JPH0675637A - Magnetic head positioning control system - Google Patents
Magnetic head positioning control systemInfo
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- JPH0675637A JPH0675637A JP24118692A JP24118692A JPH0675637A JP H0675637 A JPH0675637 A JP H0675637A JP 24118692 A JP24118692 A JP 24118692A JP 24118692 A JP24118692 A JP 24118692A JP H0675637 A JPH0675637 A JP H0675637A
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- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、セクターサーボ方式を
用いた磁気記録再生装置の磁気ヘッド位置決め制御方式
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic head positioning control system for a magnetic recording / reproducing apparatus using a sector servo system.
【0002】[0002]
【従来の技術】ステップモータは、オープンループで簡
単に位置決めが可能であり、コスト面で有利である。そ
こで、粗い位置決めの用途、例えば、プリンタ、プロッ
タ、ディスク装置などのOA機器に広く利用されてい
る。2. Description of the Related Art A step motor can be easily positioned in an open loop, which is advantageous in terms of cost. Therefore, it is widely used for rough positioning applications, for example, OA equipment such as printers, plotters, and disk devices.
【0003】しかし、微小位置決めの用途には、DCモ
ータとエンコーダを用いた閉ループサーボシステムが多
く利用される。また、ステップモータをマイクロステッ
プ駆動して、位置決め点を内挿することにより位置決め
精度を高める方法も考えられるが、ステップモータ固有
のコギングトルクにより、これも限界がある。そこで、
マイクロステップモータとエンコーダを用いた制御駆動
方式がある。マイクロステップモータとは、従来の磁気
回路に工夫を加えることによって、コギングトルクを極
小におさえて、リニアリティを良好に改良されたステッ
プモータのことである。However, a closed loop servo system using a DC motor and an encoder is often used for minute positioning. Further, a method may be considered in which the stepping motor is micro-step-driven and the positioning point is interpolated to improve the positioning accuracy. Therefore,
There is a control drive system using a microstep motor and an encoder. The microstepping motor is a stepping motor whose linearity is improved satisfactorily by suppressing the cogging torque to a minimum by modifying the conventional magnetic circuit.
【0004】ステップモータの閉ループサーボシステム
において、電流量を制御する方式と、位相角を制御する
方式があるが、以下に、位相制御方式を説明する。位相
制御方式とは、回転子の位置をエンコーダで検出して、
回転子に対する固定子の起磁力位相を制御することによ
り、回転子を位置決めする方式である。In the closed loop servo system of the step motor, there are a system for controlling the amount of current and a system for controlling the phase angle. The phase control system will be described below. With the phase control method, the position of the rotor is detected by the encoder,
This is a method of positioning the rotor by controlling the magnetomotive force phase of the stator with respect to the rotor.
【0005】図3に、この制御装置の構成を示す。同図
において、偏差補償器21の出力はリミッタ22に入力
される。そのリミッタ22の出力は、電気角度hとな
り、関数発生器23には電気角度eとしての信号が入力
されている。その関数発生器23の出力は、PWM25
に入力され、そのPWM25の出力はコイル26a,2
6bに入力されている。一方、回転子27はコイル26
a,26b及びエンコーダ28に近接されている。そし
て、そのエンコーダ28の出力は、位置信号発生器24
に入力されている。その位置信号発生器24の出力(電
気角度b)は、偏差補償器21及び関数発生器23の入
力側にフィードバックされている。FIG. 3 shows the configuration of this control device. In the figure, the output of the deviation compensator 21 is input to the limiter 22. The output of the limiter 22 becomes the electrical angle h, and the function generator 23 receives the signal as the electrical angle e. The output of the function generator 23 is the PWM 25
To the coils 26a, 2
It is input to 6b. On the other hand, the rotor 27 is the coil 26.
It is close to a, 26b and the encoder 28. The output of the encoder 28 is the position signal generator 24.
Has been entered in. The output (electrical angle b) of the position signal generator 24 is fed back to the input sides of the deviation compensator 21 and the function generator 23.
【0006】次に、その動作について説明する。このス
テップモータは、高分解能のマイクロステップで駆動さ
れるために、リニアリティは十分確保されなければなら
ない。よって、ステップモータの発生トルク分布に含ま
れる高調波成分は、できるだけ軽減される必要がある
(高調波成分が軽減されたステップモータをマイクロス
テップモータということにする)。図4は、モータの発
生トルク分布を示す。同図(A)は、コイル26aによ
るA相のトルク分布、同図(B)は、コイル26bによ
るB相のトルク分布を示す。縦軸は発生トルクT、横軸
は回転角としたものである。このステップモータは、バ
ーニア型磁極歯が採用されて発生トルク分布の高調波が
軽減されている。Next, the operation will be described. Since this step motor is driven in high resolution microsteps, sufficient linearity must be ensured. Therefore, the harmonic component included in the torque distribution generated by the step motor needs to be reduced as much as possible (the step motor with the reduced harmonic component is referred to as a micro step motor). FIG. 4 shows the torque distribution of the motor. The figure (A) shows the A-phase torque distribution by the coil 26a, and the figure (B) shows the B-phase torque distribution by the coil 26b. The vertical axis represents the generated torque T and the horizontal axis represents the rotation angle. This step motor employs vernier magnetic pole teeth to reduce harmonics in the generated torque distribution.
【0007】また、図5は、マイクロステップモータの
トルク発生機構を示すための概念図である。図5におい
て、コイル26a,26bは2相のコイルであり、ベク
トルφm は回転子27の磁極ベクトルを示す(但し、回
転子27は簡単のために一対の磁極を持ったものとして
いるが、実際には多極対の磁極を用いる)。エンコーダ
28は、コイル26a,26b3aに対する磁極ベクト
ルφm の相対的な回転角を検出する働きを持つ。ここ
で、A相及びB相に流す電流をそれぞれ、電流IA,IB
とし、発生トルク分布に高調波が含まれていないとする
なら、A相及びB相のトルクTa,Tb は、次式で表され
る。 Ta =−KT ・IA sin(b)・・・(21) Tb =−KT ・IB sin(b−π/2) =KT ・IB ・cos(b)・・・(22)FIG. 5 is a conceptual diagram showing the torque generating mechanism of the microstep motor. In FIG. 5, the coils 26a and 26b are two-phase coils, and the vector φ m indicates the magnetic pole vector of the rotor 27 (however, the rotor 27 has a pair of magnetic poles for simplification, Actually use a multi-pole pair of magnetic poles). The encoder 28 has a function of detecting a relative rotation angle of the magnetic pole vector φ m with respect to the coils 26a and 26b3a. Here, the currents flowing in the A phase and the B phase are currents I A and I B
If the generated torque distribution does not include harmonics, the A-phase and B-phase torques T a and T b are represented by the following equations. T a = -K T · I A sin (b) ··· (21) T b = -K T · I B sin (b-π / 2) = K T · I B · cos (b) ··· (22)
【0008】ここで、現在の位置信号の電気角度b及び
リミッタ22の出力の電気角度hにより、電流IA,IB
は、操作電気角度e=b+hを入力として、関数発生器
23でそれぞれ余弦波及び正弦波の電流を発生したもの
とする。また、KT は係数である。電流IA,IB はそれ
ぞれ次式で表される。 IA =I0 ・cos(b+h)・・・(23) IB =I0 ・sin(b+h)・・・(24) ここで、電流I0 は電流波高値とする。Here, according to the electrical angle b of the current position signal and the electrical angle h of the output of the limiter 22, the currents I A, I B
Is assumed to have generated a cosine wave current and a sine wave current by the function generator 23 with the operating electrical angle e = b + h as an input. K T is a coefficient. The currents I A and I B are respectively expressed by the following equations. I A = I 0 · cos (b + h) (23) I B = I 0 · sin (b + h) (24) Here, the current I 0 is a current peak value.
【0009】以上のことは、コイル26a,26bの電
流IA,IB による合成起磁力φi 及び仮想コイルが、図
5に示すように、電気角度e=b+hの位置に形成され
ることを意味する。この時、全体の発生トルクTは(2
1)式乃至(24)式より、以下のようになる。 T=KT ・I0{−sin(b)・cos(b+h) +cos(b)・sin(b+h)} =KT ・I0 ・sin(h)・・・(25)As described above, the combined magnetomotive force φ i and the virtual coil due to the currents I A and I B of the coils 26a and 26b are formed at the electric angle e = b + h, as shown in FIG. means. At this time, the total generated torque T is (2
From equations (1) to (24), the following is obtained. T = K T · I 0 {−sin (b) · cos (b + h) + cos (b) · sin (b + h)} = K T · I 0 · sin (h) ... (25)
【0010】(25)式は、2相のコイル26a,26
bの電流により発生する合成起磁力φi の位相を、自由
に調整することにより、回転子27の位置制御を可能に
することを意味する。言い替えれば、変数である電気角
度h=e−bを制御することにより、発生トルクTが変
化(トルク制御)し、位置決め特性が得られるというこ
とである。Equation (25) is defined by the two-phase coils 26a, 26.
This means that the position of the rotor 27 can be controlled by freely adjusting the phase of the combined magnetomotive force φ i generated by the current of b. In other words, by controlling the electrical angle h = e−b which is a variable, the generated torque T changes (torque control) and the positioning characteristic is obtained.
【0011】また、図6は、マイクロステップモータに
おける静トルクの特性図である。縦軸は、発生トルク
T、横軸は操作電気角度eとしたものである。(25)
式に示されるように、発生トルクTは電気角度hの正弦
関数となる。それで、電気角度hが0からしだいに大き
くなるにしたがって、発生トルクTは増加する。そし
て、図6の電気角度e=e1 の点、すなわち電気角度h
=π/2[rad]を越えると、発生トルクTは減少す
る。また、電気角度hがπ[rad]を越えて、図6中
のe=e2 の点になると、発生トルクの符号が反転す
る。そして、指令とは逆向きのトルクが発生し、制御系
が不安定となる。最悪の場合は脱調する。従って、電気
角度hの絶対値がπ/2[rad]を越えないように制
限する必要があるため、リミッタ22が不可欠となる。FIG. 6 is a characteristic diagram of static torque in the microstep motor. The vertical axis represents the generated torque T, and the horizontal axis represents the operating electrical angle e. (25)
As shown in the equation, the generated torque T is a sine function of the electrical angle h. Therefore, the generated torque T increases as the electrical angle h gradually increases from zero. Then, the point of the electrical angle e = e 1 in FIG.
When it exceeds = π / 2 [rad], the generated torque T decreases. Further, when the electrical angle h exceeds π [rad] and reaches the point of e = e 2 in FIG. 6, the sign of the generated torque is reversed. Then, torque opposite to the command is generated, and the control system becomes unstable. In the worst case, step out. Therefore, it is necessary to limit the absolute value of the electrical angle h so as not to exceed π / 2 [rad], and thus the limiter 22 is indispensable.
【0012】また、偏差補償器21として、PID制御
を施せば、微分動作によって電気的にダンピングを与え
て整定時間を短縮させることができる。また、積分動作
により、ステッピングモータ固有のヒステリシスや摩擦
による定常偏差をなくすことができる。If the deviation compensator 21 is subjected to PID control, it is possible to shorten the settling time by electrically providing damping by a differential operation. In addition, the integration operation can eliminate the hysteresis inherent to the stepping motor and the steady deviation due to friction.
【0013】また、関数発生器23は、操作電気角度e
を入力としてROMテーブルに納められた正弦及び余弦
関数を参照して出力する。マイクロステップモータのコ
ギングトルクは、十分軽減されているROMの内容を補
正する必要はない。しかし、トルク分布に高調波成分が
含まれる場合には、ROMの内容を変更して補正を行う
ことも可能である。Further, the function generator 23 has an operating electric angle e.
Is input and the sine and cosine functions stored in the ROM table are referenced and output. The cogging torque of the micro step motor does not need to be corrected for the contents of the ROM which are sufficiently reduced. However, if the torque distribution contains harmonic components, the contents of the ROM can be changed to make the correction.
【0014】さらに、コントローラについて説明する。
従来、セクターサーボ方式を用いた磁気記録再生装置の
磁気ヘッド位置決め制御方式としては、次に示すような
ものがある。Further, the controller will be described.
Conventionally, as a magnetic head positioning control system of a magnetic recording / reproducing apparatus using a sector servo system, there is the following system.
【0015】光透過型などの高精度なエンコーダを付加
し、内挿回路またはA/Dコンバータを通してCPU
(中央演算装置)内に位置情報を取り込み、サンプル値
制御(PID制御など)を行う方法である。A high-accuracy encoder such as a light transmission type is added to the CPU through an interpolation circuit or an A / D converter.
This is a method of taking in position information in (central processing unit) and performing sample value control (PID control or the like).
【0016】次に、従来の代表的な制御系の構成例を図
7に示す。図7において、偏差信号検出部71にはモー
タ位置(真値)xとメディアの偏心(真値)rとが入力
され、上記偏差信号検出部71より出力されたヘッドの
検出した偏差(真値)eが偏差補償器72に入力され
る。その偏差補償器72からは予測されたメディアの偏
心r* が出力される。また、上記偏差補償器72にはメ
モリ部73が接続されている。そして、その予測された
メディアの偏心r* とエンコーダの検出したモータ位置
x* との入力により、予測されたメディアの偏心r* と
エンコーダの検出したモータ位置x* との偏差e* がP
ID補償器74に入力される。そして、そのPID補償
器74の出力と位置信号検出部77の出力とがパルスモ
ータ76に入力される。そのパルスモータ76からはモ
ータ位置(真値)xが出力され、そのモータ位置(真
値)xは偏差補償器72にフィードバックされる。ま
た、上記モータ位置xは位置信号検出部77を通して、
PID補償器74及びパルスモータ76にフィードバッ
クされる。そして、偏差補償器72とPID補償器74
とはコントローラ75を構成する。Next, FIG. 7 shows an example of the configuration of a conventional typical control system. In FIG. 7, the deviation signal detection unit 71 receives the motor position (true value) x and the eccentricity (true value) r of the medium, and outputs the deviation (true value) detected by the head output from the deviation signal detection unit 71. ) E is input to the deviation compensator 72. The deviation compensator 72 outputs the predicted media eccentricity r * . A memory unit 73 is connected to the deviation compensator 72. Then, the input of its eccentricity of predicted media r * and the encoder of the detected motor position x *, the deviation e * is P between the detected motor position eccentric r * and the encoder of the predicted media x *
It is input to the ID compensator 74. Then, the output of the PID compensator 74 and the output of the position signal detector 77 are input to the pulse motor 76. The motor position (true value) x is output from the pulse motor 76, and the motor position (true value) x is fed back to the deviation compensator 72. Further, the motor position x is detected by the position signal detection unit 77,
It is fed back to the PID compensator 74 and the pulse motor 76. Then, the deviation compensator 72 and the PID compensator 74
And constitute the controller 75.
【0017】以上の構成により、大容量FDDにおける
トラッキング制御系の動作について説明する。モータ位
置(真値)xとメディアの偏心rとエンコーダの変位−
出力ゲインKeとを除いて、ヘッドの検出した偏差eは
セクタ毎(1.3msec毎)に、システム側で検知可
能である。また、エンコーダの検出したモータ位置x*
と予測されたメディアの偏心r* とは、マイナーサンプ
リングタイム毎(0.2msec毎)に、システム側で
検知可能である。予測されたメディアの偏心r* は、電
源投入時などに学習されて、事前にメモリ部73に格納
されている。The operation of the tracking control system in the large-capacity FDD having the above configuration will be described. Motor position (true value) x, media eccentricity r, encoder displacement −
Except for the output gain Ke, the deviation e detected by the head can be detected by the system for each sector (every 1.3 msec). Also, the motor position detected by the encoder x *
The eccentricity r * of the medium predicted to be can be detected by the system side every minor sampling time (every 0.2 msec). The predicted eccentricity r * of the medium is learned when the power is turned on and is stored in the memory unit 73 in advance.
【0018】ここで、エンコーダのゲイン変動が制御系
に及ぼす影響を説明する。マイナーサーボループにおい
て、PIDゲインの設定により、偏心の主成分(15H
Z,30HZ)付近での開ループゲインは、十分に確保
されている(30dB乃至20dB)。従って、以下の
関係が成り立つ。 x* =r* =x・Ke・・・(26) e=r−x・・・(27)Now, the influence of the encoder gain variation on the control system will be described. In the minor servo loop, the main component of eccentricity (15H
The open loop gain in the vicinity of Z, 30HZ) is sufficiently secured (30 dB to 20 dB). Therefore, the following relationship holds. x * = r * = x · Ke (26) e = r−x (27)
【0019】さらに、予測されたメディアの偏心(学習
したメディアの偏心)r* と実際のメディアの偏心rと
が等しいとすると、 r* =r・・・(28) となる。(26)式乃至(27)式より、 e=|(Ke−1)/Ke|・r*・・・(29) の定常偏差が発生する(マイナーループのみの場合)こ
とが判る。Further, assuming that the predicted media eccentricity (learned media eccentricity) r * is equal to the actual media eccentricity r, r * = r ... (28) From equations (26) to (27), it is found that a steady deviation of e = | (Ke-1) /Ke|.r * ... (29) occurs (in the case of only minor loop).
【0020】以上のように、FLPMの位置フィードバ
ックセンサとして反射型エンコーダを用いる場合、その
ゲインが透過型のものに比べ大きく変動するため、メデ
ィアの偏心に追従する際、大きな定常偏差が生じる。As described above, when the reflection type encoder is used as the position feedback sensor of the FLPM, its gain fluctuates more than that of the transmission type, so that a large steady deviation occurs when following the eccentricity of the medium.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】ヘッドからの位置誤差
信号が得られていないセクタ間においては、ディスク偏
心への磁気ヘッドの追従精度がエンコーダ精度に大きく
依存するため、ローコストでゲイン変動の大きい低精度
のエンコーダが用いられた場合、追従精度が劣化すると
いう問題点がある。In the sectors where the position error signal from the head is not obtained, the accuracy of the magnetic head following the disk eccentricity greatly depends on the encoder accuracy. If an encoder with high accuracy is used, there is a problem that the tracking accuracy deteriorates.
【0022】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、エンコーダゲインの変動を補償し、追従精
度を向上させ、エンコーダのコストを低減することを目
的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to compensate for fluctuations in encoder gain, improve tracking accuracy, and reduce encoder cost.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明の磁気ヘッド位置
決め制御方式は、モータ位置(真値)xとメディアの偏
心(真値)rとが入力され、セクタ毎にヘッドの検出し
た偏差(真値)eを出力する偏差信号検出部1と、上記
ヘッドの検出した偏差eが入力され、予測されたメディ
アの偏心r* を出力する偏差補償器2と、上記予測され
たメディアの偏心r* を事前に学習し記憶するメモリ部
3と、上記エンコーダの検出したモータ位置x* を得る
位置信号検出部9と、上記ヘッドの検出した偏差eと、
上記予測されたメディアの偏心r* と、上記エンコーダ
の検出したモータ位置x* とを基に、上記エンコーダの
変位−出力ゲインKe及びその逆数である補正係数He
を逐次計算するエンコーダゲイン補償器4と、上記予測
されたメディアの偏心r*と上記エンコーダの検出した
モータ位置x* との偏差e* が入力されるPID補償器
5と、上記エンコーダゲイン補償器4及び上記位置信号
検出部9の出力が入力され、上記エンコーダの検出した
モータ位置x* に上記補正係数Heを乗ずる乗算器6
と、上記PID補償器5の出力及び上記乗算器6の出力
が入力され、上記モータ位置(真値)xを出力するパル
スモータ8とを備えることを特徴とする。According to the magnetic head positioning control method of the present invention, the motor position (true value) x and the eccentricity (true value) r of the medium are input, and the deviation (true value) detected by the head is calculated for each sector. Value) e, a deviation signal detector 1 that outputs the deviation e detected by the head, and a deviation compensator 2 that outputs the predicted media eccentricity r * , and the predicted media eccentricity r *. A memory unit 3 for learning and storing in advance, a position signal detector 9 for obtaining a motor position x * detected by the encoder, a deviation e detected by the head,
Based on the predicted eccentricity r * of the medium and the motor position x * detected by the encoder, the displacement-output gain Ke of the encoder and a correction coefficient He which is the reciprocal thereof.
An encoder gain compensator 4 for sequentially calculating the deviation, a PID compensator 5 to which a deviation e * between the predicted media eccentricity r * and the motor position x * detected by the encoder is input, and the encoder gain compensator 4 and the output of the position signal detection unit 9 are input, and a multiplier 6 that multiplies the motor position x * detected by the encoder by the correction coefficient He
And a pulse motor 8 to which the output of the PID compensator 5 and the output of the multiplier 6 are input and which outputs the motor position (true value) x.
【0024】[0024]
【作用】本発明の磁気ヘッド位置決め制御方式において
は、偏差信号検出部1にモータ位置(真値)xとメディ
アの偏心(真値)rとが入力され、偏差信号検出部1よ
りセクタ毎にヘッドの検出した偏差(真値)eが出力さ
れる。そして、偏差補償器2に上記ヘッドの検出した偏
差eが入力され、偏差補償器2より予測されたメディア
の偏心r* が出力される。そして、メモリ部3に上記予
測されたメディアの偏心r* が事前に学習されて記憶さ
れる。一方、位置信号検出部9では上記エンコーダの検
出したモータ位置x* が得られる。そして、エンコーダ
ゲイン補償器4では、上記ヘッドの検出した偏差eと、
上記予測されたメディアの偏心r*と、上記エンコーダ
の検出したモータ位置x* とを基に、上記エンコーダの
変位−出力ゲインKe及びその逆数である補正係数He
が逐次計算される。そして、PID補償器5に、上記予
測されたメディアの偏心r* と上記エンコーダの検出し
たモータ位置x* との偏差e* が入力される。そして、
乗算器6に上記エンコーダゲイン補償器4及び上記位置
信号検出部9の出力が入力される。そして、乗算器6に
おいて、上記エンコーダの検出したモータ位置x* に上
記補正係数Heが乗ぜられる。そして、パルスモータ8
に上記PID補償器5の出力及び上記乗算器6の出力が
入力される。そして、パルスモータ8より上記モータ位
置(真値)xが出力される。以上のことにより、エンコ
ーダゲインの変動が補償され、追従精度が向上する。In the magnetic head positioning control system of the present invention, the deviation signal detecting section 1 is supplied with the motor position (true value) x and the eccentricity (true value) r of the medium, and the deviation signal detecting section 1 outputs each sector. The deviation (true value) e detected by the head is output. Then, the deviation e detected by the head is input to the deviation compensator 2, and the predicted eccentricity r * of the medium is output from the deviation compensator 2. Then, the predicted eccentricity r * of the medium is previously learned and stored in the memory unit 3. On the other hand, the position signal detector 9 obtains the motor position x * detected by the encoder. Then, in the encoder gain compensator 4, the deviation e detected by the head,
Based on the predicted eccentricity r * of the medium and the motor position x * detected by the encoder, the displacement-output gain Ke of the encoder and a correction coefficient He which is the reciprocal thereof.
Is calculated sequentially. Then, the deviation e * between the predicted eccentricity r * of the medium and the motor position x * detected by the encoder is input to the PID compensator 5. And
The outputs of the encoder gain compensator 4 and the position signal detector 9 are input to the multiplier 6. Then, in the multiplier 6, the motor position x * detected by the encoder is multiplied by the correction coefficient He. And the pulse motor 8
The output of the PID compensator 5 and the output of the multiplier 6 are input to. Then, the motor position (true value) x is output from the pulse motor 8. By the above, the fluctuation of the encoder gain is compensated and the tracking accuracy is improved.
【0025】[0025]
【実施例】セクターサーボ方式を用いた大容量FDDに
おいて、磁気ヘッドアクチュエータにリニアパルスモー
タを使用した場合を例にとり説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A large capacity FDD using a sector servo system will be described by taking as an example a case where a linear pulse motor is used as a magnetic head actuator.
【0026】また、リニアエンコーダの構成は、これ以
外に、スケールを可動子に外付けしたものも考えられ
る。In addition to this, the linear encoder may have a scale externally attached to the mover.
【0027】図1に、本発明の構成例を示す。本発明
は、セクターサーボ方式を用いた磁気記録再生装置の磁
気ヘッド位置決め制御方式である。図1において、偏差
信号検出部1には、モータ位置(真値)xとメディアの
偏心(真値)rとが入力され、上記偏差信号検出部1よ
り出力されたヘッドの検出した偏差(真値)eが、偏差
補償器2に入力される。その偏差補償器2からは、予測
されたメディアの偏心r * が出力される。また、上記偏
差補償器2には、メモリ部3が接続されている。そし
て、ヘッドの検出した偏差e及び予測されたメディアの
偏心r* はエンコーダゲイン補償器4に入力される。ま
た、予測されたメディアの偏心r* 及びエンコーダの検
出したモータ位置x* の入力により、予測されたメディ
アの偏心r*とエンコーダの検出したモータ位置x* と
の偏差e* が、PID補償器5に入力される。そして、
そのPID補償器5の出力及び乗算器6の出力がパルス
モータ8に入力される。FIG. 1 shows a configuration example of the present invention. The present invention
Is the magnetic field of a magnetic recording / reproducing device using the sector servo system.
Qi head positioning control method. In Figure 1, the deviation
The signal detection unit 1 has a motor position (true value) x and a media
The eccentricity (true value) r is input, and the deviation signal detection unit 1
The deviation (true value) e detected by the head output from the
It is input to the compensator 2. From the deviation compensator 2
Eccentricity r * Is output. Also, the above bias
The memory unit 3 is connected to the difference compensator 2. That
The deviation e detected by the head and the predicted media
Eccentricity r* Is input to the encoder gain compensator 4. Well
Predicted media eccentricity r* And encoder detection
Motor position x* Enter the predicted media
A eccentricity r*And the motor position detected by the encoder x* When
Deviation e* Are input to the PID compensator 5. And
The output of the PID compensator 5 and the output of the multiplier 6 are pulsed.
It is input to the motor 8.
【0028】また、乗算器6には、エンコーダゲイン補
償器4からの出力が入力される。そして、偏差補償器
2,メモリ部3,PID補償器5,エンコーダゲイン補
償器4,乗算器6はコントローラ7を構成する。また、
パルスモータ8からはモータ位置(真値)xが出力さ
れ、そのモータ位置xは偏差補償器2にフィードバック
される。また、上記モータ位置xは、位置信号検出部9
に入力され、その位置信号検出部9の出力が乗算器6に
入力される。The output from the encoder gain compensator 4 is input to the multiplier 6. The deviation compensator 2, the memory unit 3, the PID compensator 5, the encoder gain compensator 4, and the multiplier 6 form a controller 7. Also,
The motor position (true value) x is output from the pulse motor 8, and the motor position x is fed back to the deviation compensator 2. The motor position x is determined by the position signal detection unit 9
To the multiplier 6, and the output of the position signal detector 9 is input to the multiplier 6.
【0029】次にその動作について説明する。偏差信号
検出部1より、セクタ毎にヘッドから偏差eを得る。そ
の偏差eは、偏差補償器2に入力される。そして、メモ
リ部3では、事前に偏心量が学習されて記憶される。ま
た、位置信号検出部9では、エンコーダの検出したモー
タ位置x* が得られる。そして、エンコーダゲイン補償
器4では、ヘッドの検出した偏差eと、メモり部3に格
納されている予測されたメディアの偏心r* と、エンコ
ーダの検出したモータ位置x* を基に、エンコーダの変
位−出力ゲインKe、及びその逆数である補正係数He
が逐次計算される。そして、乗算器6では、エンコーダ
の検出したモータ位置x* に補正係数Heが乗ぜられ
る。この補正係数Heによって、エンコーダのゲイン変
動の影響が相殺される。Next, the operation will be described. The deviation signal detector 1 obtains the deviation e from the head for each sector. The deviation e is input to the deviation compensator 2. Then, in the memory unit 3, the amount of eccentricity is learned and stored in advance. Further, the position signal detector 9 obtains the motor position x * detected by the encoder. Then, in the encoder gain compensator 4, based on the deviation e detected by the head, the predicted eccentricity r * of the medium stored in the memory unit 3, and the motor position x * detected by the encoder, Displacement-output gain Ke and its reciprocal correction coefficient He
Is calculated sequentially. Then, in the multiplier 6, the motor position x * detected by the encoder is multiplied by the correction coefficient He. The correction coefficient He cancels the influence of the gain variation of the encoder.
【0030】次に、各信号間の関係を説明する。予測さ
れたメディアの偏心r* (予めメモリに格納されている
偏心情報)とエンコーダの検出したモータ位置x* (エ
ンコーダから得られる位置情報)とが等しくなるように
作用するので、以下の数式の関係が成り立つ。 x* =r* =Ke・x・・・(1) e=r−x・・・(2)Next, the relationship between the signals will be described. Since the predicted eccentricity r * of the medium (eccentricity information stored in the memory in advance) and the motor position x * detected by the encoder (positional information obtained from the encoder) act so as to be equal, Relationship is established. x * = r * = Ke · x (1) e = r−x (2)
【0031】さらに、偏心量の記憶動作を、R/W空時
間等に頻繁に行うことにより、予測されたメディアの偏
心r* とメディアの偏心r(実際の偏心量)は等しいと
みなせるので、 r* =r・・・(3) となる。以上、(1),(2),(3)式より、エンコ
ーダの変位−出力ゲインKeは、以下のように求めるこ
とができる。 Ke=x* /x=x* /(r* −e)・・・(4)Further, by frequently performing the storage operation of the eccentricity amount in R / W free time, etc., the predicted media eccentricity r * and the media eccentricity r (actual eccentricity amount) can be regarded as equal. r * = r ... (3) As described above, the displacement-output gain Ke of the encoder can be obtained from the equations (1), (2), and (3) as follows. Ke = x * / x = x * / (r * -e) (4)
【0032】従って、エンコーダの変位−出力ゲインK
eに対する補正係数Heは、前セクタで求めた補正係数
He′に、今回求めた補正係数He(=Ke-1)を乗ず
れば良いので、 He=He′・He=He′・(r* −e)/x*・・・(5) となる。但し、ここでHeの初期値は1である。そし
て、エンコーダゲイン補償器4は、ヘッドの検出した偏
差eが読み出される度に作動し、補正係数Heを書き換
える。Therefore, encoder displacement-output gain K
The correction coefficient He for e can be obtained by multiplying the correction coefficient He ′ obtained in the preceding sector by the correction coefficient He (= Ke −1 ) obtained this time. Therefore, He = He ′ · He = He ′ · (r * −e) / x * ... (5) However, the initial value of He is 1 here. The encoder gain compensator 4 operates every time the deviation e detected by the head is read, and rewrites the correction coefficient He.
【0033】次に、本制御方式を適用したときのエンコ
ーダゲイン変動許容値について説明する。1次モードで
は、周波数は15HZ、偏心量は±16μm、1セクタ
での最大変位量は2.01μmである。また、2次モー
ドでは、周波数は30HZ、偏心量は±10μm、1セ
クタでの最大変位量は2.51μmである。また、メデ
ィア回転数は900rpm、セクタ数は50セクタ/r
otation、ヘッドサンプリングfは750HZで
ある。従って、各モードにおける1セクタ当たりの最大
偏心量は、1次モードでは、16・sin(2π・15
/750・1/2)・2=2.01μmとなる。また、
同様に2次モードでは、10・sin(2π・30/7
50・1/2)・2=2.51μmとなる。また、Ke
=1としたときの偏心圧縮率、耐振性などの誤差配分か
ら、各モードのエンコーダの変位−出力ゲインKe変動
によって発生する誤差を誤差e1 ,e2 とすると、 e1 2+e2 2=0.89μm・・・(6) となる。Next, the encoder gain fluctuation allowable value when this control method is applied will be described. In the first-order mode, the frequency is 15 HZ, the eccentricity amount is ± 16 μm, and the maximum displacement amount in one sector is 2.01 μm. In the secondary mode, the frequency is 30 HZ, the eccentricity amount is ± 10 μm, and the maximum displacement amount in one sector is 2.51 μm. Also, the media rotation speed is 900 rpm and the number of sectors is 50 sectors / r.
rotation, head sampling f is 750HZ. Therefore, the maximum eccentricity per sector in each mode is 16 · sin (2π · 15) in the primary mode.
/750·1/2)·2=2.01 μm. Also,
Similarly, in the secondary mode, 10 · sin (2π · 30/7)
50 · 1/2) · 2 = 2.51 μm. Also, Ke
From the error distribution such as the eccentricity compression ratio and the vibration resistance when = 1, assuming that the errors generated by the displacement of the encoder in each mode-the output gain Ke change are errors e 1 and e 2 , e 1 2 + e 2 2 = 0.89 μm (6)
【0034】ここで、ゲイン変動比Zを以下に定義す
る。図2は、エンコーダ出力値と変位との関係を示す図
である。同図において、任意の3μm変位に対するエン
コーダ出力の傾き(ゲイン)をkn 、隣接した3μm変
位に対する傾きをkn+1 とする。その時、ゲイン変動比
Zは、Z=kn+1 /kn と定義される。Here, the gain variation ratio Z is defined below. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the encoder output value and the displacement. In the same figure, the inclination (gain) of the encoder output for an arbitrary 3 μm displacement is k n , and the inclination for an adjacent 3 μm displacement is k n + 1 . Then, the gain variation ratio Z is defined as Z = k n + 1 / k n .
【0035】そこで、各モードでのゲイン変動比Zは、
同じエンコーダ信号を用いる場合は、同一であるから、 e1 /2.01=e2 /2.51=Z・・・(7) となる。そして、(6),(7)式より、e1 =0.5
90μm、e2 =0.736μm、Z=±29.4%と
なる。従って、スペックは0.1μm単位とするため、
e1 =0.6μm、e2 =0.7μm、Z=±28%と
なる。Therefore, the gain variation ratio Z in each mode is
When the same encoder signal is used, since they are the same, e 1 /2.01=e 2 /2.51=Z (7) Then, from equations (6) and (7), e 1 = 0.5
90 μm, e 2 = 0.736 μm, and Z = ± 29.4%. Therefore, the specification is 0.1 μm unit,
e 1 = 0.6 μm, e 2 = 0.7 μm, and Z = ± 28%.
【0036】以上のように、セクタ毎にヘッドから得ら
れるオフトラック量(ヘッドの検出した偏差e)と、イ
ニシャライズ時に学習される予測信号(予測されたメデ
ィアの偏心r* )と、更にエンコーダ信号(エンコーダ
の検出したモータ位置x*)とを基に、エンコーダの変
位−出力ゲインKeが推測できる。その逆数をエンコー
ダ信号に乗ずることで、エンコーダのゲイン変動がセク
タ毎に補償される。従って、ゲイン変動の影響は次のセ
クタをまたいで累積されず、セクタ間だけの変動を抑え
れば良い。そして、エンコーダのゲイン変動に起因する
追従精度の劣化が補償され、追従精度が向上する。ま
た、エンコーダのコストが低減される。As described above, the off-track amount (deviation e detected by the head) obtained from the head for each sector, a prediction signal learned at the time of initialization (predicted media eccentricity r * ), and further an encoder signal. The displacement-output gain Ke of the encoder can be estimated based on (the motor position x * detected by the encoder). By multiplying the encoder signal by the reciprocal thereof, the gain variation of the encoder is compensated for each sector. Therefore, the influence of the gain variation is not accumulated over the next sector, and the variation between the sectors may be suppressed. Then, the deterioration of the tracking accuracy due to the gain variation of the encoder is compensated, and the tracking accuracy is improved. Also, the cost of the encoder is reduced.
【0037】なお、本発明の方法を適用することで、エ
ンコーダのゲイン変動比は±28%(0.3μmピッチ
毎)で良く、現状の精度でも仕様を満足する。現状の実
力は±10%である。By applying the method of the present invention, the gain variation ratio of the encoder may be ± 28% (every 0.3 μm pitch), and the current accuracy satisfies the specifications. The current ability is ± 10%.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上のように、本発明の磁気ヘッド位置
決め制御方式によれば、エンコーダゲイン補償器におい
て、エンコーダの変位−出力ゲインKe及びその逆数で
ある補正係数Heが逐次計算される。そして、乗算器に
おいて、エンコーダの検出したモータ位置x* に上記補
正係数Heが乗ぜられるようにしたので、ローコストで
ゲイン変動の大きい低精度のエンコーダが用いられた場
合でも、エンコーダゲインの変動を補償することができ
る。そして、追従精度を向上させ、エンコーダのコスト
を低減することができる。As described above, according to the magnetic head positioning control method of the present invention, the encoder displacement compensator sequentially calculates the encoder displacement-output gain Ke and the reciprocal of the correction coefficient He. Then, in the multiplier, the motor position x * detected by the encoder is multiplied by the correction coefficient He, so that the fluctuation of the encoder gain is compensated even when a low-precision encoder with large gain fluctuation is used at low cost. can do. Then, the tracking accuracy can be improved and the cost of the encoder can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の磁気ヘッド位置決め制御方式の一実施
例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a magnetic head positioning control system of the present invention.
【図2】エンコーダ出力値と変位との関係を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an encoder output value and a displacement.
【図3】従来のステップモータの閉ループサーボシステ
ムの一例の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an example of a conventional closed loop servo system of a step motor.
【図4】モータの発生トルク分布を示す図で、(A)は
コイル26aによるA相のトルク分布、(B)はコイル
26bによるB相のトルク分布を示す。FIG. 4 is a diagram showing a distribution of torque generated by the motor. FIG. 4A shows an A-phase torque distribution by the coil 26a, and FIG. 4B shows a B-phase torque distribution by the coil 26b.
【図5】マイクロステップモータのトルク発生機構を示
すための概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a torque generation mechanism of a micro step motor.
【図6】マイクロステップモータにおける静トルクを示
す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing static torque in a microstep motor.
【図7】従来の磁気ヘッド位置決め制御方式の一例の構
成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an example of a conventional magnetic head positioning control system.
1 偏差信号検出部 2 偏差補償器 3 メモリ部 4 エンコーダゲイン補償器 5 PID補償器 6 乗算器 7 コントローラ 8 パルスモータ 9 位置信号検出部 r メディアの偏心(真値) e ヘッドの検出した偏差(真値) r* 予測されたメディアの偏心 x* エンコーダの検出したモータ位置 e* 予測されたメディアの偏心r* とエンコーダの検
出したモータ位置x*との偏差 x モータ位置(真値) He 補正係数 Ke エンコーダの変位−出力ゲイン1 deviation signal detection unit 2 deviation compensator 3 memory unit 4 encoder gain compensator 5 PID compensator 6 multiplier 7 controller 8 pulse motor 9 position signal detection unit r media eccentricity (true value) e head detected deviation (true) Value) r * Predicted media eccentricity x * Motor position detected by encoder e * Deviation between predicted media eccentricity r * and motor position x * detected by encoder x Motor position (true value) He correction coefficient Ke encoder displacement-output gain
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11B 21/10 Q 8425−5D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location G11B 21/10 Q 8425-5D
Claims (1)
ダで検出して、回転子に対する固定子の起磁力位相を制
御することにより、上記回転子を位置決めするセクター
サーボ方式を用いた磁気記録再生装置の磁気ヘッド位置
決め制御方式において、 上記モータ位置(真値)xとメディアの偏心(真値)r
とが入力され、セクタ毎にヘッドの検出した偏差(真
値)eを出力する偏差信号検出部と、 上記ヘッドの検出した偏差eが入力され、予測されたメ
ディアの偏心r* を出力する偏差補償器と、 上記予測されたメディアの偏心r* を事前に学習し記憶
するメモリ部と、 上記エンコーダの検出したモータ位置x* を得る位置信
号検出部と、 上記ヘッドの検出した偏差eと、上記予測されたメディ
アの偏心r* と、上記エンコーダの検出したモータ位置
x* とを基に、上記エンコーダの変位−出力ゲインKe
及びその逆数である補正係数Heを逐次計算するエンコ
ーダゲイン補償器と、 上記予測されたメディアの偏心r* と上記エンコーダの
検出したモータ位置x* との偏差e* が入力されるPI
D補償器と、 上記エンコーダゲイン補償器及び上記位置信号検出部の
出力が入力され、上記エンコーダの検出したモータ位置
x* に上記補正係数Heを乗ずる乗算器と、 上記PID補償器の出力及び上記乗算器の出力が入力さ
れ、上記モータ位置(真値)xを出力するパルスモータ
とを備えることを特徴とする磁気ヘッド位置決め制御方
式。1. A magnetic recording / reproducing apparatus using a sector servo system for positioning the rotor by detecting the position of the rotor of the pulse motor with an encoder and controlling the magnetomotive force phase of the stator with respect to the rotor. In the magnetic head positioning control method, the motor position (true value) x and media eccentricity (true value) r
And a deviation signal detection unit that outputs the deviation (true value) e detected by the head for each sector, and a deviation that outputs the deviation e detected by the head and outputs the predicted eccentricity r * of the medium. A compensator, a memory unit for learning and storing the predicted eccentricity r * of the medium in advance, a position signal detecting unit for obtaining the motor position x * detected by the encoder, a deviation e detected by the head, Based on the predicted eccentricity r * of the medium and the motor position x * detected by the encoder, the encoder displacement-output gain Ke
And an encoder gain compensator that sequentially calculates a correction coefficient He that is the reciprocal thereof, and a deviation e * between the predicted media eccentricity r * and the motor position x * detected by the encoder is input PI
The D compensator, the encoder gain compensator and the output of the position signal detector are input, the multiplier that multiplies the motor position x * detected by the encoder by the correction coefficient He, the output of the PID compensator and the A magnetic head positioning control method, comprising: a pulse motor which receives the output of the multiplier and outputs the motor position (true value) x.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24118692A JPH0675637A (en) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | Magnetic head positioning control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24118692A JPH0675637A (en) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | Magnetic head positioning control system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0675637A true JPH0675637A (en) | 1994-03-18 |
Family
ID=17070508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24118692A Withdrawn JPH0675637A (en) | 1992-08-18 | 1992-08-18 | Magnetic head positioning control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0675637A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109883445A (en) * | 2019-03-14 | 2019-06-14 | 中国水利水电夹江水工机械有限公司 | A kind of testing calibration control method of operating mechanism stroke and position |
JP7388786B1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-11-29 | キタムラ機械株式会社 | machining center |
-
1992
- 1992-08-18 JP JP24118692A patent/JPH0675637A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109883445A (en) * | 2019-03-14 | 2019-06-14 | 中国水利水电夹江水工机械有限公司 | A kind of testing calibration control method of operating mechanism stroke and position |
JP7388786B1 (en) * | 2023-02-20 | 2023-11-29 | キタムラ機械株式会社 | machining center |
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Legal Events
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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