JPH09146645A - 先読み学習によるディジタルサーボ装置 - Google Patents
先読み学習によるディジタルサーボ装置Info
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- JPH09146645A JPH09146645A JP7305348A JP30534895A JPH09146645A JP H09146645 A JPH09146645 A JP H09146645A JP 7305348 A JP7305348 A JP 7305348A JP 30534895 A JP30534895 A JP 30534895A JP H09146645 A JPH09146645 A JP H09146645A
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
- G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
- G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
- G11B5/5526—Control therefor; circuits, track configurations or relative disposition of servo-information transducers and servo-information tracks for control thereof
- G11B5/553—Details
- G11B5/5547—"Seek" control and circuits therefor
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
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- G11B5/5565—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks system adaptation for compensation of variations of physical parameters, e.g. temperature
-
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- G11B5/5582—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks system adaptation for working during or after external perturbation, e.g. in the presence of a mechanical oscillation caused by a shock
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 サーボ装置の帯域が狭い場合でも、制御対象
の特性のばらつきに適応して同じ特性で高速位置決めを
実現する。 【解決手段】 制御対象３０１は、サーボ補償手段２０
１によって安定化されている。修正制御入力記憶出力手
段２０５は、前回の試行時に更新されて記憶されている
修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５を制御対象３０１へ出力
する。先読み学習手段２０６は、２ステップ前に出力さ
れた修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６を引き出し
て、今回観測された位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７に一定の
学習ゲインλ１１０を掛け合わせた結果１０８と加え合
わせて、次回の試行時（ｋ−２）Ｔのタイミングに出力
される修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０９として修
正制御入力記憶出力手段２０５に格納する。この位置決
め試行を繰り返し、位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７を０へと
収束させるような修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５を獲得
する。
の特性のばらつきに適応して同じ特性で高速位置決めを
実現する。 【解決手段】 制御対象３０１は、サーボ補償手段２０
１によって安定化されている。修正制御入力記憶出力手
段２０５は、前回の試行時に更新されて記憶されている
修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５を制御対象３０１へ出力
する。先読み学習手段２０６は、２ステップ前に出力さ
れた修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６を引き出し
て、今回観測された位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７に一定の
学習ゲインλ１１０を掛け合わせた結果１０８と加え合
わせて、次回の試行時（ｋ−２）Ｔのタイミングに出力
される修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０９として修
正制御入力記憶出力手段２０５に格納する。この位置決
め試行を繰り返し、位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７を０へと
収束させるような修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５を獲得
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
等のディジタルサーボ装置を備えた位置決め装置におい
て、装置の経時変化や、位置決めする目的位置の違い
や、装置個体差に起因して、位置決め整定時に発生する
オーバーシュートやアンダーシュートを軽減し、目標と
する位置に高速に位置決めを行うディジタル制御装置に
関する。
等のディジタルサーボ装置を備えた位置決め装置におい
て、装置の経時変化や、位置決めする目的位置の違い
や、装置個体差に起因して、位置決め整定時に発生する
オーバーシュートやアンダーシュートを軽減し、目標と
する位置に高速に位置決めを行うディジタル制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】位置決め装置として、磁気ディスク装置
のヘッド位置決め装置を例にとって説明すると、従来の
磁気ディスク装置の位置決め装置では、（１）位置決め
制御に使用されるモータの発熱に起因する制御入力から
発生トルクまでの変換利得（トルク定数）の経時変化、
（２）位置決めする場所がディスク円盤上の外周付近な
のか、中心付近なのか、内周付近なのかによるトルク定
数の変動、（３）ディスク装置製造時の個体差など、様
々な要因によりヘッド位置決め時の整定時の過渡応答が
乱れ、全ての目標位置、全ての装置に関して同じ特性で
高速位置決めを行うことが困難であった。近年、磁気デ
ィスク装置では、セクターサーボ方式と呼ばれるヘッド
位置検出信号を記憶するデータと同じディスク面に書き
込み、その信号を元にヘッドの位置をディジタルサーボ
で位置決めすることが盛んになり、データ容量増加の要
求よりヘッド位置検出信号の数の割合が減少している。
その結果、ディジタルサーボ装置のサンプリングレート
は低下する傾向にあり、このような現象がとくに問題と
なっている。
のヘッド位置決め装置を例にとって説明すると、従来の
磁気ディスク装置の位置決め装置では、（１）位置決め
制御に使用されるモータの発熱に起因する制御入力から
発生トルクまでの変換利得（トルク定数）の経時変化、
（２）位置決めする場所がディスク円盤上の外周付近な
のか、中心付近なのか、内周付近なのかによるトルク定
数の変動、（３）ディスク装置製造時の個体差など、様
々な要因によりヘッド位置決め時の整定時の過渡応答が
乱れ、全ての目標位置、全ての装置に関して同じ特性で
高速位置決めを行うことが困難であった。近年、磁気デ
ィスク装置では、セクターサーボ方式と呼ばれるヘッド
位置検出信号を記憶するデータと同じディスク面に書き
込み、その信号を元にヘッドの位置をディジタルサーボ
で位置決めすることが盛んになり、データ容量増加の要
求よりヘッド位置検出信号の数の割合が減少している。
その結果、ディジタルサーボ装置のサンプリングレート
は低下する傾向にあり、このような現象がとくに問題と
なっている。
【０００３】従来、このような問題を解決するためにい
くつかの方法が知られている。もっとも、単純で、一般
的な方法は、できる限りフィードバックサーボの制御帯
域を広げることである。また、例えば、位置決め制御に
おいて整定開始のときにディジタルサーボ装置の内部状
態を再設定しなおしてオーバーシュートやアンダーシュ
ートを低減する方式（特開平３−２８８９１３号公報、
特開平４−３３５２７２号公報）や、速度制御系におい
て速度追従誤差に対して修正制御入力を学習更新して規
範速度軌道への追従精度を向上させることで過渡特性を
改善する方法（特開平５−１６９４１号公報）などがあ
る。
くつかの方法が知られている。もっとも、単純で、一般
的な方法は、できる限りフィードバックサーボの制御帯
域を広げることである。また、例えば、位置決め制御に
おいて整定開始のときにディジタルサーボ装置の内部状
態を再設定しなおしてオーバーシュートやアンダーシュ
ートを低減する方式（特開平３−２８８９１３号公報、
特開平４−３３５２７２号公報）や、速度制御系におい
て速度追従誤差に対して修正制御入力を学習更新して規
範速度軌道への追従精度を向上させることで過渡特性を
改善する方法（特開平５−１６９４１号公報）などがあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術におい
て、フィードバックサーボの制御帯域を広げるというア
イデアは、サーボ系のサンプリング時間が短くできない
セクターサーボ方式の磁気ディスク装置では限界があ
り、全ての目標位置、全ての装置に関して同じ特性で高
速位置決めを行うことが困難である。
て、フィードバックサーボの制御帯域を広げるというア
イデアは、サーボ系のサンプリング時間が短くできない
セクターサーボ方式の磁気ディスク装置では限界があ
り、全ての目標位置、全ての装置に関して同じ特性で高
速位置決めを行うことが困難である。
【０００５】また、位置決め制御において整定開始のと
きにディジタルサーボ装置の内部状態を再設定しなおし
てオーバーシュートやアンダーシュートを低減する方式
は、制御対象の特性（モデル）があらかじめわかってい
ることが条件であり、実際の制御対象が経時変化した場
合には、その特性を改めて測定しなおすなど付加的な操
作がない場合、正常に作用しない。
きにディジタルサーボ装置の内部状態を再設定しなおし
てオーバーシュートやアンダーシュートを低減する方式
は、制御対象の特性（モデル）があらかじめわかってい
ることが条件であり、実際の制御対象が経時変化した場
合には、その特性を改めて測定しなおすなど付加的な操
作がない場合、正常に作用しない。
【０００６】また、従来の速度制御に学習制御を適用し
た技術では、基本的にディジタル制御を明に考慮してお
らず、学習入力更新と次回試行時の出力タイミングが同
じになっているために、サンプリング時間が長くなった
場合、非現実的なスパイク状の過大な学習入力結果が獲
得される問題があった。特に、このような問題は位置決
め制御においては顕著であり、学習入力更新と次回試行
時の出力タイミングが同じになっている従来技術では、
たとえサンプリング時間が短くても位置制御には適用で
きなかった。
た技術では、基本的にディジタル制御を明に考慮してお
らず、学習入力更新と次回試行時の出力タイミングが同
じになっているために、サンプリング時間が長くなった
場合、非現実的なスパイク状の過大な学習入力結果が獲
得される問題があった。特に、このような問題は位置決
め制御においては顕著であり、学習入力更新と次回試行
時の出力タイミングが同じになっている従来技術では、
たとえサンプリング時間が短くても位置制御には適用で
きなかった。
【０００７】本発明の目的は、ｍ（ｍは１以上）サンプ
ル時間タイミングが先にずれた誤差をもとに学習入力
（修正制御入力）を更新し、次回試行時に出力する先読
み学習を導入することで、サンプリング時間が長くフィ
ードバックサーボの制御帯域が狭い場合でも、制御対象
の特性のばらつきや経時変化に適応して、全ての目標位
置、全ての装置に関して同じ特性で高速位置決めができ
るディジタルサーボ装置を提供することにある。
ル時間タイミングが先にずれた誤差をもとに学習入力
（修正制御入力）を更新し、次回試行時に出力する先読
み学習を導入することで、サンプリング時間が長くフィ
ードバックサーボの制御帯域が狭い場合でも、制御対象
の特性のばらつきや経時変化に適応して、全ての目標位
置、全ての装置に関して同じ特性で高速位置決めができ
るディジタルサーボ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、位置決め方式
としてディジタルサーボ装置を使用する位置決め制御装
置を対象とする。参照位置軌道に制御対象の位置を追従
させるサーボ補償により制御対象を安定化した状態で、
あらかじめ記憶してあるテーブル値を参照することによ
り、もしくは数学的なモデルをリアルタイムに計算する
ことによって、その制御対象の位置を追従させるべき参
照位置軌道を生成する。そして、ｍ（ｍは１以上）サン
プル時間タイミングが先にずれた誤差をもとに修正制御
入力を更新して次回試行時に出力する先読み学習を繰り
返すことで、その参照軌道に制御対象の位置を正確に追
従させていく。すなわち、第ｎ回目の位置決め試行時の
参照位置軌道と制御対象の位置との位置誤差をもとに、
次回第ｎ＋１回目の位置決め試行時にディジタルサーボ
装置のサンプリング時間を基準としてｍサンプル（ｍは
１以上）時間手前で加えられる修正制御入力を更新する
先読み学習を行う。そして、先読み学習手段によって更
新された修正制御入力を記憶し、更新された修正制御入
力を第ｎ＋１回目の位置決め試行時に、対応する位置誤
差が記憶された時刻に対してｍサンプル時間手前で制御
対象に出力する。
としてディジタルサーボ装置を使用する位置決め制御装
置を対象とする。参照位置軌道に制御対象の位置を追従
させるサーボ補償により制御対象を安定化した状態で、
あらかじめ記憶してあるテーブル値を参照することによ
り、もしくは数学的なモデルをリアルタイムに計算する
ことによって、その制御対象の位置を追従させるべき参
照位置軌道を生成する。そして、ｍ（ｍは１以上）サン
プル時間タイミングが先にずれた誤差をもとに修正制御
入力を更新して次回試行時に出力する先読み学習を繰り
返すことで、その参照軌道に制御対象の位置を正確に追
従させていく。すなわち、第ｎ回目の位置決め試行時の
参照位置軌道と制御対象の位置との位置誤差をもとに、
次回第ｎ＋１回目の位置決め試行時にディジタルサーボ
装置のサンプリング時間を基準としてｍサンプル（ｍは
１以上）時間手前で加えられる修正制御入力を更新する
先読み学習を行う。そして、先読み学習手段によって更
新された修正制御入力を記憶し、更新された修正制御入
力を第ｎ＋１回目の位置決め試行時に、対応する位置誤
差が記憶された時刻に対してｍサンプル時間手前で制御
対象に出力する。
【０００９】また、上記の参照位置軌道に追従させる手
段は、そのまま速度追従手段にも適用できる。
段は、そのまま速度追従手段にも適用できる。
【００１０】本発明では、ｍ（ｍは１以上）サンプル時
間タイミングが先にずれた誤差をもとに修正制御入力を
更新する。すなわち、第ｎ回目の位置決め試行時の参照
位置軌道と制御対象の位置との位置誤差をもとに、次回
第ｎ＋１回目の位置決め試行時にディジタルサーボ装置
のサンプリング時間を基準としてｍサンプル（ｍは１以
上）時間手前で加えられる修正制御入力を更新し、その
修正制御入力を記憶して、第ｎ＋１回目の位置決め試行
時に対応する位置誤差が記憶された時刻に対してｍサン
プル時間手前で制御対象に出力する。そのため、特にサ
ンプリング時間が長くなった場合に、修正制御入力の更
新と次回試行時の出力タイミングが同じになっているた
めに生じていたスパイク状の過大な学習入力結果が発生
しない。このような試行を繰り返すことで制御対象の特
性の変化を学習し、制御対象の位置は参照位置軌道に正
確に追従するようになる。その結果、サンプリング時間
が長くフィードバックサーボの制御帯域が狭い場合で
も、制御対象の特性のばらつきや経時変化に適応して、
全ての目標位置、全ての装置に関して同じ特性で高速位
置決めが実現できる。
間タイミングが先にずれた誤差をもとに修正制御入力を
更新する。すなわち、第ｎ回目の位置決め試行時の参照
位置軌道と制御対象の位置との位置誤差をもとに、次回
第ｎ＋１回目の位置決め試行時にディジタルサーボ装置
のサンプリング時間を基準としてｍサンプル（ｍは１以
上）時間手前で加えられる修正制御入力を更新し、その
修正制御入力を記憶して、第ｎ＋１回目の位置決め試行
時に対応する位置誤差が記憶された時刻に対してｍサン
プル時間手前で制御対象に出力する。そのため、特にサ
ンプリング時間が長くなった場合に、修正制御入力の更
新と次回試行時の出力タイミングが同じになっているた
めに生じていたスパイク状の過大な学習入力結果が発生
しない。このような試行を繰り返すことで制御対象の特
性の変化を学習し、制御対象の位置は参照位置軌道に正
確に追従するようになる。その結果、サンプリング時間
が長くフィードバックサーボの制御帯域が狭い場合で
も、制御対象の特性のばらつきや経時変化に適応して、
全ての目標位置、全ての装置に関して同じ特性で高速位
置決めが実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、まず、図１を参照して、請
求項２に記載の発明の実施の形態を説明する。以下、次
回、今回、前回という言葉は、繰り返される位置決めの
試行の順序を示しており、一回の試行で一回の位置決め
は完結し、各回毎に学習ステップｋは０からｎまで更新
されていることに注意されたい。
求項２に記載の発明の実施の形態を説明する。以下、次
回、今回、前回という言葉は、繰り返される位置決めの
試行の順序を示しており、一回の試行で一回の位置決め
は完結し、各回毎に学習ステップｋは０からｎまで更新
されていることに注意されたい。
【００１２】図１は磁気ディスク装置への請求項２に記
載の発明の適用例であり、先読みするステップ数ｍを２
とした場合の例である。また、図１は、ディジタル制御
系のサンプリング時間をＴとして、時刻ｋＴ（ｋ＝０、
１、２、…ｎ）での本発明の動作を説明するものであ
る。
載の発明の適用例であり、先読みするステップ数ｍを２
とした場合の例である。また、図１は、ディジタル制御
系のサンプリング時間をＴとして、時刻ｋＴ（ｋ＝０、
１、２、…ｎ）での本発明の動作を説明するものであ
る。
【００１３】制御対象３０１の位置であるヘッド位置Ｐ
（ｋＴ）１０１は、サーボ補償手段２０１によって、参
照軌道生成手段２０２により生成される参照位置軌道Ｐ
ｒ（ｋＴ）１０２にサーボ補償手段２０１の制御帯域の
能力内において追従するように制御されることで安定化
されている（この場合、制御帯域は静的に位置決めする
ためには十分であるが、位置決め時の過渡特性を同じ特
性で制御するためには十分でない）。ここで使用するサ
ーボ補償手段２０１は、一例として、フィードバック修
正信号１０３を生成する位相補償器２０３と、参照位置
軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２よりフィードフォワード信号１
０４を生成する制御対象の逆モデル２０４より構成され
ている。
（ｋＴ）１０１は、サーボ補償手段２０１によって、参
照軌道生成手段２０２により生成される参照位置軌道Ｐ
ｒ（ｋＴ）１０２にサーボ補償手段２０１の制御帯域の
能力内において追従するように制御されることで安定化
されている（この場合、制御帯域は静的に位置決めする
ためには十分であるが、位置決め時の過渡特性を同じ特
性で制御するためには十分でない）。ここで使用するサ
ーボ補償手段２０１は、一例として、フィードバック修
正信号１０３を生成する位相補償器２０３と、参照位置
軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２よりフィードフォワード信号１
０４を生成する制御対象の逆モデル２０４より構成され
ている。
【００１４】修正制御入力記憶出力手段２０５は、前回
の試行時に更新されて記憶されている修正制御入力ｕ
（ｋＴ）１０５を、フィードバック修正信号１０３とフ
ィードフォワード信号１０４に加算して制御対象３０１
へ出力する。一方、先読み学習手段２０６は、次回の位
置決め試行に備えて、既に２ステップ前に出力された修
正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６を修正制御入力記
憶出力手段２０５より引き出して、今回観測されたヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１
０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７に一定の学習ゲイン
λ１１０を掛け合わせた結果１０８と修正制御入力ｕ
（（ｋ−２）Ｔ）１０６を加えて、次回の試行時（ｋ−
２）Ｔのタイミングに出力される修正制御入力ｕ（（ｋ
−２）Ｔ）１０９として修正制御入力記憶出力手段２０
５に格納する。この説明よりわかるように、はじめのｋ
＝０、１の２サンプル時間は、修正制御入力の出力は行
うが、更新するべき修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１
０６は存在しないので更新の動作は実行されない。
の試行時に更新されて記憶されている修正制御入力ｕ
（ｋＴ）１０５を、フィードバック修正信号１０３とフ
ィードフォワード信号１０４に加算して制御対象３０１
へ出力する。一方、先読み学習手段２０６は、次回の位
置決め試行に備えて、既に２ステップ前に出力された修
正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６を修正制御入力記
憶出力手段２０５より引き出して、今回観測されたヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１
０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７に一定の学習ゲイン
λ１１０を掛け合わせた結果１０８と修正制御入力ｕ
（（ｋ−２）Ｔ）１０６を加えて、次回の試行時（ｋ−
２）Ｔのタイミングに出力される修正制御入力ｕ（（ｋ
−２）Ｔ）１０９として修正制御入力記憶出力手段２０
５に格納する。この説明よりわかるように、はじめのｋ
＝０、１の２サンプル時間は、修正制御入力の出力は行
うが、更新するべき修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１
０６は存在しないので更新の動作は実行されない。
【００１５】このような位置決め試行を繰り返すこと
で、学習を繰り返しているときの制御対象３０１の特性
にあわせて、修正制御入力記憶出力手段２０５には、ヘ
ッド位置Ｐ（ｋｔ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）
１０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７を０へと収束させ
るような修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５が学習獲得され
ていく。本発明では、修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５
が、０へと収束させたい位置誤差は２ステップ先のｅ
（（ｋ＋２）Ｔ）であり、従来の修正学習入力の更新と
次回試行時の出力タイミングが同じになっている方式と
比べて、修正までに２サンプル時間の時間的な猶予があ
る。その結果、スパイク状の修正制御入力が発生するこ
とを抑制し、サンプリング時間が長くフィードバックサ
ーボの制御帯域が狭い場合でも、制御対象の特性のばら
つきや経時変化に適応して、全ての装置に関して同じ特
性で高速位置決めが実現できる。
で、学習を繰り返しているときの制御対象３０１の特性
にあわせて、修正制御入力記憶出力手段２０５には、ヘ
ッド位置Ｐ（ｋｔ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）
１０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７を０へと収束させ
るような修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５が学習獲得され
ていく。本発明では、修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５
が、０へと収束させたい位置誤差は２ステップ先のｅ
（（ｋ＋２）Ｔ）であり、従来の修正学習入力の更新と
次回試行時の出力タイミングが同じになっている方式と
比べて、修正までに２サンプル時間の時間的な猶予があ
る。その結果、スパイク状の修正制御入力が発生するこ
とを抑制し、サンプリング時間が長くフィードバックサ
ーボの制御帯域が狭い場合でも、制御対象の特性のばら
つきや経時変化に適応して、全ての装置に関して同じ特
性で高速位置決めが実現できる。
【００１６】図２および図３は、制御対象の特性が大き
く変化するディスク円盤の最外周部において１トラック
幅の位置決めを行った場合の比較結果である。図２は、
学習手段を用いずに、ディスク円盤の中央付近の制御対
象の特性を代表値として設計したサーボ補償手段のみに
よって位置決めを行った結果である。図３は、本発明に
よる先読み学習制御を位置決めの開始時から位置決め終
了時までの間使用し、３０回位置決め試行を繰り返して
学習が収束した後に位置決めを行った結果である。本発
明を用いない場合、ディスク円盤の最外周部においては
制御対象の特性が大きく変化するので、中央付近ではう
まく位置決めできていても、図２のように大きなオーバ
ーシュートを生じてしまい、追従位置誤差も大きく高速
な位置決めができない。一方、本発明を適応した場合、
学習が収束した後は図３に見るように高速な位置決めが
実現できている。このように位置決めする場所によるば
らつきが大きい場合には、例えば最外周専用、最内周専
用などのように複数の修正制御入力列を記憶し、位置決
めする場所によってそれらの修正制御入力を選択的に切
り換えて学習更新することで、これまでに獲得した学習
結果を無駄にすることなく学習を続けることができる
（特性が異なる場所で同じ修正入力列を使用すると、場
所が変わる度に学習結果も大きく変化するので、収束さ
せるための時間が余計に必要となる）。また、請求項６
に記したように、その学習結果を保存して装置立ち上げ
時の初期値として使用することで、学習収束に要する試
行回数を減らすことができる。
く変化するディスク円盤の最外周部において１トラック
幅の位置決めを行った場合の比較結果である。図２は、
学習手段を用いずに、ディスク円盤の中央付近の制御対
象の特性を代表値として設計したサーボ補償手段のみに
よって位置決めを行った結果である。図３は、本発明に
よる先読み学習制御を位置決めの開始時から位置決め終
了時までの間使用し、３０回位置決め試行を繰り返して
学習が収束した後に位置決めを行った結果である。本発
明を用いない場合、ディスク円盤の最外周部においては
制御対象の特性が大きく変化するので、中央付近ではう
まく位置決めできていても、図２のように大きなオーバ
ーシュートを生じてしまい、追従位置誤差も大きく高速
な位置決めができない。一方、本発明を適応した場合、
学習が収束した後は図３に見るように高速な位置決めが
実現できている。このように位置決めする場所によるば
らつきが大きい場合には、例えば最外周専用、最内周専
用などのように複数の修正制御入力列を記憶し、位置決
めする場所によってそれらの修正制御入力を選択的に切
り換えて学習更新することで、これまでに獲得した学習
結果を無駄にすることなく学習を続けることができる
（特性が異なる場所で同じ修正入力列を使用すると、場
所が変わる度に学習結果も大きく変化するので、収束さ
せるための時間が余計に必要となる）。また、請求項６
に記したように、その学習結果を保存して装置立ち上げ
時の初期値として使用することで、学習収束に要する試
行回数を減らすことができる。
【００１７】図４は、請求項３記載の発明の実施の形態
を示しており、先読み学習手段内の修正学習入力の更新
式と学習を実行する期間が図１の実施の形態と異なって
いる。また、図４は、磁気ディスク装置への本発明の適
用例であり、先読みするステップ数ｍを２とした場合の
例であり、ディジタル制御系のサンプリング時間をＴと
して、時刻ｋＴ（ｋ＝０、１、２・・・ｎ）での本発明
の動作を説明するものである。
を示しており、先読み学習手段内の修正学習入力の更新
式と学習を実行する期間が図１の実施の形態と異なって
いる。また、図４は、磁気ディスク装置への本発明の適
用例であり、先読みするステップ数ｍを２とした場合の
例であり、ディジタル制御系のサンプリング時間をＴと
して、時刻ｋＴ（ｋ＝０、１、２・・・ｎ）での本発明
の動作を説明するものである。
【００１８】制御対象３０１の位置であるヘッド位置Ｐ
（ｋＴ）１０１は、サーボ補償手段２０１によって、参
照軌道生成手段２０２により生成される参照位置軌道Ｐ
ｒ（ｋＴ）１０２にサーボ補償手段２０１の制御帯域の
能力内において追従するように制御されることで安定化
されている（この場合、制御帯域は静的に位置決めする
ためには十分であるが、位置決め時の過渡特性を同じ特
性で制御するためには十分でない）。ここで使用するサ
ーボ補償手段２０１は、一例として、フィードバック修
正信号１０３を生成する位相補償器２０３と、参照位置
軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２よりフィードフォワード信号１
０４を生成する制御対象の逆モデル２０４より構成され
ている。図４に示される実施例では、参照位置軌道Ｐｒ
（ｋＴ）１０２が最終的な位置決め目標位置より３／４
トラック幅手前に来るまでは、このサーボ補償手段２０
１のみによって参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２にヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１を追従させる制御を行う。その
後、参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２が最終的な位置決
め目標位置より３／４トラック幅手前に来たときに、学
習ステップをｋ＝０として初期化し、スイッチ４０１を
オンとして本発明による先読み学習手段を位置決め終了
時まで動作させる。
（ｋＴ）１０１は、サーボ補償手段２０１によって、参
照軌道生成手段２０２により生成される参照位置軌道Ｐ
ｒ（ｋＴ）１０２にサーボ補償手段２０１の制御帯域の
能力内において追従するように制御されることで安定化
されている（この場合、制御帯域は静的に位置決めする
ためには十分であるが、位置決め時の過渡特性を同じ特
性で制御するためには十分でない）。ここで使用するサ
ーボ補償手段２０１は、一例として、フィードバック修
正信号１０３を生成する位相補償器２０３と、参照位置
軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２よりフィードフォワード信号１
０４を生成する制御対象の逆モデル２０４より構成され
ている。図４に示される実施例では、参照位置軌道Ｐｒ
（ｋＴ）１０２が最終的な位置決め目標位置より３／４
トラック幅手前に来るまでは、このサーボ補償手段２０
１のみによって参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２にヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１を追従させる制御を行う。その
後、参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２が最終的な位置決
め目標位置より３／４トラック幅手前に来たときに、学
習ステップをｋ＝０として初期化し、スイッチ４０１を
オンとして本発明による先読み学習手段を位置決め終了
時まで動作させる。
【００１９】スイッチ４０１がオンとなった後、修正制
御入力記憶出力手段２０５は、前回の試行時に更新され
て記憶されている修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５を、フ
ィードバック修正信号１０３とフィードフォワード信号
１０４に加算して制御対象３０１へ出力する。一方、先
読み学習手段２０６は、次回の位置決め試行に備えて、
既に２ステップ前に出力された修正制御入力ｕ（（ｋ−
２）Ｔ）１０６を修正制御入力記憶出力手段２０５より
引き出して、加算修正手段４０２は今回観測されたヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１
０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７の符号によって、位
置誤差ｅ（ｋＴ）１０７の値が正ならば正値＋αを、０
ならば０を、負ならば負値−αを修正制御入力ｕ（（ｋ
−２）Ｔ）１０６に加えて、次回の試行時（ｋ−２）Ｔ
のタイミングに出力される修正制御入力ｕ（（ｋ−２）
Ｔ）１０９として修正制御入力記憶出力手段２０５に格
納する。この説明よりわかるように、はじめのｋ＝０、
１の２サンプル時間は、修正制御入力の出力は行うが、
更新するべき修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６は
存在しないので更新の動作は実行されない。また、本発
明の学習収束の速さは、αの値が大きいほど速くなるの
で、一回の位置決め試行の間で、ばらつきが多く速い学
習収束が必要な学習開始直後は大きいα値を使用し、位
置決め終了付近ではα値を小さくすることで、本来、突
発的な位置誤差が生じない位置決め終了付近での学習の
過敏な反応を抑制し、経時変化などゆるやかな変化のみ
に適応していくことができる。
御入力記憶出力手段２０５は、前回の試行時に更新され
て記憶されている修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５を、フ
ィードバック修正信号１０３とフィードフォワード信号
１０４に加算して制御対象３０１へ出力する。一方、先
読み学習手段２０６は、次回の位置決め試行に備えて、
既に２ステップ前に出力された修正制御入力ｕ（（ｋ−
２）Ｔ）１０６を修正制御入力記憶出力手段２０５より
引き出して、加算修正手段４０２は今回観測されたヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１
０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７の符号によって、位
置誤差ｅ（ｋＴ）１０７の値が正ならば正値＋αを、０
ならば０を、負ならば負値−αを修正制御入力ｕ（（ｋ
−２）Ｔ）１０６に加えて、次回の試行時（ｋ−２）Ｔ
のタイミングに出力される修正制御入力ｕ（（ｋ−２）
Ｔ）１０９として修正制御入力記憶出力手段２０５に格
納する。この説明よりわかるように、はじめのｋ＝０、
１の２サンプル時間は、修正制御入力の出力は行うが、
更新するべき修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６は
存在しないので更新の動作は実行されない。また、本発
明の学習収束の速さは、αの値が大きいほど速くなるの
で、一回の位置決め試行の間で、ばらつきが多く速い学
習収束が必要な学習開始直後は大きいα値を使用し、位
置決め終了付近ではα値を小さくすることで、本来、突
発的な位置誤差が生じない位置決め終了付近での学習の
過敏な反応を抑制し、経時変化などゆるやかな変化のみ
に適応していくことができる。
【００２０】このような位置決め試行を繰り返すこと
で、学習を繰り返している時の制御対象３０１の特性に
あわせて、修正制御入力記憶出力手段２０５には、ヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１
０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７を０へと収束させる
ような修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５が学習獲得されて
いく。また、学習の開始タイミングを参照位置軌道Ｐｒ
（ｋＴ）１０２によって規定しているので、学習開始時
の制御対象の状態のばらつきが小さく、記憶する修正制
御入力を位置決め距離が異なる場合にも共有できる利点
がある。本発明では、修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５
が、０へと収束させたい位置誤差は２ステップ先のｅ
（（ｋ＋２）Ｔ）であり、従来の修正学習入力の更新と
次回試行時の出力タイミングが同じになっている方式と
比べて、修正までに２サンプル時間の時間的な猶予があ
る。その結果、スパイク状の修正制御入力が発生するこ
とを抑制し、サンプリング時間が長くフィードバックサ
ーボの制御帯域が狭い場合でも、制御対象の特性のばら
つきや経時変化に適応して、全ての目標位置、全ての装
置に関して同じ特性で高速位置決めが実現できる。
で、学習を繰り返している時の制御対象３０１の特性に
あわせて、修正制御入力記憶出力手段２０５には、ヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１
０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７を０へと収束させる
ような修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５が学習獲得されて
いく。また、学習の開始タイミングを参照位置軌道Ｐｒ
（ｋＴ）１０２によって規定しているので、学習開始時
の制御対象の状態のばらつきが小さく、記憶する修正制
御入力を位置決め距離が異なる場合にも共有できる利点
がある。本発明では、修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５
が、０へと収束させたい位置誤差は２ステップ先のｅ
（（ｋ＋２）Ｔ）であり、従来の修正学習入力の更新と
次回試行時の出力タイミングが同じになっている方式と
比べて、修正までに２サンプル時間の時間的な猶予があ
る。その結果、スパイク状の修正制御入力が発生するこ
とを抑制し、サンプリング時間が長くフィードバックサ
ーボの制御帯域が狭い場合でも、制御対象の特性のばら
つきや経時変化に適応して、全ての目標位置、全ての装
置に関して同じ特性で高速位置決めが実現できる。
【００２１】図５および図６は、制御対象の特性が大き
く変化するディジタル円盤の最外周部を最終位置決め位
置として、前トラック数の１／３に相当する距離の位置
決めを行った場合の比較結果である。図５は、学習手段
を用いずに、ディスク円盤の中央付近の制御対象の特性
を代表値として設計したサーボ補償手段のみによって位
置決めを行った結果である。図６は、本発明による先読
み学習制御を参照位置軌道が最終位置決め位置の３／４
トラック幅手前に来たときから位置決め終了時までの間
使用し、２０回位置決め試行を繰り返して学習が収束し
た後に位置決めを行った結果である。本発明を用いない
場合、ディスク円盤の最外周部においては制御対象の特
性が大きく変化するので、中央付近ではうまく位置決め
できていても、図５のように大きなオーバーシュートを
生じてしまい、追従位置誤差も大きく高速な位置決めが
できない。一方、本発明を適用した場合、学習が収束し
た後は図６に見るように高速な位置決めが実現できてい
る。
く変化するディジタル円盤の最外周部を最終位置決め位
置として、前トラック数の１／３に相当する距離の位置
決めを行った場合の比較結果である。図５は、学習手段
を用いずに、ディスク円盤の中央付近の制御対象の特性
を代表値として設計したサーボ補償手段のみによって位
置決めを行った結果である。図６は、本発明による先読
み学習制御を参照位置軌道が最終位置決め位置の３／４
トラック幅手前に来たときから位置決め終了時までの間
使用し、２０回位置決め試行を繰り返して学習が収束し
た後に位置決めを行った結果である。本発明を用いない
場合、ディスク円盤の最外周部においては制御対象の特
性が大きく変化するので、中央付近ではうまく位置決め
できていても、図５のように大きなオーバーシュートを
生じてしまい、追従位置誤差も大きく高速な位置決めが
できない。一方、本発明を適用した場合、学習が収束し
た後は図６に見るように高速な位置決めが実現できてい
る。
【００２２】図７は、請求項３にかかる発明の別の実施
の形態を示しており、本発明による先読み学習を始める
までは速度制御サーボ補償を使用し、学習制御を開始し
てからは位置決め制御サーボ補償を使用した場合の例で
ある（速度制御サーボ補償そのものは、ヘッド位置をあ
る位置まで運ぶ手段として選んだ一例にすぎず、本発明
と直接は関係ない）。図７は磁気ディスク装置への本発
明の適用例であり、先読みするステップ数ｍを２とした
場合の例である。図１は、ディジタル制御系のサンプリ
ング時間をＴとして、時刻ｋＴ（ｋ＝０、１、２・・・
ｎ）での本発明の動作を説明するものである。
の形態を示しており、本発明による先読み学習を始める
までは速度制御サーボ補償を使用し、学習制御を開始し
てからは位置決め制御サーボ補償を使用した場合の例で
ある（速度制御サーボ補償そのものは、ヘッド位置をあ
る位置まで運ぶ手段として選んだ一例にすぎず、本発明
と直接は関係ない）。図７は磁気ディスク装置への本発
明の適用例であり、先読みするステップ数ｍを２とした
場合の例である。図１は、ディジタル制御系のサンプリ
ング時間をＴとして、時刻ｋＴ（ｋ＝０、１、２・・・
ｎ）での本発明の動作を説明するものである。
【００２３】まず、図７に示される実施例では、ヘッド
位置Ｐ（ｋＴ）１０１が最終的な位置決め目標位置より
１／２トラック幅手前に来るまでは、速度制御によって
ヘッドの位置を最終的な目標位置近傍まで移動させる。
すなわち、位置引きの速度参照軌道生成手段５０１は、
ヘッド位置Ｐ（ｋＴ）１０１より最終的な位置決め目標
位置までの残りの距離の関数として定義された参照速度
軌道テーブルとして記憶して、残り距離によってその参
照速度軌道５０２を出力する。そして、速度制御用サー
ボ補償手段５０３は、参照速度軌道５０２と速度推定手
段５０４によって推定されたヘッドの推定速度５０５と
の誤差信号より、ヘッドの推定速度５０５が参照速度軌
道５０２に追従するように制御を行う。
位置Ｐ（ｋＴ）１０１が最終的な位置決め目標位置より
１／２トラック幅手前に来るまでは、速度制御によって
ヘッドの位置を最終的な目標位置近傍まで移動させる。
すなわち、位置引きの速度参照軌道生成手段５０１は、
ヘッド位置Ｐ（ｋＴ）１０１より最終的な位置決め目標
位置までの残りの距離の関数として定義された参照速度
軌道テーブルとして記憶して、残り距離によってその参
照速度軌道５０２を出力する。そして、速度制御用サー
ボ補償手段５０３は、参照速度軌道５０２と速度推定手
段５０４によって推定されたヘッドの推定速度５０５と
の誤差信号より、ヘッドの推定速度５０５が参照速度軌
道５０２に追従するように制御を行う。
【００２４】この速度制御によって、ヘッド位置Ｐ（ｋ
Ｔ）１０１が最終的な位置決め目標位置より１／２トラ
ック幅手前に来たときに、学習ステップをｋ＝０として
初期化し、スイッチ５０６を接点１から２へ切り換え
て、本発明による先読み学習手段を位置決め終了時まで
動作させる。この切り換え以降位置決め終了までは、制
御対象３０１の位置であるヘッド位置Ｐ（ｋＴ）１０１
は、サーボ補償手段２０１によって、参照軌道生成手段
２０２により生成される残りの１／２トラック幅分の参
照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２にサーボ補償手段２０１
の制御帯域の能力内において追従するように制御される
ことで安定化されている（この場合、制御帯域は静的に
位置決めするためには十分であるが、位置決め時の過渡
特性を同じ特性で制御するためには十分でない）。ここ
で使用するサーボ補償手段２０１は、一例として、フィ
ードバック修正信号１０３を生成する位相補償器２０３
と、参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２よりフィードフォ
ワード信号１０４を生成する制御対象の逆モデル２０４
より構成されている。
Ｔ）１０１が最終的な位置決め目標位置より１／２トラ
ック幅手前に来たときに、学習ステップをｋ＝０として
初期化し、スイッチ５０６を接点１から２へ切り換え
て、本発明による先読み学習手段を位置決め終了時まで
動作させる。この切り換え以降位置決め終了までは、制
御対象３０１の位置であるヘッド位置Ｐ（ｋＴ）１０１
は、サーボ補償手段２０１によって、参照軌道生成手段
２０２により生成される残りの１／２トラック幅分の参
照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２にサーボ補償手段２０１
の制御帯域の能力内において追従するように制御される
ことで安定化されている（この場合、制御帯域は静的に
位置決めするためには十分であるが、位置決め時の過渡
特性を同じ特性で制御するためには十分でない）。ここ
で使用するサーボ補償手段２０１は、一例として、フィ
ードバック修正信号１０３を生成する位相補償器２０３
と、参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１０２よりフィードフォ
ワード信号１０４を生成する制御対象の逆モデル２０４
より構成されている。
【００２５】スイッチ５０６を接点１から２へ切り換え
た後、修正制御入力記憶出力手段２０５は、前回の試行
時に更新されて記憶されている修正制御入力ｕ（ｋＴ）
１０５を、フィードバック修正信号１０３とフィードフ
ォワード信号１０４に加算して制御対象３０１へ出力す
る。一方、先読み学習手段２０６は、次回の位置決め試
行に備えて、既に２ステップ前に出力された修正制御入
力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６を修正制御入力記憶出力手
段２０５より引き出して、今回観測されたヘッド位置Ｐ
（ｋＴ）１０１と参照位置１０２との位置誤差ｅ（ｋ
Ｔ）１０７に一定の学習ゲインλ１１０を掛け合わせた
結果１０８と修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６を
加えて、次回の試行時（ｋ−２）Ｔのタイミングに出力
される修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０９として修
正制御入力記憶出力手段２０５に格納する。この説明よ
りわかるように、はじめのｋ＝０、１の２サンプル時間
は、修正制御入力の出力は行うが、更新するべき修正制
御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６は存在しないので更新
の動作は実行されない。また、本発明の学習収束の速さ
は、学習ゲインλ１１０の値が大きいほど速くなるの
で、学習過程において、速い学習収束が必要な学習前半
は大きいゲインを使用し、ある程度学習結果が収束した
段階で学習ゲインλ１１０の値を小さくすることで、突
発的な位置誤差に対する過敏な反応を抑制し、経時変化
などゆるやかな変化のみに適応していくことができる。
た後、修正制御入力記憶出力手段２０５は、前回の試行
時に更新されて記憶されている修正制御入力ｕ（ｋＴ）
１０５を、フィードバック修正信号１０３とフィードフ
ォワード信号１０４に加算して制御対象３０１へ出力す
る。一方、先読み学習手段２０６は、次回の位置決め試
行に備えて、既に２ステップ前に出力された修正制御入
力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６を修正制御入力記憶出力手
段２０５より引き出して、今回観測されたヘッド位置Ｐ
（ｋＴ）１０１と参照位置１０２との位置誤差ｅ（ｋ
Ｔ）１０７に一定の学習ゲインλ１１０を掛け合わせた
結果１０８と修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６を
加えて、次回の試行時（ｋ−２）Ｔのタイミングに出力
される修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０９として修
正制御入力記憶出力手段２０５に格納する。この説明よ
りわかるように、はじめのｋ＝０、１の２サンプル時間
は、修正制御入力の出力は行うが、更新するべき修正制
御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ）１０６は存在しないので更新
の動作は実行されない。また、本発明の学習収束の速さ
は、学習ゲインλ１１０の値が大きいほど速くなるの
で、学習過程において、速い学習収束が必要な学習前半
は大きいゲインを使用し、ある程度学習結果が収束した
段階で学習ゲインλ１１０の値を小さくすることで、突
発的な位置誤差に対する過敏な反応を抑制し、経時変化
などゆるやかな変化のみに適応していくことができる。
【００２６】このような位置決め試行を繰り返すこと
で、学習を繰り返している時の制御対象３０１の特性に
あわせて、修正制御入力記憶出力手段２０５には、ヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１
０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７を０へと収束させる
ような修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５が学習獲得されて
いく。また、学習の開始タイミングを制御対象の位置Ｐ
（ｋＴ）１０１によって規定しているので、学習開始時
の制御対象の状態のばらつきが小さく、記憶する修正制
御入力を位置決め距離が異なる場合にも共有できる利点
がある。本発明では、修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５
が、０へと収束させたい位置誤差は２ステップ先のｅ
（（ｋ＋２）Ｔ）であり、従来の修正学習入力の更新と
次回試行時の出力タイミングが同じになっている方式と
比べて、修正までに２サンプル時間の時間的な猶予があ
る。その結果、スパイク状の修正制御入力が発生するこ
とを抑制し、サンプリング時間が長くフィードバックサ
ーボの制御帯域が狭い場合でも、制御対象の特性のばら
つきや経時変化に適応して、全ての目標位置、全ての装
置に関して同じ特性で高速位置決めが実現できる。
で、学習を繰り返している時の制御対象３０１の特性に
あわせて、修正制御入力記憶出力手段２０５には、ヘッ
ド位置Ｐ（ｋＴ）１０１と参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ）１
０２との位置誤差ｅ（ｋＴ）１０７を０へと収束させる
ような修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５が学習獲得されて
いく。また、学習の開始タイミングを制御対象の位置Ｐ
（ｋＴ）１０１によって規定しているので、学習開始時
の制御対象の状態のばらつきが小さく、記憶する修正制
御入力を位置決め距離が異なる場合にも共有できる利点
がある。本発明では、修正制御入力ｕ（ｋＴ）１０５
が、０へと収束させたい位置誤差は２ステップ先のｅ
（（ｋ＋２）Ｔ）であり、従来の修正学習入力の更新と
次回試行時の出力タイミングが同じになっている方式と
比べて、修正までに２サンプル時間の時間的な猶予があ
る。その結果、スパイク状の修正制御入力が発生するこ
とを抑制し、サンプリング時間が長くフィードバックサ
ーボの制御帯域が狭い場合でも、制御対象の特性のばら
つきや経時変化に適応して、全ての目標位置、全ての装
置に関して同じ特性で高速位置決めが実現できる。
【００２７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来、修正制御入力の更新と次回試行時の修正制御
入力の出力タイミングが同じであったものを、ｍ（ｍは
１以上）サンプル時間タイミングが先にずれた誤差をも
とに修正制御入力を更新して次回試行時に出力する先読
み学習とすることで、スパイク状の過大な学習入力の発
生を抑制し、この学習過程を繰り返すことで参照軌道に
制御対象の位置を正確に追従させて、制御対象の特性の
ばらつきや経時変化に適応して、全ての目標位置、全て
の装置に関して同じ特性で高速位置決めが実現できる。
ば、従来、修正制御入力の更新と次回試行時の修正制御
入力の出力タイミングが同じであったものを、ｍ（ｍは
１以上）サンプル時間タイミングが先にずれた誤差をも
とに修正制御入力を更新して次回試行時に出力する先読
み学習とすることで、スパイク状の過大な学習入力の発
生を抑制し、この学習過程を繰り返すことで参照軌道に
制御対象の位置を正確に追従させて、制御対象の特性の
ばらつきや経時変化に適応して、全ての目標位置、全て
の装置に関して同じ特性で高速位置決めが実現できる。
【図１】請求項２にかかる本発明の一実施の形態を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】従来技術によるヘッドの位置と追従誤差の時刻
歴応答である。
歴応答である。
【図３】図１の装置によるヘッドの位置と追従誤差の時
刻歴応答である。
刻歴応答である。
【図４】請求項３にかかる本発明による一実施の形態を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図５】従来技術によるヘッドの位置と追従誤差の時刻
歴応答である。
歴応答である。
【図６】図４の装置によるヘッドの位置と追従誤差の時
刻歴応答である。
刻歴応答である。
【図７】請求項３にかかる本発明の別の実施の形態を示
すブロック図である。
すブロック図である。
１０１ 制御対象の位置であるヘッド位置Ｐ（ｋＴ） １０２ 参照位置軌道Ｐｒ（ｋＴ） １０３ フィードバック修正信号 １０４ フィードフォワード信号 １０５ 前回の試行時に更新されて記憶されている修正
制御入力ｕ（ｋＴ） １０６ ２ステップ前に出力された修正制御入力ｕ
（（ｋ−２）Ｔ） １０７ 今回観測されたヘッド位置と参照位置軌道との
位置誤差ｅ（ｋＴ） １０８ 位置誤差ｅ（ｋＴ）に一定の学習ゲインλを掛
け合わせた結果 １０９ 次回の試行時（ｋ−２）Ｔのタイミングに出力
される修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ） １１０ 学習ゲインλ ２０１ サーボ補償手段 ２０２ 参照軌道生成手段 ２０３ 位相補償器 ２０４ 制御対象の逆モデル ２０５ 修正制御入力記憶出力手段 ２０６ 先読み学習手段 ３０１ 制御対象 ４０１ スイッチ ４０２ 加算修正手段 ５０１ 位置引きの速度参照軌道生成手段 ５０２ 参照速度軌道 ５０３ 速度制御用サーボ補償手段 ５０４ 速度推定手段 ５０５ ヘッドの推定速度 ５０６ スイッチ
制御入力ｕ（ｋＴ） １０６ ２ステップ前に出力された修正制御入力ｕ
（（ｋ−２）Ｔ） １０７ 今回観測されたヘッド位置と参照位置軌道との
位置誤差ｅ（ｋＴ） １０８ 位置誤差ｅ（ｋＴ）に一定の学習ゲインλを掛
け合わせた結果 １０９ 次回の試行時（ｋ−２）Ｔのタイミングに出力
される修正制御入力ｕ（（ｋ−２）Ｔ） １１０ 学習ゲインλ ２０１ サーボ補償手段 ２０２ 参照軌道生成手段 ２０３ 位相補償器 ２０４ 制御対象の逆モデル ２０５ 修正制御入力記憶出力手段 ２０６ 先読み学習手段 ３０１ 制御対象 ４０１ スイッチ ４０２ 加算修正手段 ５０１ 位置引きの速度参照軌道生成手段 ５０２ 参照速度軌道 ５０３ 速度制御用サーボ補償手段 ５０４ 速度推定手段 ５０５ ヘッドの推定速度 ５０６ スイッチ
Claims (6)
- 【請求項１】ディジタルサーボ装置を使用する制御装置
において、第ｎ回目の状態制御試行時に観測される追従
誤差をもとに、次回第ｎ＋１回目の状態制御試行時に、
ディジタルサーボ装置のサンプリング時間を基準として
前記追従誤差の観測時刻からｍサンプル（ｍは１以上）
時間手前で加えられる修正制御入力を更新することを特
徴とする先読み学習によるディジタルサーボ装置。 - 【請求項２】位置決め方式としてディジタルサーボ装置
を使用する位置決め制御装置において、あらかじめ記憶
してあるテーブル値を参照することにより、もしくは数
学的なモデルをリアルタイムに計算することによって、
制御対象の位置を追従させるべき参照位置軌道を生成す
る参照位置軌道生成手段と、前記参照位置軌道に前記制
御対象の位置を追従させて制御対象を安定化するサーボ
補償手段と、第ｎ回目の位置決め試行時に観測される前
記参照位置軌道と前記制御対象の位置との位置誤差をも
とに、次回第ｎ＋１回目の位置決め試行時に、ディジタ
ルサーボ装置のサンプリング時間を基準として前記位置
誤差の観測時刻からｍサンプル（ｍは１以上）時間手前
で加えられる修正制御入力を更新する先読み学習手段
と、前記先読み学習手段によって更新された前記修正制
御入力を記憶し、更新された前記修正制御入力を第ｎ＋
１回目の位置決め試行時に、対応する前記位置誤差が記
憶された時刻に対してｍサンプル時間手前で制御対象に
出力する修正制御入力記憶出力手段を有することを特徴
とする先読み学習による高速位置決めディジタルサーボ
装置。 - 【請求項３】前記先読み学習手段と前記修正制御入力記
憶出力手段は、前記参照位置軌道、もしくは前記制御対
象の位置のいずれか一つが最終目標位置より一定量手前
に達したときから位置決め終了までの間機能することを
特徴とする、請求項２記載の先読み学習による高速位置
決めディジタルサーボ装置。 - 【請求項４】速度制御方式としてディジタルサーボ装置
を使用する速度御装置において、あらかじめ記憶してあ
るテーブル値を参照することにより、もしくは数学的な
モデルをリアルタイムに計算することによって、制御対
象の速度を追従させるべき参照速度軌道を生成する参照
速度軌道生成手段と、前記参照速度軌道に前記制御対象
の速度を追従させて制御対象を安定化するサーボ補償手
段と、第ｎ回目の速度制御試行時に観測される前記参照
速度軌道と前記制御対象の速度との速度誤差をもとに、
次回第ｎ＋１回目の速度追従試行時に、ディジタルサー
ボ装置のサンプリング時間を基準として前記速度誤差の
観測時刻からｍサンプル（ｍは１以上）時間手前で加え
られる修正制御入力を更新する先読み学習手段と、前記
先読み学習手段によって更新された前記修正制御入力を
記憶し、更新された前記修正制御入力を第ｎ＋１回目の
速度追従試行時に、対応する前記速度誤差が記憶された
時刻に対してｍサンプル時間手前で制御対象に出力する
修正制御入力記憶出力手段を有することを特徴とする先
読み学習による速度制御ディジタルサーボ装置。 - 【請求項５】前記先読み学習手段と前記修正制御入力記
憶出力手段は、前記参照速度軌道、もしくは前記制御対
象の速度のいずれか一つが、最終目標速度より一定量手
前に達したときから前記制御対象の速度が前記最終目標
速度に収束するまでの間機能することを特徴とする、請
求項４記載の先読み学習による速度制御ディジタルサー
ボ装置。 - 【請求項６】前記修正制御入力記憶出力手段は、前記デ
ィジタルサーボ装置の動作終了時後も更新された前記修
正制御入力を保持する不揮発的な記憶手段であり、前記
ディジタルサーボ装置の再立ち上げ時には保持された前
記修正制御入力を更新のための初期値として使用するこ
とを特徴とする、請求項２記載の先読み学習による高速
位置決めディジタルサーボ装置、および請求項４記載の
先読み学習による高速速度制御ディジタルサーボ装置。
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|---|---|---|---|
| JP7305348A JP2716024B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 先読み学習によるディジタルサーボ装置 |
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| JP7305348A JP2716024B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 先読み学習によるディジタルサーボ装置 |
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| JP2716024B2 JP2716024B2 (ja) | 1998-02-18 |
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