JPH05165503A - 位置決め制御系の調整方法および位置決め制御装置 - Google Patents

位置決め制御系の調整方法および位置決め制御装置

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JPH05165503A
JPH05165503A JP33316291A JP33316291A JPH05165503A JP H05165503 A JPH05165503 A JP H05165503A JP 33316291 A JP33316291 A JP 33316291A JP 33316291 A JP33316291 A JP 33316291A JP H05165503 A JPH05165503 A JP H05165503A
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JP
Japan
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actuator
thrust
control system
positioning control
adjusting
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JP33316291A
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English (en)
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Shuichi Yoshida
修一 吉田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置決め制御系において、アクチュエータ発
生推力の位置による分布値に基づいて制御系のループゲ
インを設定することによって、適切な制御性能を得るこ
とを可能とする。 【構成】 アクチュエータを予め定めた原点位置に移動
し(ステップ1)、その場所でのアクチュエータの推力
測定を行う(ステップ2)。次にアクチュエータを別の
位置にシークしてその位置でヘッド2を目標トラックへ
フォロイングさせて(ステップ3)、上記の推力測定を
行う。この動作をアクチュエータ3の可動範囲全体につ
いて行う(ステップ4)。次にゲイン調整を行うアクチ
ュエータの基準位置の演算を行い(ステップ5)、求め
た基準位置へシークしその位置でヘッド2を目標トラッ
クにフォロイングさせ(ステップ6)、可変ゲインアン
プ8でループゲインを調整する(ステップ7)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置および
光ディスク装置等の情報記憶装置における記録・再生ヘ
ッドの位置決め制御系の調整方法および位置決め制御装
置に係わり、位置決め制御ループのループゲインの調整
方法およびそれを用いた装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディスク装置の位置決め制御方法は、目
標トラックに向かって記録・再生ヘッドを高速に移動す
るシークモードと、それに引き続いて過渡的な位置決め
動作を行うセトリングモードと、目標トラックへの定常
的な追従動作を行うフォロイングモードに分けることが
できる。シークモードからセトリングモードへの切り換
えおよびセトリングモードからフォロイングモードへの
切り換えは、ヘッドと目標トラックとの残余距離もしく
はヘッドの記録ディスクに対する相対的な移動速度の少
なくともいずれかが予め定めたある基準値以下になった
時点で行う。
【0003】またディスク装置の位置決め制御方法にお
ける位置決め制御系は、そのループ特性を補償するため
に、位置決め制御系のループゲインを調節する比例項即
ちP項と、ループの安定性を確保するための微分項即ち
D項と、定常偏差を低減するための積分項即ちI項とか
ら構成されるPID補償器を含む。PID補償器の実施
形態は、P項、I項、D項の各々を並列に設けるか、P
項とI項を並列に設けてその出力側にリードラグフィル
タなどの位相補償フィルタの形でD項を設けるなど様々
であるが、一般にPID制御方式として知られている。
また、この位置決め制御系の動作点即ちループゲイン
は、フォロイングモードでの定常的なループ安定性を確
保するように設定される。
【0004】図6は、従来の位置決め制御装置のブロッ
ク図であり、1はデータおよび位置サーボ信号をデータ
エリア9およびサーボエリア10にそれぞれ記録するデ
ィスク、2はディスクに対してデータおよび位置サーボ
信号を読み書きするヘッド、3はヘッドをディスク1の
所望の場所へ移動させるアクチュエータ、4はアクチュ
エータ3に駆動電流を印加する電流ドライバ、5はヘッ
ド2から得られた信号に基づいて位置信号を検出する位
置検出手段、7は位置制御ループ6を安定化する位相補
償フィルタ、8は位置制御ループ6のループゲインを調
整するための可変ゲインアンプである。
【0005】図7は、アクチュエータ3の推力特性図で
あり、回転角の両端部では推力が低下している。曲線7
1、72はアクチュエータの個体ばらつきによる推力特
性の違いを示している。
【0006】従来は、工場出荷時に位置制御系の動作点
が規定値となるようループゲインを調整する際に、アク
チュエータ3の回転角のある基準位置に対して可変ゲイ
ンアンプ8のゲインを調整していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】基準位置として、例え
ば回転角ゼロでの推力、即ち点K、Lでの力定数に見合
うように可変ゲインアンプ8のゲインを調整したとす
る。ところが、この方法では、図7の曲線71と曲線7
2で示されるように個体差によって推力特性がばらつい
た場合に、基準位置での推力の大きさが個体によって異
なってくる。このため、アクチュエータ3の回転角によ
って動作点のばらつきが大きくなる場合がでてくる。つ
まり曲線71の場合は、基準位置での推力(点K)と最
大推力(点M)との差がさほど大きくないので動作点の
ばらつきも大きくないが、曲線72の場合は、基準位置
での推力(点L)と最大推力(点N)との差が前者に比
べて大きいので動作点のばらつきが大きくなる。
【0008】図8は、位置決め制御系の開ループ周波数
特性図であり、81はある基準位置、例えば図7の点K
や点Lに対して調整された場合を示し、82は基準位置
での推力よりも推力が大きい回転角にアクチュエータが
位置した場合、例えば点Mや点Nでの特性を示す。この
場合には、ループゲインが大きくなりすぎてアクチュエ
ータの機械共振周波数でのゲイン余裕がなくなってお
り、位置決め制御系が発振するという課題が生じる。
【0009】また、図8の83は、基準位置として図7
の曲線72において回転角最大の位置、即ち点Sをとっ
た場合に、アクチュエータが回転角ゼロ、即ち点Lに位
置したときの特性を示す。この場合には、ループゲイン
が小さくなりすぎて、低域のゲインが充分とれなかった
り、応答性が悪くなったりする課題が生じる。
【0010】本発明はこのような課題を解消するために
なされたものであって、その目的とするところは、ディ
スク装置の位置決め制御系において、アクチュエータ発
生推力の位置による分布値に基づいて制御系のループゲ
インを設定することによって、適切な制御性能を得るこ
とを可能とする位置決め制御方法を提供することであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は以下のような方法を用いるか、あるいは以下
のような構成を備えている。即ち、アクチュエータを目
標位置に対して位置決めする位置決め制御系のループゲ
インを調整するために、前記アクチュエータの推力の位
置分布測定を行うステップ、求められた推力の位置分布
に基づいてゲイン調整の基準位置の演算を行うステッ
プ、該基準位置へ前記アクチュエータを移動して前記ル
ープゲインを調整するステップとを含むか、あるいは、
アクチュエータを目標位置に対して位置決めする位置決
め制御系のループゲインを調整するために、前記アクチ
ュエータの推力の位置分布を位置に関して分割するステ
ップ、前記目標位置における調整ゲインを前記推力の位
置分布に基づいて求めるステップ、該調整ゲインに基づ
いて前記ループゲインを調整するステップとを含むか、
あるいは、アクチュエータと、該アクチュエータに駆動
電流を付与する電流駆動手段と、前記対象物と前記目標
位置との位置偏差を検出する位置検出手段と、前記アク
チュエータを前記目標位置に対して位置決めする位置決
め制御系のループゲインを調整するゲイン調整手段と、
校正信号を発生する校正信号発生手段と、前記校正信号
を前記位置制御ループに印加した際の応答信号波形を分
析して前記アクチュエータの推力を求める波形分析手段
と、該波形分析手段を用いて得られた推力の位置分布を
記憶するメモリ手段と、ゲイン調整の基準位置を求める
基準位置演算手段とを含んで構成される。
【0012】
【作用】本発明は以上に記述したように、ディスク装置
の位置決め制御系において、アクチュエータ発生推力の
位置による分布値に基づいて制御系のループゲインを設
定することによって、適切な制御性能を得ることを可能
にする。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面をもって
具体的に説明する。
【0014】図1は、本発明の一実施例の位置決め制御
装置のブロック図であり、1はデータおよび位置サーボ
信号をデータエリア9およびサーボエリア10にそれぞ
れ記録するディスク、2はディスクに対してデータおよ
び位置サーボ信号を読み書きするヘッド、3はヘッド2
をディスク1の所望の場所へ移動させるアクチュエー
タ、4はアクチュエータ3に駆動電流を印加する電流ド
ライバ、5はヘッド2から得られた信号に基づいて位置
信号を検出する位置検出手段、7は位置制御ループ6を
安定化する位相補償フィルタ、8は位置制御ループ6の
ループゲインを調整するための可変ゲインアンプであ
る。
【0015】さらに、アクチュエータ3の推力特性の位
置による分布特性を測定するために以下のような構成を
含む。即ち、11は加算点18から位置制御ループ6内
に入力される校正用正弦波X0を発生する校正信号発生
器、12は校正正弦波X0による位置制御ループ6の応
答信号Yを波形分析して振幅値を求める波形分析器であ
り、この波形分析器12は、応答信号Yを記憶する波形
メモリ13と、この波形メモリ13の出力から校正正弦
波X0と同じ周波数の基本波Y0を抽出するためのDFT
(Digital Fourier Transform)演算器と、基本波Y0の
振幅を求めるための振幅検出器15とから構成される。
16は得られた推力分布を記憶する推力分布メモリであ
る。また、17は得られた推力分布から位置制御ループ
6の動作点の調節基準位置を求める基準位置演算器であ
る。
【0016】図2は、本発明の一実施例の位置決め制御
系の調整方法における推力分布の測定方法と位置制御ル
ープのゲイン調節方法の手順を示すフローチャートであ
る。まず始めにアクチュエータ3を予め定めた原点位置
に移動し(ステップ1)、その場所でのアクチュエータ
3の推力測定を行う(ステップ2)。推力測定は、校正
信号発生器11から校正信号X0(周波数f0は例えば位
置制御ループ6の動作点周波数を選ぶ。)を位置制御ル
ープ6の加算点18に入力し、その結果得られる応答信
号Yを波形分析器12に入力して、校正信号X0と同じ
周波数の基本波Y0の振幅検出を行い、校正信号X0の振
幅と応答信号の基本波Y0の振幅との比を演算して、ル
ープゲインG0を得る。
【0017】さらにその値から推力(力定数)の値を求
めて(位置制御ループ6に含まれる各要素の周波数f0
でのゲインがわかれば計算できる)、得られた値をその
ときのアクチュエータ位置に対応したアドレスのメモリ
に入力する。次にアクチュエータ3を別の位置にシーク
してその位置でヘッド2を目標トラックへフォロイング
させて(ステップ3)、上記の推力測定を行う。この動
作をアクチュエータ3の可動範囲全体について行う(ス
テップ4)。以上のステップでアクチュエータ3の推力
分布の測定が完了したので、次にゲイン調整を行う基準
位置の演算を行い(ステップ5)、求めた基準位置へシ
ークしその位置でヘッド2を目標トラックにフォロイン
グさせ(ステップ6)、可変ゲインアンプ8でループゲ
インを調整する(ステップ7)。
【0018】ゲイン調整は、推力測定の場合と同様に、
動作点周波数f0の校正正弦波信号X0を校正信号発生器
11から位置制御ループ6に入力し、応答波形Yを波形
分析器12に入力して得られた基本波Y0の振幅と入力
正弦波X0の振幅の比、即ちループゲインが1となるよ
うに行う。なお、上記の手順は位置決め制御装置の電源
投入時に行ってもよいし、電源投入後にある一定周期毎
もしくは不定周期毎に行ってもよい。あるいは、温度検
出器を位置決め制御装置内部もしくは外部に設置して温
度変化を感知した場合にのみ行ってもよい。あるいはま
たこれらの方法を適宜組み合わせて行ってもよい。
【0019】次に本発明の一実施例の位置決め制御系の
調整方法におけるゲイン調整の基準位置の決め方につい
て説明する。図3は、アクチュエータ3の推力特性図で
あり、曲線31はアクチュエータの推力特性の位置によ
る分布を示し、直線32はアクチュエータ推力の回転角
全体にわたる平均値、直線33は推力の最大値(点N)
と最小値(点L)との平均値をそれぞれ示す。図2のス
テップ5に示したゲイン調節の基準位置は、このように
して求めた平均値の直線32または33と推力特性31
との交点PまたはQの位置とする。
【0020】次に本発明の一実施例の位置決め制御系の
調整方法におけるゲイン調整の方法について説明する。
図4は、アクチュエータ3の推力特性図であり、アクチ
ュエータの回転角の全範囲を4つの区間Z1、Z2、Z
3、Z4に分割して、それぞれの区間で上述のゲイン調整
の基準位置V1、V2、V3、V4を決める。
【0021】図5は、本発明の一実施例の位置決め制御
系の調整方法におけるゲイン調整の手順を示すフローチ
ャートである。外部装置からのシーク指令を受け取ると
(ステップa)、目標トラックの含まれる区間Ziの基
準位置Vi(i=1,2,3,4)でのアクチュエータの推力を推
力分布メモリ16から参照して調整ゲインAdを演算に
より求める(ステップb)。次に目標トラックへのシー
クを行い(ステップc)、位置決め制御に移行する前に
可変ゲインアンプ8のゲインAに調整ゲインAdを設定
して(ステップd)、フォロイングに移行し(ステップ
e)、次のシーク指令を待つ(ステップf)。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上に記述したような構成によ
り以下に示すような効果を得ることができる。アクチュ
エータ発生推力の位置による分布値に基づいて制御系の
ループゲインを設定することによって、適切な制御性能
を得ることが可能になる。
【0023】なお上記実施例では、磁気ディスク装置を
例にとり説明したが、本発明は光ディスク装置等にも適
用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の位置決め制御装置のブロッ
ク図
【図2】本発明の一実施例の位置決め制御系の調整方法
における推力分布の測定方法と位置制御ループのゲイン
調節方法の手順を示すフローチャート
【図3】アクチュエータの推力特性図
【図4】アクチュエータの推力特性図
【図5】本発明の一実施例の位置決め制御系の調整方法
におけるゲイン調整の手順を示すフローチャート
【図6】従来の位置決め制御装置のブロック図
【図7】アクチュエータ3の推力特性図
【図8】位置決め制御系の開ループ周波数特性図
【符号の説明】
1 ディスク 2 ヘッド 3 アクチュエータ 4 電流ドライバ 5 位置検出手段 6 位置制御ループ 7 位相補償フィルタ 8 可変ゲインアンプ 9 データエリア 10 サーボエリア 11 校正信号発生器 12 波形分析器 13 波形メモリ 14 DFT演算器 15 振幅検出器 16 推力分布メモリ 17 基準位置演算器 18 加算点

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アクチュエータを目標位置に対して位置
    決めする位置決め制御系のループゲインを調整するため
    に、前記アクチュエータの推力の位置分布測定を行うス
    テップ、求められた推力の位置分布に基づいてゲイン調
    整の基準位置の演算を行うステップ、この基準位置へ前
    記アクチュエータを移動して前記ループゲインを調整す
    るステップとを含むことを特徴とする位置決め制御系の
    調整方法。
  2. 【請求項2】 推力の位置分布測定は、アクチュエータ
    を予め定めた位置に移動するステップ、前記アクチュエ
    ータの推力測定を行うステップとを含むことを特徴とす
    る請求項1記載の位置決め制御系の調整方法。
  3. 【請求項3】 推力測定は、校正信号を発生するステッ
    プ、該校正信号を入力した位置決め制御系の応答信号の
    振幅を検出するステップ、前記校正信号の振幅と前記応
    答信号の振幅からループゲインを求めるステップ、該ル
    ープゲインからアクチュエータの推力を求めるステップ
    とを含むことを特徴とする請求項2記載の位置決め制御
    系の調整方法。
  4. 【請求項4】 ゲイン調整の基準位置の演算は、推力の
    位置分布の平均値を求めるステップを含むことを特徴と
    する請求項1記載の位置決め制御系の調整方法。
  5. 【請求項5】 ゲイン調整の基準位置の演算は、推力の
    位置分布の最大値と最小値の平均値を求めるステップを
    含むことを特徴とする請求項1記載の位置決め制御系の
    調整方法。
  6. 【請求項6】 アクチュエータを目標位置に対して位置
    決めする位置決め制御系のループゲインを調整するため
    に、前記アクチュエータの推力の位置分布を位置に関し
    て分割するステップ、前記目標位置における調整ゲイン
    を前記推力の位置分布に基づいて求めるステップ、該調
    整ゲインに基づいて前記ループゲインを調整するステッ
    プとを含むことを特徴とする位置決め制御系の調整方
    法。
  7. 【請求項7】 アクチュエータと、このアクチュエータ
    に駆動電流を付与する電流駆動手段と、前記対象物と前
    記目標位置との位置偏差を検出する位置検出手段と、前
    記アクチュエータを前記目標位置に対して位置決めする
    位置決め制御系のループゲインを調整するゲイン調整手
    段と、校正信号を発生する校正信号発生手段と、前記校
    正信号を前記位置制御ループに印加した際の応答信号波
    形を分析して前記アクチュエータの推力を求める波形分
    析手段と、該波形分析手段を用いて得られた推力の位置
    分布を記憶するメモリ手段と、ゲイン調整の基準位置を
    求める基準位置演算手段とを含むことを特徴とする位置
    決め制御装置。
  8. 【請求項8】 波形分析手段は、応答信号波形を記憶す
    るメモリ手段と、該メモリ手段の出力信号を周波数解析
    する周波数解析演算手段と、該演算手段の出力信号の振
    幅を検出する振幅検出手段とを少なくとも含むことを特
    徴とする請求項7記載の位置決め制御装置。
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