し■、復調回路１６に
よりサーボへラド１５の読取信号を復調して速度■を求
め■、又指令トランク位置と現在トラック位置との差に
よるアクチュエータ１４の移動距離を計算する■。その
算出された距離に従って指令速度Ｖｔを計算し■、指令
速度Ｖｔの微分値Ｅｆを求め■、指令速度とアクチュエ
ータ１４の速度■との差、即ち、誤差速度Ｅｖ　（＝Ｖ
ｔ−Ｖ）を求める■。

そして、モード判定を行い■、加速及び定速モードの場
合は、ステップ■に移行し、 Ｋ　ｂ　−Ｅ　ｖ　＋　Ｋ　ｆ　−Ｅ　ｆ　　　　　　
　　−−（１）の計算を行ってモータ１３を駆動する。

この場合、加速モードに於いては、Ｋｂ＝Ｏであるから
、フィードフォワードループによるＫｆ−Ｅｆに相当し
た駆動電流が駆動回路１２からモータ１３に供給される
ことになる。

又減速モードの場合は、速度の絶対値Ｖａを計算し［Ｆ
］、次に、最大速度Ｖｍａｘと、最大ゲインＫｂｍａｘ
とを基に、 の計算を行い［相］、このゲインＫｂを用いて、（１）
式の計算を行う■、従って、アクチエータ１４の実際の
速度が低下するに従って、ゲインＫｂは第３図のｆｃ）
の時刻ｔ３〜ｔ４間のように大きくなり、フィードバッ
クループの制御が大きく影響して、高速位置決めが可能
となる。

第５図は本発明の他の実施例のフローチャートであり、
ステップ■〜■については第４図に示す実施例と同様で
あり、又モード判定■により加速モード又は定速モード
と判定した場合も、第４図のステップ◎と同様のステッ
プ［相］により制御が行われる。

又減速モードの場合は、速度判定値Ｖｃ以下の速度に減
速したか否か判定する０°即ち、第３図の（ｄｉに示す
ように、減速モードに於いて、アクチュエータ１４の速
度が速度判定値Ｖｃ以下に低下するまでは、加速モード
及び定速モードに於けるゲインＫｆ、Ｋｂの初期値を維
持し、速度判定値ＶＣ以下に低下すると、速度の絶対値
Ｖａを計算し０、第４図のステップ［相］と同様に、即
ち、（２）弐に従ってゲインＫｂを算出し０、且つゲイ
ンＫｆを、速度絶対値Ｖａと、速度判定値Ｖｃと、最大
ゲインＫ　ｆ　ｍａ　ｘとを基に、 の計算を行い■、算出されたゲインＫｆ、Ｋｂを用いて
（１）式による計算を行い［相］、それに基づいてモー
タ１３を駆動し、指令トラック位置近傍に於けるフィー
ドバックループの制御の影響を大きくして、高速位置決
めを行っものである。

前述の実施例は、磁気ディスク装置に於けるアクチュエ
ータ１４の位置決めについて示すものであるが、他の位
置決め制御に対しても適用することができるものである
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、フィードフォワードル
ープ１のゲインＫｆの初期値をＯより大きい所定の値と
し、フィードバックループ２のゲインＫｂの初期値を０
とし、加速モード及び定速モードに於いては、前記初期
値を維持してモータ３を駆動し、減速モードに於いては
、フィードバックループ２のゲインＫｂを、負荷４の速
度にはぼ反比例するよ・うに増加させるもので、フィー
ドフォワードループ１により指令速度に従った最大加速
度で移動させることができると共に、減速モードに於い
てはフィードバックループにより、指令速度に従った最
大減速度で減速させて、オーバシュートを生じることな
く、安定に指令位置に位置決めすることが可能となる。

従って、磁気ディスク装置の磁気ヘッドを指令トラック
に位置決めする制御に通用すれば、高速アクセスが可能
となるから、大容量磁気ディスク装置のデータの高速転
送が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
のブロック図、第３図は本発明の動作説明図、第４図は
本発明の一実施例のフローチャート、第５図は本発明の
他の実施例のフローチャートである。 １はフィードフォワードループ、２はフィードバックル
ープ、３はモータ、４は負荷、５は速度センサ、６は増
幅器、７は微分回路、８，９は加算器、Ｖｔは指令速度
、Ｋｆはフィードフナワードループのゲイン、Ｋｂはフ
ィードバックル−プのゲインである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 指令速度に従った駆動信号をモータ（３）に加えるフィ
   ードフォワードループ（１）と、前記モータ（３）によ
   って駆動される負荷（４）の速度と前記指令速度との差
   に従った駆動信号を前記モータ（３）に加えるフィード
   バックループ（２）とを備え、 前記フィードフォワードループ（１）のゲインＫｆの初
   期値を０より大きい所定の値とし、且つ前記フィードバ
   ックループ（２）のゲインＫｂの初期値を０とし、 前記負荷（４）の加速モード及び定速モード時は前記初
   期値を維持して制御し、減速モード時は前記フィードバ
   ックループ（２）のゲインＫｂを前記負荷（４）の速度
   にほぼ反比例するように増加させて制御する ことを特徴とする高速アクセス制御方式。