JPH0294079A - データ記録デイスク・フアイル - Google Patents

データ記録デイスク・フアイル

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JPH0294079A
JPH0294079A JP1182735A JP18273589A JPH0294079A JP H0294079 A JPH0294079 A JP H0294079A JP 1182735 A JP1182735 A JP 1182735A JP 18273589 A JP18273589 A JP 18273589A JP H0294079 A JPH0294079 A JP H0294079A
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シイー―ミング・シイー
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    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
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    • G11B5/5556—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks using fine positioning means for track acquisition separate from the coarse (e.g. track changing) positioning means with track following after a "seek"
    • G11B5/556—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks using fine positioning means for track acquisition separate from the coarse (e.g. track changing) positioning means with track following after a "seek" control circuits therefor
    • G—PHYSICS
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    • G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
    • G11B21/02—Driving or moving of heads
    • G11B21/10—Track finding or aligning by moving the head ; Provisions for maintaining alignment of the head relative to the track during transducing operation, i.e. track following
    • G11B21/106—Track finding or aligning by moving the head ; Provisions for maintaining alignment of the head relative to the track during transducing operation, i.e. track following on disks

Landscapes

  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、データ記録ディスク・ファイルにおける読み
書きヘッドの位置決め用サーボ制御システムに関する。
より詳しくは、本発明は、ボイス・コイル・モータ（Ｖ
ＣＭ）への電流を測定するのではなく、状態推定アルゴ
リズムを用いるディジタル・サーボ制御システムに関し
、状態推定アルゴリズムではＶＣＭへの電流はモデル化
される。
Ｂ、従来技術 ディスク・ファイルは、情報を含む同心データ・トラッ
クを備えた回転ディスク、様々なトラック上にデータを
読み書きするためのヘッド、及びヘッドを所望のトラッ
クに移動してこれを読み書き動作中にトラック中心線上
に維持するための、支持アーム・アセンブリによってヘ
ッドに接続されたアクチュエータを用いる情報記憶装置
である。ヘッドを所望のトラックに移動することは、ト
ラック・アクセス動作または「シーク動作」と呼ばれ、
読み書き動作中にヘッドを所望トラックの中心線上方に
維持することは、トラック「フォロー動作（追従）」と
呼ばれる。
アクチュエータは、典型的には、永久磁気固定子の磁界
中を移動可能なコイルを含む、「ボイス・コイル・モー
タＪ　　（ＶＣＭ）である。ボイス・コイル・モータに
電流を供給すると、コイルが、したがってそれに接続さ
れたヘッドが半径方向に移動する。コイルの加速度は供
給される電流に比例し、理想的には、ヘッドが所望トラ
ック上方で完全に静止している場合、コイルへの電流が
存在しないことになる。
ディスク上に比較的高密度のデータ・トラックを有する
ディスク・ファイルでは、ヘッドを効率的にトラック相
互間で移動させ、読み書き動作中ヘッドを精確に所望ト
ラックの中心線上方に維持するため、サーボ制御システ
ムを組み込むことが必要である。これは、専用サーボ・
ディスク上、または等角度で隔置されデータ・ディスク
上のデータ相互間に散在するセクタ上に前もって記録し
たサーボ情報を利用することによって実現される。
読み書きヘッド（または専用サーボ・ディスクを使用す
る場合には、専用サーボ・ヘッド）によって検知された
サーボ情報を復調して、ヘッドの最も近いトラック中心
線からの位置誤差を示す位置誤差信号（ＰＥＳ）を発生
させる。
ディスク・ファイルのディジタル・サーボ制御システム
では、マイクロプロセッサが、制御信号アルゴリズムを
利用して、位置誤差信号、ボイス・コイル・モータ電流
、ヘッド速度など、いくつかの状態変数のディジタル値
に基づいて、ディジタル制御信号を算出する。ディジタ
ル制御信号をアナログ信号に変換して増幅し、ボイス・
コイル・モータに入力電流を供給する。このようなディ
ジタル・サーボ制御システムは、米国特許第４４１２１
６１号明細書に記載されている。この特許では、ディジ
タル制御信号を前の制御信号と前の位置誤差信号の値と
から繰り返し算出する。
本出願人の米国特許箱４６７９１０３号明細書に記載さ
れているような、ディジタル・ディスク・ファイルのサ
ーボ制御システムにおける最近の発展は、アクチュエー
タへの制御信号の算出の一環として、状態推定アルゴリ
ズムを使用して、ヘッドの状態（すなわち、位置、速度
、加速度）を推定するシステムである。この種のシステ
ムでは、マイクロプロセッサが、離散的なサンプリング
時に、位置誤差信号及びボイス・コイル・モータ入力電
流に対応するディジタル値を受は取って、状態推定アル
ゴリズムの使用により、ディジタル制御信号を算出する
。次いで、ディジタル制御信号をアナログ信号に変換し
て、電力増幅器制御信号を生成する。次に、電力増幅器
は、新たなボイス・コイル・モータ入力電流を発生させ
る。このようなディジタル・サーボ制御システムで制御
すべき物理プラントの状態を推定する方法では、推定量
定数の使用が必要であり、その誘導は、フランクリン（
Ｆｒａｎｋｌ　ｉｎ　）及びバラエル（Ｐｏｗｅｌｌ　
）の著書、「動的系のディジタル制御（Ｄｉｇｉｔａｌ
　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆＤｙｎａｍｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ
）　Ｊ　１アデイソン・ウニズリ−出版社（１９８３年
）刊、第６章、Ｉ）１）、１３１〜１３９に記載されて
いる。ディスク・ファイルの場合、これら推定量定数は
、コイル及びヘッド／アーム・アセンブリの移動質量、
ボイス・コイル・モータの力の係数（入力電流１単位当
りコイルに加えられる力）、ＶＣＭ？Ｅ力増幅器の利得
、位置誤差信号の利得、位置誤差信号のサンプリング間
隔（位置誤差信号のサンプリング時間）など、ディスク
・ファイルのいくつかの物理的パラメータの値に依存し
ている。
ます、第６図を参照すると、米国特許第４６７９１０３
号明細書に示されるようなディジタル・サーボ制御シス
テムの単純化した構成図が示されている。１対のディス
ク１０，１２が、ディスク・ファイル駆動モータ１６の
軸１４上に支持されている。各ディスク１０，１２は、
それぞれ２つの面２０，２２及び２．４．２６を宵する
。この説明では、ディスク１０上の面２０及びディスク
１２上の面２４．２６を、データ記録面とする。ディス
ク１０上の面２２は専用サーボ面であり、前もって記録
したサーボ情報だけを含む。
ディスク１０上のサーボ情報は同心トラック中に記録さ
れ、位置情報は、通常サーボ面２２上の隣接するサーボ
・トラックの交点が半径方向で面２０．２４．２６上の
データ・トラックの中心線と整列するように書き込まれ
る。
データ・ディスク及びサーボ・ディスク上の特定トラッ
クは、ヘッド３０１３２．３４．３６によってアクセス
される。各ヘッドはそれぞれ当該のディスク面と関連し
、関連するアーム・アセンブリによって支持される。ヘ
ッド３０．３２．３４．３６は、共通アクセス手段すな
わちボイス・コイル・モータ４０などのアクチュエータ
に取り付けられている。したがって、ヘッド３０．３２
．３４．３８はすべて、その当該ディスク面上の半径方
向位置に関して、互いに一定の関係に保たれている。
サーボ・ヘッド３２によって読み取られた信号は、増幅
器４２に、次いで復調器４４に入力される。サーボ面２
２上のサーボ位置情報を復調器４４で復調して、１次波
形（ＰＥＳＰ）及び方形波形（Ｐ　Ｅ　Ｓ　Ｑ）と呼ぶ
、２個の別々のアナログ波形を発生させる。復調器４４
からのアナログＰＥ５Ｐ信号及びＰＥ５Ｑ信号を、それ
ぞれ、アナログ・ディジタル変換器５８と５９に送る。
任意のサンプル時の、ＰＥ５Ｐ及びＰＥ５Ｑの離散値を
、ＰＥ５Ｐ　（ｎ）及びＰＥ５Ｑ　（ｎ）で表す。ただ
し、ｎは各ディジタル・サンプルの時間指標を表す。
マイクロプロセッサ５０は、データ・バス５４及びアド
レス・バス（図示せず）により、読み書きメモリ（ＲＡ
Ｍ）５２やプログラマブル読取り専用メモリ（ＦＲＯＭ
）５３など、適当な記憶装置に接続されている。マイク
ロプロセッサ５０は、前掲の第４６７９１０３号特許明
細書中に記載されているような制御信号アルゴリズムを
使って、制御信号Ｕ　（ｎ）を発生させる。制御信号Ｕ
　（ｎ）は、ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）６
２に出力され、積分電力増幅器（ＩＰＡ）６４によって
積分され増幅されて、ボイス・コイル・モータ４ｏへの
アナログ電流ｉ　（ｔ）を発生する。アナログ電流ｉ　
（ｔ）は、アナログ・ディジタル変換器６０にフィード
バックされる。変換器６０は、ディジタル電流信号ｉ　
（ｎ）をマイクロプロセッサ５０に供給する。したがっ
て、マイクロブロセッす５０は、離散的サンプル時に入
力として、ディジタル・アクチュエータ電流ｉ　（ｎ）
とディジタル・ヘッド位置誤差信号ＰＥ５Ｐ　（ｎ）及
びＰＥ５Ｑ　（ｎ）を受は取る。マイクロプロセッサ５
０は上記の第４８７９１０３号特許明細書に記載されて
いるような従来の論理を使って、ＰＥ５Ｐ（ｎ）及びＰ
Ｅ５Ｑ　（ｎ）の値から実際の位置誤差信号ＰＥＳ　（
ｎ）を算出する。また、データ・バス５４を介するマイ
クロプロセッサ５ｏへの入力として、ディスク・ファイ
ル制御機構（図示せず）からのシーク・コマンド信号が
示しである。
シーク・コマンド信号は、ヘッドを位置決めし直すべき
先の目標トラックを識別するディジタル値である。
状態推定アルゴリズムについては第４６７９１０３号特
許明細書により詳しく記載されているが、その単純化し
た流れ図を、従来技術を例示する目的で第７図に示す。
ます、マイクロプロセッサ５０は、推定ヘッド位置Ｘｅ
、速度Ｖ　ｅ　１加速度ＡｅをそれぞれＸｍａＸｌｏｌ
ｏの値に設定することにより、ボイス・コイル・モータ
４０の状態を初期設定する。この説明では、これは制御
信号Ｕの最初の算出であると仮定しているので、カウン
タｎはＯに設定される。次いで、マイクロプロセッサ５
０は、実際のヘッド位置Ｘａを算出するのに必要なＰＥ
５Ｐ及びＰＥ５Ｑのディジタル値を入力する。次に、Ｘ
ａと前回の予測更新値から予測したヘッド位置Ｘｐとの
差として誤差項ｅを算出する。誤差項ｅと予測したヘッ
ド位置Ｘｐ及び速度Ｖｐに基づいて、推定ヘッド位置Ｘ
ｅ及び速度Ｖｅを算出する。さらに、ボイス・コイル・
モータに作用するある種の低周波または定常状態パイア
スカを補償するのに必要なアクチュエータ電流の推定値
を「ウィンプツシ」推定値Ｗｅとおく。
次いで、検知されたアクチュエータ電流ｉをマイクロプ
ロセッサ５０によって入力しそれを使って、推定ヘッド
加速度Ａｅを算出する。次いで、指示速度Ｖｃと推定ヘ
ッド速度Ｖｅの差に基づいて速度誤差信号Ｖｅｓを算出
する。次いで、実際の制御信号Ｕを算出し、ディジタル
・アナログ変換器６２に出力する。状態推定アルゴリズ
ムによって生成された制御信号は、前回の制御信号、速
度誤差信号Ｖｅ　ｓｌ及び推定ヘッド加速度の関数であ
り、推定ヘッド加速度は、測定されたボイス・コイル・
モータ電流の関数である。制御信号の出力に続いて、状
態変数Ｘｐ１Ｖｐ、Ｗｐの予測値が更新される。これら
の予測項は、前回の制御信号、前回の測定ボイス・フィ
ル・モータ電流、前回の推定ヘッド位置、ヘッド速度、
ウィンプツシならびにディスク・ファイルの物理パラメ
ータを定義する推定量定数の関数である。カウンタｎを
更新し、次いで、予測項を状態変数推定値を算出するた
め次のサンプル中で使用する。
Ｃ０発明が解決しようとする問題点 従来技術のディジタル・サーボ制御システムでは、アナ
ログ・ボイス・コイル・モータ電流を測定し、アナログ
・ディジタル変換器によってディジタル形式に変換する
。この測定されたボイス・コイル・モータ電流は、２つ
の理由から必要である。第１に、電力増幅器が飽和状態
にないトラック・フォロー動作中または短時間シーク中
には、閉ループ制御を実行するのに測定電流が必要であ
る。第２に、電力増幅器が飽和されている長時間シーク
中に、状態推定機構が正確にヘッド速度を予測できるよ
うにするために、コイル電流のディジタル値が必要であ
る。したがって、状態推定機構を使用するディスク・フ
ァイルのディジタル・サーボ制御システムでは、正確な
ボイス・フィル・モータ電流情報を保持しながら、アナ
ログ・ディジタル変換に付随するハードウェア・コスト
及び時間遅延をなくすことが望ましい。
Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明は、ボイス・コイル・モータ電流を測定するので
なく、モデル化し、そのため、実際のボイス・コイル・
モータ電流をアナログ・ディジタル変換する必要がなく
なった、状態推定機構を用いるディスク・ファイルのデ
ィジタル・サーボ制御システムである。
ボイス・コイル・モータ電流を、直接電力増幅器への入
力端にフィードバックし、そこでアナ口グ制御信号と合
計する。これにより、積分電力増幅器が、宵効に線形の
入出力特性をもつ低帯域ろ波電力増幅器に変わる。すな
わち、電力増幅器が飽和していないときは、ボイス・コ
イル・モータ電流のフィードバックを伴う電力増幅器の
線形特性に基づいて、ボイス・コイル・モータ電流を容
易にモデル化できる。電力増幅器が飽和している長時間
シーク中は、ボイス・コイル・モータ電流の線形モデル
では正確でない。ディスク・ファイルのこの動作段階の
間は、飽和中の既知のボイス・コイル・モータ特性に基
づいて、ボイス・コイル・モータ電流をモデル化する。
ボイス・フィル・モータ電流の飽和モデルは、逆起電力
（ＢＥＭＦ）とコイル電流上昇時間の効果を取り込んだ
ものである。
ディジタル・サーボ制御システム中のマイクロプロセッ
サは、いつ電力増幅器が飽和しているかを決定すること
により、どのボイス・フィル・モータ電流モデルを使用
すべきか決定する。好ましい実施例では、マイクロプロ
セッサが、指示速度と推定速度の差である速度誤差の値
に基づいて電力増幅器が飽和か不飽和かを決定する。速
度誤差が所定のしきい値よりも大きい場合、電力増幅器
は飽和され、ボイス・コイル・モータ電流の飽和モデル
を用いて、ボイス・コイル・モータ電流の推定量を得る
。本発明は、アナログ・ディジタル変換回路をなくすこ
とによって、サーボ制御システムのコストを削減するだ
けでなく、ボイス・コイル・モータ電流のアナログ・デ
ィジタル変換を実施するための遅延時間をなくすことに
よって、全体的性能をも改善する。
本発明の利点は、特に、本発明が、直接ディジタル化位
置誤差信号チャネルをも含み、そのためサーボ・システ
ムにおける他の唯一のアナログ・ディジタル回路、すな
わち位置誤差信号のアナログ・ディジタル変換も基本的
に不要になる、ディジタル・サーボ制御システムに組み
込む場合、とくに顕著である。
Ｅ、実施例 本発明によるディジタル・サーボ制御システムの単純化
した構成図を第１図に示す。第６図の従来技術の図と比
較することにより、本発明では、積分電力増幅器（ＩＰ
Ａ）６４の入力端にボイス・コイル・モータ電流ｉ　（
ｔ）がフィードバックされ、増幅器６４でボイス・コイ
ル・モータ電流がアナログ制御信号Ｕ　（ｔ）と合計さ
れることに留意されたい。実際のハードウェア実施例で
は、積分電力増幅器６４の所望の帯域幅と合致するよう
に、フィードバック経路で利得が得られる。基本的に、
このフィードバック経路によって、積分電力増幅器６４
は、線形の特性をもつ低域ろ波型力増幅器に変わる。こ
うすると、積分電力増幅器がその線形の範囲で動作して
いるとき、すなわちトラック・フォロー動作中及び短時
間シーク中に、ボイス・コイル・モータ電流が正確に測
定できる。
すなわち、アナログ・ディジタル変換器６０（第６図）
が不要となる。
また、第６図との比較により、アナログ・ディジタル変
換器５８．５９及び復調器４４の代りにディジタル化位
置誤差信号チャネル（ＤＰＥＳ）６６が使用されること
に留意されたい。ディジタル化位置誤差信号チャネル（
ＤＰＥＳ）８６は、ヘッド位置情報をアナログ電圧でな
くディジタル語で表し、そのため個別のアナログ・ディ
ジタル変換器５８．５９　（第６図）が不要になる。第
１図に示したディジタル化位置誤差信号チャネル自体が
本発明ではないが、本発明の利点が最も発揮されるのは
アナログ・ディジタル変換器のないディジタル制御シス
テム中であるので、本明細書で説明する。ただし、本発
明は、サーボ信号を離散的に復調し、アナログ・ディジ
タル変換゛してＰＥ５Ｐ及びＰＥ５Ｑを形成する、第６
図に示した従来技術の技法に対しても充分適用できる。
本発明による状態推定機構及び制御信号の計算に関する
流れ図を第２図に示す。第２図の初期設定ブロックに関
して、ヘッド位ｅ　Ｘ　ｅ　Ｎヘッド速度Ｖ　ｅ　Ｎボ
イス・コイル・モータ電流１ｅｓウインプツシＷａの４
個の状態変数がある。これらの推定値の初期設定に続い
て、ＰＥ５Ｐ及びＰＥ５Ｑのディジタル値をディジタル
化位置誤差信号チャネル６６からマイクロプロセッサ５
０に入力する。
次いで、次の計算ブロックで、マイクロプロセッサは、
ヘッド位置Ｘａ及び推定機構の誤差ｅを上記のように算
出する。
Ｘａ及びｅの算出に続いて、シーク決定を行なう。サー
ボ・システムがシーク中でない、すなわちヘッドをある
データ・トラックから別のデータ・トラックへ移動中で
ない場合、サーボ・システムはトラック・フォロー・モ
ードである。次いで、線形モデル推定ブロックで、ボイ
ス・コイル・モータ電流の線形モデルに基づく推定状態
を表す、行列の形で表された下記の方程式に従って、４
つの状態変数を推定する。
次に、速度誤差信号Ｖｅｓを算出する。次いで、制御信
号Ｕを算出し、それをディジタル・アナログ変換器６２
に出力する。第７図の従来技術の方法との比較により、
ＰＥ５Ｐ及びＰＥ５Ｑの入力とＵの入力の間に、ボイス
・コイル・モータ電流のディジタル測定値を入力するた
めのマイクロプロセッサ５０が不要なことに留意された
い。Ｕの出力に続いて、２つのボイス・コイル・モータ
電流モデルのどちらを推定機構の状態予測更新段階で使
用すべきかを決定する、決定点に達する。速度誤差信号
ＶｅｓがＶｅｓｍａｘで示した実験的に予め決定したし
きい値より小さい場合、これは、電力増幅器が飽和して
いないことを示し、アルゴリズムは線形モデル予測更新
ブロックに分岐する。
一般に、これは、ディスク・ファイルがデータ・トラッ
ク・フォロー・モードにあるか、またはボイス・コイル
・モータが短時間シークを実行中であることを意味する
。
定格積分電力増幅器６４及びボイス・コイル・モータ４
０の非飽和段階すなわち線形段階での様子を、第３図の
構成図に示す。第３図で、Ｓはラプラス演算子、ＢＷは
積分電力増幅器６４の帯域幅、Ｋｖは力の係数Ｋｆをボ
イス・コイル・モータ／ヘッド・アーム・アセンブリの
可動部分の質量Ｍで割った商、Ｋｘは位置誤差信号の利
得である。ウィンプツシ類Ｗは、ボイス・コイル・モー
タ４０に入力するための積分電力増幅器６４からの電流
出力■と合計される非制御入力として表されている。ボ
イス・コイル・モータの線形モードにおけるこの連続時
間モデルは、状態空間形式で、次のように表される。
第３図及び式（２）によって表されるモデルは、既知の
連続時間から離散時間への変換公式を用いて、下記の式
（３）で表されるように、離散時間表現に変換される。
この変換は、上記で引用したフランクリン及びパラエル
の参照文献で説明されている。
再び、流れ図（第２図）のシーク判断ブロックを参照す
ると、シークが進行中の場合、アルゴリズムは、ＶｅＳ
をＶｅ　ｓｍａｘと比較する判断ブロックに分岐する。
シークが進行中で、かつＶｅＳがＶｅ　ｓｍａｘより小
さい場合には、短時間シークが進行中であることを示し
、アルゴリズムは、上記のようにボイス・コイル・モー
タ電流の線形モデルに基づいて推定状態変数を算出する
、線形モデル推定ブロックに分岐する。一方、電力増幅
器が飽和していると判定された場合、すなわち■２】 ｅｓ≧Ｖｅｓｍａｘの場合には、アルゴリズムは、ボイ
ス・コイル・モータ電流の飽和モデルに基づいて推定状
態変数を算出する、飽和モデル推定ブロックに分岐する
。この算出は、定数Ｌｉ項の値が異なること以外は、方
程式（１）と同一である。
Ｌｉ項は、選択された定数であり、制御すべき特定のシ
ステムに対する所望の閉ループ・ボールの関数である。
′ｐ１４推定量定数は線形モデルと飽和モデルで異なる
ので、Ｌｉ項を、同じシステム応答を与えるように変更
しなければならない。
式（１）に基づいて、飽和モデルのＬｉ項について修正
した推定状態変数を算出した後、ＶｅＳを算出する。制
御信号Ｕを算出し、ディジタル・アナログ変換器６２に
出力する。次いで、７８８項をＶｅ　ｓｍａｘと比較す
る。長期シークが進行中なので、この判断ブロックで、
アルゴリズムはボイス・コイル・モータ電流の飽和モデ
ルを用いる飽和モデル予測更新段階に分岐する。電力増
幅器が飽和されているときの電力増幅器及びボイス・コ
イル・モータの連続時間モデルを、第４図の構成因に示
す。このボイス・コイル・モータ電流の飽和モデルは、
逆起電力とコイル電流上昇時間の効果を含んでいる。短
絡ターンを伴うボイス・コイル・モータ・アクチュエー
タは通常２個の時間定数でモデル化されることが知られ
ているが、シミュレーションの結果、ボイス・コイル・
モータ電流の飽和モデルでは単一の時間定数による近似
で十分なことがわかった。第４図で、項Ｒｃはボイス・
コイル・モータ４０におけるコイルの抵抗、τＣは時間
定数、Ｖｓａｔは積分電力増幅器６４の飽和電圧である
。この連続時間モデルは、次式％式％ 式（４）で記述される連続モデルを、上記に参照した変
換式に従って、離散時間モデルに変換する。
離散時間モデルは、次のように表すことができる。
式（３）及び（５）における１）ＩＪ項及びｇｘ項は、
基本的に不変な推定量定数であり、ディスク・ファイル
の物理パラメータの関数である。次の諸式で、線形モデ
ル、すなわち式（３）に対するこれらの推定量定数の値
が確定される。飽和モデルでのｐＩＪ及びｇＩＪの値は
、上記で引用したフランクリン及びパラエルの参照文献
を参照して、式（４）の項を使うと容易に計算できる。
ＰＩ２　＝　Ｋｘ　：Ｔ り１３　”　（Ｋｆ／Ｍ）　＊　Ｋｘ　：　（ｅ−””
　−１＋ＢＷ：Ｔ）１）＋４　＝（Ｋｆ／Ｍ）　：　Ｋ
ｘ　：’（Ｔ２／２）１）２３　＝（Ｋｆ／Ｍ）　：　
（１／ＢＷ）　：　（１−ｅ−”””）Ｐ２４　　”　
　（Ｋｆ／Ｍ）　　＊ＴＰ３３　　：　　ｅ−ＢＷｅ’
Ｔ ｇ＋＋　”　−（Ｋｆ／Ｍ）　＊　（１／ＢＷ２）　＊
　Ｋｘ　＊　（ｅ−””Ｄ１＋Ｂｗ＊Ｄ　　−ＢＷ２　
：　　Ｄ２／２）ｇ＋２＝（Ｋｆ／Ｍ）　：　（１／Ｂ
Ｗ）　＊　（ｅ−Ｂ”Ｄ−１＋ＢＷ：Ｄ）ｇ１３　　”
　　ｌ　　−ｅ−ＢＷ＊Ｄｇ２＋　ニー（Ｋｆ／Ｍ）　
”　（１／ＢＷ２）　＋（ｅ−””Ｔ−ｅ−”１１１＊
Ｄ）（Ｋｆ／Ｍ） ｇ２２”　（Ｋｆ／Ｍ）　：　（１／ＢＷ）　＊　（ｅ
−Ｂ”Ｔ−ｅ−””Ｄ）　＋（Ｋｆ／Ｍ）　　（ｍ） ｇ２３　＝　ｅ−ＢＷ＊Ｄ　　−ｅ−ＢＷ＊Ｔただし、 Ｋｆ／Ｍ　　＝　　加速度係数 Ｋｘ　　＝　　位置誤差信号利得 Ｋｐ＝　　電力増幅器利得 ＢＷ　　＝　　電力増幅器の帯域幅 Ｔ　＝　位置誤差信号のサンプリング時間Ｄ　＝　位置
誤差信号の入力がらディジタル制御信号の出力までの間
の計算時間遅延 ｍ＝Ｔ−Ｄ 再び、第２図の流れ図を参照すると、ボイス・コイル・
モータ電流の線形モデルあるいはまた飽和モデルを使っ
て予測値を更新した後、マイクロプロセッサ５０は、す
ぐにも次のＰＥ５Ｐ及びＰＥ５Ｑの値を受は取ることの
できる状態になっている。これらの値を、ボイス・コイ
ル・モータ電流の予測値を含む状態変数の更新された予
測値と共に使用して、状態変数の推定値及び次の制御信
号を算出する。すなわち、状態推定アルゴリズムは、ボ
イス・コイル・モータ電流を測定する必要なく、測定し
た位置誤差信号だけから制御信号の離散値を生成する。
次に第５図に、積分電力増幅器６４が飽和か不飽和かを
決定するための別の実施例を示す。１対の比較機構７Ｌ
７３が積分電力増幅器６４の出力電圧を、積分電力増幅
器６４の正及び負の飽和電圧レベルと比較する。どちら
かの飽和電圧準位に達した場合、当該の比較機構が、マ
イクロプロセッサ５０のディジタル入力端で単一状態ビ
ット６一 をトリガする。
Ｆ８発明の効果 以上のように本発明によれば、正確なボイス・コイル・
モータ電流情報を保持しながら、アナログ・ディジタル
変換に付随するハードウェア・コスト及び時間遅延のな
い、データ記録ディスク・ファイルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ボイス・コイル・モータ電流のフィードバッ
ク及びボイス・コイル・モータ電流のアナログ・ディジ
タル変換の除去を示す、本発明のディジタル・サーボ制
御システムの構成図である。 第２図は、本発明における制御信号の算出の一環として
、２種のボイス・コイル・モータ電流モデルから推定ボ
イス・コイル・モータ電流を算定することを示す、単純
化した流れ図である。 第３図は、電力増幅器が飽和していないときの、積分電
力増幅器とボイス・コイル・モータの連続時間モデルの
構成図である。 第４図は、電力増幅器が飽和しているときの、積分電力
増幅器とボイス・コイル・モータの連続時間モデルの構
成図である。 第５図は、電力増幅器が飽和しているときの、マイクロ
プロセッサへのディジタル信号を発生する回路を示す、
ディジタル・サーボ制御システムの構成図である。 第６図は、従来技術のディジタル・サーボ制御システム
の構成図である。 第７図は、従来技術のディジタル・サーボ制御システム
において、位置誤差信号及び測定ボイス・コイル・モー
タ電流から制御信号を算定するステップを示す、単純化
した流れ図である。 １０．１２・・・・ディスク、３０，３２．３４．３６
・・・・ヘッド、４０・・・・ボイス・コイル・モータ
（ＶＣＭ）　、４２・・・・増幅器、５０・・・・マイ
クロプロセッサ、５２・・・・ＲＡＭ１５３・・・・Ｒ
ＯＭ。 ５４・・・・データ・バス、６０・・・・アナログ・デ
ィジタル変換器、６２・・・・ディジタル・アナログ変
換器、６４・・・・積分電力増幅器（工ＰＡ）、６６・
・・・ディジタル化位置誤差信号チャネル（ＤＰＥ８）
。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）同心状のデータ・トラックを有する少なくとも１
    つの回転ディスクを有し、サーボ情報が記録された前記
    データ・ディスクあるいは別のサーボ・ディスクを有し
    、ディスクの回転中にサーボ情報を読み出すための少な
    くとも１つのヘッドを有し、データ・トラックに対して
    ヘッドを位置決めするためのボイス・コイル・モータ（
    ＶＣＭ）を有し、サーボ情報からヘッド位置エラー信号
    （ＰＥＳ）を導きだすための手段を有し、ＶＣＭの状態
    変数を推定し、推定した状態変数及びＰＥＳからディジ
    タル制御信号を発生するプロセッサを有し、前記ディジ
    タル制御信号をアナログ制御信号に変換するための手段
    を有し、 前記アナログ制御信号を増幅し、ＶＣＭで用いられる入
    力電流を発生するための電力増幅器を有するデータ記録
    ディスク・ファイルにおいて、前記電力増幅器の入力に
    前記ＶＣＭを直接フィードバックさせるための手段を有
    し、 前記電力増幅器が飽和されているか否かを決定するため
    の飽和決定手段を有し、 前記プロセッサは、ＶＣＭ電流の第１の推定を行なうた
    めの手段と、前記電力増幅器が飽和されているか否かの
    決定に応じてＶＣＭ電流の第２の推定を行なうための手
    段と、を含んでいる、データ記録ディスク・ファイル。
  2. （２）前記飽和決定手段は、前記電力増幅器及びプロセ
    ッサに接続されて電力増幅電圧と所定の閾値とを比較す
    るための手段と、前記電力増幅電圧が前記所定の閾値を
    越えるときには前記プロセッサに信号を発するための手
    段と、を有している、請求項（１）に記載のデータ記録
    ディスク・ファイル。
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2657561B2 (ja) * 1990-02-09 1997-09-24 富士通株式会社 位置決め制御方式
ES2129414T3 (es) * 1990-09-18 1999-06-16 Rodime Plc Sistema de control digital para unidades de disco.
DE69126938T2 (de) * 1990-10-11 1998-02-12 Canon Kk Positionierungsvorrichtung
US5426545A (en) * 1991-05-09 1995-06-20 Sidman; Michael D. Active disturbance compensation system for disk drives
US5444583A (en) * 1992-09-30 1995-08-22 Quantum Corporation Disk drive having on-board triggered digital sampling analyzer
US5477103A (en) * 1993-06-04 1995-12-19 Cirrus Logic, Inc. Sequence, timing and synchronization technique for servo system controller of a computer disk mass storage device
US5576910A (en) * 1993-06-04 1996-11-19 Cirrus Logic, Inc. Burst comparison and sequential technique for determining servo control in a mass storage disk device
JP3545049B2 (ja) * 1993-06-22 2004-07-21 エスティーマイクロエレクトロニクス，インコーポレイテッド 電源エネルギ障害時の逆起電力整流電圧
US5384524A (en) * 1993-09-02 1995-01-24 Cirrus Logic, Inc. Voice coil motor control circuit and method for servo system control in a computer mass storage device
KR0128040B1 (ko) * 1993-11-27 1998-04-04 김광호 디스크 기록 매체를 이용하는 데이타 저장장치의 디지탈 서보제어장치 및 방법
US5956201A (en) * 1994-01-14 1999-09-21 Seagate Technology, Inc. Disk file head positioning servo system incorporating adaptive saturated seek and head offset compensation
JP3134657B2 (ja) * 1994-03-18 2001-02-13 株式会社日立製作所 磁気ディスク装置
US5473550A (en) * 1994-03-21 1995-12-05 Seagate Technology, Inc. Fast calibration using microsteps
US5576909A (en) * 1995-02-16 1996-11-19 Ministor Peripherals International Limited Method for positioning a data transducer head in a rotating disk drive data storage device
US5617536A (en) * 1995-03-02 1997-04-01 International Business Machines Corporation Method and apparatus for servo control with error detection of gray (pennington) code used for servo track ID
KR100277073B1 (ko) * 1995-07-24 2001-01-15 윤종용 자기 디스크 구동장치에서 자기 헤드의 속도 및 위치 추정기
KR0162607B1 (ko) * 1995-12-20 1999-01-15 김광호 보이스코일모터 구동 제어회로
US5684653A (en) * 1996-01-16 1997-11-04 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for minimizing seek time in a disk drive by increasing power amplifier power based on power amplifier voltage head room
US5838515A (en) * 1996-04-30 1998-11-17 Quantum Corporation PWM/linear driver for disk drive voice coil actuator
KR100260411B1 (ko) * 1996-04-30 2000-07-01 윤종용 하드디스크 드라이브에 있어서 바이어스테이블 최소화를 위한 서보제어 장치 및 방법
US6097564A (en) * 1996-06-05 2000-08-01 Mobile Storage Technology Inc. Method for precise velocity feedback control in an actuator system of a disk drive
US5793558A (en) * 1996-06-05 1998-08-11 Western Digital Corporation Method for seek time optimization employing voice-coil motor current saturation level to define an adaptive deceleration profile
US5898286A (en) * 1997-01-13 1999-04-27 International Business Machines Corporation Digital servo control system for a data recording disk file with improved saturation modelling
US6088188A (en) * 1997-02-10 2000-07-11 International Business Machines Corporation System and method for determining when hard disk drive power amplifier is saturated
US6122135A (en) * 1997-12-19 2000-09-19 Western Digital Corporation Disk drive with voice coil motor rise time manager
US6304406B1 (en) 1998-06-05 2001-10-16 Seagate Technology Llc Rotational vibration compensation using a fixed head and a constant frequency pattern
US6285522B1 (en) 1998-06-05 2001-09-04 Seagate Technology Llc Rotational vibration compensation using a dedicated surface with a constant frequency pattern
US6088185A (en) * 1998-06-05 2000-07-11 Seagate Technology, Inc. Rotational vibration detection using a velocity sense coil
US6222336B1 (en) 1998-06-05 2001-04-24 Seagate Technology Llc Rotational vibration detection using spindle motor velocity sense coils
US6140791A (en) * 1999-06-10 2000-10-31 Samsung Information Systems America Method and apparatus for controlling the acceleration trajectory of positioning a high-velocity transducer and for reducing the harmonic content thereof
WO2001008155A1 (en) * 1999-07-23 2001-02-01 Seagate Technology Llc Pq enhanced observer based dual stage servo controller
US6594106B1 (en) 1999-10-29 2003-07-15 International Business Machines Corporation Adaptive servo estimator and compensator for coil and carriage deformation in voice coil motor driven hard disk drive
US6930853B2 (en) * 2001-04-17 2005-08-16 Seagate Technology Llc Adaptive seek control for maximum performance with minimal filter corruption
US7319570B2 (en) * 2005-09-19 2008-01-15 Seagate Technology Llc Random vibration and shock compensator using a disturbance observer
US7558016B1 (en) 2007-04-20 2009-07-07 Western Digital Technologies, Inc. Disk drive servo control techniques for predicting an off-track condition utilizing an estimation filter
US7800857B1 (en) 2009-04-30 2010-09-21 Western Digital Technologies, Inc. Disk drive calibrating voice coil resistance for velocity control of voice coil motor

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US331987A (en) * 1885-12-08 Wire-nail machine
US679103A (en) * 1901-05-01 1901-07-23 Francis X Blumle Summer-house.
US4133011A (en) * 1977-12-23 1979-01-02 International Business Machines Corporation Sampled data positioning system employing a model of the physical system for time optimal control
JPS5564661A (en) * 1978-11-08 1980-05-15 Toshiba Corp Self-compensator for magnetic disk memory unit
GB2039078B (en) * 1978-12-27 1982-11-24 Ibm Sampled data servo positioning system
GB2078030B (en) * 1980-06-14 1983-02-02 Burroughs Corp Protected servomechanism
NL8005402A (nl) * 1980-09-29 1982-04-16 Thomassen & Drijver Werkwijze voor het aan een voorgevormd metalen deksel van een naar buiten uitgestulpte omtreksrand.
US4412161A (en) * 1981-04-24 1983-10-25 Iomega Corporation Digital control of servo circuit
JPS6129471A (ja) * 1984-07-19 1986-02-10 Fujitsu Ltd 磁気ヘツドの位置決め速度制御方式
JPH0833771B2 (ja) * 1985-11-26 1996-03-29 日本電信電話株式会社 アクチユエ−タのアクセス制御方法
US4679103A (en) * 1986-04-29 1987-07-07 International Business Machines Corporation Digital servo control system for a data recording disk file
US4697127A (en) * 1986-06-09 1987-09-29 International Business Machines Corporation Adaptive control technique for a dynamic system
US4835632A (en) * 1987-09-16 1989-05-30 International Business Machines Corporation Disk file digital servo control system with multiple sampling rate

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DE68919624D1 (de) 1995-01-12
DE68919624T2 (de) 1995-05-24
EP0361786A3 (en) 1990-09-05

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