JPH1021557A - 光ディスクドライブ記憶システム、光リードヘッドの動きを制御する方法およびスライディングモードコントローラ - Google Patents
光ディスクドライブ記憶システム、光リードヘッドの動きを制御する方法およびスライディングモードコントローラInfo
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- JPH1021557A JPH1021557A JP9070193A JP7019397A JPH1021557A JP H1021557 A JPH1021557 A JP H1021557A JP 9070193 A JP9070193 A JP 9070193A JP 7019397 A JP7019397 A JP 7019397A JP H1021557 A JPH1021557 A JP H1021557A
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0946—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for operation during external perturbations not related to the carrier or servo beam, e.g. vibration
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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
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B7/08529—Methods and circuits to control the velocity of the head as it traverses the tracks
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- Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パラメータの変化に対する感度がそれほど高
くはなく、遷移をよりよく制御可能であり、しかも複雑
な適応線形コントローラの実施コストを削除できる光デ
ィスクドライブサーボ制御システムを提供する。 【解決手段】 光ディスク記憶システムは、フォーカス
キャプチャ、フォーカストラッキング、トラックシーク
およびセンタライントラッキングのあいだ光リードヘッ
ドアセンブリを光ディスク上でアクチュエートするスラ
イディングモードコントローラを備えている。このスラ
イディングモードコントローラは、ある位相状態（例え
ば、リードヘッドの位置誤差および速度）を当てはめる
ことにより所定の位相状態軌跡に追従するために正およ
び負のフィードバックを切り替えて動作する。
くはなく、遷移をよりよく制御可能であり、しかも複雑
な適応線形コントローラの実施コストを削除できる光デ
ィスクドライブサーボ制御システムを提供する。 【解決手段】 光ディスク記憶システムは、フォーカス
キャプチャ、フォーカストラッキング、トラックシーク
およびセンタライントラッキングのあいだ光リードヘッ
ドアセンブリを光ディスク上でアクチュエートするスラ
イディングモードコントローラを備えている。このスラ
イディングモードコントローラは、ある位相状態（例え
ば、リードヘッドの位置誤差および速度）を当てはめる
ことにより所定の位相状態軌跡に追従するために正およ
び負のフィードバックを切り替えて動作する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学記憶システム
に関する。より具体的には、本発明は、光ディスクドラ
イブにおけるリードヘッドアクチュエータの制御に関す
る。
に関する。より具体的には、本発明は、光ディスクドラ
イブにおけるリードヘッドアクチュエータの制御に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤ−ＲＯＭのような光ディスクドライ
ブは、通常、大量のディジタルデータを一枚のディスク
上に格納して、オーディオ／ビデオまたはコンピュータ
などに応用するために用いられている。光ディスク上の
データは、典型的には、複数のトラックをなして配列さ
れた一連の「ピット」として記録される。トラック上で
は、それぞれのピットの長さにより、２値の「０」ビッ
トが存在するのか、あるいは「１」ビットが存在するの
かが決定される。このように記録されたデータを読み出
すために、サーボシステムは、ディスクの表面にレーザ
ビームをフォカシングし、そこから反射されたビームの
特性によってデータピットを検出できるようにする。
ブは、通常、大量のディジタルデータを一枚のディスク
上に格納して、オーディオ／ビデオまたはコンピュータ
などに応用するために用いられている。光ディスク上の
データは、典型的には、複数のトラックをなして配列さ
れた一連の「ピット」として記録される。トラック上で
は、それぞれのピットの長さにより、２値の「０」ビッ
トが存在するのか、あるいは「１」ビットが存在するの
かが決定される。このように記録されたデータを読み出
すために、サーボシステムは、ディスクの表面にレーザ
ビームをフォカシングし、そこから反射されたビームの
特性によってデータピットを検出できるようにする。
【０００３】この目的を達成するために、サーボシステ
ムは以下の４つの動作をおこなう。すなわち、（１）初
期フォーカス位置を「引き込む」ためのキャプチャ動作
と、（２）ビームを所望のトラックに移動させるための
シーク動作と、（３）記録されたデータを読み出しなが
ら、選択されたトラックのセンタライン上にビームを保
持するためのセンタライントラッキング動作と、（４）
ディスクがビーム上を旋回する時に適正な焦点を維持す
るためのフォーカストラッキング動作と、の４つであ
る。
ムは以下の４つの動作をおこなう。すなわち、（１）初
期フォーカス位置を「引き込む」ためのキャプチャ動作
と、（２）ビームを所望のトラックに移動させるための
シーク動作と、（３）記録されたデータを読み出しなが
ら、選択されたトラックのセンタライン上にビームを保
持するためのセンタライントラッキング動作と、（４）
ディスクがビーム上を旋回する時に適正な焦点を維持す
るためのフォーカストラッキング動作と、の４つであ
る。
【０００４】従来の光ディスクドライブは、対物レンズ
を通して光ディスクの表面上にフォーカシングされるレ
ーザビームを発生するレーザダイオードを含むヘッドア
センブリを用いる。図１は、典型的な３ビーム光ヘッド
アセンブリを図示している。このようなヘッドアセンブ
リの動作は、当業者には公知である。レーザダイオード
１は、光ビームを生成し、生成された光ビームは、メイ
ンビームを３本の別々のビーム２（すなわち、１本のセ
ンタビームと２本のサイドビームと）に分割する回折格
子（不図示）を通過する。その後、３本のビーム２は、
偏光ビームスプリッタ３と、コリメータレンズ（不図
示）とを通過する。そして、光ビーム２は、プリズム４
に反射され、対物レンズ（ＯＬ）５を通った後、光ディ
スク（不図示）の表面に入射する。ビーム２は、光ディ
スクにより反射され、再びＯＬ５を通った後、プリズム
４により偏光プリズム３へと逆方向に反射される。偏光
プリズム３は、センタビームを４分割光検出器６へと偏
向させ、２本のサイドビームを２つのトラッキングフォ
トダイオード（７Ａ、７Ｂ）へと偏向させる。４分割光
検出器６は、ＯＬ５をフォーカシングするためのフォー
カス誤差信号（ＦＥＳ）を発生し、記録されたデータを
読み出すためのＲＦリード信号を発生する。トラッキン
グフォトダイオード（７Ａ、７Ｂ）は、ディスクからデ
ータを読み出しながら、ＯＬ５の位置を選択されたトラ
ックのセンタライン上に維持するのに用いられるトラッ
キング誤差信号（ＴＥＳ）を発生する。
を通して光ディスクの表面上にフォーカシングされるレ
ーザビームを発生するレーザダイオードを含むヘッドア
センブリを用いる。図１は、典型的な３ビーム光ヘッド
アセンブリを図示している。このようなヘッドアセンブ
リの動作は、当業者には公知である。レーザダイオード
１は、光ビームを生成し、生成された光ビームは、メイ
ンビームを３本の別々のビーム２（すなわち、１本のセ
ンタビームと２本のサイドビームと）に分割する回折格
子（不図示）を通過する。その後、３本のビーム２は、
偏光ビームスプリッタ３と、コリメータレンズ（不図
示）とを通過する。そして、光ビーム２は、プリズム４
に反射され、対物レンズ（ＯＬ）５を通った後、光ディ
スク（不図示）の表面に入射する。ビーム２は、光ディ
スクにより反射され、再びＯＬ５を通った後、プリズム
４により偏光プリズム３へと逆方向に反射される。偏光
プリズム３は、センタビームを４分割光検出器６へと偏
向させ、２本のサイドビームを２つのトラッキングフォ
トダイオード（７Ａ、７Ｂ）へと偏向させる。４分割光
検出器６は、ＯＬ５をフォーカシングするためのフォー
カス誤差信号（ＦＥＳ）を発生し、記録されたデータを
読み出すためのＲＦリード信号を発生する。トラッキン
グフォトダイオード（７Ａ、７Ｂ）は、ディスクからデ
ータを読み出しながら、ＯＬ５の位置を選択されたトラ
ックのセンタライン上に維持するのに用いられるトラッ
キング誤差信号（ＴＥＳ）を発生する。
【０００５】シーク動作時にリードヘッドを選択された
トラック上に位置づけるために、リードヘッドが所望の
トラックの近くに位置づけられるまで、スレッドアセン
ブリ８の全体が、光ディスクの下でリードスクリュー９
に沿って半径方向にスライドする。この粗い位置づけ
（または、粗いシーク）は、リードスクリュー９を時計
回り方向または反時計回り方向に回転させることにより
実現される。いったん選択されたトラックの近くに到達
すると、「微細なシーク」動作では、ＯＬ５が所望のト
ラックの真上に位置づけられるまで、ＯＬ音声コイルモ
ータ（ＯＬ ＶＣＭ）（１０Ａ、１０Ｂ）が、ＯＬキャ
リジユニット１１をプラスチックのヒンジ１２の周囲に
回転させる。そして、ディスクが回転し、トラックがリ
ードヘッドの下を通過する時に、「トラッキング」動作
では、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、情報がディ
スクから読み出される間、ＯＬ５の位置を選択されたト
ラックのセンタライン上に維持するための微調整をおこ
なう。
トラック上に位置づけるために、リードヘッドが所望の
トラックの近くに位置づけられるまで、スレッドアセン
ブリ８の全体が、光ディスクの下でリードスクリュー９
に沿って半径方向にスライドする。この粗い位置づけ
（または、粗いシーク）は、リードスクリュー９を時計
回り方向または反時計回り方向に回転させることにより
実現される。いったん選択されたトラックの近くに到達
すると、「微細なシーク」動作では、ＯＬ５が所望のト
ラックの真上に位置づけられるまで、ＯＬ音声コイルモ
ータ（ＯＬ ＶＣＭ）（１０Ａ、１０Ｂ）が、ＯＬキャ
リジユニット１１をプラスチックのヒンジ１２の周囲に
回転させる。そして、ディスクが回転し、トラックがリ
ードヘッドの下を通過する時に、「トラッキング」動作
では、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、情報がディ
スクから読み出される間、ＯＬ５の位置を選択されたト
ラックのセンタライン上に維持するための微調整をおこ
なう。
【０００６】ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、その
中央の位置のいずれかの側におけるおよそ２００本のト
ラックにわたる範囲で、ＯＬキャリジユニット１１を
（したがってＯＬ５そのものも）プラスチックのヒンジ
１２の周囲に回転させることができる。よって、もしシ
ーク動作時に、選択されたトラックが、現在のトラック
の２００本のトラックの中にあれば、ＯＬキャリジユニ
ット１１は、スレッドアセンブリ８をリードスクリュー
９に沿ってスライドさせるまでもなく、全シーク動作を
おこなうことができる。短いシーク動作の最後に、選択
されたトラックのセンタラインをトラッキングしなが
ら、リードスクリュー９は、ＯＬキャリジユニット１１
が再びその中央位置に戻るまで、スレッドアセンブリ８
を選択されたトラックに向かってゆっくりとスライドさ
せる。
中央の位置のいずれかの側におけるおよそ２００本のト
ラックにわたる範囲で、ＯＬキャリジユニット１１を
（したがってＯＬ５そのものも）プラスチックのヒンジ
１２の周囲に回転させることができる。よって、もしシ
ーク動作時に、選択されたトラックが、現在のトラック
の２００本のトラックの中にあれば、ＯＬキャリジユニ
ット１１は、スレッドアセンブリ８をリードスクリュー
９に沿ってスライドさせるまでもなく、全シーク動作を
おこなうことができる。短いシーク動作の最後に、選択
されたトラックのセンタラインをトラッキングしなが
ら、リードスクリュー９は、ＯＬキャリジユニット１１
が再びその中央位置に戻るまで、スレッドアセンブリ８
を選択されたトラックに向かってゆっくりとスライドさ
せる。
【０００７】ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、ま
た、ＯＬ５の焦点位置を「キャプチャ」し、かつ「トラ
ッキング」するために、ＯＬキャリジユニット１１を図
示されている上下の方向に動かすことができる。焦点の
キャプチャおよび焦点のトラッキングのために、４分割
光検出器６は、ＯＬ５と光ディスクとの間の距離を示す
非点較差フォーカス誤差信号を発生する。キャプチャ動
作のはじめに、ＯＬキャリジユニット１１は、まずディ
スクから十分に離れた位置に位置づけられる。したがっ
て、このとき、ユニット１１に焦点は合っていない。そ
の後、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、ＯＬ５がそ
の焦点引き込み範囲内にあることを４分割光検出器６が
示すまで、フォーカスサーボループを開にしたままで、
ＯＬキャリジユニット１１をゆっくりとディスクに向か
って移動させる。いったん引き込み範囲内に入ると、フ
ォーカスサーボループは閉じられ、初期フォーカス位置
がキャプチャされる。その後、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、
１０Ｂ）は、リードヘッドが選択されたトラックへとシ
ークし、ディスクからデータを読み出す間に、非点較差
フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）に応答して、インフォー
カス位置をトラッキングする。
た、ＯＬ５の焦点位置を「キャプチャ」し、かつ「トラ
ッキング」するために、ＯＬキャリジユニット１１を図
示されている上下の方向に動かすことができる。焦点の
キャプチャおよび焦点のトラッキングのために、４分割
光検出器６は、ＯＬ５と光ディスクとの間の距離を示す
非点較差フォーカス誤差信号を発生する。キャプチャ動
作のはじめに、ＯＬキャリジユニット１１は、まずディ
スクから十分に離れた位置に位置づけられる。したがっ
て、このとき、ユニット１１に焦点は合っていない。そ
の後、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、ＯＬ５がそ
の焦点引き込み範囲内にあることを４分割光検出器６が
示すまで、フォーカスサーボループを開にしたままで、
ＯＬキャリジユニット１１をゆっくりとディスクに向か
って移動させる。いったん引き込み範囲内に入ると、フ
ォーカスサーボループは閉じられ、初期フォーカス位置
がキャプチャされる。その後、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、
１０Ｂ）は、リードヘッドが選択されたトラックへとシ
ークし、ディスクからデータを読み出す間に、非点較差
フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）に応答して、インフォー
カス位置をトラッキングする。
【０００８】図２は、４分割光検出器６上の変化してい
くイメージが、どのようにしてフォーカス誤差信号（Ｆ
ＥＳ）を発生するかを図示している。ディスク表面が、
まさにＯＬ５の焦点にあるときには、円形のスポット
が、４分割光検出器６の中心に当たる。ディスクとＯＬ
５との間の距離が小さくなると、反射されたイメージは
楕円形になる。同様に、ディスクとＯＬ５との間の距離
が大きくなっても、楕円形のパターンが再び得られる
が、そのパターンは、最初の楕円形のパターンからは９
０度回転したものになる。よって、図３に示すように、
４分割光検出器６は、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）に従って
フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を発生し、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ
＋Ｄ）に従ってＲＦリード信号を発生する。図４は、フ
ォーカス誤差信号（ＦＥＳ）と、ＯＬ５および光ディス
ク間の距離との関係をプロットしている。図４のプロッ
トにおいて、直線領域は、フォーカスキャプチャ動作に
対応する焦点「引き込み」範囲を規定している。
くイメージが、どのようにしてフォーカス誤差信号（Ｆ
ＥＳ）を発生するかを図示している。ディスク表面が、
まさにＯＬ５の焦点にあるときには、円形のスポット
が、４分割光検出器６の中心に当たる。ディスクとＯＬ
５との間の距離が小さくなると、反射されたイメージは
楕円形になる。同様に、ディスクとＯＬ５との間の距離
が大きくなっても、楕円形のパターンが再び得られる
が、そのパターンは、最初の楕円形のパターンからは９
０度回転したものになる。よって、図３に示すように、
４分割光検出器６は、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）に従って
フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）を発生し、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ
＋Ｄ）に従ってＲＦリード信号を発生する。図４は、フ
ォーカス誤差信号（ＦＥＳ）と、ＯＬ５および光ディス
ク間の距離との関係をプロットしている。図４のプロッ
トにおいて、直線領域は、フォーカスキャプチャ動作に
対応する焦点「引き込み」範囲を規定している。
【０００９】４分割光検出器６と同様に、トラッキング
フォトダイオード（７Ａ、７Ｂ）もまた、サーボ制御シ
ステムにより用いられるトラッキング誤差信号（ＴＥ
Ｓ）を発生することによって、ディスクがビーム上を旋
回している間に、ＯＬ５を、選択されたトラックのセン
タライン上に維持する。図５は、トラッキングフォトダ
イオード（７Ａ、７Ｂ）が、サイドビームの強度に応じ
てトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を発生するようすを
示している。まさにトラックのセンタライン上に位置づ
けられている時には、トラッキング誤差信号はゼロであ
る。一方、センタラインの左または右に位置づけられて
いる時には、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、それ
ぞれ正または負になる。よって、トラッキング誤差信号
（ＴＥＳ）は、図６に図示されているように、（Ｅ−
Ｆ）として発生される。図７は、トラッキング誤差信号
（ＴＥＳ）とミストラッキングとの間の関係を示すプロ
ットである。図７のプロットにおいて、直線領域は、ト
ラッキング動作に対応する引き込み領域を示している。
フォトダイオード（７Ａ、７Ｂ）もまた、サーボ制御シ
ステムにより用いられるトラッキング誤差信号（ＴＥ
Ｓ）を発生することによって、ディスクがビーム上を旋
回している間に、ＯＬ５を、選択されたトラックのセン
タライン上に維持する。図５は、トラッキングフォトダ
イオード（７Ａ、７Ｂ）が、サイドビームの強度に応じ
てトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を発生するようすを
示している。まさにトラックのセンタライン上に位置づ
けられている時には、トラッキング誤差信号はゼロであ
る。一方、センタラインの左または右に位置づけられて
いる時には、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、それ
ぞれ正または負になる。よって、トラッキング誤差信号
（ＴＥＳ）は、図６に図示されているように、（Ｅ−
Ｆ）として発生される。図７は、トラッキング誤差信号
（ＴＥＳ）とミストラッキングとの間の関係を示すプロ
ットである。図７のプロットにおいて、直線領域は、ト
ラッキング動作に対応する引き込み領域を示している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】光ディスクドライブの
リードヘッドアクチュエータを、フォーカスキャプチ
ャ、フォーカストラッキング、トラックシークおよびセ
ンタライントラッキングについて制御する際には、多く
の固有の問題点がある。有意な局面としては、例えば、
ディスクドライブ間のサーボシステムにおけるパラメー
タの変化と同様に、温度やボルトドリフトのようなさま
ざまな内在要因が原因で発生するパラメータの変化もそ
の範囲が広いことが挙げられる。サーボシステムは、常
にデータレートおよび密度を高めていきながら適正に動
作するためには、このようなパラメータの変化を補償で
きるものでなければならない。
リードヘッドアクチュエータを、フォーカスキャプチ
ャ、フォーカストラッキング、トラックシークおよびセ
ンタライントラッキングについて制御する際には、多く
の固有の問題点がある。有意な局面としては、例えば、
ディスクドライブ間のサーボシステムにおけるパラメー
タの変化と同様に、温度やボルトドリフトのようなさま
ざまな内在要因が原因で発生するパラメータの変化もそ
の範囲が広いことが挙げられる。サーボシステムは、常
にデータレートおよび密度を高めていきながら適正に動
作するためには、このようなパラメータの変化を補償で
きるものでなければならない。
【００１１】別の問題点としては、上述したキャプチャ
動作が必ずしも上首尾に終了できるわけではないことが
挙げられる。それどころか、図４に示されているフォー
カス誤差信号（ＦＥＳ）の直線領域により規定される引
き込み範囲のオーバシュートが原因で失敗に終わること
もある。つまり、フォーカスサーボループ（図２８を参
照のこと）を閉じる際には、ディスク／ヘッドの相対的
な速度変化、表面の汚れ、およびフォーカスＶＣＭの駆
動力といった要因に伴って変動する、有意なキャプチャ
遷移が伴う。このことが原因で、光学記憶装置は、通
常、キャプチャ動作を何回も反復できるように設計され
ている。
動作が必ずしも上首尾に終了できるわけではないことが
挙げられる。それどころか、図４に示されているフォー
カス誤差信号（ＦＥＳ）の直線領域により規定される引
き込み範囲のオーバシュートが原因で失敗に終わること
もある。つまり、フォーカスサーボループ（図２８を参
照のこと）を閉じる際には、ディスク／ヘッドの相対的
な速度変化、表面の汚れ、およびフォーカスＶＣＭの駆
動力といった要因に伴って変動する、有意なキャプチャ
遷移が伴う。このことが原因で、光学記憶装置は、通
常、キャプチャ動作を何回も反復できるように設計され
ている。
【００１２】さらに別の問題点としては、シーク動作時
に焦点を維持すると、フォーカスサーボループに対して
大きな外乱を与えることになることが挙げられる。もし
シーク中に焦点が失われると、記憶システムは一時停止
した後、あらためてフォーカスキャプチャ動作をおこな
わなければならない。その結果、シーク時間は大幅に長
くなってしまう。
に焦点を維持すると、フォーカスサーボループに対して
大きな外乱を与えることになることが挙げられる。もし
シーク中に焦点が失われると、記憶システムは一時停止
した後、あらためてフォーカスキャプチャ動作をおこな
わなければならない。その結果、シーク時間は大幅に長
くなってしまう。
【００１３】光ディスクサーボシステムに関わるまた別
の問題点としては、フォーカストラッキングとセンタラ
イントラッキングループとの間に起こる光結合現象また
はフィードスルー現象がある。米国特許第５，３６７，
５１３号は、光フィードスルーの問題に対する解決案の
一例を開示しているが、この特許には、本発明によれば
克服可能ないくつかの欠点（主に、実施の際のコストに
関わる）もある。
の問題点としては、フォーカストラッキングとセンタラ
イントラッキングループとの間に起こる光結合現象また
はフィードスルー現象がある。米国特許第５，３６７，
５１３号は、光フィードスルーの問題に対する解決案の
一例を開示しているが、この特許には、本発明によれば
克服可能ないくつかの欠点（主に、実施の際のコストに
関わる）もある。
【００１４】光学記憶システム内に見受けられる従来の
サーボシステムは、典型的には、比例・積分・微分（Ｐ
ＩＤ）フィードバックおよび／または状態推定器を用い
て、線形のコントローラを実施している。しかし、従来
の線形コントローラに伴う問題点としては、そのような
コントローラが、サーボシステムにおけるパラメータの
変化と、外部負荷による外乱に対して過剰に感度が高い
ことが挙げられる。従来の適応線形コントローラは、複
雑な較正ルーチンを実行することによって、または、コ
ントローラを連続的に再プログラミングすることによっ
て、このようなパラメータの変化および外乱を補償し
て、この感度の問題を克服しようとしている。しかし、
適応線形コントローラは複雑であり、機械的共振をフィ
ルタリングするためにノッチフィルタを必要とすること
もある。さらに、従来の線形コントローラは、光ディス
クドライブ用のアクチュエータを制御する際に存在する
上述した固有の問題点を解決するには適していない。
サーボシステムは、典型的には、比例・積分・微分（Ｐ
ＩＤ）フィードバックおよび／または状態推定器を用い
て、線形のコントローラを実施している。しかし、従来
の線形コントローラに伴う問題点としては、そのような
コントローラが、サーボシステムにおけるパラメータの
変化と、外部負荷による外乱に対して過剰に感度が高い
ことが挙げられる。従来の適応線形コントローラは、複
雑な較正ルーチンを実行することによって、または、コ
ントローラを連続的に再プログラミングすることによっ
て、このようなパラメータの変化および外乱を補償し
て、この感度の問題を克服しようとしている。しかし、
適応線形コントローラは複雑であり、機械的共振をフィ
ルタリングするためにノッチフィルタを必要とすること
もある。さらに、従来の線形コントローラは、光ディス
クドライブ用のアクチュエータを制御する際に存在する
上述した固有の問題点を解決するには適していない。
【００１５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、パラメータ
の変化に対する感度がそれほど高くはなく、遷移をより
よく制御可能であり、しかも複雑な適応線形コントロー
ラの実施コストを削除できる光ディスクドライブサーボ
制御システムを提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、パラメータ
の変化に対する感度がそれほど高くはなく、遷移をより
よく制御可能であり、しかも複雑な適応線形コントロー
ラの実施コストを削除できる光ディスクドライブサーボ
制御システムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明による光ディスク
ドライブ記憶システムは、ディジタルデータを記録する
光ディスクドライブ記憶システムであって、（ａ）複数
のデータトラックがその上に記録されている、少なくと
も１つの回転する光ディスクと、（ｂ）該光ディスク上
に位置づけられ、該光ディスクから該ディジタルデータ
を読み出す光リードヘッドと、（ｃ）該リードヘッドに
接続されており、該リードヘッドを該光ディスクの上に
位置づけるアクチュエータと、（ｄ）該アクチュエータ
に接続されており、モータ制御信号を受け取る入力を有
するモータであって、該アクチュエータの動きを制御す
るモータと、（ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発
生する位相状態発生器と、（ｆ）該少なくとも１つの位
相状態信号に応答して、該モータ制御信号を発生するス
ライディングモードコントローラと、を備えており、そ
のことにより上記目的が達成される。
ドライブ記憶システムは、ディジタルデータを記録する
光ディスクドライブ記憶システムであって、（ａ）複数
のデータトラックがその上に記録されている、少なくと
も１つの回転する光ディスクと、（ｂ）該光ディスク上
に位置づけられ、該光ディスクから該ディジタルデータ
を読み出す光リードヘッドと、（ｃ）該リードヘッドに
接続されており、該リードヘッドを該光ディスクの上に
位置づけるアクチュエータと、（ｄ）該アクチュエータ
に接続されており、モータ制御信号を受け取る入力を有
するモータであって、該アクチュエータの動きを制御す
るモータと、（ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発
生する位相状態発生器と、（ｆ）該少なくとも１つの位
相状態信号に応答して、該モータ制御信号を発生するス
ライディングモードコントローラと、を備えており、そ
のことにより上記目的が達成される。
【００１７】ある実施形態では、前記位相状態発生器が
状態推定器を備えている。
状態推定器を備えている。
【００１８】ある実施形態では、前記スライディングモ
ードコントローラがシークモードで動作することによっ
て、前記リードヘッドを現在のトラックから選択された
トラックへと移動させる。
ードコントローラがシークモードで動作することによっ
て、前記リードヘッドを現在のトラックから選択された
トラックへと移動させる。
【００１９】ある実施形態では、前記スライディングモ
ードコントローラがトラッキングモードで動作すること
によって、前記リードヘッドを、選択されたトラックの
センタライン上に維持する。
ードコントローラがトラッキングモードで動作すること
によって、前記リードヘッドを、選択されたトラックの
センタライン上に維持する。
【００２０】ある実施形態では、前記スライディングモ
ードコントローラがフォーカスモードで動作することに
よって、前記リードヘッドを前記ディスク上のフォーカ
ス位置に維持する。
ードコントローラがフォーカスモードで動作することに
よって、前記リードヘッドを前記ディスク上のフォーカ
ス位置に維持する。
【００２１】ある実施形態では、前記少なくとも１つの
位相状態信号が、所望のアクチュエータ位置と、推定さ
れたアクチュエータ位置との間の差に比例するアクチュ
エータ位置誤差信号を含んでいる。
位相状態信号が、所望のアクチュエータ位置と、推定さ
れたアクチュエータ位置との間の差に比例するアクチュ
エータ位置誤差信号を含んでいる。
【００２２】ある実施形態では、前記少なくとも１つの
位相状態信号が、アクチュエータの位置の誤差の導関数
に比例するアクチュエータ位置誤差速度信号を含んでい
る。
位相状態信号が、アクチュエータの位置の誤差の導関数
に比例するアクチュエータ位置誤差速度信号を含んでい
る。
【００２３】ある実施形態では、前記少なくとも１つの
位相状態信号が、基準アクチュエータ速度と、推定され
たアクチュエータ速度との間の差に比例するアクチュエ
ータ速度誤差信号を含んでいる。
位相状態信号が、基準アクチュエータ速度と、推定され
たアクチュエータ速度との間の差に比例するアクチュエ
ータ速度誤差信号を含んでいる。
【００２４】ある実施形態では、前記少なくとも１つの
位相状態信号が、アクチュエータの速度の導関数に比例
するアクチュエータ加速信号を含んでいる。
位相状態信号が、アクチュエータの速度の導関数に比例
するアクチュエータ加速信号を含んでいる。
【００２５】ある実施形態では、（ａ）前記光ディスク
ドライブ記憶システムが少なくとも２つの位相状態を有
しており、（ｂ）前記スライディングモードコントロー
ラが、第１の構造と第２の構造との間でスイッチング
し、（ｃ）該第１の構造が、ある位相平面に関して該２
つの位相状態を変化させることにより、第１の位相軌跡
に追従し、（ｄ）該第２の構造が、該位相平面に関して
該２つの位相状態を変化させることにより、第２の位相
軌跡に追従し、（ｅ）該第１および該第２の位相軌跡
が、該位相平面の少なくとも１部分において反対方向で
交差し、かつ（ｆ）該第１および該第２の構造の間でス
イッチングすることによって、該スライディングモード
コントローラが、該２つの位相状態を該位相平面につい
て変化させ、それにより所定の第３の位相軌跡に実質的
に追従する。
ドライブ記憶システムが少なくとも２つの位相状態を有
しており、（ｂ）前記スライディングモードコントロー
ラが、第１の構造と第２の構造との間でスイッチング
し、（ｃ）該第１の構造が、ある位相平面に関して該２
つの位相状態を変化させることにより、第１の位相軌跡
に追従し、（ｄ）該第２の構造が、該位相平面に関して
該２つの位相状態を変化させることにより、第２の位相
軌跡に追従し、（ｅ）該第１および該第２の位相軌跡
が、該位相平面の少なくとも１部分において反対方向で
交差し、かつ（ｆ）該第１および該第２の構造の間でス
イッチングすることによって、該スライディングモード
コントローラが、該２つの位相状態を該位相平面につい
て変化させ、それにより所定の第３の位相軌跡に実質的
に追従する。
【００２６】ある実施形態では、（ａ）前記第１の構造
が、正の利得項に前記少なくとも１つの位相状態信号を
掛け合わせる第１乗算器を備えており、かつ（ｂ）前記
第２の構造が、負の利得項に該少なくとも１つの位相状
態信号を掛け合わせる第２乗算器を備えている。
が、正の利得項に前記少なくとも１つの位相状態信号を
掛け合わせる第１乗算器を備えており、かつ（ｂ）前記
第２の構造が、負の利得項に該少なくとも１つの位相状
態信号を掛け合わせる第２乗算器を備えている。
【００２７】ある実施形態では、前記正の利得項および
前記負の利得項が、２nの集合（ここで、ｎは整数であ
る）から選択される。
前記負の利得項が、２nの集合（ここで、ｎは整数であ
る）から選択される。
【００２８】ある実施形態では、（ａ）前記第３の位相
軌跡が、始端と、第１の実質的に直線状の部分の始端に
接続されている終端と、を有する第１の実質的に放物線
状の部分を含んでおり、（ｂ）該第１の実質的に直線状
の部分が、第２の実質的に放物線状の部分の始端に接続
されている終端を有しており、（ｃ）該第２の実質的に
放物線状の部分が、第２の実質的に直線状の部分の始端
に接続されている終端を有しており、かつ（ｄ）該第２
の実質的に直線状の部分の一部が、前記位相平面の原点
に近くにある。
軌跡が、始端と、第１の実質的に直線状の部分の始端に
接続されている終端と、を有する第１の実質的に放物線
状の部分を含んでおり、（ｂ）該第１の実質的に直線状
の部分が、第２の実質的に放物線状の部分の始端に接続
されている終端を有しており、（ｃ）該第２の実質的に
放物線状の部分が、第２の実質的に直線状の部分の始端
に接続されている終端を有しており、かつ（ｄ）該第２
の実質的に直線状の部分の一部が、前記位相平面の原点
に近くにある。
【００２９】ある実施形態では、（ａ）前記サーボコン
トローラが、シークモードでは、前記リードヘッドを現
在のトラックから選択されたトラックへと移動させるよ
うに動作し、トラッキングモードでは、前記ディスク上
に記録された前記データを読み出しながら、該リードヘ
ッドを、該選択されたトラックのセンタライン上に実質
的に一致させ続けるように動作し、（ｂ）該サーボコン
トローラが、該リードヘッドを該選択されたトラックへ
と移動させるためにシークモードにスイッチした時に
は、前記スライディングモードコントローラが、第１の
スイッチングアルゴリズムに従って前記第１の構造と前
記第２の構造との間で反復的にスイッチングすることに
より、前記２つの位相状態が前記第１の実質的に放物線
状の部分に追従するようにし、それによって該リードヘ
ッドを該選択されたトラックへと加速し、（ｃ）該２つ
の位相状態が、前記第１の実質的に直線状の部分の前記
始端に実質的に到達した時には、該スライディングモー
ドコントローラが、第２のスイッチングアルゴリズムに
従って該第１の構造と該第２の構造との間で反復的にス
イッチングすることにより、該２つの位相状態が該第１
の実質的に直線状の部分に追従するようにし、それによ
って該リードヘッドを該選択されたトラックへと実質的
に一定の速度で移動させ、（ｄ）該２つの位相状態が、
前記第２の実質的に放物線状の部分の前記始端に実質的
に到達した時には、該スライディングモードコントロー
ラが、第３のスイッチングアルゴリズムに従って該第１
の構造と該第２の構造との間で反復的にスイッチングす
ることにより、該２つの位相状態が該第２の実質的に放
物線状の部分に追従するようにし、それによって該リー
ドヘッドを該選択されたトラックへ減速させ、（ｅ）該
２つの位相状態が、前記第２の実質的に直線状の部分の
前記始端に実質的に到達した時には、該スライディング
モードコントローラが、第４のスイッチングアルゴリズ
ムに従って該第１の構造と該第２の構造との間で反復的
にスイッチングすることにより、該２つの位相状態が該
第２の実質的に直線状の部分に追従するようにし、それ
によって該リードヘッドを該選択されたトラックへと減
速させ、かつ（ｆ）該２つの位相状態が、前記位相平面
の前記原点の近傍の、該第２の実質的に直線状の部分の
前記一部から所定の最小の距離内にある時には、該サー
ボコントローラが該トラッキングモードにスイッチング
し、該スライディングモードコントローラが、該第２つ
の構造の間で反復的に連続してスイッチングすることに
より、該２つの位相状態を該位相平面の該原点の近傍に
維持し、それによって該リードヘッドを該選択されたト
ラックの該センタラインの近傍に維持する。
トローラが、シークモードでは、前記リードヘッドを現
在のトラックから選択されたトラックへと移動させるよ
うに動作し、トラッキングモードでは、前記ディスク上
に記録された前記データを読み出しながら、該リードヘ
ッドを、該選択されたトラックのセンタライン上に実質
的に一致させ続けるように動作し、（ｂ）該サーボコン
トローラが、該リードヘッドを該選択されたトラックへ
と移動させるためにシークモードにスイッチした時に
は、前記スライディングモードコントローラが、第１の
スイッチングアルゴリズムに従って前記第１の構造と前
記第２の構造との間で反復的にスイッチングすることに
より、前記２つの位相状態が前記第１の実質的に放物線
状の部分に追従するようにし、それによって該リードヘ
ッドを該選択されたトラックへと加速し、（ｃ）該２つ
の位相状態が、前記第１の実質的に直線状の部分の前記
始端に実質的に到達した時には、該スライディングモー
ドコントローラが、第２のスイッチングアルゴリズムに
従って該第１の構造と該第２の構造との間で反復的にス
イッチングすることにより、該２つの位相状態が該第１
の実質的に直線状の部分に追従するようにし、それによ
って該リードヘッドを該選択されたトラックへと実質的
に一定の速度で移動させ、（ｄ）該２つの位相状態が、
前記第２の実質的に放物線状の部分の前記始端に実質的
に到達した時には、該スライディングモードコントロー
ラが、第３のスイッチングアルゴリズムに従って該第１
の構造と該第２の構造との間で反復的にスイッチングす
ることにより、該２つの位相状態が該第２の実質的に放
物線状の部分に追従するようにし、それによって該リー
ドヘッドを該選択されたトラックへ減速させ、（ｅ）該
２つの位相状態が、前記第２の実質的に直線状の部分の
前記始端に実質的に到達した時には、該スライディング
モードコントローラが、第４のスイッチングアルゴリズ
ムに従って該第１の構造と該第２の構造との間で反復的
にスイッチングすることにより、該２つの位相状態が該
第２の実質的に直線状の部分に追従するようにし、それ
によって該リードヘッドを該選択されたトラックへと減
速させ、かつ（ｆ）該２つの位相状態が、前記位相平面
の前記原点の近傍の、該第２の実質的に直線状の部分の
前記一部から所定の最小の距離内にある時には、該サー
ボコントローラが該トラッキングモードにスイッチング
し、該スライディングモードコントローラが、該第２つ
の構造の間で反復的に連続してスイッチングすることに
より、該２つの位相状態を該位相平面の該原点の近傍に
維持し、それによって該リードヘッドを該選択されたト
ラックの該センタラインの近傍に維持する。
【００３０】ある実施形態では、前記少なくとも１つの
位相状態信号に応答して、前記第１の構造と前記第２の
構造との間でのスイッチングを制御するスイッチングロ
ジックをさらに備えている。
位相状態信号に応答して、前記第１の構造と前記第２の
構造との間でのスイッチングを制御するスイッチングロ
ジックをさらに備えている。
【００３１】本発明による回転する光ディスク記憶媒体
の上に位置づけられた光リードヘッドの動きを制御する
方法は、該光ディスクが、該ディスク上に記録された複
数のデータトラックと、該光ディスク上で該リードヘッ
ドをアクチュエートするモータと、を備えている、方法
であって、（ａ）該モータの位相誤差を表す少なくとも
１つの位相状態信号を発生するステップと、（ｂ）該位
相状態信号を、所定の位相軌跡に対する位相状態値と比
較するステップと、（ｃ）該ステップ（ｂ）における該
比較の第１の結果に応じて、該位相状態信号に第１の利
得値を掛け合わせ、かつ、該ステップ（ｂ）における該
比較の第２の結果に応じて、該位相状態信号に第２の利
得値を掛け合わせることにより、モータ制御信号を発生
するステップと、（ｄ）該モータ制御信号を該モータに
与えることによって、該リードヘッドを該ディスク上で
アクチュエートするステップと、を含んでおり、そのこ
とにより上記目的が達成される。
の上に位置づけられた光リードヘッドの動きを制御する
方法は、該光ディスクが、該ディスク上に記録された複
数のデータトラックと、該光ディスク上で該リードヘッ
ドをアクチュエートするモータと、を備えている、方法
であって、（ａ）該モータの位相誤差を表す少なくとも
１つの位相状態信号を発生するステップと、（ｂ）該位
相状態信号を、所定の位相軌跡に対する位相状態値と比
較するステップと、（ｃ）該ステップ（ｂ）における該
比較の第１の結果に応じて、該位相状態信号に第１の利
得値を掛け合わせ、かつ、該ステップ（ｂ）における該
比較の第２の結果に応じて、該位相状態信号に第２の利
得値を掛け合わせることにより、モータ制御信号を発生
するステップと、（ｄ）該モータ制御信号を該モータに
与えることによって、該リードヘッドを該ディスク上で
アクチュエートするステップと、を含んでおり、そのこ
とにより上記目的が達成される。
【００３２】本発明による光ディスクドライブ記憶シス
テムは、ディジタルデータを記録する光ディスクドライ
ブ記憶システムであって、（ａ）複数のデータトラック
がその上に記録されている、少なくとも１つの回転する
光ディスクと、（ｂ）該光ディスク上に位置づけられ、
該光ディスクから該ディジタルデータを読み出す光リー
ドヘッドと、（ｃ）該リードヘッドに接続されており、
該リードヘッドを該光ディスクの上に位置づけるアクチ
ュエータと、（ｄ）該アクチュエータに接続されてお
り、モータ制御信号を受け取る入力を有するモータであ
って、該アクチュエータの動きを制御するモータと、
（ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する位相状
態発生器と、（ｆ）該少なくとも１つの位相状態信号に
応答して、該モータ制御信号を発生するスライディング
モードコントローラであって、（ａ’）推定されたアク
チュエータ位置と、所望のアクチュエータ位置との間の
差を示すアクチュエータ位置誤差信号Ｘ１を受け取るよ
うに接続された第１の入力、（ｂ’）該アクチュエータ
位置誤差信号Ｘ１に比例する第１の位相状態信号に、該
第１の位相状態信号と第１の位相状態軌跡との間の第１
の所定の関係に従って、第１の利得、または第２の利得
を選択的に掛け合わせることにより、第１の比例位相状
態信号を発生する、第１のスイッチング利得ブロック、
（ｃ’）該アクチュエータ位置誤差信号Ｘ１に応答し
て、積分された位相状態信号を発生する積分器、および
（ｄ’）第１の比例位相状態信号に該積分された位相状
態信号を加算することによって、該モータに印加される
モータ制御信号を発生する加算器、を含むスライディン
グモードコントローラと、を備えており、そのことによ
り上記目的が達成される。
テムは、ディジタルデータを記録する光ディスクドライ
ブ記憶システムであって、（ａ）複数のデータトラック
がその上に記録されている、少なくとも１つの回転する
光ディスクと、（ｂ）該光ディスク上に位置づけられ、
該光ディスクから該ディジタルデータを読み出す光リー
ドヘッドと、（ｃ）該リードヘッドに接続されており、
該リードヘッドを該光ディスクの上に位置づけるアクチ
ュエータと、（ｄ）該アクチュエータに接続されてお
り、モータ制御信号を受け取る入力を有するモータであ
って、該アクチュエータの動きを制御するモータと、
（ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する位相状
態発生器と、（ｆ）該少なくとも１つの位相状態信号に
応答して、該モータ制御信号を発生するスライディング
モードコントローラであって、（ａ’）推定されたアク
チュエータ位置と、所望のアクチュエータ位置との間の
差を示すアクチュエータ位置誤差信号Ｘ１を受け取るよ
うに接続された第１の入力、（ｂ’）該アクチュエータ
位置誤差信号Ｘ１に比例する第１の位相状態信号に、該
第１の位相状態信号と第１の位相状態軌跡との間の第１
の所定の関係に従って、第１の利得、または第２の利得
を選択的に掛け合わせることにより、第１の比例位相状
態信号を発生する、第１のスイッチング利得ブロック、
（ｃ’）該アクチュエータ位置誤差信号Ｘ１に応答し
て、積分された位相状態信号を発生する積分器、および
（ｄ’）第１の比例位相状態信号に該積分された位相状
態信号を加算することによって、該モータに印加される
モータ制御信号を発生する加算器、を含むスライディン
グモードコントローラと、を備えており、そのことによ
り上記目的が達成される。
【００３３】ある実施形態では、前記スライディングモ
ードコントローラが、（ａ）アクチュエータ位置誤差速
度信号Ｘ２を受け取るように接続された第２の入力と、
（ｂ）該アクチュエータ位置誤差速度信号Ｘ２に比例す
る第２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と前記
第１の位相状態軌跡との間の第２の所定の関係に従っ
て、第３の利得、または第４の利得を選択的に掛け合わ
せることにより、前記第１の比例位相状態信号および前
記積分された位相状態信号に加算される第２の比例位相
状態信号を発生し、それにより前記モータ制御信号を発
生する、第２のスイッチング利得ブロックと、をさらに
含んでいる。
ードコントローラが、（ａ）アクチュエータ位置誤差速
度信号Ｘ２を受け取るように接続された第２の入力と、
（ｂ）該アクチュエータ位置誤差速度信号Ｘ２に比例す
る第２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と前記
第１の位相状態軌跡との間の第２の所定の関係に従っ
て、第３の利得、または第４の利得を選択的に掛け合わ
せることにより、前記第１の比例位相状態信号および前
記積分された位相状態信号に加算される第２の比例位相
状態信号を発生し、それにより前記モータ制御信号を発
生する、第２のスイッチング利得ブロックと、をさらに
含んでいる。
【００３４】ある実施形態では、（ａ）前記第１の位相
状態軌跡が、第１および第２の軌跡部分を有しており、
かつ（ｂ）前記第１および前記第２の利得が、該第１お
よび該第２の軌跡部分に対応するそれぞれ異なる値にプ
ログラム可能に調整される。
状態軌跡が、第１および第２の軌跡部分を有しており、
かつ（ｂ）前記第１および前記第２の利得が、該第１お
よび該第２の軌跡部分に対応するそれぞれ異なる値にプ
ログラム可能に調整される。
【００３５】ある実施形態では、（ａ）前記スライディ
ングモードコントローラが、前方シークモードおよび後
方シークモードで動作することによって、前記リードヘ
ッドを現在のトラックから選択されたトラックへと移動
させ、かつ（ｂ）前記第１および前記第２の利得が、該
前方シークモードおよび該後方シークモードに対応する
それぞれ異なる値にプログラム可能に調整される。
ングモードコントローラが、前方シークモードおよび後
方シークモードで動作することによって、前記リードヘ
ッドを現在のトラックから選択されたトラックへと移動
させ、かつ（ｂ）前記第１および前記第２の利得が、該
前方シークモードおよび該後方シークモードに対応する
それぞれ異なる値にプログラム可能に調整される。
【００３６】ある実施形態では、前記スライディングモ
ードコントローラが、（ａ）アクチュエータ速度誤差信
号Ｘｖを受け取るように接続された第２の入力と、
（ｂ）該アクチュエータ速度誤差信号Ｘｖに比例する第
２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と第２の位
相状態軌跡との間の第２の所定の関係に従って、第３の
利得、または第４の利得を選択的に掛け合わせることに
より、第２の比例位相状態信号を発生する、第２のスイ
ッチング利得ブロックと、（ｃ）アクチュエータ加速信
号Ｘαを受け取るように接続された第３の入力と、
（ｄ）該アクチュエータ加速信号Ｘαに比例する第３の
位相状態信号に、該第３の位相状態信号と該第２の位相
状態軌跡との間の第３の所定の関係に従って、第５の利
得、または第６の利得を選択的に掛け合わせることによ
り、前記第１の比例位相状態信号、該第２の比例位相状
態信号、および前記積分された位相状態信号に加算され
る第３の比例位相状態信号を発生し、それにより前記モ
ータ制御信号を発生する、第３のスイッチング利得ブロ
ックと、をさらに備えている。
ードコントローラが、（ａ）アクチュエータ速度誤差信
号Ｘｖを受け取るように接続された第２の入力と、
（ｂ）該アクチュエータ速度誤差信号Ｘｖに比例する第
２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と第２の位
相状態軌跡との間の第２の所定の関係に従って、第３の
利得、または第４の利得を選択的に掛け合わせることに
より、第２の比例位相状態信号を発生する、第２のスイ
ッチング利得ブロックと、（ｃ）アクチュエータ加速信
号Ｘαを受け取るように接続された第３の入力と、
（ｄ）該アクチュエータ加速信号Ｘαに比例する第３の
位相状態信号に、該第３の位相状態信号と該第２の位相
状態軌跡との間の第３の所定の関係に従って、第５の利
得、または第６の利得を選択的に掛け合わせることによ
り、前記第１の比例位相状態信号、該第２の比例位相状
態信号、および前記積分された位相状態信号に加算され
る第３の比例位相状態信号を発生し、それにより前記モ
ータ制御信号を発生する、第３のスイッチング利得ブロ
ックと、をさらに備えている。
【００３７】本発明による光ディスクドライブ記憶シス
テムは、ディジタルデータを記録する光ディスクドライ
ブ記憶システムであって、（ａ）複数のデータトラック
がその上に記録されている、少なくとも１つの回転する
光ディスクと、（ｂ）該光ディスク上に位置づけられ、
該光ディスクから該ディジタルデータを読み出す光リー
ドヘッドと、（ｃ）該リードヘッドに接続されており、
該リードヘッドを該光ディスクの上に位置づけるアクチ
ュエータと、（ｄ）該アクチュエータに接続されてお
り、モータ制御信号を受け取る入力を有するモータであ
って、該アクチュエータの動きを制御するモータと、
（ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する位相状
態発生器と、（ｆ）該少なくとも１つの位相状態信号に
応答して、該モータ制御信号を発生するスライディング
モードコントローラであって、（ａ’）第１のアクチュ
エータ位相状態信号を受け取るように接続され、第１お
よび第２の利得値を有する第１のスイッチング利得ブロ
ック、（ｂ’）アクチュエータ位置誤差信号Ｘ１を受け
取るように接続され、第３および第４の利得値を有する
第２のスイッチング利得ブロック、および（ｃ’）第２
のシークモードの少なくとも一部の間は該第２のスイッ
チング利得ブロックの効果を減衰させる手段、を含むス
ライディングモードコントローラと、を備えており、そ
のことにより上記目的が達成される。
テムは、ディジタルデータを記録する光ディスクドライ
ブ記憶システムであって、（ａ）複数のデータトラック
がその上に記録されている、少なくとも１つの回転する
光ディスクと、（ｂ）該光ディスク上に位置づけられ、
該光ディスクから該ディジタルデータを読み出す光リー
ドヘッドと、（ｃ）該リードヘッドに接続されており、
該リードヘッドを該光ディスクの上に位置づけるアクチ
ュエータと、（ｄ）該アクチュエータに接続されてお
り、モータ制御信号を受け取る入力を有するモータであ
って、該アクチュエータの動きを制御するモータと、
（ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する位相状
態発生器と、（ｆ）該少なくとも１つの位相状態信号に
応答して、該モータ制御信号を発生するスライディング
モードコントローラであって、（ａ’）第１のアクチュ
エータ位相状態信号を受け取るように接続され、第１お
よび第２の利得値を有する第１のスイッチング利得ブロ
ック、（ｂ’）アクチュエータ位置誤差信号Ｘ１を受け
取るように接続され、第３および第４の利得値を有する
第２のスイッチング利得ブロック、および（ｃ’）第２
のシークモードの少なくとも一部の間は該第２のスイッ
チング利得ブロックの効果を減衰させる手段、を含むス
ライディングモードコントローラと、を備えており、そ
のことにより上記目的が達成される。
【００３８】本発明によるディジタルデータを記録する
光ディスクドライブ記憶システムは、（ａ）複数のデー
タトラックがその上に記録されている、少なくとも１つ
の回転する光ディスクと、（ｂ）該光ディスク上に位置
づけられ、該光ディスクから該ディジタルデータを読み
出す光リードヘッドと、（ｃ）該リードヘッドに接続さ
れており、該リードヘッドを該光ディスクの上に位置づ
けるアクチュエータと、（ｄ）該アクチュエータに接続
されており、モータ制御信号を受け取る入力を有するモ
ータであって、該アクチュエータの動きを制御するモー
タと、（ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する
位相状態発生器と、（ｆ）該少なくとも１つの位相状態
信号に応答して、該モータ制御信号を発生するスライデ
ィングモードコントローラであって、（ａ’）推定され
たアクチュエータ位置と、所望のアクチュエータ位置と
の間の差を示すアクチュエータ位置誤差信号Ｘ１を受け
取るように接続された第１の入力、（ｂ’）該アクチュ
エータ位置誤差信号Ｘ１に応答する第１の位相状態信号
に、該第１の位相状態信号と第１の位相状態軌跡との間
の第１の所定の関係σに従って、第１の利得、または第
２の利得を選択的に掛け合わせることにより、第１の比
例位相状態信号を発生する、第１のスイッチング利得ブ
ロック、および（ｃ’）該第１の比例位相状態信号に応
答して計算された制御信号に、該第１の所定の関係σに
応じて位相状態軌跡信号を掛け合わせることにより、該
モータに印加されるモータ制御信号を発生する、乗算
器、を含むスライディングモードコントローラと、を備
えており、そのことにより上記目的が達成される。
光ディスクドライブ記憶システムは、（ａ）複数のデー
タトラックがその上に記録されている、少なくとも１つ
の回転する光ディスクと、（ｂ）該光ディスク上に位置
づけられ、該光ディスクから該ディジタルデータを読み
出す光リードヘッドと、（ｃ）該リードヘッドに接続さ
れており、該リードヘッドを該光ディスクの上に位置づ
けるアクチュエータと、（ｄ）該アクチュエータに接続
されており、モータ制御信号を受け取る入力を有するモ
ータであって、該アクチュエータの動きを制御するモー
タと、（ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する
位相状態発生器と、（ｆ）該少なくとも１つの位相状態
信号に応答して、該モータ制御信号を発生するスライデ
ィングモードコントローラであって、（ａ’）推定され
たアクチュエータ位置と、所望のアクチュエータ位置と
の間の差を示すアクチュエータ位置誤差信号Ｘ１を受け
取るように接続された第１の入力、（ｂ’）該アクチュ
エータ位置誤差信号Ｘ１に応答する第１の位相状態信号
に、該第１の位相状態信号と第１の位相状態軌跡との間
の第１の所定の関係σに従って、第１の利得、または第
２の利得を選択的に掛け合わせることにより、第１の比
例位相状態信号を発生する、第１のスイッチング利得ブ
ロック、および（ｃ’）該第１の比例位相状態信号に応
答して計算された制御信号に、該第１の所定の関係σに
応じて位相状態軌跡信号を掛け合わせることにより、該
モータに印加されるモータ制御信号を発生する、乗算
器、を含むスライディングモードコントローラと、を備
えており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３９】ある実施形態では、前記所定の関係σの符
号が積分されることによって、前記位相状態軌跡信号を
発生する。
号が積分されることによって、前記位相状態軌跡信号を
発生する。
【００４０】ある実施形態では、前記スライディングモ
ードコントローラが、（ａ）アクチュエータ位置誤差速
度信号Ｘ２を受け取るように接続された第２の入力と、
（ｂ）該アクチュエータ位置誤差速度信号Ｘ２に比例す
る第２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と前記
第１の位相状態軌跡との間の第２の所定の関係σに従っ
て、第３の利得、または第４の利得を選択的に掛け合わ
せることにより、第２の比例位相状態信号を発生する、
第２のスイッチング利得ブロックと、（ｃ）前記第１の
比例位相状態信号を該第２の比例位相状態信号に加算す
ることによって、前記計算された制御信号を発生する加
算器と、をさらに含んでいる。
ードコントローラが、（ａ）アクチュエータ位置誤差速
度信号Ｘ２を受け取るように接続された第２の入力と、
（ｂ）該アクチュエータ位置誤差速度信号Ｘ２に比例す
る第２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と前記
第１の位相状態軌跡との間の第２の所定の関係σに従っ
て、第３の利得、または第４の利得を選択的に掛け合わ
せることにより、第２の比例位相状態信号を発生する、
第２のスイッチング利得ブロックと、（ｃ）前記第１の
比例位相状態信号を該第２の比例位相状態信号に加算す
ることによって、前記計算された制御信号を発生する加
算器と、をさらに含んでいる。
【００４１】ある実施形態では、（ａ）前記第１の位相
状態軌跡が、第１および第２の軌跡部分を有しており、
かつ（ｂ）前記第１および前記第２の利得が、該第１お
よび該第２の軌跡部分に対応するそれぞれ異なる値にプ
ログラム可能に調整される。
状態軌跡が、第１および第２の軌跡部分を有しており、
かつ（ｂ）前記第１および前記第２の利得が、該第１お
よび該第２の軌跡部分に対応するそれぞれ異なる値にプ
ログラム可能に調整される。
【００４２】ある実施形態では、（ａ）前記スライディ
ングモードコントローラが、前方シークモードと後方シ
ークモードでは、前記リードヘッドを現在のトラックか
ら選択されたトラックへと移動させるように動作し、ト
ラッキングモードでは、該リードヘッドを、該選択され
たトラックのセンタライン上に実質的に一致させ続ける
ように動作し、かつ（ｂ）前記第１および前記第２の利
得が、該前方シークモードおよび該後方シークモードに
対応するそれぞれ異なる値にプログラム可能に調整され
る。
ングモードコントローラが、前方シークモードと後方シ
ークモードでは、前記リードヘッドを現在のトラックか
ら選択されたトラックへと移動させるように動作し、ト
ラッキングモードでは、該リードヘッドを、該選択され
たトラックのセンタライン上に実質的に一致させ続ける
ように動作し、かつ（ｂ）前記第１および前記第２の利
得が、該前方シークモードおよび該後方シークモードに
対応するそれぞれ異なる値にプログラム可能に調整され
る。
【００４３】ある実施形態では、前記スライディングモ
ードコントローラが、（ａ）アクチュエータ速度誤差信
号Ｘｖを受け取るように接続された第２の入力と、
（ｂ）該アクチュエータ速度誤差信号Ｘｖに比例する第
２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と第２の位
相状態軌跡との間の第２の所定の関係σに従って、第３
の利得、または第４の利得を選択的に掛け合わせること
により、第２の比例位相状態信号を発生する、第２のス
イッチング利得ブロックと、（ｃ）アクチュエータ加速
信号Ｘαを受け取るように接続された第３の入力と、
（ｄ）該アクチュエータ加速信号Ｘαに比例する第３の
位相状態信号に、該第３の位相状態信号と該第２の位相
状態軌跡との間の第３の所定の関係σに従って、第５の
利得、または第６の利得を選択的に掛け合わせることに
より、前記第１の比例位相状態信号および該第２の比例
位相状態信号に加算される第３の比例位相状態信号を発
生し、それにより前記計算された制御信号を発生する、
第３のスイッチング利得ブロックと、をさらに含んでい
る。
ードコントローラが、（ａ）アクチュエータ速度誤差信
号Ｘｖを受け取るように接続された第２の入力と、
（ｂ）該アクチュエータ速度誤差信号Ｘｖに比例する第
２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と第２の位
相状態軌跡との間の第２の所定の関係σに従って、第３
の利得、または第４の利得を選択的に掛け合わせること
により、第２の比例位相状態信号を発生する、第２のス
イッチング利得ブロックと、（ｃ）アクチュエータ加速
信号Ｘαを受け取るように接続された第３の入力と、
（ｄ）該アクチュエータ加速信号Ｘαに比例する第３の
位相状態信号に、該第３の位相状態信号と該第２の位相
状態軌跡との間の第３の所定の関係σに従って、第５の
利得、または第６の利得を選択的に掛け合わせることに
より、前記第１の比例位相状態信号および該第２の比例
位相状態信号に加算される第３の比例位相状態信号を発
生し、それにより前記計算された制御信号を発生する、
第３のスイッチング利得ブロックと、をさらに含んでい
る。
【００４４】ある実施形態では、前記スライディングモ
ードコントローラが、前記アクチュエータ位置誤差信号
Ｘ１を積分することによって、前記第１の比例位相状態
信号に加算される積分された信号を発生し、それにより
前記計算された制御信号を発生する積分器をさらに備え
ている。
ードコントローラが、前記アクチュエータ位置誤差信号
Ｘ１を積分することによって、前記第１の比例位相状態
信号に加算される積分された信号を発生し、それにより
前記計算された制御信号を発生する積分器をさらに備え
ている。
【００４５】ある実施形態では、（ａ）前記第１の位相
状態軌跡が所定の境界層を有しており、かつ（ｂ）前記
第１の所定の関係σが、該境界層に対して計算される。
状態軌跡が所定の境界層を有しており、かつ（ｂ）前記
第１の所定の関係σが、該境界層に対して計算される。
【００４６】ある実施形態では、前記第１の位相状態信
号が位相平面の原点に収束する時に、前記境界層が、該
位相平面の該原点に収束する。
号が位相平面の原点に収束する時に、前記境界層が、該
位相平面の該原点に収束する。
【００４７】ある実施形態では、前記境界層が、前記位
相状態軌跡に加算される所定の定数である。
相状態軌跡に加算される所定の定数である。
【００４８】ある実施形態では、前記境界層が、前記位
相状態信号を用いて計算される。
相状態信号を用いて計算される。
【００４９】本発明による回転するディスク記憶媒体上
にリードヘッドを位置づけるスライディングモードコン
トローラは、（ａ）位相状態を受け取るように接続され
た入力と、（ｂ）該位相状態に、該位相状態と位相状態
軌跡との間の所定の関係に従って、第１の利得値、また
は第２の利得値を選択的に掛け合わせるスイッチング乗
算器であって、該第１および該第２の利得値が、２nの
集合（ここで、ｎは整数である）から選択される、スイ
ッチング乗算器と、（ｃ）アクチュエータ制御信号を該
スイッチング乗算器から出力することによって、該リー
ドヘッドの位置を制御する出力と、を備えており、その
ことにより上記目的が達成される。
にリードヘッドを位置づけるスライディングモードコン
トローラは、（ａ）位相状態を受け取るように接続され
た入力と、（ｂ）該位相状態に、該位相状態と位相状態
軌跡との間の所定の関係に従って、第１の利得値、また
は第２の利得値を選択的に掛け合わせるスイッチング乗
算器であって、該第１および該第２の利得値が、２nの
集合（ここで、ｎは整数である）から選択される、スイ
ッチング乗算器と、（ｃ）アクチュエータ制御信号を該
スイッチング乗算器から出力することによって、該リー
ドヘッドの位置を制御する出力と、を備えており、その
ことにより上記目的が達成される。
【００５０】以下に作用を説明する。本発明の光ディス
ク記憶システムは、フォーカスキャプチャ、フォーカス
トラッキング、トラックシークおよびセンタライントラ
ッキングのあいだ光リードヘッドアセンブリを光ディス
ク上でアクチュエートするスライディングモードコント
ローラを備えている。このスライディングモードコント
ローラは、ある位相状態（例えば、リードヘッドの位置
誤差および速度）を当てはめることにより所定の位相状
態軌跡に追従するために正および負のフィードバックを
切り替えて動作する非線形制御システムである。この正
および負のフィードバックの利得は、所定の範囲内にあ
りさえすればよいので、２nの利得値が実現される。こ
れにより、利得乗算器の複雑さおよびコストを大幅に低
減することができる。
ク記憶システムは、フォーカスキャプチャ、フォーカス
トラッキング、トラックシークおよびセンタライントラ
ッキングのあいだ光リードヘッドアセンブリを光ディス
ク上でアクチュエートするスライディングモードコント
ローラを備えている。このスライディングモードコント
ローラは、ある位相状態（例えば、リードヘッドの位置
誤差および速度）を当てはめることにより所定の位相状
態軌跡に追従するために正および負のフィードバックを
切り替えて動作する非線形制御システムである。この正
および負のフィードバックの利得は、所定の範囲内にあ
りさえすればよいので、２nの利得値が実現される。こ
れにより、利得乗算器の複雑さおよびコストを大幅に低
減することができる。
【００５１】このようにして得られたサーボ制御システ
ムは、従来の適応線形コントローラよりもずっと低いコ
ストで、光リードヘッドをアクチュエートする際に伴う
固有の問題点の多くを克服することができる。具体的に
は、温度やボルトドリフトのようなさまざまな要因によ
り発生するパラメータの変化、および個々のディスクド
ライブ間に起こるパラメータの変化をロバストな補償手
段を提供することができる。さらには、スライディング
モード制御により、フォーカスキャプチャのあいだにサ
ーボループを閉じる際に伴う遷移と同様に、外部負荷に
よる外乱によりもたらされる遷移をもよりよく補償する
ことができる。また、スライディングモード制御は、フ
ォーカストラッキングとセンタライントラッキングサー
ボループとの間の上述した光結合問題に対して従来ほど
複雑ではない解決策を提供することができる。
ムは、従来の適応線形コントローラよりもずっと低いコ
ストで、光リードヘッドをアクチュエートする際に伴う
固有の問題点の多くを克服することができる。具体的に
は、温度やボルトドリフトのようなさまざまな要因によ
り発生するパラメータの変化、および個々のディスクド
ライブ間に起こるパラメータの変化をロバストな補償手
段を提供することができる。さらには、スライディング
モード制御により、フォーカスキャプチャのあいだにサ
ーボループを閉じる際に伴う遷移と同様に、外部負荷に
よる外乱によりもたらされる遷移をもよりよく補償する
ことができる。また、スライディングモード制御は、フ
ォーカストラッキングとセンタライントラッキングサー
ボループとの間の上述した光結合問題に対して従来ほど
複雑ではない解決策を提供することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】本発明の上記局面および利点、な
らびにその他の局面および利点は、添付の図面を参照し
ながら以下に述べる本発明の詳細な説明を読めば、より
よく理解することができるであろう。
らびにその他の局面および利点は、添付の図面を参照し
ながら以下に述べる本発明の詳細な説明を読めば、より
よく理解することができるであろう。
【００５３】（システムの概観）図８は、粗いシーク動
作を実現する本発明の光ディスクドライブサーボ制御シ
ステムの概観である。スピンモータ１３は、光リードヘ
ッドアセンブリ８上で、その上にコンピュータデータが
記録された光ディスク１４を回転させる。リードヘッド
アセンブリ８は、図１を参照して説明したように、レー
ザビームをディスク上にフォーカシングする対物レンズ
（ＯＬ）５を備えている。粗シーク動作のあいだ、リー
ドヘッドアセンブリ８は、ディスク１４の下をリードス
クリュー９に沿って、選択されたトラックの下に位置す
るまで半径方向にスライドする。ＤＣモータ（ＤＣＭ）
１５は、粗シーク動作を達成するためにリードスクリュ
ー９を回転させる。ＲＦリード信号１７をリードヘッド
８から受け取るように接続されたトラックカウンタ１６
は、トラックの横断を検出し、推定されたリードヘッド
トラック位置１８Ａを発生する。トラックカウンタ１６
の代わりに、リードヘッドトラック位置を検出するため
の他のよく知られた方法、例えばシャフトエンコーダま
たはホールセンサのようなものを用いてもよい。状態推
定器１９は、推定されたトラック位置１８ＡおよびＤＣ
Ｍモータ制御信号２４を処理することによって、より正
確な推定された位置（Ｅｓｔ．ＰＯＳ）１８Ｂを発生す
る。このＥｓｔ．ＰＯＳ １８Ｂは、基準位置（Ｒｅ
ｆ．ＰＯＳ）２０およびＯＬキャリッジユニットＶＣＭ
制御信号２６（ローパスフィルタ２５の後）から加算器
２１で引かれることによって、位置誤差信号Ｘ１ ２２
を発生する。基準位置（Ｒｅｆ．ＰＯＳ）２０は、デー
タが読み出されるべき選択されたトラックを示す。スラ
イディングモードコントローラ２３は、位置誤差Ｘ１
２２に応答して、ＤＣＭ １５に与えられるモータ制御
信号Ｕ ２４を計算し、それによりリードヘッド８を選
択されたトラックへとスライドさせる。
作を実現する本発明の光ディスクドライブサーボ制御シ
ステムの概観である。スピンモータ１３は、光リードヘ
ッドアセンブリ８上で、その上にコンピュータデータが
記録された光ディスク１４を回転させる。リードヘッド
アセンブリ８は、図１を参照して説明したように、レー
ザビームをディスク上にフォーカシングする対物レンズ
（ＯＬ）５を備えている。粗シーク動作のあいだ、リー
ドヘッドアセンブリ８は、ディスク１４の下をリードス
クリュー９に沿って、選択されたトラックの下に位置す
るまで半径方向にスライドする。ＤＣモータ（ＤＣＭ）
１５は、粗シーク動作を達成するためにリードスクリュ
ー９を回転させる。ＲＦリード信号１７をリードヘッド
８から受け取るように接続されたトラックカウンタ１６
は、トラックの横断を検出し、推定されたリードヘッド
トラック位置１８Ａを発生する。トラックカウンタ１６
の代わりに、リードヘッドトラック位置を検出するため
の他のよく知られた方法、例えばシャフトエンコーダま
たはホールセンサのようなものを用いてもよい。状態推
定器１９は、推定されたトラック位置１８ＡおよびＤＣ
Ｍモータ制御信号２４を処理することによって、より正
確な推定された位置（Ｅｓｔ．ＰＯＳ）１８Ｂを発生す
る。このＥｓｔ．ＰＯＳ １８Ｂは、基準位置（Ｒｅ
ｆ．ＰＯＳ）２０およびＯＬキャリッジユニットＶＣＭ
制御信号２６（ローパスフィルタ２５の後）から加算器
２１で引かれることによって、位置誤差信号Ｘ１ ２２
を発生する。基準位置（Ｒｅｆ．ＰＯＳ）２０は、デー
タが読み出されるべき選択されたトラックを示す。スラ
イディングモードコントローラ２３は、位置誤差Ｘ１
２２に応答して、ＤＣＭ １５に与えられるモータ制御
信号Ｕ ２４を計算し、それによりリードヘッド８を選
択されたトラックへとスライドさせる。
【００５４】光ディスク記憶システムに用いられるトラ
ックカウンタ１６は、当業者にはよく知られており、そ
のようなカウンタは、例えば、米国特許第５，４０６，
５３５号に開示されている。この特許の開示内容をここ
では参考として援用する。
ックカウンタ１６は、当業者にはよく知られており、そ
のようなカウンタは、例えば、米国特許第５，４０６，
５３５号に開示されている。この特許の開示内容をここ
では参考として援用する。
【００５５】状態推定器１９は、記録チャネルにおける
ノイズによって生じたトラック位置情報の誤差、および
トラック位置トランスデューサ（トラックカウンタ１
６）によって発生された誤差をフィルタリングする。図
１７に示されるスライディングモードコントローラの実
施形態で、位置誤差速度位相状態Ｘ２を発生するために
は、微分器１０２の代わりに、この状態推定器１９を用
いることもできる。状態推定器は当業者にはよく知られ
ており、米国特許第４，６７９，１０３号に記載された
一例がある。その開示をここでは参考として援用する。
状態推定器に加え、本発明の範囲からはずれることな
く、他のよく知られた技術を用いて、アクチュエータ位
相状態を発生させることができる。
ノイズによって生じたトラック位置情報の誤差、および
トラック位置トランスデューサ（トラックカウンタ１
６）によって発生された誤差をフィルタリングする。図
１７に示されるスライディングモードコントローラの実
施形態で、位置誤差速度位相状態Ｘ２を発生するために
は、微分器１０２の代わりに、この状態推定器１９を用
いることもできる。状態推定器は当業者にはよく知られ
ており、米国特許第４，６７９，１０３号に記載された
一例がある。その開示をここでは参考として援用する。
状態推定器に加え、本発明の範囲からはずれることな
く、他のよく知られた技術を用いて、アクチュエータ位
相状態を発生させることができる。
【００５６】次に図９を参照すれば、フォーカスキャプ
チャ、フォーカストラッキング、微細なシークおよびセ
ンタライントラッキングのために用いられる本発明のス
ライディングモード制御システムが示されている。図１
を参照して上で説明したように、リードヘッドアセンブ
リ８は、レーザビームをディスク１４上にフォーカシン
グする対物レンズ（ＯＬ）５と、ＲＦリード信号１７お
よび非点較差フォーカス誤差信号２７を発生する４分割
光検出器６と、およびトラッキング誤差信号（２８Ａ、
２８Ｂ）を発生する２つのフォトダイオード（７Ａ、７
Ｂ）とを有する。
チャ、フォーカストラッキング、微細なシークおよびセ
ンタライントラッキングのために用いられる本発明のス
ライディングモード制御システムが示されている。図１
を参照して上で説明したように、リードヘッドアセンブ
リ８は、レーザビームをディスク１４上にフォーカシン
グする対物レンズ（ＯＬ）５と、ＲＦリード信号１７お
よび非点較差フォーカス誤差信号２７を発生する４分割
光検出器６と、およびトラッキング誤差信号（２８Ａ、
２８Ｂ）を発生する２つのフォトダイオード（７Ａ、７
Ｂ）とを有する。
【００５７】ＦＥＳ発生器２９は、４分割光検出器６か
らのフォーカス誤差信号２７に応答して、ＯＬ ＶＣＭ
（１０Ａ、１０Ｂ）に与えられるモータ制御信号３２を
発生するスライディングモードコントローラ３１に与え
られるフォーカス誤差信号３０を発生する。上述のよう
に、ＲＦリード信号は（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）として計算さ
れ、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）３０は、（Ａ＋Ｃ）
−（Ｂ＋Ｄ）として計算される。ＴＥＳ発生器３３は、
トラッキング誤差信号（２８Ａ、２８Ｂ）に応答して、
上述のように（Ｆ−Ｅ）として計算されるセンタライン
トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）３４を発生する。
らのフォーカス誤差信号２７に応答して、ＯＬ ＶＣＭ
（１０Ａ、１０Ｂ）に与えられるモータ制御信号３２を
発生するスライディングモードコントローラ３１に与え
られるフォーカス誤差信号３０を発生する。上述のよう
に、ＲＦリード信号は（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）として計算さ
れ、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）３０は、（Ａ＋Ｃ）
−（Ｂ＋Ｄ）として計算される。ＴＥＳ発生器３３は、
トラッキング誤差信号（２８Ａ、２８Ｂ）に応答して、
上述のように（Ｆ−Ｅ）として計算されるセンタライン
トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）３４を発生する。
【００５８】初期フォーカス位置をキャプチャするため
に、スライディングモードコントローラ３１は、ディア
クティベートされて（つまりフォーカスサーボループが
開けられて）、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、フ
ォーカスがずれるまでＯＬキャリッジユニット１１をデ
ィスク１４から離すように動かす。それからループが開
いたままで、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、図４
の直線領域によって規定されるその引き込み範囲内にＯ
Ｌ ５が入っていることをＦＥＳ ３０が示すまで、ＯＬ
５をディスクに向かってゆっくりと動かす。フォーカ
スサーボループは、それから閉じられて、スライディン
グモードコントローラ３１は、インフォーカス位置をト
ラッキングし始める。
に、スライディングモードコントローラ３１は、ディア
クティベートされて（つまりフォーカスサーボループが
開けられて）、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、フ
ォーカスがずれるまでＯＬキャリッジユニット１１をデ
ィスク１４から離すように動かす。それからループが開
いたままで、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）は、図４
の直線領域によって規定されるその引き込み範囲内にＯ
Ｌ ５が入っていることをＦＥＳ ３０が示すまで、ＯＬ
５をディスクに向かってゆっくりと動かす。フォーカ
スサーボループは、それから閉じられて、スライディン
グモードコントローラ３１は、インフォーカス位置をト
ラッキングし始める。
【００５９】シーク距離が５０トラックより短い、微細
なシーク動作については、ＯＬキャリッジユニット１１
は、スレッドアセンブリ８全体を動かす必要なしに全体
のシークをおこなうことができる。トラックカウンタ１
６および状態推定器１９は、粗いシーク動作の場合と同
じように動作し、位置誤差Ｘ１ ３５は、加算器３６に
おいてＥｓｔ．ＰＯＳ １８ＢおよびＴＥＳ ３４を基準
位置（Ｒｅｆ．ＰＯＳ）２０から引くことによって発生
される。スライディングモードコントローラ３７は、位
置誤差Ｘ１ ３５に応答して、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１
０Ｂ）に与えられるモータ制御信号２６を発生し、これ
によりＯＬキャリッジユニット１１を選択されたトラッ
クの向きに回転する。微細なシーク動作の終わりに、Ｏ
Ｌ ＶＣＭ制御信号２６は、加算器２１において図８の
スレッドサーボ制御システムに与えられ、これによって
ＯＬキャリッジユニット１１が再びその中央位置に存在
するまでスレッドアセンブリ８を選択されたトラックに
向けて移動させる。
なシーク動作については、ＯＬキャリッジユニット１１
は、スレッドアセンブリ８全体を動かす必要なしに全体
のシークをおこなうことができる。トラックカウンタ１
６および状態推定器１９は、粗いシーク動作の場合と同
じように動作し、位置誤差Ｘ１ ３５は、加算器３６に
おいてＥｓｔ．ＰＯＳ １８ＢおよびＴＥＳ ３４を基準
位置（Ｒｅｆ．ＰＯＳ）２０から引くことによって発生
される。スライディングモードコントローラ３７は、位
置誤差Ｘ１ ３５に応答して、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１
０Ｂ）に与えられるモータ制御信号２６を発生し、これ
によりＯＬキャリッジユニット１１を選択されたトラッ
クの向きに回転する。微細なシーク動作の終わりに、Ｏ
Ｌ ＶＣＭ制御信号２６は、加算器２１において図８の
スレッドサーボ制御システムに与えられ、これによって
ＯＬキャリッジユニット１１が再びその中央位置に存在
するまでスレッドアセンブリ８を選択されたトラックに
向けて移動させる。
【００６０】（動作原理）スライディングモードコント
ローラの動作は、図１０を参照すれば理解されよう。示
されているのは、必ずしも大きさが等しくない正の利得
４７および負の利得４８の間で切り替える（４６）例示
的なスライディングモードコントローラ４５によって制
御される２次のシステム４４の例である。位置誤差Ｘ１
４９は、加算器５０の出力において、制御されるシス
テムの推定された位置５１を所望の位置基準位置５２か
ら引くことによって発生される。位置誤差Ｘ１ ４９
は、スイッチ４６の状態に依存して正の利得４７または
負の利得４８により乗算されることによって、制御され
るシステム４４への入力として加速コマンド５３を発生
する。積分器５４の出力は、制御されるシステム４４の
速度であり、これは、位置誤差速度−Ｘ２ ５５の負で
もある。スイッチ４６が正の利得４７を選択するとき、
負帰還システムであり、スイッチ４６が負の利得４８を
選択するとき、正帰還システムである。その個別の構成
において、システムは不安定である。しかしシステム
は、２つの構成間で繰り返しスイッチングすることによ
って安定にすることができる。
ローラの動作は、図１０を参照すれば理解されよう。示
されているのは、必ずしも大きさが等しくない正の利得
４７および負の利得４８の間で切り替える（４６）例示
的なスライディングモードコントローラ４５によって制
御される２次のシステム４４の例である。位置誤差Ｘ１
４９は、加算器５０の出力において、制御されるシス
テムの推定された位置５１を所望の位置基準位置５２か
ら引くことによって発生される。位置誤差Ｘ１ ４９
は、スイッチ４６の状態に依存して正の利得４７または
負の利得４８により乗算されることによって、制御され
るシステム４４への入力として加速コマンド５３を発生
する。積分器５４の出力は、制御されるシステム４４の
速度であり、これは、位置誤差速度−Ｘ２ ５５の負で
もある。スイッチ４６が正の利得４７を選択するとき、
負帰還システムであり、スイッチ４６が負の利得４８を
選択するとき、正帰還システムである。その個別の構成
において、システムは不安定である。しかしシステム
は、２つの構成間で繰り返しスイッチングすることによ
って安定にすることができる。
【００６１】負帰還における状態空間方程式は、 ｄＸ１／ｄｔ＝Ｘ２、ｄＸ２／ｄｔ＝−ＫＸ１ （１） となる。方程式１の一般解は、 Ｘ１＝Ａｓｉｎ（Ｋｔ＋φ） （２） Ｘ２＝√ＫＡｃｏｓ（Ｋｔ＋φ） （３） となる。方程式２および３を合わせれば、 Ｘ１2／Ａ2＋Ｘ２2／ＫＡ2＝１ （４） となる。方程式４の位相平面プロットは、図１１に示す
ように離心率Ａおよび√（ＫＡ）をもつ楕円の組であ
る。
ように離心率Ａおよび√（ＫＡ）をもつ楕円の組であ
る。
【００６２】正帰還における状態空間方程式は、 ｄＸ１／ｄｔ＝Ｘ２、ｄＸ２／ｄｔ＝＋ＫＸ１ （５） となる。方程式５の解は、 Ｘ１＝Ｂ１ｅ√K・t＋Ｂ２ｅ-√K・t、 Ｘ２＝√Ｋ・Ｂ１ｅ√K・t−ＫＢ２ｅ-√K・t （６） のようになる。方程式５および６を合わせれば、 Ｘ１2／４Ｂ１Ｂ２−Ｘ２2／４ＫＢ１Ｂ２＝１ （７） のようになる。方程式７の位相平面プロットは、図１１
に示すように２つの漸近線をもつ双曲線の組である。
に示すように２つの漸近線をもつ双曲線の組である。
【００６３】方程式４および７の２つの個々の位相平面
の軌跡は、不安定なシステムになる。なぜなら位相状態
は原点に決して到達しないからである。しかし負および
正帰還の軌跡の交点において規定される第３の位相軌跡
（third phase trajectory）に沿って位相状態を駆動す
ることによって原点に到達することも可能である。これ
は、位相状態が所定の第３位相軌跡に従うように、現在
の位相状態値に応答して正および負の利得の間をスイッ
チングすることによって実現できる。
の軌跡は、不安定なシステムになる。なぜなら位相状態
は原点に決して到達しないからである。しかし負および
正帰還の軌跡の交点において規定される第３の位相軌跡
（third phase trajectory）に沿って位相状態を駆動す
ることによって原点に到達することも可能である。これ
は、位相状態が所定の第３位相軌跡に従うように、現在
の位相状態値に応答して正および負の利得の間をスイッ
チングすることによって実現できる。
【００６４】スイッチング動作は、図１２を参照すれば
理解される。ここで所定の第３の位相軌跡は、直線部分
６０として示されている。新しいトラックが選択される
と、初期ヘッド位置誤差は点Ａにあり、制御システム
は、最初は、正の利得を選択するようにスイッチングさ
れている（つまり負帰還である）。ヘッドが選択された
トラックに向かって加速し始めると、位相状態は、負帰
還モードの円弧状の軌跡６４に従う。位相状態が交点Ｂ
において第３の位相軌跡６０の始点に達するとき、スラ
イディングモードコントローラは負の利得に切り替わ
り、位相状態は正帰還モードの双曲線の軌跡６６に従う
ようになる。位相状態が点Ｃにおいて第３の位相軌跡６
０を横切るとき、コントローラは、正の利得に再び切り
替わり、位相状態を円弧６８に沿って、第３の位相軌跡
６０に向かって戻るように駆動される。このスイッチン
グ動作は、位相状態が直線部分６０に沿って、位相平面
の原点に向かってスライドするように繰り返される。位
相状態が位相平面の原点から所定の最小距離内にあると
き、システムは、トラッキングモードに切り替わる。こ
のモードでは、位相状態が位相平面の原点近くにあるよ
うにするために、スライディングモードコントローラが
正および負帰還の間を繰り返しスイッチングし、それに
よりリードヘッド８が選択されたトラックのセンタライ
ン上に一致させ続ける。
理解される。ここで所定の第３の位相軌跡は、直線部分
６０として示されている。新しいトラックが選択される
と、初期ヘッド位置誤差は点Ａにあり、制御システム
は、最初は、正の利得を選択するようにスイッチングさ
れている（つまり負帰還である）。ヘッドが選択された
トラックに向かって加速し始めると、位相状態は、負帰
還モードの円弧状の軌跡６４に従う。位相状態が交点Ｂ
において第３の位相軌跡６０の始点に達するとき、スラ
イディングモードコントローラは負の利得に切り替わ
り、位相状態は正帰還モードの双曲線の軌跡６６に従う
ようになる。位相状態が点Ｃにおいて第３の位相軌跡６
０を横切るとき、コントローラは、正の利得に再び切り
替わり、位相状態を円弧６８に沿って、第３の位相軌跡
６０に向かって戻るように駆動される。このスイッチン
グ動作は、位相状態が直線部分６０に沿って、位相平面
の原点に向かってスライドするように繰り返される。位
相状態が位相平面の原点から所定の最小距離内にあると
き、システムは、トラッキングモードに切り替わる。こ
のモードでは、位相状態が位相平面の原点近くにあるよ
うにするために、スライディングモードコントローラが
正および負帰還の間を繰り返しスイッチングし、それに
よりリードヘッド８が選択されたトラックのセンタライ
ン上に一致させ続ける。
【００６５】位相状態が図１２のスライディングライン
に従うとき、制御システムの時間領域応答は、 Ｘ１（ｔ）＝Ｘ１（ｔ１）ｅ-C(t-t1) （８） のようになる。ここでｔ１は、位相状態がスライディン
グラインに点Ｂにおいて到達する時刻である。方程式８
は、スライディングラインに沿ったシステムの平均応答
であり、これはパラメータＫの変化によって、または外
部負荷による外乱によって実質的に影響を受けない。そ
の結果、Ｋの値を決定するために、システムの正確なパ
ラメータを知る必要はない。方程式８は、以下の存在方
程式（existence equation）１１と併せて、スライディ
ングモード領域内でシステムが大局的に安定であること
を証明する。
に従うとき、制御システムの時間領域応答は、 Ｘ１（ｔ）＝Ｘ１（ｔ１）ｅ-C(t-t1) （８） のようになる。ここでｔ１は、位相状態がスライディン
グラインに点Ｂにおいて到達する時刻である。方程式８
は、スライディングラインに沿ったシステムの平均応答
であり、これはパラメータＫの変化によって、または外
部負荷による外乱によって実質的に影響を受けない。そ
の結果、Ｋの値を決定するために、システムの正確なパ
ラメータを知る必要はない。方程式８は、以下の存在方
程式（existence equation）１１と併せて、スライディ
ングモード領域内でシステムが大局的に安定であること
を証明する。
【００６６】スライディングモードコントローラは、位
相状態値を観察することによって正および負の利得間で
いつスイッチングすべきかを決定する。図１２の直線位
相軌跡は、 Ｘ２＝−Ｃ・Ｘ１ （９） となり、ここで定数Ｃは、直線部分６０の傾きである。
位相状態を観察することによって、スライディングモー
ドコントローラは、利得を σ＝Ｘ２＋Ｃ・Ｘ１＝０ （１０） となるように切り替える。スライディングモードコント
ローラは、位相状態を直線軌跡に向かって駆動するため
に、σ・Ｘ１＞０のときには正の利得に切り替え、σ・
Ｘ１＜０のときには負の利得に切り替える。
相状態値を観察することによって正および負の利得間で
いつスイッチングすべきかを決定する。図１２の直線位
相軌跡は、 Ｘ２＝−Ｃ・Ｘ１ （９） となり、ここで定数Ｃは、直線部分６０の傾きである。
位相状態を観察することによって、スライディングモー
ドコントローラは、利得を σ＝Ｘ２＋Ｃ・Ｘ１＝０ （１０） となるように切り替える。スライディングモードコント
ローラは、位相状態を直線軌跡に向かって駆動するため
に、σ・Ｘ１＞０のときには正の利得に切り替え、σ・
Ｘ１＜０のときには負の利得に切り替える。
【００６７】システムの全体の応答は、スライディング
ラインの傾きを増す（つまりＣを増す）ことによって速
くなる。しかしスライディングモード制御において重要
な制限は、第３の位相軌跡が、正および負のフィードバ
ック位相軌跡が反対の向きで交差する位相平面における
領域に制約を受けることである。図１２から、スライデ
ィングラインの傾きは、０＜Ｃ＜√Ｋに制約を受けなけ
ればならないことになる。この制約から導出されるさら
なる関係は、 ｌｉｍσ→0σ・（ｄσ／ｄｔ）＜０ （１１） となる。方程式１１は存在方程式として知られており、
正および負の利得の値を決定するために用いられる。
ラインの傾きを増す（つまりＣを増す）ことによって速
くなる。しかしスライディングモード制御において重要
な制限は、第３の位相軌跡が、正および負のフィードバ
ック位相軌跡が反対の向きで交差する位相平面における
領域に制約を受けることである。図１２から、スライデ
ィングラインの傾きは、０＜Ｃ＜√Ｋに制約を受けなけ
ればならないことになる。この制約から導出されるさら
なる関係は、 ｌｉｍσ→0σ・（ｄσ／ｄｔ）＜０ （１１） となる。方程式１１は存在方程式として知られており、
正および負の利得の値を決定するために用いられる。
【００６８】図１２の直線スライディングモード軌跡６
０は、最初は、線形フィードバックモードで動作し、初
期円弧軌跡６４がパラメータの変化および外部負荷によ
る外乱のためにドリフトするおそれがあるというデメリ
ットを有する。この問題は、動作のスライディングモー
ド領域を拡大することによって抑制することができる。
例えば、位相軌跡調整器は、図１３に示す直線部分の傾
きを連続的に調整できる。位相状態が第１のスライディ
ングライン６５に到達し、所定量の時間のあいだそれに
従ったあと、位相軌跡調整器は、定数Ｃを増すことによ
ってスライディングライン６７の傾きを増す。システム
は、部分間の遷移のあいだだけ線形モード（非スライデ
ィングモード）で動作する。結局、傾きはスライディン
グライン６９における所定の最大値に増加され、この点
において位相状態はライン６９に沿って位相平面の原点
に向かってスライドする。
０は、最初は、線形フィードバックモードで動作し、初
期円弧軌跡６４がパラメータの変化および外部負荷によ
る外乱のためにドリフトするおそれがあるというデメリ
ットを有する。この問題は、動作のスライディングモー
ド領域を拡大することによって抑制することができる。
例えば、位相軌跡調整器は、図１３に示す直線部分の傾
きを連続的に調整できる。位相状態が第１のスライディ
ングライン６５に到達し、所定量の時間のあいだそれに
従ったあと、位相軌跡調整器は、定数Ｃを増すことによ
ってスライディングライン６７の傾きを増す。システム
は、部分間の遷移のあいだだけ線形モード（非スライデ
ィングモード）で動作する。結局、傾きはスライディン
グライン６９における所定の最大値に増加され、この点
において位相状態はライン６９に沿って位相平面の原点
に向かってスライドする。
【００６９】よりロバストな実現方法は、振幅の全範囲
をカバーするように位相軌跡を定義することである。こ
れは図１４に示されている。ここで位相軌跡は、３つの
直線部分σ１ ７２、σ２ ７４およびσ３ ７６を備え
ており、 σ１＝Ｘ２−Ｃ１・（Ｘ１−ＸＩ）、 σ２＝Ｘ２−Ｘ２Ｉ、および σ３＝Ｘ２＋Ｃ２・Ｘ１ （１２） であり、ここで、 Ｘ１＝アクチュエータ位置誤差位相状態、 Ｘ２＝アクチュエータ位置誤差速度位相状態、 Ｃ１＝第１の部分の傾き、 Ｃ２＝第３の部分の傾き、 ＸＩ＝初期アクチュエータ位置誤差、および Ｘ２Ｉ＝所定の一定位置誤差速度 である。第１の直線部分σ１ ７２は、アクチュエータ
８の加速を表現し、第２の直線部分σ２ ７４は、アク
チュエータ８の一定速度を表現し、第３の部分σ３ ７
６は、選択されたトラックに向かうアクチュエータ８の
減速を表現する。
をカバーするように位相軌跡を定義することである。こ
れは図１４に示されている。ここで位相軌跡は、３つの
直線部分σ１ ７２、σ２ ７４およびσ３ ７６を備え
ており、 σ１＝Ｘ２−Ｃ１・（Ｘ１−ＸＩ）、 σ２＝Ｘ２−Ｘ２Ｉ、および σ３＝Ｘ２＋Ｃ２・Ｘ１ （１２） であり、ここで、 Ｘ１＝アクチュエータ位置誤差位相状態、 Ｘ２＝アクチュエータ位置誤差速度位相状態、 Ｃ１＝第１の部分の傾き、 Ｃ２＝第３の部分の傾き、 ＸＩ＝初期アクチュエータ位置誤差、および Ｘ２Ｉ＝所定の一定位置誤差速度 である。第１の直線部分σ１ ７２は、アクチュエータ
８の加速を表現し、第２の直線部分σ２ ７４は、アク
チュエータ８の一定速度を表現し、第３の部分σ３ ７
６は、選択されたトラックに向かうアクチュエータ８の
減速を表現する。
【００７０】上述のように、Ｃ２は０＜Ｃ２＜√Ｋに制
約されるが、これら３つの部分のすべても、やはりアク
チュエータの最大加速、一定速度および減速限界によっ
て制約を受ける。いったん位相軌跡が選択され、アクチ
ュエータの物理的な制限内に収まっていれば、コントロ
ーラは、パラメータの変化および外部負荷による外乱か
ら実質的に独立に動作する。
約されるが、これら３つの部分のすべても、やはりアク
チュエータの最大加速、一定速度および減速限界によっ
て制約を受ける。いったん位相軌跡が選択され、アクチ
ュエータの物理的な制限内に収まっていれば、コントロ
ーラは、パラメータの変化および外部負荷による外乱か
ら実質的に独立に動作する。
【００７１】最適位相平面軌跡、および本発明の好まし
い実施の形態は、図１５に示されている。この軌跡は、
実質的に放物線の加速部分σ１ ８０、直線定速度部分
σ２８２、第２の実質的に放物線の減速部分σ３ ８
４、および直線減速部分σ４８６を含み、 σ１＝Ｃ１・Ｘ２2＋Ｘ１−Ｘ１Ｉ （１３） σ２＝Ｘ２−Ｘ２Ｉ （１４） σ３＝−Ｃ２・Ｘ２2＋Ｘ１ （１５） σ４＝Ｘ２＋Ｃ３・Ｘ１ （１６） であり、ここで Ｘ１＝アクチュエータ位置誤差位相状態、 Ｘ２＝アクチュエータ位置誤差速度位相状態、 Ｃ１＝所定の加速定数、 Ｘ１Ｉ＝初期アクチュエータ位置誤差、 Ｘ２Ｉ＝所定の定位置誤差速度、 Ｃ２＝所定の減速定数、および Ｃ３＝直線減速部分の所定の傾き である。放物線減速部分σ３ ８４の傾きは、スライデ
ィングモードをサポートするには原点近傍で急すぎる
（減速が大きすぎる）ので、直線減速部分σ４ ８６は
必要である。もしトラック間のシーク距離が十分に短い
なら、直線定速度部分σ２ ８２は必要ではない（すな
わち、もし初期位置誤差が所定の閾値よりも小さいな
ら、位相状態がσ１から直接、σ３に遷移する）。
い実施の形態は、図１５に示されている。この軌跡は、
実質的に放物線の加速部分σ１ ８０、直線定速度部分
σ２８２、第２の実質的に放物線の減速部分σ３ ８
４、および直線減速部分σ４８６を含み、 σ１＝Ｃ１・Ｘ２2＋Ｘ１−Ｘ１Ｉ （１３） σ２＝Ｘ２−Ｘ２Ｉ （１４） σ３＝−Ｃ２・Ｘ２2＋Ｘ１ （１５） σ４＝Ｘ２＋Ｃ３・Ｘ１ （１６） であり、ここで Ｘ１＝アクチュエータ位置誤差位相状態、 Ｘ２＝アクチュエータ位置誤差速度位相状態、 Ｃ１＝所定の加速定数、 Ｘ１Ｉ＝初期アクチュエータ位置誤差、 Ｘ２Ｉ＝所定の定位置誤差速度、 Ｃ２＝所定の減速定数、および Ｃ３＝直線減速部分の所定の傾き である。放物線減速部分σ３ ８４の傾きは、スライデ
ィングモードをサポートするには原点近傍で急すぎる
（減速が大きすぎる）ので、直線減速部分σ４ ８６は
必要である。もしトラック間のシーク距離が十分に短い
なら、直線定速度部分σ２ ８２は必要ではない（すな
わち、もし初期位置誤差が所定の閾値よりも小さいな
ら、位相状態がσ１から直接、σ３に遷移する）。
【００７２】図１６は、２次の制御対象としてモデル化
される光ディスクサーボ制御システムを示す。スライデ
ィングモードコントローラの出力Ｕ ６０は、増幅器６
２によって増幅され、リードスクリュー９またはＯＬキ
ャリッジユニット１１をそれぞれアクチュエートするＤ
ＣＭ １５またはＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）に入力され
る。ＤＣＭ／ＶＣＭのパラメータは、 Ｋｔ＝トルク定数、 Ｋｖ＝粘性制動の係数、 Ｋｓ＝クーロン摩擦の係数、および Ｊ＝慣性 である。
される光ディスクサーボ制御システムを示す。スライデ
ィングモードコントローラの出力Ｕ ６０は、増幅器６
２によって増幅され、リードスクリュー９またはＯＬキ
ャリッジユニット１１をそれぞれアクチュエートするＤ
ＣＭ １５またはＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）に入力され
る。ＤＣＭ／ＶＣＭのパラメータは、 Ｋｔ＝トルク定数、 Ｋｖ＝粘性制動の係数、 Ｋｓ＝クーロン摩擦の係数、および Ｊ＝慣性 である。
【００７３】位置誤差位相状態Ｘ１ ６６は、加算器６
８の出力において観察され、位置誤差速度位相状態Ｘ２
は、ＤＣＭ／ＶＣＭ速度 ９２に負号をつけたものとし
て観察される。代替手段として、位置誤差速度位相状態
Ｘ２は、位置誤差信号Ｘ１６６を微分することによって
発生されてもよく、または状態推定器１９によって発生
されてもよい。図１６から、位相状態方程式は、ｄＸ１
／ｄｔ＝Ｘ２、および ｄＸ２／ｄｔ＝−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（Ｋｓ／Ｊ）・Ｘ１ −（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ （１７） となる。もしＵ＝±Ｋ・Ｘ１なら、位相状態方程式は、
方程式１および５と同様になり、位相プロットは図１１
に示すのと同様になる。
８の出力において観察され、位置誤差速度位相状態Ｘ２
は、ＤＣＭ／ＶＣＭ速度 ９２に負号をつけたものとし
て観察される。代替手段として、位置誤差速度位相状態
Ｘ２は、位置誤差信号Ｘ１６６を微分することによって
発生されてもよく、または状態推定器１９によって発生
されてもよい。図１６から、位相状態方程式は、ｄＸ１
／ｄｔ＝Ｘ２、および ｄＸ２／ｄｔ＝−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（Ｋｓ／Ｊ）・Ｘ１ −（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ （１７） となる。もしＵ＝±Ｋ・Ｘ１なら、位相状態方程式は、
方程式１および５と同様になり、位相プロットは図１１
に示すのと同様になる。
【００７４】位置誤差Ｘ１だけでもスライディングモー
ドを実現するのに十分だが、位置誤差速度Ｘ２がフィー
ドバックループに加えられれば、さらなる制御を達成す
ることができる。実際、本発明のディスクドライブ制御
システムは、シークのあいだ、唯一の制御信号としての
位置誤差速度Ｘ２があれば最適に動作する。なぜなら位
置誤差Ｘ１は、最初は位置誤差速度Ｘ２よりもずっと大
きいからである。シークのあいだ、位置誤差Ｘ１をフィ
ードバックループから取り除くことによって、スイッチ
ングノイズの量を低減することができる。位相状態が位
相軌跡上の所定の点に到達すると、システムは、位置誤
差Ｘ１の位相状態を制御ループに戻すように切り替え
る。
ドを実現するのに十分だが、位置誤差速度Ｘ２がフィー
ドバックループに加えられれば、さらなる制御を達成す
ることができる。実際、本発明のディスクドライブ制御
システムは、シークのあいだ、唯一の制御信号としての
位置誤差速度Ｘ２があれば最適に動作する。なぜなら位
置誤差Ｘ１は、最初は位置誤差速度Ｘ２よりもずっと大
きいからである。シークのあいだ、位置誤差Ｘ１をフィ
ードバックループから取り除くことによって、スイッチ
ングノイズの量を低減することができる。位相状態が位
相軌跡上の所定の点に到達すると、システムは、位置誤
差Ｘ１の位相状態を制御ループに戻すように切り替え
る。
【００７５】（ハードウェアの説明）図１７は、本発明
のスライディングモードコントローラのある実施の形態
を示す。位置誤差Ｘ１ ２２は、スライディングモード
コントローラに入力され、微分器１０２は、位置誤差Ｘ
１ ２２を微分することによって、位置誤差速度信号Ｘ
２ １００を発生する。図示されない代替の実施の形態
においては、状態推定器１９が、位置誤差速度Ｘ２ １
００を発生する。２つのスイッチング利得回路１０４お
よび１０６は、位置誤差〜Ｘ１ １３０および誤差速度
〜Ｘ２ １３２の制御信号をそれぞれ乗算する。乗算器
１０８および１１０は、位相状態〜Ｘ１およびＸ２と、
現在の軌跡部分σｉとに応答して、利得回路のスイッチ
ング動作を制御する。結果として生じる乗算の符号は、
スイッチの状態を決定し、それにより位相状態Ｘ１およ
びＸ２を図１５に示された所定のスライディングライン
軌跡に動かす。σ処理ブロック１１２は、位相状態Ｘ１
およびＸ２に応答して、軌跡部分スイッチング論理を実
現することによって、位相軌跡のどの部分σｉに位相状
態が従うべきかを決定する。σ処理ブロック１１２、積
分器１１６、基準誤差速度発生器１１４、ならびにマル
チプレクサ１１８、１２０および１２２の動作について
は、後で詳しく述べる。
のスライディングモードコントローラのある実施の形態
を示す。位置誤差Ｘ１ ２２は、スライディングモード
コントローラに入力され、微分器１０２は、位置誤差Ｘ
１ ２２を微分することによって、位置誤差速度信号Ｘ
２ １００を発生する。図示されない代替の実施の形態
においては、状態推定器１９が、位置誤差速度Ｘ２ １
００を発生する。２つのスイッチング利得回路１０４お
よび１０６は、位置誤差〜Ｘ１ １３０および誤差速度
〜Ｘ２ １３２の制御信号をそれぞれ乗算する。乗算器
１０８および１１０は、位相状態〜Ｘ１およびＸ２と、
現在の軌跡部分σｉとに応答して、利得回路のスイッチ
ング動作を制御する。結果として生じる乗算の符号は、
スイッチの状態を決定し、それにより位相状態Ｘ１およ
びＸ２を図１５に示された所定のスライディングライン
軌跡に動かす。σ処理ブロック１１２は、位相状態Ｘ１
およびＸ２に応答して、軌跡部分スイッチング論理を実
現することによって、位相軌跡のどの部分σｉに位相状
態が従うべきかを決定する。σ処理ブロック１１２、積
分器１１６、基準誤差速度発生器１１４、ならびにマル
チプレクサ１１８、１２０および１２２の動作について
は、後で詳しく述べる。
【００７６】スイッチング利得ブロック１０４および１
０６の利得値αｉ、βｉ、γｉおよびζｉは、位相状態
によって追従されている現在の軌跡部分にしたがって適
切な値にプログラム可能に設定されている。また利得値
は、コントローラが前方または後方シークのどちらを実
行しているかどうかに依存して、所定の値にプログラム
される。存在方程式１１および位相軌跡方程式１３、１
４、１５および１６を用いれば、図１５に示される位相
軌跡のそれぞれの部分についての利得値に関する適切な
制約条件が、こんどはスライディングモードを確実にす
るために計算されうる。
０６の利得値αｉ、βｉ、γｉおよびζｉは、位相状態
によって追従されている現在の軌跡部分にしたがって適
切な値にプログラム可能に設定されている。また利得値
は、コントローラが前方または後方シークのどちらを実
行しているかどうかに依存して、所定の値にプログラム
される。存在方程式１１および位相軌跡方程式１３、１
４、１５および１６を用いれば、図１５に示される位相
軌跡のそれぞれの部分についての利得値に関する適切な
制約条件が、こんどはスライディングモードを確実にす
るために計算されうる。
【００７７】σ＝σ１（シーク加速）については、方程
式１３を時間について微分し、方程式１３により乗算す
ることによって、 σ１・ｄσ１／ｄｔ＝σ１・［２・Ｃ１・Ｘ２・ｄＸ２
／ｄｔ］＋σ１・Ｘ２ を得る。方程式１７から、またσ１・Ｘ２を因数分解す
ると、 σ１・ｄσ１／ｄｔ＝σ１・［２・Ｃ１・Ｘ２・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（ Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ＋１／（２・Ｃ１）］］ （１８） を得る。図１６および図１７から、またΨ３の項はシー
クのあいだ、重要ではないぐらいに小さいとして無視す
れば、 Ｕ＝Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２ （１９） となり、ここで Ψ１＝αｉ（σｉ・Ｘ１＞０）、βｉ（σｉ・Ｘ１＜０） （２０） Ψ２＝γｉ（σｉ・Ｘ２＞０）、ζｉ（σｉ・Ｘ２＜０） （２１） である。方程式１８および１９から、また１／（２・Ｃ
１）の項は重要ではないぐらいに小さいとして無視すれ
ば、 σ１・ｄσ１／ｄｔ＝２・Ｃ１・Ｘ２・σ１・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（Ｋ ｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・（Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２）］ σ１・ｄσ１／ｄｔ＝２・Ｃ１・Ｘ２・［［−（Ｋｖ／Ｊ）−（Ｋｔ・Ｋｐａ ／Ｊ）・Ψ２］σ１・Ｘ２−［（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ１］σ１・Ｘ１］ （２２） となる。存在方程式１１を満たす（すなわち方程式２２
がどんなＸ１およびＸ２についても負である）ために
は、利得定数は、次の表１に示す不等式を満たさなけれ
ばならない。
式１３を時間について微分し、方程式１３により乗算す
ることによって、 σ１・ｄσ１／ｄｔ＝σ１・［２・Ｃ１・Ｘ２・ｄＸ２
／ｄｔ］＋σ１・Ｘ２ を得る。方程式１７から、またσ１・Ｘ２を因数分解す
ると、 σ１・ｄσ１／ｄｔ＝σ１・［２・Ｃ１・Ｘ２・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（ Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ＋１／（２・Ｃ１）］］ （１８） を得る。図１６および図１７から、またΨ３の項はシー
クのあいだ、重要ではないぐらいに小さいとして無視す
れば、 Ｕ＝Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２ （１９） となり、ここで Ψ１＝αｉ（σｉ・Ｘ１＞０）、βｉ（σｉ・Ｘ１＜０） （２０） Ψ２＝γｉ（σｉ・Ｘ２＞０）、ζｉ（σｉ・Ｘ２＜０） （２１） である。方程式１８および１９から、また１／（２・Ｃ
１）の項は重要ではないぐらいに小さいとして無視すれ
ば、 σ１・ｄσ１／ｄｔ＝２・Ｃ１・Ｘ２・σ１・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（Ｋ ｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・（Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２）］ σ１・ｄσ１／ｄｔ＝２・Ｃ１・Ｘ２・［［−（Ｋｖ／Ｊ）−（Ｋｔ・Ｋｐａ ／Ｊ）・Ψ２］σ１・Ｘ２−［（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ１］σ１・Ｘ１］ （２２） となる。存在方程式１１を満たす（すなわち方程式２２
がどんなＸ１およびＸ２についても負である）ために
は、利得定数は、次の表１に示す不等式を満たさなけれ
ばならない。
【００７８】
【表１】
【００７９】σ＝σ２（定速シーク）については、方程
式１４を時間について微分し、方程式１４によって乗算
することによって、 σ２・ｄσ２／ｄｔ＝σ２・ｄＸ２／ｄｔ を得る。方程式１７から、 σ２・ｄσ２／ｄｔ＝σ２・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−
（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ］ である。方程式１９から、 σ２・ｄσ２／ｄｔ＝σ２・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ） ・（Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２）］ σ２・ｄσ２／ｄｔ＝［−（Ｋｖ／Ｊ）−（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ２］σ２ ・Ｘ２−［（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ１］σ２・Ｘ１ （２３） である。存在方程式１１を満たす（すなわち方程式２３
がどんなＸ１およびＸ２についても負である）ために
は、利得定数は、次の表２に示す不等式を満たさなけれ
ばならない。
式１４を時間について微分し、方程式１４によって乗算
することによって、 σ２・ｄσ２／ｄｔ＝σ２・ｄＸ２／ｄｔ を得る。方程式１７から、 σ２・ｄσ２／ｄｔ＝σ２・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−
（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ］ である。方程式１９から、 σ２・ｄσ２／ｄｔ＝σ２・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ） ・（Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２）］ σ２・ｄσ２／ｄｔ＝［−（Ｋｖ／Ｊ）−（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ２］σ２ ・Ｘ２−［（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ１］σ２・Ｘ１ （２３） である。存在方程式１１を満たす（すなわち方程式２３
がどんなＸ１およびＸ２についても負である）ために
は、利得定数は、次の表２に示す不等式を満たさなけれ
ばならない。
【００８０】
【表２】
【００８１】σ＝σ３（シーク減速）については、方程
式１５を時間について微分し、方程式１５によって乗算
することによって、 σ３・ｄσ３／ｄｔ＝σ３・［−２・Ｃ２・Ｘ２・ｄＸ
２／ｄｔ］＋σ３・Ｘ２ を得る。方程式１７から、またσ１・Ｘ２を因数分解す
ると、 σ３・ｄσ３／ｄｔ＝σ３・［−２・Ｃ２・Ｘ２・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２− （Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ＋１／（２・Ｃ２）］］ （２４） を得る。方程式１８および１９から、また１／（２・Ｃ
２）の項は重要ではないぐらいに小さいとして無視すれ
ば、 σ３・ｄσ３／ｄｔ＝−２・Ｃ２・Ｘ２・σ３・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（ Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・（Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２）］ σ３・ｄσ３／ｄｔ＝−２・Ｃ２・Ｘ２・［［−（Ｋｖ／Ｊ）−（Ｋｔ・Ｋｐ ａ／Ｊ）・Ψ２］σ３・Ｘ２−［（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ１］σ３・Ｘ１］ （２５） となる。存在方程式１１を満たす（すなわち方程式２５
がどんなＸ１およびＸ２についても負である）ために
は、利得定数は、次の表３に示す不等式を満たさなけれ
ばならない。
式１５を時間について微分し、方程式１５によって乗算
することによって、 σ３・ｄσ３／ｄｔ＝σ３・［−２・Ｃ２・Ｘ２・ｄＸ
２／ｄｔ］＋σ３・Ｘ２ を得る。方程式１７から、またσ１・Ｘ２を因数分解す
ると、 σ３・ｄσ３／ｄｔ＝σ３・［−２・Ｃ２・Ｘ２・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２− （Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ＋１／（２・Ｃ２）］］ （２４） を得る。方程式１８および１９から、また１／（２・Ｃ
２）の項は重要ではないぐらいに小さいとして無視すれ
ば、 σ３・ｄσ３／ｄｔ＝−２・Ｃ２・Ｘ２・σ３・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（ Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・（Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２）］ σ３・ｄσ３／ｄｔ＝−２・Ｃ２・Ｘ２・［［−（Ｋｖ／Ｊ）−（Ｋｔ・Ｋｐ ａ／Ｊ）・Ψ２］σ３・Ｘ２−［（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ１］σ３・Ｘ１］ （２５） となる。存在方程式１１を満たす（すなわち方程式２５
がどんなＸ１およびＸ２についても負である）ために
は、利得定数は、次の表３に示す不等式を満たさなけれ
ばならない。
【００８２】
【表３】
【００８３】σ＝σ４（トラッキング）については、方
程式１６を時間について微分し、方程式１６によって乗
算することによって、 σ４・ｄσ４／ｄｔ＝σ４・ｄＸ２／ｄｔ＋σ４・Ｃ３
・ｄＸ１／ｄｔ を得る。方程式１７から、 σ４・ｄσ４／ｄｔ＝σ４・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−
（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ＋Ｃ３・Ｘ２］ である。方程式１９から、 σ４・ｄσ４／ｄｔ＝σ４・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ） ・（Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２）＋Ｃ３・Ｘ２］ σ４・ｄσ４／ｄｔ＝［Ｃ３−（Ｋｖ／Ｊ）−（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ２］ σ４・Ｘ２−［（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ１］σ４・Ｘ１ （２６） である。存在方程式１１を満たす（すなわち方程式２６
がどんなＸ１およびＸ２についても負である）ために
は、利得定数は、次の表４に示す不等式を満たさなけれ
ばならない。
程式１６を時間について微分し、方程式１６によって乗
算することによって、 σ４・ｄσ４／ｄｔ＝σ４・ｄＸ２／ｄｔ＋σ４・Ｃ３
・ｄＸ１／ｄｔ を得る。方程式１７から、 σ４・ｄσ４／ｄｔ＝σ４・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−
（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ｕ＋Ｃ３・Ｘ２］ である。方程式１９から、 σ４・ｄσ４／ｄｔ＝σ４・［−（Ｋｖ／Ｊ）・Ｘ２−（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ） ・（Ψ１・Ｘ１＋Ψ２・Ｘ２）＋Ｃ３・Ｘ２］ σ４・ｄσ４／ｄｔ＝［Ｃ３−（Ｋｖ／Ｊ）−（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ２］ σ４・Ｘ２−［（Ｋｔ・Ｋｐａ／Ｊ）・Ψ１］σ４・Ｘ１ （２６） である。存在方程式１１を満たす（すなわち方程式２６
がどんなＸ１およびＸ２についても負である）ために
は、利得定数は、次の表４に示す不等式を満たさなけれ
ばならない。
【００８４】
【表４】
【００８５】（フローチャートの説明）図１７に示され
るスライディングモードコントローラの動作について、
粗いシーク動作およびセンターライントラッキングのコ
ンテクストで、図８および図９をそれぞれ参照して以下
にさらに説明する。しかし以下の説明はまた、フォーカ
スサーボループにも適用できる。つまり図１８〜図２０
のフローチャートは、図８および図９のスライディング
モードコントローラ２３、３１および３７の動作を説明
している。
るスライディングモードコントローラの動作について、
粗いシーク動作およびセンターライントラッキングのコ
ンテクストで、図８および図９をそれぞれ参照して以下
にさらに説明する。しかし以下の説明はまた、フォーカ
スサーボループにも適用できる。つまり図１８〜図２０
のフローチャートは、図８および図９のスライディング
モードコントローラ２３、３１および３７の動作を説明
している。
【００８６】サーボ制御システムが初期では図１８のト
ラッキングモード２００にあるとすると、リードヘッド
８は、現在、選択されたトラックを前方シークまたは後
方シークコマンドが受け取られるまで追従する（２０
４）。前方シークが開始されるとき、シークかどうか？
（２０６）は、イエスであり、ヘッド基準位置Ｒｅｆ.P
OS ２０は、新しく選択されたトラックにアップデート
される。図８の加算器２１の出力における初期ヘッド位
置誤差Ｘ１ ２２は、状態推定器１９から出力される現
在のトラック１８Ｂと、新しく選択されたトラック（す
なわちＲｅｆ．ＰＯＳ ２０）との間の差である。この
初期位置誤差は、また、図１５において、Ｘ１Ｉにおけ
る軌跡部分σ＝σ１ ８０の始点としても示される。部
分σ＝σ１ ８０は、リードヘッド８の選択されたトラ
ックへの所望の加速を規定する放物線軌跡である。
ラッキングモード２００にあるとすると、リードヘッド
８は、現在、選択されたトラックを前方シークまたは後
方シークコマンドが受け取られるまで追従する（２０
４）。前方シークが開始されるとき、シークかどうか？
（２０６）は、イエスであり、ヘッド基準位置Ｒｅｆ.P
OS ２０は、新しく選択されたトラックにアップデート
される。図８の加算器２１の出力における初期ヘッド位
置誤差Ｘ１ ２２は、状態推定器１９から出力される現
在のトラック１８Ｂと、新しく選択されたトラック（す
なわちＲｅｆ．ＰＯＳ ２０）との間の差である。この
初期位置誤差は、また、図１５において、Ｘ１Ｉにおけ
る軌跡部分σ＝σ１ ８０の始点としても示される。部
分σ＝σ１ ８０は、リードヘッド８の選択されたトラ
ックへの所望の加速を規定する放物線軌跡である。
【００８７】こんどは図１９を参照すれば、「シーク加
速（σ＝σ１）」２０８のはじめにおいて、スライディ
ングモードコントローラ２３は、さまざまなパラメータ
２１０を初期化する。図１７のブロック１０４および１
０６の利得定数は、加速軌跡σ＝σ１ ８０に対応する
値にアップデートされる。シーク動作のあいだのスイッ
チングノイズを減少させるためには、位置誤差位相状態
Ｘ１ ２２は、スライディングモード制御からはずれる
ようにスイッチングされる。σ処理ブロック１１２は、
ライン１２６上で、グラウンド面をマルチプレクサ１２
２の出力として選択する。その結果、〜Ｘ１ １３０
は、乗算器１１０のスイッチング動作をディセーブル
し、加算器１０３の出力におけるモータコマンドＵ ２
４の計算からのΨ１の寄与を除去するために、ゼロに設
定される。位置誤差位相状態〜Ｘ１１３０がディセーブ
ルされる前に、速度位相状態〜Ｘ２ １３２は、アクチ
ュエータが所望の向きに動き始める（すなわち選択され
たトラックに向かって反対に動く）ことを確実にするた
めに、所定の値に初期化される。これを達成するため
に、σ処理ブロック１１２は、ライン１２４上におい
て、Ｘ２Ｒｅｆ １１４をマルチプレクサ１２０の出力
として選択する。σ処理ブロック１１２はまた、ライン
１２６上において、所定の定数Ｃ １３４をマルチプレ
クサ１１８の出力（加算器１０３への第３入力Ψ３ １
０９）として選択する。所定の定数Ｃ １３４および積
分器１１６の機能は、後に詳しく述べられる。
速（σ＝σ１）」２０８のはじめにおいて、スライディ
ングモードコントローラ２３は、さまざまなパラメータ
２１０を初期化する。図１７のブロック１０４および１
０６の利得定数は、加速軌跡σ＝σ１ ８０に対応する
値にアップデートされる。シーク動作のあいだのスイッ
チングノイズを減少させるためには、位置誤差位相状態
Ｘ１ ２２は、スライディングモード制御からはずれる
ようにスイッチングされる。σ処理ブロック１１２は、
ライン１２６上で、グラウンド面をマルチプレクサ１２
２の出力として選択する。その結果、〜Ｘ１ １３０
は、乗算器１１０のスイッチング動作をディセーブル
し、加算器１０３の出力におけるモータコマンドＵ ２
４の計算からのΨ１の寄与を除去するために、ゼロに設
定される。位置誤差位相状態〜Ｘ１１３０がディセーブ
ルされる前に、速度位相状態〜Ｘ２ １３２は、アクチ
ュエータが所望の向きに動き始める（すなわち選択され
たトラックに向かって反対に動く）ことを確実にするた
めに、所定の値に初期化される。これを達成するため
に、σ処理ブロック１１２は、ライン１２４上におい
て、Ｘ２Ｒｅｆ １１４をマルチプレクサ１２０の出力
として選択する。σ処理ブロック１１２はまた、ライン
１２６上において、所定の定数Ｃ １３４をマルチプレ
クサ１１８の出力（加算器１０３への第３入力Ψ３ １
０９）として選択する。所定の定数Ｃ １３４および積
分器１１６の機能は、後に詳しく述べられる。
【００８８】加速軌跡σ＝σ１ ８０についての制御パ
ラメータが初期化されたあとで、スライディングモード
コントローラ２３は、モータコマンド信号Ｕ ２４を計
算し、加算器１０３の出力において連続的に出力する。
フローチャート２１２を参照すると、σ１は、方程式１
３にしたがってアップデートされ、σｉ １２８は、σ
１に割り当てられる。乗算器１０８（これはオペランド
の符号ビットの単純なＸＯＲとして実現できる）は、σ
ｉをＸ２によって乗算し、もしその結果が正であるなら
利得ブロック１０４をγｉに切り換え、もしその結果が
負であるならζｉに切り換える。利得ブロック１０４
は、〜Ｘ２ １３２（Ｘ２Ｒｅｆ １１４）を選択された
利得によって乗算することによってΨ２を発生する。加
算器１０３は、Ψ１、Ψ２およびΨ３を加算することに
よって、モータコマンドＵ ２４を発生する。Ψ１は、
加速のあいだ、ゼロであり、Ψ３は、重要でないくらい
に小さいので、モータコマンド信号Ｕ ２４は、ほとん
どΨ２に等しい。
ラメータが初期化されたあとで、スライディングモード
コントローラ２３は、モータコマンド信号Ｕ ２４を計
算し、加算器１０３の出力において連続的に出力する。
フローチャート２１２を参照すると、σ１は、方程式１
３にしたがってアップデートされ、σｉ １２８は、σ
１に割り当てられる。乗算器１０８（これはオペランド
の符号ビットの単純なＸＯＲとして実現できる）は、σ
ｉをＸ２によって乗算し、もしその結果が正であるなら
利得ブロック１０４をγｉに切り換え、もしその結果が
負であるならζｉに切り換える。利得ブロック１０４
は、〜Ｘ２ １３２（Ｘ２Ｒｅｆ １１４）を選択された
利得によって乗算することによってΨ２を発生する。加
算器１０３は、Ψ１、Ψ２およびΨ３を加算することに
よって、モータコマンドＵ ２４を発生する。Ψ１は、
加速のあいだ、ゼロであり、Ψ３は、重要でないくらい
に小さいので、モータコマンド信号Ｕ ２４は、ほとん
どΨ２に等しい。
【００８９】リードヘッド８が、選択されたトラックに
向かって逆に加速し始めると、トラックカウンタ１６
は、現在のトラック位置をアップデートする。状態推定
器１９は、トラックカウント１８Ａおよび現在のモータ
コマンド２４を処理することによって、推定された位置
信号１８Ｂをアップデートする。加算器２１は、新しい
位置誤差Ｘ１ ２２を出力し、微分器１０２は、新しい
速度位相状態Ｘ２ １００をＸ１（Ｎ）−Ｘ１（Ｎ−
１）として計算する。
向かって逆に加速し始めると、トラックカウンタ１６
は、現在のトラック位置をアップデートする。状態推定
器１９は、トラックカウント１８Ａおよび現在のモータ
コマンド２４を処理することによって、推定された位置
信号１８Ｂをアップデートする。加算器２１は、新しい
位置誤差Ｘ１ ２２を出力し、微分器１０２は、新しい
速度位相状態Ｘ２ １００をＸ１（Ｎ）−Ｘ１（Ｎ−
１）として計算する。
【００９０】σ処理ブロック１１２は、いつリードヘッ
ドの速度が所定の値に到達するかを決定するために連続
的にチェックをする。もしＸ２≦Ｘ２Ｒｅｆ？ ２１４
がノーであるなら、スライディングモードコントローラ
はループを繰り返し、フローチャート２１２にしたがっ
て次のモータコマンドＵ ２４を計算する。もしＸ２≦
Ｘ２Ｒｅｆ？ ２１４がイエスであるなら、σ処理ブロ
ック１１２は、ライン１２４上でＸ２ １００をマルチ
プレクサ１２０の出力として選択する（〜Ｘ２＝Ｘ２と
設定する、２１６）。換言すれば、いったんリードヘッ
ド８の速度（Ｘ２ １００）が所定の速度（Ｘ２Ｒｅｆ
１１４）に到達すれば、スライディングモードコントロ
ーラ２３は、モータコマンド信号Ｕ ２４をフローチャ
ート２１８において速度位相状態Ｘ２ １００の関数と
して発生する。
ドの速度が所定の値に到達するかを決定するために連続
的にチェックをする。もしＸ２≦Ｘ２Ｒｅｆ？ ２１４
がノーであるなら、スライディングモードコントローラ
はループを繰り返し、フローチャート２１２にしたがっ
て次のモータコマンドＵ ２４を計算する。もしＸ２≦
Ｘ２Ｒｅｆ？ ２１４がイエスであるなら、σ処理ブロ
ック１１２は、ライン１２４上でＸ２ １００をマルチ
プレクサ１２０の出力として選択する（〜Ｘ２＝Ｘ２と
設定する、２１６）。換言すれば、いったんリードヘッ
ド８の速度（Ｘ２ １００）が所定の速度（Ｘ２Ｒｅｆ
１１４）に到達すれば、スライディングモードコントロ
ーラ２３は、モータコマンド信号Ｕ ２４をフローチャ
ート２１８において速度位相状態Ｘ２ １００の関数と
して発生する。
【００９１】図１９に示すフローチャート２１８にこん
どは続いて、σ処理ブロック１１２は、σ１、σ２およ
びσ３をそれぞれ方程式１３、１４および１５にしたが
ってアップデートする。σ処理ブロック１１２の出力σ
ｉ １２８は、σ１に割り当てられる。σｉおよびＸ２
に応答して、乗算器１０８は、Ｘ１およびＸ２を図１５
のσ１ ８０の位相軌跡に向かって動かすためにスイッ
チング利得ブロック１０４の状態を設定する。次のコマ
ンドＵ ２４が発生され、リードヘッド８は、選択され
たトラックへ向かって動き続ける。
どは続いて、σ処理ブロック１１２は、σ１、σ２およ
びσ３をそれぞれ方程式１３、１４および１５にしたが
ってアップデートする。σ処理ブロック１１２の出力σ
ｉ １２８は、σ１に割り当てられる。σｉおよびＸ２
に応答して、乗算器１０８は、Ｘ１およびＸ２を図１５
のσ１ ８０の位相軌跡に向かって動かすためにスイッ
チング利得ブロック１０４の状態を設定する。次のコマ
ンドＵ ２４が発生され、リードヘッド８は、選択され
たトラックへ向かって動き続ける。
【００９２】σ処理ブロック１１２は、いつ次の軌跡部
分に切り換えるべきかを決定するために、加速軌跡σ１
８０に対して位相状態の位置を続けてチェックする。
次の軌跡部分は、定速部分σ２ ８２、または、もしシ
ーク距離が十分に短いなら、減速部分σ３ ８４のいず
れかである。σの値を比較することによって、σ処理ブ
ロック１１２は、いつ次の軌跡にスイッチすべきかを決
定する。もしσ１≦σ３？ ２２０がイエスなら、σ処
理ブロック１１２は、減速軌跡σ３ ８４に切り換え
る。そうではなく、もしσ１≦σ２？ ２２２がイエス
であるなら、σ処理ブロック１１２は、定速軌跡σ２
８２に切り換える。もし２２０および２２２がともにノ
ーなら、スライディングモードコントローラ２３は、ル
ープを繰り返し、次のモータコマンドＵ ２４をフロー
チャート２１８にしたがって計算する。
分に切り換えるべきかを決定するために、加速軌跡σ１
８０に対して位相状態の位置を続けてチェックする。
次の軌跡部分は、定速部分σ２ ８２、または、もしシ
ーク距離が十分に短いなら、減速部分σ３ ８４のいず
れかである。σの値を比較することによって、σ処理ブ
ロック１１２は、いつ次の軌跡にスイッチすべきかを決
定する。もしσ１≦σ３？ ２２０がイエスなら、σ処
理ブロック１１２は、減速軌跡σ３ ８４に切り換え
る。そうではなく、もしσ１≦σ２？ ２２２がイエス
であるなら、σ処理ブロック１１２は、定速軌跡σ２
８２に切り換える。もし２２０および２２２がともにノ
ーなら、スライディングモードコントローラ２３は、ル
ープを繰り返し、次のモータコマンドＵ ２４をフロー
チャート２１８にしたがって計算する。
【００９３】次は図２０に示す定速フローチャート２２
６を参照すれば、まず利得ブロック１０４および１０６
を切り換える利得定数が図１５の定速軌跡σ２ ８２に
対応する値にアップデートされる（２２８）。それから
フローチャート２３０において、σ処理ブロック１１２
は、それぞれ方程式１４および１５にしたがってσ２お
よびσ３をアップデートする。σ処理ブロック１１２の
出力σｉ １２８は、σ２に割り当てられる。再び、σ
ｉおよびＸ２に応答して、乗算器１０８は、Ｘ１および
Ｘ２をσ２ ８２位相軌跡に向かって動かすために、ス
イッチング利得ブロック１０４の状態を設定する。次の
コマンドＵ ２４が発生され、リードヘッド８は、選択
されたトラックに向かって動き続ける。
６を参照すれば、まず利得ブロック１０４および１０６
を切り換える利得定数が図１５の定速軌跡σ２ ８２に
対応する値にアップデートされる（２２８）。それから
フローチャート２３０において、σ処理ブロック１１２
は、それぞれ方程式１４および１５にしたがってσ２お
よびσ３をアップデートする。σ処理ブロック１１２の
出力σｉ １２８は、σ２に割り当てられる。再び、σ
ｉおよびＸ２に応答して、乗算器１０８は、Ｘ１および
Ｘ２をσ２ ８２位相軌跡に向かって動かすために、ス
イッチング利得ブロック１０４の状態を設定する。次の
コマンドＵ ２４が発生され、リードヘッド８は、選択
されたトラックに向かって動き続ける。
【００９４】σ処理ブロック１１２は、いつ減速軌跡部
分σ３ ８４に切り換えるべきかを決定するために、定
速軌跡σ２ ８２に対して位相状態の位置を続けてチェ
ックする。もしσ２≦σ３？ ２３２がイエスなら、σ
処理ブロック１１２は、減速軌跡σ３ ８４に切り換え
る。そうではないなら、スライディングモードコントロ
ーラ２３は、ループを繰り返し、次のコマンドＵ ２４
をフローチャート２３０にしたがって計算する。
分σ３ ８４に切り換えるべきかを決定するために、定
速軌跡σ２ ８２に対して位相状態の位置を続けてチェ
ックする。もしσ２≦σ３？ ２３２がイエスなら、σ
処理ブロック１１２は、減速軌跡σ３ ８４に切り換え
る。そうではないなら、スライディングモードコントロ
ーラ２３は、ループを繰り返し、次のコマンドＵ ２４
をフローチャート２３０にしたがって計算する。
【００９５】こんどは減速フローチャート２３４を参照
すれば、まず利得ブロック１０４および１０６を切り換
える利得定数が、図１５の減速軌跡σ３ ８４に対応す
る値にアップデートされる（２３６）。それからフロー
チャート２３８において、σ処理ブロック１１２は、そ
れぞれ方程式１５および１６にしたがってσ３およびσ
４をアップデートする。σ処理ブロック１１２の出力σ
ｉ １２８は、σ３に割り当てられる。再び、σｉおよ
びＸ２に応答して、乗算器１０８は、Ｘ１およびＸ２を
σ３ ８４位相軌跡に向かって動かすために、スイッチ
ング利得ブロック１０４の状態を設定する。次のコマン
ドＵ ２４が発生されることによって、リードヘッド８
は、選択されたトラックに向かって減速される。
すれば、まず利得ブロック１０４および１０６を切り換
える利得定数が、図１５の減速軌跡σ３ ８４に対応す
る値にアップデートされる（２３６）。それからフロー
チャート２３８において、σ処理ブロック１１２は、そ
れぞれ方程式１５および１６にしたがってσ３およびσ
４をアップデートする。σ処理ブロック１１２の出力σ
ｉ １２８は、σ３に割り当てられる。再び、σｉおよ
びＸ２に応答して、乗算器１０８は、Ｘ１およびＸ２を
σ３ ８４位相軌跡に向かって動かすために、スイッチ
ング利得ブロック１０４の状態を設定する。次のコマン
ドＵ ２４が発生されることによって、リードヘッド８
は、選択されたトラックに向かって減速される。
【００９６】σ処理ブロック１１２は、いつトラッキン
グ軌跡部分σ４ ８６に切り換えるべきかを決定するた
めに、減速軌跡σ３ ８４に対して位相状態の位置を続
けてチェックする。もしσ４≦σ３？ ２４０がイエス
なら、σ処理ブロック１１２は、トラッキング軌跡σ４
８６に切り換える。そうではないなら、スライディン
グモードコントローラ２３は、ループを繰り返し、次の
コマンドＵ ２４をフローチャート２３８にしたがって
計算する。
グ軌跡部分σ４ ８６に切り換えるべきかを決定するた
めに、減速軌跡σ３ ８４に対して位相状態の位置を続
けてチェックする。もしσ４≦σ３？ ２４０がイエス
なら、σ処理ブロック１１２は、トラッキング軌跡σ４
８６に切り換える。そうではないなら、スライディン
グモードコントローラ２３は、ループを繰り返し、次の
コマンドＵ ２４をフローチャート２３８にしたがって
計算する。
【００９７】図１５のトラッキング軌跡σ４ ８６は、
リードヘッドアセンブリ８が所望のトラック上に位置す
ることを維持するために、図８のスライディングモード
コントローラ２３によって実行され、またＯＬキャリッ
ジユニット１１を選択されたトラックのセンターライン
上に一致させ続けるために、図９のスライディングモー
ドコントローラ３７によって実行される。短いシーク
（微細なシーク）については、図９のスライディングモ
ードコントローラ３７は、ＯＬキャリッジユニット１１
を図１５の位相状態軌跡にしたがって回転させることに
よって、リードヘッドアセンブリ８をリードスクリュー
９に沿ってスライドさせる代わりに全体のシークを実施
する。
リードヘッドアセンブリ８が所望のトラック上に位置す
ることを維持するために、図８のスライディングモード
コントローラ２３によって実行され、またＯＬキャリッ
ジユニット１１を選択されたトラックのセンターライン
上に一致させ続けるために、図９のスライディングモー
ドコントローラ３７によって実行される。短いシーク
（微細なシーク）については、図９のスライディングモ
ードコントローラ３７は、ＯＬキャリッジユニット１１
を図１５の位相状態軌跡にしたがって回転させることに
よって、リードヘッドアセンブリ８をリードスクリュー
９に沿ってスライドさせる代わりに全体のシークを実施
する。
【００９８】再び図１８のフローチャート２００を参照
すると、トラッキング動作の始めにおいて、利得ブロッ
ク１０４および１０６を切り換える利得定数は、図１５
のトラッキング軌跡σ４ ８６に対応する値にアップデ
ートされる（２０２）。σ処理ブロック１１２は、ライ
ン１２６を介して積分器１１６の出力をマルチプレクサ
１１８（すなわちΨ３）の出力として選択する。σ処理
ブロック１１２はまた、ライン１２６を介してマルチプ
レクサ１２２の出力として、乗算器１１０への入力とし
ての位置誤差位相状態Ｘ１ ２２を選択することによっ
て、位置誤差位相状態Ｘ１ ２２をスライディングモー
ド計算に戻すように切り換える。再び位置誤差位相状態
Ｘ１ ２２は、スイッチングノイズを減らすためにシー
クのあいだは用いられない。
すると、トラッキング動作の始めにおいて、利得ブロッ
ク１０４および１０６を切り換える利得定数は、図１５
のトラッキング軌跡σ４ ８６に対応する値にアップデ
ートされる（２０２）。σ処理ブロック１１２は、ライ
ン１２６を介して積分器１１６の出力をマルチプレクサ
１１８（すなわちΨ３）の出力として選択する。σ処理
ブロック１１２はまた、ライン１２６を介してマルチプ
レクサ１２２の出力として、乗算器１１０への入力とし
ての位置誤差位相状態Ｘ１ ２２を選択することによっ
て、位置誤差位相状態Ｘ１ ２２をスライディングモー
ド計算に戻すように切り換える。再び位置誤差位相状態
Ｘ１ ２２は、スイッチングノイズを減らすためにシー
クのあいだは用いられない。
【００９９】こんどはフローチャート２０４を参照すれ
ば、σ処理ブロック１１２は、方程式１６にしたがって
σ４をアップデートする。σ処理ブロック１１２の出力
σｉ１２８は、σ４に割り当てられる。σｉ、Ｘ１およ
びＸ２に応答して、乗算器１０８および１１０は、Ｘ１
およびＸ２をσ４ ８６位相軌跡に向かって動かすため
に、それぞれスイッチング利得ブロック１０４および１
０８の状態を設定する。次のコマンドＵ ２６が発生さ
れ、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）に与えられること
によって、選択されたトラックのセンターラインをトラ
ッキングし続ける。
ば、σ処理ブロック１１２は、方程式１６にしたがって
σ４をアップデートする。σ処理ブロック１１２の出力
σｉ１２８は、σ４に割り当てられる。σｉ、Ｘ１およ
びＸ２に応答して、乗算器１０８および１１０は、Ｘ１
およびＸ２をσ４ ８６位相軌跡に向かって動かすため
に、それぞれスイッチング利得ブロック１０４および１
０８の状態を設定する。次のコマンドＵ ２６が発生さ
れ、ＯＬ ＶＣＭ（１０Ａ、１０Ｂ）に与えられること
によって、選択されたトラックのセンターラインをトラ
ッキングし続ける。
【０１００】選択されたトラックに到達したあと、いく
つかのバイアスフォースによって、ＯＬキャリッジユニ
ット１１がセンターラインから定常状態のＤＣオフセッ
トをもつようにはたらきうる。典型的なバイアスフォー
スは、回転するディスクによって生じる偏流の半径方向
成分、ディスクスタックの傾き、フレキシブルケーブル
におけるバイアス、および電気的なオフセットを含む。
これらのバイアスフォースを補償して、定常状態の位置
誤差をゼロにもっていくために、積分器１１６は位置誤
差位相状態Ｘ１ ２２を積分し、その出力１０９の和が
とられ（１０３）て、スライディングモードコントロー
ラ３７の出力２６になる。
つかのバイアスフォースによって、ＯＬキャリッジユニ
ット１１がセンターラインから定常状態のＤＣオフセッ
トをもつようにはたらきうる。典型的なバイアスフォー
スは、回転するディスクによって生じる偏流の半径方向
成分、ディスクスタックの傾き、フレキシブルケーブル
におけるバイアス、および電気的なオフセットを含む。
これらのバイアスフォースを補償して、定常状態の位置
誤差をゼロにもっていくために、積分器１１６は位置誤
差位相状態Ｘ１ ２２を積分し、その出力１０９の和が
とられ（１０３）て、スライディングモードコントロー
ラ３７の出力２６になる。
【０１０１】しかしバイアスフォースは、時間にしたが
って変化せず、ＯＬキャリッジユニット１１の半径方向
の位置によって変化する。よってそれぞれのトラックに
ついてのバイアスフォースに対応する定常状態の積分値
１０９が、メモリに格納される。選択された新しいトラ
ックをシークするとき、積分器１１６はディセーブルさ
れ、選択された新しいトラックに対応するメモリに格納
された定常状態積分値は、定数１３４として制御信号２
６に加算される（１０３）。ＯＬキャリッジユニット１
１が、選択された新しいトラックに到達し、ヘッドが十
分に整定したとき、積分器１１６が再びイネーブルさ
れ、その出力は制御信号２６に加算される（１０３）。
って変化せず、ＯＬキャリッジユニット１１の半径方向
の位置によって変化する。よってそれぞれのトラックに
ついてのバイアスフォースに対応する定常状態の積分値
１０９が、メモリに格納される。選択された新しいトラ
ックをシークするとき、積分器１１６はディセーブルさ
れ、選択された新しいトラックに対応するメモリに格納
された定常状態積分値は、定数１３４として制御信号２
６に加算される（１０３）。ＯＬキャリッジユニット１
１が、選択された新しいトラックに到達し、ヘッドが十
分に整定したとき、積分器１１６が再びイネーブルさ
れ、その出力は制御信号２６に加算される（１０３）。
【０１０２】後方シークについては、スライディングモ
ードコントローラ（２３、３７）は、図１８、１９およ
び２０のフローチャートにおいて説明したように動作す
る。ただし、不等号の向きが逆になる点だけが異なる。
σ処理ブロック１１２はまた、図１３に示す直線位相軌
跡部分の傾きを調整することができる。σ処理ブロック
１１２の代替物は、位置誤差および速度位相状態を、ル
ックアップテーブルに格納された値と比較することにな
る。このルックアップテーブルにおいては、格納された
値が、図１５に示す位相平面軌跡を表現する。
ードコントローラ（２３、３７）は、図１８、１９およ
び２０のフローチャートにおいて説明したように動作す
る。ただし、不等号の向きが逆になる点だけが異なる。
σ処理ブロック１１２はまた、図１３に示す直線位相軌
跡部分の傾きを調整することができる。σ処理ブロック
１１２の代替物は、位置誤差および速度位相状態を、ル
ックアップテーブルに格納された値と比較することにな
る。このルックアップテーブルにおいては、格納された
値が、図１５に示す位相平面軌跡を表現する。
【０１０３】（加速の実施形態）本発明のスライディン
グモードコントローラの代替の実施の形態は、図２１に
示されている。スライディングモード動作は、定速シー
クモード（σ＝σ２）およびトラッキングモード（σ＝
σ４）では、図１７と同じである。しかしシーク加速
（σ＝σ１）およびシーク減速（σ＝σ３）では、状態
空間は、平面（Ｘｖ、Ｘα）において定義される。ここ
でＸｖは、アクチュエータ速度誤差位相状態であり、Ｘ
αは、アクチュエータ加速位相状態である。
グモードコントローラの代替の実施の形態は、図２１に
示されている。スライディングモード動作は、定速シー
クモード（σ＝σ２）およびトラッキングモード（σ＝
σ４）では、図１７と同じである。しかしシーク加速
（σ＝σ１）およびシーク減速（σ＝σ３）では、状態
空間は、平面（Ｘｖ、Ｘα）において定義される。ここ
でＸｖは、アクチュエータ速度誤差位相状態であり、Ｘ
αは、アクチュエータ加速位相状態である。
【０１０４】シーク加速およびシーク減速のあいだ、基
準速度Ｖｒｅｆは、図１５に示す速度プロファイルσ１
８０およびσ３ ８４に対応する位置誤差Ｘ１の関数と
して発生される。基準速度発生器は、ルックアップテー
ブルまたは多項方程式で実現できる。アクチュエータ速
度誤差位相状態Ｘｖは、推定されたアクチュエータ速度
−Ｘ２を基準速度Ｖｒｅｆから減算することによって発
生される。アクチュエータ加速位相状態Ｘαは、位置誤
差Ｘ１の２次導関数をとることによって発生される。位
相状態ＸｖおよびＸαは、それぞれのスイッチング利得
ブロックにより乗算されることによって、制御信号Ψ２
およびΨ４を発生する。図１７〜図２０を参照して説明
したように、制御信号Ψ１は、シークのあいだにディセ
ーブルされ、Ψ３は、重要ではないくらいに小さい。よ
ってモータ制御信号Ｕは、シーク加速およびシーク減速
のあいだはΨ２およびΨ４の関数である。定速（σ＝σ
２）およびトラッキング（σ＝σ４）におけるシークの
あいだ、Ｖｒｅｆは、Ｘｖ＝Ｘ２であるようにゼロに設
定され、Ψ４は、スイッチング利得ブロックにおける利
得δおよびθをゼロに設定することによってディセーブ
ルされる。このようにして、図２１のスライディングモ
ードコントローラは、図１７〜図２０で説明したよう
に、シーク時には、一定の速度およびトラッキングで動
作する。
準速度Ｖｒｅｆは、図１５に示す速度プロファイルσ１
８０およびσ３ ８４に対応する位置誤差Ｘ１の関数と
して発生される。基準速度発生器は、ルックアップテー
ブルまたは多項方程式で実現できる。アクチュエータ速
度誤差位相状態Ｘｖは、推定されたアクチュエータ速度
−Ｘ２を基準速度Ｖｒｅｆから減算することによって発
生される。アクチュエータ加速位相状態Ｘαは、位置誤
差Ｘ１の２次導関数をとることによって発生される。位
相状態ＸｖおよびＸαは、それぞれのスイッチング利得
ブロックにより乗算されることによって、制御信号Ψ２
およびΨ４を発生する。図１７〜図２０を参照して説明
したように、制御信号Ψ１は、シークのあいだにディセ
ーブルされ、Ψ３は、重要ではないくらいに小さい。よ
ってモータ制御信号Ｕは、シーク加速およびシーク減速
のあいだはΨ２およびΨ４の関数である。定速（σ＝σ
２）およびトラッキング（σ＝σ４）におけるシークの
あいだ、Ｖｒｅｆは、Ｘｖ＝Ｘ２であるようにゼロに設
定され、Ψ４は、スイッチング利得ブロックにおける利
得δおよびθをゼロに設定することによってディセーブ
ルされる。このようにして、図２１のスライディングモ
ードコントローラは、図１７〜図２０で説明したよう
に、シーク時には、一定の速度およびトラッキングで動
作する。
【０１０５】図２１のσ処理ブロックによって用いられ
る軌跡部分σｉは、 σ１＝［Ｘｖ−Ｃ１・Ｘα］、 σ２＝Ｘ２−Ｘ２Ｉ、 σ３＝−［Ｘｖ−Ｃ２・Ｘα］、 σ４＝Ｘ２＋Ｃ３・Ｘ１、であり、ここで Ｃ１＝所定の加速定数、 Ｘ１Ｉ＝初期アクチュエータ位置誤差、 Ｘ２Ｉ＝所定の定位置誤差速度、 Ｃ２＝所定の減速定数、および Ｃ３＝直線減速部分の所定の傾き、である。
る軌跡部分σｉは、 σ１＝［Ｘｖ−Ｃ１・Ｘα］、 σ２＝Ｘ２−Ｘ２Ｉ、 σ３＝−［Ｘｖ−Ｃ２・Ｘα］、 σ４＝Ｘ２＋Ｃ３・Ｘ１、であり、ここで Ｃ１＝所定の加速定数、 Ｘ１Ｉ＝初期アクチュエータ位置誤差、 Ｘ２Ｉ＝所定の定位置誤差速度、 Ｃ２＝所定の減速定数、および Ｃ３＝直線減速部分の所定の傾き、である。
【０１０６】σ処理ブロックは、次の不等式にしたがっ
て軌跡部分間で切り換える。
て軌跡部分間で切り換える。
【０１０７】｜Ｘ２｜＞Ｘ２Ｉのとき、σ１からσ２
に、｜Ｖｒｅｆ（ｋ）｜＜｜Ｖｒｅｆ（ｋ−１）｜のと
き、σ２からσ３に、｜Ｘ１｜＜所定のトラック獲得閾
値のとき、σ３からσ４に、（Ｘ１＊Ｘｖ＜０）かつ
（｜Ｘ２｜≦｜Ｖ２Ｉ｜）のとき、σ１からσ３に、切
り換えられる。
に、｜Ｖｒｅｆ（ｋ）｜＜｜Ｖｒｅｆ（ｋ−１）｜のと
き、σ２からσ３に、｜Ｘ１｜＜所定のトラック獲得閾
値のとき、σ３からσ４に、（Ｘ１＊Ｘｖ＜０）かつ
（｜Ｘ２｜≦｜Ｖ２Ｉ｜）のとき、σ１からσ３に、切
り換えられる。
【０１０８】（境界層）本発明のスライディングモード
コントローラは、スライディング軌跡σの周辺に境界層
を規定することによってチャタリングの減少においてさ
らなる改良を実現する。このことは、図２２において示
されている。この図は、σに加えられたオフセット±ε
として規定される境界層を有するスライディング軌跡σ
についての直線部分を示す。境界層は、システムにおけ
るスイッチングの量を減少させることによってチャタリ
ングを減らす。境界層がなければ、図１７のスイッチン
グ利得ブロック１０４および１０６は、位相状態がスラ
イディングラインを交差するたびに（すなわちσの符号
が変化するたびに）スイッチングする。境界層は、利得
ブロックが、位相状態が境界線を越えたあとになって初
めてスイッチングするようにさせるヒステリシスを生
む。
コントローラは、スライディング軌跡σの周辺に境界層
を規定することによってチャタリングの減少においてさ
らなる改良を実現する。このことは、図２２において示
されている。この図は、σに加えられたオフセット±ε
として規定される境界層を有するスライディング軌跡σ
についての直線部分を示す。境界層は、システムにおけ
るスイッチングの量を減少させることによってチャタリ
ングを減らす。境界層がなければ、図１７のスイッチン
グ利得ブロック１０４および１０６は、位相状態がスラ
イディングラインを交差するたびに（すなわちσの符号
が変化するたびに）スイッチングする。境界層は、利得
ブロックが、位相状態が境界線を越えたあとになって初
めてスイッチングするようにさせるヒステリシスを生
む。
【０１０９】スライディングラインσに加えられた境界
層オフセット±εは、位相状態が所定の値（Ｘ１C、Ｘ
２C）に到達するまでは、所定の定数である。その値に
到達すると、オフセット±εは、原点近傍における振動
を防ぐために、図２２に示すように境界層が位相平面の
原点へと収束するように位相状態Ｘ１およびＸ２の和と
して計算される。図１７のσ処理ブロック１１２は、σ
ｉを以下のように計算する。
層オフセット±εは、位相状態が所定の値（Ｘ１C、Ｘ
２C）に到達するまでは、所定の定数である。その値に
到達すると、オフセット±εは、原点近傍における振動
を防ぐために、図２２に示すように境界層が位相平面の
原点へと収束するように位相状態Ｘ１およびＸ２の和と
して計算される。図１７のσ処理ブロック１１２は、σ
ｉを以下のように計算する。
【０１１０】もしスイッチング利得ブロック（１０４、
１０６）が利得（γｉ，αｉ）選択するように設定され
るなら、 σｉ＝σ＋ε であり、そうではない場合であって、もしスイッチング
利得ブロック（１０４、１０６）が利得（ζｉ，βｉ）
を選択するように設定されるなら、 σｉ＝σ−ε である。ここで σ＝Ｘ２＋Ｃ・Ｘ１、 ε＝定数（ただしＸ１＞Ｘ１CかつＸ２＞Ｘ２Cであ
る）、 ε＝｜Ｘ１｜＋｜Ｘ２｜（ただしＸ１≦Ｘ１CかつＸ２
≦Ｘ２Cである） とする。
１０６）が利得（γｉ，αｉ）選択するように設定され
るなら、 σｉ＝σ＋ε であり、そうではない場合であって、もしスイッチング
利得ブロック（１０４、１０６）が利得（ζｉ，βｉ）
を選択するように設定されるなら、 σｉ＝σ−ε である。ここで σ＝Ｘ２＋Ｃ・Ｘ１、 ε＝定数（ただしＸ１＞Ｘ１CかつＸ２＞Ｘ２Cであ
る）、 ε＝｜Ｘ１｜＋｜Ｘ２｜（ただしＸ１≦Ｘ１CかつＸ２
≦Ｘ２Cである） とする。
【０１１１】代替の実施の形態においては、Ｘ１≦Ｘ１
CかつＸ２≦Ｘ２CであるときにεをＸ１およびＸ２の和
として計算するのではなく、スライディングラインの傾
きが変更される（すなわちσ＝Ｘ２＋Ｃ1・Ｘ１、また
はσ＝Ｘ２＋Ｃ2・Ｘ１であり、スイッチング利得ブロ
ック（１０４、１０６）の現在の状態に依存する）。
CかつＸ２≦Ｘ２CであるときにεをＸ１およびＸ２の和
として計算するのではなく、スライディングラインの傾
きが変更される（すなわちσ＝Ｘ２＋Ｃ1・Ｘ１、また
はσ＝Ｘ２＋Ｃ2・Ｘ１であり、スイッチング利得ブロ
ック（１０４、１０６）の現在の状態に依存する）。
【０１１２】（平滑化関数）本発明のスライディングモ
ードコントローラは、ｓｇｎ（σ）の積分に比例する制
御信号Ｕを発生することによって、よりよいチャタリン
グ低減を達成することができる。実際、制御信号は、電
磁および／または音響輻射を発生しうる高い周波数成分
を減衰させるために平滑化される。
ードコントローラは、ｓｇｎ（σ）の積分に比例する制
御信号Ｕを発生することによって、よりよいチャタリン
グ低減を達成することができる。実際、制御信号は、電
磁および／または音響輻射を発生しうる高い周波数成分
を減衰させるために平滑化される。
【０１１３】本発明のある実施形態では、図２３に示す
ように、σ処理ブロック１１２からのσｉは、以下の関
数を計算する積分ブロック１０１に入力される。
ように、σ処理ブロック１１２からのσｉは、以下の関
数を計算する積分ブロック１０１に入力される。
【０１１４】ｓａｔ［∫Ｋ・ｓｇｎ（σｉ）ｄｔ］ ここで、ｓａｔ（ｘ）＝−１（ｘ＜−１のとき）、ｘ
（−１≦ｘ≦１のとき）または＋１（ｘ＞１のとき）で
ある。積分ブロック１０１の出力１２８は、スイッチン
グ利得ブロック（１０４、１０６）の状態を制御し、絶
対値関数１１１にも入力される。その後、加算器１０３
の出力における制御信号は、積分されたｓｇｎ（σｉ）
の絶対値により乗算器１１３を介して減衰され、平滑化
された制御信号Ｕを発生する。
（−１≦ｘ≦１のとき）または＋１（ｘ＞１のとき）で
ある。積分ブロック１０１の出力１２８は、スイッチン
グ利得ブロック（１０４、１０６）の状態を制御し、絶
対値関数１１１にも入力される。その後、加算器１０３
の出力における制御信号は、積分されたｓｇｎ（σｉ）
の絶対値により乗算器１１３を介して減衰され、平滑化
された制御信号Ｕを発生する。
【０１１５】本発明の平滑化関数は、図１７のコントロ
ーラを改変したものとして説明されたが、同様の改変
は、図２１のコントローラにも同様に適用可能である。
ーラを改変したものとして説明されたが、同様の改変
は、図２１のコントローラにも同様に適用可能である。
【０１１６】（ルックアップテーブル）本発明のσ処理
ブロック１１２は、軌跡部分を切り替えるのではなく、
ルックアップテーブルを用いることによっても実現可能
である。前述したように、位相状態軌跡σを実現するた
めには、位相状態をルックアップテーブルへのインデッ
クスとして用いることができる。テーブルのサイズを小
さくするためには、位相状態軌跡は、以下の微分に従っ
て再定義される。
ブロック１１２は、軌跡部分を切り替えるのではなく、
ルックアップテーブルを用いることによっても実現可能
である。前述したように、位相状態軌跡σを実現するた
めには、位相状態をルックアップテーブルへのインデッ
クスとして用いることができる。テーブルのサイズを小
さくするためには、位相状態軌跡は、以下の微分に従っ
て再定義される。
【０１１７】距離＝１／２・Ａｃｃ・ｔ2である、よっ
て、 Ｘ１−Ｘ１Ｉ＝１／２・Ａｃｃ・ｔ2 （２７） ここで、 Ｘ１Ｉ＝初期アクチュエータ位置誤差、 Ａｃｃ＝所定の加速／減速定数、および ｔ＝時間、である。
て、 Ｘ１−Ｘ１Ｉ＝１／２・Ａｃｃ・ｔ2 （２７） ここで、 Ｘ１Ｉ＝初期アクチュエータ位置誤差、 Ａｃｃ＝所定の加速／減速定数、および ｔ＝時間、である。
【０１１８】方程式２７のｔを解くと、 ｔ＝（２・（Ｘ１−Ｘ１Ｉ）／Ａｃｃ）1/2 （２８） となる。速度＝−Ｘ２＝Ａｃｃ・ｔであるので、方程式
２８からｔを除算すると、 Ｘ２（Ｉｄｅａｌ）＝−（２・（Ｘ１−Ｘ１Ｉ）・Ａｃｃ）1/2 （２９） となる。シーク時には、位相状態軌跡σは、 σ＝Ｘ２＋（２・（Ｘ１−Ｘ１Ｉ）・Ａｃｃ）1/2＝０ （３０） のように定義される。方程式２９におけるＸ２（Ｉｄｅ
ａｌ）は、理想のアクチュエータ速度であり、方程式３
０におけるＸ２は、推定されたアクチュエータ速度であ
る。方程式２９の理想の速度は、ある位相状態Ｘ１によ
りインデックスの付けられたルックアップテーブルを用
いることにより計算されうる。これにより、ルックアッ
プテーブルのサイズを小さくすることができ、スライデ
ィングモードコントローラの全体的なコストを下げるこ
とができる。図２４は、σ処理ブロック１１２にルック
アップテーブルを用いた実施形態を図示している。
２８からｔを除算すると、 Ｘ２（Ｉｄｅａｌ）＝−（２・（Ｘ１−Ｘ１Ｉ）・Ａｃｃ）1/2 （２９） となる。シーク時には、位相状態軌跡σは、 σ＝Ｘ２＋（２・（Ｘ１−Ｘ１Ｉ）・Ａｃｃ）1/2＝０ （３０） のように定義される。方程式２９におけるＸ２（Ｉｄｅ
ａｌ）は、理想のアクチュエータ速度であり、方程式３
０におけるＸ２は、推定されたアクチュエータ速度であ
る。方程式２９の理想の速度は、ある位相状態Ｘ１によ
りインデックスの付けられたルックアップテーブルを用
いることにより計算されうる。これにより、ルックアッ
プテーブルのサイズを小さくすることができ、スライデ
ィングモードコントローラの全体的なコストを下げるこ
とができる。図２４は、σ処理ブロック１１２にルック
アップテーブルを用いた実施形態を図示している。
【０１１９】（２進係数）既に詳しく説明したように、
図１７のスイッチング利得ブロック１０４および１０６
のさまざまな利得値は、位相状態の追従している軌跡部
分に従い、かつ、コントローラが前方シークを実行して
いるのか、あるいは後方シークを実行しているのかに従
って、適切な値にプログラム可能に設定される。利得値
の適切な範囲は、存在方程式１１と、位相状態軌跡方程
式１３、１４、１５および１６とを用いて、図１５に示
す位相状態軌跡のそれぞれの部分について決定された。
図１７のスイッチング利得ブロック１０４および１０６
のさまざまな利得値は、位相状態の追従している軌跡部
分に従い、かつ、コントローラが前方シークを実行して
いるのか、あるいは後方シークを実行しているのかに従
って、適切な値にプログラム可能に設定される。利得値
の適切な範囲は、存在方程式１１と、位相状態軌跡方程
式１３、１４、１５および１６とを用いて、図１５に示
す位相状態軌跡のそれぞれの部分について決定された。
【０１２０】本発明の別の実施形態では、フォーカス、
シークおよびトラッキング用のスライディングコントロ
ーラは、２進係数を用いて実現される。すなわち、スイ
ッチング利得ブロック１０４および１０６におけるさま
ざまな利得値は、２nの集合から選択される。ここで、
ｎは正または負の整数である。２進係数は、利得の切り
替えに用いることができる。なぜなら、既に述べたよう
に、利得は所定の範囲内にありさえすればよいからであ
る。したがって、係数を格納するためのメモリに対する
要求が緩和され、複雑なハードウェア乗算器は必要なく
なる。すなわち、２進係数による乗算は、シフトレジス
タを用いるだけで実現可能である。
シークおよびトラッキング用のスライディングコントロ
ーラは、２進係数を用いて実現される。すなわち、スイ
ッチング利得ブロック１０４および１０６におけるさま
ざまな利得値は、２nの集合から選択される。ここで、
ｎは正または負の整数である。２進係数は、利得の切り
替えに用いることができる。なぜなら、既に述べたよう
に、利得は所定の範囲内にありさえすればよいからであ
る。したがって、係数を格納するためのメモリに対する
要求が緩和され、複雑なハードウェア乗算器は必要なく
なる。すなわち、２進係数による乗算は、シフトレジス
タを用いるだけで実現可能である。
【０１２１】（実験結果）動作可能性をベリファイする
ために、本発明を、光ディスクドライブおよびスライデ
ィングモードコントローラのコンピュータ生成モデルに
従ってシミュレートした。フォーカスの局面について
は、光学搬送機械（optical transport mechanical）伝
達関数は、図２５および図２６に示されている周波数お
よび位相応答を特徴とするものであった。そして、図２
７に示されている定格フォーカス基準を用いて、フォー
カス制御ループがシミュレートされた。図２９は、図２
８に示されている典型的な線形コントローラの場合より
もはるかに優れたキャプチャ遷移に対する、本発明によ
るスライディングモードコントローラの応答を図示して
いる。また、図３１は、フォーカストラッキング時のフ
ォーカス誤差信号のヒストグラムを示している。図３０
に示されている従来の線形コントローラと比べてみる
と、本発明によるスライディングモード制御は、必要と
される５ミクロンの偏差内で動作している。とはいうも
のの、このスライディングモード制御によれば、パラメ
ータの変化や外部負荷による外乱をよりよく補償するこ
とが可能になる。図３２に示されているワーストケース
のフォーカス基準状態でも、本発明を用いた光ディスク
ドライブシステムは、図３３に示されているように、対
象に改変を加えるまでもなくインフォーカス状態を維持
した。これに対して、従来の線形制御を用いたシステム
は、必要とされる５ミクロンの偏差を維持できなかっ
た。
ために、本発明を、光ディスクドライブおよびスライデ
ィングモードコントローラのコンピュータ生成モデルに
従ってシミュレートした。フォーカスの局面について
は、光学搬送機械（optical transport mechanical）伝
達関数は、図２５および図２６に示されている周波数お
よび位相応答を特徴とするものであった。そして、図２
７に示されている定格フォーカス基準を用いて、フォー
カス制御ループがシミュレートされた。図２９は、図２
８に示されている典型的な線形コントローラの場合より
もはるかに優れたキャプチャ遷移に対する、本発明によ
るスライディングモードコントローラの応答を図示して
いる。また、図３１は、フォーカストラッキング時のフ
ォーカス誤差信号のヒストグラムを示している。図３０
に示されている従来の線形コントローラと比べてみる
と、本発明によるスライディングモード制御は、必要と
される５ミクロンの偏差内で動作している。とはいうも
のの、このスライディングモード制御によれば、パラメ
ータの変化や外部負荷による外乱をよりよく補償するこ
とが可能になる。図３２に示されているワーストケース
のフォーカス基準状態でも、本発明を用いた光ディスク
ドライブシステムは、図３３に示されているように、対
象に改変を加えるまでもなくインフォーカス状態を維持
した。これに対して、従来の線形制御を用いたシステム
は、必要とされる５ミクロンの偏差を維持できなかっ
た。
【０１２２】上述したのと同様の制御利得を用いたシミ
ュレーションが、非定格特性をもつ力学を用いてさらに
おこなわれた。図３４は、フォーカスアクチュエータの
力の定数（図１６におけるＫｔ）が２５％だけ増やされ
た時の定常状態のフォーカスヒストグラムを示してい
る。図３５は、力の定数が５０％だけ減らされた時の定
常状態のフォーカスヒストグラムを示している。図３６
は、１０ｋＨｚにおける共振ピークを１０ｄＢだけ増加
させた時の定常状態のフォーカスヒストグラムを示して
いる。これらの図に示されているように、２進係数を用
いた場合でも、本発明は、多種多様なパラメータ変化お
よび基準に対しても許容範囲内で動作する。
ュレーションが、非定格特性をもつ力学を用いてさらに
おこなわれた。図３４は、フォーカスアクチュエータの
力の定数（図１６におけるＫｔ）が２５％だけ増やされ
た時の定常状態のフォーカスヒストグラムを示してい
る。図３５は、力の定数が５０％だけ減らされた時の定
常状態のフォーカスヒストグラムを示している。図３６
は、１０ｋＨｚにおける共振ピークを１０ｄＢだけ増加
させた時の定常状態のフォーカスヒストグラムを示して
いる。これらの図に示されているように、２進係数を用
いた場合でも、本発明は、多種多様なパラメータ変化お
よび基準に対しても許容範囲内で動作する。
【０１２３】センタライントラッキングの場合、機械伝
達関数は、図３７および図３８に示されている周波数お
よび位相応答を特徴とするものであった。図３９に示さ
れている定格トラッキング基準を用いて、本発明のトラ
ッキング局面をシミュレートした。スライディングモー
ド制御を用いたセンタライントラッキング誤差（ＴＥ
Ｓ）の場合に得られたヒストグラムは、図４１に示され
ている。ここでも、図４０に示されている従来の線形制
御システムの場合のヒストグラムと比べてみれば、本発
明によるスライディングモード制御は、パラメータの変
化および外部負荷による外乱を良好に補償しながら、ト
ラッキング誤差を０．２ミクロンの偏差内に維持できる
ことがわかる。
達関数は、図３７および図３８に示されている周波数お
よび位相応答を特徴とするものであった。図３９に示さ
れている定格トラッキング基準を用いて、本発明のトラ
ッキング局面をシミュレートした。スライディングモー
ド制御を用いたセンタライントラッキング誤差（ＴＥ
Ｓ）の場合に得られたヒストグラムは、図４１に示され
ている。ここでも、図４０に示されている従来の線形制
御システムの場合のヒストグラムと比べてみれば、本発
明によるスライディングモード制御は、パラメータの変
化および外部負荷による外乱を良好に補償しながら、ト
ラッキング誤差を０．２ミクロンの偏差内に維持できる
ことがわかる。
【０１２４】なお、形式および詳細については、本発明
の範囲から外れることなく、さまざまな変更を加えるこ
とができる。つまり、以上に開示した特定の実施形態
は、本発明がそれらに限定されることを意図しているも
のではない。例えば、本発明のスライディングコントロ
ーラは、ハードウェアあるいはソフトウェアのいずれの
かたちでも実現可能であり、連続的にも離散した時刻に
も実現可能である。また、以上に開示した特定の位相状
態に代わって（またはそれに加えて）、より高次の位相
状態を用いることもできる。以上に開示した実施形態に
より導き出されるこのような改変およびその他の改変
は、添付の請求の範囲により正しく解釈されれば、いず
れも本発明の意図した範囲内にあるものである。
の範囲から外れることなく、さまざまな変更を加えるこ
とができる。つまり、以上に開示した特定の実施形態
は、本発明がそれらに限定されることを意図しているも
のではない。例えば、本発明のスライディングコントロ
ーラは、ハードウェアあるいはソフトウェアのいずれの
かたちでも実現可能であり、連続的にも離散した時刻に
も実現可能である。また、以上に開示した特定の位相状
態に代わって（またはそれに加えて）、より高次の位相
状態を用いることもできる。以上に開示した実施形態に
より導き出されるこのような改変およびその他の改変
は、添付の請求の範囲により正しく解釈されれば、いず
れも本発明の意図した範囲内にあるものである。
【０１２５】
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも以下の効果
が得られる。すなわち、スライディングモード制御によ
り、パラメータの変化や、外部負荷による外乱や、その
他の遷移（例えば、フォーカスキャプチャ遷移）などを
改善されたかたちで補償することができる。さらに、ス
ライディングモードにおける正および負のフィードバッ
ク利得は、所定の範囲内にありさえすればよいので、２
ｎの利得値を得ることができる。その結果、利得乗算器
の複雑さおよびコストを大幅に低減することができる。
が得られる。すなわち、スライディングモード制御によ
り、パラメータの変化や、外部負荷による外乱や、その
他の遷移（例えば、フォーカスキャプチャ遷移）などを
改善されたかたちで補償することができる。さらに、ス
ライディングモードにおける正および負のフィードバッ
ク利得は、所定の範囲内にありさえすればよいので、２
ｎの利得値を得ることができる。その結果、利得乗算器
の複雑さおよびコストを大幅に低減することができる。
【図１】フォーカスキャプチャ、フォーカストラッキン
グおよびセンタライントラッキングに用いられるサーボ
光学感知回路を含む、従来の３ビーム光リードヘッドを
示す図である。
グおよびセンタライントラッキングに用いられるサーボ
光学感知回路を含む、従来の３ビーム光リードヘッドを
示す図である。
【図２】レーザビームのフォーカス状態に基づいて４分
割光検出器に発生されうるさまざまなパターンを示す図
である。
割光検出器に発生されうるさまざまなパターンを示す図
である。
【図３】フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）およびＲＦリー
ド信号をどのようにして４分割光検出器から発生するか
を示す図である。
ド信号をどのようにして４分割光検出器から発生するか
を示す図である。
【図４】フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）と、ディスクの
表面に対する対物レンズの位置との関係をプロットした
図である。
表面に対する対物レンズの位置との関係をプロットした
図である。
【図５】３ビームシステムに存在しうるさまざまなトラ
ッキング状態を示す図である。
ッキング状態を示す図である。
【図６】３ビームシステムがどのようにしてセンタライ
ントラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を発生するかを示す
図である。
ントラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を発生するかを示す
図である。
【図７】トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）と、選択され
たトラックのセンタラインに対する対物レンズのミスト
ラッキング位置との間の関係をプロットした図である。
たトラックのセンタラインに対する対物レンズのミスト
ラッキング位置との間の関係をプロットした図である。
【図８】本発明によるディスクドライブ制御システムの
一例を示すブロック図である。
一例を示すブロック図である。
【図９】本発明によるディスクドライブ制御システムの
別の例を示すブロック図である。
別の例を示すブロック図である。
【図１０】本実施例のスライディングモードコントロー
ラにより制御される２次システムを示すブロック図であ
る。
ラにより制御される２次システムを示すブロック図であ
る。
【図１１】図１０の制御システムの正および負のフィー
ドバックモードについて、位置誤差および誤差速度の位
相状態に対応する位相平面を示す図である。
ドバックモードについて、位置誤差および誤差速度の位
相状態に対応する位相平面を示す図である。
【図１２】新しいトラックへの前方シーク時に位相状態
を所定の直線位相軌跡に向かって動かす際のスライディ
ングモードコントローラの動作を示す図である。
を所定の直線位相軌跡に向かって動かす際のスライディ
ングモードコントローラの動作を示す図である。
【図１３】スライディングモードを延長するために、図
１２の直線位相軌跡の傾きを変化させることの効果を示
す図である。
１２の直線位相軌跡の傾きを変化させることの効果を示
す図である。
【図１４】振幅の全範囲をカバーすることによって、パ
ラメータの変化に対して感度を有するすべての線形モー
ド動作を排除する位相平面軌跡を示す図である。
ラメータの変化に対して感度を有するすべての線形モー
ド動作を排除する位相平面軌跡を示す図である。
【図１５】本発明による好ましい位相平面軌跡を示す図
である。
である。
【図１６】位置誤差および位置誤差速度の位相状態を有
する２次システムとしてモデリングされた典型的なサー
ボアクチュエータを示す図である。
する２次システムとしてモデリングされた典型的なサー
ボアクチュエータを示す図である。
【図１７】スライディングモードコントローラが、位置
誤差と位置誤差速度の位相状態とに応答する、本発明に
よるディスクドライブ制御システムを示すブロック図で
ある。
誤差と位置誤差速度の位相状態とに応答する、本発明に
よるディスクドライブ制御システムを示すブロック図で
ある。
【図１８】図１７のスライディングモードコントローラ
の動作を説明するフローチャートである。
の動作を説明するフローチャートである。
【図１９】図１７のスライディングモードコントローラ
の動作を説明するフローチャートである。
の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】図１７のスライディングモードコントローラ
の動作を説明するフローチャートである。
の動作を説明するフローチャートである。
【図２１】スライディングモードコントローラが、アク
チュエータの位置誤差と、速度誤差と、アクチュエータ
の位相状態とに応答する、本発明による別の実施形態を
示す詳細ブロック図である。
チュエータの位置誤差と、速度誤差と、アクチュエータ
の位相状態とに応答する、本発明による別の実施形態を
示す詳細ブロック図である。
【図２２】スライディングモードの位相状態軌跡の周囲
の収束境界層を示す図である。
の収束境界層を示す図である。
【図２３】モータ制御信号を平滑化するためにｓｇｎ
（σ）を積分する積分器を示す図である。
（σ）を積分する積分器を示す図である。
【図２４】スライディングモードコントローラにおける
σ処理ブロックにルックアップテーブルを用いた好まし
い実施形態を示す図である。
σ処理ブロックにルックアップテーブルを用いた好まし
い実施形態を示す図である。
【図２５】光ディスクドライブにおける典型的なフォー
カスサーボループのシミュレートされた周波数および位
相応答を示す図である。
カスサーボループのシミュレートされた周波数および位
相応答を示す図である。
【図２６】光ディスクドライブにおける典型的なフォー
カスサーボループのシミュレートされた周波数および位
相応答を示す図である。
カスサーボループのシミュレートされた周波数および位
相応答を示す図である。
【図２７】本発明によるスライディングモード制御のパ
フォーマンスを従来の線形制御と比較して実証するため
に、図２５および図２６のシミュレートされたフォーカ
スサーボループに注入された定格フォーカス基準を示す
図である。
フォーマンスを従来の線形制御と比較して実証するため
に、図２５および図２６のシミュレートされたフォーカ
スサーボループに注入された定格フォーカス基準を示す
図である。
【図２８】図２７の定格基準について、従来の線形コン
トローラのフォーカスキャプチャ遷移に対する応答を示
す図である。
トローラのフォーカスキャプチャ遷移に対する応答を示
す図である。
【図２９】図２７の定格基準について、本発明によるス
ライディングモードコントローラのフォーカスキャプチ
ャ遷移に対する応答を示す図である。
ライディングモードコントローラのフォーカスキャプチ
ャ遷移に対する応答を示す図である。
【図３０】図２７の定格基準信号と、従来の線形コント
ローラとを用いてフォーカスサーボループをシミュレー
トした時に得られる、フォーカストラッキング時のフォ
ーカス誤差信号のヒストグラムである。
ローラとを用いてフォーカスサーボループをシミュレー
トした時に得られる、フォーカストラッキング時のフォ
ーカス誤差信号のヒストグラムである。
【図３１】図２７の定格基準信号と、本発明のスライデ
ィングモードコントローラとを用いてフォーカスサーボ
ループをシミュレートした時に得られる、フォーカスト
ラッキング時のフォーカス誤差信号のヒストグラムであ
る。
ィングモードコントローラとを用いてフォーカスサーボ
ループをシミュレートした時に得られる、フォーカスト
ラッキング時のフォーカス誤差信号のヒストグラムであ
る。
【図３２】図２５および図２６のシミュレートされたフ
ォーカスサーボループに注入されたワーストケースのフ
ォーカス基準信号を示す図である。
ォーカスサーボループに注入されたワーストケースのフ
ォーカス基準信号を示す図である。
【図３３】図３２のワーストケースの基準信号と、本発
明のスライディングモードコントローラとを用いてフォ
ーカスサーボループをシミュレートした時に得られる、
フォーカストラッキング時のフォーカス誤差信号のヒス
トグラムである。
明のスライディングモードコントローラとを用いてフォ
ーカスサーボループをシミュレートした時に得られる、
フォーカストラッキング時のフォーカス誤差信号のヒス
トグラムである。
【図３４】スライディングモード制御について、力の定
数を２５％だけ増加させた時のフォーカストラッキング
時のフォーカス誤差のヒストグラムを示す図である。
数を２５％だけ増加させた時のフォーカストラッキング
時のフォーカス誤差のヒストグラムを示す図である。
【図３５】スライディングモード制御について、力の定
数を５０％だけ減少させた時のフォーカストラッキング
時のフォーカス誤差のヒストグラムを示す図である。
数を５０％だけ減少させた時のフォーカストラッキング
時のフォーカス誤差のヒストグラムを示す図である。
【図３６】スライディングモード制御について、１０ｋ
Ｈｚにおける共振ピークを１０ｄＢだけ増加させた時の
フォーカストラッキング時のフォーカス誤差のヒストグ
ラムを示す図である。
Ｈｚにおける共振ピークを１０ｄＢだけ増加させた時の
フォーカストラッキング時のフォーカス誤差のヒストグ
ラムを示す図である。
【図３７】本発明による動作をシミュレートするのに用
いられる光ディスクドライブにおける典型的なセンタラ
インサーボトラッキングシステムの周波数および位相応
答を示す図である。
いられる光ディスクドライブにおける典型的なセンタラ
インサーボトラッキングシステムの周波数および位相応
答を示す図である。
【図３８】本発明による動作をシミュレートするのに用
いられる光ディスクドライブにおける典型的なセンタラ
インサーボトラッキングシステムの周波数および位相応
答を示す図である。
いられる光ディスクドライブにおける典型的なセンタラ
インサーボトラッキングシステムの周波数および位相応
答を示す図である。
【図３９】本発明によるスライディングモード制御のパ
フォーマンスを従来の線形制御と比較して実証するため
に、図３７および図３８のシミュレートされたセンタラ
インサーボトラッキングシステムに注入された定格の半
径方向基準を示す図である。
フォーマンスを従来の線形制御と比較して実証するため
に、図３７および図３８のシミュレートされたセンタラ
インサーボトラッキングシステムに注入された定格の半
径方向基準を示す図である。
【図４０】図３９の定格基準信号と、従来の線形コント
ローラとを用いてトラッキングサーボループをシミュレ
ートした時に得られる、センタライントラッキング時の
トラッキング誤差信号のヒストグラムである。
ローラとを用いてトラッキングサーボループをシミュレ
ートした時に得られる、センタライントラッキング時の
トラッキング誤差信号のヒストグラムである。
【図４１】図３９の定格基準信号と、本発明のスライデ
ィングモードコントローラとを用いてトラッキングサー
ボループをシミュレートした時に得られる、センタライ
ントラッキング時のトラッキング誤差信号のヒストグラ
ムである。
ィングモードコントローラとを用いてトラッキングサー
ボループをシミュレートした時に得られる、センタライ
ントラッキング時のトラッキング誤差信号のヒストグラ
ムである。
８ スレッドアセンブリ ９ リードスクリュー １１ ＯＬキャリジユニット １３ スピンモータ １４ 光ディスク １５ ＤＣモータ １６ トラックカウンタ １７ ＲＦリード信号 １８Ａ リードヘッドトラック位置 １８Ｂ 推定された位置 １９ 状態推定器 ２０ 基準位置 ２１ 加算器 ２２ 位置誤差信号 ２３ スライディングモードコントローラ ２４ モータ制御信号 ２５ ローパスフィルタ ２６ ＯＬキャリッジユニットＶＣＭ制御信号
フロントページの続き (71)出願人 595158337 3100 Ｗｅｓｔ Ｗａｒｒｅｎ Ａｖｅｎ ｕｅ，Ｆｒｅｍｏｎｔ，Ｃａｌｉｆｏｒｎ ｉａ 94538，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ポール エム． ロマノ アメリカ合衆国 コロラド 80304， ボ ールダー， 15ティーエイチ ストリート 3260 (72)発明者 フランシス エイチ． レイフ アメリカ合衆国 コロラド 80020， ブ ルームフィールド， セキュエラ ストリ ート 1337
Claims (34)
- 【請求項１】 ディジタルデータを記録する光ディスク
ドライブ記憶システムであって、 （ａ）複数のデータトラックがその上に記録されてい
る、少なくとも１つの回転する光ディスクと、 （ｂ）該光ディスク上に位置づけられ、該光ディスクか
ら該ディジタルデータを読み出す光リードヘッドと、 （ｃ）該リードヘッドに接続されており、該リードヘッ
ドを該光ディスクの上に位置づけるアクチュエータと、 （ｄ）該アクチュエータに接続されており、モータ制御
信号を受け取る入力を有するモータであって、該アクチ
ュエータの動きを制御するモータと、 （ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する位相状
態発生器と、 （ｆ）該少なくとも１つの位相状態信号に応答して、該
モータ制御信号を発生するスライディングモードコント
ローラと、を備えている、光ディスクドライブ記憶シス
テム。 - 【請求項２】 前記位相状態発生器が状態推定器を備え
ている、請求項１に記載の光ディスクドライブ記憶シス
テム。 - 【請求項３】 前記スライディングモードコントローラ
がシークモードで動作することによって、前記リードヘ
ッドを現在のトラックから選択されたトラックへと移動
させる、請求項１に記載の光ディスクドライブ記憶シス
テム。 - 【請求項４】 前記スライディングモードコントローラ
がトラッキングモードで動作することによって、前記リ
ードヘッドを、選択されたトラックのセンタライン上に
維持する、請求項１に記載の光ディスクドライブ記憶シ
ステム。 - 【請求項５】 前記スライディングモードコントローラ
がフォーカスモードで動作することによって、前記リー
ドヘッドを前記ディスク上のフォーカス位置に維持す
る、請求項１に記載の光ディスクドライブ記憶システ
ム。 - 【請求項６】 前記少なくとも１つの位相状態信号が、
所望のアクチュエータ位置と、推定されたアクチュエー
タ位置との間の差に比例するアクチュエータ位置誤差信
号を含んでいる、請求項１に記載の光ディスクドライブ
記憶システム。 - 【請求項７】 前記少なくとも１つの位相状態信号が、
アクチュエータの位置の誤差の導関数に比例するアクチ
ュエータ位置誤差速度信号を含んでいる、請求項１に記
載の光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項８】 前記少なくとも１つの位相状態信号が、
基準アクチュエータ速度と、推定されたアクチュエータ
速度との間の差に比例するアクチュエータ速度誤差信号
を含んでいる、請求項１に記載の光ディスクドライブ記
憶システム。 - 【請求項９】 前記少なくとも１つの位相状態信号が、
アクチュエータの速度の導関数に比例するアクチュエー
タ加速信号を含んでいる、請求項１に記載の光ディスク
ドライブ記憶システム。 - 【請求項１０】 （ａ）前記光ディスクドライブ記憶シ
ステムが少なくとも２つの位相状態を有しており、 （ｂ）前記スライディングモードコントローラが、第１
の構造と第２の構造との間でスイッチングし、 （ｃ）該第１の構造が、ある位相平面に関して該２つの
位相状態を変化させることにより、第１の位相軌跡に追
従し、 （ｄ）該第２の構造が、該位相平面に関して該２つの位
相状態を変化させることにより、第２の位相軌跡に追従
し、 （ｅ）該第１および該第２の位相軌跡が、該位相平面の
少なくとも１部分において反対方向で交差し、かつ （ｆ）該第１および該第２の構造の間でスイッチングす
ることによって、該スライディングモードコントローラ
が、該２つの位相状態を該位相平面について変化させ、
それにより所定の第３の位相軌跡に実質的に追従する、
請求項１に記載の光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項１１】 （ａ）前記第１の構造が、正の利得項
に前記少なくとも１つの位相状態信号を掛け合わせる第
１乗算器を備えており、かつ（ｂ）前記第２の構造が、
負の利得項に該少なくとも１つの位相状態信号を掛け合
わせる第２乗算器を備えている、請求項１０に記載の光
ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項１２】 前記正の利得項および前記負の利得項
が、２nの集合（ここで、ｎは整数である）から選択さ
れる、請求項１１に記載の光ディスクドライブ記憶シス
テム。 - 【請求項１３】 （ａ）前記第３の位相軌跡が、始端
と、第１の実質的に直線状の部分の始端に接続されてい
る終端と、を有する第１の実質的に放物線状の部分を含
んでおり、（ｂ）該第１の実質的に直線状の部分が、第
２の実質的に放物線状の部分の始端に接続されている終
端を有しており、 （ｃ）該第２の実質的に放物線状の部分が、第２の実質
的に直線状の部分の始端に接続されている終端を有して
おり、かつ （ｄ）該第２の実質的に直線状の部分の一部が、前記位
相平面の原点に近くにある、請求項１０に記載の光ディ
スクドライブ記憶システム。 - 【請求項１４】 （ａ）前記サーボコントローラが、 シークモードでは、前記リードヘッドを現在のトラック
から選択されたトラックへと移動させるように動作し、 トラッキングモードでは、前記ディスク上に記録された
前記データを読み出しながら、該リードヘッドを、該選
択されたトラックのセンタライン上に実質的に一致させ
続けるように動作し、 （ｂ）該サーボコントローラが、該リードヘッドを該選
択されたトラックへと移動させるためにシークモードに
スイッチした時には、 前記スライディングモードコントローラが、第１のスイ
ッチングアルゴリズムに従って前記第１の構造と前記第
２の構造との間で反復的にスイッチングすることによ
り、前記２つの位相状態が前記第１の実質的に放物線状
の部分に追従するようにし、それによって該リードヘッ
ドを該選択されたトラックへと加速し、 （ｃ）該２つの位相状態が、前記第１の実質的に直線状
の部分の前記始端に実質的に到達した時には、 該スライディングモードコントローラが、第２のスイッ
チングアルゴリズムに従って該第１の構造と該第２の構
造との間で反復的にスイッチングすることにより、該２
つの位相状態が該第１の実質的に直線状の部分に追従す
るようにし、それによって該リードヘッドを該選択され
たトラックへと実質的に一定の速度で移動させ、 （ｄ）該２つの位相状態が、前記第２の実質的に放物線
状の部分の前記始端に実質的に到達した時には、 該スライディングモードコントローラが、第３のスイッ
チングアルゴリズムに従って該第１の構造と該第２の構
造との間で反復的にスイッチングすることにより、該２
つの位相状態が該第２の実質的に放物線状の部分に追従
するようにし、それによって該リードヘッドを該選択さ
れたトラックへ減速させ、 （ｅ）該２つの位相状態が、前記第２の実質的に直線状
の部分の前記始端に実質的に到達した時には、 該スライディングモードコントローラが、第４のスイッ
チングアルゴリズムに従って該第１の構造と該第２の構
造との間で反復的にスイッチングすることにより、該２
つの位相状態が該第２の実質的に直線状の部分に追従す
るようにし、それによって該リードヘッドを該選択され
たトラックへと減速させ、かつ （ｆ）該２つの位相状態が、前記位相平面の前記原点の
近傍の、該第２の実質的に直線状の部分の前記一部から
所定の最小の距離内にある時には、 該サーボコントローラが該トラッキングモードにスイッ
チングし、該スライディングモードコントローラが、該
第２つの構造の間で反復的に連続してスイッチングする
ことにより、該２つの位相状態を該位相平面の該原点の
近傍に維持し、それによって該リードヘッドを該選択さ
れたトラックの該センタラインの近傍に維持する、請求
項１３に記載の光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項１５】 前記少なくとも１つの位相状態信号に
応答して、前記第１の構造と前記第２の構造との間での
スイッチングを制御するスイッチングロジックをさらに
備えている、請求項１０に記載の光ディスクドライブ記
憶システム。 - 【請求項１６】 回転する光ディスク記憶媒体の上に位
置づけられた光リードヘッドの動きを制御する方法にお
いて、該光ディスクが、該ディスク上に記録された複数
のデータトラックと、該光ディスク上で該リードヘッド
をアクチュエートするモータと、を備えている、方法で
あって、 （ａ）該モータの位相誤差を表す少なくとも１つの位相
状態信号を発生するステップと、 （ｂ）該位相状態信号を、所定の位相軌跡に対する位相
状態値と比較するステップと、 （ｃ）該ステップ（ｂ）における該比較の第１の結果に
応じて、該位相状態信号に第１の利得値を掛け合わせ、
かつ、該ステップ（ｂ）における該比較の第２の結果に
応じて、該位相状態信号に第２の利得値を掛け合わせる
ことにより、モータ制御信号を発生するステップと、 （ｄ）該モータ制御信号を該モータに与えることによっ
て、該リードヘッドを該ディスク上でアクチュエートす
るステップと、を含む方法。 - 【請求項１７】 ディジタルデータを記録する光ディス
クドライブ記憶システムであって、 （ａ）複数のデータトラックがその上に記録されてい
る、少なくとも１つの回転する光ディスクと、 （ｂ）該光ディスク上に位置づけられ、該光ディスクか
ら該ディジタルデータを読み出す光リードヘッドと、 （ｃ）該リードヘッドに接続されており、該リードヘッ
ドを該光ディスクの上に位置づけるアクチュエータと、 （ｄ）該アクチュエータに接続されており、モータ制御
信号を受け取る入力を有するモータであって、該アクチ
ュエータの動きを制御するモータと、 （ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する位相状
態発生器と、 （ｆ）該少なくとも１つの位相状態信号に応答して、該
モータ制御信号を発生するスライディングモードコント
ローラであって、 （ａ’）推定されたアクチュエータ位置と、所望のアク
チュエータ位置との間の差を示すアクチュエータ位置誤
差信号Ｘ１を受け取るように接続された第１の入力、 （ｂ’）該アクチュエータ位置誤差信号Ｘ１に比例する
第１の位相状態信号に、該第１の位相状態信号と第１の
位相状態軌跡との間の第１の所定の関係に従って、第１
の利得、または第２の利得を選択的に掛け合わせること
により、第１の比例位相状態信号を発生する、第１のス
イッチング利得ブロック、 （ｃ’）該アクチュエータ位置誤差信号Ｘ１に応答し
て、積分された位相状態信号を発生する積分器、および （ｄ’）第１の比例位相状態信号に該積分された位相状
態信号を加算することによって、該モータに印加される
モータ制御信号を発生する加算器、 を含むスライディングモードコントローラと、を備えて
いる、光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項１８】 前記スライディングモードコントロー
ラが、 （ａ）アクチュエータ位置誤差速度信号Ｘ２を受け取る
ように接続された第２の入力と、 （ｂ）該アクチュエータ位置誤差速度信号Ｘ２に比例す
る第２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と前記
第１の位相状態軌跡との間の第２の所定の関係に従っ
て、第３の利得、または第４の利得を選択的に掛け合わ
せることにより、前記第１の比例位相状態信号および前
記積分された位相状態信号に加算される第２の比例位相
状態信号を発生し、それにより前記モータ制御信号を発
生する、第２のスイッチング利得ブロックと、をさらに
含んでいる、請求項１７に記載の光ディスクドライブ記
憶システム。 - 【請求項１９】 （ａ）前記第１の位相状態軌跡が、第
１および第２の軌跡部分を有しており、かつ（ｂ）前記
第１および前記第２の利得が、該第１および該第２の軌
跡部分に対応するそれぞれ異なる値にプログラム可能に
調整される、請求項１７に記載の光ディスクドライブ記
憶システム。 - 【請求項２０】 （ａ）前記スライディングモードコン
トローラが、前方シークモードおよび後方シークモード
で動作することによって、前記リードヘッドを現在のト
ラックから選択されたトラックへと移動させ、かつ
（ｂ）前記第１および前記第２の利得が、該前方シーク
モードおよび該後方シークモードに対応するそれぞれ異
なる値にプログラム可能に調整される、請求項１７に記
載の光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項２１】 前記スライディングモードコントロー
ラが、 （ａ）アクチュエータ速度誤差信号Ｘｖを受け取るよう
に接続された第２の入力と、 （ｂ）該アクチュエータ速度誤差信号Ｘｖに比例する第
２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と第２の位
相状態軌跡との間の第２の所定の関係に従って、第３の
利得、または第４の利得を選択的に掛け合わせることに
より、第２の比例位相状態信号を発生する、第２のスイ
ッチング利得ブロックと、 （ｃ）アクチュエータ加速信号Ｘαを受け取るように接
続された第３の入力と、 （ｄ）該アクチュエータ加速信号Ｘαに比例する第３の
位相状態信号に、該第３の位相状態信号と該第２の位相
状態軌跡との間の第３の所定の関係に従って、第５の利
得、または第６の利得を選択的に掛け合わせることによ
り、前記第１の比例位相状態信号、該第２の比例位相状
態信号、および前記積分された位相状態信号に加算され
る第３の比例位相状態信号を発生し、それにより前記モ
ータ制御信号を発生する、第３のスイッチング利得ブロ
ックと、をさらに備えている、請求項１７に記載の光デ
ィスクドライブ記憶システム。 - 【請求項２２】 ディジタルデータを記録する光ディス
クドライブ記憶システムであって、 （ａ）複数のデータトラックがその上に記録されてい
る、少なくとも１つの回転する光ディスクと、 （ｂ）該光ディスク上に位置づけられ、該光ディスクか
ら該ディジタルデータを読み出す光リードヘッドと、 （ｃ）該リードヘッドに接続されており、該リードヘッ
ドを該光ディスクの上に位置づけるアクチュエータと、 （ｄ）該アクチュエータに接続されており、モータ制御
信号を受け取る入力を有するモータであって、該アクチ
ュエータの動きを制御するモータと、 （ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する位相状
態発生器と、 （ｆ）該少なくとも１つの位相状態信号に応答して、該
モータ制御信号を発生するスライディングモードコント
ローラであって、 （ａ’）第１のアクチュエータ位相状態信号を受け取る
ように接続され、第１および第２の利得値を有する第１
のスイッチング利得ブロック、 （ｂ’）アクチュエータ位置誤差信号Ｘ１を受け取るよ
うに接続され、第３および第４の利得値を有する第２の
スイッチング利得ブロック、および （ｃ’）第２のシークモードの少なくとも一部の間は該
第２のスイッチング利得ブロックの効果を減衰させる手
段、 を含むスライディングモードコントローラと、を備えて
いる、光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項２３】 ディジタルデータを記録する光ディス
クドライブ記憶システムであって、 （ａ）複数のデータトラックがその上に記録されてい
る、少なくとも１つの回転する光ディスクと、 （ｂ）該光ディスク上に位置づけられ、該光ディスクか
ら該ディジタルデータを読み出す光リードヘッドと、 （ｃ）該リードヘッドに接続されており、該リードヘッ
ドを該光ディスクの上に位置づけるアクチュエータと、 （ｄ）該アクチュエータに接続されており、モータ制御
信号を受け取る入力を有するモータであって、該アクチ
ュエータの動きを制御するモータと、 （ｅ）少なくとも１つの位相状態信号を発生する位相状
態発生器と、 （ｆ）該少なくとも１つの位相状態信号に応答して、該
モータ制御信号を発生するスライディングモードコント
ローラであって、 （ａ’）推定されたアクチュエータ位置と、所望のアク
チュエータ位置との間の差を示すアクチュエータ位置誤
差信号Ｘ１を受け取るように接続された第１の入力、 （ｂ’）該アクチュエータ位置誤差信号Ｘ１に応答する
第１の位相状態信号に、該第１の位相状態信号と第１の
位相状態軌跡との間の第１の所定の関係σに従って、第
１の利得、または第２の利得を選択的に掛け合わせるこ
とにより、第１の比例位相状態信号を発生する、第１の
スイッチング利得ブロック、および （ｃ’）該第１の比例位相状態信号に応答して計算され
た制御信号に、該第１の所定の関係σに応じて位相状態
軌跡信号を掛け合わせることにより、該モータに印加さ
れるモータ制御信号を発生する、乗算器、を含むスライ
ディングモードコントローラと、を備えている、光ディ
スクドライブ記憶システム。 - 【請求項２４】 前記所定の関係σの符号が積分される
ことによって、前記位相状態軌跡信号を発生する、請求
項２３に記載の光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項２５】 前記スライディングモードコントロー
ラが、 （ａ）アクチュエータ位置誤差速度信号Ｘ２を受け取る
ように接続された第２の入力と、 （ｂ）該アクチュエータ位置誤差速度信号Ｘ２に比例す
る第２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と前記
第１の位相状態軌跡との間の第２の所定の関係σに従っ
て、第３の利得、または第４の利得を選択的に掛け合わ
せることにより、第２の比例位相状態信号を発生する、
第２のスイッチング利得ブロックと、 （ｃ）前記第１の比例位相状態信号を該第２の比例位相
状態信号に加算することによって、前記計算された制御
信号を発生する加算器と、をさらに含んでいる、請求項
２３に記載の光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項２６】 （ａ）前記第１の位相状態軌跡が、第
１および第２の軌跡部分を有しており、かつ（ｂ）前記
第１および前記第２の利得が、該第１および該第２の軌
跡部分に対応するそれぞれ異なる値にプログラム可能に
調整される、請求項２３に記載の光ディスクドライブ記
憶システム。 - 【請求項２７】 （ａ）前記スライディングモードコン
トローラが、前方シークモードと後方シークモードで
は、前記リードヘッドを現在のトラックから選択された
トラックへと移動させるように動作し、トラッキングモ
ードでは、該リードヘッドを、該選択されたトラックの
センタライン上に実質的に一致させ続けるように動作
し、かつ（ｂ）前記第１および前記第２の利得が、該前
方シークモードおよび該後方シークモードに対応するそ
れぞれ異なる値にプログラム可能に調整される、請求項
２３に記載の光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項２８】 前記スライディングモードコントロー
ラが、 （ａ）アクチュエータ速度誤差信号Ｘｖを受け取るよう
に接続された第２の入力と、 （ｂ）該アクチュエータ速度誤差信号Ｘｖに比例する第
２の位相状態信号に、該第２の位相状態信号と第２の位
相状態軌跡との間の第２の所定の関係σに従って、第３
の利得、または第４の利得を選択的に掛け合わせること
により、第２の比例位相状態信号を発生する、第２のス
イッチング利得ブロックと、 （ｃ）アクチュエータ加速信号Ｘαを受け取るように接
続された第３の入力と、 （ｄ）該アクチュエータ加速信号Ｘαに比例する第３の
位相状態信号に、該第３の位相状態信号と該第２の位相
状態軌跡との間の第３の所定の関係σに従って、第５の
利得、または第６の利得を選択的に掛け合わせることに
より、前記第１の比例位相状態信号および該第２の比例
位相状態信号に加算される第３の比例位相状態信号を発
生し、それにより前記計算された制御信号を発生する、
第３のスイッチング利得ブロックと、をさらに含んでい
る、請求項２３に記載の光ディスクドライブ記憶システ
ム。 - 【請求項２９】 前記スライディングモードコントロー
ラが、前記アクチュエータ位置誤差信号Ｘ１を積分する
ことによって、前記第１の比例位相状態信号に加算され
る積分された信号を発生し、それにより前記計算された
制御信号を発生する積分器をさらに備えている、請求項
２３に記載の光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項３０】 （ａ）前記第１の位相状態軌跡が所定
の境界層を有しており、かつ（ｂ）前記第１の所定の関
係σが、該境界層に対して計算される、請求項２３に記
載の光ディスクドライブ記憶システム。 - 【請求項３１】 前記第１の位相状態信号が位相平面の
原点に収束する時に、前記境界層が、該位相平面の該原
点に収束する、請求項３０に記載の光ディスクドライブ
記憶システム。 - 【請求項３２】 前記境界層が、前記位相状態軌跡に加
算される所定の定数である、請求項３０に記載の光ディ
スクドライブ記憶システム。 - 【請求項３３】 前記境界層が、前記位相状態信号を用
いて計算される、請求項３０に記載の光ディスクドライ
ブ記憶システム。 - 【請求項３４】 回転するディスク記憶媒体上にリード
ヘッドを位置づけるスライディングモードコントローラ
であって、 （ａ）位相状態を受け取るように接続された入力と、 （ｂ）該位相状態に、該位相状態と位相状態軌跡との間
の所定の関係に従って、第１の利得値、または第２の利
得値を選択的に掛け合わせるスイッチング乗算器であっ
て、該第１および該第２の利得値が、２nの集合（ここ
で、ｎは整数である）から選択される、スイッチング乗
算器と、 （ｃ）アクチュエータ制御信号を該スイッチング乗算器
から出力することによって、該リードヘッドの位置を制
御する出力と、を備えているスライディングモードコン
トローラ。
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