JPH0783625B2 - 検出ヘツドの速度制御装置 - Google Patents
検出ヘツドの速度制御装置Info
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- JPH0783625B2 JPH0783625B2 JP62082671A JP8267187A JPH0783625B2 JP H0783625 B2 JPH0783625 B2 JP H0783625B2 JP 62082671 A JP62082671 A JP 62082671A JP 8267187 A JP8267187 A JP 8267187A JP H0783625 B2 JPH0783625 B2 JP H0783625B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- speed
- circuit
- outputs
- feedforward
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41437—Feedforward of speed
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
- Control Of Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザディスク装置や磁気ディスク装置等
の検出ヘッドの速度制御装置に関するものである。
の検出ヘッドの速度制御装置に関するものである。
レーザディスク装置や磁気ディスク装置において、検出
ヘッド，例えば磁気ヘッドを現在のトラックから次の目
標トラックへ移動させる動作、いわゆるシーク動作を行
うには通常ヘッド速度のフィードバック制御が行われ
る。その典型的な例は、IBM Journal of Research and
Development 1974年11月号におけるR.K.Oswaldの論文に
おいて説明されている。このようなフィードバック制御
では、ヘッドが目標トラックに近づくにつれて減少する
ようあらかじめ設定された基準速度信号と、磁気ヘッド
の実速度に比例する実速度信号が差動アンプに加えられ
て両者の誤差信号がとり出され、この速度誤差信号がパ
ワーアンプによって電流に変換されてボイスコイルモー
タを駆動し、磁気ヘッドの速度制御が行われる。こうし
て実際の速度はできる限り基準速度に近づけられる。最
初ヘッドの実際の速度は低く、従ってそれが基準速度信
号に等しくなるまでの加速区間ではパワーアンプからボ
イスコイルモータへ最大電流が供給される（開ループ制
御）。その後の定速・減速区間では速度誤差が小さくな
り、閉ループ状態で速度制御が行われる。
ヘッド，例えば磁気ヘッドを現在のトラックから次の目
標トラックへ移動させる動作、いわゆるシーク動作を行
うには通常ヘッド速度のフィードバック制御が行われ
る。その典型的な例は、IBM Journal of Research and
Development 1974年11月号におけるR.K.Oswaldの論文に
おいて説明されている。このようなフィードバック制御
では、ヘッドが目標トラックに近づくにつれて減少する
ようあらかじめ設定された基準速度信号と、磁気ヘッド
の実速度に比例する実速度信号が差動アンプに加えられ
て両者の誤差信号がとり出され、この速度誤差信号がパ
ワーアンプによって電流に変換されてボイスコイルモー
タを駆動し、磁気ヘッドの速度制御が行われる。こうし
て実際の速度はできる限り基準速度に近づけられる。最
初ヘッドの実際の速度は低く、従ってそれが基準速度信
号に等しくなるまでの加速区間ではパワーアンプからボ
イスコイルモータへ最大電流が供給される（開ループ制
御）。その後の定速・減速区間では速度誤差が小さくな
り、閉ループ状態で速度制御が行われる。
ところで、磁気ディスク装置における以上のような速度
制御系は第６図（ａ）のようにモデル化することができ
る。同図においてKaは差動アンプのゲイン、Kpはパワー
アンプのゲイン、Kfはボイスコイルモータの力定数、Ｍ
は可動部の実効質量、Kvは速度・電圧変換係数、Vrは基
準速度、VHはヘッド速度、Ｉはパワーアンプ出力電流、
Ｓは微分を表すラプラス演算子である。又、第６図
（ａ）は同図（ｂ）のように簡略化できる。同図におい
て、Kc＝Kv・Ka, Verrは速度誤差である。KcとKsを分けたのは、後でフィ
ードフォワードを付加した場合と比較しやすくするため
である。
制御系は第６図（ａ）のようにモデル化することができ
る。同図においてKaは差動アンプのゲイン、Kpはパワー
アンプのゲイン、Kfはボイスコイルモータの力定数、Ｍ
は可動部の実効質量、Kvは速度・電圧変換係数、Vrは基
準速度、VHはヘッド速度、Ｉはパワーアンプ出力電流、
Ｓは微分を表すラプラス演算子である。又、第６図
（ａ）は同図（ｂ）のように簡略化できる。同図におい
て、Kc＝Kv・Ka, Verrは速度誤差である。KcとKsを分けたのは、後でフィ
ードフォワードを付加した場合と比較しやすくするため
である。
ここで、基準速度Vrに対するヘッド速度VHは であり、速度誤差Verrは と表される。
一方、基準速度Vrは減速時にはランプ入力であるので とおけば、定常速度偏差Verrは となり、０にはできない。減速時の速度誤差が大きいと
目標トラックへの突入速度が大きくなり、磁気ヘッドの
セトリングが悪化する。速度誤差を小さくするには、系
のループゲインKcKsを大きくする必要があるが、ループ
ゲインをあまり大きくすると可動部のもつ数K Hzの機械
共振点のため系が発振し不安定になり実用的でない。
目標トラックへの突入速度が大きくなり、磁気ヘッドの
セトリングが悪化する。速度誤差を小さくするには、系
のループゲインKcKsを大きくする必要があるが、ループ
ゲインをあまり大きくすると可動部のもつ数K Hzの機械
共振点のため系が発振し不安定になり実用的でない。
最近の磁気ディスク装置では、例えば特開昭54-12082に
示されるように、磁気ヘッドの速度制御に必要なパワー
アンプ入力信号を、速度誤差信号以外に別途発生させて
パワーアンプに加えるフィードフォワード制御方式が用
いられているものがある。この方式は、ループゲインを
大きくせずに速度誤差を小さくし、高精度の速度制御を
行おうというものである。
示されるように、磁気ヘッドの速度制御に必要なパワー
アンプ入力信号を、速度誤差信号以外に別途発生させて
パワーアンプに加えるフィードフォワード制御方式が用
いられているものがある。この方式は、ループゲインを
大きくせずに速度誤差を小さくし、高精度の速度制御を
行おうというものである。
第７図にその速度制御系ブロック図を示す。特開昭54-1
2082の場合、第８図の信号波形図に示すようにパワーア
ンプに加えられるフィードフォワード信号Ｃ（実線表
示）は、加速時には一定の直流電圧Ｂから実速度信号Ａ
を引き算し、減速時には逆極性の直流電圧Ｄからその時
の実速度信号Ａを引き算して生成される。
2082の場合、第８図の信号波形図に示すようにパワーア
ンプに加えられるフィードフォワード信号Ｃ（実線表
示）は、加速時には一定の直流電圧Ｂから実速度信号Ａ
を引き算し、減速時には逆極性の直流電圧Ｄからその時
の実速度信号Ａを引き算して生成される。
ところが第８図の方式で生成された信号をフィードフォ
ワード信号とした場合、特開昭61-39985において指摘さ
れているように、フィードフォワード信号波形が磁気ヘ
ッドの速度制御に必要なパワーアンプ入力波形と一致す
るように速度プロフィル（特性曲線）を選ぶと減速時の
加速度は第９図（ｂ）の加速度Ｅに示すような指数関数
曲線となり、このときの速度は第９図（ａ）の速度Ｇの
ようになる。このため同図（ｂ）の加速度Ｆ（破線）に
示すように目標トラック近くで加速度が減少するような
速度Ｈのプロフィルに比べて目標トラック近くでの速度
変化が急になり、速度誤差が増えてセトリングを悪化さ
せることになる。
ワード信号とした場合、特開昭61-39985において指摘さ
れているように、フィードフォワード信号波形が磁気ヘ
ッドの速度制御に必要なパワーアンプ入力波形と一致す
るように速度プロフィル（特性曲線）を選ぶと減速時の
加速度は第９図（ｂ）の加速度Ｅに示すような指数関数
曲線となり、このときの速度は第９図（ａ）の速度Ｇの
ようになる。このため同図（ｂ）の加速度Ｆ（破線）に
示すように目標トラック近くで加速度が減少するような
速度Ｈのプロフィルに比べて目標トラック近くでの速度
変化が急になり、速度誤差が増えてセトリングを悪化さ
せることになる。
特開昭61-39985号，特開昭58-211366号および特開昭58-
182169号では、以上のような問題点に対し、フィードフ
ォワード信号をよりフレキシブルに設定できるようリー
ドオンリメモリとDA変換器を使って発生させる方法を提
案している。
182169号では、以上のような問題点に対し、フィードフ
ォワード信号をよりフレキシブルに設定できるようリー
ドオンリメモリとDA変換器を使って発生させる方法を提
案している。
一例として、第10図を使って特開昭61-39985号に開示さ
れた装置の回路構成について説明する。差動カウンタ１
には磁気ヘッド14の移動が開始される前に現在のトラッ
クと目標トラックの間のトラック数があらかじめセット
され、この磁気ヘッド14が移動して１トラック横切るた
びに１ずつ減算される。この差動カウンタ１の２進出力
21は、リードオンリメモリ39と基準速度信号発生回路７
とに送られる。基準速度信号発生回路７は正方向の移動
を示す論理信号24、あるいは逆方向の移動を示す論理信
号25を受け取り、移動方向に応じた極性を有する基準速
度信号27を発生し差動アンプ８に供給する。差動アンプ
８は基準速度信号27と速度変換回路18から出力される実
速度信号36とを受けて速度誤差信号28を発生する。加算
アンプ11は速度誤差信号28とアナログスイッチ43から出
力されるフィードフォワード信号49とを加算し、パワー
アンプ12へ駆動信号32として供給する。パワーアンプ12
は入力された駆動信号32に比例した電流33をボイスコイ
ルモータ13に流し、磁気ヘッド14の取り付けられた可動
部を駆動する。
れた装置の回路構成について説明する。差動カウンタ１
には磁気ヘッド14の移動が開始される前に現在のトラッ
クと目標トラックの間のトラック数があらかじめセット
され、この磁気ヘッド14が移動して１トラック横切るた
びに１ずつ減算される。この差動カウンタ１の２進出力
21は、リードオンリメモリ39と基準速度信号発生回路７
とに送られる。基準速度信号発生回路７は正方向の移動
を示す論理信号24、あるいは逆方向の移動を示す論理信
号25を受け取り、移動方向に応じた極性を有する基準速
度信号27を発生し差動アンプ８に供給する。差動アンプ
８は基準速度信号27と速度変換回路18から出力される実
速度信号36とを受けて速度誤差信号28を発生する。加算
アンプ11は速度誤差信号28とアナログスイッチ43から出
力されるフィードフォワード信号49とを加算し、パワー
アンプ12へ駆動信号32として供給する。パワーアンプ12
は入力された駆動信号32に比例した電流33をボイスコイ
ルモータ13に流し、磁気ヘッド14の取り付けられた可動
部を駆動する。
一方、リードオンリメモリ39には必要なフィードフォワ
ード信号49に比例して所定のプロフィルをもった２進デ
ータがあらかじめ書き込まれており、差動カウンタ１か
らの２進出力21の内容に応じて２進データ45を発生しDA
変換器40へ供給する。このDA変換器40はリードオンリメ
モリ39からの２進データ45をアナログ電圧46に変換して
極性切替回路41に入力する。この極性切替回路41は、移
動方向の正，逆を示す論理信号24あるいは25を受けてDA
変換器40の出力46の極性を切替え、アナログスイッチ43
へ供給する。このアナログスイッチ43は減速区間を示す
論理信号48を受けるとオンとなり、その出力をフィード
フォワード信号49として加算アンプ11に供給する。
ード信号49に比例して所定のプロフィルをもった２進デ
ータがあらかじめ書き込まれており、差動カウンタ１か
らの２進出力21の内容に応じて２進データ45を発生しDA
変換器40へ供給する。このDA変換器40はリードオンリメ
モリ39からの２進データ45をアナログ電圧46に変換して
極性切替回路41に入力する。この極性切替回路41は、移
動方向の正，逆を示す論理信号24あるいは25を受けてDA
変換器40の出力46の極性を切替え、アナログスイッチ43
へ供給する。このアナログスイッチ43は減速区間を示す
論理信号48を受けるとオンとなり、その出力をフィード
フォワード信号49として加算アンプ11に供給する。
特開昭58-211366号および特開昭58-182169号に開示され
たものも、細部の構成に若干の相違はあるもののリード
オンリメモリとDA変換器にてフィードフォワード回路を
構成している点で基本的に同様の構成である。
たものも、細部の構成に若干の相違はあるもののリード
オンリメモリとDA変換器にてフィードフォワード回路を
構成している点で基本的に同様の構成である。
従来の速度制御装置にあっては、以上のようにリードオ
ンリメモリ39とDA変換器40を使ってフィードフォワード
信号49を発生させる方式であるため、速度プロフィル選
定の自由度を増すことができる。しかし、その半面フィ
ードフォワード信号は離散的（階段状）になり、それが
駆動信号の一部となるため磁気ヘッドの動きがスムーズ
でなくなるという問題点がある。また、特開昭61-39985
号や特開昭58-182169号では磁気ヘッドの現在位置から
目標トラックまでのトラック数の関数として一意的に定
める方式であるため、あらゆるシークスパンにおいて適
切なフィードフォワード制御が行われるようにその関数
を定めることは困難である。また、その解決策としてシ
ークスパンによってフィードフォワードの関数を変える
ような方式も考えられ、特開昭58-211366号にはその一
例が開示されているが、それには多大なメモリ容量を必
要とし、回路をより複雑で高価なものにすることにな
る。
ンリメモリ39とDA変換器40を使ってフィードフォワード
信号49を発生させる方式であるため、速度プロフィル選
定の自由度を増すことができる。しかし、その半面フィ
ードフォワード信号は離散的（階段状）になり、それが
駆動信号の一部となるため磁気ヘッドの動きがスムーズ
でなくなるという問題点がある。また、特開昭61-39985
号や特開昭58-182169号では磁気ヘッドの現在位置から
目標トラックまでのトラック数の関数として一意的に定
める方式であるため、あらゆるシークスパンにおいて適
切なフィードフォワード制御が行われるようにその関数
を定めることは困難である。また、その解決策としてシ
ークスパンによってフィードフォワードの関数を変える
ような方式も考えられ、特開昭58-211366号にはその一
例が開示されているが、それには多大なメモリ容量を必
要とし、回路をより複雑で高価なものにすることにな
る。
この発明は以上の従来例に見られた問題点を解消するた
めになされたもので、精度の高い速度制御をするための
フィードフォワード制御を、速度プロフィルの自由度と
磁気ヘッドのスムーズな移動を損なうことなく、しかも
安価な回路で実現することを目的とする。
めになされたもので、精度の高い速度制御をするための
フィードフォワード制御を、速度プロフィルの自由度と
磁気ヘッドのスムーズな移動を損なうことなく、しかも
安価な回路で実現することを目的とする。
この発明においては、検出ヘッド14の現在位置と目標ト
ラックの間のトラック数に応じた基準速度信号27を出力
する基準速度発生回路７と、該検出ヘッド14の速度に比
例した実速度信号36を出力する速度変換回路18と、基準
速度信号27と実速度信号36を入力し、速度誤差信号28を
出力する差動回路８と、この速度誤差信号28が与えられ
てシーク動作時における定速・減速区間を示す論理信号
30を出力する定速・減速区間検出回路10と、この論理信
号30に制御されて基準速度信号27を入力として、その微
分信号を生成するとともに、前記論理信号が入力された
ときに前記微分信号を１次おくれ処理したフィードフォ
ワード信号31を出力するフィードフォワード信号発生回
路９と、速度誤差信号28とフィードフォワード信号31を
入力し、駆動信号32を出力する加算回路11と、駆動信号
32を入力し、検出ヘッド14の連結されたボイスコイルモ
ータ13を駆動する電流を出力するパワーアンプ12を備え
た。
ラックの間のトラック数に応じた基準速度信号27を出力
する基準速度発生回路７と、該検出ヘッド14の速度に比
例した実速度信号36を出力する速度変換回路18と、基準
速度信号27と実速度信号36を入力し、速度誤差信号28を
出力する差動回路８と、この速度誤差信号28が与えられ
てシーク動作時における定速・減速区間を示す論理信号
30を出力する定速・減速区間検出回路10と、この論理信
号30に制御されて基準速度信号27を入力として、その微
分信号を生成するとともに、前記論理信号が入力された
ときに前記微分信号を１次おくれ処理したフィードフォ
ワード信号31を出力するフィードフォワード信号発生回
路９と、速度誤差信号28とフィードフォワード信号31を
入力し、駆動信号32を出力する加算回路11と、駆動信号
32を入力し、検出ヘッド14の連結されたボイスコイルモ
ータ13を駆動する電流を出力するパワーアンプ12を備え
た。
検出ヘッド14が目標トラックをシークするときに、速度
誤差信号28によるフィードバック制御の外に、検出ヘッ
ド14は定速・減速時にフィードフォワード信号31による
制御も受けるようになった。
誤差信号28によるフィードバック制御の外に、検出ヘッ
ド14は定速・減速時にフィードフォワード信号31による
制御も受けるようになった。
このようにして、制御系のループゲインを高くしたとき
に相当する高精度な速度制御がループゲインの低い状態
を実現される。
に相当する高精度な速度制御がループゲインの低い状態
を実現される。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は第１図
のフィードフォワード信号発生回路９の詳細回路図、第
３図は第１図の定速・減速区間検出回路10の詳細回路図
である。
図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は第１図
のフィードフォワード信号発生回路９の詳細回路図、第
３図は第１図の定速・減速区間検出回路10の詳細回路図
である。
第１図について説明する。差動カウンタ１には磁気ヘッ
ド14の移動が開始される前に現在のトラックと目標トラ
ックの間のトラック数があらかじめセットされ、この磁
気ヘッド14が移動して１トラック横切るたびに１ずつ減
算される。この差動カウンタ１の２進出力21は、基準速
度信号発生回路７に加えられる。基準速度信号発生回路
７は正方向の移動を示す論理信号24あるいは逆方向の移
動を示す論理信号25を受け取り、移動方向に応じた極性
を有する基準速度信号27を発生し、差動アンプ８とフィ
ードフォワード信号発生回路９に供給する。なお、基準
速度信号発生回路７内では、補間回路５が位置信号35か
ら補間信号37をつくり、加算アンプ６に与えることによ
りこれがDA変換器３からの離散的出力23を補間する。こ
うして基準速度信号27はスムージングされた連続信号に
なる。差動アンプ８はこの基準速度信号27と速度変換回
路18から出力された実速度信号36とを受けて速度誤差信
号28を発生し、次の加算アンプ11に入力する。この加算
アンプ11は速度誤差信号28と、フィードフォワード信号
発生回路９から出力されるフィードフォワード信号31と
を加算し、駆動信号32としてパワーアンプ12へ供給す
る。パワーアンプ12は入力の駆動信号32に比例した電流
33をボイスコイルモータ13に流し、磁気ヘッド14の取付
けられた可動部を駆動する。
ド14の移動が開始される前に現在のトラックと目標トラ
ックの間のトラック数があらかじめセットされ、この磁
気ヘッド14が移動して１トラック横切るたびに１ずつ減
算される。この差動カウンタ１の２進出力21は、基準速
度信号発生回路７に加えられる。基準速度信号発生回路
７は正方向の移動を示す論理信号24あるいは逆方向の移
動を示す論理信号25を受け取り、移動方向に応じた極性
を有する基準速度信号27を発生し、差動アンプ８とフィ
ードフォワード信号発生回路９に供給する。なお、基準
速度信号発生回路７内では、補間回路５が位置信号35か
ら補間信号37をつくり、加算アンプ６に与えることによ
りこれがDA変換器３からの離散的出力23を補間する。こ
うして基準速度信号27はスムージングされた連続信号に
なる。差動アンプ８はこの基準速度信号27と速度変換回
路18から出力された実速度信号36とを受けて速度誤差信
号28を発生し、次の加算アンプ11に入力する。この加算
アンプ11は速度誤差信号28と、フィードフォワード信号
発生回路９から出力されるフィードフォワード信号31と
を加算し、駆動信号32としてパワーアンプ12へ供給す
る。パワーアンプ12は入力の駆動信号32に比例した電流
33をボイスコイルモータ13に流し、磁気ヘッド14の取付
けられた可動部を駆動する。
次に第２図を使ってフィードフォワード信号発生回路に
ついて説明する。微分回路50は基準速度信号27を入力
し、その微分信号53を出力する。アナログスイッチ51は
定速・減速区間検出回路10から出力される定速・減速区
間を示す論理信号30を受け取ったときにオンし、微分信
号53はこのときにだけ次の１次おくれ回路52に入力され
る。こうして基準速度信号27が、微分＋１次おくれされ
た信号が定速・減速区間でのみフィードフォワード信号
31として出力される。なお、実際には定速区間では基準
速度信号の微分値が０であるため、フィードフォワード
信号31も０となる。
ついて説明する。微分回路50は基準速度信号27を入力
し、その微分信号53を出力する。アナログスイッチ51は
定速・減速区間検出回路10から出力される定速・減速区
間を示す論理信号30を受け取ったときにオンし、微分信
号53はこのときにだけ次の１次おくれ回路52に入力され
る。こうして基準速度信号27が、微分＋１次おくれされ
た信号が定速・減速区間でのみフィードフォワード信号
31として出力される。なお、実際には定速区間では基準
速度信号の微分値が０であるため、フィードフォワード
信号31も０となる。
次に第３図を使って定速・減速区間検出回路について説
明する。定速・減速区間を示す論理信号30を出力するフ
リップフロップ55はシーク動作中以外にはリセットされ
ている。シーク命令29が来ると、遅延回路56において一
定時間遅延された後にフリップフロップ55のリセットは
解除される。一方、速度誤差信号28の符号は加速が終わ
った時点で反転する。比較器54はこの反転を検出し、フ
リップフロップ55をセットする。こうして、加速が終わ
った時点からシークが終わるまでの区間を定速・減速区
間として検出し、それを示す論理信号30をつくる。
明する。定速・減速区間を示す論理信号30を出力するフ
リップフロップ55はシーク動作中以外にはリセットされ
ている。シーク命令29が来ると、遅延回路56において一
定時間遅延された後にフリップフロップ55のリセットは
解除される。一方、速度誤差信号28の符号は加速が終わ
った時点で反転する。比較器54はこの反転を検出し、フ
リップフロップ55をセットする。こうして、加速が終わ
った時点からシークが終わるまでの区間を定速・減速区
間として検出し、それを示す論理信号30をつくる。
ここで、第２図のような回路を用いて基準速度信号27を
微分＋１次おくれとして、フィードフォワード信号31と
したときの、その作用について数式および図を使って説
明する。
微分＋１次おくれとして、フィードフォワード信号31と
したときの、その作用について数式および図を使って説
明する。
第４図（ａ）は、この発明による磁気ディスク装置の速
度制御系の論理ブロック図である。Kpはパワーアンプの
ゲイン、Kfはボイスコイルモータの力定数、Ｍは可動部
の実効質量、Kvは速度・電圧変換係数、Vrは基準速度、
VHfはヘッド速度、Ifはパワーアンプ出力電流、Ｓは微
分を表すラプラス演算子である。ただし、差動アンプ８
のゲインはαKaであり（αはゲイン係数）、Kaのα倍
（０＜α＜１）に下げられている。また、Ｆ（ｓ）はフ
ィードフォワード信号発生回路９の入出力伝達関数であ
り、それは微分＋１次おくれの形となる。
度制御系の論理ブロック図である。Kpはパワーアンプの
ゲイン、Kfはボイスコイルモータの力定数、Ｍは可動部
の実効質量、Kvは速度・電圧変換係数、Vrは基準速度、
VHfはヘッド速度、Ifはパワーアンプ出力電流、Ｓは微
分を表すラプラス演算子である。ただし、差動アンプ８
のゲインはαKaであり（αはゲイン係数）、Kaのα倍
（０＜α＜１）に下げられている。また、Ｆ（ｓ）はフ
ィードフォワード信号発生回路９の入出力伝達関数であ
り、それは微分＋１次おくれの形となる。
第４図（ｂ）は同図（ａ）を簡略化したものであり、Kc
＝Kv・Ka, Verrfは速度誤差である。
＝Kv・Ka, Verrfは速度誤差である。
同図において磁気ヘッド速度VHfは であり、速度誤差Verrfは となる。ここで、フィードフォワード信号発生回路９の
伝達関数Fsを という微分＋１次おくれ型の関数とし、（７）式を
（６）式に代入すると となり、（２）式で示される従来のフィードバック制御
の場合の速度誤差Verrと等しくなる。従って、（７）式
のようなフィードフォワード関数とすれば差動アンプの
ゲインをα倍に下げても、すなわち系全体のループゲイ
ンをα倍に下げても高ゲイン時と同じ速度プロフィルで
動作させることができる。
伝達関数Fsを という微分＋１次おくれ型の関数とし、（７）式を
（６）式に代入すると となり、（２）式で示される従来のフィードバック制御
の場合の速度誤差Verrと等しくなる。従って、（７）式
のようなフィードフォワード関数とすれば差動アンプの
ゲインをα倍に下げても、すなわち系全体のループゲイ
ンをα倍に下げても高ゲイン時と同じ速度プロフィルで
動作させることができる。
この様子をα＝0.5のときについて信号波形で示したの
が第５図である。第５図（ａ）は高ゲイン時のフィード
バック制御の場合のシーク中信号波形を示す図であり、
上から基準速度信号27,実速度信号36,差動アンプ８によ
る増幅後の速度誤差信号28およびボイスコイルモータに
流れる電流33である。横軸は時間を表す。同図（ｂ）
は、これにフィードフォワード信号31を加え、かつ差動
アンプ８のゲインを0.5倍にしたときの各信号波形であ
る。両者を比較するとわかるように、磁気ヘッドを移動
させるための駆動信号を速度誤差信号28を増幅して得る
とともに、ゲイン係数α＝0.5とした場合、その丁度50
％をフィードフォワード信号31から得られるようにな
る。こうして、系のループゲインを50％に落としても従
来と全く同じ速度プロフィルでシーク動作ができるので
ある。
が第５図である。第５図（ａ）は高ゲイン時のフィード
バック制御の場合のシーク中信号波形を示す図であり、
上から基準速度信号27,実速度信号36,差動アンプ８によ
る増幅後の速度誤差信号28およびボイスコイルモータに
流れる電流33である。横軸は時間を表す。同図（ｂ）
は、これにフィードフォワード信号31を加え、かつ差動
アンプ８のゲインを0.5倍にしたときの各信号波形であ
る。両者を比較するとわかるように、磁気ヘッドを移動
させるための駆動信号を速度誤差信号28を増幅して得る
とともに、ゲイン係数α＝0.5とした場合、その丁度50
％をフィードフォワード信号31から得られるようにな
る。こうして、系のループゲインを50％に落としても従
来と全く同じ速度プロフィルでシーク動作ができるので
ある。
すなわち、加速区間では、基準速度信号に等しくなるよ
うに開ループ制御を行えばよいので、定速・減速区間の
ように厳密な閉ループ制御は必要ない（第３頁第14行目
ないし第17行目参照）。従って、閉ループで速度制御を
行う定速・減速区間において、ループゲインを大きくせ
ず、かつ目標トラック近くでの速度が減少するような速
度プロフィルでシーク動作を行えるようにするために、
定速・減速区間のみフィードフォワード信号による制御
を行うようにしている。
うに開ループ制御を行えばよいので、定速・減速区間の
ように厳密な閉ループ制御は必要ない（第３頁第14行目
ないし第17行目参照）。従って、閉ループで速度制御を
行う定速・減速区間において、ループゲインを大きくせ
ず、かつ目標トラック近くでの速度が減少するような速
度プロフィルでシーク動作を行えるようにするために、
定速・減速区間のみフィードフォワード信号による制御
を行うようにしている。
また、以上説明した「ループゲインを下げても従来と同
じ速度プロフィルでヘッドの駆動ができる」という特長
を利用して、従来、機械共振の問題のため実現できなか
ったような高いループゲインに相当する高精度な速度制
御についても、フィードフォワード関数を（７）式のよ
うに設定することにより、ループゲインを上げることな
く実現できる。
じ速度プロフィルでヘッドの駆動ができる」という特長
を利用して、従来、機械共振の問題のため実現できなか
ったような高いループゲインに相当する高精度な速度制
御についても、フィードフォワード関数を（７）式のよ
うに設定することにより、ループゲインを上げることな
く実現できる。
さらに、基準速度信号発生回路７についてもフィードフ
ォワード信号31により制限されることなく、従来のフィ
ードバック制御の場合と全く同じように設計でき、速度
プロフィル選定の自由度は少しも損なわれることはな
い。
ォワード信号31により制限されることなく、従来のフィ
ードバック制御の場合と全く同じように設計でき、速度
プロフィル選定の自由度は少しも損なわれることはな
い。
なお磁気ヘッドに限ることなく、レーザディスクヘッ
ド，光ディスクヘッドの速度制御についてもこの発明は
適用できる。
ド，光ディスクヘッドの速度制御についてもこの発明は
適用できる。
以上説明してきたように、この発明によれば、検出ヘッ
ドの現在位置と目標トラックの間のトラック数に応じた
基準速度信号を出力する基準速度発生回路と、該検出ヘ
ッドの速度に比例した実速度信号を出力する速度変換回
路と、基準速度信号と実速度信号を入力し、速度誤差信
号を出力する差動回路と、この速度誤差信号が与えられ
てシーク動作時における定速・減速区間を示す論理信号
を出力する定速・減速区間検出回路と、この論理信号に
制御されて基準速度信号を入力として、その微分信号を
生成するとともに、前記論理信号が入力されたときに前
記微分信号を１次おくれ処理したフィードフォワード信
号を出力するフィードフォワード信号発生回路と、速度
誤差信号と前記フィードフォワード信号を入力し、駆動
信号を出力する加算回路と、駆動信号を入力し、検出ヘ
ッドの連結されたボイスコイルモータを駆動する電流を
出力するパワーアンプを備えたので、検出ヘッドの全て
のシークスパンで高精度でスムーズな速度制御を系のル
ープゲインを上げることなく、すなわち機械共振の問題
に妨げられることなく、かつ安価な回路で実現できる。
しかも、速度プロフィルについては、フィードフォワー
ド信号に制限されることなく、自由度の高い選定が可能
である。
ドの現在位置と目標トラックの間のトラック数に応じた
基準速度信号を出力する基準速度発生回路と、該検出ヘ
ッドの速度に比例した実速度信号を出力する速度変換回
路と、基準速度信号と実速度信号を入力し、速度誤差信
号を出力する差動回路と、この速度誤差信号が与えられ
てシーク動作時における定速・減速区間を示す論理信号
を出力する定速・減速区間検出回路と、この論理信号に
制御されて基準速度信号を入力として、その微分信号を
生成するとともに、前記論理信号が入力されたときに前
記微分信号を１次おくれ処理したフィードフォワード信
号を出力するフィードフォワード信号発生回路と、速度
誤差信号と前記フィードフォワード信号を入力し、駆動
信号を出力する加算回路と、駆動信号を入力し、検出ヘ
ッドの連結されたボイスコイルモータを駆動する電流を
出力するパワーアンプを備えたので、検出ヘッドの全て
のシークスパンで高精度でスムーズな速度制御を系のル
ープゲインを上げることなく、すなわち機械共振の問題
に妨げられることなく、かつ安価な回路で実現できる。
しかも、速度プロフィルについては、フィードフォワー
ド信号に制限されることなく、自由度の高い選定が可能
である。
第１図はこの発明の一実施例による速度制御系のブロッ
ク図、第２図は第１図のフィードフォワード信号発生回
路の詳細回路図、第３図は第１図の定速・減速区間検出
回路の詳細回路図、第４図はこの発明の一実施例による
速度制御系の数学モデルブロック図、第５図はシーク動
作中の信号波形図、第６図は従来のフィードバック制御
による速度制御系の数学モデルブロック図であり、第７
図は従来のフィードフォワード制御例による速度制御系
のブロック図、第８図は従来例によるフィードフォワー
ド信号を示す図であり、第９図は従来例によるフィード
フォワード制御時のプロフィルを示す図であり、第10図
は従来の他のフィードフォワード制御例による速度制御
系のブロック図である。 ７……基準速度信号発生回路、８……差動アンプ、９…
…フィードフォワード信号発生回路、10……定速・減速
区間検出回路、12……パワーアンプ、13……ボイスコイ
ルモータ、14……磁気ヘッド、18……速度変換回路、27
……基準速度信号、28……速度誤差信号、29……シーク
命令、30……定速・減速区間を示す論理信号、31……フ
ィードフォワード信号、50……微分回路、51……アナロ
グスイッチ、52……１次おくれ回路、53……微分出力、
54……比較器、55……フリップフロップ、56……遅延回
路。
ク図、第２図は第１図のフィードフォワード信号発生回
路の詳細回路図、第３図は第１図の定速・減速区間検出
回路の詳細回路図、第４図はこの発明の一実施例による
速度制御系の数学モデルブロック図、第５図はシーク動
作中の信号波形図、第６図は従来のフィードバック制御
による速度制御系の数学モデルブロック図であり、第７
図は従来のフィードフォワード制御例による速度制御系
のブロック図、第８図は従来例によるフィードフォワー
ド信号を示す図であり、第９図は従来例によるフィード
フォワード制御時のプロフィルを示す図であり、第10図
は従来の他のフィードフォワード制御例による速度制御
系のブロック図である。 ７……基準速度信号発生回路、８……差動アンプ、９…
…フィードフォワード信号発生回路、10……定速・減速
区間検出回路、12……パワーアンプ、13……ボイスコイ
ルモータ、14……磁気ヘッド、18……速度変換回路、27
……基準速度信号、28……速度誤差信号、29……シーク
命令、30……定速・減速区間を示す論理信号、31……フ
ィードフォワード信号、50……微分回路、51……アナロ
グスイッチ、52……１次おくれ回路、53……微分出力、
54……比較器、55……フリップフロップ、56……遅延回
路。
Claims (2)
- 【請求項１】上位装置からのシーク命令に応じて、検出
ヘッドをその現在位置から目標トラックまで迅速に移動
することでシーク動作する検出ヘッドの速度制御回路で
あって、検出ヘッドの現在位置と目標トラックの間のト
ラック数に応じた基準速度信号を出力する基準速度信号
発生回路と、該検出ヘッドの速度に比例した実速度信号
を出力する速度変換回路と、前記基準速度信号と前記実
速度信号を入力し、速度誤差信号を出力する差動回路
と、この速度誤差信号が与えられて前記シーク動作にお
ける定速・減速区間を示す論理信号を出力する定速・減
速区間検出回路と、この論理信号に制御されて前記基準
速度信号を入力として、その微分信号を生成するととも
に、前記論理信号が入力されたときに前記微分信号を１
次おくれ処理したフィードフォワード信号を出力するフ
ィードフォワード信号発生回路と、前記速度誤差信号と
前記フィードフォワード信号を入力し、駆動信号を出力
する加算回路と、前記駆動信号を入力し、前記検出ヘッ
ドの連結されたボイスコイルモータを駆動する電流を出
力するパワーアンプとを備えたことを特徴とする検出ヘ
ッドの速度制御装置。 - 【請求項２】フィードフォワード信号発生回路は、前記
基準速度信号を入力してこの信号の微分信号を出力する
微分回路と、前記微分信号を遅延させる１次おくれ回路
と、前記論理信号が与えられて閉成し、前記微分信号を
前記１次おくれ回路に供給するアナログスイッチとより
構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の検出ヘッドの速度制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082671A JPH0783625B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 検出ヘツドの速度制御装置 |
| US07/176,774 US4827200A (en) | 1987-04-03 | 1988-04-01 | Velocity control unit of detecting head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082671A JPH0783625B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 検出ヘツドの速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63249210A JPS63249210A (ja) | 1988-10-17 |
| JPH0783625B2 true JPH0783625B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=13780888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62082671A Expired - Lifetime JPH0783625B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 検出ヘツドの速度制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4827200A (ja) |
| JP (1) | JPH0783625B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2565205B2 (ja) * | 1987-08-20 | 1996-12-18 | ソニー株式会社 | 光デイスク装置 |
| JPH0199486A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-18 | Pioneer Electron Corp | ピックアップ駆動用リニアモータの制御装置 |
| US4947093A (en) * | 1988-11-25 | 1990-08-07 | Micropolis Corporation | Shock resistant winchester disk drive |
| US5063454A (en) * | 1989-01-10 | 1991-11-05 | Fujitsu Limited | Automatic adjustment method and system for servo motor circuit of a magnetic disk apparatus |
| JP2613937B2 (ja) * | 1989-01-30 | 1997-05-28 | 富士通株式会社 | サーボ回路 |
| JP2762364B2 (ja) * | 1989-03-20 | 1998-06-04 | ファナック株式会社 | サーボモータのフィードフォワード制御方法 |
| JP3164580B2 (ja) * | 1990-09-27 | 2001-05-08 | 豊田工機株式会社 | ディジタルサーボ制御装置 |
| US5101145A (en) * | 1991-02-01 | 1992-03-31 | Allen-Bradley Company, Inc. | Velocity proportional integral regulator with negative feedforward to control response of torque disturbances |
| US5381282A (en) * | 1991-10-18 | 1995-01-10 | International Business Machines Corporation | Inter-sample switching of servo control in direct access storage devices |
| US6115205A (en) * | 1994-03-11 | 2000-09-05 | Seagate Technology, Inc. | Method for adapting seeks of a disc drive transducer to the maximum actuator current available to accelerate and decelerate the transducer |
| US5675562A (en) * | 1995-03-20 | 1997-10-07 | Fujitsu Limited | Seek control method in optical storage device |
| JPH1118490A (ja) * | 1997-06-27 | 1999-01-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ステッピングモータの駆動装置 |
| JP4226420B2 (ja) * | 2003-09-10 | 2009-02-18 | オークマ株式会社 | 位置制御装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4200827A (en) * | 1977-06-29 | 1980-04-29 | International Business Machines Corporation | Positioning system employing feedforward and feedback control |
| US4133011A (en) * | 1977-12-23 | 1979-01-02 | International Business Machines Corporation | Sampled data positioning system employing a model of the physical system for time optimal control |
| US4337428A (en) * | 1980-09-08 | 1982-06-29 | Bodine Electric Company | Deceleration initiation circuit for a stepper motor |
| US4469996A (en) * | 1982-10-28 | 1984-09-04 | Bodine Electric Company | Input control circuit for a step motor |
| US4535372A (en) * | 1983-06-29 | 1985-08-13 | Storage Technology Corporation | Position tracking servo control systems and methods |
| DE3374731D1 (en) * | 1983-06-30 | 1988-01-07 | Ibm | Track following servo system for a disk file |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62082671A patent/JPH0783625B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-04-01 US US07/176,774 patent/US4827200A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4827200A (en) | 1989-05-02 |
| JPS63249210A (ja) | 1988-10-17 |
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