JPH0438777A - Head positioning controller - Google Patents

Head positioning controller

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JPH0438777A
JPH0438777A JP14329490A JP14329490A JPH0438777A JP H0438777 A JPH0438777 A JP H0438777A JP 14329490 A JP14329490 A JP 14329490A JP 14329490 A JP14329490 A JP 14329490A JP H0438777 A JPH0438777 A JP H0438777A
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notch
notch filter
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敬治 有賀
Susumu Hasegawa
進 長谷川
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve accuracy for positioning a head by providing a notch filter having an amplitude attenuation ratio at a specified value in a precise positioning control part. CONSTITUTION:In a velocity control part 20 to coarsely position a head 73, an error signal generating circuit 23 generates a velocity error signal V by subtracting reference velocity Vc and real velocity Vr and applies it to a change over switch 50. A positioning control part 30 to precisely position the head 73 is equipped with a notch filter 31, which amplitude attenuation ratio is higher than 6dB and lower than 20dB, reducing phase turning and being immune to the temperature change or dispersion, etc., of mechanical resonance. Thus, since the cutoff characteristic of the filter is made smooth, there is an effect to the decrease of an amplitude even when deviating from the mechanical reso nance frequency and the central frequency of filter, and further, phase turning at that time can be suppressed small.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ヘッド位置決め制御装置に関し、 ディスク装置の機械共振点が変化してもできるだけ高い
ループゲインを確保すると共に、位相まわりが少なく、
ヘッド位置決め精度を向上させることができるヘッド位
置決め制御装置を提供することを目的とし、 筐体内に、スピンドルに取り付けられて回転する複数の
ディスクと、各ディスクとデータの遺り取りを行う制御
ヘッドを含む複数のヘッドと、このヘッドをアクセスさ
せるモータとを備えたディスク装置のヘッド位置決め制
御装置であって、モータに対する精密位置決め用の信号
を発生する精密位置決め制御部に、振幅減衰比が6dB
以上20dB以下のノツチフィルタを設けて構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a head positioning control device, it is possible to secure as high a loop gain as possible even if the mechanical resonance point of a disk device changes, and to minimize phase rotation.
The purpose of this device is to provide a head positioning control device that can improve head positioning accuracy.The housing includes a plurality of rotating disks attached to a spindle, and a control head that transfers data from each disk. A head positioning control device for a disk drive including a plurality of heads including a plurality of heads and a motor for accessing the heads, the precision positioning control unit generating a precision positioning signal for the motor having an amplitude attenuation ratio of 6 dB.
A notch filter of 20 dB or less is provided.

このノツチフィルタは、Sをラプラス演算子、Kを定数
、ζをダンピング定数、ω。をノツチ周波数として、 なる伝達関数を持つフィルタから構成可能であり、ダン
ピング定数ζおよび定数にの値を、ζ−0,3〜0.7
 、K=0.1〜0.5として構成する。
In this notch filter, S is a Laplace operator, K is a constant, ζ is a damping constant, and ω. It can be constructed from a filter with a transfer function where is the notch frequency, and the damping constant ζ and the value of the constant are ζ-0.3 to 0.7.
, K=0.1 to 0.5.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はヘッド位置決め制御装置に関し、特に、電子計
算機の外部記憶装置として広く用いられているディスク
装置のヘッドの位置決め精度を向上させたヘッド位置決
め制御装置に関する。
The present invention relates to a head positioning control device, and more particularly to a head positioning control device that improves the positioning accuracy of a head of a disk device widely used as an external storage device for electronic computers.

一般に、電子計算機システムの外部記憶装置として、磁
気ディスク装置、光デイスク装置等のファイル記憶装置
等が使用されている。このディスク装置は、近年、大容
量化、高速化が栄、速に進められており、記録トラック
幅も高密度化している。
Generally, file storage devices such as magnetic disk devices and optical disk devices are used as external storage devices for computer systems. In recent years, disk devices have been rapidly increasing in capacity and speed, and recording track widths have also become denser.

このようなディスク装置においては、情報のディスクか
らの読み出し/書き込み(リード/ライト)を行うヘッ
ドを、ディスクの所定トラックに正確に位置決めしなけ
ればならないが、様々な外乱に対して位置誤差を少なく
するためには、制御系のループゲインを十分大きくする
必要がある。しかしながら、ヘッドを高速で移動させる
モータへの共振周波数を十分高くすることは難しいため
、ループゲインを上げると制御系が不安定になってしま
う問題があり、この解決策が望まれている。
In such a disk device, the head that reads/writes information from the disk must be accurately positioned on a predetermined track of the disk, but it is necessary to minimize positional errors due to various disturbances. In order to do this, it is necessary to make the loop gain of the control system sufficiently large. However, since it is difficult to make the resonant frequency of the motor that moves the head at high speed sufficiently high, increasing the loop gain causes the control system to become unstable, and a solution to this problem is desired.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第6図は従来の磁気ディスク装置の構成を示すものであ
る。同図において、70は磁気ディスクユニットであり
、情報記憶媒体としての磁気ディスク72が複数枚取り
付けられたスピンドル71は、スピンドルモータ75に
よって回転され、磁気ヘッド73がボイスコイルモータ
74の回転軸76に突設されたアームの先端部に取り付
けられ、コイル77と磁石78とによって磁気ディスク
72の半径方向に移動(シーク)されるものであり、こ
れらが筺体79に収容されている。そして、この磁気デ
ィスクユニット70は、速度制御部20、位置決め制御
部30、制御部40、切換スイッチ50、及びパワアン
プ60からなるヘッド位置決め制御装置によって駆動さ
れる。
FIG. 6 shows the configuration of a conventional magnetic disk device. In the figure, 70 is a magnetic disk unit, and a spindle 71 to which a plurality of magnetic disks 72 as information storage media are attached is rotated by a spindle motor 75, and a magnetic head 73 is attached to a rotating shaft 76 of a voice coil motor 74. It is attached to the tip of a protruding arm and is moved (seek) in the radial direction of the magnetic disk 72 by a coil 77 and a magnet 78, and is housed in a housing 79. The magnetic disk unit 70 is driven by a head positioning control device including a speed control section 20, a positioning control section 30, a control section 40, a changeover switch 50, and a power amplifier 60.

速度制御部20は磁気ヘッド73からのサーボ信号によ
る位置信号PSを基に速度誤差信号ΔVを発生し、位置
決め制御部30は位置信号PSをP−ID(比例、積分
、微分)処理した信号および検出信号jにローパスフィ
ルタをかけた信号から位置決め信号ΔPを発生する。ま
た、制御部40は外部からの移動指示が与えられると、
目標位置への移動量を算出して速度制御部20を制御し
て速度誤差信号ΔVを発生させ、ボイスコイルモータ7
4を速度制御させると共に、目標位置近傍においてコア
ー入/ファイン切換信号MSを発し、後述する切換スイ
ッチ50を動作させる。そして、切換スイッチ50はコ
アー入/ファイン切換信号MSに応じて切り換わり、コ
アース指示では速度誤差信号Δ■をボイスコイルモータ
74に与え、ファイン指示では位置決め信号ΔPをボイ
スコイルモータ74に与える。更に、パワーアンプ60
は切換スイッチ50の出力をパワー増幅してボイスコイ
ルモータ74に与えてこれを駆動する。
The speed control unit 20 generates a speed error signal ΔV based on the position signal PS generated by the servo signal from the magnetic head 73, and the positioning control unit 30 generates a signal obtained by processing the position signal PS by P-ID (proportional, integral, differential) and A positioning signal ΔP is generated from a signal obtained by applying a low-pass filter to the detection signal j. Further, when a movement instruction is given from the outside, the control unit 40
The amount of movement to the target position is calculated, the speed control section 20 is controlled to generate a speed error signal ΔV, and the voice coil motor 7
4, a core-on/fine switching signal MS is generated near the target position, and a change-over switch 50, which will be described later, is operated. The changeover switch 50 is switched in response to the core on/fine switching signal MS, and gives a speed error signal Δ■ to the voice coil motor 74 in the coarse instruction, and gives a positioning signal ΔP to the voice coil motor 74 in the fine instruction. Furthermore, power amplifier 60
power amplifies the output of the changeover switch 50 and applies it to the voice coil motor 74 to drive it.

このように、ヘッドの位置決めはディスク72上に書か
れた位置情報をヘッド73で読み取り、フィードバック
する方法が用いられている。そして、様々な外乱に対し
て位置誤差を少なくするために、制御系のループゲイン
は一般に大きくされている。
In this way, a method is used for positioning the head by reading position information written on the disk 72 with the head 73 and feeding it back. In order to reduce position errors due to various disturbances, the loop gain of the control system is generally increased.

ところが、ヘッドを高速に移動させるためにボイスコイ
ルモータ74の重量を軽くすると、ボイスコイルモータ
74の共振周波数を十分高くすることが困難となり、こ
の状態で位置決め精度を上げるためにループゲインを上
げると、逆に制御系が不安定になるという問題が起こる
。即ち、共振周波数が低くなると振動が位置決め精度を
阻害するという問題が起こる。
However, if the weight of the voice coil motor 74 is reduced in order to move the head at high speed, it becomes difficult to make the resonance frequency of the voice coil motor 74 sufficiently high. Conversely, the problem arises that the control system becomes unstable. That is, when the resonant frequency becomes low, a problem arises in that vibration impairs positioning accuracy.

この問題を解決するため、従来は一般に位置決め制御部
30にノツチフィルタが用いられている。
To solve this problem, a notch filter has conventionally been generally used in the positioning control section 30.

(例えば特開昭61−224185号公報参照)これは
、磁気ディスク装置の一巡伝達関数を見てみると、第7
図(a)に示すように、機械共振によりある周波数にお
いてゲインの山が生じてしまうのを電気的にキャンセル
するためである。このため、ノツチフィルタは第7図(
b)に示すような、機械共振周波数ωにおいて谷を持つ
ような特性を備えたフィルタである。そして、このノツ
チフィルタを通すことにより、第7図(C)に示すよう
に機械共振点ωにおけるゲインを抑えることが可能にな
る。このノツチフィルタには、第8図に示すような、演
算増幅器と複数個の抵抗、コンデンサを用いて構成され
るツインT型回路と呼ばれるアナログフィルタが用いら
れる。
(For example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-224185.) If we look at the open-loop transfer function of a magnetic disk device, this is the 7th round transfer function.
This is to electrically cancel out the peak of gain that occurs at a certain frequency due to mechanical resonance, as shown in Figure (a). For this reason, the notch filter is
As shown in b), this filter has a characteristic of having a valley at the mechanical resonance frequency ω. By passing the signal through this notch filter, it becomes possible to suppress the gain at the mechanical resonance point ω, as shown in FIG. 7(C). This notch filter uses an analog filter called a twin T-type circuit, which is constructed using an operational amplifier, a plurality of resistors, and a capacitor, as shown in FIG.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが、このノツチフィルタにより機械共振点におけ
るゲインを抑えることはできても、第9図(a)、 (
b)に示すように、ノツチの中心周波数ω7において、
ノツチフィルタによる位相がずれる現象(以後位相まわ
りという)が大きくなり、低域の位相マージンを減少さ
せる方向となり、制御系が不安定になり易く、このため
、機械共振点に対してそれに近い制御帯域をとることは
困難であるという問題があった。これは、換言すれば、
ループゲインを機械共振点に対して十分に上げることは
、従来のノツチフィルタでは余りうまく行かないという
ことである。
However, although it is possible to suppress the gain at the mechanical resonance point using this notch filter, it is possible to suppress the gain at the mechanical resonance point;
As shown in b), at the center frequency ω7 of the notch,
The phenomenon of phase shift due to the notch filter (hereinafter referred to as phase circumference) increases, which tends to reduce the low-frequency phase margin, making the control system more likely to become unstable. The problem was that it was difficult to take the In other words,
Increasing the loop gain sufficiently above the mechanical resonance point means that conventional notch filters are not very successful.

また、ノツチフィルタは第9図(a)に示すように、ノ
ツチのカットオフ特性が急峻なため、機械的な共振点が
温度変化、経年変化、或いは固体差によってばらつくと
、ノツチの中心周波数ω7が機械的な共振点と一致しな
くなり、ノツチフィルタの効果が大差となり、安定な動
作が難しいという問題もある。
In addition, as shown in Figure 9(a), the notch filter has a steep notch cutoff characteristic, so if the mechanical resonance point varies due to temperature change, aging, or individual differences, the notch center frequency ω7 There is also the problem that the notch filter does not match the mechanical resonance point, making a large difference in the effectiveness of the notch filter, and making stable operation difficult.

例えば、従来のノツチフィルタでは、機械的な共振周波
数とノツチの中心周波数ωアとが一致した場合には、そ
の効果は30dB以上とれるが、機械的な共振周波数が
ノツチの中心周波数ω7から少しでもずれると、効果が
急激に減少するという問題がある。
For example, in a conventional notch filter, if the mechanical resonant frequency and the notch center frequency ωa match, the effect can be more than 30 dB, but if the mechanical resonant frequency is slightly different from the notch center frequency ω7, If it deviates, there is a problem that the effect decreases rapidly.

本発明の目的は前記従来のディスク装置のヘラド位置決
め制御装置における問題点を解消し、ディスク装置の機
械共振点が変化してもできるだけ高いループゲインを確
保すると共に、位相まわりが少なく、ヘッド位置決め精
度を向上させることができるヘッド位置決め制御装置を
提供することにある。
It is an object of the present invention to solve the problems in the conventional helad positioning control device of a disk device, to ensure as high a loop gain as possible even if the mechanical resonance point of the disk device changes, to reduce phase rotation, and to achieve head positioning accuracy. An object of the present invention is to provide a head positioning control device that can improve the performance.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

前記目的を達成する本発明の磁気ディスク装置の構成が
第1図に示される。この図に示すように本発明のヘッド
位置決め制御装置は、筐体10内に、スピンドル11に
取り付けられて回転する複数のディスク12と、各ディ
スク12とデータの遺り取りを行う制御ヘッドを含む複
数のヘッド13と、このヘッド13をアクセスさせるモ
ータ14とを備えたディスク装置1のヘッド位置決め制
御装置であって、制御ヘッドからのヘッド13の位置信
号PSを基にモータ14の粗位置決め用の信号Δ■を発
生する粗位置決め制御部2と、位置信号psの処理信号
およびモータ14の駆動信号の検出値iからモータ14
の精密位置決め用の信号ΔPを発生する精密位置決め制
御部3と、粗位置決め制御部2又は精密位置決め制御部
3からの信号によりモータ14を駆動するモータ駆動部
6と、粗位置決め制御部2又は精密位置決め制御部3の
何れかをモータ駆動部6に接続する切換部5と、外部か
らの移動指示が与えられると、目標位置への移動量を算
出して先に粗位置決め制御部2を切換部(5)を介して
モータ駆動部6に接続し、目標位置近傍にヘッド13が
達したら精密位置決め制御部3を切換部5を介してモー
タ駆動部6に接続する制御部4とを備え、精密位置決め
制御部3には振幅減衰比が6dB以上20dB以下のノ
ツチフィルタ(7)を設けたことを特徴としている。ま
た、ノツチフィルタ7は、Sをラプラス演算子、Kを定
数、ζをダンピング定数、ω0をノツチ周波数として、 なる伝達関数を持つフィルタで構成でき、そのダンピン
グ定数ζおよび定数にの値を、ζ−0,3〜0.7 、
K=0.1〜0.5として構成できる。
The configuration of a magnetic disk device of the present invention that achieves the above object is shown in FIG. As shown in this figure, the head positioning control device of the present invention includes, in a housing 10, a plurality of disks 12 attached to a spindle 11 to rotate, and a control head that transfers data to each disk 12. This is a head positioning control device for a disk drive 1 that includes a plurality of heads 13 and a motor 14 that accesses the heads 13.The head positioning control device for a disk drive 1 includes a plurality of heads 13 and a motor 14 that accesses the heads 13. The coarse positioning control section 2 generates the signal Δ■, the processed signal of the position signal ps, and the detected value i of the drive signal of the motor 14 determines the position of the motor 14.
A precision positioning control section 3 that generates a signal ΔP for precision positioning, a motor drive section 6 that drives a motor 14 based on signals from the coarse positioning control section 2 or the precision positioning control section 3, and A switching section 5 connects one of the positioning control sections 3 to the motor drive section 6, and when a movement instruction is given from the outside, the switching section calculates the amount of movement to the target position and connects the coarse positioning control section 2 first. (5) to the motor drive unit 6, and when the head 13 reaches the vicinity of the target position, connects the precision positioning control unit 3 to the motor drive unit 6 via the switching unit 5. The positioning control section 3 is characterized by being provided with a notch filter (7) having an amplitude attenuation ratio of 6 dB or more and 20 dB or less. Furthermore, the notch filter 7 can be configured with a transfer function as follows, where S is a Laplace operator, K is a constant, ζ is a damping constant, and ω0 is a notch frequency, and the damping constant ζ and the value of the constant are ζ −0.3 to 0.7,
It can be configured as K=0.1 to 0.5.

C作用〕 本発明のヘッド位置決め制御装置によれば、フィルタの
カットオフ特性がなだらかなため、機械的な共振周波数
とフィルタの中心周波数からずれても振幅減少に対して
効果があり、更に、その時の位相まわりも小さく抑えら
れる。
C effect] According to the head positioning control device of the present invention, since the cutoff characteristic of the filter is gentle, it is effective in reducing the amplitude even when the mechanical resonance frequency deviates from the center frequency of the filter. The phase circumference of can also be kept small.

〔実施例〕〔Example〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。第2図は本発明の磁気ディスク装置の一実施例の構成
を示すものであり、第6図に示した従来の磁気ディスク
装置と同じ構成部品については同し符号を付して説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of the magnetic disk device of the present invention, and the same components as those of the conventional magnetic disk device shown in FIG. 6 will be described with the same reference numerals.

この実施例の磁気ディスクユニント70の構成は従来と
同じであり、筺体79内のスピンドルモータ75によっ
て回転するスピンドル71には複数枚の磁気ディスク7
2が取り付けられており、磁気ディスク72へのデータ
の読み書きはボイスコイルモータ74に駆動される磁気
ヘッド73により行われる。そして、この磁気ディスク
ユニット70は、位置信号発生部90、速度制御部20
、位置決め制御部30、制御部40、切換スイッチ50
、及びパワアンプ60からなるヘッド位置決め制御回路
によって駆動される。
The configuration of the magnetic disk unit 70 of this embodiment is the same as the conventional one, and a plurality of magnetic disks 7 are mounted on a spindle 71 rotated by a spindle motor 75 in a housing 79.
A magnetic head 73 driven by a voice coil motor 74 reads and writes data onto the magnetic disk 72 . This magnetic disk unit 70 includes a position signal generation section 90, a speed control section 20
, positioning control section 30, control section 40, changeover switch 50
, and a power amplifier 60.

位置信号発生部90は、磁気ディスク72のサーボ面(
例えば、図の2枚目の磁気ディスク72の下面)に記録
されたサーボ信号を磁気ヘッド73が読み取って得た正
弦波のサーボ信号SVSから位置信号PSを発生するも
のであり、サーボ信号SVSのAGC(自動利得制御)
を行うAGCアンプ91と、ACCされたサーボ信号か
ら正弦波の位置信号PSを出力する位置信号検出回路9
2とを有するものである。
The position signal generating section 90 operates on the servo surface of the magnetic disk 72 (
For example, the position signal PS is generated from the sine wave servo signal SVS obtained by the magnetic head 73 reading the servo signal recorded on the bottom surface of the second magnetic disk 72 in the figure. AGC (automatic gain control)
an AGC amplifier 91 that performs
2.

ヘッド73の粗位置決めを行う速度制御部20にある基
準速度発生回路21は、制御部40からの移動量に応じ
て台形速度カーブに従って基準速度Vcを発生し、また
、速度信号生成回路22は、位置信号PSとパワーアン
プ60の検出電流iから実速度Vrを発生する。そして
、誤差信号発生回路23は、基準速度Vcと実速度Vr
との差をとり速度誤差信号ΔVを発生して切換スイッチ
50に与える。
A reference speed generation circuit 21 in the speed control section 20 that performs rough positioning of the head 73 generates a reference speed Vc according to a trapezoidal speed curve according to the amount of movement from the control section 40, and a speed signal generation circuit 22 The actual speed Vr is generated from the position signal PS and the detection current i of the power amplifier 60. The error signal generation circuit 23 then outputs the reference speed Vc and the actual speed Vr.
The difference between the speed error signal ΔV and the speed error signal ΔV is generated and applied to the changeover switch 50.

ヘッド73の精密位置決めを行う位置決め制御部30に
は、位置信号PSの位相まわりを少なくすると共に機械
的な共振を低減するフィルタ31、位置信号PSO高周
波成分をカットするローパスフィルタ32、ローパスフ
ィルタ32からの信号の積分回路33、比例増幅回路3
4、微分回路35、微分回路35の出力と検出電流iの
和をとり高周波成分をカットするローパスフィルタ37
、及び積分回路33の出力、アンプ34の出力、とロー
パスフィルタ37の出力との和をとり位置決め信号ΔP
を発生して切換スイッチ50に出力する和回路36とが
ある。
The positioning control unit 30 that performs precise positioning of the head 73 includes a filter 31 that reduces the phase rotation of the position signal PS and reduces mechanical resonance, a low-pass filter 32 that cuts high-frequency components of the position signal PSO, and a low-pass filter 32 that reduces the phase rotation of the position signal PS and reduces mechanical resonance. Signal integration circuit 33, proportional amplification circuit 3
4. Differentiating circuit 35, low-pass filter 37 that adds the output of the differentiating circuit 35 and the detected current i and cuts high frequency components.
, and the output of the integrating circuit 33, the output of the amplifier 34, and the output of the low-pass filter 37 to obtain the positioning signal ΔP.
There is also a sum circuit 36 which generates and outputs it to the changeover switch 50.

また、制御部40には、位置信号PSからヘッド73の
位置を検出する位置検出回路41と、上位からのシーク
命令及び目標シリンダを受けてシーク制御を行うと共に
、位置検出回路41の検出位置及び速度信号生成回路2
2からの実速度Vrが入力されるマイクロプロセッサ(
MPU)42がある。このMPU42は、目標シリンダ
への移動量を算出して基準速度発生回路21に出力する
と共に、コアース/ファイン切換信号MSを作って切換
スイッチ50に出力し、更に、シークの完了により上位
にシークエンド信号を発する。
The control unit 40 also includes a position detection circuit 41 that detects the position of the head 73 from a position signal PS, and performs seek control in response to a seek command and a target cylinder from a higher level. Speed signal generation circuit 2
A microprocessor to which the actual speed Vr from 2 is input (
MPU) 42. This MPU 42 calculates the amount of movement to the target cylinder and outputs it to the reference speed generation circuit 21, generates a coarse/fine switching signal MS and outputs it to the changeover switch 50, and furthermore, upon completion of the seek, selects the upper position. emit a signal.

以上のように構成された実施例の磁気ディスク装置にお
けるヘッド位置決め制御装置が従来の装置と大きく異な
るのは、位置決め制御部30にノツチフィルタの代わり
の位相まわりが少なく、かつ機械共振の温度変化やばら
つき等にも強いフィルタ31を設けた点である。このフ
ィルタ31は、従来のノツチフィルタが次式■で示され
る伝達関数、(但し、ω。二ノツチ周波数、ζ:ダンピ
ング定数、Sニラプラス演算子とする。)で表されるの
に対して、この実施例のフィルタ31は、Kを振幅比と
して次式■で示される伝達関数、 この■式で表される伝達関数を実現するフィルタは、例
えば、アナログ回路では、第3図(a)に示すように、
4個の演算増幅器肘〜へ4と複数個の抵抗及びコンデン
サを使用したバイファラド回路で実現される。また、デ
ィジタル回路では、第3図(b)に示すようにディジタ
ル演算回路(DSP)Diを使用し、ソフトウェアでデ
ィジタルフィルタとして実現することが可能である。こ
の場合は入力側にA/D変換器D2、出力側にD/A変
換器D3が必要である。そして、このディジタルフィル
タのアルゴリズムは、■式をTをザンプル周期として、
2  1−Z−’ のようなZ変換を行った、離散系の伝達関数、で示され
る。
The head positioning control device in the magnetic disk device of the embodiment configured as described above is significantly different from conventional devices because the positioning control section 30 has fewer phase components in place of a notch filter, and is more sensitive to temperature changes due to mechanical resonance. The point is that a filter 31 that is resistant to variations is provided. In contrast to the conventional notch filter, which is expressed by the transfer function shown by the following formula (2), this filter 31 is expressed by the transfer function shown by the following formula (2) (where ω is the two-notch frequency, ζ is the damping constant, and S nira plus operator). The filter 31 of this embodiment has a transfer function expressed by the following formula (■) where K is an amplitude ratio.A filter that realizes the transfer function expressed by this formula (■) is, for example, an analog circuit as shown in FIG. 3(a). As shown,
It is realized with a bifarad circuit using four operational amplifiers and multiple resistors and capacitors. Furthermore, in the digital circuit, as shown in FIG. 3(b), a digital arithmetic circuit (DSP) Di can be used and realized as a digital filter using software. In this case, an A/D converter D2 is required on the input side and a D/A converter D3 is required on the output side. The algorithm of this digital filter is as follows:
2 1-Z-' It is expressed as a discrete system transfer function after Z-transformation.

ところで、0式も■式をZ変換した0式の各係数は何方
も全て非Oである。従って、係数さえ予め計算しておけ
ば、実行時における演算時間は、従来のフィルタも本発
明のフィルタも全く変わらない。よって、本発明に使用
するフィルタ31は、実際にはディジタルサーボシステ
ムに好適であることがわかる。
By the way, all the coefficients of Equation 0 and Equation 0 obtained by Z-transforming Equation (2) are non-O. Therefore, as long as the coefficients are calculated in advance, the calculation time during execution is completely the same for both the conventional filter and the filter of the present invention. Therefore, it can be seen that the filter 31 used in the present invention is actually suitable for a digital servo system.

第4図は第3図のように構成した本発明のフィルタのゲ
イン特性および、位相特性を示すものである。この図に
示すように、本発明のヘッド位置決め制御装置で使用す
るフィルタ31は、ノツチ周波数ω7に対してゲインの
落ちかたが急峻ではない。そして、ノツチ周波数ωア近
傍における位相まわりが少ない。このような安定なノツ
チフィルタを構成するための条件は、 (1)零クロス周波数ω5のサーボ帯域でのノツチによ
る位相まわりが8°程度以下、 (2)零クロス周波数ω5の2〜3倍にノツチ周波数ω
7がある、 であり、従来のノツチフィルタではこの(11,(2)
の両立は不可能であり、条件(2)のみとすると位相回
りが20’はどあった。
FIG. 4 shows the gain characteristics and phase characteristics of the filter of the present invention configured as shown in FIG. 3. As shown in this figure, in the filter 31 used in the head positioning control device of the present invention, the gain does not fall sharply with respect to the notch frequency ω7. Furthermore, the phase rotation around the notch frequency ωa is small. The conditions for constructing such a stable notch filter are: (1) The phase rotation due to the notch in the servo band of zero cross frequency ω5 is approximately 8 degrees or less, (2) The phase rotation due to the notch in the servo band of zero cross frequency ω5 is 2 to 3 times the zero cross frequency ω5. Notch frequency ω
7, and in the conventional notch filter, this (11, (2)
It is impossible to achieve both, and if only condition (2) is used, the phase rotation would be 20'.

以上の条件を満たすための本発明のフィルタ31の条件
を前述の■式でいえば、Kの値が0.1〜0.5の範囲
(ノツチ周波数振幅を一般の振幅で除したフィルタの振
幅減衰比が20dB〜6dB)、ダンピング定数ζが0
.3〜0.7である。
The conditions for the filter 31 of the present invention to satisfy the above conditions can be expressed using the above-mentioned formula (2), where the value of K is in the range of 0.1 to 0.5 (the amplitude of the filter obtained by dividing the notch frequency amplitude by the general amplitude). Attenuation ratio is 20dB to 6dB), damping constant ζ is 0
.. It is 3 to 0.7.

第5図(aL (b)、 (C)はそれぞれ、第2図に
示したヘッド位置決め制御装置の位置決め制御部30に
おいて、(a)フィルタ31のない場合、(1))フィ
ルタ31に従来の0式で示される伝達関数を持つノツチ
フィルタを用いた場合、(C)フィルタ31に■式で示
される伝達関数を持つ本発明のフィルタを用いた場合の
フィルタの位相特性(PFで示す)とゲイン特性(GF
で示す)、及び位置決め制御部30のオープンループの
位相特性(POで示す)とゲイン特性(G。
FIG. 5 (aL) (b) and (C) respectively show that in the positioning control unit 30 of the head positioning control device shown in FIG. (C) When a notch filter having a transfer function shown by the equation Gain characteristics (GF
), and the open-loop phase characteristics (denoted by PO) and gain characteristics (denoted by G) of the positioning control unit 30.

で示す)のシミュレーション結果を示すものである。こ
こでは、機械系の共振点を1.5kl(z、サーボ帯域
ω、(ゲインの零クロス周波数)を700Hzとし、従
来のノツチフィルタ及び本発明のフィルタのノツチ周波
数ω7をわざと機械系の共振点からずらして1.6kH
zとした。
This figure shows the simulation results for (shown in ). Here, the resonance point of the mechanical system is set to 1.5 kl (z, servo band ω, (gain zero cross frequency) is 700 Hz, and the notch frequency ω7 of the conventional notch filter and the filter of the present invention is intentionally set to the resonance point of the mechanical system. 1.6kHz shifted from
I made it z.

ここで、制御系の安定条件は、−船釣に、ゲインがOd
Bになった時の位相を位相マージンPM、位相が180
°まわった時のゲインをゲインマージンGMとした時に
、 位相マージンPM  ≧ 20〜30゜ゲインマージン
GM  ≧ 6dB である。そこで、第5図において位相マージンPMとゲ
インマージンGMを各場合に付いて調べると、(但し、
いずれもζ−0,5とした。)この表より、フィルタが
無い場合(a)ではゲインマージンGMが少なく、不安
定気味である。これに対して、本発明のフィルタを用い
た場合(C)ではゲインマージンGMが4dB増え、か
つ、位相マージンPM&よフィルタ無しに比べてやや減
少しているものの、十分安定であると判定できる。しか
しながら、従来のノツチフィルタを使用した場合(b)
では、フィルタの位相まわりのため、位相マージンPM
が大幅に減少し、また、機械系の共振によるピーク振幅
は抑えられても、フィルタ位相まわりのために結果的に
ゲインマージンGMもフィルタ無しの場合(a)と殆ど
変わらず、実用上不安定といえるレベルである。
Here, the stability conditions for the control system are - boat fishing, gain is Od
The phase when it becomes B is the phase margin PM, and the phase is 180
When the gain when the rotation angle is rotated by 1° is taken as the gain margin GM, the following formulas are satisfied: Phase margin PM ≧ 20 to 30° Gain margin GM ≧ 6 dB. Therefore, when examining the phase margin PM and gain margin GM in each case in Fig. 5, (however,
Both were set to ζ-0.5. ) From this table, in case (a) without a filter, the gain margin GM is small and somewhat unstable. On the other hand, in case (C) when the filter of the present invention is used, the gain margin GM increases by 4 dB, and the phase margin PM &Y is slightly decreased compared to the case without the filter, but it can be determined that it is sufficiently stable. However, when using a conventional notch filter (b)
Then, due to the phase of the filter, the phase margin PM
is significantly reduced, and even though the peak amplitude due to resonance of the mechanical system is suppressed, the resultant gain margin GM is almost the same as in case (a) without a filter due to the surroundings of the filter phase, making it unstable in practice. This is a level that can be said to be.

このように、機械共振を持つアクチュエータに対して本
発明を適用することにより、サーボ系のゲインを上げて
もより安定化することができ、位置決め精度を向上させ
ることができる。これは、最近高密度化が著しい磁気デ
ィスク装置へ応用すれば非常に有効であることが分かる
As described above, by applying the present invention to an actuator having mechanical resonance, it is possible to achieve further stability even if the gain of the servo system is increased, and positioning accuracy can be improved. It can be seen that this is very effective when applied to magnetic disk drives, which have recently seen a remarkable increase in density.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明のヘッド位置決め制御装置
によれば、ディスク装置の機械共振点が変化してもでき
るだけ高いループゲインを確保すると共に、位相まわり
が少なく、ヘッド位置決め精度を向上させることができ
るという効果がある。
As explained above, according to the head positioning control device of the present invention, it is possible to secure as high a loop gain as possible even if the mechanical resonance point of the disk device changes, and to improve the head positioning accuracy with less phase rotation. There is an effect that it can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のヘッド位置決め制御装置の原理説明図
、 第2図は本発明のヘッド位置決め制御装置の一実施例の
構成図、 第3図(a)は第2図のフィルタのアナログ回路による
構成例を示す回路図、 第3図(b)は第2図のフィルタのディジタル回路によ
る構成例を示す回路図、 第4図(aL O))は本発明のフィルタのゲイン、位
相特性を示す特性図、 第5図(a)、(ト))、 (C)は本発明のへ・ンド
位置決め制御装置の効果を従来の装置と比較して示す特
性図、第6図は従来の磁気ディスク装置の構成を示す構
成図、 第7図(a)、 (b)、 (C)は従来のノツチフィ
ルタの特性とその効果を示す図、 第8図は従来のノツチフィルタの構成例を示す回路図、 第9図(a)、 (b)は従来のノツチフィルタのゲイ
ン、位相特性を示す特性図である。 20・・・速度制御部、 30・・・位置決め制御部、 31・・・本発明のフィルタ、 40・・・制御部、 50・・・切り換えスイッチ、 60・・・パワーアンプ、 70・・・磁気ディスクユニット、 71・・・スピンドル、 72・・・磁気ディスク、 73・・・磁気ヘッド、 74・・・ボイスコイルモータ、 75・・・スピンドルモータ。 (a) 本発明の効果を従来と比較して示す図 第5図 ノツチフィルタの特性 第9UjJ
FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the head positioning control device of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the head positioning control device of the present invention, and FIG. 3(a) is an analog circuit of the filter in FIG. 2. FIG. 3(b) is a circuit diagram showing an example of the configuration of the filter in FIG. 2 using a digital circuit. FIG. 4(aLO)) shows the gain and phase characteristics of the filter of the present invention. Figures 5(a), (g), and (C) are characteristic diagrams showing the effects of the head positioning control device of the present invention in comparison with a conventional device, and Figure 6 is a characteristic diagram of the conventional magnetic A block diagram showing the configuration of a disk device. Figures 7 (a), (b), and (C) are diagrams showing the characteristics and effects of a conventional notch filter. Figure 8 shows an example of the configuration of a conventional notch filter. The circuit diagram and FIGS. 9(a) and 9(b) are characteristic diagrams showing the gain and phase characteristics of a conventional notch filter. 20... Speed control section, 30... Positioning control section, 31... Filter of the present invention, 40... Control section, 50... Changeover switch, 60... Power amplifier, 70... Magnetic disk unit, 71...Spindle, 72...Magnetic disk, 73...Magnetic head, 74...Voice coil motor, 75...Spindle motor. (a) A diagram showing the effects of the present invention in comparison with the conventional one. Figure 5. Characteristics of notch filter No. 9 UjJ

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、筐体(10)内に、スピンドル(11)に取り付け
られて回転する1枚以上のディスク(12)と、各ディ
スク(12)に読み書きを行う複数のヘッド(13)と
、このヘッド(13)をアクセスさせるモータ(14)
とを備えたディスク装置(1)のヘッド位置決め制御装
置であって、モータ(14)に対する精密位置決め用の
信号(ΔP)を発生する精密位置決め制御部(3)に、
振幅減衰比が6dB以上20dB以下のノッチフィルタ
(7)を設けたことを特徴とするヘッデ位置決め制御装
置。 2、前記ノッチフィルタ(7)が、sをラプラス演算子
、Kを定数、ζをダンピング定数、ω_0をノッチ周波
数として、 H(s)={s^2+K(2ζω_0)s+ω_0^2
}/{s^2−2ζω_0s+ω_0^2}なる伝達関
数を持つフィルタからなり、そのダンピング定数ζおよ
び定数Kの値が、 ζ=0.3〜0.7 K=0.1〜0.5 であることを特徴とする請求項1に記載のヘッド位置決
め制御装置。
[Claims] 1. In a housing (10), one or more disks (12) are attached to a spindle (11) and rotate, and a plurality of heads (13) for reading and writing to each disk (12) are provided. ) and a motor (14) that accesses this head (13).
A head positioning control device for a disk device (1) comprising: a precision positioning control section (3) that generates a precision positioning signal (ΔP) to a motor (14);
A header positioning control device comprising a notch filter (7) having an amplitude attenuation ratio of 6 dB or more and 20 dB or less. 2. The notch filter (7) has the following formula: H(s)={s^2+K(2ζω_0)s+ω_0^2, where s is a Laplace operator, K is a constant, ζ is a damping constant, and ω_0 is a notch frequency.
}/{s^2-2ζω_0s+ω_0^2}, and its damping constant ζ and constant K have the following values: ζ=0.3~0.7 K=0.1~0.5 The head positioning control device according to claim 1, characterized in that:
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