JPH06187044A - Positioning controller - Google Patents

Positioning controller

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Publication number
JPH06187044A
JPH06187044A JP33697492A JP33697492A JPH06187044A JP H06187044 A JPH06187044 A JP H06187044A JP 33697492 A JP33697492 A JP 33697492A JP 33697492 A JP33697492 A JP 33697492A JP H06187044 A JPH06187044 A JP H06187044A
Authority
JP
Japan
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acceleration
seek
target
equation
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP33697492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Soichi Toyama
聡一 遠山
Haruaki Otsuki
治明 大槻
Yuji Hata
裕二 秦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP33697492A priority Critical patent/JPH06187044A/en
Publication of JPH06187044A publication Critical patent/JPH06187044A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To change the acceleration pattern of an object to be controlled by providing plural target acceleration tables and plural target speed tables and generating target acceleration and target speed while adjusting a weight coeffi cient. CONSTITUTION:A first target speed generating means 7 and a second target speed generating means 9 make prescribed formulas into tables. Then, a coefficient multiplying means 6 sets prescribed values to coefficient multiplying means 8 and 10 when starting a seek operation. Then, the target speed is calculated by calculating the sum of products while referring to two tables based on the approximate value of normalization time. First and second acceleration feed forward generating means 11 and 13 make prescribed formulas into tables and while referring to these tables, acceleration feed forward is calculated. Then, the optimum weight coefficient can be decided from a seek distance, seek time and natural frequency of residual vibrations to be suppressed. When starting the seek operation, respective coefficients can be calculated by inputting the seek distance to be coefficient multiplying means 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、位置決め制御装置とそ
の制御方法に係わり、特に、光や磁気ディスク装置など
のヘッド位置決め制御に利用するのに適した位置決め制
御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning control device and a control method therefor, and more particularly to a positioning control device suitable for use in head positioning control for optical and magnetic disk devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、磁気ディスク装置では、磁気ヘッ
ドを他のトラックに移動して位置決めするためのアクチ
ュエータの制御方式として、メモリに記憶した一つの目
標速度曲線に追従する速度制御方式が多く採用されてい
た。この方式について、以下、図を用いて説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a magnetic disk device, a speed control method which follows one target speed curve stored in a memory is often used as an actuator control method for moving and positioning a magnetic head to another track. It had been. This method will be described below with reference to the drawings.

【0003】図29に、目標トラックまでの距離(以
下、残シーク長と呼ぶ)と、目標速度曲線および移動距
離の異なる二つのシーク動作中のヘッド速度との関係を
模式的に示す。ヘッド移動中は、残シーク長に基づいて
前述のメモリを参照して目標速度を出力し、同時にヘッ
ド速度を検出して、その値をフィードバックする構成に
なっていた。目標速度曲線は、最高速度以降の減速区間
の速度だけを指定しており、最高速度に達するまでの加
速区間では、アクチュエータの性能で決まる最大加速を
行って、図30に示すような疑似最短時間制御の加速度
を発生させていた。図31にヘッド速度の時間変化を示
す。
FIG. 29 schematically shows the relationship between the distance to the target track (hereinafter referred to as remaining seek length) and the head speed during two seek operations with different target speed curves and moving distances. While the head is moving, the target speed is output by referring to the above-mentioned memory based on the remaining seek length, and at the same time, the head speed is detected and the value is fed back. The target speed curve specifies only the speed in the deceleration section after the maximum speed, and in the acceleration section until reaching the maximum speed, the maximum acceleration determined by the performance of the actuator is performed, and the pseudo shortest time as shown in FIG. It was generating control acceleration. FIG. 31 shows the time change of the head speed.

【0004】上記の従来技術では次のような問題点が存
在する。
The above-mentioned conventional technique has the following problems.

【0005】第一に、この方式では移動距離に依らず最
大加速を行うので、加速時にアクチュエータが発生する
推力の反力で機構系の固有振動モードが励振された。特
に、ディスクが大きく振動する数百Hzのモードが励振
されて残留振動となり、アクセス時間が長くなる原因に
なった。
First, in this method, the maximum acceleration is performed irrespective of the moving distance, so that the natural vibration mode of the mechanical system is excited by the reaction force of the thrust generated by the actuator during acceleration. In particular, a mode of several hundred Hz in which the disk vibrates greatly is excited to cause residual vibration, which causes a long access time.

【0006】第二に、この方式では、加速開始時と加速
から減速への切り替え時の加速度変化率が大きいために
ヘッド支持機構に数kHzの高周波振動が発生し、ヘッ
ドのシーク時振動によるヘッドクラッシュの危険があっ
た。
Secondly, in this method, since the rate of change in acceleration at the start of acceleration and at the time of switching from acceleration to deceleration is large, a high frequency vibration of several kHz occurs in the head support mechanism, and the head is struck by the vibration during seek. There was a risk of crash.

【0007】第三に、この方式では、ヘッド加速度、お
よび速度に起因する静力学的な浮上量の低下(沈み込
み)がほぼ同時に最大になり、やはりヘッドクラッシュ
の危険があった。
Thirdly, in this method, the static reduction of the flying height (subtraction) caused by the head acceleration and the velocity is maximized almost at the same time, and there is a risk of head crash.

【0008】上記の第二の問題点に関して、1988年
5月に発行されたアイトリプルイートランサクションズ
・オン・マグネティクス24巻3号(IEEE Transactions
onMagnetics vol.24 No.3)の「ミニマイジング
パワーディシペイション イン ア ディスク ファイ
ル アクチュエータ」(Minimizing Power Dis
sipation in a Disk File Actuator)と、1991年に
発行された日本機械学会第68期通常総会講演会講演論
文集ヴォリューム・シー(vol.C)の「磁気ヘッド位置
決め系における振動制御技術のその1,その2」では、
シーク動作中の加速度変化率を最小化した軌道の設計法
を開示している。さらに後者の公知例では、任意のシー
ク距離に対応した軌道を生成するために、設計した軌道
を正規化時間(シーク中の実時間をシーク動作所要時間
で正規化した値)の関数として定式化するという方法を
開示している。また、特開平2−195581 号公報では、や
はり上記の第二の問題点に関して、正弦関数曲線による
滑らかな目標速度を用いるという方式を開示している。
Regarding the above-mentioned second problem, Eye Triple E Transactions on Magnetics, Vol. 24, No. 3, issued in May 1988 (IEEE Transactions
onMagnetics vol.24 No.3) "Minimizing
Power Dissipation In Disk File Actuator "(Minimizing Power Dis
sipation in a Disk File Actuator) and the 68th Ordinary General Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers published in 1991, Volume C (Vol. C), "Part 1 of vibration control technology in magnetic head positioning system" 2 ”,
A method of designing a trajectory that minimizes the rate of change in acceleration during seek operation is disclosed. Further, in the latter known example, in order to generate a trajectory corresponding to an arbitrary seek distance, the designed trajectory is formulated as a function of a normalization time (a real time during seek is a value obtained by normalizing the seek operation time). The method of doing is disclosed. Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2-195581 discloses a method of using a smooth target speed based on a sinusoidal curve, also regarding the second problem.

【0009】以上、磁気ディスク装置のヘッド位置決め
制御系を例に挙げたが、可動部の移動中、および停止時
の構造物振動を抑制することは、他の位置決め制御装置
でも同様に重要な課題である。
Although the head positioning control system of the magnetic disk device has been described above as an example, suppressing the structural vibration during the movement of the movable part and at the time of stoppage thereof is an important issue in other positioning control devices as well. Is.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた三
つの公知例はいずれも制御対象の加速度波形を滑らかに
でき、機械的な高周波振動を広い周波数域で低減するに
は有効な方式である。しかし、従来の技術の第一の問題
点に挙げたような、制御系のサーボ帯域と同程度か、よ
り低い振動数の固有振動を低減することも必要である。
そこで本発明が解決しようとする第一の課題は、特定の
固有振動数をねらって、抑制する制御方式を提供するこ
とである。
The three known examples described in the prior art are all effective methods for smoothing the acceleration waveform of the controlled object and reducing mechanical high frequency vibration in a wide frequency range. is there. However, it is also necessary to reduce the natural vibration having a frequency equal to or lower than the servo band of the control system as mentioned in the first problem of the conventional technique.
Therefore, a first problem to be solved by the present invention is to provide a control method aiming at and suppressing a specific natural frequency.

【0011】また、第二の課題は、制御対象の移動距離
に応じて加速度パターンを調節できる制御方式を提供す
ることである。この課題は、前記の第一の課題に関係し
ている。一般に、移動に要する時間は移動距離に応じて
長くなる傾向にある。最も効果的に振動を抑制する加速
度パターンは、その振動数と移動時間の逆数との比によ
って決まる。そのために移動距離が変わると加速度パタ
ーンを調節する必要がある。
A second object is to provide a control method capable of adjusting the acceleration pattern according to the moving distance of the controlled object. This problem is related to the first problem described above. Generally, the time required for the movement tends to increase according to the movement distance. The acceleration pattern that most effectively suppresses vibration is determined by the ratio of the frequency and the reciprocal of the travel time. Therefore, it is necessary to adjust the acceleration pattern when the moving distance changes.

【0012】また、第三の課題は、制御対象に滑らかな
加速度を発生させる制御方式を提供することである。こ
の目的は、従来の技術の公知例と同様に高周波振動を広
い周波数域で低減することにある。
A third object is to provide a control method for generating a smooth acceleration on a controlled object. The purpose of this is to reduce high frequency vibration in a wide frequency range as in the known example of the prior art.

【0013】また、第四の課題は、制御対象の移動中
に、最大加速度になる時点と最大速度の時点とが離れて
いるような制御方式を提供することである。この目的
は、従来の技術の第三の問題点に挙げたヘッドの沈み込
みを低減することにある。
A fourth object is to provide a control method in which the time point of maximum acceleration and the time point of maximum velocity are apart from each other during movement of the controlled object. The purpose is to reduce the sinking of the head mentioned in the third problem of the conventional technique.

【0014】また、第五の課題は、制御対象の位置に基
づいて目標値を決定する制御方式に関する。磁気ディス
ク装置では、従来の技術で述べたようにヘッド位置に基
づいて目標速度の値を決めている。この方式は、ヘッド
位置と無関係に移動開始からの時間に基づいて目標速度
を決める方式に比べて、ループゲインの変動があって
も、トラック追従位置制御系に切り替える時点での初期
状態の変動を小さく抑えることができるので有効であ
る。このことに関して、1991年に発行された日本機
械学会第68期通常総会講演会講演論文集ヴォリューム
・シー(vol.C)の「磁気ヘッド位置決め系における振
動制御技術(その2)」では、設計した軌道の正規化位
置と正規化時間との関係がシーク距離に依らず一定な場
合に、この関係をテーブル化して、観測したヘッド位置
から正規化時間を計算し、この正規化時間から目標速度
を決める方法を開示している。しかし、特定の固有振動
を抑制しようとする場合は、第二の課題と同じ理由で正
規化時間と正規化位置との関係がシーク距離によって異
なる。そこでこのような場合でも、制御対象の位置に基
づいて目標値を決定する制御方式を提供することが課題
である。
A fifth problem relates to a control method for determining a target value based on the position of the controlled object. In the magnetic disk device, the value of the target speed is determined based on the head position as described in the related art. Compared to the method that determines the target speed based on the time from the start of movement regardless of the head position, this method reduces the fluctuation of the initial state at the time of switching to the track following position control system even if the loop gain changes. It is effective because it can be kept small. In this regard, it was designed in “Vibration control technology in magnetic head positioning system (2)” by Volume C (vol.C), the 68th Ordinary General Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers, published in 1991. When the relationship between the normalized position of the trajectory and the normalized time is constant regardless of the seek distance, this relationship is tabulated, the normalized time is calculated from the observed head position, and the target speed is calculated from this normalized time. It discloses how to decide. However, when trying to suppress a specific natural vibration, the relationship between the normalized time and the normalized position differs depending on the seek distance for the same reason as in the second problem. Therefore, even in such a case, it is an object to provide a control method for determining the target value based on the position of the controlled object.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めには、(1)機構部の特定の固有振動を抑制し、かつ
滑らかな制御対象の加速度パターンを設計し、(2)前
記加速度パターンを発生させるための目標値を、制御対
象の位置に基づいて発生し、(3)移動距離にあわせて
加速度パターンを変えられるように、目標値を調節でき
ることが必要である。そのための手段について以下で詳
細に説明する。
In order to solve the above problems, (1) a specific natural vibration of a mechanical part is suppressed and a smooth acceleration pattern of a controlled object is designed, and (2) the acceleration It is necessary to be able to adjust the target value so that the target value for generating the pattern is generated based on the position of the controlled object, and (3) the acceleration pattern can be changed according to the moving distance. The means therefor will be described in detail below.

【0016】「特定の固有振動を抑制する加速度パター
ンの設計方法」移動距離がL、移動時間がTeの時にア
クチュエータの発生する駆動力を動作時間tの多項式関
[Method of Designing Acceleration Pattern for Suppressing Specific Natural Vibration] The driving force generated by the actuator when the movement distance is L and the movement time is Te is a polynomial function of the operation time t.

【0017】[0017]

【数1】 [Equation 1]

【0018】で表し、係数a0,a1,…,am(mは0以
上の整数)を以下の条件を満たすように決定する。
The coefficients a 0 , a 1 , ..., Am (m is an integer of 0 or more) are determined so as to satisfy the following conditions.

【0019】(1)制御対象の位置をxc(t)、速度
をvc(t)とすると、これらは以下の端点条件を満た
す。
(1) If the position of the controlled object is x c (t) and the velocity is v c (t), these satisfy the following end point conditions.

【0020】[0020]

【数2】 [Equation 2]

【0021】[0021]

【数3】 [Equation 3]

【0022】[0022]

【数4】 [Equation 4]

【0023】[0023]

【数5】 [Equation 5]

【0024】(2)時刻t=Teにおいて、振動を抑制
しようとする固有モードの振動エネルギが0である。こ
の条件は、以下の手続きに依って数式で表現できる。
(2) At time t = Te, the vibration energy of the eigenmode for suppressing the vibration is 0. This condition can be expressed by a mathematical formula according to the following procedure.

【0025】まず、位置決め制御装置を自由度nの線形
連成振動系として力学モデルを構築する。その運動方程
式は次式になる。
First, a dynamic model is constructed by using the positioning controller as a linear coupled vibration system having n degrees of freedom. The equation of motion is as follows.

【0026】[0026]

【数6】 [Equation 6]

【0027】ここで、Xは物理座標ベクトル、Fは駆動
力ベクトル、[M]は質量マトリクス、[C]は減衰マ
トリクス、[K]は剛性マトリクスである。次に、
[M]と[K]について一般化固有値問題を解いて、n
次の正規直交モードを求めて座標変換を行い、さらに、
機械振動の減衰が一般に小さいことから減衰項を無視す
ると、次式の非連成な振動モードの運動方程式が得られ
る。
Here, X is a physical coordinate vector, F is a driving force vector, [M] is a mass matrix, [C] is a damping matrix, and [K] is a rigidity matrix. next,
Solving the generalized eigenvalue problem for [M] and [K], n
The next orthonormal mode is obtained and coordinate conversion is performed.
Since the damping of mechanical vibration is generally small, if the damping term is ignored, the following equation of motion for the non-coupling vibration mode is obtained.

【0028】[0028]

【数7】 [Equation 7]

【0029】ここでQは一般化座標ベクトル、Where Q is a generalized coordinate vector,

【0030】[0030]

【数8】 [Equation 8]

【0031】は各モードの固有振動数の2乗の対角行
列、
Is the diagonal matrix of the square of the natural frequency of each mode,

【0032】[0032]

【数9】 [Equation 9]

【0033】は固有モード行列の転置行列を表す。今、
上式の第iモードを抑制することを考える。このモード
に作用する外力は、座標変換しても数1に比例している
から、比例係数をkとして運動方程式は次式になる。
Represents the transposed matrix of the eigenmode matrix. now,
Consider suppressing the i-th mode in the above equation. The external force acting on this mode is proportional to the equation 1 even if the coordinates are converted, so that the equation of motion is given by the following equation, where the proportional coefficient is k.

【0034】[0034]

【数10】 [Equation 10]

【0035】また、この固有モードの振動エネルギはFurther, the vibrational energy of this eigenmode is

【0036】[0036]

【数11】 [Equation 11]

【0037】になり、Ei(t=Te)=0は以下の二
つの条件と等価である。
Therefore, Ei (t = Te) = 0 is equivalent to the following two conditions.

【0038】[0038]

【数12】 [Equation 12]

【0039】かつ、And

【0040】[0040]

【数13】 [Equation 13]

【0041】これが条件(2)の数式表現である。上述
の条件(1)(2)のうち、数2と数3とは、
This is the mathematical expression of condition (2). Among the above conditions (1) and (2), the expressions 2 and 3 are

【0042】[0042]

【数14】 [Equation 14]

【0043】(ただし、ma は制御対象の質量)(Where m a is the mass of the controlled object)

【0044】[0044]

【数15】 [Equation 15]

【0045】の積分定数を決めるための条件であり、係
数a0,a1 ,…,am(mは0以上の整数)の値には影
響しない。従って、上記係数を決めるのは数4,数5,
数12,数13の4条件であるから、m=3であり、数
1は5次関数になる。上記条件をもとに駆動力関数であ
る数1を設計すると、時刻t=0.5Te で加速から減
速に切り替わり、かつ、この時点について対称な加減速
パターン、すなわち、
This is a condition for determining the integration constant of, and does not affect the values of the coefficients a 0 , a 1 , ..., Am (m is an integer of 0 or more). Therefore, the above coefficients are determined by Equation 4, Equation 5,
Since there are four conditions of Expressions 12 and 13, m = 3, and Expression 1 becomes a quintic function. If the equation 1 which is a driving force function is designed based on the above conditions, the acceleration is switched to the deceleration at time t = 0.5Te, and the acceleration / deceleration pattern symmetrical with respect to this time point, that is,

【0046】[0046]

【数16】 [Equation 16]

【0047】が得られる。この式で、時間0≦t≦Te
の範囲でfc(t)=0となるのはt=0,0.5Te ,
Teだけであるべきなので、そのための重み係数γの条
件として次式が成立する。
Is obtained. In this formula, time 0 ≦ t ≦ Te
In the range of f c (t) = 0, t = 0, 0.5 Te,
Since only Te should be used, the following equation holds as a condition for the weighting coefficient γ for that.

【0048】[0048]

【数17】 [Equation 17]

【0049】制御対象の目標加速度ac(t)は数16を
制御対象の質量ma で除算して次式になる。
The target acceleration a c (t) of the controlled object is given by the following expression by dividing the equation 16 by the mass m a of the controlled object.

【0050】[0050]

【数18】 [Equation 18]

【0051】ここで、t/Teは時刻tを移動時間Te
で正規化した正規化時間であり、移動距離によらず、移
動中0から1に変化する。制御対象の目標速度vc
(t)は数18を積分して次式になる。
Here, t / Te is the moving time Te at time t.
The normalized time is normalized by, and changes from 0 to 1 during movement regardless of the movement distance. Target speed of controlled object v c
(T) is expressed by the following equation by integrating the equation (18).

【0052】[0052]

【数19】 [Formula 19]

【0053】さらに、制御対象の目標位置xc(t)は数
19を積分して次式になる。
Further, the target position x c (t) of the controlled object is given by the following equation by integrating equation (19).

【0054】[0054]

【数20】 [Equation 20]

【0055】数20の両辺を移動距離で正規化すると次
式を得る。
If both sides of the equation (20) are normalized by the moving distance, the following equation is obtained.

【0056】[0056]

【数21】 [Equation 21]

【0057】任意の移動距離について、制御対象の位置
に基づいて目標軌道を発生するためには、観測された位
置xを移動距離で正規化して正規化位置δを求め、この
値から、数21の逆関数で正規化時間t/Teを求め
て、その正規化時間を用いて目標速度と目標加速度を算
出すれば良い。しかし、数21は重み係数γに依存し、
またこのγは移動距離によって変化するので、単純にテ
ーブル化することはできない。そこで数21中の項を、
In order to generate the target trajectory on the basis of the position of the controlled object with respect to an arbitrary moving distance, the observed position x is normalized by the moving distance to obtain a normalized position δ, and from this value, the equation 21 The normalized time t / Te may be obtained by the inverse function of, and the target velocity and the target acceleration may be calculated using the normalized time. However, Equation 21 depends on the weighting factor γ,
Further, since this γ changes depending on the moving distance, it cannot be simply tabulated. Therefore, the term in equation 21 is

【0058】[0058]

【数22】 [Equation 22]

【0059】[0059]

【数23】 [Equation 23]

【0060】と定義する。数22,数23は移動距離に
依らず一定なので、それぞれの逆関数で二つの正規化時
間テーブルを作り、メモリに格納する。正規化位置δを
もとに両テーブルを参照して、次式に代入することによ
り、正規化時間の精度良い近似値を算出する。
It is defined as Since the expressions 22 and 23 are constant irrespective of the moving distance, two normalized time tables are created by the respective inverse functions and stored in the memory. By referring to both tables based on the normalized position δ and substituting them into the following equation, an accurate approximate value of the normalized time is calculated.

【0061】[0061]

【数24】 [Equation 24]

【0062】ここで、Here,

【0063】[0063]

【数25】 [Equation 25]

【0064】はテーブルを参照して得た値である。Is a value obtained by referring to the table.

【0065】目標加速度を算出するためには数18中の
項を
In order to calculate the target acceleration, the terms in Eq.

【0066】[0066]

【数26】 [Equation 26]

【0067】[0067]

【数27】 [Equation 27]

【0068】と定義する。数26,数27は移動距離に
依らず一定なので、二つの目標加速度テーブルを作り、
メモリに格納する。上述の正規化時間近似値をもとに両
テーブルを参照して、次式に代入することにより、目標
加速度を算出する。
It is defined as Since the formulas 26 and 27 are constant regardless of the moving distance, two target acceleration tables are created,
Store in memory. The target acceleration is calculated by referring to both tables based on the above-mentioned approximated normalized time and substituting them in the following equation.

【0069】[0069]

【数28】 [Equation 28]

【0070】また、目標速度を算出するためには数19
中の項を
Further, in order to calculate the target speed,
The terms in

【0071】[0071]

【数29】 [Equation 29]

【0072】[0072]

【数30】 [Equation 30]

【0073】と定義する。数29,数30は移動距離に
依らず一定なので、二つの目標速度テーブルを作り、メ
モリに格納する。正規化時間近似値をもとに両テーブル
を参照して、次式に代入することにより、目標速度を算
出する。
It is defined as Since the numbers 29 and 30 are constant regardless of the moving distance, two target speed tables are created and stored in the memory. The target speed is calculated by referring to both tables based on the normalized time approximate value and substituting into the following equation.

【0074】[0074]

【数31】 [Equation 31]

【0075】数24,数28,数31でテーブル参照値
に乗算する係数は、移動距離L、移動時間の逆数1/T
e、重み係数γによって決まる。そこで、Lと1/Te
との関係と、Lとγとの関係を示すテーブルをメモリに
格納しており、移動開始に先立ってテーブルを参照して
係数を計算する。
The coefficients by which the table reference value is multiplied by the equations 24, 28 and 31 are the moving distance L and the reciprocal 1 / T of the moving time.
e, determined by the weighting coefficient γ. So L and 1 / Te
And a relationship between L and γ are stored in the memory, and the coefficient is calculated by referring to the table before starting the movement.

【0076】前述のようにして目標速度を発生する。そ
れに対して制御対象の速度を検出してフィードバックす
る。速度偏差を補償演算した結果に前述の目標加速度を
加速度フィードフォワードとして加算する。その結果を
操作量としてアクチュエータに入力し、制御対象を駆動
する。
The target speed is generated as described above. On the other hand, the speed of the controlled object is detected and fed back. The aforementioned target acceleration is added as acceleration feedforward to the result of compensating the velocity deviation. The result is input to the actuator as a manipulated variable to drive the controlled object.

【0077】[0077]

【作用】複数の目標加速度テーブルと複数の目標速度テ
ーブルを備え、重み係数を調節して目標加速度と目標速
度を発生することにより、制御対象の加速度パターンを
変えることができる。
By providing a plurality of target acceleration tables and a plurality of target speed tables and adjusting the weighting factors to generate the target acceleration and the target speed, the acceleration pattern of the controlled object can be changed.

【0078】特に、移動距離に対応して特定の固有振動
を抑制する重み係数値をテーブル化しているので、その
振動を励起しない加速度にすることができる。
In particular, since the weighting coefficient values for suppressing a specific natural vibration are tabulated in correspondence with the moving distance, it is possible to set an acceleration that does not excite that vibration.

【0079】また、目標加速度テーブルと目標速度テー
ブルの波形は滑らかなため、制御対象の高周波振動を抑
制できる。
Further, since the waveforms of the target acceleration table and the target speed table are smooth, it is possible to suppress the high frequency vibration of the controlled object.

【0080】また、制御対象の位置を移動距離で正規化
し、その正規化位置に対応した正規化時間を求め、この
値に基づいて目標加速度・目標速度テーブルを参照する
ことにより、制御対象の位置に基づいて目標値を発生す
ることができる。
Further, the position of the controlled object is normalized by the moving distance, the normalized time corresponding to the normalized position is obtained, and the target acceleration / target speed table is referred to based on this value to determine the position of the controlled object. A target value can be generated based on

【0081】また、目標加速度テーブルの波形を数23
と数24で設計することにより、制御対象の速度が最大
になる、移動時間の1/2の時点で、加速度を0にでき
る。これにより、磁気ディスク装置のヘッド沈み込みを
低減することができる。
Further, the waveform of the target acceleration table is given by
By designing with Equation 24, the acceleration can be set to 0 at the time of 1/2 of the moving time at which the speed of the controlled object becomes maximum. As a result, it is possible to reduce the sinking of the head of the magnetic disk device.

【0082】また、目標速度に対して制御対象の速度を
フィードバックし、速度偏差を補償演算した結果に目標
加速度を加速度フィードフォワードとして加算し、操作
量とすることにより、設計した加速度パターンで制御す
ることができる。
Further, the velocity to be controlled is fed back to the target velocity, and the target acceleration is added as the acceleration feed forward to the result of compensating the velocity deviation to obtain the manipulated variable, thereby controlling the designed acceleration pattern. be able to.

【0083】[0083]

【実施例】以下、磁気ディスク装置のヘッド位置決め制
御に本発明を適用した実施例について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to head positioning control of a magnetic disk device will be described in detail below.

【0084】図1に本発明を適用した磁気ディスク装置
ヘッド位置決め制御系のブロック図を示す。まず、残留
振動の発生メカニズムとシーク制御系の動作について説
明する。
FIG. 1 shows a block diagram of a magnetic disk device head positioning control system to which the present invention is applied. First, the mechanism of residual vibration generation and the operation of the seek control system will be described.

【0085】きょう体32は衝撃を絶縁するための粘弾
性体を介してベース31上に固定されている。パワーア
ンプ30が供給する駆動電流によって、VCM(ボイス
コイルモータ)コイル34とVCMマグネット33間に
駆動力が発生する。これにより、キャリッジ35に搭載
されたサーボヘッド36とデータヘッド37が目標トラ
ックに高速に移動し、位置決めされる。しかし、前述の
駆動力の反力がきょう体側にも作用するために、きょう
体32とVCMマグネット33とスピンドル38の3部
材間で連成振動が発生する。この系は、数6の形式で、
3自由度の連成振動の運動方程式にモデル化できる。そ
の方程式から、この系の三つの固有振動数が得られる。
この値は部材の質量や粘弾性係数に依存するが、多くの
場合500Hz付近の固有モードによりディスク39が
振動し、シーク時間の短縮を妨げていた。
The casing 32 is fixed on the base 31 via a viscoelastic body for insulating impact. The driving current supplied by the power amplifier 30 generates a driving force between the VCM (voice coil motor) coil 34 and the VCM magnet 33. As a result, the servo head 36 and the data head 37 mounted on the carriage 35 move to the target track at high speed and are positioned. However, since the reaction force of the driving force described above also acts on the housing side, a coupled vibration is generated between the housing 32, the VCM magnet 33, and the spindle 38. This system is in the form of
It can be modeled as a motion equation of coupled vibration with three degrees of freedom. From that equation, three natural frequencies of this system are obtained.
This value depends on the mass and viscoelastic coefficient of the member, but in many cases, the eigenmode near 500 Hz causes the disk 39 to vibrate, which impedes the reduction in seek time.

【0086】シーク動作中、サーボヘッド36によって
ディスク39の表面からサーボ信号が検出され、ポジシ
ョン信号復調回路20に伝送される。この回路は、各ト
ラックの中心位置からの偏差に比例したポジション信号
を出力し、また、隣接するトラック間の境界をヘッドが
よぎる度にトラッククロスパルスを発生する。ポジショ
ン信号はAD変換器22によってディジタルサーボ系に
サンプリングされる。ディファレンスカウンタ21は、
このパルスが入力されると残トラック数を一つ減らす。
このトラック単位のヘッド位置情報と、ポジション信号
で表される1トラック範囲内の位置情報を合わせると、
目標トラックから現在位置までの連続したヘッド位置情
報になる。この信号をヘッド速度検出手段23に入力し
て、ヘッド速度を検出する。ヘッド速度検出手段23に
は、制御対象の数式モデルを用いた速度オブザーバがよ
く用いられる。目標速度と検出したヘッド速度との偏差
を補償演算手段24で処理し、加速度フィードフォワー
ドを加算して、DA変換器25から操作量としてパワー
アンプ30に対して出力する。
During the seek operation, the servo signal is detected from the surface of the disk 39 by the servo head 36 and transmitted to the position signal demodulation circuit 20. This circuit outputs a position signal proportional to the deviation from the center position of each track, and generates a track cross pulse each time the head crosses the boundary between adjacent tracks. The position signal is sampled by the AD converter 22 in the digital servo system. The difference counter 21
When this pulse is input, the number of remaining tracks is reduced by one.
If the head position information for each track and the position information within one track range represented by the position signal are combined,
It becomes continuous head position information from the target track to the current position. This signal is input to the head speed detecting means 23 to detect the head speed. A speed observer using a mathematical model of the controlled object is often used for the head speed detecting means 23. The deviation between the target speed and the detected head speed is processed by the compensation calculation means 24, the acceleration feedforward is added, and the DA converter 25 outputs the manipulated variable to the power amplifier 30.

【0087】次に本発明による目標軌道の発生方法を説
明する。正規化位置算出手段1で、連続したヘッド位置
情報xをシーク距離Lで正規化する。その計算は、
Next, a method of generating a target trajectory according to the present invention will be described. The normalized position calculation means 1 normalizes the continuous head position information x by the seek distance L. The calculation is

【0088】[0088]

【数32】 [Equation 32]

【0089】である。除算に比較的多くの演算時間を要
するプロセッサを用いる場合には、Lと1/Lとの関係
を示すテーブルをメモリに格納することにより、除算を
不要にできる。第1の正規化時間検出手段2は数22の
逆関数のテーブルであり、第2の正規化時間検出手段4
は数23の逆関数のテーブルである。係数調節手段6に
よって、シーク動作開始時点に係数乗算手段3には重み
係数1−γが設定されており、かつ係数乗算手段5には
重み係数γが設定されている。正規化位置δをもとに二
つのテーブルを参照し、数24に示す積和演算を行うこ
とにより、正規化時間近似値τ≒t/Teを精度よく算
出できる。
It is When a processor that requires a relatively long calculation time for the division is used, the division can be made unnecessary by storing a table showing the relationship between L and 1 / L in the memory. The first normalization time detecting means 2 is a table of the inverse function of Equation 22, and the second normalization time detecting means 4
Is a table of the inverse function of Equation 23. The coefficient adjusting means 6 sets the weighting coefficient 1-γ in the coefficient multiplying means 3 and the weighting coefficient γ in the coefficient multiplying means 5 at the start of the seek operation. By referring to the two tables based on the normalized position δ and performing the product-sum operation shown in Expression 24, the normalized time approximate value τ≈t / Te can be calculated accurately.

【0090】第1の目標速度発生手段7は数29をテー
ブル化したものであり、第2の目標速度発生手段9は数
30をテーブル化したものである。係数調節手段6によ
って、シーク動作開始時点に係数乗算手段8には
The first target speed generating means 7 is a table of the equation (29), and the second target speed generating means 9 is a table of the equation (30). By the coefficient adjusting means 6, the coefficient multiplying means 8

【0091】[0091]

【数33】 [Expression 33]

【0092】が設定されており、かつ、係数乗算手段1
0には
Is set, and coefficient multiplication means 1
To 0

【0093】[0093]

【数34】 [Equation 34]

【0094】が設定されている。正規化時間近似値τを
もとに二つのテーブルを参照し、数31に示す積和演算
を行うことにより、目標速度を算出できる。
Has been set. The target speed can be calculated by referring to the two tables based on the normalized time approximation value τ and performing the sum of products operation shown in Expression 31.

【0095】第1の加速度フィードフォワード発生手段
11は数26をテーブル化したものであり、第2の加速
度フィードフォワード発生手段13は数27をテーブル
化したものである。係数調節手段6によって、シーク動
作開始時点に係数乗算手段12には、
The first acceleration feedforward generating means 11 is a table of the equation 26, and the second acceleration feedforward generating means 13 is a table of the equation 27. The coefficient adjusting means 6 causes the coefficient multiplying means 12 at the start of the seek operation to

【0096】[0096]

【数35】 [Equation 35]

【0097】が設定されており、かつ係数乗算手段14
には
Is set, and the coefficient multiplication means 14
In

【0098】[0098]

【数36】 [Equation 36]

【0099】が設定されている。正規化時間近似値τを
もとに二つのテーブルを参照し、数28に示す積和演算
を行うことにより、加速度フィードフォワードを算出で
きる。
Has been set. The acceleration feed forward can be calculated by referring to the two tables based on the normalized time approximate value τ and performing the sum of products operation shown in Expression 28.

【0100】係数調節手段6は、シーク距離Lとシーク
時間の逆数1/Teとの関係を示すテーブル、及びシー
ク距離Lと重み係数γとの関係を示すテーブルを備えて
いる。LとTeとの関係はディスク装置の高速アクセス
性能を決定するものであり、装置の設計段階であらかじ
め決められている。また、重み係数γは、LとTeと抑
制すべき残留振動の固有振動数とから「課題を解決する
ための手段」で述べた手順により、最適値を決めること
が出来る。シーク動作開始時点でシーク距離Lを係数調
節手段6に入力して、各係数を計算するために、Lをも
とに二つのテーブルを参照する。
The coefficient adjusting means 6 has a table showing the relationship between the seek distance L and the reciprocal 1 / Te of the seek time, and a table showing the relationship between the seek distance L and the weighting coefficient γ. The relationship between L and Te determines the high-speed access performance of the disk device, and is predetermined at the design stage of the device. Further, the weighting coefficient γ can be determined as an optimum value from L and Te and the natural frequency of the residual vibration to be suppressed by the procedure described in “Means for solving the problem”. The seek distance L is input to the coefficient adjusting means 6 at the start of the seek operation, and two tables are referred to based on L in order to calculate each coefficient.

【0101】図2に、本実施例をディジタルサーボ方式
で実現するための回路構成を示す。
FIG. 2 shows a circuit configuration for realizing the present embodiment by the digital servo system.

【0102】ROM40は、前述の第1・第2の正規化
時間検出手段のテーブル2,4と、第1・第2の目標速
度発生手段のテーブル7,9と、第1・第2の加速度フ
ィードフォワード発生手段のテーブル11,13と、係
数調節手段6に備えたシーク距離とシーク時間の逆数と
の関係を示すテーブルと、シーク距離と重み係数γとの
関係を示すテーブルを格納している。RAM41は、サ
ーボ演算中の変数値を記憶するために用いる。データバ
ス42は、ディジタルサーボ系の演算部44と、メモリ
40,41と、外部要素に接続したインタフェース部と
の間でデータを伝送するための電気的配線である。デー
タメモリアドレスバス43は、演算部44からメモリ4
0,41を参照する場合にアドレスを指定するための電
気的配線である。演算部44には通常のマイクロプロセ
ッサを用いることができるが、本発明では、前述のよう
に、積和演算が多く行われるので、高速な積和演算性能
を持つディジタルシグナルプロセッサ(DSP)が特に
適している。
The ROM 40 includes the tables 2 and 4 of the first and second normalized time detecting means, the tables 7 and 9 of the first and second target speed generating means, and the first and second accelerations. The tables 11 and 13 of the feedforward generating means, the table showing the relationship between the seek distance and the reciprocal of the seek time provided in the coefficient adjusting means 6, and the table showing the relationship between the seek distance and the weighting coefficient γ are stored. . The RAM 41 is used to store variable values during servo calculation. The data bus 42 is an electrical wiring for transmitting data among the arithmetic unit 44 of the digital servo system, the memories 40 and 41, and the interface unit connected to the external element. The data memory address bus 43 is connected from the arithmetic unit 44 to the memory 4
Electrical wiring for designating an address when 0, 41 is referred to. An ordinary microprocessor can be used for the arithmetic unit 44. However, in the present invention, as described above, many product-sum operations are performed, so that a digital signal processor (DSP) having a high-speed product-sum operation performance is Are suitable.

【0103】積和演算を反復して行う場合には、以下の
手順で動作する。すなわち、まず、乗算のための係数を
データバス42から乗数レジスタ44aにロードする。
次に、被乗数をデータバス42からロードして、乗算器
44bで乗数レジスタ44a内の値と乗算を行う。スイ
ッチ44cは乗算器44bの出力に接続されているの
で、アキュムレータ44e内の値と乗算器44bの結果
とを加算器44dで加算する。加算結果は、再び、アキ
ュムレータ44eに格納される。正規化時間は数22の
積和演算で算出され、その結果はRAM41に格納され
る。この値をデータバス42を介してポインタレジスタ
44fにロードして、ROM41内の目標速度発生手段
のテーブル7,9と加速度フィードフォワード発生手段
のテーブル11,13を参照する。このテーブル値を用
いて数31,数28に示す積和演算を行い、目標速度と
加速度フィードフォワードを計算する。
When the multiply-accumulate operation is repeatedly performed, the following procedure is performed. That is, first, the coefficient for multiplication is loaded from the data bus 42 to the multiplier register 44a.
Next, the multiplicand is loaded from the data bus 42, and the value in the multiplier register 44a is multiplied by the multiplier 44b. Since the switch 44c is connected to the output of the multiplier 44b, the value in the accumulator 44e and the result of the multiplier 44b are added by the adder 44d. The addition result is stored again in the accumulator 44e. The normalization time is calculated by the product-sum operation of Equation 22, and the result is stored in the RAM 41. This value is loaded into the pointer register 44f via the data bus 42, and the tables 7 and 9 of the target speed generating means and the tables 11 and 13 of the acceleration feedforward generating means in the ROM 41 are referred to. Using these table values, the product-sum calculation shown in Expressions 31 and 28 is performed to calculate the target velocity and the acceleration feedforward.

【0104】シーク動作を完了すると、演算部44はデ
ィジタル出力インタフェース27を介して、上位コント
ローラ28にシーク動作終了を知らせる。
When the seek operation is completed, the arithmetic unit 44 notifies the upper controller 28 of the end of the seek operation via the digital output interface 27.

【0105】図3に、本実施例のディジタルサーボ系の
制御アルゴリズムを示す。上位コントローラ28がシー
ク距離をディファレンスカウンタ21に設定すると、本
プログラムが起動される。ステップF1で、目標軌道発
生のための初期処理を行う。これについては詳細に後述
する。ステップF2で、サーボ演算のためのその他の初
期処理を行う。ステップF3で、シーク動作と、トラッ
ク中心に追従するためのフォロイング動作のいずれのサ
ーボ演算を行うかを判別する。シーク動作を行うとき
は、ステップF4で、一定周期でシーク動作用演算を開
始するタイマ割り込みの発生を待つ。シーク動作用演算
の詳細は後述する。フォロイング動作を行うときは、ス
テップF5で、一定周期でフォロイング動作用演算を開
始するタイマ割り込みの発生を待つ。
FIG. 3 shows a control algorithm of the digital servo system of this embodiment. When the host controller 28 sets the seek distance in the difference counter 21, this program is started. In step F1, initial processing for generating a target trajectory is performed. This will be described in detail later. In step F2, other initial processing for servo calculation is performed. In step F3, it is determined which of the seek operation and the following operation for following the center of the track to perform the servo calculation. When performing the seek operation, in step F4, the generation of a timer interrupt that starts the operation for the seek operation at a constant cycle is waited for. Details of the calculation for seek operation will be described later. When performing the following operation, in step F5, the generation of a timer interrupt for starting the calculation for the following operation at a constant cycle is awaited.

【0106】図4に、図3のステップF1の処理の詳細
を示す。ステップF10で、ディファレンスカウンタ2
1からシーク距離Lを読み込む。ステップF11で、R
OM40に格納されたシーク距離Lとシーク時間の逆数
1/Teとの関係を示すテーブルを参照する。ステップ
F12で、ROM40に格納されたシーク距離Lと重み
係数γとの関係を示すテーブルを参照する。ステップF
13で、数24の係数1ーγを計算して、RAM41の
割り当てられた番地に値を格納する。ステップF14
で、加速度フィードフォワードを計算する数25の係数
FIG. 4 shows details of the process of step F1 of FIG. In Step F10, the difference counter 2
The seek distance L is read from 1. In step F11, R
A table showing the relationship between the seek distance L and the reciprocal 1 / Te of the seek time stored in the OM 40 is referred to. In step F12, a table showing the relationship between the seek distance L and the weighting coefficient γ stored in the ROM 40 is referred to. Step F
In step 13, the coefficient 1-γ of the equation 24 is calculated, and the value is stored in the assigned address of the RAM 41. Step F14
Then, the coefficient of the equation 25 for calculating the acceleration feedforward

【0107】[0107]

【数35】 [Equation 35]

【0108】と、And

【0109】[0109]

【数36】 [Equation 36]

【0110】を計算して、RAM41の割り当てられた
番地に値を格納する。ステップF15で、目標速度を計
算する数31の係数である数33と、数34を計算し
て、RAM41の割り当てられた番地に値を格納する。
[0110] is calculated and the value is stored in the assigned address of the RAM 41. In step F15, the equation 33 and the equation 34, which are the coefficients of the equation 31 for calculating the target speed, are calculated, and the values are stored in the assigned addresses of the RAM 41.

【0111】図5に、シーク動作中のサーボ演算のアル
ゴリズムを示す。このモジュールはシーク動作中に一定
周期のタイマ割り込みが発生するたびに、一回実行す
る。ステップF40で、ヘッド位置情報を取り込む。詳
細には、ディファレンスカウンタ21の出力をディジタ
ル入力インタフェース26を介してサンプリングし、ポ
ジション信号をAD変換器を介してサンプリングする。
その後、ディファレンスカウンタからのトラック単位の
位置情報と、ポジション信号の1トラック内の位置情報
を合わせて、現在位置から目標トラック中心までの連続
した位置情報を算出する。ステップF41で、ヘッド位
置情報をもとにヘッド速度を計算する。ステップF42
で、目標軌道を発生するための処理を行う。これについ
ては、詳細に後述する。ステップF43で、目標速度と
ヘッドの検出速度との偏差で補償演算を行う。ステップ
F44で、DA変換器から操作量を出力するための処理
を行う。ここまでが、1サンプル周期内に行われて、図
3のステップF3に復帰する。
FIG. 5 shows an algorithm of servo calculation during seek operation. This module executes once every time a constant period timer interrupt occurs during seek operation. In step F40, head position information is fetched. Specifically, the output of the difference counter 21 is sampled via the digital input interface 26, and the position signal is sampled via the AD converter.
After that, the position information for each track from the difference counter and the position information within one track of the position signal are combined to calculate continuous position information from the current position to the center of the target track. In step F41, the head speed is calculated based on the head position information. Step F42
Then, the processing for generating the target trajectory is performed. This will be described later in detail. In step F43, compensation calculation is performed based on the deviation between the target speed and the head detected speed. In step F44, processing for outputting the manipulated variable from the DA converter is performed. The processing up to this point is performed within one sampling period, and the process returns to step F3 in FIG.

【0112】図6,図7に、図5ステップF3の目標軌
道発生処理の詳細を示す。ステップF420で、ヘッド
位置をシーク距離Lで除算して、正規化位置δを算出す
る。ステップF421で、δをもとに第1の正規化時間
検出手段のテーブル2を参照する。ステップF422
で、δをもとに第2の正規化時間検出手段のテーブル4
を参照する。ステップF423で、数24によって、正
規化時間近似値τを算出する。ステップF424で、τ
をもとに第1の目標速度発生手段のテーブル7を参照す
る。ステップF425で、τをもとに第2の目標速度発
生手段のテーブル9を参照する。ステップF426で、
数31によって目標速度を算出する。ステップF427
で、τをもとに第1の加速度フィードフォワード発生手
段のテーブル11を参照する。ステップF428で、τ
をもとに第2の加速度フィードフォワード発生手段のテ
ーブル13を参照する。ステップF429で、数28に
よって加速度フィードフォワードを算出する。
6 and 7 show details of the target trajectory generation processing in step F3 of FIG. In step F420, the head position is divided by the seek distance L to calculate the normalized position δ. In step F421, the table 2 of the first normalized time detecting means is referred to based on δ. Step F422
Then, based on δ, Table 4 of the second normalized time detecting means
Refer to. In step F423, the normalized time approximate value τ is calculated by the equation 24. In step F424, τ
The table 7 of the first target speed generating means is referred to based on the above. In step F425, the table 9 of the second target speed generating means is referred to based on τ. In Step F426,
The target speed is calculated by the equation 31. Step F427
Then, the table 11 of the first acceleration feedforward generating means is referred to based on τ. In step F428, τ
The table 13 of the second acceleration feedforward generating means is referred to based on the above. In step F429, the acceleration feedforward is calculated by the equation 28.

【0113】図8に、第1・第2の正規化時間検出手段
のテーブル2、4に格納した数22,23の逆関数の曲
線を示す。一般に正規化位置δと正規化時間近似値τ≒
t/Teの関係は、両曲線の重み付け和によって決ま
る。
FIG. 8 shows the inverse function curves of the equations 22 and 23 stored in the tables 2 and 4 of the first and second normalized time detecting means. Generally, the normalized position δ and the approximated normalized time τ ≒
The t / Te relationship is determined by the weighted sum of both curves.

【0114】図9に、第1・第2の加速度フィードフォ
ワード発生手段のテーブル11,13に格納した数2
6,数27の曲線を示す。一般に発生する加速度フィー
ドフォワードの値は、両曲線の重み付け和の曲線にな
る。図10,図11、図12に、重み係数γを数17の
許容範囲内の最小値から最大値に変化させたときのVCM
駆動電流波形を示す。VCM駆動電流波形は、加速度フ
ィードフォワードに等しい波形になる。γが最小値0の
時、最も緩やかに加速を開始して、緩やかに停止する。
γが大きくなるに従って、動作の開始と停止時の加速度
変化も大きくなる。
FIG. 9 shows the number 2 stored in the tables 11 and 13 of the first and second acceleration feedforward generating means.
6, the curve of equation 27 is shown. The value of acceleration feedforward that generally occurs is the curve of the weighted sum of both curves. FIGS. 10, 11 and 12 show the VCM when the weighting factor γ is changed from the minimum value to the maximum value within the allowable range of Expression 17.
The drive current waveform is shown. The VCM drive current waveform becomes a waveform equal to the acceleration feed forward. When γ has a minimum value of 0, acceleration is started most gently and stopped gently.
As γ increases, changes in acceleration at the start and stop of the operation also increase.

【0115】図13から図16に、本発明の方式で32
トラックシークを行った時の応答波形を示す。この例で
は、シーク時間を3.7ms 、抑制する固有モードの振
動数を460Hzとして目標軌道を設計し、γ=1.4
である。比較のために、図17から図20に、従来の疑
似最短時間制御による32トラックシークの応答波形を
示す。図13と図17のポジション信号を比較すると、
本発明の方がシーク時間が短いにも係わらず、残留信号
をかなり低減している。さらに、この効果を振動エネル
ギで比較する。図16と図20は、機構部の全固有モー
ドの振動エネルギの総和と、固有振動数460Hzのモ
ードだけの振動エネルギを示している。いずれの方式で
も、停止時刻付近では460Hzのモードが振動エネル
ギの大半を占めている。しかし、本方式では停止後だけ
でなく、シーク動作中の振動をも大幅に低減できてい
る。また、図14と図18はVCM駆動電流波形であ
り、ヘッド加速度に比例している。本発明による加速度
パターンは従来より滑らかであるために、図15と図1
9のヘッド浮上量変動を比較すると約3.5kHz の高
周波振動を低減できている。
FIG. 13 to FIG. 16 show the method according to the present invention.
The response waveform when performing a track seek is shown. In this example, the seek time is 3.7 ms, the target trajectory is designed with the frequency of the eigenmode to be suppressed being 460 Hz, and γ = 1.4.
Is. For comparison, FIGS. 17 to 20 show response waveforms of conventional 32-track seek by pseudo shortest time control. Comparing the position signals of FIG. 13 and FIG. 17,
The present invention significantly reduces the residual signal despite the shorter seek time. Furthermore, this effect is compared by vibration energy. FIG. 16 and FIG. 20 show the sum of the vibration energies of all the eigenmodes of the mechanism section and the vibration energies of only the modes having a natural frequency of 460 Hz. In either method, the 460 Hz mode occupies most of the vibration energy near the stop time. However, this method can significantly reduce the vibration not only after stopping but also during seek operation. 14 and 18 show VCM drive current waveforms, which are proportional to the head acceleration. Since the acceleration pattern according to the present invention is smoother than the conventional one, FIGS.
Comparing fluctuations in the head flying height of No. 9, high frequency vibration of about 3.5 kHz can be reduced.

【0116】図21から図24に、本発明の方式で64
トラックシークを行った時の応答波形を示す。この例で
は、シーク時間を4.9ms 、抑制する固有モードの振
動数を460Hzとして目標軌道を設計し、γ=0であ
る。比較のために、図24から図28に、従来の疑似最
短時間制御による64トラックシークの応答波形を示
す。このシーク距離の場合も前と同様に、本方式が優れ
ている。
FIGS. 21 to 24 show the method of the present invention for 64
The response waveform when performing a track seek is shown. In this example, the seek time is 4.9 ms, the target trajectory is designed with the frequency of the eigenmode to be suppressed being 460 Hz, and γ = 0. For comparison, FIGS. 24 to 28 show response waveforms of conventional 64-track seek by pseudo shortest time control. Even in the case of this seek distance, this method is excellent as before.

【0117】実施例は、数18,数19で表される目標
加速度,目標速度軌道を移動中のヘッド位置に基づいて
発生させて、シーク動作を行うものである。しかし、ヘ
ッド位置と無関係に、動作時間tの関数として軌道を発
生しても同様な振動抑制効果を期待できる。以下、この
方式について実施例を説明する。
In the embodiment, the seek operation is performed by generating the target acceleration and the target velocity trajectory represented by the equations 18 and 19 based on the head position during movement. However, a similar vibration suppressing effect can be expected even if the trajectory is generated as a function of the operation time t regardless of the head position. Examples of this method will be described below.

【0118】この方式では、正規化位置と正規化時間は
不要なので、図1の機能ブロック図のうち、この計算に
関するブロック1,2,3,4,5を除くことができ
る。
In this method, since the normalization position and the normalization time are unnecessary, blocks 1, 2, 3, 4, and 5 related to this calculation can be excluded from the functional block diagram of FIG.

【0119】ディジタルサーボ系で実現する場合の回路
構成は図2のままで良い。
The circuit configuration when implemented by a digital servo system may be the same as in FIG.

【0120】軌道発生のアルゴリズムは、軌道パターン
を記憶したテーブルを参照するかわりに、ディジタルサ
ーボ演算部44で軌道の時間多項式関数数18,数19
を直接に計算する。この時、動作時間tはマイクロプロ
セッサのクロック信号によって計測する。また、実施例
と同様に、シーク距離Lとシーク時間Te(またはその
逆数)との関係を示すテーブル、およびシーク距離と重
み係数γとの関係を示すテーブルをROM40に格納し
ている。
Instead of referring to the table storing the trajectory pattern, the algorithm for generating the trajectory uses the digital servo operation unit 44 to calculate the time polynomial function number 18 and the number 19 of the trajectory.
Is calculated directly. At this time, the operation time t is measured by the clock signal of the microprocessor. Further, as in the embodiment, the ROM 40 stores a table showing the relationship between the seek distance L and the seek time Te (or its reciprocal) and a table showing the relationship between the seek distance and the weighting coefficient γ.

【0121】計算した目標速度軌道にヘッド速度をフィ
ードバックし、補償演算手段24を介してから目標加速
度を加速度フィードフォワードとして加算し、操作量を
出力する。
The head velocity is fed back to the calculated target velocity trajectory, and the target acceleration is added as an acceleration feed forward via the compensation calculation means 24, and the manipulated variable is output.

【0122】本実施例においても、図13〜図16、お
よび図21〜図24と同様な応答波形になり、残留振動
とヘッド浮上量変動を抑制できる。
Also in this embodiment, the response waveforms are the same as those in FIGS. 13 to 16 and FIGS. 21 to 24, and residual vibration and head flying height variation can be suppressed.

【0123】目標加速度,目標速度軌道のいずれか一方
を第1の実施例のようにヘッド位置に基づいて発生し、
他方を第2の実施例のように動作時間に基づいて発生す
る構成も可能である。
Either the target acceleration or the target velocity trajectory is generated based on the head position as in the first embodiment,
A configuration in which the other is generated based on the operation time as in the second embodiment is also possible.

【0124】この場合も実施例と同様な振動抑制効果が
ある。
In this case also, the same vibration suppressing effect as that of the embodiment is obtained.

【0125】[0125]

【発明の効果】本発明は、目標位置に移動して位置決め
する制御対象と、制御対象を駆動するアクチュエータ
と、制御対象とアクチュエータを搭載した構造物とから
成る位置決め制御装置において、複数の目標加速度テー
ブルと複数の目標速度テーブルを備え、テーブルから読
みだした値を重み付け積和演算して制御系に入力する目
標値と加速度フィードフォワードを計算し、かつ演算の
重み係数を調節することにより、制御対象の加速度を多
様なパターンで発生できる。特に、機構部の特定の固有
振動を抑制する加速度パターンになるように、重み係数
値を移動距離に対応してあらかじめ計算してテーブルと
して備えることにより、振動を低減できる。磁気ディス
ク装置のヘッド位置決め制御方式に適用した場合、ディ
スクの残留振動を低減してシーク時間を短縮できる。
As described above, the present invention provides a positioning control device including a controlled object that is moved to a target position and positioned, an actuator that drives the controlled object, and a structure in which the controlled object and the actuator are mounted. It is equipped with a table and multiple target speed tables. The values read from the table are weighted and summed to calculate the target value and acceleration feedforward to be input to the control system, and the weighting factor of the calculation is adjusted to control Target acceleration can be generated in various patterns. In particular, the vibration can be reduced by preliminarily calculating the weighting factor value corresponding to the moving distance and providing the table as a table so that the acceleration pattern suppresses a specific natural vibration of the mechanism unit. When applied to the head positioning control system of a magnetic disk device, residual vibration of the disk can be reduced and seek time can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】ディジタルサーボ系による本発明の実施例の回
路図。
FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention using a digital servo system.

【図3】本発明の実施例のディジタルサーボ処理のアル
ゴリズム図。
FIG. 3 is an algorithm diagram of digital servo processing according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例のディジタルサーボ処理のアル
ゴリズム図。
FIG. 4 is an algorithm diagram of digital servo processing according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例のディジタルサーボ処理のアル
ゴリズム図。
FIG. 5 is an algorithm diagram of digital servo processing according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例のディジタルサーボ処理のアル
ゴリズム図。
FIG. 6 is an algorithm diagram of digital servo processing according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例のディジタルサーボ処理のアル
ゴリズム図。
FIG. 7 is an algorithm diagram of digital servo processing according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明で設計した軌道の正規化位置と正規化時
間との関係の説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a relationship between a normalized position of a trajectory designed by the present invention and a normalized time.

【図9】本発明で用いる目標加速度軌道の二つのパター
ンの説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram of two patterns of a target acceleration trajectory used in the present invention.

【図10】各重み係数値でのVCM駆動電流の波形図。FIG. 10 is a waveform diagram of the VCM drive current at each weighting coefficient value.

【図11】各重み係数値でのVCM駆動電流の波形図。FIG. 11 is a waveform diagram of the VCM drive current at each weighting coefficient value.

【図12】各重み係数値でのVCM駆動電流の波形図。FIG. 12 is a waveform diagram of a VCM drive current at each weighting coefficient value.

【図13】本発明を磁気ディスクのシーク制御系に適用
した時の応答波形図。
FIG. 13 is a response waveform diagram when the present invention is applied to a seek control system of a magnetic disk.

【図14】本発明を磁気ディスクのシーク制御系に適用
した時の応答波形図。
FIG. 14 is a response waveform diagram when the present invention is applied to a seek control system of a magnetic disk.

【図15】本発明を磁気ディスクのシーク制御系に適用
した時の応答波形図。
FIG. 15 is a response waveform diagram when the present invention is applied to a seek control system of a magnetic disk.

【図16】本発明を磁気ディスクのシーク制御系に適用
した時の応答波形図。
FIG. 16 is a response waveform diagram when the present invention is applied to a seek control system of a magnetic disk.

【図17】従来のシーク制御での応答の波形図。FIG. 17 is a waveform diagram of a response in the conventional seek control.

【図18】従来のシーク制御での応答の波形図。FIG. 18 is a waveform diagram of a response in conventional seek control.

【図19】従来のシーク制御での応答の波形図。FIG. 19 is a waveform diagram of a response in the conventional seek control.

【図20】従来のシーク制御での応答の波形図。FIG. 20 is a waveform diagram of a response in conventional seek control.

【図21】本発明を磁気ディスクのシーク制御系に適用
した時の応答波形図。
FIG. 21 is a response waveform diagram when the present invention is applied to a seek control system of a magnetic disk.

【図22】本発明を磁気ディスクのシーク制御系に適用
した時の応答波形図。
FIG. 22 is a response waveform diagram when the present invention is applied to a seek control system of a magnetic disk.

【図23】本発明を磁気ディスクのシーク制御系に適用
した時の応答波形図。
FIG. 23 is a response waveform diagram when the present invention is applied to a seek control system of a magnetic disk.

【図24】本発明を磁気ディスクのシーク制御系に適用
した時の応答波形図。
FIG. 24 is a response waveform diagram when the present invention is applied to a seek control system of a magnetic disk.

【図25】従来のシーク制御での応答波形図。FIG. 25 is a response waveform diagram in the conventional seek control.

【図26】従来のシーク制御での応答波形図。FIG. 26 is a response waveform diagram in the conventional seek control.

【図27】従来のシーク制御での応答波形図。FIG. 27 is a response waveform diagram in the conventional seek control.

【図28】従来のシーク制御での応答波形図。FIG. 28 is a response waveform diagram in the conventional seek control.

【図29】従来の磁気ディスク装置シーク制御でのヘッ
ド位置と速度との関係の説明図。
FIG. 29 is an explanatory diagram of a relationship between head position and speed in conventional magnetic disk drive seek control.

【図30】従来の磁気ディスク装置シーク制御での加速
度の波形図。
FIG. 30 is a waveform diagram of acceleration in the conventional seek control of the magnetic disk device.

【図31】従来の磁気ディスク装置シーク制御での速度
の波形図。
FIG. 31 is a velocity waveform chart in seek control of a conventional magnetic disk device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…正規化位置算出手段、2,4…正規化時間検出手
段、3,5,8,10,12,14…係数乗算手段、6
…係数調節手段、7,9…目標速度発生手段、11,1
3…加速度フィードフォワード発生手段、20…ポジシ
ョン信号復調回路、21…ディファレンスカウンタ、2
2…AD変換器、23…ヘッド速度検出手段、24…補
償演算手段、25…DA変換器、30…パワーアンプ、
31…ベース、32…きょう体、33…VCMマグネッ
ト、34…VCMコイル、35…キャリッジ、36…サ
ーボヘッド、37…データヘッド、38…スピンドル、
39…ディスク。
1 ... Normalized position calculating means, 2, 4 ... Normalized time detecting means, 3, 5, 8, 10, 12, 14, ... Coefficient multiplying means, 6
... Coefficient adjusting means, 7, 9 ... Target speed generating means, 11, 1
3 ... Acceleration feedforward generating means, 20 ... Position signal demodulation circuit, 21 ... Difference counter, 2
2 ... AD converter, 23 ... Head speed detection means, 24 ... Compensation calculation means, 25 ... DA converter, 30 ... Power amplifier,
31 ... Base, 32 ... Case, 33 ... VCM magnet, 34 ... VCM coil, 35 ... Carriage, 36 ... Servo head, 37 ... Data head, 38 ... Spindle,
39 ... Disk.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】目標位置へ移動して位置決めする制御対象
と、前記制御対象を前記目標位置へ移動させるためのア
クチュエータと、前記アクチュエータと前記制御対象を
搭載する構造物とから成る位置決め制御装置において、 一つ以上の加速度フィードフォワード信号発生手段と、
前記加速度フィードフォワード信号発生手段の各々が出
力する加速度フィードフォワード信号に重み係数を乗算
する一つ以上の係数乗算手段と、前記係数乗算手段の出
力を加算する加算手段と、一つ以上の速度目標値発生手
段と、前記速度目標値発生手段の各々が出力する速度目
標値に重み係数を乗算する一つ以上の係数乗算手段と、
前記係数乗算手段の出力を加算する加算手段と、前記重
み係数を調節する重み係数調節手段と、前記制御対象の
速度を検出する速度検出手段と、荷重総和された速度目
標値と速度検出値を入力して演算を行う制御手段と、前
記制御手段の出力と荷重総和された加速度フィードフォ
ワード信号を加算する加算手段を有することを特徴とす
る位置決め制御装置。
1. A positioning control device comprising: a control target that moves to a target position and positions it; an actuator that moves the control target to the target position; and a structure that mounts the actuator and the control target. , One or more acceleration feedforward signal generating means,
One or more coefficient multiplying means for multiplying the acceleration feedforward signal output by each of the acceleration feedforward signal generating means by a weighting coefficient, an adding means for adding the outputs of the coefficient multiplying means, and one or more velocity targets Value generating means, and one or more coefficient multiplying means for multiplying the speed target value output by each of the speed target value generating means by a weighting coefficient,
An adding means for adding the outputs of the coefficient multiplying means, a weighting coefficient adjusting means for adjusting the weighting coefficient, a speed detecting means for detecting the speed of the controlled object, and a speed target value and a speed detection value obtained by summing the loads. A positioning control device comprising: a control means for inputting and performing an arithmetic operation; and an adding means for adding an output of the control means and an acceleration feedforward signal summed with a load.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6239940B1 (en) * 1997-05-12 2001-05-29 Fujitsu, Limited Disk device and disk device calibrating method
EP1850331A2 (en) 2006-04-26 2007-10-31 Fujitsu Ltd. Seek control method, seek control device and disk device

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