JPH096405A - 補償器調整方法 - Google Patents
補償器調整方法Info
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- JPH096405A JPH096405A JP8152179A JP15217996A JPH096405A JP H096405 A JPH096405 A JP H096405A JP 8152179 A JP8152179 A JP 8152179A JP 15217996 A JP15217996 A JP 15217996A JP H096405 A JPH096405 A JP H096405A
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- G05B19/19—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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ディスク駆動装置の変換器ヘッドアクチュエー
タの制御回路を改善する。 【解決手段】外乱に応答して検知されるプラント62から
の位置誤差信号から、複数の順方向位置誤差値PES(k)を
得る。該誤差値は複数の、順方向に次第に増大する時間
セグメントにわたって決定される。所定の数の順方向位
置誤差値が得られると、これに重みを付けて、該誤差値
が得られた時間順序とは逆の順序でプラントに入力とし
て加える。これに応答して複数の逆方向伝搬誤差値Ｂ
(k)が生じ、これはダイレクト・フォームＩＩフィルタ
機能として構成されている補償器62内部のノード60から
得られる。次に、複数の逆方向伝搬誤差値を補償器の出
力値Ｃ(k)及び順方向位置誤差値PES(k)と関連して使用
し、各補償器ゲイン段値を算出し、順方向位置誤差値を
減少させる。
タの制御回路を改善する。 【解決手段】外乱に応答して検知されるプラント62から
の位置誤差信号から、複数の順方向位置誤差値PES(k)を
得る。該誤差値は複数の、順方向に次第に増大する時間
セグメントにわたって決定される。所定の数の順方向位
置誤差値が得られると、これに重みを付けて、該誤差値
が得られた時間順序とは逆の順序でプラントに入力とし
て加える。これに応答して複数の逆方向伝搬誤差値Ｂ
(k)が生じ、これはダイレクト・フォームＩＩフィルタ
機能として構成されている補償器62内部のノード60から
得られる。次に、複数の逆方向伝搬誤差値を補償器の出
力値Ｃ(k)及び順方向位置誤差値PES(k)と関連して使用
し、各補償器ゲイン段値を算出し、順方向位置誤差値を
減少させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は適応フィードバックシス
テムに関し、更に特定すれば位置誤差信号の線形な時間
上の逆方向伝搬を採用して位置制御を改善する適応位置
制御フィードバックシステムに関する。
テムに関し、更に特定すれば位置誤差信号の線形な時間
上の逆方向伝搬を採用して位置制御を改善する適応位置
制御フィードバックシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディスク駆動装置は別々のサーボトラッ
クおよび埋め込みサーボトラックの双方を備え、ヘッド
／アームアクチュエータの位置を制御してヘッドとトラ
ックとの位置合わせを改善するのに使用する位置誤差信
号を得ることができるようにしている。サーボデータは
一般にトラックの中心線の各々の側にオフセットのかか
った二つのデータのバーストを含んでいる。変換器のヘ
ッドがトラックの中心線に関して正しく位置決めされて
いれば、サーボトラックの偏ったバーストから得られる
信号は等しく、補正動作は不必要である。これらの検知
信号が互いに等しくない場合は、その相違はディジタル
値に変換され、ヘッド／アームアクチュエータに送られ
る補正電圧を発生する補正または補償回路に送られる。
補正電圧は好適にアンダーシュートまたはオーバーシュ
ートを可能な限り少なくしてヘッドを正しく位置決めし
直す。
クおよび埋め込みサーボトラックの双方を備え、ヘッド
／アームアクチュエータの位置を制御してヘッドとトラ
ックとの位置合わせを改善するのに使用する位置誤差信
号を得ることができるようにしている。サーボデータは
一般にトラックの中心線の各々の側にオフセットのかか
った二つのデータのバーストを含んでいる。変換器のヘ
ッドがトラックの中心線に関して正しく位置決めされて
いれば、サーボトラックの偏ったバーストから得られる
信号は等しく、補正動作は不必要である。これらの検知
信号が互いに等しくない場合は、その相違はディジタル
値に変換され、ヘッド／アームアクチュエータに送られ
る補正電圧を発生する補正または補償回路に送られる。
補正電圧は好適にアンダーシュートまたはオーバーシュ
ートを可能な限り少なくしてヘッドを正しく位置決めし
直す。
【０００３】補正回路は、正しく設計されていれば、以
下の場合にも変換器ヘッドを中心線上に位置決めするこ
とができるようにする。 （１）トラックが偏心している場合。 （２）ヘッド／アーム構造が振動または衝撃を受けた場
合。 （３）サーボ信号に他のノイズが存在してヘッドの位置
決め誤りの表示を引き起こした場合。
下の場合にも変換器ヘッドを中心線上に位置決めするこ
とができるようにする。 （１）トラックが偏心している場合。 （２）ヘッド／アーム構造が振動または衝撃を受けた場
合。 （３）サーボ信号に他のノイズが存在してヘッドの位置
決め誤りの表示を引き起こした場合。
【０００４】図１を参照すると、従来技術の制御システ
ムが図解されており、ヘッド／アームアクチュエータ10
およびディスク14の上に位置決めされる変換器ヘッド12
を備えている。変換器ヘツド12がサーボトラツクの上に
位置決めされると、信号が復調器15を経由してセンス増
幅器16に、そしてそこから、アナログ・ディジタル（Ａ
/Ｄ）変換器18を経由して、補償器20に送られる。他
に、Ａ/Ｄ変換器18からの出力がプロセッサ22に送ら
れ、そこでディジタルデータ値がメモリ24に格納され
る。アクチュエータ10に変換器ヘッド12を指定トラック
まで移動させるために、アドレスがプロセッサ22からア
クチュエータ制御回路26に送られ、制御回路26は、今度
は変換器ヘッド12をアドレスにより指示されたトラック
の上に位置決めするようアクチュエータ10を動作させ
る。アクチュエータ10に設けられているが図示されてい
ないものにアナログ・ディジタル変換器およびディジタ
ル・アナログ変換器がある。
ムが図解されており、ヘッド／アームアクチュエータ10
およびディスク14の上に位置決めされる変換器ヘッド12
を備えている。変換器ヘツド12がサーボトラツクの上に
位置決めされると、信号が復調器15を経由してセンス増
幅器16に、そしてそこから、アナログ・ディジタル（Ａ
/Ｄ）変換器18を経由して、補償器20に送られる。他
に、Ａ/Ｄ変換器18からの出力がプロセッサ22に送ら
れ、そこでディジタルデータ値がメモリ24に格納され
る。アクチュエータ10に変換器ヘッド12を指定トラック
まで移動させるために、アドレスがプロセッサ22からア
クチュエータ制御回路26に送られ、制御回路26は、今度
は変換器ヘッド12をアドレスにより指示されたトラック
の上に位置決めするようアクチュエータ10を動作させ
る。アクチュエータ10に設けられているが図示されてい
ないものにアナログ・ディジタル変換器およびディジタ
ル・アナログ変換器がある。
【０００５】図２は従来技術による補償器20およびプラ
ント30を示している。プラント30は、図１に示すよう
に、アクチュエータ制御器26、アクチュエータ10、およ
び変換器ヘッド12を含む。補償器20は図２ではIIRフィ
ルタ（infinite impulse response filter）32およびFI
Rフィルタ（finite impulse response filter）34によ
り表されている。フィルタ32および34は各々に一対の単
位時間セグメント遅延要素ｚ-1が設けられているという
点で二次フィルタとして表されている。FIRフィルタ34
には三つの調節可能ゲイン段Ｃf0、Ｃf1、Ｃf2がある。
IIRフィルタ32には一対の調節可能ゲイン段Ｃb1および
Ｃb2がある。加算器36は補整器20に対する入力ノードと
して働き、加算器38は補償器20に対する出力ノードとし
て働く。加算器ノード38からの出力はIIRフィルタ32に
ある単位時間遅延要素にフィードバックされ、継続して
フィルタ動作を行なうことができるようにする。
ント30を示している。プラント30は、図１に示すよう
に、アクチュエータ制御器26、アクチュエータ10、およ
び変換器ヘッド12を含む。補償器20は図２ではIIRフィ
ルタ（infinite impulse response filter）32およびFI
Rフィルタ（finite impulse response filter）34によ
り表されている。フィルタ32および34は各々に一対の単
位時間セグメント遅延要素ｚ-1が設けられているという
点で二次フィルタとして表されている。FIRフィルタ34
には三つの調節可能ゲイン段Ｃf0、Ｃf1、Ｃf2がある。
IIRフィルタ32には一対の調節可能ゲイン段Ｃb1および
Ｃb2がある。加算器36は補整器20に対する入力ノードと
して働き、加算器38は補償器20に対する出力ノードとし
て働く。加算器ノード38からの出力はIIRフィルタ32に
ある単位時間遅延要素にフィードバックされ、継続して
フィルタ動作を行なうことができるようにする。
【０００６】当業者は補償器20の制御概要図例はそこで
行なわれる機能を単に表現しただけであることを理解す
るであろう。一般にこれらの機能は、適格な時間遅延お
よびゲイン値を各種ゲイン段に対して挿入しフィルタ動
作を行なうことができるようにする適切にプログラムさ
れたディジタル信号プロセッサによって行なわれる。
行なわれる機能を単に表現しただけであることを理解す
るであろう。一般にこれらの機能は、適格な時間遅延お
よびゲイン値を各種ゲイン段に対して挿入しフィルタ動
作を行なうことができるようにする適切にプログラムさ
れたディジタル信号プロセッサによって行なわれる。
【０００７】補償器20の出力は外部から加えられる加速
度外乱信号Ａ(k)に対する入力点として働く加算ノード4
0を通して送られる。プラント30は加算器40から入力を
受け取り、その入力（およびその中に含まれている外
乱）に反応し、出力応答信号を加算ノード42に与える。
加算ノード42への更に他の入力は、加算器42の出力に複
数の時間間隔0〜kの各々にわたり位置誤差信号（positi
on error signal、以下PESと称する）を表示することが
できるようにする所望位置値（一般に０に等しい）であ
る。各PES(k)値（各k時間に対する）は加算器36にフィ
ードバックされる。ここでフィードバック値は、補償器
20の内部の各ゲイン段のゲイン値に従ってフィルタ動作
を受ける。
度外乱信号Ａ(k)に対する入力点として働く加算ノード4
0を通して送られる。プラント30は加算器40から入力を
受け取り、その入力（およびその中に含まれている外
乱）に反応し、出力応答信号を加算ノード42に与える。
加算ノード42への更に他の入力は、加算器42の出力に複
数の時間間隔0〜kの各々にわたり位置誤差信号（positi
on error signal、以下PESと称する）を表示することが
できるようにする所望位置値（一般に０に等しい）であ
る。各PES(k)値（各k時間に対する）は加算器36にフィ
ードバックされる。ここでフィードバック値は、補償器
20の内部の各ゲイン段のゲイン値に従ってフィルタ動作
を受ける。
【０００８】補償器20で各ゲイン段の調節を可能である
ようにするためには「最小二乗平均法（least mean squ
ares (LMS) algorithm）」が適切な調節値を計算する手
段を与えることを従来技術は教示している。最小二乗平
均法はFIR/IIRフィルタの係数を、それらを誤差値およ
び適応係数によりスケーリングされた入力に従って調節
することにより調節する。調節は、補償器の係数に関し
て、出力の（或る所要出力と比較したときの）二乗平均
誤差の勾配の推定値を選定する。勾配を知ることによっ
て、係数は最小二乗平均誤差の点に向かう方向である負
勾配の方向に調節される。
ようにするためには「最小二乗平均法（least mean squ
ares (LMS) algorithm）」が適切な調節値を計算する手
段を与えることを従来技術は教示している。最小二乗平
均法はFIR/IIRフィルタの係数を、それらを誤差値およ
び適応係数によりスケーリングされた入力に従って調節
することにより調節する。調節は、補償器の係数に関し
て、出力の（或る所要出力と比較したときの）二乗平均
誤差の勾配の推定値を選定する。勾配を知ることによっ
て、係数は最小二乗平均誤差の点に向かう方向である負
勾配の方向に調節される。
【０００９】補正動作を改善する既知の更に他の手法は
「時間軸上の逆方向伝搬（back-propagation through t
ime）」と言われ、或る外乱に対する閉ループシステム
の応答中に補償器により発生した各制御サンプルに関連
する実効誤差（effective error）を計算することに関
係している。各補償器命令信号は次の位置誤差信号にば
かりでなく、あらゆる未来位置誤差信号にも（或る程
度）影響するから、時間を通じての逆方向伝搬は各補償
器命令信号に寄与し得る誤差全体を決定しようとする。
この「実効誤差」は、次に重みを更新するのに最小二乗
平均法で使用される。
「時間軸上の逆方向伝搬（back-propagation through t
ime）」と言われ、或る外乱に対する閉ループシステム
の応答中に補償器により発生した各制御サンプルに関連
する実効誤差（effective error）を計算することに関
係している。各補償器命令信号は次の位置誤差信号にば
かりでなく、あらゆる未来位置誤差信号にも（或る程
度）影響するから、時間を通じての逆方向伝搬は各補償
器命令信号に寄与し得る誤差全体を決定しようとする。
この「実効誤差」は、次に重みを更新するのに最小二乗
平均法で使用される。
【００１０】時間を通じての逆方向伝搬は主として、非
線形伝達関数または線形に行なうことができない判断回
路を達成するための非線形機能ブロックを備えたニュー
ラル・ネットワークの分野に応用されてきた。逆方向伝
搬の手順は本質的に補償器の各命令信号に対する現在お
よび未来の誤差への寄与の平均を取り、この平均を使用
して補償器を平均誤差を減少する方向に調節する。
線形伝達関数または線形に行なうことができない判断回
路を達成するための非線形機能ブロックを備えたニュー
ラル・ネットワークの分野に応用されてきた。逆方向伝
搬の手順は本質的に補償器の各命令信号に対する現在お
よび未来の誤差への寄与の平均を取り、この平均を使用
して補償器を平均誤差を減少する方向に調節する。
【００１１】逆方向伝搬の補正値の決定は従来技術では
閉ループシステムをフィードフォワードシステムとして
解析することにより行なわれる。これは最初にプラント
のディジタル・フィルタ・モデルを作り、次に「時間的
に折畳みを展開する（unfolding in time）」という解
析手法を適用してフィードバックシステムを有限数のサ
ンプルに対する厳密なフィードフォワードシステムとし
て表すことにより行なわれる。プラントおよび補償器要
素はカスケード、つまり直列に何度も現われる。各プラ
ントおよび各補償器はカスケードで現在および過去の入
力からの遅延信号および重み付き信号を加算し、出力す
る。これら入力および一定のサンプル時刻からの出力を
取る代わりに、それらはカスケードのあるステージから
取られているものとして示される。
閉ループシステムをフィードフォワードシステムとして
解析することにより行なわれる。これは最初にプラント
のディジタル・フィルタ・モデルを作り、次に「時間的
に折畳みを展開する（unfolding in time）」という解
析手法を適用してフィードバックシステムを有限数のサ
ンプルに対する厳密なフィードフォワードシステムとし
て表すことにより行なわれる。プラントおよび補償器要
素はカスケード、つまり直列に何度も現われる。各プラ
ントおよび各補償器はカスケードで現在および過去の入
力からの遅延信号および重み付き信号を加算し、出力す
る。これら入力および一定のサンプル時刻からの出力を
取る代わりに、それらはカスケードのあるステージから
取られているものとして示される。
【００１２】カスケードの中のどのステージでのプラン
トおよび補償器の入力および出力も、システムの応答中
の対応する時間ステップでの入力および出力と等価であ
る。たとえば、プラントの出力から補償器入力への位置
誤差信号のフィードバックは、その入力へのシステム出
力のフィードバックとしてはもはや図示されない。それ
は代わりに段kの出力の、段k+1の入力へのフィードフォ
ワードとして図示される。ここでkは時間のインデック
スおよびカスケードのインデックスを同等に表してい
る。
トおよび補償器の入力および出力も、システムの応答中
の対応する時間ステップでの入力および出力と等価であ
る。たとえば、プラントの出力から補償器入力への位置
誤差信号のフィードバックは、その入力へのシステム出
力のフィードバックとしてはもはや図示されない。それ
は代わりに段kの出力の、段k+1の入力へのフィードフォ
ワードとして図示される。ここでkは時間のインデック
スおよびカスケードのインデックスを同等に表してい
る。
【００１３】前述のように、システムを時間的に展開し
て、システムを完全にフィードフォワードシステムとし
て解析することができる。このようなものとして、ニュ
ーラル・ネットワークの文献で誤差の逆方向伝搬または
簡単に「逆方向伝搬」として知られている最小二乗平均
法の一般形態を、カスケードの各プラントおよび補償器
の誤差全体への寄与を決定するのに適用することができ
る。この実効誤差は次に補償器をカスケードの各段で調
節するのに最小二乗平均法で使用される。実際には、カ
スケードの各補償器は単に、時間軸上に展開されていた
ように元来の閉ループシステムでの単独補償器の表現に
すぎないから、カスケードの各ステージで行なわれる補
償器調節値を平均化し、実際の補償器における一つの最
終的な調節値にしなければならない。この計算は通常オ
フラインで、また、システムを制御しているコンピュー
タまたはマイクロプロセッサの範囲内で全て行なわれ
る。
て、システムを完全にフィードフォワードシステムとし
て解析することができる。このようなものとして、ニュ
ーラル・ネットワークの文献で誤差の逆方向伝搬または
簡単に「逆方向伝搬」として知られている最小二乗平均
法の一般形態を、カスケードの各プラントおよび補償器
の誤差全体への寄与を決定するのに適用することができ
る。この実効誤差は次に補償器をカスケードの各段で調
節するのに最小二乗平均法で使用される。実際には、カ
スケードの各補償器は単に、時間軸上に展開されていた
ように元来の閉ループシステムでの単独補償器の表現に
すぎないから、カスケードの各ステージで行なわれる補
償器調節値を平均化し、実際の補償器における一つの最
終的な調節値にしなければならない。この計算は通常オ
フラインで、また、システムを制御しているコンピュー
タまたはマイクロプロセッサの範囲内で全て行なわれ
る。
【００１４】時間を通じての逆方向伝搬は、Backpropag
ation through time: What it is and how to do it, P
aul J. Werbos, Proceedings of the IEEE, Vol. 78, N
o. 10, Oct. 1990 に説明されている。
ation through time: What it is and how to do it, P
aul J. Werbos, Proceedings of the IEEE, Vol. 78, N
o. 10, Oct. 1990 に説明されている。
【００１５】逆方向伝搬値を得るのにフィードフォワー
ド回路を使用することは、時間がかかるとともに、有効
な回路構築を達成するための相当なコンピュータ資源を
費やす。それは（方法は、それを通して逆方向伝搬値を
計算するプラントのモデルを必要とするから）プラント
モデルの精度にも依存している。
ド回路を使用することは、時間がかかるとともに、有効
な回路構築を達成するための相当なコンピュータ資源を
費やす。それは（方法は、それを通して逆方向伝搬値を
計算するプラントのモデルを必要とするから）プラント
モデルの精度にも依存している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ディスク駆動装置の変換器ヘッドアクチュエータの
制御回路を改善することである。
は、ディスク駆動装置の変換器ヘッドアクチュエータの
制御回路を改善することである。
【００１７】本発明の更に他の目的は、アクチュエータ
のモデルに頼る代わりにアクチュエータ自身を採用する
改善されたディスク駆動装置変換器ヘッドアクチュエー
タ用制御回路を提供することである。
のモデルに頼る代わりにアクチュエータ自身を採用する
改善されたディスク駆動装置変換器ヘッドアクチュエー
タ用制御回路を提供することである。
【００１８】本発明の他の目的は、逆方向伝搬回路網の
使用を必要とせずに逆方向伝搬誤差補正を採用するディ
スク駆動装置変換器アクチュエータ用の改善された補償
器を提供することである。
使用を必要とせずに逆方向伝搬誤差補正を採用するディ
スク駆動装置変換器アクチュエータ用の改善された補償
器を提供することである。
【００１９】本発明の他の目的は、重み付き逆方向伝搬
値を使用してアクチュエータ機構の正確な動作を増大す
ることができるディスク駆動装置変換器ヘッドアクチュ
エータ用の補償器を提供することである。
値を使用してアクチュエータ機構の正確な動作を増大す
ることができるディスク駆動装置変換器ヘッドアクチュ
エータ用の補償器を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】結合されたプラントに対
するフィードバック制御システムの補償器を調節する方
法は、プラントの動作の外乱に応答してプラントからの
出力として検知される位置誤差信号から複数の順方向位
置誤差値を得る。順方向位置誤差信号は複数の、順方向
に次第に増大する時間セグメントにわたって決定され
る。複数の補償器出力値も所定の複数の順方向に次第に
増大する時間セグメントにわたって決定される。得られ
た順方向位置誤差値を入力としてプラントに逆方向伝搬
順序で加える。この順序は順方向位置誤差値が得られた
時間順序とは逆の時間順序である。順方向位置誤差値の
逆方向伝搬適用に応答して複数の逆方向伝搬誤差値が生
ずる。逆方向伝搬の誤差値はダイレクト・フォームＩＩ
フィルタ機能として構成されている補償器の一部の内部
から得られる。次に、複数の逆方向伝搬誤差値を補償器
の出力値および順方向位置誤差値と関連して使用し、変
化した補償器ゲイン段値を得て、順方向位置誤差値の減
少を可能とする。補正能力を増大するには、順方向位置
誤差信号を入力として使用する前に荷重関数により変化
させて逆方向伝搬誤差値を得る。
するフィードバック制御システムの補償器を調節する方
法は、プラントの動作の外乱に応答してプラントからの
出力として検知される位置誤差信号から複数の順方向位
置誤差値を得る。順方向位置誤差信号は複数の、順方向
に次第に増大する時間セグメントにわたって決定され
る。複数の補償器出力値も所定の複数の順方向に次第に
増大する時間セグメントにわたって決定される。得られ
た順方向位置誤差値を入力としてプラントに逆方向伝搬
順序で加える。この順序は順方向位置誤差値が得られた
時間順序とは逆の時間順序である。順方向位置誤差値の
逆方向伝搬適用に応答して複数の逆方向伝搬誤差値が生
ずる。逆方向伝搬の誤差値はダイレクト・フォームＩＩ
フィルタ機能として構成されている補償器の一部の内部
から得られる。次に、複数の逆方向伝搬誤差値を補償器
の出力値および順方向位置誤差値と関連して使用し、変
化した補償器ゲイン段値を得て、順方向位置誤差値の減
少を可能とする。補正能力を増大するには、順方向位置
誤差信号を入力として使用する前に荷重関数により変化
させて逆方向伝搬誤差値を得る。
【００２１】 〔発明の詳細な説明〕図３を参照すると、FIRフィルタ
機能50およびIIRフィルタ機能52が図２で示した補償器2
0のように構成されている。図３ａに示したフィルタ機
能は「ダイレクト・フォームＩ」と言われている。ダイ
レクト・フォームＩＩフィルタは図３ｂに示すようなダ
イレクト・フォームＩＩフィルタとして構成することが
できることが知られている。ダイレクト・フォームＩＩ
で構成されたフィルタ機能は図３ａに示したダイレクト
・フォームＩフィルタ機能と全く同様に入力に応答す
る。しかし、ダイレクト・フォームＩＩフィルタ機能で
は、ノード60に直接アクセスを行ない、これによりダイ
レクト・フォームＩＩフィルタ機能が補償器に埋め込ま
れているとき逆方向伝搬補正値の獲得を可能とすること
が実現されている。ノード60への直接アクセス可能性の
重要性は、ダイレクト・フォームＩＩで構成された補償
器62を図解している図４を参照することにより一層よく
理解されよう。この補償器62はプラント64の入力をそこ
からのPES出力を極小にするように補正を行なうのに使
用される。
機能50およびIIRフィルタ機能52が図２で示した補償器2
0のように構成されている。図３ａに示したフィルタ機
能は「ダイレクト・フォームＩ」と言われている。ダイ
レクト・フォームＩＩフィルタは図３ｂに示すようなダ
イレクト・フォームＩＩフィルタとして構成することが
できることが知られている。ダイレクト・フォームＩＩ
で構成されたフィルタ機能は図３ａに示したダイレクト
・フォームＩフィルタ機能と全く同様に入力に応答す
る。しかし、ダイレクト・フォームＩＩフィルタ機能で
は、ノード60に直接アクセスを行ない、これによりダイ
レクト・フォームＩＩフィルタ機能が補償器に埋め込ま
れているとき逆方向伝搬補正値の獲得を可能とすること
が実現されている。ノード60への直接アクセス可能性の
重要性は、ダイレクト・フォームＩＩで構成された補償
器62を図解している図４を参照することにより一層よく
理解されよう。この補償器62はプラント64の入力をそこ
からのPES出力を極小にするように補正を行なうのに使
用される。
【００２２】補償器62は入力加算器66および出力加算器
68を備えている。補償器の補正値Ｃ(k)はノード70で得
られ、加算器72に送られる。順方向伝播誤差値Ｃ(k)が
決定される期間中、加速度外乱Ａ(k)が加算器72に加え
られる。PES値がk個の時間区間にわたって得られたあ
と、逆方向伝搬手順が始まり、複数の逆方向伝搬誤差値
Ｅ(k)がゲイン段（図示せず）を経由して加算器72に加
えられる。プラント64から得られる出力は加算器78で所
要位置値（一般に０にセットされている）と比較され
る。加算器78からの出力は0からkまでの範囲の複数の時
間区間にわたり取られた一連のPES値である。各PES(k)
値を記録する。更に、各PES(k)値を線79を経由して補償
器62への入力として加算器66にフィードバックする。
68を備えている。補償器の補正値Ｃ(k)はノード70で得
られ、加算器72に送られる。順方向伝播誤差値Ｃ(k)が
決定される期間中、加速度外乱Ａ(k)が加算器72に加え
られる。PES値がk個の時間区間にわたって得られたあ
と、逆方向伝搬手順が始まり、複数の逆方向伝搬誤差値
Ｅ(k)がゲイン段（図示せず）を経由して加算器72に加
えられる。プラント64から得られる出力は加算器78で所
要位置値（一般に０にセットされている）と比較され
る。加算器78からの出力は0からkまでの範囲の複数の時
間区間にわたり取られた一連のPES値である。各PES(k)
値を記録する。更に、各PES(k)値を線79を経由して補償
器62への入力として加算器66にフィードバックする。
【００２３】すべてのk個のＣ(k)の値およびすべてのk
個のPES(k)の値が記録されてしまったら、逆方向伝搬手
順が始まり、k個の逆方向伝搬誤差値Ｂ(k)の発生が可能
になる。
個のPES(k)の値が記録されてしまったら、逆方向伝搬手
順が始まり、k個の逆方向伝搬誤差値Ｂ(k)の発生が可能
になる。
【００２４】逆方向伝搬誤差の獲得動作のための入力を
作るには、後に発生したPES(k)値に先に発生したPES(k)
値より重く重みを付けるような仕方で、各記録されたPE
S(k)値に重みを付ける。これにより後に発生する誤差値
を逆方向伝搬手順において強調することができ、逆方向
伝搬誤差値がその後得られたとき、それらを極小にする
ことができる。この動作は０位置誤差へのシステムによ
る更に急速な回復を促進する。
作るには、後に発生したPES(k)値に先に発生したPES(k)
値より重く重みを付けるような仕方で、各記録されたPE
S(k)値に重みを付ける。これにより後に発生する誤差値
を逆方向伝搬手順において強調することができ、逆方向
伝搬誤差値がその後得られたとき、それらを極小にする
ことができる。この動作は０位置誤差へのシステムによ
る更に急速な回復を促進する。
【００２５】PES(k)値に重みを付けるのに採用される判
定基準は本発明の適用に従って変わるが、好適な荷重関
数は時間の増大と共に線形に増大するものである。した
がって、PES(k)値の32個のサンプルが記録されていれ
ば、時間間隔１の後に取られたPESサンプルには重みが
つけられず、時間間隔２の終わりに取られたPES値には
係数２を乗算し、時間間隔３の終わりに取られたPES値
には係数３を乗算する、といったように、時刻kで取ら
れたPES値に値kを乗算する。このように、後に発生する
PES値はその値を逆方向伝搬誤差値の発生に際して強調
させる印加荷重係数を持つ。
定基準は本発明の適用に従って変わるが、好適な荷重関
数は時間の増大と共に線形に増大するものである。した
がって、PES(k)値の32個のサンプルが記録されていれ
ば、時間間隔１の後に取られたPESサンプルには重みが
つけられず、時間間隔２の終わりに取られたPES値には
係数２を乗算し、時間間隔３の終わりに取られたPES値
には係数３を乗算する、といったように、時刻kで取ら
れたPES値に値kを乗算する。このように、後に発生する
PES値はその値を逆方向伝搬誤差値の発生に際して強調
させる印加荷重係数を持つ。
【００２６】逆方向伝搬誤差の獲得手順は、最後のPES
(k)値（時刻k＝nで取られたような）を選択し、これを
Ｅ(k)として加算器72に加えることにより始まる。プラ
ント64は信号出力を加算器78に与えることによりＥ(k)
入力値に応答する。加算器78は続いて、応答してPES値
を発生する。その値は単位遅延を通して加算器66にフィ
ードバックされ、加算器66はフィードバック値をゲイン
段Ｃb1およびＣb2からの出力値と混合し、それらの間の
差である出力をノード60に供給する。ノード60で得られ
る値は逆方向伝搬誤差値Ｂ(k)として記録され、最後のP
ES(k)値に対する逆方向伝搬誤差である。
(k)値（時刻k＝nで取られたような）を選択し、これを
Ｅ(k)として加算器72に加えることにより始まる。プラ
ント64は信号出力を加算器78に与えることによりＥ(k)
入力値に応答する。加算器78は続いて、応答してPES値
を発生する。その値は単位遅延を通して加算器66にフィ
ードバックされ、加算器66はフィードバック値をゲイン
段Ｃb1およびＣb2からの出力値と混合し、それらの間の
差である出力をノード60に供給する。ノード60で得られ
る値は逆方向伝搬誤差値Ｂ(k)として記録され、最後のP
ES(k)値に対する逆方向伝搬誤差である。
【００２７】ノード60のＢ(k)値も、ゲイン段Ｃf0を経
由して、１単位時間セグメントだけ遅延してからＣf1を
経由して、および２単位時間セグメントだけ遅延してか
らＣf2を経由して、加算器68に送られる。加算器68の加
算出力は次に加算器72に加えられ、システムは次の重み
がつけられたPES(k)値を加える準備が完了する。その値
はゲイン段（図示せず）を経由して加算器72に加えられ
るPES(k-1)であり、この手順は繰り返される。手順はＢ
(k)値が元来から蓄積されていた各PES(k)値になるまで
続く。この段階で、k=nからk=0までの各時間間隔につい
て、メモリ24には下記データが入っている。 （１）k=0からk=nまでに対するＣ(k)の値 （２）k=0からk=nまでのPES(k)値 （３）k=nからk=0までに対するＢ(k)値
由して、１単位時間セグメントだけ遅延してからＣf1を
経由して、および２単位時間セグメントだけ遅延してか
らＣf2を経由して、加算器68に送られる。加算器68の加
算出力は次に加算器72に加えられ、システムは次の重み
がつけられたPES(k)値を加える準備が完了する。その値
はゲイン段（図示せず）を経由して加算器72に加えられ
るPES(k-1)であり、この手順は繰り返される。手順はＢ
(k)値が元来から蓄積されていた各PES(k)値になるまで
続く。この段階で、k=nからk=0までの各時間間隔につい
て、メモリ24には下記データが入っている。 （１）k=0からk=nまでに対するＣ(k)の値 （２）k=0からk=nまでのPES(k)値 （３）k=nからk=0までに対するＢ(k)値
【００２８】重要なのは、補償器62にダイレクト・フォ
ームＩＩフィルタを使用することによって、補償器フィ
ルタを従来技術による教示のようにフィード・フォワー
ドシステムに構成し直す必要なしに、Ｂ(k)の各値を直
ちにアクセスできるということである。
ームＩＩフィルタを使用することによって、補償器フィ
ルタを従来技術による教示のようにフィード・フォワー
ドシステムに構成し直す必要なしに、Ｂ(k)の各値を直
ちにアクセスできるということである。
【００２９】最小二乗平均法は今は各ゲイン段Ｃf0、Ｃ
f1、Ｃf2、Ｃb1、およびＣb2に対して変化したゲイン値
を得るのに使用されている。各ゲイン段に対するゲイン
値は下記関係に従って修正されている。k＝nから0まで
に対して、 Ｃf01＝ Ｃf0＋2μＢ(k)PES(k-1) Ｃf11＝ Ｃf1＋2μＢ(k)PES(k-2) Ｃf21＝ Ｃf2＋2μＢ(k)PES(k-3) Ｃb11＝ Ｃb1＋2μＢ(k)Ｃ(k-1) Ｃb21＝ Ｃb2＋2μＢ(k)Ｃ(k-2) を繰り返して計算する。ここでμは、適応の速さを制御
する0から1までの値を表す。
f1、Ｃf2、Ｃb1、およびＣb2に対して変化したゲイン値
を得るのに使用されている。各ゲイン段に対するゲイン
値は下記関係に従って修正されている。k＝nから0まで
に対して、 Ｃf01＝ Ｃf0＋2μＢ(k)PES(k-1) Ｃf11＝ Ｃf1＋2μＢ(k)PES(k-2) Ｃf21＝ Ｃf2＋2μＢ(k)PES(k-3) Ｃb11＝ Ｃb1＋2μＢ(k)Ｃ(k-1) Ｃb21＝ Ｃb2＋2μＢ(k)Ｃ(k-2) を繰り返して計算する。ここでμは、適応の速さを制御
する0から1までの値を表す。
【００３０】各ゲイン要素に対する上記の改訂値は格納
され、加算器78により出力されるPES(k)の各それぞれの
サンプル値に対して補償器62のそれぞれのゲイン要素の
ゲインをセットするのに使用される。上に示した各方程
式はゲイン段に対する変化した値を決定するためのＬＭ
Ｓアルゴリズムを実施し、加算器78からの最小誤差値出
力を確保する。
され、加算器78により出力されるPES(k)の各それぞれの
サンプル値に対して補償器62のそれぞれのゲイン要素の
ゲインをセットするのに使用される。上に示した各方程
式はゲイン段に対する変化した値を決定するためのＬＭ
Ｓアルゴリズムを実施し、加算器78からの最小誤差値出
力を確保する。
【００３１】これまでの説明は本発明の例示にすぎない
ことを理解すべきである。各種代案および修正案を本発
明から逸脱すること無く工夫することができる。たとえ
ば、二次ダイレクト・フォームＩＩフィルタ機能を説明
してきたが、三次、四次、または高次のフィルタ機能を
も補償器62に採用することができる。システムへの入力
外乱をヘッド／アーム構造における一定帯域の周波数を
励振してシステムがこのような共振を取り消す補正係数
を得ることができるように設計する事ができる。入力外
乱の変動値の平均値である調節値を得るように、入力外
乱を各繰り返しとともに変更することができる。最後
に、荷重関数を各繰り返し時に変更して、平均で、各荷
重に対して最適な調節値を得ることができる。したがっ
て、本発明は付記した特許請求の範囲に入るこのような
代案、修正案、および変形案をすべて包含するつもりで
ある。
ことを理解すべきである。各種代案および修正案を本発
明から逸脱すること無く工夫することができる。たとえ
ば、二次ダイレクト・フォームＩＩフィルタ機能を説明
してきたが、三次、四次、または高次のフィルタ機能を
も補償器62に採用することができる。システムへの入力
外乱をヘッド／アーム構造における一定帯域の周波数を
励振してシステムがこのような共振を取り消す補正係数
を得ることができるように設計する事ができる。入力外
乱の変動値の平均値である調節値を得るように、入力外
乱を各繰り返しとともに変更することができる。最後
に、荷重関数を各繰り返し時に変更して、平均で、各荷
重に対して最適な調節値を得ることができる。したがっ
て、本発明は付記した特許請求の範囲に入るこのような
代案、修正案、および変形案をすべて包含するつもりで
ある。
【００３２】〔実施態様〕なお、本発明の実施態様の例
を以下に示す。
を以下に示す。
【００３３】〔実施態様１〕結合されたプラント64のフ
ィードバック制御システムの補償器62を調節する方法で
あって、前記補償器62は、入力加算器66と、出力加算器
68と、信号を前記入力加算器66から受け取り、信号を前
記出力加算器68に与える第１の調節可能な順方向ゲイン
手段ＣfOと、前記信号を前記入力加算器66から受け取る
少なくとも一つの単位時間セグメント遅延手段ｚ-1と、
信号を前記少なくとも一つの単位時間セグメント遅延手
段ｚ-1から受け取り、信号を前記出力加算器68に与える
少なくとも第２の調節可能な順方向ゲイン手段Ｃf1と、
信号を前記少なくとも一つの単位時間セグメント遅延手
段ｚ-1から受け取り、信号を前記入力加算器66に与える
少なくとも一つの調節可能な逆方向ゲインＣb1手段と、
位置誤差信号を前記プラント64の出力から前記入力加算
器66に受け取るための入力79とを備えた補償器であっ
て、前記方法は、（ａ）次第に増大する複数の時間セグ
メント値においてそれぞれ決定する、前記プラント64の
外乱に応答して前記プラント64から前記入力加算器66に
送られた位置誤差信号PES(k)から、複数の順方向誤差値
を得るステップと、（ｂ）前記次第に増大する複数の時
間セグメント値において決定された複数の補償器出力値
Ｃ(k)を前記出力加算器68から得るステップと、（ｃ）
前記得られた順方向誤差値を、前記順方向誤差値を得た
時間順序とは逆の逆方向伝搬順序で、前記プラント64に
入力として加えるステップと、（ｄ）前記得られた順方
向誤差値を前記逆方向伝搬順序で加える前記ステップに
応答して、前記入力加算器66からの出力信号から得られ
た複数の逆方向伝搬誤差値Ｂ(k)を得るステップと、
（ｅ）前記複数の逆方向伝搬誤差値Ｂ(k)、前記補償器
出力値Ｃ(k)、および前記位置誤差信号PES(k)を用い
て、前記順方向誤差値の減少を可能とする変化した補償
器ゲイン手段値を得るステップとを設けて成る方法。
ィードバック制御システムの補償器62を調節する方法で
あって、前記補償器62は、入力加算器66と、出力加算器
68と、信号を前記入力加算器66から受け取り、信号を前
記出力加算器68に与える第１の調節可能な順方向ゲイン
手段ＣfOと、前記信号を前記入力加算器66から受け取る
少なくとも一つの単位時間セグメント遅延手段ｚ-1と、
信号を前記少なくとも一つの単位時間セグメント遅延手
段ｚ-1から受け取り、信号を前記出力加算器68に与える
少なくとも第２の調節可能な順方向ゲイン手段Ｃf1と、
信号を前記少なくとも一つの単位時間セグメント遅延手
段ｚ-1から受け取り、信号を前記入力加算器66に与える
少なくとも一つの調節可能な逆方向ゲインＣb1手段と、
位置誤差信号を前記プラント64の出力から前記入力加算
器66に受け取るための入力79とを備えた補償器であっ
て、前記方法は、（ａ）次第に増大する複数の時間セグ
メント値においてそれぞれ決定する、前記プラント64の
外乱に応答して前記プラント64から前記入力加算器66に
送られた位置誤差信号PES(k)から、複数の順方向誤差値
を得るステップと、（ｂ）前記次第に増大する複数の時
間セグメント値において決定された複数の補償器出力値
Ｃ(k)を前記出力加算器68から得るステップと、（ｃ）
前記得られた順方向誤差値を、前記順方向誤差値を得た
時間順序とは逆の逆方向伝搬順序で、前記プラント64に
入力として加えるステップと、（ｄ）前記得られた順方
向誤差値を前記逆方向伝搬順序で加える前記ステップに
応答して、前記入力加算器66からの出力信号から得られ
た複数の逆方向伝搬誤差値Ｂ(k)を得るステップと、
（ｅ）前記複数の逆方向伝搬誤差値Ｂ(k)、前記補償器
出力値Ｃ(k)、および前記位置誤差信号PES(k)を用い
て、前記順方向誤差値の減少を可能とする変化した補償
器ゲイン手段値を得るステップとを設けて成る方法。
【００３４】〔実施態様２〕 前記ステップ（ａ）は更
に重み付き順方向誤差値を作り、該重み付き順方向誤差
値を前記ステップ（ｃ）で使用するように、前記位置誤
差信号PES(k)を変化させるステップを更に備えているこ
とを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
に重み付き順方向誤差値を作り、該重み付き順方向誤差
値を前記ステップ（ｃ）で使用するように、前記位置誤
差信号PES(k)を変化させるステップを更に備えているこ
とを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００３５】〔実施態様３〕 前記変化させるステップ
は、次第に増大する順方向時間セグメント値においてそ
れぞれ決定した順方向誤差値に、次第に増大させた重み
を付けることを特徴とする、実施態様２に記載の方法。
は、次第に増大する順方向時間セグメント値においてそ
れぞれ決定した順方向誤差値に、次第に増大させた重み
を付けることを特徴とする、実施態様２に記載の方法。
【００３６】〔実施態様４〕 前記第１の調節可能な順
方向ゲイン手段ＣfOはゲイン値ＣfOを有し、前記第２の
調節可能な順方向ゲイン手段Ｃf1はゲイン値Ｃf1を有
し、前記１つの調節可能な逆方向ゲイン手段Ｃb1はゲイ
ン値Ｃb1を有し、前記ステップ（ｅ）は最小二乗平均の
処理を行い、ＣfO、Ｃf1、およびＣb1に対する変化した
ゲイン値を得ることを特徴とする、実施態様１、実施態
様２、または実施態様３に記載の方法。
方向ゲイン手段ＣfOはゲイン値ＣfOを有し、前記第２の
調節可能な順方向ゲイン手段Ｃf1はゲイン値Ｃf1を有
し、前記１つの調節可能な逆方向ゲイン手段Ｃb1はゲイ
ン値Ｃb1を有し、前記ステップ（ｅ）は最小二乗平均の
処理を行い、ＣfO、Ｃf1、およびＣb1に対する変化した
ゲイン値を得ることを特徴とする、実施態様１、実施態
様２、または実施態様３に記載の方法。
【００３７】〔実施態様５〕 前記ステップ（ａ）は、
前記プラント64を所定帯域の周波数の周りに励振し、後
続ステップが応答して変化した補償器ゲイン値を得るこ
とができるようにする外乱信号Ａ(k)を前記プラント64
に加えることを特徴とする、実施態様１ないし実施態様
４のいずれかに記載の方法。
前記プラント64を所定帯域の周波数の周りに励振し、後
続ステップが応答して変化した補償器ゲイン値を得るこ
とができるようにする外乱信号Ａ(k)を前記プラント64
に加えることを特徴とする、実施態様１ないし実施態様
４のいずれかに記載の方法。
【００３８】〔実施態様６〕 前記ステップ（ａ）は、
前記方法の各繰り返しごとに変化する入力外乱を加える
ことにより、後続ステップが、前記入力外乱に応答して
変化した、平均化された補償器ゲイン値を得ることがで
きるようにすることを特徴とする、実施態様１ないし実
施態様５のいずれかに記載の方法。
前記方法の各繰り返しごとに変化する入力外乱を加える
ことにより、後続ステップが、前記入力外乱に応答して
変化した、平均化された補償器ゲイン値を得ることがで
きるようにすることを特徴とする、実施態様１ないし実
施態様５のいずれかに記載の方法。
【００３９】〔実施態様７〕 前記重み付き誤差値を方
法の各繰り返しごとに変更することを特徴とする、実施
態様２ないし実施態様６のいずれかに記載の方法。
法の各繰り返しごとに変更することを特徴とする、実施
態様２ないし実施態様６のいずれかに記載の方法。
【００４０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、補償器62にダイレクト・フォームＩＩフィルタを
使用することによって、補償器フィルタを従来技術によ
る教示のようにフィード・フォワードシステムに構成し
直す必要なしに、逆伝搬誤差値Ｂ(k)の各値を直ちにア
クセスできる。また、順方向位置誤差信号をプラントの
入力として使用する前に荷重関数により変化させて逆方
向伝搬誤差値を得ることにより、補正能力を増大するこ
とができる。
れば、補償器62にダイレクト・フォームＩＩフィルタを
使用することによって、補償器フィルタを従来技術によ
る教示のようにフィード・フォワードシステムに構成し
直す必要なしに、逆伝搬誤差値Ｂ(k)の各値を直ちにア
クセスできる。また、順方向位置誤差信号をプラントの
入力として使用する前に荷重関数により変化させて逆方
向伝搬誤差値を得ることにより、補正能力を増大するこ
とができる。
【図１】ディスク駆動装置変換器ヘッド／アクチュエー
タ機構の従来技術の制御システムのブロック図である。
タ機構の従来技術の制御システムのブロック図である。
【図２】図１のシステムの従来技術の制御機構である。
【図３ａ】図２に示したようなダイレクト・フォームＩ
補償器フィルタを示す図である。
補償器フィルタを示す図である。
【図３ｂ】図３ａに示したものと同等の、ダイレクト・
フォームＩＩ構成されたフィルタ機能を示す図である。
フォームＩＩ構成されたフィルタ機能を示す図である。
【図４】本発明の方法を行なう制御回路網のダイレクト
・フォームＩＩ機能の使用法を示す図である。
・フォームＩＩ機能の使用法を示す図である。
62：補償器 64：プラント 66：入力加算器 68：出力加算器
Claims (1)
- 【請求項１】 結合されたプラントのフィードバック制
御システムの補償器を調節する方法であって、前記補償
器は、 入力加算器と、 出力加算器と、 信号を前記入力加算器から受け取り、信号を前記出力加
算器に与える第１の調節可能な順方向ゲイン手段と、 前記信号を前記入力加算器から受け取る少なくとも一つ
の単位時間セグメント遅延手段と、 信号を前記少なくとも一つの単位時間セグメント遅延手
段から受け取り、信号を前記出力加算器に与える少なく
とも第２の調節可能な順方向ゲイン手段と、 信号を前記少なくとも一つの単位時間セグメント遅延手
段から受け取り、信号を前記入力加算器に与える少なく
とも一つの調節可能な逆方向ゲイン手段と、 位置誤差信号を前記プラントの出力から前記入力加算器
に受け取るための入力とを備えた補償器であって、前記
方法は、 （ａ）次第に増大する複数の時間セグメント値において
それぞれ決定する、前記プラントの外乱に応答して前記
プラントから前記入力加算器に送られた位置誤差信号か
ら、複数の順方向誤差値を得るステップと、 （ｂ）前記次第に増大する複数の時間セグメント値にお
いて決定された複数の補償器出力値を前記出力加算器か
ら得るステップと、 （ｃ）前記得られた順方向誤差値を、前記順方向誤差値
を得た時間順序とは逆の逆方向伝搬順序で、前記プラン
トに入力として加えるステップと、 （ｄ）前記得られた順方向誤差値を前記逆方向伝搬順序
で加える前記ステップに応答して、前記入力加算器から
の出力信号から得られた複数の逆方向伝搬誤差値を得る
ステップと、 （ｅ）前記複数の逆方向伝搬誤差値、前記補償器出力
値、および前記位置誤差信号を用いて、前記順方向誤差
値の減少を可能とする変化した補償器ゲイン手段値を得
るステップとを設けて成る方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/490,478 US5548192A (en) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | Adaptive feedback system for controlling head/arm position in a disk drive |
| US490,478 | 1995-06-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH096405A true JPH096405A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=23948232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8152179A Pending JPH096405A (ja) | 1995-06-14 | 1996-06-13 | 補償器調整方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5548192A (ja) |
| JP (1) | JPH096405A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016541077A (ja) * | 2013-12-18 | 2016-12-28 | インテル コーポレイション | 適応ゲインを持ったデジタル合成可能な低ドロップアウトレギュレータ |
Families Citing this family (12)
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