JPH02244467A - 磁気デイスク装置のヘツド位置決め制御方式 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御方式
に係り、特に、トラックシーク動作からトラックフオロ
イング動作へ制御を切り換える時に生じるヘッドのオー
バーシュートを低減するのに好適な磁気ディスク装置の
ヘッド位置決め制御方式に関する。

〔従来の技術〕

一般に、磁気ディスク装置において、磁気ヘッドを磁気
ディスク記録媒体の目標トラック上に位置決めする制御
方式では、まず、磁気ヘッドを目標トラックにほぼ一致
する位置まで、所定のヘッド移動速度曲線に従って移動
するように制御するトラックシーク制御を行ない、つい
で、磁気ヘッドを目−標トラックに正確に（高精度で）
追従するように制御するトラックフオロイング制御を行
なっている。

この種の磁気ヘッド位置決め制御方式として、従来は、
サーボ面サーボ方式（サーボ専用の磁気ディスク面を用
いた磁気ヘッド位置決めサーボ方式）を用いたアナログ
制御方式が主流となっていたが、最近ではデジタルセク
タサーボを用いた磁気ディスク装置の開発が急速に増え
て来ている。

トラックシーク動作からトラックフオロイング動作に制
御モードが切り換わる際には、トランジェント（オーバ
ーシュート等のヘッドの振動現象）が発生する。従来、
アナログ制御方式で、このようなオーバシュートを除去
しまたは低減する方法としては、シーク後半の減速カー
ブを最適化する方法や、トラックフオロイング制御系の
サーボ帯域をアップする方法などが知られているが、デ
ィジタルセクタサーボ方式では、サンプリング周期（ヘ
ッドの位置情報を検出するサンプリング周期）が粗いた
め、アナログ制御方式におけるような帯域アップを図る
ことは困難である。なお、ディジタルセクタサーボ方式
については、例えば、米国特許第４．６６９００４号明
細書があり、同明細書では、ディジタルセクタサーボ方
式全般に亘って記述されているものの、上記の制御モー
ドの切り換え方まで細かな検討はなされていない。

このように、従来技術では、ディジタルセクタサーボ方
式によるヘッド位置決め方式において、シーク制御から
フオロイング制御に切り換わる際のオーバーシュートの
問題について考慮されたものは見当たらない。

〔発明が解決しようとする課題］ 上述のように、ヘッド位置決め制御方式におけるトラッ
クシーク制御モードからトラックフオロイングモードへ
の切り換え時に発生するヘッドのオーバシュート等のト
ランジェント発生の問題について、従来は、アナログ制
御方式での検討は色々となされているものの、ディジタ
ル制御方式での検討はほとんど行なわれていなかった。

ここで、第８図（ａ）〜（ｆ）により、従来の一般的な
ヘッド位置決め制御方式における、上記のオーバシュー
ト等のトランジェント発生のメカニズムの概要を説明す
る。

第８図（ａ）に、ＶＣＭ（ヘッド駆動用ボイスコイルモ
ータ）を用いたヘッド位置制御系（特に、トラックフオ
ロイング制御系）の−船釣なブロック図を示す。１はメ
カニズム系を表し、Ｋｔは７０Ｍのトルク定数、ｍはメ
カニズム系全体の質量を表す。２はＶＣＭ電流、３はヘ
ッド先端位置を表す出力信号である。１が’／ｓ”（２
回積分）の項を持つ理由は、ＶＣＭが電流に比例した力
を発生するため、位置は電流（すなわち加速度）を２回
積分して得られるからである。４はヘッド位置検出器を
示し、Ｋ、はポジション感度を示す。５は負帰還がかか
るための信号反転を表す。６は、７０Ｍを駆動するため
のパワーアンプを示し、制御電圧に比例した電流をＶＣ
Ｍに流すため、Ｋｏ。

という比例項で表される。７は、位相補償用のフィルタ
で、該フィルタ７がなぜ必要か以下にその理由を述べる
。

まず、フィルタ７がなく、信号反転回路５の出力ヲ直接
ＶＣＭのパワーアンプ６の入力につなぎ、いわゆる比例
制御系を構成した場合、その開ループ伝達関数Ｇ。（Ｓ
）は、 Ｇｏ（Ｓ）＝ＫＩ−ｐ （ただしに＋　＝　　ＫＡＭＦ　　・Ｋｔ　　−ＫＰ　
／ｍ）・・−−−−−−−−−（１） となる。この式の周波数特性を図示すると、第８図（ｂ
）に示すようになる。この系は、ゲインカーブが、Ｏｄ
Ｂとなる周波数（以下ゼロクロス点とする）で位相遅れ
が１８０°となっており、不安定な系であること示して
いる。即ち、第８図（ａ）で、位相補償回路７をなくし
た閉ループ系は発振することがわかる。そこで、位相補
償フィルタ７として、第８図（Ｃ）に示されるように、
ゲインＯｄｂの周波数のところで位相に持ち上りを有す
る周波数特性を持つ、いわゆる位相遅れ進み補償用フィ
ルタ（以下ラグリードフィルタとする）を挿入すると、
開ループ特性は第８図（ｄ）のようになる。この図では
ゼロクロス点での位相遅れが１８０°以下となっており
、閉ループ系は安定に制御できることがわかる。従って
第８図（ａ）の位相補償ブロック７としては、第８図（
Ｃ）の周波数特性を示すフィルタを構成すれば良い。こ
の位相補償フィルタ７は、従来のアナログ制御では、第
８図（ｅ）に示すようにＯＰＡｍｐ　（オペレータアン
プ）で構成していた。

一方、ディジタル制御では、この位相補償フィルタ７を
第８図（ｆ）のように、Ａ／Ｄコンバータ７ａ。

マイコン（マイクロコンピュータ）７ｂ、およびＤ／Ａ
コンバータ７ｃで構成し、マイコンの数値計算処理によ
り、ディジタルフィルタを構成し、アナログフィルタの
場合と同等の位相補償を行なっている。このディジタル
フィルタでは、あるサンプリング周期でＡ／Ｄ７ａを介
して位置データを取り込み、状態方程式および出力方程
式を用いて過去のサンプリング時の入出力データに基づ
いて算出された状態量と、今回のサンプリング時の入力
位置データとから、新しい出力データをＤ／Ａ７ｃに得
るようになっている。なお、その詳細は、第６図により
後述する。本明細書で述べているディジタルフィルタと
は、この位相補償のために挿入した第８図（ｆ）のよう
なラグリードフィルタのことであり、位相補償とは、制
御系の信号の位相遅れの補償を行なうものである。

上記のように、トラックフオロイング制御系にディジタ
ル型のラグリードフィルタを用いる場合、各サンプリン
グ時毎に、過去の入出力データに基づいて作った状態量
（状態変数Ｘ）と、今回のサンプリング時の入力位置デ
ータ量（ｕ）とから、新しい出力データ量（ｙ）を得、
この出力データ量（ｙ）に応じてヘッド位置の制御が行
なわれ、このような制御動作が複数サンプリング周期に
亘って繰り返されることで、ヘッドは目標位置に向かっ
て収斂して行く。しかし、トラックシーク制御からトラ
ックフオロイング制御に切り換えられた瞬間、すなわち
、トラックフオロイング制御の開始時における最初のサ
ンプリングが行なわれる際には、過去のデータに基づい
て作られる前記状態量（Ｘ）は未だ得られておらず、不
定である。そこで、最初のサンプリング時に、この状態
量Ｘの値（初期値）として、適当な値、例えばＸ＝Ｏを
設定する方法が考えられる。しかしながら、この方法で
は、シーク制御からフォロイング制御にプログラムを切
り換える際に、ディジタルフィルタがトランジェントを
発生し、その影響でヘッドが大きくオーバシュートする
ことがわかった。このため、ヘッドの整定時間（目標位
置に落ち着くまでの時間）が延びてしまう。特に、アク
セスタイムを短縮するためにシーク速度を上げた場合、
この問題は顕著に現れる。このようなオーバシュートを
発生する理由は、二〇オーバシュートを最小にするため
の状態変数の初期値（最適値）が、必ずしも零とはなら
ず、シークスパン（シーク開始位置から目標位置までの
距離）や、サンプリング点や、フオロイング制御に突入
するときのヘッドの突入速度等の条件で変わる最適の初
期値が存在するからであると考えられる。（例えば、０
よりも若干手前の値、正の値となる。） そこで、もしも、フオロイング制御の開始時に（シーク
制御から２オロイング制御の切り換え時に）、この最適
の初期値が分かっていてこの初期値（最適値）を正しく
設定することができれば、オーバシュートを著しく軽減
できると考えられる。

従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消
し、シーク制御からフォロイング制御への切り換え時に
、最適の状態変数の初期値を与えることにより、ヘッド
のオーバシュート等の振動を防止するようにした磁気デ
ィスク装置のヘッド位置決め方式を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の磁気ディスク装置の
ヘッド位置決め制御方式は、トラックフオロイング制御
系の位相補償フィルタとしてディジタルフィルタを用い
、トラックシーク制御からトラックフオロイング制御に
制御モードを切り換える際、その切り換え直前の所要回
数のサンプリング期間に、トラックシーク制御と並列に
、トラックフオロイング用のディジタルフィルタの計算
の一部を処理する手段（シーク制御用のプログラムと、
フオロイング制御用のプログラムを並列処理する手段）
を設けたことを特徴とする（但し、この期間中、ヘッド
アクチュエータの制御は、シーク制御用プログラムで管
理されている。）。

〔作用〕

上記構成に基づく作用を従来技術と対比して説明する。

上述のように、トラックフオロイング制御系の位相補償
フィルタとしてディジタルフィルタを用いる場合、この
ディジタルフィルタはマイクロプロセッサで実現するこ
とができ、それには、あるサンプリング周期で入力位置
データＵを取り込み、状態方程式および出力方程式と呼
ばれる２つの差分方程式によって状態変数Ｘと出力変数
（出力データ）ｙを計算する必要がある。ここで、第に
回目のサンプリング時の入力位置データをｕ（ｋ）、状
態変数をｘ（）ｃ）、出力データをｙ（ｋ）とし、また
、Ａ。

ｅ、ｅ、［）を、このフオロイング制御系のシステム構
成によって定まる定数とすると、上記状態方程式は、 ｘ　　（ｋ　＋　１　）　＝Ａ　・ｘ（ｋ）＋［３−ｕ
（ｋ）−・−−−（２）で表され、出力方程式は、 ）’　　（ｋ）　　＝Ｃ−ｘ　　（ｋ）　　＋Ｄ　−ｕ
　　（ｋ）−−−−−４３）で表される。第に回目の（
２）式の計算結果ｚ（ｋ＋１）は、（３）式の次回（ｋ
＋１回目）の出力ｙ（ｋ＋１）を算出するのに用いられ
る。シーク制御からフオロイング制御にモード切り換え
が行なわれるとき、従来技術では、前述のように、フオ
ロイング制御の最初のサンプリング時には、未だ状態変
数ｘ　（ｋ）の初期値は得られておらず、不安定となっ
て発振する。また、仮に状態変数の初期値（ｘ（０）と
する）を零に設定してみても、前述のように、この初期
値は必ずしもオーバシュートを除去するための最適値と
ならず、依然としてオーバシュート等のヘッドの振動を
効果的に除去することはできない。

これに対して、本発明では、シーク動作中にその終了前
から、例えばフオロイング動作に切換わるよりも数サン
プリング周期前から、予め前記状態方程式の計算を行な
っているので、実際に、シーク動作からフオロイング動
作に制御モードが切換わるときには、すでに、それまで
の計算によってほぼ最適値を与える状態変数が算出され
ており、この最適値の状態変数が実際のフオロイング制
御開始時の初期値として用いられるものである。従って
、以後のフオロイング動作はきわめて急速に安定するよ
うに行なわれ、従来技術のようなヘッドのオーバシュー
ト等の振動が効果的に防止できる。

ここで、注意すべきことは、本発明ではシーク制御中か
ら状態方程式を計算し、状態変数の値を求めているが、
これは単にフォロイング制御への切り換え時に前記初期
値を求めるために使われるだけであって、これをシーク
動作中から出力して実際のヘッド制御に使うわけではな
い、ということである。シーク制御はもっばらシーク制
御手段（シーク制御プログラム）により行なわれ、フオ
ロイング制御はもっばらフオロイング制御手段（フオロ
イング制御プログラム）により行なわれる。従って、上
記のディジタルフィルタの初期値を求める計算が、シー
ク制御に影響を与えることはなく、シーク制御が誤動作
することはない。

また、シーク動作終了前から始まる前記状態方程式の計
算において、その計算の開始時に初期条件（一種の初期
値）を与える必要があるが、この初期条件の値としては
零であってもよい。その理由は、上記のように、シーク
動作中に計算結果を実際の制御に使うわけではなく、ま
た、計算の開始時に零であっても、その後フオロイング
モードに切り換わる迄の間に何回も計算が行なわれるこ
とにより、この切り換え時点では状態変数は最適値に向
かってほぼ収斂しており、フオロイング制御はこの最適
値を初期値とする状態変数によって開始する結果、オー
バシュートが防止されると考えられるからである。

〔実施例〕

吹下に、本発明の実施例を図面により説明する。

第２図は、ディジタルセクタサーボ制御を用いた磁気デ
ィスク装置の実施例の構成を示すブロック図である。

２１は、ディスク２０の次々のセクタＳ、５−−−−−
−一の間（境界、各セクタの先頭部と考えてもよい）の
僅かな区間に設けたセクタサーボパターンである。セク
タサーボ方式とは、このセクタサーボパターン部２１に
記録されたトラック番号と位置情報を飛び飛びに検出し
て、この検出結果によりヘッドのシーク制御およびフオ
ロイング制御を行なう方式をいう。本実施例では、ディ
スクは３６００ｒｐｍで回転し、トラフ２１周当たりの
セクタ数は４３セクタ／周であるので、約３８８ｕｓｅ
ｃ（２５８０Ｈｚ）に１回の割合で（すなわち、セクタ
周期と等しいサンプリング周期をもって）サンプリング
することで、前記位置情報を取り出すことができる。ま
た、本実施例のセクタサーボ方式は、さきに第８図（ｆ
）により説明したように、位相補償用フィルタとしてマ
イコン制御によるディジタルフィルタを用いるディジタ
ル制御方式を採用する。

２５はヘッドアンプで、該アンプ２５によりディスク２
０の面からヘッドにより再生した微小な信号を増幅して
いる。２６はＡ　Ｇ　Ｃ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎ
　Ｃｏｎｔｒｏｌ）　Ａｍｐで、８亥アンプ２６により
出力振幅が一定となるように利得を制御している。

２４はバーストパターン２１からヘッドポジション信号
（位置情報）を再生する回路、２７は該ポジション信号
を一定間隔（前記サンプリングに間隔、サンプリング周
期）でマイコン（マイクロコンピュータ）２８に取り込
むためのＡＤＣ（アナログ・ディジタル変換器）である
。２２はＡＭ（アドレスマーク）検出回路、２３はグレ
イコード復調回路、２４はバーストパターン復調回路、
２９はパルスディテクタである。パルスディテクタ２９
はＡＧＣアンプ２６からの山波形をパルス化し、そのパ
ルス列から得られたトラック番号は、グレーコード復調
回路２３により復調されてバイナリデータ化され、マイ
コン２８に取り込まれている。ＡＭ検出回路２２は、サ
ーボエリアの始まりを示すＡＭパターンを検出して、そ
れにより、マイコン２８に、上記サンプリングを行なう
ための割り込みを起動する。このように、サンプリング
を行なう都度、割り込みをかけるので、割り込み周期は
サンプリング周期と同じである。２１０は、ＤＡＣ（デ
ィジタル・アナログ変換器）で、該ＤＡＣ２１０により
、マイコン２８がグレイコード復調回路２３およびＡＤ
Ｃ２７から取り込んだデータを基に、数値計算処理して
求めた制御量を、アナログ量に変換している。２１１は
、ｖＣＭ（ボイスコイルモータ）ドライバで、該Ｖ　Ｃ
Ｍドライバ２１１により、アナログ量に変換された制御
量に比例した電流が、ヘッド駆動用のＶＣＭに流される
。なお、第２図中、接続線に付した数字ｒＢ」、ｒ１２
」は、バスのビット数を示す。

第３図に、セクタサーボパターン２１の詳細を示す。区
間３１がサーボエリアで、この区間３１は約２５μｓで
ある。３２はＤＣイレーズ部で、これに統＜ＡＭパター
ン３５と対で、サーボエリアの始まりを検出するために
ある。３３は、グレーコード化された（あるトラックか
ら次のトラックに移るとき、１ビツトしか変化しないよ
うな符号形式をグレーコードといい、シークのためヘッ
ドがトラックを斜めに横切るとき、■トラックを越える
ようなトラック番号の読み誤りを生じないようにする符
号形式である）トラック番号で、隣接トラック間で位相
を揃えて記録されている。これは、シーク中に於いても
、ヘッドを通過するトラック番号を正しく取り込むため
である。３４は、トラック毎に順に位相を変えて記録さ
れたバーストパターンで、図に示すように、各トラック
の長平方向に４個のバーストパターンが形成されている
。該バーストパターンは、トラック内でヘッドの細かな
位置（トラック中心よりのずれ）を検出するためのポジ
ション信号（位置情報）として使用される。

次に、第２図および第３図により、第２図の実施例の動
作の概要を説明する。

それぞれのパターン、すなわち、ＡＭパターン３５、ト
ラック番号（グレイコード）３３．およびポジション信
号（バーストパターン）３４は、第２図のＡＭ検出回路
２２．グレイコード復調回路２３．およびバーストパタ
ーン復調回路２４で検出される。ＡＭ検出回路２２は、
サーボエリアの先頭で、マイコン２日に割り込みをかけ
る。割り込みを受は付けたマイコン２８はグレイコード
復調回路２３からトラック番号３３を取り込むことでヘ
ッドが位置しているトラック番号を認識し、さらにポジ
ション復調回路（バーストパターン復調回路）２４の出
力をＡ／Ｄ変換して取り込むことで、ヘッドの微小な変
位を検出する。バーストパターンから得られるポジショ
ン情報の他に、トラック番号を検出しなくてはならない
理由は、セクタサーボでは、サーボパターンが、すでに
述べたように３８８μｓｅｃに１回しか得られないため
、高速度でシークしている場合、１サンプリング周期（
３８８ｔＩｓｅｃ）の間に１０１−ラック以上のトラッ
クを通過することになり、シーク時にヘッド位置が認識
できなくなることを避けるためである。

次に、これらの情報をもとに、マイコン２８によりシー
ク制御とフオロイング制御を実現するためのアルゴリズ
ムを示す。まず、第４図にシーク制御構成をブロック図
で示す。シーク制御は、予め決められた加減速パターン
（目標速度曲線）に沿ってヘッドを移動させるために、
速度制御を行なっている。ヘッドの速度検出方法は、サ
ンプリングしたトラック番号と、１サンプリング前で得
られたトラック番号の差分てヘッド速度を算出する方法
によっている。第４図で記号Ｚ−１で示すブロック４５
は、１サンプル遅れを示すオペレータで差分４１の出力
としてヘッド速度が得られる。

目標速度４２は、現在ヘッドが位置しているトラックと
、目標トラックの差分、即ち残トラック数から、ＲＯＭ
のテーブル４４を参照して得ている。

現在速度４１と目標速度４２の差分て速度誤差４３が得
られるため、この値に適当なゲインＫｖｅｌ（アンプ４
６）を掛けＤＡＣ２１０に出力する。

この出力でＶＣＭを制御することによって、速度制御を
実現している。

第５図は、上記のシーク制御を実現するための制御フロ
ーチャートである。以下、フローに従って説明する。

５１はイニシャル処理で、サンプル番号（シーク制御に
おける第ｎ回目のサンプリング）ｎをｌにセットし、マ
イコン２８内に設けたＴ　ＲＫ　（０）という記憶エリ
ア（図示せず）に、現在ヘッドがフオロイングしている
トラック番号をストアしている。

５２は、サーボエリア３１の始まりを検出するために割
り込み待ちをしている状態を示す。ヘッドがサーボエリ
アに入って割り込みがかかると、５３以下の一連の処理
を実行する。

５３は、割り込みが入った瞬間のトラック番号を取り込
みＴ　ＲＫ　（ｎ）にストアしている。

処理５４で、その時取り込んだトラック番号が目標トラ
ックであるか判断し、目標トラックに一致していれば処
理５５のフォロイング制御に切り換える。目標トラック
に達していない場合は、シーク制御りを繰り返す。処理
５６は、現在取り込んだトラック番号Ｔ　ＲＫ　（ｎ）
から、ｌサンプル前に取り込んだトラック番号ＴＲＫ　
（ｎ−１）を引いている。サーボ割り込みは一定周期で
かかるため、この差分はヘッド速度とみなすことができ
、ＶＥＬ　（ｎ）にストアする。処理５７は、目標トラ
ックまでの残トラック数に応じて、目標ヘッド速度をテ
ーブル４４から引き出している。処理５８で、その目標
ヘッド速度と処理５６で計算した実ヘッド速度の差を計
算し、速度誤差Ｖ　Ｅ　ＲＲ（ｎ）を求めている。処理
５９では、速度誤差Ｖ　Ｅ　ＲＲ（ｎ）に、ゲインＫ　
Ｖ＠Ｌを掛け、ＤＡＣ２１０に出力している。

５１０で、サンプル番号を更新し、サーボ割り込み待ち
ブロック５２に戻している。

次にフオロイング制御について説明する。フオロイング
制御をするためには、従来アナログ制御ではリード・ラ
グ・フィルタが用いられており、これと同等なことを行
なうためには、これをディジタルフィルタ化すれば良い
。リード・ラグ・フィルタを状態方程式で記述すると、
次式のような一般式で記述できる。

状態方程式は、これをベクトル表示すると、Ｘ　（ｋ＋
　１　）　＝Ａ　−＆（ｋ）＋ｆＢ　−ｕ（ｋ）　　−
−−−−−（４）または、これを行列で示すと、 ［２：）冊）、　］＝　［（ｉｌ　　：”　］　ｌ沼１
［ｂｚ＋Ｆ：ａ：］。（ト） となる。

出力方程式は、ベクトル表示で、 ｙ　（ｎ）＝　Ｃ−ｚ　（ｋ）＋　［）　−ｕ　（ｋ）
　　−−−−−−−−４６）または、これを行列で示す
と、 ｙ（ｎ）＝［０１］　［、劃旨す。・ｕＱｄ・−・−（
７） となる。

ここで、ｎ、ｎ＋１．−・−・−１は、フオロイング制
御に関する第ｎ回目、第ｎ＋１回目、−・−・・、のサ
ンプリングを表し、仄（ト）＋Ｘｌ（ト）、ｘ２（ト）
はに回目のサンプリングにおける状態変数、ｚ　（ｋ＋
１）、ｘ＋　（ｋ＋１）、　Ｘｚ　（ｋ＋１）は（ｋ＋
１）回目のサンプリングにおける状態変数、ｕＧｃ）は
に回目のサンプリングにおける入力位置情報、ｙに）は
に回目のサンプリングにおける出力情報、Ａ。

ｅ、Ｃ，Ｄ、ａ、、ａ、、ｂ、、ｂ、、ｂ、はフォロイ
ング制御系のシステム構成により定まる定数である。

上記（５）式および（７）式は、分解して示すと、次の
ように書ける。すなわち、 状態方程式は、 ｙｔｔ　　（ｋ＋１）　−ｂｚ　　・ｕＱｃ）＋ａｚ　
ｙ（ｋ）−・−−−−−（８）Ｘｉ　　（ｋ＋１）−ｂ
、　　・ｕ（ｋ）＋ａ、ｙ（ｋ）＋ｘ、　（ｋ）−−一
−−−−−−−−−−・・（９）出力方程式は、 ７　（ｋ）　＝　ｂ　ｏ　　・ｕ　（ｋ）　＋　Ｘ　！
　（ｋ）　　−−−−−・−＝・−Ｑｌである。

上記の（８）、　（９）、　０（１）式を実現できる回
路は、第６図のブロック図のように構成される。

第６図で、ｕ（ｋ）は入力位置データ、ａｌ＋ａ２＋ｂ
ｅ、　　ｂｌ、ｂｔは定数、Ｚ−１はｌサンプリング周
期の遅延素子、ｘ、（ｋ）、ｘｚ（９）は状態変数、ｙ
［有］）は出力変数である。第６図の回路が（８）〜ａ
ω式を満足することは明らかである。

第７図は、フオロイング制御を行なうための制御フロー
チャートである。このフローチャートで実現しているこ
とは、ディジタルフィルタの計算である。以下、フロー
に沿って説明する。

７０は、イニシャル処理で、ここでは、サンプリング番
号ｋを０にし、状態変数ベクトルを０としている。

処理７１では、サーボエリアの始まりを検出するために
割り込み待ちをしている。ヘッドがサーボエリアに入っ
て割り込みがかがると、７２以下の一連の処理を実行す
る。

処理７２では、割り込みが入った瞬間のヘッド位置信号
Ｕ（財）をＡＤＣ２７によりＡ／Ｄ変換して取り込み、
ｐｏｓ（ト）にストアしている。

処理７３と７４では、その値をフィルタリングするため
に、ディジタルフィルタの計算をしている。処理７３が
状態方程式の計算、処理７４が出力方程式の計算を示す
。

処理７５では、出力方程式で求まった結果をＤＡＣ２１
０から出力し、ＶＣＭを制御している。

処理７６では、サンプル番号を更新し、サーボ割り込み
待ちブロック７１に戻している。

吹上の処理の繰返しにより、ディジタルフィルタが構成
できる。

ここでシーク制御からフオロイング制御に制御を切り換
える方法について考えると、シーケンシャルに制御を切
り換えた場合、ディジタルフィルタ計算の第１回目の状
態量虜（０）は不定である。

第７図のフローチャートでは、初期設定でＸ（０）−０
としているが、この方法では、先に述べたように、プロ
グラムの切り換え時に、ディジタルフィルタがトランジ
ェントを発生し、その影響でヘッドは大きくオーバシュ
ートする。このため整定時間が延びてしまう。

そこで、本発明では、特徴として、フオロイング制御に
移る直前の数サンプルの期間、シーク制御の他に、ディ
ジタルフィルタの計算のうち、状態方程式の計算を並列
処理する手段を加えている。

その処理を含めた全体のフローチャートを第１図に示す
。２重の枠で囲ったブロック１１〜１４の部分が、本発
明で加えた処理を示す。なお、第１図中、第５図および
第７図での処理と同一の処理を行なう部分については、
同一数字にダッシュを付して説明を省略する。

第１図で、処理１１は７２に類似した処理、処理１２は
７３に類似した処理、処理１４は７６に類似した処理で
ある。処理１１と処理１２は、シーク動作で残トラック
数が１トラツクとなるまでは飛ばされるが（行なわない
が）、残り１トラツクとなった時点から（処理１３）こ
の処理が加わり（前述のように、一般にはフオロイング
制御に移る前の４〜５サンプル間程度、計算を行なうが
、ここでは、その期間が目標トラックの１つ手前のトラ
ックから始まるとする。）、状態変数ｚ　（ｎ）は、ト
ランジェントを生じながら更新される。但しここで計算
される状態変数ｘ　（ｎ）は、シーク処理期間中は実際
の制御に全く使われることはなく、そのトランジェント
はシーク処理に影響を与えることは無い。そして、この
期間にディジタルフィルタのトランジェントが整定して
いれば、シークからフオロイングに制御を切り換えた際
、即ち１３の分岐でフオロイング制御側にブランチして
ディジタルフィルタによるフオロイング制御に切り換え
た際に、ディジタルフィルタは定常状態にあるため、ヘ
ッドのオーバシュートは大幅に低減できる。

よって本実施例によれば、シーク終了後の整定時間を短
縮する効果がある。

上記実施例では、サンプリング周期（セクタ間隔）が３
８８μｓｅｃであり、また、例えばトラック本数が３０
０本程度のシーク距離に対するシーク時間は２０ｍ５ｅ
ｃ程度かかるが、上記の状態変数の計算はシーク期間中
ずつと行なう必要はなく、シーク終了間際の４〜５サン
プリング周期、時間にして２〜３ｍｓ　ｅ　ｃ程度行な
えばほぼ最適初期値が得られるので十分である。それ以
上計算回数を増やしても効果はあまり変わらず、また、
マイコンを他の処理に用いる時間が制限される。

（なお、このシーク終了間際では、ヘッドは相当減速さ
れているので、上記２〜３ｍ５ｅｃ間に通過するトラッ
ク本数は１〜数本である。）上記実施例において、１回
の状態方程式の計算にはほぼ８０μｓｅｃの時間がかか
り、１回の出力方程式の計算にはほぼ２０μｓｅｃの時
間がかかる。したがって、１サンプリング周期（３８８
μ５ｅｃ）のうち、これらの計算に費される時間以外は
、マイコン２８は他の処理を行なう。

上述のように、最適初期値はヘッドの突入速度等の諸条
件で相当に変化するが、もしも諸条件に対する最適初期
値のばらつきが小さいならば、予め代表的な数種の条件
下での最適初期値を計算してこれをテーブル化しておき
、アクセス実行時にこのテーブルを参照し、所要の初期
値を選んでフオロイング制御に用いることもできる。た
だ、この方法は、最適初期値のばらつきが大きい場合テ
ーブル数が多くなる問題があるので、その場合は上記実
施例のようにアクセスの都度計算する方式が有用である
。

〔発明の効果〕

以上詳しく説明したように、本発明の磁気ディスク装置
のヘッド位置決め制御方式によれば、シーク制御からフ
オロイング制御への切り換えの際に、その切り換え直前
のシーク期間中にフオロイング制御系の位相補償用のデ
ィジタルフィルタの計算の一部を並列処理する手段を設
けたので、その切り換え時の状態変数の初期値として最
適値を設定することが可能となり、それによって、ディ
ジタルサーボ制御系で問題となる、シーク制御からフオ
ロイング制御への切り換え時のヘッドのオーバシュート
を大幅に低減することができ、整定時間を短縮できる等
、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヘッド位置決め制御方式の一実施例の
制御動作を説明するためのフローチャート、第２図は本
発明の一実施例によるディジタルサーボ制御方式の適用
される磁気ディスク装置のブロック図、第３図はセクタ
サーボ用サーボパターンの構成図、第４図はシーク制御
系の構成を示すブロック図、第５図はシーク制御の制御
動作を示すフローチャート、第６図はフオロイング制御
系における位相補償用のディジタルフィルタの構成を示
すブロック図、第７図はフオロイング制御の制御動作を
示すフローチャート、第８図（ａ）ないしくｆ）は−船
釣なヘッド位置決め制御系の説明図である。 ２０・−・−磁気ディスク、２Ｌ−・・・セクタサーボ
パターン、２２・−・−アドレスマーク検出回路、２３
−・・−グレイコード復調回路、２４−・−・−バース
トパターン復調回路、２５−・−・ヘッドアンプ、２６
−−−−−・−ＡＧＣアンプ、２７−・＝ＡＤ変換器、
２８−・−・−マイクロコンピュータ（ディジタルフィ
ルタ）、２９−・・・・−パルスディテクタ、３１−−
−一−・−・−セクタサーボパターン部、３２・−・−
ＤＣイレーズ部、３３・−・−グレイコード部（トラッ
ク番号）、３４−−−−−−−バースト部（ポジション
）、３５−・−・−・・アドレスマークパターン、４１
−・−ヘッド速度、４２−−−−−−・目標ヘッド速度
、４３・−・・−速度誤差、４４−・−ＲＯＭテーブル
、４５−−−−−−＝　１サンプリング周期遅延素子、
４６−−−−−・−アンプ、２１０・−・・−・−ＤＡ
変換器、２１１−・−ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）ド
ライバ。 く χＯ 〜 ｒつ ！ 第５図 第６図 第７ 図 箆８因 （Ｃ） 第 図 （ｂ） 第８ 図 （ｅ） ア （ｆ） ア ディジ゛タルフィルク盲すｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気ディスクから再生した位置信号に基いて、ヘッ
   ドを目標トラックに向けて移動するシーク制御を行ない
   、ついで、前記ヘッドを目標トラックの中心に位置決め
   するフオロイング制御を行なう磁気ディスク装置のヘッ
   ド位置決め制御方式において、前記フオロイング制御の
   制御系の位相補償に用いるディジタルフィルタと、前記
   シーク制御から前記フオロイング制御への制御モード切
   り換えの際に、その切り換え直前の所定期間、シーク制
   御を行ないながら前記フオロイング制御で用いるディジ
   タルフィルタの計算の一部を並列処理する手段とを具備
   したことを特徴とする磁気ディスク装置のヘッド位置決
   め制御方式。 ２、並列処理する手段は、前記位置信号を前記ディジタ
   ルフィルタに前記切り換え直前の数サンプリング期間に
   亘つて取り込み、前記計算を行なうように構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置のヘッド
   位置決め制御方式。