JPH10312656A - 磁気ディスクのサーボ制御方法 - Google Patents

磁気ディスクのサーボ制御方法

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JPH10312656A
JPH10312656A JP11774197A JP11774197A JPH10312656A JP H10312656 A JPH10312656 A JP H10312656A JP 11774197 A JP11774197 A JP 11774197A JP 11774197 A JP11774197 A JP 11774197A JP H10312656 A JPH10312656 A JP H10312656A
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JP
Japan
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operation amount
control
control input
head
filter
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JP11774197A
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English (en)
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Masao Adachi
正雄 足立
Hitoshi Ogawa
仁 小川
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】磁気ディスク等において、高密度記録を実現す
るには高トラック密度の記録が必要であり、そのために
はヘッドの位置制御の精度を向上する必要がある。 【解決手段】第一の操作量(位置偏差信号のフィードバ
ック制御)だけでなく、それと並列にオブザーバ出力や
計測位置のフィードバックによる第二の操作量、第一と
第二の操作量を含む系のモデルを用いて第三の操作量入
力に対するヘッドの位置応答を推定し、その推定値と計
測ヘッド位置偏差との差をフィルタを通して求める第三
の操作量、という3つの操作量の和でもって、位置制御
の操作量とする手段を施したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク装置の
ような記憶装置において、磁気ディスクのような記憶媒
体に対する磁気ヘッドのようなデータトランスデューサ
の相対位置を精密に制御する方法に関する。光磁気ディ
スクや、磁気テープなどのヘッドの位置制御にも同様に
用いることができるヘッド部のサーボ制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来技術としては、電子情報通信学会論
文誌 Vol. J78-C-II No.12 pp.581-588 (1995)に記載さ
れるものがある。そこでは、従来の位置偏差信号(目標
位置から計測位置を引いたもの)のフィードバック制御
だけでなく、それと並列に付加操作量を求めて、回転同
期外乱の影響の除去を試みるものであった。そこでは、
ディスクが20回転位する間に外乱の各周波数成分の大き
さと位相を同定し、それから、付加操作量を加えて、
(フィードバック制御だけと比較して)位置誤差を15%
ほど低減している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は所要計
算量や所要計算時間の短縮や他の情報の活用ということ
が十分には配慮されておらないという問題があった。ま
た、低周波域で外乱に対する位置偏差感度を低減する
と、高周波域で外乱に対する位置偏差感度が大きくなる
という問題があった。
【0004】本発明の目的は、各種の情報の活用で位置
制御精度の向上や所要計算量や計算時間の少ない磁気デ
ィスクのサーボ制御方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目標を達成するため
に、第一の操作量(位置偏差信号のフィードバック制
御)だけでなく、それと並列にオブザーバ出力や計測位
置のフィードバックによる第二の操作量、第一と第二の
操作量を含む系のモデルを用いて第三の操作量入力に対
するヘッドの位置応答を推定し、その推定値と計測ヘッ
ド位置偏差との差をフィルタ(ただし、フィルタは、第
一と第二の操作量を含む系のモデルとフィルタの積が
(-1と制御帯域を含むローパスフィルタの積)を近似す
るように決めるもの)を通して求める第三の操作量、と
いう3つの操作量の和でもって、位置制御の操作量とす
る手段を施したものである。
【0006】さらに、制御対象の動特性変動に適応する
ために、第三の操作量算出において、フィルタ係数を
(推定値と計測ヘッド位置偏差との差)に応じて適応的
に変更する手段を施したものである。
【0007】さらに、外乱の周波数特性変動に適応する
ために、偏差の周波数成分を計算し、周波数成分とモデ
ル感度(各周波数における外乱に対するヘッド位置の感
度関数のゲイン)より、フィルタ係数あるいは第二の操
作量のフィードバックのゲインを変更する手段を施した
ものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図1〜図
3により説明する。
【0009】図2(a),(b)は本発明のデジタルサーボ信
号処理方式を用いた磁気ディスク装置を示す。磁気ディ
スク装置内部はデータが書き込まれれている磁気ディス
ク円盤1、ディスク円盤を回転させるスピンドルモータ
2、ディスク円盤からデータの読み出しを行うヘッド
3、ヘッドを支えるアーム4、ヘッドを移動させるため
のボイスコイルモータ(VCM)5、ヘッドからの信号
を増幅するリードライトアンプ6からなる。また、磁気
ディスク装置電子回路部は、ホスト等の情報処理装置に
接続するためのインターフェイス7、インターフェイス
の入出力を制御するインターフェイス制御回路8、デー
タの受け渡し及びフォーマット等の制御をするハードデ
ィスクコントローラ(HDC)9、マイコン(CPU)
10、リードライトアンプからの信号を処理する信号処
理回路11、スピンドルモータを制御するためのスピン
ドル制御回路12、ボイスコイルモータを制御するボイ
スコイルモータ制御回路13からなる。
【0010】図3は磁気ディスクヘッドの制御系の概略
図を示す。ボイスコイルモータ(VCM)5をマイコン
(CPU)10が操作量信号22によりVCM制御回路
13を介して動かすことで、磁気ディスク円盤1上の目
標のトラック位置へ磁気ヘッド3を保持する。目標のト
ラック位置21やヘッド位置信号22は、ハードディス
クコントローラ9により与えられるものである。操作量
信号23は、磁気ヘッド3が読み込むヘッド位置信号2
2や目標トラック位置21等を用いて、マイコン10に
より周期Tごとに一度算出される。ヘッド位置信号22
は、ヘッド3が拾う信号をリードライトアンプ6で増幅
し、信号処理回路11でタイミングを調整することによ
りサーボ信号を読み出すもので、HDC9でA/D 変換す
ることににより求められるものである。操作量信号23
算出の詳細は図1に示してある。図1は本実施例におけ
る位置制御系のブロック線図を示す。図1のP(s),w,d
は各々VCMへの入力電圧に対するヘッド位置を出力と
する伝達関数であり、力外乱30、位置外乱31であ
る。位置制御目的は、力外乱30、位置外乱31に対し
ても磁気ヘッド3の位置22であるzを目標位置21で
あるrに保持することである。
【0011】以下では、本発明の特徴であるCPU10
による操作量信号23の算出方法について図1を用いて
詳述する。操作量信号23であるuは、第一の操作量2
31であるu1、第二の操作量232であるu2、第三の操
作量233であるu3の和でもって求めるものである。第
一の操作量は位置偏差信号のフィードバック制御量とし
て、第二の操作量はオブザーバ出力や計測位置のフィー
ドバック量として、第三の操作量は、第一と第二の操作
量を含む系のモデルを用いて第三の操作量入力に対する
ヘッドの位置応答を推定し、その推定値と計測ヘッド位
置偏差との差をフィルタQ(s)(ただし、フィルタは、第
一と第二の操作量を含む系のモデルとフィルタの積が
[-1 と制御帯域を含むローパスフィルタの積] を近似す
るように決めるもの)を通した値として求める。すなわ
ち、 u1 = C(s)・e(s) , e(s) = r - z , u2 = h1・( z - ez ) + h2・s・ez , u3 = Q(s)・[ - e(s) - PC(s)・u3 ] , で算出するものである。ただし、上式におけるC(s)、は
閉ループの安定性と制御の周波数帯域を考慮して決定す
るものであり、[h1 h2] = Hはオブザーバ出力や計測位
置のフィードバック・ゲインであり、閉ループの安定性
と定常偏差を無くするように決定されるものであり、ez
や s・ez は完全状態オブザーバ: ez = P(s)・u+P(s)・L(s)・(z - ez ) , L(s) = m・[ L1・( s + a ) + L2 ] , L1, L2:オ
ブザーバ・ゲイン for P(s) = 1/ [ m・( s2 + a・s + b) ], m:等価慣性質量、 m・a:等価減衰係数、 m・b:等価
ばね係数、 によるヘッド位置の推定値とその時間微分の推定値であ
り、Q(s)はu3 の発散を防ぐローパスフィルタであり、P
C(s)は第一と第二の操作量を含む系のモデル PC(s) = P(s) / [ 1 + P(s)・(C(s) - h2・s ) ] , である。したがって、トータルの系は { [1+P(s)・(C(s)-E(s))]2・[1+P(s)・L(s)] }・z= P
(s)・ [1+P(s)・(Q(s)+C(s)-E(s))]・[1+P(s)・L(s)]・
C(s)・r+ [1+P(s)・(Q(s)+C(s)-E(s))]・[1+P(s)・L
(s) - P(s)・( H+E(s))]・(P(s)・w+d) となり、第一の操作量だけの制御の場合のトータルの系 [1+P(s)・C(s)]・z = P(s)・C(s)・r + (P(s)・w+d) や第一と第二の操作量の和だけの制御の場合のトータル
の系 { [1+P(s)・(C(s)- h2・s)]・[1+P(s)・L(s)] }・z= P
(s)・[1+P(s)・L(s)]・C(s)・r+ [1+P(s)・L(s) - P(s)
・( h1+ h2・s)]・(P(s)・w+d) と比較して [1+P(s)・C(s)]・ [1+P(s)・L(s) - P(s)・( h1+ h2・
s)]/ { [1+P(s)・(C(s)- h2・s)]・[1+P(s)・L(s)] } のゲインが目標とする周波数において1より小さくなる
ようにHを選ぶことで外乱wやd の影響をより少なくで
き、制御精度が向上する。ただし、これだけの制御で
は、図4に示すように低周波の外乱に対しては外乱dに
対する偏差eの伝達関数Pde のゲインは低くできるが、
高周波域ではかえって大きくなるところがあり、実際の
外乱周波数成分におおじて制御ゲインを適応的に変更す
る必要がある。それを行うのが、図1の最適ゲイン決定
の処理であり、具体的には、過去からT時刻前までのu3
に対し、[ - e(s) - PC(s)・u3 ] の分散を最小にする
ようリカーシブに、Q(s)のゲインを求め、これを最適ゲ
インと決定し、その値に変更している。
【0012】第二の実施例は第一の実施例において、図
1の最適ゲイン決定処理40だけが異なるものであり、
その異なる部分だけを図5を用いて説明する。偏差の記
憶処理部401では、偏差e を記憶する。周波数分析処
理部402では、記憶された偏差e の時系列データをフ
ーリエ変換し、周波数 f0,f1,f2,…,fn の n+1 個の成
分 a0,a1,a2,…,an を求める。ここに、f0 はスピンド
ルモータ部の支配的外乱周波数であり、f1,f2,…,fn は
回転同期外乱の支配的周波数である。最適ゲイン計算処
理部403では、磁気ディスクの出荷時に記憶されてい
る各周波数、n1個のQ のゲインの候補、n2 個の H のゲ
インの候補、に対に対する感度関数Pdeのゲイン Pde(f
i,j,k), i=0,…,n ,j=1,…,n1, k=1,…,n2,のデータを
用いて、 min{ max{ ai×Pde(fi,j,k), for i=0,…,n } for j=1,
…,n1, k=1,…,n2 } と等しい値をとる j と k をもとめ、その j と k に対
応する Q(s) のゲインとH を最適ゲインとして選択す
る。H,Q の変更処理部404では、以後の操作量算出処
理に用いる制御ゲイン H, Q は、先の最適ゲイン計算処
理部で求められた値に変更する。
【0013】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので比較的簡単な計算量と時間で、精密な位置制
御ができる。例として、7200rpm の磁気ディスクにおい
て、120Hz の位置外乱が入った場合の位置偏差の時間応
答図を図6に示す。第一の操作量だけによる制御の場合
に比べ、第二の操作量も加えると偏差は40%に減少し、
さらに第の操作量も加えると、偏差は15%に減少してい
る。また、制御の効果は制御開始後すぐに現れており、
外乱の位相や振幅の同定を行わないので、比較的少ない
計算量で高精度な制御が実現されている。さらに、フィ
ルタ係数を適応的に変更しているので、制御対象の動特
性変動や外乱の周波数特性変動に対するロバスト性が向
上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】位置制御系のブロック線図。
【図2】磁気ディスク装置の平面図。
【図3】磁気ディスクヘッドの制御系の概略図。
【図4】外乱に対する偏差の感度関数特性図。
【図5】最適ゲイン決定処理の説明図。
【図6】本発明による制御系の特性図。
【符号の説明】
1…磁気ディスク円盤、2…スピンドルモータ、3…磁
気ヘッド、4…アーム、 5…ボイスコイルモータ、
6…リードライトアンプ、7…インターフェイス、
8…インターフェイス制御回路、9…ハードディスクコ
ントローラ、 10…マイコン、11…信号処
理回路、 12…スピンドル制御回路、
13…ボイスコイルモータ制御回路、 21…目標トラ
ック位置、22…ヘッド位置信号、23…操作量信号、
24…位置偏差、30…力外乱、 31…位置外
乱、 40…最適ゲイン決定の処理、231…第一の
操作量、232…第二の操作量、233…第三の操作
量。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気ディスクのような記憶媒体に対する磁
    気ヘッドの相対位置を計測する手段、ヘッドの位置を制
    御する手段、を有する記憶装置において、位置制御の操
    作量を、位置偏差信号(目標位置から計測位置を引いた
    もの)のフィードバックによる第一の操作量、オブザー
    バ出力や計測位置のフィードバックによる第二の操作
    量、第一と第二の操作量を含む系のモデルを用いて第三
    の操作量入力に対するヘッドの位置応答を推定し、その
    推定値と計測ヘッド位置偏差との差をフィルタ(ただ
    し、フィルタは、第一と第二の操作量を含む系のモデル
    とフィルタの積が( -1と制御帯域を含むローパスフィ
    ルタの積)を近似するように決めるもの)を通して求め
    る第三の操作量、という3つの操作量の和でもって、位
    置制御の操作量とすることを特徴とする磁気ディスクの
    サーボ制御方法。
  2. 【請求項2】請求項1における第三の操作量算出におい
    て、フィルタ係数を(推定値と計測ヘッド位置偏差との
    差] に応じて適応的に変更することを特徴とする磁気デ
    ィスクのサーボ制御方法。
  3. 【請求項3】請求項1のサーボ制御において、偏差の周
    波数成分を計算し、周波数成分とモデル感度(各周波数
    における外乱に対するヘッド位置の感度関数のゲイン)
    より、フィルタ係数あるいは第二の操作量のフィードバ
    ックのゲインを変更することを特徴とする磁気ディスク
    のサーボ制御方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6563666B1 (en) 1999-04-21 2003-05-13 Seagate Technology Llc Disc drive model reference seek algorithm
JP2007012253A (ja) * 2005-06-27 2007-01-18 Samsung Electronics Co Ltd 外乱補償方法、状態制御装置、トラック追従制御装置、ハードディスクドライブ、記録媒体
KR100761855B1 (ko) 2006-08-14 2007-09-28 삼성전자주식회사 적응적 외란 억제 방법 및 장치와 이를 이용한 디스크드라이브
JP2008070933A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Fujitsu Ltd 外乱抑圧機能を持つ位置制御方法、位置制御装置および媒体記憶装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6563666B1 (en) 1999-04-21 2003-05-13 Seagate Technology Llc Disc drive model reference seek algorithm
JP2007012253A (ja) * 2005-06-27 2007-01-18 Samsung Electronics Co Ltd 外乱補償方法、状態制御装置、トラック追従制御装置、ハードディスクドライブ、記録媒体
KR100761855B1 (ko) 2006-08-14 2007-09-28 삼성전자주식회사 적응적 외란 억제 방법 및 장치와 이를 이용한 디스크드라이브
US7564644B2 (en) 2006-08-14 2009-07-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Adaptive disturbance repressing method and apparatus, and disk drive apparatus using the same
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