JPH0714325A - Magnetic disk device - Google Patents

Magnetic disk device

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Publication number
JPH0714325A
JPH0714325A JP15093493A JP15093493A JPH0714325A JP H0714325 A JPH0714325 A JP H0714325A JP 15093493 A JP15093493 A JP 15093493A JP 15093493 A JP15093493 A JP 15093493A JP H0714325 A JPH0714325 A JP H0714325A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic disk
observer
head
magnetic head
torque
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP15093493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Narishima
徹 成島
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NEC Ibaraki Ltd
Original Assignee
NEC Ibaraki Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Ibaraki Ltd filed Critical NEC Ibaraki Ltd
Priority to JP15093493A priority Critical patent/JPH0714325A/en
Publication of JPH0714325A publication Critical patent/JPH0714325A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a high precision servo system and to enable a high speed seek operation by making torque to be generated by a voice-coil motor always constant irrespective of the position of a magnetic head. CONSTITUTION:A microcomputer 6 for calculating a proper loop gain and selecting a torque constant including an observer for estimating a disturbance, a head speed and a head position, and a ROM 5 storing previously torque constant data corresponding to each individual cylinder position of a magnetic disk obtained by the spline interpolation method are provided in a position control circuit 4. Otherwise, the microcomputer 6 including the observer for estimating the disturbance, the head speed and position, and a ROM 5 storing previously loop gain data for modification and torque constant data in an observer model are provided in the position control circuit 4.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置に関
し、特に磁気ヘッドを磁気ディスクの指定されたシリン
ダ位置に移動させるためボイスコイルモータによって駆
動されるアクチュエータを有し、サンプリングサーボ方
式によって磁気ヘッドの位置決め動作を行う磁気ディス
ク装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic disk device, and more particularly to a magnetic disk drive having an actuator driven by a voice coil motor for moving the magnetic head to a designated cylinder position on the magnetic disk. The present invention relates to a magnetic disk device that performs a positioning operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気ヘッドを磁気ディスクの指定された
シリンダ位置に移動させるためボイスコイルモータによ
って駆動されるアクチュエータを有し、サンプリングサ
ーボ方式によって磁気ヘッドの位置決め動作を行う従来
の磁気ディスク装置は、スピンドルモータによって回転
させられる少なくとも1枚の磁気ディスクと、磁気ディ
スクに対して情報の読出しまたは書込みを行う磁気ヘッ
ドと、磁気ヘッドを磁気ディスクの指定されたシリンダ
位置に移動させるためボイスコイルモータによって駆動
されるアクチュエータと、アクチュエータの動作を制御
する位置制御回路とを備えており、位置制御回路内に、
一定値のループゲインを有している。
2. Description of the Related Art A conventional magnetic disk device having an actuator driven by a voice coil motor for moving a magnetic head to a designated cylinder position of a magnetic disk and performing a positioning operation of the magnetic head by a sampling servo system is known. At least one magnetic disk rotated by a spindle motor, a magnetic head for reading or writing information on the magnetic disk, and a voice coil motor for moving the magnetic head to a designated cylinder position on the magnetic disk. And a position control circuit that controls the operation of the actuator, and in the position control circuit,
It has a constant loop gain.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】近年、磁気ディスク装
置に対して小型化・大容量化・高速化の要求が高まって
いるが、これに対応するため、特に小型の磁気ディスク
装置においては、磁気ディスクの記録面の中にサーボ情
報のみを記録した専用の記録面(サーボ面)を設けるこ
とによって磁気ディスク装置の記憶容量が低下するのを
防ぐため、通常のデータを記録する面(データ面)に中
に磁気ヘッドの位置決めのためのサーボ情報(位置情
報)を分散して設けておき、これらの位置情報から位置
誤差信号を再生して磁気ヘッドの位置決め動作を行うい
わゆるサンプリングサーボ方式による位置決め方式が採
用されている。
In recent years, there have been increasing demands for miniaturization, large capacity, and high speed of magnetic disk devices. A surface for recording normal data (data surface) to prevent the storage capacity of the magnetic disk device from decreasing by providing a dedicated recording surface (servo surface) for recording only servo information on the recording surface of the disk Servo information (positional information) for positioning the magnetic head is provided in a distributed manner, and a position error signal is reproduced from these positional information to perform the positioning operation of the magnetic head by a so-called sampling servo method. Has been adopted.

【0004】このような小型の磁気ディスク装置は、磁
気ヘッドの移動距離が短く、可動部が軽量である等の利
点はあるが、磁気ヘッドに接続されて信号を伝達するF
PCが外乱の影響を受け易いため、磁気ヘッドの位置決
め動作のとき、オフセットが発生するのが問題となって
いる。
Although such a small-sized magnetic disk device has the advantages that the moving distance of the magnetic head is short and the movable portion is lightweight, it is connected to the magnetic head to transmit signals.
Since the PC is easily affected by the external disturbance, an offset is a problem during the positioning operation of the magnetic head.

【0005】従来の磁気ディスク装置のボイスコイルモ
ータが発生するトルクは、磁気ヘッドの位置によって変
化するため、上述のようなサンプリングサーボ方式の場
合は、高精度のサーボ系を実現したり、高速なシーク動
作を実現するのが困難であるという欠点を有している。
Since the torque generated by the voice coil motor of the conventional magnetic disk device changes depending on the position of the magnetic head, in the case of the sampling servo system as described above, it is possible to realize a highly accurate servo system or a high speed servo system. It has a drawback that it is difficult to realize the seek operation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第一の磁気ディ
スク装置は、スピンドルモータによって回転させられる
少なくとも1枚の磁気ディスクと、前記磁気ディスクに
対して情報の読出しまたは書込みを行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクの指定されたシリン
ダ位置に移動させるためボイスコイルモータによって駆
動されるアクチュエータと、前記アクチュエータの動作
を制御する位置制御回路とを備え、サンプリングサーボ
方式によって前記磁気ヘッドの位置決め動作を行う磁気
ディスク装置において、外乱並びにヘッド速度およびヘ
ッド位置の推定を行うオブザーバを含み適切なループゲ
インの計算とトルク定数の選択とを行うマイコンと、ス
プライン補間法によって求めた前記磁気ディスクの各シ
リンダ位置に対応するトルク定数データをあらかじめ記
憶しているROMとを前記位置制御回路に設け、位置決
め動作のとき、1サンプリング周期内において前記RO
Mから前記磁気ヘッドの位置に対応したトルク定数を読
出し、前記オブザーバ内のトルク定数を変更し、そのト
ルク定数によってループゲインを計算してそれに変更す
ることによって前記ボイスコイルモータに発生するトル
クを一定値に保持することを含んでいる。
A first magnetic disk device of the present invention comprises at least one magnetic disk rotated by a spindle motor, and a magnetic head for reading or writing information on the magnetic disk. ,
An actuator driven by a voice coil motor for moving the magnetic head to a designated cylinder position of the magnetic disk, and a position control circuit for controlling the operation of the actuator are provided, and the magnetic head is positioned by a sampling servo method. In a magnetic disk device that operates, a microcomputer that performs an appropriate loop gain calculation and a torque constant selection including an observer that estimates disturbance and head speed and head position, and each of the magnetic disks obtained by a spline interpolation method The position control circuit is provided with a ROM in which torque constant data corresponding to the cylinder position is stored in advance.
A torque constant corresponding to the position of the magnetic head is read from M, the torque constant in the observer is changed, the loop gain is calculated by the torque constant, and the loop gain is changed to the loop gain to make the torque generated in the voice coil motor constant. Includes holding in value.

【0007】本発明の第二の磁気ディスク装置は、スピ
ンドルモータによって回転させられる少なくとも1枚の
磁気ディスクと、前記磁気ディスクに対して情報の読出
しまたは書込みを行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを
前記磁気ディスクの指定されたシリンダ位置に移動させ
るためボイスコイルモータによって駆動されるアクチュ
エータと、前記アクチュエータの動作を制御する位置制
御回路とを備え、サンプリングサーボ方式によって前記
磁気ヘッドの位置決め動作を行う磁気ディスク装置にお
いて、外乱並びにヘッド速度および位置の推定を行うオ
ブザーバを含むマイコンと変更用のループゲインデータ
および前記オブザーバ内のトルク定数データをあらかじ
め記憶しているROMとを前記位置制御回路に設け、位
置決め動作のとき、前記ROMから前記磁気ヘッドの位
置に対応した前記ループゲインデータおよび前記オブザ
ーバ内のトルク定数データを読出してそれらに変更する
ことによって前記ボイスコイルモータに発生するトルク
を一定値に保持することを含んでいる。
According to a second magnetic disk device of the present invention, at least one magnetic disk rotated by a spindle motor, a magnetic head for reading information from or writing information to the magnetic disk, and the magnetic head are provided. A magnetic disk that includes an actuator driven by a voice coil motor to move the magnetic disk to a designated cylinder position and a position control circuit that controls the operation of the actuator, and performs a positioning operation of the magnetic head by a sampling servo method. In the apparatus, the position control circuit is provided with a microcomputer including an observer for estimating disturbance and head speed and position, and a ROM for preliminarily storing change loop gain data and torque constant data in the observer, in the position control circuit. When Reading the loop gain data corresponding to the position of the magnetic head and the torque constant data in the observer from the ROM and changing the data to the loop gain data to hold the torque generated in the voice coil motor at a constant value. There is.

【0008】[0008]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明の一実施例を示す平面図、図
2は図1の実施例の制御系の構成を示すブロック図、図
3は図2の制御対象が連続系の場合の詳細を示すブロッ
ク図、図5は図2の制御対象が離散系の場合の詳細を示
すブロック図、図6は図5のZ変換演算素子の詳細を示
すブロック図、図7は図5の制御対象のモデルを参考に
してマイコン内に構築したオブザーバの詳細を示すブロ
ック図、図4は磁気ディスク装置における磁気ヘッドの
位置に対するボイスコイルモータの発生トルクの一般的
な関係を示す特性図、図8は複数の磁気ディスク装置の
ボイスコイルモータの発生トルクの平均値をトルク定数
に換算したボイスコイルモータのトルク定数と磁気ヘッ
ド位置との関係を示す特性図、図9は図8の特性値をス
プライン補間法によって滑かな曲線とした磁気ヘッド位
置に対するボイスコイルモータのトルク定数の関係を示
す特性図である。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control system of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a detailed view when the control target of FIG. 2 is a continuous system. 5 is a block diagram showing the details of the case where the control target of FIG. 2 is a discrete system, FIG. 6 is a block diagram showing the details of the Z-transform arithmetic element of FIG. 5, and FIG. 7 is the control target of FIG. FIG. 4 is a block diagram showing details of an observer built in the microcomputer with reference to the model of FIG. 4, FIG. 4 is a characteristic diagram showing a general relation of the torque generated by the voice coil motor with respect to the position of the magnetic head in the magnetic disk device, and FIG. FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the magnetic head position and the torque constant of the voice coil motor obtained by converting the average value of the torque generated by the voice coil motors of a plurality of magnetic disk devices into a torque constant. FIG. To the law Is a characteristic diagram showing the relationship between the torque constant of the voice coil motor to the magnetic head position with smooth Kana curve I.

【0010】図1において、磁気ディスク1は、スピン
ドルモータによって回転させられて情報を記録する。磁
気ヘッド2は、磁気ディスク1に対する情報の読出しま
たは書込みを行う。アクチュエータ3は、内蔵している
ボイスコイルモータ(図示省略)によって駆動され、磁
気ヘッド1を磁気ディスク2の指定されたシリンダ位置
に移動させる。位置制御回路4は、ROM5およびマイ
クロコンピュータ(マイコン)6を内蔵し、アクチュエ
ータ3の動作を制御する。
In FIG. 1, a magnetic disk 1 is rotated by a spindle motor to record information. The magnetic head 2 reads or writes information on the magnetic disk 1. The actuator 3 is driven by a built-in voice coil motor (not shown) to move the magnetic head 1 to a designated cylinder position on the magnetic disk 2. The position control circuit 4 incorporates a ROM 5 and a microcomputer 6 and controls the operation of the actuator 3.

【0011】ROM5は、スプライン補間法によって求
めた磁気ディスク1の各シリンダ位置に対応するトルク
定数データをあらかじめ記憶している。マイクロコンピ
ュータ(マイコン)6は、外乱並びにヘッド速度および
ヘッド位置の推定を行う同一次元のオブザーバを含み、
適切なループゲインの計算と、トルク定数の選択とを行
う。
The ROM 5 stores in advance torque constant data corresponding to each cylinder position of the magnetic disk 1 obtained by the spline interpolation method. The microcomputer (microcomputer) 6 includes an observer of the same dimension for estimating disturbance, head speed and head position,
Appropriate loop gain calculation and torque constant selection are performed.

【0012】図2において、コントローラ7は、位置制
御回路4に含まれており、アクチュエータ3の移動動作
の目標速度を発生する。ループゲイン8は、位置制御回
路4に含まれ、コントローラ7の出力信号を増幅する。
デジタルアナログ変換器(DAC)9は、位置制御回路
4に含まれ、ループゲイン8の出力のデジタル信号をア
ナログ信号に変換したDAC出力信号21を出力する。
DAC9は、サンプルアンドホールド機能を有し、次の
サンプリングに時点まで一定値を保持するゼロ次ホール
ド機能付きである。
In FIG. 2, the controller 7 is included in the position control circuit 4 and generates a target speed for the movement operation of the actuator 3. The loop gain 8 is included in the position control circuit 4 and amplifies the output signal of the controller 7.
A digital-analog converter (DAC) 9 is included in the position control circuit 4 and outputs a DAC output signal 21 obtained by converting the digital signal output from the loop gain 8 into an analog signal.
The DAC 9 has a sample-and-hold function, and a zero-order hold function that holds a constant value until the next sampling.

【0013】パワーアンプ10は、位置制御回路4に含
まれ、DAC出力信号21を増幅した駆動電流22をア
クチュエータ3のボイスコイルモータに供給する。パワ
ーアンプ10とアクチュエータ3とが制御対象14であ
る。
The power amplifier 10 is included in the position control circuit 4 and supplies a drive current 22 obtained by amplifying the DAC output signal 21 to the voice coil motor of the actuator 3. The power amplifier 10 and the actuator 3 are the control target 14.

【0014】アナログデジタル変換器(ADC)12
は、位置制御回路4に含まれ、アクチュエータ3の出力
のヘッド位置情報23をデジタル信号に変換してオブザ
ーバ13に送る。オブザーバ13は、DAC出力信号2
1およびADC12の出力信号およびROM5からの情
報を入力し、コントローラ7に対して磁気ヘッドの推定
位置24および推定速度25および推定外乱値26を送
る。
Analog-to-digital converter (ADC) 12
Is included in the position control circuit 4, converts the head position information 23 output from the actuator 3 into a digital signal, and sends the digital signal to the observer 13. The observer 13 outputs the DAC output signal 2
1 and the output signal of the ADC 12 and the information from the ROM 5 are input, and an estimated position 24, an estimated velocity 25 and an estimated disturbance value 26 of the magnetic head are sent to the controller 7.

【0015】制御対象14は連続系であるが、コントロ
ーラ7およびオブザーバ13は、離散系で動作する。
The controlled object 14 is a continuous system, but the controller 7 and the observer 13 operate in a discrete system.

【0016】図3において、パワーアンプ(ゲインg
m)10の出力の駆動電流(S2)22は、ロータリ型
のボイスコイルモータ(トルク定数Kt)16に入力
し、ボイスコイルモータ(トルク定数Kt)16からト
ルク(S7)27が出力される。このトルク(S7)2
7は、慣性モーメントの逆数(1/J)17と第一積分
器(1/S)18および第二積分器(1/S)19を経
由してヘッド位置情報23として出力される。
In FIG. 3, a power amplifier (gain g
The drive current (S2) 22 output from m) 10 is input to the rotary type voice coil motor (torque constant Kt) 16 and the voice coil motor (torque constant Kt) 16 outputs torque (S7) 27. This torque (S7) 2
7 is output as head position information 23 via the reciprocal of the moment of inertia (1 / J) 17, the first integrator (1 / S) 18 and the second integrator (1 / S) 19.

【0017】このとき、ボイスコイルモータが発生する
トルク(S7)27の大きさは、駆動電流(S2)22
に比例する。この関係を、次式で表す。
At this time, the magnitude of the torque (S7) 27 generated by the voice coil motor is the drive current (S2) 22.
Proportional to. This relationship is expressed by the following equation.

【0018】 S7=S2×Kt …………… (式1) また、ボイスコイルモータに対して発生することが要求
されるトルク大きさは、磁気ヘッド1の磁気ディスク2
に対する位置に無関係に、 S7=一定値(設計値) …………… (式2) である。
S7 = S2 × Kt (Equation 1) Further, the magnitude of the torque required to be generated for the voice coil motor is the magnetic disk 2 of the magnetic head 1.
S7 = constant value (design value) (Equation 2) regardless of the position with respect to.

【0019】しかし、実際の磁気ディスク装置において
は、図4の曲線31に示すように、磁気ヘッド位置(c
yl)によってトルクの大きさが変化して一定値とはな
らない。
However, in an actual magnetic disk device, as shown by the curve 31 in FIG. 4, the magnetic head position (c
yl) changes the magnitude of the torque and does not reach a constant value.

【0020】図5は図2の制御対象が離散系の場合の詳
細を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing details of the case where the controlled object in FIG. 2 is a discrete system.

【0021】図5において、Z変換演算素子41は、離
散系の制御において用いられるZ変換のための演算子で
あり、サンプリング周期20の周期Tだけ時間を遅らせ
る。すなわち、図6に示すように、Z変換演算素子41
は、(k+1)回目のサンプリングデータであるZ変換
演算子入力(S8)28を入力したとき、1サンプリン
グ周期だけ遅れたk回目のサンプリングデータであるZ
変換演算子出力(S9)29を出力する。
In FIG. 5, the Z-transform operation element 41 is an operator for Z-transform used in the control of the discrete system, and delays the time by the period T of the sampling period 20. That is, as shown in FIG.
Is the kth sampling data delayed by one sampling period when the Z conversion operator input (S8) 28, which is the (k + 1) th sampling data, is input.
The conversion operator output (S9) 29 is output.

【0022】図7は図5の制御対象のモデルを参考にし
てマイコン6内に構築したオブザーバの詳細を示すブロ
ック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing the details of the observer constructed in the microcomputer 6 with reference to the model of the controlled object of FIG.

【0023】図7において、トルク定数(Kt0 )11
は、オブザーバ13内のトルク定数であり、フィードバ
ックゲイン45および46は、オブザーバ13の誤差が
0に収束するように、ヘッド位置情報23とオブザーバ
出力30との差をフィードバックするときのゲインであ
る。これにより、オブザーバ13は、制御対象の入力と
同じ入力を与えると、制御対象の応答と同じ応答をす
る。このオブザーバ13は、同一次元オブザーバと呼ば
れるものであり、(k+1)回目のサンプリング時点の
状態をk回目のサンプリング時点のデータから推定する
ため、演算時間による影響を無視することができるもの
である。
In FIG. 7, the torque constant (Kt 0 ) 11
Is a torque constant in the observer 13, and the feedback gains 45 and 46 are gains for feeding back the difference between the head position information 23 and the observer output 30 so that the error of the observer 13 converges to zero. Thereby, the observer 13 will give the same response as the response of the controlled object when the same input as the controlled object is given. This observer 13 is called the same-dimensional observer, and since the state at the (k + 1) th sampling point is estimated from the data at the kth sampling point, the influence of the calculation time can be ignored.

【0024】図4の曲線31に示すように、磁気ヘッド
の位置によってボイスコイルモータに発生するトルクは
変化する。また、式2が成立するためには、図3から、
次の式3が成立する必要がある。
As shown by the curve 31 in FIG. 4, the torque generated in the voice coil motor changes depending on the position of the magnetic head. Further, in order to satisfy the expression 2, from FIG.
The following expression 3 needs to be established.

【0025】 (ループゲイン)×Kt=一定値(設計値) …………… (式3) そこで、あらかじめ適当な台数の磁気ディスク装置につ
いて、図4のように、各シリンダにおけるトルクの大き
さを測定してその平均値を求め、図8に示すように、そ
の値をトルク定数に換算して磁気ヘッド位置(cyl)
すなわちシリンダ位置に対するトルク定数を示す特性線
32を求める。
(Loop gain) × Kt = constant value (design value) (Equation 3) Then, for a suitable number of magnetic disk devices, the magnitude of torque in each cylinder is preset as shown in FIG. Of the magnetic head position (cyl) by converting the value into a torque constant as shown in FIG.
That is, the characteristic line 32 showing the torque constant with respect to the cylinder position is obtained.

【0026】このデータを基に、スプライン補間法を適
用して図9に示すような滑かな特性曲線33を作成し、
これをROM5にあらかじめ記憶させておく。
Based on this data, the spline interpolation method is applied to create a smooth characteristic curve 33 as shown in FIG.
This is stored in the ROM 5 in advance.

【0027】このように構成した磁気ディスク装置は、
次のように動作する。
The magnetic disk device configured as described above is
It works as follows.

【0028】まずマイコン6内のオブザーバ13は、サ
ンプリング時点kにおけるヘッド位置情報23を基にし
て、次のサンプリング時点(k+1)における磁気ヘッ
ドの推定位置24を計算する。このとき、サンプリング
時点kにおけるヘッド位置情報23に応じて、オブザー
バ13内のトルク定数(Kt0 )11の値をROM5内
に記憶しているデータから読出してそれに変更した後、
推定位置24の計算を行う。
First, the observer 13 in the microcomputer 6 calculates an estimated position 24 of the magnetic head at the next sampling time (k + 1) based on the head position information 23 at the sampling time k. At this time, according to the head position information 23 at the sampling time point k, the value of the torque constant (Kt 0 ) 11 in the observer 13 is read from the data stored in the ROM 5 and changed to that value.
The estimated position 24 is calculated.

【0029】さらに、サンプリング時点(k+1)にお
ける磁気ヘッドの推定位置24の算出が終ると、その推
定位置に対応したループゲイン8の値を式3によって計
算し、サンプリング時点(k+1)において、ループゲ
イン8の値をその値に切替える。
Further, when the calculation of the estimated position 24 of the magnetic head at the sampling time (k + 1) is completed, the value of the loop gain 8 corresponding to the estimated position is calculated by the equation 3, and the loop gain is calculated at the sampling time (k + 1). Switch the value of 8 to that value.

【0030】このように、位置制御回路4に設けたマイ
コンによって磁気ヘッド位置に対応したループゲインの
値を求めてそれに変更することにより、ボイスコイルモ
ータが発生するトルクの値を、磁気ヘッド位置に無関係
に常に一定値とすることが可能となる。
As described above, the value of the loop coil gain corresponding to the magnetic head position is obtained by the microcomputer provided in the position control circuit 4 and is changed to the value of the torque generated by the voice coil motor. It is possible to always set a constant value regardless of the value.

【0031】さらに、オブザーバ13内のトルク定数
(Kt0 )11の値をヘッド位置情報23に応じて変更
することにより、オブザーバ13において制御対象のト
ルク変動と同じトルク変動を再現することが可能とな
る。また、ループゲインの値を変更しているため、オブ
ザーバ13内において計算するトルクの値も磁気ヘッド
位置に無関係に常に一定値となり、オブザーバ13によ
る推定精度を高めることができる。
Furthermore, by changing the value of the torque constant (Kt 0 ) 11 in the observer 13 according to the head position information 23, it is possible to reproduce the same torque fluctuation as the torque fluctuation of the controlled object in the observer 13. Become. Further, since the value of the loop gain is changed, the value of the torque calculated in the observer 13 is always a constant value regardless of the magnetic head position, and the estimation accuracy by the observer 13 can be improved.

【0032】これらの計算および変更は、オブザーバ1
3として同一次元オブザーバを用いることによって1サ
ンプリング周期内に行うことができるため、演算時間に
よる影響を無視することが可能となる。
These calculations and changes are made by the observer 1.
Since it can be performed within one sampling period by using the same dimension observer as 3, the influence of the calculation time can be ignored.

【0033】図10は本発明の第二の実施例を示す平面
図である。
FIG. 10 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.

【0034】本実施例の構成は、外観上は図1の実施例
と同じであるが、ROM55およびマイクロコンピュー
タ(マイコン)56の内部構成が異っている。
The structure of this embodiment is the same as that of the embodiment of FIG. 1 in appearance, but the internal structures of the ROM 55 and the microcomputer 56 are different.

【0035】ROM5は、あらかじめ適当な台数の磁気
ディスク装置について、図4のように、各シリンダにお
けるトルクの大きさを測定してその平均値を求め、トル
ク定数に換算して図8に示すように磁気ヘッド位置(c
yl)すなわちシリンダ位置に対するトルク定数を示す
特性線32を求め、このデータを基に、式3が成立する
ようにあらかじめループゲインデータ算出してそれを記
憶している。ROM5はまた、図8から算出した各磁気
ヘッドの位置に対応するオブザーバ内のトルク定数デー
タも記憶している。マイクロコンピュータ(マイコン)
6は、外乱の推定を行うオブザーバを含み、ROM5の
データから適切なループゲインおよびトルク定数の選択
を行う。
The ROM 5 measures the magnitude of the torque in each cylinder in advance for an appropriate number of magnetic disk devices as shown in FIG. 4, obtains an average value thereof, and converts it into a torque constant, as shown in FIG. Magnetic head position (c
yl), that is, the characteristic line 32 showing the torque constant with respect to the cylinder position is obtained, and based on this data, the loop gain data is calculated in advance so that the expression 3 is established and stored. The ROM 5 also stores torque constant data in the observer corresponding to the position of each magnetic head calculated from FIG. Microcomputer
Reference numeral 6 includes an observer for estimating disturbance, and selects an appropriate loop gain and torque constant from the data in the ROM 5.

【0036】このように構成した磁気ディスク装置は、
次のように動作する。
The magnetic disk device configured as described above is
It works as follows.

【0037】まずマイコン56内のオブザーバは、サン
プリング時点kにおけるヘッド位置情報を基にして、次
のサンプリング時点(k+1)における磁気ヘッドの推
定位置を計算する。このとき、サンプリング時点kにお
けるヘッド位置情報に応じて、オブザーバ内のトルク定
数の値をROM55内に記憶しているデータから読出し
てそれに変更した後、推定位置の計算を行う。
First, the observer in the microcomputer 56 calculates the estimated position of the magnetic head at the next sampling time (k + 1) based on the head position information at the sampling time k. At this time, according to the head position information at the sampling time point k, the value of the torque constant in the observer is read from the data stored in the ROM 55 and changed to that value, and then the estimated position is calculated.

【0038】さらに、サンプリング時点(k+1)にお
ける磁気ヘッドの推定位置の算出が終ると、その推定位
置に対応したループゲインの値をROM55内に記憶し
ているデータから読出し、サンプリング時点(k+1)
において、ループゲインの値をその値に切替える。
Further, when the calculation of the estimated position of the magnetic head at the sampling time (k + 1) is completed, the value of the loop gain corresponding to the estimated position is read from the data stored in the ROM 55, and the sampling time (k + 1).
At, the loop gain value is switched to that value.

【0039】上記以外の構成および作用・効果は、図1
の実施例と同じである。
Configurations and operations / effects other than the above are shown in FIG.
Is the same as the embodiment described above.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気ディ
スク装置は、外乱並びにヘッド速度およびヘッド位置の
推定を行うオブザーバを含み適切なループゲインの計算
とトルク定数の選択とを行うマイコンとスプライン補間
法によって求めた磁気ディスクの各シリンダ位置に対応
するトルク定数データをあらかじめ記憶しているROM
とを位置制御回路に設けるか、または、外乱並びにヘッ
ド速度および位置の推定を行うオブザーバを含むマイコ
ンと変更用のループゲインデータおよびオブザーバモデ
ル内のトルク定数データをあらかじめ記憶しているRO
Mとを位置制御回路に設けることにより、、磁気ヘッド
の位置に無関係にボイスコイルモータが発生するトルク
の大きさを常に一定の値とすることが可能になるという
効果があり、従って高精度のサーボ系を実現でき、高速
なシーク動作を行わせることが可能になるという効果が
ある。
As described above, the magnetic disk device of the present invention includes a microcomputer and a spline which include an observer for estimating disturbance, head speed and head position, and calculates an appropriate loop gain and selects a torque constant. ROM storing in advance the torque constant data corresponding to each cylinder position of the magnetic disk obtained by the interpolation method
Is provided in the position control circuit, or a microcomputer including an observer for estimating disturbance, head speed and position, and loop gain data for change and torque constant data in the observer model are stored in advance.
Providing M and M in the position control circuit has the effect that the magnitude of the torque generated by the voice coil motor can always be kept constant regardless of the position of the magnetic head. There is an effect that a servo system can be realized and a high-speed seek operation can be performed.

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

【図1】本発明の第一の実施例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例の制御系の構成を示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of the embodiment shown in FIG.

【図3】図2の制御対象が連続系の場合の詳細を示すブ
ロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing details when the control target in FIG. 2 is a continuous system.

【図4】磁気ディスク装置における磁気ヘッドの位置に
対するボイスコイルモータの発生トルクの一般的な関係
を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a general relationship between torque generated by a voice coil motor and position of a magnetic head in a magnetic disk device.

【図5】図2の制御対象が離散系の場合の詳細を示すブ
ロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing details of a case where the controlled object in FIG. 2 is a discrete system.

【図6】図5のZ変換演算素子の詳細を示すブロック図
である。
FIG. 6 is a block diagram showing details of a Z-conversion arithmetic element of FIG.

【図7】図5の制御対象のモデルを参考にしてマイコン
内に構築したオブザーバの詳細を示すブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram showing details of an observer constructed in the microcomputer with reference to the model of the controlled object of FIG.

【図8】複数の磁気ディスク装置のボイスコイルモータ
の発生トルクの平均値をトルク定数に換算したボイスコ
イルモータのトルク定数と磁気ヘッド位置との関係を示
す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the torque constant of the voice coil motor and the magnetic head position, which is obtained by converting the average value of the torque generated by the voice coil motors of the plurality of magnetic disk devices into a torque constant.

【図9】図8の特性値をスプライン補間法によって滑か
な曲線とした磁気ヘッド位置に対するボイスコイルモー
タのトルク定数の関係を示す特性図である。
9 is a characteristic diagram showing the relationship of the torque constant of the voice coil motor with respect to the magnetic head position, in which the characteristic values of FIG.

【図10】本発明の第二の実施例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気ディスク 2 磁気ヘッド 3 アクチュエータ 4 位置制御回路 5・55 ROM 6・56 マイクロコンピュータ(マイコン) 7 コントローラ 8 ループゲイン 9 デジタルアナログ変換器(DAC) 10 パワーアンプ 11 トルク定数 12 アナログデジタル変換器(ADC) 13 オブザーバ 14 制御対象 15 パワーアンプゲイン 16 ボイスコイルモータ(トルク定数) 17 慣性モーメントの逆数 18 第一積分器(1/S) 19 第二積分器(1/S) 20 サンプリング周期 21 DAC出力信号 22 駆動電流 23 ヘッド位置情報 24 推定位置 25 推定速度 26 推定外乱値 27 トルク(S7) 28 Z変換演算素子入力 29 Z変換演算素子出力 30 オブザーバ出力 31 曲線 32 特性線 41 Z変換演算素子 45・46 フィードバックゲイン 1 magnetic disk 2 magnetic head 3 actuator 4 position control circuit 5.55 ROM 6.56 microcomputer (microcomputer) 7 controller 8 loop gain 9 digital analog converter (DAC) 10 power amplifier 11 torque constant 12 analog digital converter (ADC) ) 13 observer 14 controlled object 15 power amplifier gain 16 voice coil motor (torque constant) 17 reciprocal of moment of inertia 18 first integrator (1 / S) 19 second integrator (1 / S) 20 sampling period 21 DAC output signal 22 Drive Current 23 Head Position Information 24 Estimated Position 25 Estimated Speed 26 Estimated Disturbance Value 27 Torque (S7) 28 Z Conversion Operation Element Input 29 Z Conversion Operation Element Output 30 Observer Output 31 Curve 32 Characteristic Line 41 Z Conversion Operation Element 45. 6 feedback gain

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スピンドルモータによって回転させられ
る少なくとも1枚の磁気ディスクと、前記磁気ディスク
に対して情報の読出しまたは書込みを行う磁気ヘッド
と、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクの指定されたシ
リンダ位置に移動させるためボイスコイルモータによっ
て駆動されるアクチュエータと、前記アクチュエータの
動作を制御する位置制御回路とを備え、サンプリングサ
ーボ方式によって前記磁気ヘッドの位置決め動作を行う
磁気ディスク装置において、外乱並びにヘッド速度およ
びヘッド位置の推定を行うオブザーバを含み適切なルー
プゲインの計算とトルク定数の選択とを行うマイコン
と、スプライン補間法によって求めた前記磁気ディスク
の各シリンダ位置に対応するトルク定数データをあらか
じめ記憶しているROMとを前記位置制御回路に設け、
位置決め動作のとき、1サンプリング周期内において前
記ROMから前記磁気ヘッドの位置に対応したトルク定
数を読出し、前記オブザーバ内のトルク定数を変更し、
そのトルク定数によってループゲインを計算してそれに
変更することによって前記ボイスコイルモータに発生す
るトルクを一定値に保持することを含むことを特徴とす
る磁気ディスク装置。
1. At least one magnetic disk rotated by a spindle motor, a magnetic head for reading or writing information from or to the magnetic disk, and the magnetic head at a designated cylinder position of the magnetic disk. In a magnetic disk device which includes an actuator driven by a voice coil motor for moving and a position control circuit for controlling the operation of the actuator, and which performs a positioning operation of the magnetic head by a sampling servo system, disturbance, head speed and head A microcomputer that includes an observer that estimates the position and calculates an appropriate loop gain and selects a torque constant, and torque constant data corresponding to each cylinder position of the magnetic disk obtained by the spline interpolation method are stored in advance. ROM Are provided in the position control circuit,
In the positioning operation, the torque constant corresponding to the position of the magnetic head is read from the ROM within one sampling period, and the torque constant in the observer is changed,
A magnetic disk device comprising: maintaining a torque generated in the voice coil motor at a constant value by calculating a loop gain based on the torque constant and changing the loop gain.
【請求項2】 スピンドルモータによって回転させられ
る少なくとも1枚の磁気ディスクと、前記磁気ディスク
に対して情報の読出しまたは書込みを行う磁気ヘッド
と、前記磁気ヘッドを前記磁気ディスクの指定されたシ
リンダ位置に移動させるためボイスコイルモータによっ
て駆動されるアクチュエータと、前記アクチュエータの
動作を制御する位置制御回路とを備え、サンプリングサ
ーボ方式によって前記磁気ヘッドの位置決め動作を行う
磁気ディスク装置において、外乱並びにヘッド速度およ
び位置の推定を行うオブザーバを含むマイコンと変更用
のループゲインデータおよび前記オブザーバ内のトルク
定数データをあらかじめ記憶しているROMとを前記位
置制御回路に設け、位置決め動作のとき、前記ROMか
ら前記磁気ヘッドの位置に対応した前記ループゲインデ
ータおよび前記オブザーバ内のトルク定数データを読出
してそれらに変更することによって前記ボイスコイルモ
ータに発生するトルクを一定値に保持することを含むこ
とを特徴とする磁気ディスク装置。
2. A at least one magnetic disk rotated by a spindle motor, a magnetic head for reading or writing information from or to the magnetic disk, and the magnetic head at a designated cylinder position of the magnetic disk. In a magnetic disk device that includes an actuator driven by a voice coil motor for moving and a position control circuit that controls the operation of the actuator, and performs a positioning operation of the magnetic head by a sampling servo system, disturbance, head speed and position The position control circuit is provided with a microcomputer including an observer for estimating the above, and a ROM in which the loop gain data for change and the torque constant data in the observer are stored in advance, and the magnetic head is read from the ROM during the positioning operation. Place of The magnetic disk device is characterized in that the torque generated in the voice coil motor is held at a constant value by reading the loop gain data and the torque constant data in the observer corresponding to each position and changing them. .
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100737265B1 (en) * 2006-03-31 2007-07-10 후지쯔 가부시끼가이샤 Head positioning control method, head positioning control device and disk apparatus
US7259933B2 (en) * 2005-02-24 2007-08-21 Seagate Technology Llc Velocity control system for an actuator assembly
US7504795B2 (en) 2006-08-03 2009-03-17 Fujitsu Limited Head position control method, head position control device, and disk device
JP2020035394A (en) * 2018-08-31 2020-03-05 ブラザー工業株式会社 Disturbance observer, control device, machine tool and disturbance estimation method

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