JPH02304782A - 磁気デイスク装置の制御方法 - 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、磁気ディスク装置において、初期位置や初期
速度のばらつきによらず、目標トラックに位置決めする
位置制御を所定の性能にすることができる制御方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来の磁気ディスク装置の制御方法は、特開昭５ｇ−１
９４１７３号に記載のように、磁気ヘッドを目標トラッ
クに移動させる速度制御から、目標トラックに位置決め
する位置制御へ速度によって移行せしめ、その時点の初
期速度に応じて位置検出ゲイン、速度検出ゲインを調整
するようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術については、以下の点について配慮されて
おらず、問題があった。まず、上記従来技術では、速度
制御から位置制御への移行を速度によって行っている。

このため、速度が比較的大きく検出精度が良好な場合は
よいが、位置制御に近づいて速度が低下してくると検出
精度が悪くなるので、上記移行が不正確になる。さらに
、磁気ディスク装置では適当な速度検出器がないため固
有の速度検出器を用いることは少なく、位置を近似微分
して速度を得る場合が多いので、速度が低下してくると
検出精度が悪くなる。以上のことから、移行する時点の
速度にかなりのばらつきが生じてくることになる０本来
位置のばらつきは避けられないが、さらに位置のばらつ
きが大きくなる。

しかし、位置のばらつきによって生ずるオーバーシュー
ト量についての配慮がされておらず、オーバーシュート
量は位置によって一定にならないという問題があった。

仮に移行を位置で行うようにしたとして、オーバーシュ
ート量を位置に関係なく一定にできないとしても、今度
は、速度のばらつきが生ずるのでやはりオーバーシュー
ト量を一定にすることはできない。

次に、上記従来技術では１位置制御のブロック図として
、速度検出器によってつくられるマイナループを有する
ものに関して、この速度検出器のゲインを調節する方法
を提示している。しかし、前述したことから磁気ディス
ク装置の位置制御においては、速度検出器を用いること
はほとんどなく、位置制御ループに対して位相補償用フ
ィルタを直列に入めり方法で代用している。このような
位置制御を用いることについては配慮されておらず、位
置検出器ゲインや速度検出器ゲインを調節する方法は採
用できないという問題があった６本発明の目的は、速度
もしくは位置によって速度制御から位置制御に移行する
時点の速度及び位置のばらつきによらず、位置制御を所
定の性能に保つ、たとえばオーバーシュート址を一定の
値にすることによって、目標トラックに対し所定の時間
で所定の位置決め精度を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、磁気ヘッドを目標トラック
に移動させる速度制御と、目標トラックに位置決めする
位置制御から成る磁気ディスク装置の制御方法において
、位置もしくは速度によって速度制御から位置制御へ移
行せしめ、その時点の初期位置及び初期速度に応じて１
位置制御の初期操作量及びカットオフ周波数を調整する
ようにしたものである。

〔作用〕

位置もしくは速度によって速度制御から位置制御に移行
せしめ、その時点の初期位置及び初期速度に応じて、位
置制御の初期操作量及びカットオフ周波数を調整するこ
とによって、位置制御を所定の性能に保つ、たとえばオ
ーバシュート量を一定の値にすることができる。これに
よって、目標トラックに対し所定の時間で所定の位置決
め精度を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を引用して説明する。

第１図は、磁気ディスク装置の磁気ヘッドを制御するシ
ステムの構成を示すブロック図である。

１は円板で、この円板に同心円状のトラックを形成して
このトラックに磁気信号でデータを記録再生することが
できる。このうち最下面をサーボ面として使用し、各ト
ラックに中心を示すサーボ信号を記録しである。これ以
外の面はデータ面として使用する。２は、円板を回転さ
せるスピンドルモータである。３は、データ信号を読み
書きするデータ用磁気ヘッド、４はサーボ信号を読むサ
ーボ用磁気ヘッドである。これらはキャリジ５に一体と
なって保持されている。サーボ面サーボ方式の磁気ディ
スク装置ではサーボ用磁気ヘッド４をサーボ面の目標ト
ラックに移動し、位置決めすれば、データ用磁気ヘッド
も同時にデータ面の目標トラックに移動し１位置決めさ
れる。

サーボ用磁気ヘッド４で読み取られたサーボ信号、例え
ばモディファイダイピットパターンはサーボ信号復調回
路によってトラック中心からのずれに比例した位置を表
わすポジション信号として再生される。蓮度制御８は、
ポジション信号のゼロクロスをカウントすることによっ
て目標トラックを認識し、現在トラックとの差を求めて
、この差に応じて予め決められた目標速度になるように
速度をフィードバック制御し、磁気ヘッドを目標トラッ
クに移動させる。また、位置制御９は、ポジョン信号が
ゼロになるように位置フィードバック制御し、磁気ヘッ
ドを目標トラックに位置決めする。速度制御８から位置
制御９への移行条件は、位置もしくは速度で予め決めら
れており、移行制御１０でこれを監視し、その時点にお
いて切換スイッチ１１を切り換える。いずれかの制御の
操作量はパワアンプ１２によってボイスコイルモータ６
を駆動する電流に増幅される。

第２図は、第１図の磁気ヘッドを目標トラックに位置決
めするシーケンスを示したものである。

（ａ）はパワアンプを駆動する電流もしくは操作量、（
ｂ）は磁気ヘッドの速度、（Ｑ）は磁気ヘッドで読み取
るサーボ信号で位置を表わしている。

目標トラックから離れているときは、高速で磁気ヘッド
を移動させるために速度を加速から減速に切り替えるよ
うに電流を切り替える速度制御８を行う。特に減速時に
は速度制御から位置制御への移行時点における速度もし
くは位置を正確に制御するために目標速度パターンに追
従させる速度制御を行うのが一般的である。目標トラッ
クの近傍の所定位置もしくは所定速度において、速度制
御から位置制御に移行する。本実施例においては。

位置ｘｏによって速度制御から位置制御に移行させる場
合について説明するが、速度によって移行させる場合も
同様に取り扱うことができる。機械系の共振や回路実現
上の制約があって位置制御のループ帯域やダンピングを
高くとれないために、位置制御に移行させたときのの初
期速度ｖｏによって目標トラックから向う側にオーバー
シュートＸｓが生ずる。またややオーバーシュートする
ようにしておかないと、目標トラックに達するまでにか
えって時間を用する場合を避けるために、通常ややオー
バーシュートするように設計する。

移行する位置ｘｏを正確に検知できず移行時点に遅れが
でる場合、初期位置にばらつきが生じまた移行速度で初
期速度ｖｏがばらつく場合などがあって、このオーバー
シュートｆｔ　ｘ　ｓやオーバーシュートする時間ｔｓ
が大きくなったり、また目標トラックへ整定する時間ｔ
ｅが長くなったりすることがあるので不都合であるにれ
に対し、本発明においては、移行時点の初期位Ｍ　ｘ　
（０）及び初期速度ｖｏに応じて、位置制御の初期操作
ｉｍ。

及びカットオフ周波数ω０を調整し、このオーバーシュ
ート量ＸＳ　を一定に保つようにしたものである。

次に第３図のブロック図において本発明の制御回路の機
能を解析的に説明する。１３．１４の積分要素は、パワ
アンプ、ボイスコイルモータ、機構糸のモデルでありに
＾はこれらのゲインを総合した値とする。

ここには移行時点の初期条件として、時点の初期位置ｘ
ｏと初期速度ｖｏを付加している。

位相補償フィルタ１５は、この位置フィードバックルー
プのループ帯域を決めるゲインＫｐと、位相を補償し安
定性とダンピングを決める位相進みフィルタから構成さ
れる。Ｔ　１１　Ｔ　２はこの位相進みフィルタの時定
数である。１６は、初期位置ｘＯと初期速度ｖＯに応じ
て、この位相補償フィルタを調整して、位置制御系のカ
ットオフ周波数ω０を演算する機能と、初期操作量ｍＯ
を決める機能を有する演算回路である。

図の実施例では１位置制御部９を個別のアナログＩＣに
よる回路で実現するようなもので説明するが、これと同
じ機能をマイクロコンピュータのプログラムとしてディ
ジタル化することも可能である。

第３図において、磁気ヘッドの位置ＸＨは、トラック位
置Ｘ、に対する応答、初期操作量ｍＯに対する応答、初
期速度ｖＯに対する応答、初期位置ＸＯに対する応答の
和で表わされる。ここでは。

初期操作量を初期条件に対する応答のみを評価する。

初期操作量ｍｏに対する磁気ヘッドの応答は次式で表わ
される。

Ｔｌ５ａ＋Ｓ”＋ＫＰＫＡＴ２Ｓ＋ＫＰＫＡ　　Ｓ・・
・（１） 初期速度ｖｏに対する磁気ヘッドの応答は、次式で表わ
される。

ＴｘＳ’＋Ｓ”＋ＫＰＫＡＴ２Ｓ＋ＫＰＫ＾・・・（２
） 初期位置ｘｏに対する磁気ヘッドの応答は、次式で表わ
される。

ＴＩＳ　Ｂ＋Ｓ”＋ＫｐＫＡＴｚＳ＋ＫＰＫＡ・・・（
３） ここで、説明を簡略化するためＫｐＫ＾＝ωｏＺ（ω０
：カットオフ周波数）、Ｔｚ＝２／ω０として上式を近
似するとそれぞれ次式となる。

これから磁気ヘットの位置ＸＨは１次式となる。

ＸＨ：ＸＨ１＋ｘＨｘ＋ｘｏａ　　　　　　　　　・＝
（７）・・・（８） これから磁気ヘッドの速度ＶＨは、次式となる。

ｖｎ＝ｖｕｚ＋ｖＨｚ＋ｖｏａ　　　　　　　　　　°
−（１１）−ωａｔ ｖＨｌ：：　ｔ　ａ　　　　　ｎｏ　　　　　　　　　
−（１２）目標トラックからのオーバーシュートｆｆ１
ｘＨ（ｔｓ）は、およそＶＨ：Ｏの時点ｔｓにおいて生
ずる。

これから初期位置ｘＯ及び初期速度ｖｏに対して、初期
操作量ｍｏ及びカットオフ周波数ωＯを調整して＋　ｘ
Ｈ（ｔｓ）を所定の大きさにすることができることがわ
かる。カットオフ周波数初期操作量演算回路１６では、
初期位置ｘｏと初期速度ＶＱが与えられるたとき、（１
６）式を解いてｘＨ（ｔｓ）＝所定値という式を演算し
て初期操作量ｍｏとカットオフ周波数ω０を求める。こ
れをオンラインで計算することは、事実上不可能である
から、第１表のように、予めテーブルを作成しておいて
、これを参照するのが得策である。

第　　１　　表 速度制御から位置制御の移行を位置で行うときには、初
期位置のばらつきは少ないと考えられるので、これに対
する初期速度のばらつきの最大値と最小値を考慮してテ
ーブルを作成しておけば、必要な精度で初期操作量とカ
ットオフ周波数を求めることができる。ただし、セクタ
サーボ方式で位置決めする方式においては、移行時点に
サンプリング遅れが生ずるので、初期位置及び初期速度
いずれのばらつきも大きくなる。このような方式におい
ても、本発明の方法は有効に作用する。

なお、カットオフ周波数は、主として位置制御のループ
ゲインで表わすことができるから１位置制御の要素のゲ
インを調節することでも等価となる。

以上のように本実施例ではサーボ面サーボ方式で位置決
めする方式で説明しているので、アナログＩＣでつくら
れる位相補償フィルタは第３図９に示したような連続時
間の伝達関数で表わされるものが代表的なものである。

一方、セクタサーボ方式で位置決めする方式においては
、位相補償フィルタはマイクロコンピュータのソフトウ
ェアとしてのディジタルフィルタになるので離散時間の
伝達関数で表わされるものになる。この場合も同様の機
能のものを実現することができる。

また、説明を簡略化するため近似を用いて結論を渾いて
いるが、この近似をしないでも同様の結果を導くことが
できる。さらに１位置制御を所定の性能に保つというこ
とでオーバーシュート量に着目して説明したが、オーバ
ーシュートに至る時間ｔｓや整定時間ｔ。などを一定に
保つように調整することも同様の考え方によってできる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、速度制御から位置制御に移行する時点
の初期位置、初期速度によらず、位置制御を所定の性能
に保つことができる。例えば、オーバーシュート量を常
に一定の値にすることができるので、所定の目標トラッ
クに位置決めする時間及び位置決め精度を得ることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の磁気ディスク装置の制御方
法の全体構成図、第２図は本発明の制御動作を示すタイ
ムチャートで（ａ）図は電流、（ｂ）は速度、（Ｃ）図
はサーボ信号のタイムチャートを示す、第３図は本発明
の一実施例のブロック図である。 １・・・円板、２・・・スピンドルモータ、３・・・デ
ータ用磁気ヘッド、４・・・サーボ用磁気ヘッド、５・
・・キャリジ、６・・・ボイスコイルモータ、７・・・
サーボ信号復調回路、８・・・速度制御、９・・・位置
制御、１ｏ・・・移行制御、１１・・・切換スイッチ、
１２・・・パワアンプ、１５・・・位相補償フィルタ、
１６・・・カットオフ帛　　／　　囚 給　２　ロ ーｉ　ｗ＋＊−＜ｈト晴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁気ヘッドを目標トラックに移動させる速度制御と
   、目標トラックに位置決めする位置制御から成る磁気デ
   ィスク装置の制御方法において、位置もしくは速度によ
   つて速度制御から位置制御へ移行せしめ、その時点の初
   期位置及び初期速度に応じて、位置制御の初期操作量及
   びカットオフ周波数を調整するようにしたことを特徴と
   する磁気ディスク装置の制御方法。