JPH0696537A - 位置決め制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、データ記録再生装置の位置決め制御
システムにおいて、ディジタル微分フィルタを用いて磁
気ヘッドの実際の移動速度により近い移動速度を検出す
ることを特徴とする。 【構成】本発明の位置決め制御システムでは、磁気ヘッ
ドの移動位置はサンプル／ホールド部３８で検出され
る。ディジタル微分フィルタ処理部３９は検出された移
動位置を基にして移動速度を演算し、この演算移動速度
を減算部３１に出力する。減算部３１では、目標速度生
成部３０から出力される目標速度と演算移動速度が減算
され、誤差速度として取得される。この誤差速度に応じ
て、ループゲイン設定部３２、演算時間遅延部３３、ノ
ッチフィルタ処理部３４、電流増幅部３５を介して、所
定の電流がボイスコイルモータ部３６に供給される。こ
れにより、磁気ヘッドを支持するアクチュエータ部３７
が移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハードディスク装置の
ようなデータ記録再生装置等で用いられる位置決め制御
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハードディスク装置等のデータ記
録再生装置における磁気ヘッドの位置決め制御には、磁
気ヘッドを目標トラック（シリンダ）に移動させるため
のアクセス制御、および目標シリンダの中心に磁気ヘッ
ドを位置決めするための位置制御がある。なお、アクセ
ス制御は磁気ヘッドの移動速度を制御することから、速
度制御とも呼ばれている。

【０００３】速度制御では、磁気ヘッドが目標シリンダ
に到達するまでの距離に対応する目標速度が予め設定さ
れ、設定された目標速度に磁気ヘッドの実際の移動速度
を一致させるような制御が行われる。

【０００４】磁気ヘッドの実際の移動速度を検出する方
法としては、差分速度検出法が一般に用いられている。
例えば、セクタサーボ方式のハードディスク装置では、
記録媒体の各セクタ毎に予め記録されているサーボデー
タを磁気ヘッドでサンプリングすることにより磁気へッ
ドの現在位置が取得されている。

【０００５】現在のサンプリングによって得られた現在
位置をＡ、前回のサンプリングによって得られた前回位
置をＢ、サンプリング時間をＴとすると、差分速度Ｖ
は、次式で表される。 Ｖ＝（Ａ−Ｂ）／Ｔ （１）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、差分速度検出
法によって磁気ヘッドの速度検出を行うと、磁気ヘッド
の移動期間（加速期間、定速期間、および減速期間を含
む）の中の減速期間においては、（１）式によって検出
される差分速度は磁気ヘッドの実際の速度よりも必ず大
きくなるので、一種の遅延が生じていた。従って、シス
テムの帯域を大幅に広げることができず、これにより、
磁気ヘッドの高速な位置決め制御の妨げとなっていた。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、ハードディスクのようなデータ記録再生装置等にお
いて、ディジタル微分フィルタによって磁気ヘッドの移
動速度を演算することにより、磁気ヘッドの実際の移動
速度により近い移動速度を検出し、これによって、磁気
ヘッドのより高速な位置決め制御を行う位置決めシステ
ムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の位置決め制御シ
ステムは、位置情報が記録されている記録媒体と、記録
媒体から位置情報を読出すヘッド手段と、ヘッド手段を
目標位置に移動させる移動手段と、読出した位置情報に
従ってヘッド手段の位置を検出する検出手段と、検出し
た位置を基にしてディジタル微分フィルタによりヘッド
手段の移動速度を取得する手段と、検出した位置に応じ
て目標速度を生成する手段と、取得した移動速度と生成
した目標速度との誤差に応じて移動手段の移動を制御す
る制御手段とを有する。

【０００９】

【作用】以上のような構成により、磁気ヘッドの実際の
移動速度により近い移動速度を検出することができる。
従って、磁気ヘッドのより高速な位置決め制御を行うこ
とが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。

【００１１】図１は、本発明の実施例である位置決め制
御システムモデルの構成を示すブロック図である。図１
において、本位置決め制御システムモデルは、目標速度
生成部３０、減算部３１、ループゲイン設定部３２、演
算時間遅延部３３、ノッチフィルタ処理部３４、電流増
幅部３５、ボイスコイルモータ部３６、アクチュエータ
部３７、サンプル／ホールド部３８、およびディジタル
微分フィルタ処理部３９によって構成される。

【００１２】目標速度生成部３０では、サンプル／ホー
ルド部３８から出力された移動位置を基にして目標位置
までの残り移動距離が取得され、この残り移動距離に対
応する目標速度が生成される。

【００１３】減算部３１では、目標速度生成部３０から
出力された目標速度からディジタル微分フィルタ処理部
３９から出力された移動速度が減算され、その減算結果
を示す誤差速度が生成される。

【００１４】ループゲイン設定部３２は、本システムの
帯域を設定するために用いられ，減算部３１から出力さ
れた誤差速度のゲイン制御を行う。演算時間遅延部３３
は、遅延要素であり、ＣＰＵの演算によってループゲイ
ン設定部３２から出力された誤差速度に応じて所定の制
御信号（電圧）を生成する。

【００１５】ノッチフィルタ処理部３４では、本システ
ムにおける機械部品の共振による影響を取除くために、
演算時間遅延部３３で生成された制御信号に対してフィ
ルタリング処理が行われる。

【００１６】電流増幅部３５では、ノッチフィルタ処理
部３４でフィルタリング処理された制御信号（電圧）が
電流に変換される。この電流は、ボイスコイルモータ
（ＶＣＭ）部３６において加速度に変換される。

【００１７】アクチュエータ部３７では、この加速度が
移動速度に変換される。このアクチュエータ部３７には
磁気ヘッド（図示しない）が取付けられており、この移
動速度が磁気ヘッドの移動位置に変換される。

【００１８】サンプル／ホールド部３８では、所定のサ
ンプリング時間毎に磁気ヘッドの移動位置が検出され、
この移動位置が目標速度生成部３０およびディジタル微
分フィルタ処理部３９に出力される。

【００１９】ディジタル微分フィルタ処理部３９は、後
述するようなディジタル微分フィルタで構成され、サン
プル／ホールド部３８から出力された移動位置を基にし
て磁気ヘッドの移動速度を演算し、この磁気ヘッドの移
動速度を減算部３１に出力する。

【００２０】以上のように、本発明では、ディジタル微
分フィルタを用いて磁気ヘッドの移動速度を演算してい
るので、従来のシステムと比較して、磁気ヘッドの実際
の移動速度により近い移動速度を得ることができる。

【００２１】図２は、図１に示す本発明実施例のヘッド
位置決め制御システムモデルにおけるディジタル微分フ
ィルタの構成を示す図である。このディジタル微分フィ
ルタは、演算プログラムであり、ファームウェアで構成
され、ＣＰＵによって動作する。図３は、このディジタ
ル微分フィルタのゲイン特性（ａ）、および位相特性
（ｂ）を示す図である。例えば、本実施例で用いられる
ディジタル微分フィルタの伝達関数Ｇ（ｓ）が 、 Ｇ（ｓ）＝（ 2.244ｅ− 5ｓ）／（9.90ｅ− 6ｓ＋ 1） （２） で表される場合、この伝達関数をＺ変換すると、次式と
なる。 Ｙ／Ｘ＝（0.1220−0.1220ｚ-1）／（ 1＋0.8923ｚ-1） （３）

【００２２】なお、Ｘはディジタル微分フィルタの入
力、Ｙはディジタル微分フィルタの出力、サンプリング
周波数ｆｓは２９８７Ｈｚである。従って、（３）式か
ら次式が得られる。 Ｙ＝0.1220Ｘ＋（−0.1220Ｘ−0.8923Ｙ）ｚ-1 （４） （４）式を逆Ｚ変換すると、次式となる。 Ｙn ＝0.1220Ｘn −0.1220Ｘn-1 −0.8923Ｙn-1 （５）

【００２３】このディジタル微分フィルタは、（５）式
に示すような演算を行うように構成される。従って、
（５）式を基にして順次演算を実行することによって磁
気ヘッドの移動速度が検出される。なお、このようなデ
ィジタル微分フィルタを用いることにより、従来よりも
位相遅れが少なくなる。

【００２４】図４は、図１に示すヘッド位置決め制御シ
ステムモデルに対応するヘッド位置決め制御システムの
構成を示す図である。図４に示すように、ハードディス
ク装置のようなデータ記録再生装置等に用いられるヘッ
ド位置決め制御システムは、記録媒体１０、磁気ヘッド
１１、増幅器１２、位置検出器１３、アナログ／ディジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器１４、ＣＰＵ（central processi
ng unit ）１５、ＲＯＭ（read only memory）１６、デ
ィジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１７、電力増幅器
１８、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１９、およびアク
チュエータ２０によって構成される。

【００２５】ディスクのような記録媒体１０には、予め
各セクタ毎にサーボデータが記録されている。このサー
ボデータには、各シリンダを識別するためのアドレスデ
ータおよびシリンダの中心に磁気ヘッドを位置決めする
ためのバーストデータが含まれている。記録媒体１０に
対してデータの記録／再生を行う磁気ヘッド１１はアク
チュエータ２０によって支持されており、ボイスコイル
モータ（ＶＣＭ）１９の駆動によるアクチュエータ２０
の移動に伴って記録媒体１０上を移動する。増幅器１２
は磁気ヘッド１１からの再生信号を増幅する。

【００２６】位置検出器１３は増幅器１２によって増幅
された再生信号に含まれるサーボデータを基にして磁気
ヘッドの現在のシリンダ位置を示すアドレスデータを検
出し、検出したアドレスデータをＣＰＵ１５に出力す
る。また、位置検出器１３は、増幅器１２によって増幅
された再生信号に含まれるサーボデータを基にして磁気
ヘッドの現在のシリンダの中心からのずれ量を示すバー
ストデータを取得し、このバーストデータ（アナログデ
ータ）をＡ／Ｄ変換器１５を介してＣＰＵ１５に出力す
る。

【００２７】Ａ／Ｄ変換器１４は、位置検出器１３によ
って検出されたバーストデータをディジタルデータに変
換する。なお、アドレスデータはＡ／Ｄ変換器１４を介
さずに位置検出器１３からＣＰＵ１５に直接入力され
る。

【００２８】ＣＰＵ１５は、本システム全体の制御、お
よびディジタル微分フィルタによる磁気ヘッド１１の移
動速度の演算等を行う。ＲＯＭ１６は、磁気ヘッド１１
の移動距離に応じた目標速度の速度プロフィール曲線を
示す目標速度データ、ディジタル微分フィルタ演算プロ
グラム等の各種制御プログラムを記憶する。

【００２９】Ｄ／Ａ変換器１７は、ＣＰＵ１５からのデ
ィジタルの制御信号をアナログ信号に変換する。電力増
幅器１８はＤ／Ａ変換器１７からのアナログ信号（電
圧）を所定のＶＣＭ駆動電流に変換する。

【００３０】ボイスコイルモータ１９は電力増幅器１８
からのＶＣＭ駆動電流によって駆動される。これによっ
て、磁気ヘッド１１を支持するアクチュエータ２０が移
動する。ここで、本発明実施例の位置決め制御システム
の動作について説明する。

【００３１】データ読出／書込される目標シリンダが決
定された場合、磁気ヘッド１１は決定された目標シリン
ダに向かって記録媒体１０上を移動する。磁気ヘッド１
１の移動中、記録媒体１０に予め記録されているサーボ
データが磁気ヘッド１１によって読出される。読出され
たサーボデータは増幅器１２で増幅された後、位置検出
器１３に入力される。位置検出器１３では、サーボデー
タを基にして磁気ヘッド１１の現在のシリンダ位置を示
すアドレスデータおよび磁気ヘッド１１の現在のシリン
ダの中心からのずれ量を示すバーストデータが生成さ
れ、ＣＰＵ１５に出力される。ＣＰＵ１５では、次のよ
うな処理が行われる。

【００３２】位置検出器１３から出力されたアドレスデ
ータを基にして目標シリンダまでの残り距離が計算さ
れ、計算された残り距離を基にしてＲＯＭ１６に記憶さ
れている速度プロフィール曲線における目標速度データ
が読出される。

【００３３】また、ＲＯＭ１６に記憶されているディジ
タル微分フィルタ演算プログラムが読出され、アドレス
データに対して図２に示すように構成されたディジタル
微分フィルタによる演算が行われる。これによって、磁
気ヘッド１１の移動速度を示す移動速度データが得られ
る。

【００３４】目標速度データと移動速度データは比較さ
れ、その差を示す誤差速度データがディジタルの制御信
号として生成され、所定のゲイン倍される。この制御信
号はＤ／Ａ変換器１７に出力される。

【００３５】ＣＰＵ１５から出力された制御信号はＤ／
Ａ変換器１７によってアナログ信号に変換された後、電
力増幅器１８に入力される。電力増幅器１８では、この
アナログ信号（電圧）が所定のＶＣＭ駆動電流に変換さ
れ，ボイスコイルモータ１９に供給される。

【００３６】ボイスコイルモータ１９は、このＶＣＭ駆
動電流によって駆動される。アクチュエータ２０は、ボ
イルコイルモータ１９におけるトルクの発生によって加
速度が生じる。これによって、アクチュエータ２０に支
持されている磁気ヘッド１１が動き始め、所定の移動速
度で移動する。磁気ヘッドの現在位置は、記録媒体１０
に記憶されているサーボデータによって所定のサンプリ
ング時間毎に検出される。

【００３７】本実施例では、ハードディスク装置のよう
なデータ記録再生装置等における位置決め制御システム
について説明したが、本発明は、これに限定されず、速
度検出をファームウェア等で行っているすべての位置決
め制御システムに適用することが可能である。以上、本
発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例
に限定されることなく本発明の要旨の範囲内において種
々の変形実施が可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、ディジタル微分フィルタ
を用いて磁気ヘッドの移動速度を演算することにより、
磁気ヘッドの実際の移動速度により近い移動速度を得る
ことができる。これによって、より正確で高速な位置決
め制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である位置決め制御システムモ
デルの構成を示すブロック図。

【図２】図１に示す本発明の実施例の位置決め制御シス
テムモデルにおけるディジタル微分フィルタの構成を示
す図。

【図３】図２に示すディジタル微分フィルタのゲイン特
性および位相特性を示す図。

【図４】図１に示す位置決め制御システムモデルに対応
する位置決め制御システムの構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１０…記録媒体、１１…磁気ヘッド、１２…増幅器、１
３…位置検出器、１４…Ａ／Ｄ変換器、１５…ＣＰＵ、
１６…ＲＯＭ、１７…Ｄ／Ａ変換器、１８…電力増幅
器、１９…ＶＣＭ、２０…アクチュエータ、３０…目標
速度生成部、３１…減算部、３２…ループゲイン設定
部、３３…演算時間遅延部、３４…ノッチフィルタ処理
部、３５…電流増幅部、３６…ボイスコイルモータ部、
３７…アクチュエータ部、３８…サンプル／ホールド
部、３９…ディジタル微分フィルタ処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置情報が記録されている記録媒体と、 記録媒体から位置情報を読出すヘッド手段と、 ヘッド手段を目標位置に移動させる移動手段と、 読出した位置情報に従ってヘッド手段の位置を検出する
   検出手段と、 検出した位置を基にしてディジタル微分フィルタにより
   ヘッド手段の移動速度を取得する手段と、 検出した位置に応じて目標速度を生成する手段と、 取得した移動速度と生成した目標速度との誤差に応じて
   移動手段の移動を制御する制御手段とを有することを特
   徴とする位置決め制御システム。