JPH1055637A - ハードディスクドライブのフィードフォワード装置 - Google Patents

ハードディスクドライブのフィードフォワード装置

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JPH1055637A
JPH1055637A JP9111664A JP11166497A JPH1055637A JP H1055637 A JPH1055637 A JP H1055637A JP 9111664 A JP9111664 A JP 9111664A JP 11166497 A JP11166497 A JP 11166497A JP H1055637 A JPH1055637 A JP H1055637A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流制御エラー値を減らすことのできる適応
型のフィードフォワード装置を提供する。 【解決手段】 サーボ制御時に電流制御のノイズを低減
させるフィードフォワード値を提供するハードディスク
ドライブのサーボ制御系に設けられるフィードフォワー
ド装置１００は、サーボ制御系の速度命令装置１４によ
る速度命令値から現在とその前の速度差を求める手段３
０，３２と、これによる速度差を受けて計算し、サーボ
制御の減速区間で、速度減少を指示する電流命令値Ｕに
応じて変化する適応型のフィードフォワード値を発生す
るフィードフォワード計算手段３４と、を備えてなる。
速度差を求める手段は、速度命令値を次の命令まで遅延
させる遅延手段３０と、この遅延手段３０を経た前の速
度命令値及び速度命令装置による現在の速度命令値を加
算する加算手段３２と、からなるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はハードディスクドラ
イブに係り、特に、そのサーボ制御系のフィードフォワ
ード(feed-forword)装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は、サーボ制御時のコントロールエ
ラーを減らすためのフィードフォワード装置５０を含ん
でいるハードディスクドライブのサーボ制御系のブロッ
ク図である。このサーボ制御系は、サーボ制御の対象と
なるプラント(plant) ２、角度／位置変換器４、プラン
ト２のサーボ制御を処理する制御部のＤＳＰ(Digital S
ignal Processor)６、ＤＡＣ(Digital to Analog Conve
rter) ８、及び加算器１０で構成されている。
【０００３】プラント２における１／Ｓ2 はＤＣモータ
特性をラプラス関数で表現したものである。このプラン
ト２からはモータ回転による角度情報（ラジアン値）θ
が発生し、角度／位置変換器４へ印加される。角度／位
置変換器４は、印加される角度情報θを位置情報Ｘに変
換してＤＳＰ６へ出力する。
【０００４】ＤＳＰ６は、推定部１２、速度命令部１
４、加算部１６、利得関数部１８、及びフィードフォワ
ード部５０で構成されている。推定部１２は、角度／位
置変換器４から出力される位置情報Ｘと、利得関数部１
８及びフィードフォワード部５０から出力された前の電
流命令値Ｕ（ｎ−１）とを入力として、位置、速度、及
び外乱の推定のための所定推定計算関数に基づいて位置
推定値Ｘ１、速度推定値Ｘ２、外乱推定値Ｘ３を計算し
て出力する。速度命令部１４は、位置推定値Ｘ１に応じ
て速度命令値Ｘ２＿ｃｍｄを加算部１６へ出力する。加
算部１６では、速度命令部１４の速度命令値Ｘ２＿ｃｍ
ｄから推定部１２の速度推定値Ｘ２を減算して求めた速
度エラー値Ｖｅｒｒを利得関数部１８へ出力する。利得
関数部１８は、加算部１６から出力される速度エラー値
Ｖｅｒｒ、推定部１２から出力される位置推定値Ｘ１及
び外乱推定値Ｘ３を受け、利得伝達関数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ
３で表現される所定の計算式に基づいてそれぞれの利得
を制御して出力する。この利得関数部１８からは通常、
プラント２のサーボ制御のための電流命令値が出力され
る。
【０００５】図１では、利得関数部１８の出力端に、コ
ントロールエラーを減らすためのフィードフォワード部
５０が設けられている。即ち、このフィードフォワード
部５０により電流命令値Ｕのノイズが減らされて出力さ
れる。
【０００６】フィードフォワード部５０は、貯蔵手段２
０、スイッチ２２、及び加算手段２４で構成される。貯
蔵手段２０は、一定値のフィードフォワード値を記憶し
ている。スイッチ２２は、外からのフィードフォワード
制御信号ＦＦＣに基づいてオンオフする。加算手段２４
は、利得関数部１８の出力に、スイッチ２２を介して印
加される貯蔵手段２０からの一定のフィードフォワード
値を加算し、電流命令値Ｕとして出力する。電流命令値
Ｕは、ＤＡＣ８を通じてアナログ値に変換され、駆動電
流値ｉがプラント２へ出力される。プラント２はその駆
動電流値ｉに応じて駆動制御される。なお図１において
Ｗは外乱を示す。
【０００７】このようにフィードフォワード部５０がサ
ーボ制御系内に設けてある理由を図３を参照して説明す
る。図３は、フィードフォワード値を説明するための、
速度命令値(velocity command value)、実際速度(actua
l velocity) 、電流命令値(courrent command value)の
関係を示したグラフである。
【０００８】サーボ制御時の探索動作（ヘッドシーク）
は、実際速度が速度命令値にまで達するまでの加速区間
Ｘと、速度命令値に従い実際速度が減速していく減速区
間Ｙとに分けられる。これに対するＤＳＰ６の電流命令
値Ｕは、加速区間Ｘでは一定の正の値で印加され、そし
て減速区間Ｙでは、最初に大きく負の値で印加された後
に徐々に減少していく。この減速区間Ｙにおける電流命
令値の初期値ＩLEV は、図３に示すように大きな負の値
である。従ってもし、その負の初期値をフィードフォワ
ード値２０無しで与えることになると、利得関数部１８
の信号利得を大きくしなければならない。しかし、利得
を大きくすると、ノイズも一緒に増加するという短所が
ある。例えば、信号を“１０”、この信号に含まれたノ
イズを“２”、このときの利得を“３”と仮定すると、
出力値は“３０”であるが、実際の信号部分は“２４”
であり、残りの“６”はノイズになる。即ち、利得を増
やすとノイズも増加する。
【０００９】この電流制御のノイズを減らす方式とし
て、フィードフォワード値２０を提供するものである。
つまり減速のため一定のフィードフォワード値２０が減
速区間Ｙの所定期間で加算手段２４へ印加されるよう
に、スイッチ２２がフィードフォワード制御信号ＦＦＣ
によってオンする。フィードフォワード値２０が加算手
段２４に印加されれば、利得関数部１８での信号利得を
高くしなくてもすみ、ＤＳＰ６から出力される電流命令
値Ｕに含まれるノイズは小さくなる。これにより、電流
制御のノイズは抑制されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のフ
ィードフォワード技術では、図３を参照すればわかるよ
うにフィードフォワード値２０は一定値なので、例えば
図３中に一点鎖線で示す２０’のように大きく設定して
おくと減速区間Ｙの開始直後の僅かな期間でしか使用で
きず、結果的に利得低減効果は得られなくなる。従っ
て、フィードフォワード値２０はある程度の値に止めて
おかなくてはならないが、すると今度は、減速区間Ｙに
おける電流命令値Ｕとフィードフォワード値２０との間
の差である電流制御エラー値(current control error)
がＡからＡ’へ大きく変化することになる。この場合、
利得関数部１８は電流制御エラー値Ａの方の利得に合わ
せて大きめに設計しなくてはならないし、電流制御エラ
ー値がＡからＡ’へ大きく変化するために毎回の閉ルー
プによる利得調整を実施しなくてはならない。
【００１１】そこで本発明では、より利得を小さくして
電流制御のノイズを抑制することができ、また頻繁な閉
ループ利得調整を実施しなくてもよいフィードフォワー
ド装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的のために本発明
は、減速区間の電流命令値に応じて変化するフィードフ
ォワード値を発生する適応型(adaptive)のフィードフォ
ワード装置を提供する。即ち、本発明によれば、サーボ
制御時に電流制御のノイズを低減させるフィードフォワ
ード値を提供するハードディスクドライブのサーボ制御
系に設けられるフィードフォワード装置において、サー
ボ制御の減速区間で、速度減少を指示する電流命令値に
応じて変化する適応型のフィードフォワード値を発生す
ることを特徴とする。
【００１３】このようなフィードフォワード装置は、サ
ーボ制御系の速度命令装置による速度命令値から現在と
その前の速度差を求める手段と、これによる速度差を受
けて計算し、電流命令値に応じて変化する適応型のフィ
ードフォワード値を発生するフィードフォワード計算手
段と、を備えてなるものとすることができる。速度差を
求める手段は、速度命令値を次の命令まで遅延させる遅
延手段と、この遅延手段を経た前の速度命令値及び速度
命令装置による現在の速度命令値を加算する加算手段
と、からなるものとするとよい。
【００１４】フィードフォワード計算手段においては、
次式２（式中のＪ：アクチュエータ慣性、ＫT ：トルク
係数、Ａrml ：アーム長、Ｖmax ：モータ最大速度、Ｉ
max：モータに供給される最大電流、Δｔ：サーボサン
プル間隔、ΔＶ：現在の速度命令値−前の速度命令値）
によりフィードフォワード値を計算することができる。
【数２】〔（Ｊ×Ｖmax ）／（Ａrml ×ＫT ×Ｉmax ×
Δｔ）〕×ΔＶ
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】図２は、適応型フィードフォワード装置１
００を含んだサーボ制御系のブロック図である。この例
では、ＤＳＰ６内の適応型フィードフォワード部１００
が従来と異なる部分で、その他は同様の構成を使用して
ある。
【００１７】適応型フィードフォワード部１００は、遅
延手段３０、加算手段３２、フィードフォワード計算手
段３４、スイッチ３６、及び加算手段３８で構成されて
いる。速度命令部１４から出力される速度命令値Ｘ２＿
ｃｍｄが、加算手段３２に直接及び遅延手段３０を介し
て印加される。加算手段３２の出力がフィードフォワー
ド計算手段３４へ送られ、そしてフィードフォワード計
算手段３４の出力がスイッチ３６を通じて加算手段３８
へ印加される。
【００１８】図４に、この例の適応型フィードフォワー
ド値４０を説明した図３相当のグラフを示してある。図
示のように、適応フィードフォワード値４０は、電流命
令値Ｕに対し適応的に変化し、線形的な傾きを有して減
少していくようになっている。これにより、本例の電流
制御エラー値Ｂ，Ｂ’は、従来技術の電流制御エラー値
よりも小さくてすんでいる。また、電流制御エラー値の
ＢとＢ’はほぼ均一な値であり、従って、小さい利得
で、しかも毎回の閉ループによる利得調整が別に無くて
も電流制御が可能である。
【００１９】図４のようなフィードフォワード値４０
は、図２の適応型フィードフォワード部１００のフィー
ドフォワード計算手段３４で計算される。このフィード
フォワード計算手段３４は、下記の式３に従う計算で適
応型フィードフォワード値４０を生成する。なお、式
中、Ｊ：アクチュエータ慣性、ＫT ：トルク係数、Ａ
rml：アーム長、Ｖmax ：モータ最大速度、Ｉmax ：モ
ータに供給される最大電流、Δｔ：サーボサンプル間
隔、ΔＶ：現在の速度命令値（ｎ）−前の速度命令値
（ｎ−１）である。
【数３】適応型フィードフォワード値４０＝〔（Ｊ×Ｖ
max ）／（Ａrml ×ＫT ×Ｉmax ×Δｔ）〕×ΔＶ
【００２０】この数式３中の変数のうち、Ｊ，ＫT ，Ａ
rml ，Ｖmax ，Ｉmax ，△ｔは一定の値であるが、△Ｖ
は時間により変化する値である。即ち、△Ｖ｛＝現在の
速度命令値（ｎ）−前の速度命令値（ｎ−１）｝は、図
２の速度命令部１４から出力される速度命令値Ｘ２＿ｃ
ｍｄに従い生成される。
【００２１】図２を参照すると、適応フィードフォワー
ド部１００の加算手段３２は、速度命令部１４から出力
される速度命令値Ｘ２＿ｃｍｄを現在の速度命令値
（ｎ）として入力する。また一方、その速度命令値Ｘ２
＿ｃｍｄを遅延手段３０で一度遅延することにより前の
速度命令値（ｎ−１）として入力する。そして、現在の
速度命令値（ｎ）から前の速度命令値（ｎー１）を引い
て△Ｖを出力する。この△Ｖがフィードフォワード計算
手段３４の入力源となる。
【００２２】フィードフォワード計算手段３４は、△Ｖ
を受けて数式３に基づく計算を行い、減速のための適応
型フィードフォワード値４０をスイッチ３６へ出力す
る。スイッチ３６は、外からのフィードフォワード制御
信号ＦＦＣによりサーボ制御時の減速区間でオンし、フ
ィードフォワード値４０を加算手段３８へ送り出す。加
算手段３８は、フィードフォワード値４０と利得関数部
１８からの電流制御値とを加えて電流命令値Ｕとして出
力する。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、トラック探索時のサー
ボ制御減速区間で、電流命令値に応じて線形的な傾きと
した適応型フィードフォワード値を提供することによ
り、電流制御エラー値を小さくし且つ均一化することが
可能であり、利得を小さくしてノイズを抑制すると共に
頻繁な利得調整を実施せずにすませられ、制御精度が向
上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィードフォワード装置を含んだ従来のサーボ
制御系のブロック図。
【図２】適応型フィードフォワード装置を含んだ本発明
に係るサーボ制御系のブロック図。
【図３】従来方式によるフィードフォワード値を説明す
るグラフ。
【図４】本発明の方式による適応型フィードフォワード
値を説明するグラフ。
【符号の説明】
６ ＤＳＰ ３０ 遅延手段 ３２，３８ 加算手段 ３４ フィードフォワード計算手段 ３６ スイッチ １００ 適応型フィードフォワード部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 サーボ制御時に電流制御のノイズを低減
    させるフィードフォワード値を提供するハードディスク
    ドライブのサーボ制御系に設けられるフィードフォワー
    ド装置において、サーボ制御の減速区間で、速度減少を
    指示する電流命令値に応じて変化する適応型のフィード
    フォワード値を発生するようにしたことを特徴とするフ
    ィードフォワード装置。
  2. 【請求項２】 サーボ制御系の速度命令装置による速度
    命令値から現在とその前の速度差を求める手段と、これ
    による速度差を受けて計算し、電流命令値に応じて変化
    する適応型のフィードフォワード値を発生するフィード
    フォワード計算手段と、を備える請求項１記載のフィー
    ドフォワード装置。
  3. 【請求項３】 フィードフォワード計算手段において次
    式１（式中のＪ：アクチュエータ慣性、ＫT ：トルク係
    数、Ａrml ：アーム長、Ｖmax ：モータ最大速度、Ｉ
    max ：モータに供給される最大電流、Δｔ：サーボサン
    プル間隔、ΔＶ：現在の速度命令値−前の速度命令値）
    によりフィードフォワード値を計算する請求項２記載の
    フィードフォワード装置。 【数１】〔（Ｊ×Ｖmax ）／（Ａrml ×ＫT ×Ｉmax ×
    Δｔ）〕×ΔＶ
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