JPH11120722A - Magnetic disk device - Google Patents

Magnetic disk device

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Publication number
JPH11120722A
JPH11120722A JP27767897A JP27767897A JPH11120722A JP H11120722 A JPH11120722 A JP H11120722A JP 27767897 A JP27767897 A JP 27767897A JP 27767897 A JP27767897 A JP 27767897A JP H11120722 A JPH11120722 A JP H11120722A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
controller
head
speed
magnetic disk
switching
Prior art date
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Pending
Application number
JP27767897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Hattori
俊朗 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP27767897A priority Critical patent/JPH11120722A/en
Publication of JPH11120722A publication Critical patent/JPH11120722A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the influence of variance in an actuator state amount at the time of controller switching in a head position setting operation by using a position controller included in a primary phase advance lag compensator to calculate the initial value of the phase advance lag compensator at the time of switching from a speed controller to the position controller based on the direct transformation of the state estimated amount of an actuator. SOLUTION: For moving a head 4, a control system switching device 8 makes switching between a seek controller 9 and a follow controller 10 and then performs positioning in a target location. The control system switching device 8 performs the switching by detecting a position difference smaller than a specified between the current position and the target position of the head 4. The seek controller 9 is a speed controller for moving the head 4 near the target position, and performs control such that the speed of the head 4 follows a speed profile. The follow controller 10 is a position controller for making the head 4 to follow the target position, and this is composed of a phase advance lag compensator or PID controller.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッド位置決めに
特徴を有する磁気ディスク装置に関し、詳しくは、ヘッ
ドアクセス動作において制御器を切り換える際の、制御
器の状態量初期値設定に特徴を有する磁気ディスク装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic disk device having a feature in head positioning, and more particularly, to a magnetic disk device having a feature in setting a state quantity initial value of a controller when switching the controller in a head access operation. Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気ディスク装置では、磁気ディスクの
記録面の所定の位置の情報を記録するため、又は既に記
録された情報を読み出すためにヘッドを所定トラックに
移動させて目標トラックに位置決めさせる位置決め制御
が行われている。この位置決め制御では、ヘッドの位置
と目標位置との差である位置偏差に応じて複数の制御系
を切り換えて行うのが一般的である。すなわち、位置偏
差が大きい場合例えば位置偏差が1トラック以上ある場
合には、その位置偏差に応じた目標速度にヘッド速度が
追従するように制御する速度制御と、ヘッドが目標位置
に近づいたときに位置偏差が零になるようにヘッド位置
を制御する位置制御とによって位置決め制御が行われ
る。これは、高速かつ高精度に目標位置にヘッドを移動
及び追従させるのに有効な方法である。このように、速
度制御から位置制御に制御器を切り換える場合には、特
に位置制御に切り換えるときの位置制御器の初期設定が
適当でないと、過渡応答によりヘッドが振動的になるな
どして目標位置への位置決めに要する時間が長くなる。
2. Description of the Related Art In a magnetic disk drive, a head is moved to a predetermined track to record information at a predetermined position on a recording surface of a magnetic disk or to read information already recorded. Control is being performed. This positioning control is generally performed by switching a plurality of control systems according to a position deviation which is a difference between the position of the head and the target position. That is, when the position deviation is large, for example, when the position deviation is one track or more, the speed control is performed so that the head speed follows the target speed according to the position deviation, and when the head approaches the target position. Positioning control is performed by position control for controlling the head position so that the position deviation becomes zero. This is an effective method for moving and following the head to the target position with high speed and high accuracy. As described above, when the controller is switched from the speed control to the position control, particularly when the initial setting of the position controller when switching to the position control is not appropriate, the head becomes vibrating due to a transient response and the target position is changed. The time required for positioning to the position becomes longer.

【0003】位置制御器として、ヘッド位置偏差、ヘッ
ド速度及びヘッド位置偏差の積分値をフィードバックす
るPID制御器を用いた場合には、切り換え時のヘッド
位置偏差及びヘッド速度を直接受け渡すことが可能であ
り、PID制御器の応答特性を最適化するようにフィー
ドバックゲインを定めれば良い。しかし、位置制御器と
して演算量を少なくするために位相進み遅れ補償器を用
いた場合には、状態量の初期設定値として適当な値を設
定する必要がある。
When a PID controller that feeds back the integrated value of the head position deviation, head speed, and head position deviation is used as the position controller, the head position deviation and head speed at the time of switching can be directly transferred. Thus, the feedback gain may be determined so as to optimize the response characteristics of the PID controller. However, when a phase lead / lag compensator is used as a position controller to reduce the amount of calculation, it is necessary to set an appropriate value as an initial setting value of the state quantity.

【0004】従来、このような問題を解決するために幾
つかの方法が知られている。例えば、特開平4−335
272号公報では、切り換え時のヘッドの位置偏差と速
度に応じて場合分けした位相平面上の複数の領域に対応
して予め計算された係数と、ヘッドの位置偏差と速度に
より位相補償器の内部状態の初期値を計算している。こ
こでの係数は、ヘッド位置偏差、ヘッド速度、位相補償
器の内部変数と、適当に決められた重み係数行列につい
ての、切り換え時からnTs(nは適当に決められたサ
ンプル数、Tsはサンプル時間)時間後までの2次形式
評価関数を最小にするように決定される。すなわち、ヘ
ッドが整定するまでのヘッド位置偏差及びヘッド速度の
積算値が最小になるような位相補償器の内部状態の初期
値が、切り換え時のヘッド位置偏差とヘッド速度とによ
り求められるような係数を用いる。
Conventionally, several methods have been known to solve such a problem. For example, JP-A-4-335
No. 272 discloses an internal part of a phase compensator based on a coefficient calculated in advance corresponding to a plurality of regions on a phase plane classified according to a head position deviation and a speed at the time of switching, and a head position deviation and a speed. Calculating the initial value of the state. The coefficients used here are nTs (n is an appropriately determined number of samples, Ts is a sample number) from the time of switching for the head position deviation, head speed, internal variables of the phase compensator, and the appropriately determined weighting coefficient matrix. Time) It is determined so as to minimize the quadratic evaluation function until after the time. That is, the initial value of the internal state of the phase compensator such that the integrated value of the head position deviation and the head speed until the head settles is minimized, and a coefficient obtained by the head position deviation and the head speed at the time of switching. Is used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、位
相補償器の応答に加え、重み係数行列により過渡応答特
性が変化するため、整定時間と滑らかな応答とのトレー
ドオフを最適化するように重み係数行列を探索する必要
があった。
In the above prior art, since the transient response characteristic changes depending on the weight coefficient matrix in addition to the response of the phase compensator, the trade-off between the settling time and the smooth response is optimized. It was necessary to search the weight coefficient matrix.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気ディス
ク装置は、磁気ディスクにデータの記録再生を行うヘッ
ドを移動させるアクチュエータを有するヘッド位置決め
機構と、前記ヘッドの現在位置と目標位置との差である
位置偏差を当該ヘッドを介して検出する位置偏差検出器
と、前記位置偏差に基づきヘッド推定速度及びヘッド推
定位置を推定するヘッド状態推定器と、前記位置偏差に
基づき前記アクチュエータへ駆動信号を出力することに
より、前記ヘッドを目標位置近くまで移動させる速度制
御器と、前記位置偏差に基づき前記アクチュエータへ駆
動信号を出力することにより前記ヘッドを目標位置に追
従させるとともに、1次の位相進み遅れ補償器からなる
位置制御器と、前記位置偏差に基づき前記速度制御器と
前記位置制御器とを切り換えて動作させる制御系切換器
と、前記速度制御器から前記位置制御器に切り換える時
に、前記駆動信号、前記位置偏差、前記ヘッド推定速度
及び前記ヘッド推定位置に基づき前記位置制御器の状態
量を設定する初期値設定器とを備えたものである。
A magnetic disk drive according to the present invention comprises a head positioning mechanism having an actuator for moving a head for recording and reproducing data on and from a magnetic disk, and a difference between a current position and a target position of the head. A position deviation detector that detects a position deviation through the head, a head state estimator that estimates a head estimated speed and a head estimated position based on the position deviation, and a drive signal to the actuator based on the position deviation. A speed controller that moves the head to a position near the target position by outputting the signal; and a drive signal that is output to the actuator based on the position deviation to cause the head to follow the target position, and a first-order phase advance / delay. A position controller comprising a compensator, the speed controller and the position controller based on the position deviation; A control system switch to be operated by switching, and when switching from the speed controller to the position controller, the state quantity of the position controller based on the drive signal, the position deviation, the head estimated speed and the head estimated position. And an initial value setting device for setting.

【0007】本発明では、1次の位相進み遅れ補償器を
用いる位置制御器を用い、速度制御器から位置制御器へ
の切り換え時の位相進み遅れ補償器の初期値を、PID
補償器の特性を利用し、アクチュエータの状態推定量を
直接変換して求める。これにより、ヘッド位置整定動作
における制御器切り換え時のアクチュエータの状態量の
ばらつきの影響を抑える。
In the present invention, a position controller using a first-order phase lead / lag compensator is used, and the initial value of the phase lead / lag compensator at the time of switching from the speed controller to the position controller is set to PID.
Using the characteristics of the compensator, the estimated state of the actuator is directly converted and obtained. This suppresses the influence of the variation in the state quantity of the actuator when the controller is switched in the head position setting operation.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1及び図2は本発明に係る磁気
ディスク装置の一実施形態を示し、図1は全体構成を示
すブロック図、図2はヘッド位置決め機構を示す概略側
面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
1 and 2 show an embodiment of a magnetic disk drive according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration, and FIG. 2 is a schematic side view showing a head positioning mechanism. . Hereinafter, description will be made based on these drawings.

【0009】本実施形態の磁気ディスク装置は、磁気デ
ィスク7にデータの記録再生を行うヘッド4を移動させ
るアクチュエータとしてのVCM(ボイス・コイル・モ
ータ)1を有するヘッド位置決め機構(図2)と、ヘッ
ド4の現在位置と目標位置との差である位置偏差をヘッ
ド4を介して検出する位置偏差検出器13と、位置偏差
に基づきヘッド推定速度及びヘッド推定位置を推定する
ヘッド状態推定器12と、位置偏差に基づきVCM1へ
駆動信号を出力することにより、ヘッド4を目標位置近
くまで移動させるシーク制御器9(速度制御器)と、位
置偏差に基づきVCM1へ駆動信号を出力することによ
りヘッド4を目標位置に追従させるとともに、1次の位
相進み遅れ補償器からなるフォロー制御器10(位置制
御器)と、位置偏差に基づきシーク制御器9とフォロー
制御器10とを切り換えて動作させる制御系切換器8
と、シーク制御器9からフォロー制御器10に切り換え
る時に、駆動信号、位置偏差、ヘッド推定速度及びヘッ
ド推定位置に基づきフォロー制御器10の状態量を設定
する初期値設定器13とを備えたものである。
The magnetic disk drive of this embodiment has a head positioning mechanism (FIG. 2) having a VCM (voice coil motor) 1 as an actuator for moving a head 4 for recording and reproducing data on and from a magnetic disk 7, A position deviation detector 13 for detecting, via the head 4, a position deviation which is a difference between the current position and the target position of the head 4, a head state estimator 12 for estimating a head estimation speed and a head estimation position based on the position deviation. And a seek controller 9 (speed controller) for moving the head 4 close to the target position by outputting a drive signal to the VCM 1 based on the position deviation, and outputting a drive signal to the VCM 1 based on the position deviation. And a follow controller 10 (position controller) comprising a first-order phase lead / lag compensator, Seek controller 9 and follow-controller 10 control system is operated by switching between switcher 8 based on
And an initial value setting unit 13 for setting a state quantity of the follow controller 10 based on a drive signal, a position deviation, a head estimated speed, and a head estimated position when switching from the seek controller 9 to the follow controller 10. It is.

【0010】情報を記録するための1枚乃至複数枚の磁
気ディスク7はスピンドル6によって回転し、ヘッド4
はスライダ5によって磁気ディスク7の面上で浮上して
いる。スライダ5は、ヘッド支持系3を介してキャリッ
ジ2に接続されており、キャリッジ2がVCM1によっ
て回転することにより、ヘッド4の磁気ディスク7面に
対する位置が移動し、所定の位置で情報の記録再生を行
う。VCM1の駆動電流15は、ヘッド4から取得され
る位置偏差信号(位置誤差信号)16からマイクロコン
ピュータ(以下、「マイコン」と略称する。)による演
算により生成される。すなわち、位置偏差検出器13、
ヘッド状態推定器12、シーク制御器9、フォロー制御
器10、制御系切換器8、初期値設定器13等は、マイ
コン内にソフトウェアにより実現されている。
One or a plurality of magnetic disks 7 for recording information are rotated by a spindle 6 and
Are floating above the surface of the magnetic disk 7 by the slider 5. The slider 5 is connected to the carriage 2 via the head support system 3, and the position of the head 4 with respect to the surface of the magnetic disk 7 is moved by the rotation of the carriage 2 by the VCM 1, thereby recording and reproducing information at a predetermined position. I do. The drive current 15 of the VCM 1 is generated from a position deviation signal (position error signal) 16 obtained from the head 4 by a calculation by a microcomputer (hereinafter, abbreviated as “microcomputer”). That is, the position deviation detector 13,
The head state estimator 12, the seek controller 9, the follow controller 10, the control system switch 8, the initial value setting device 13, and the like are realized by software in a microcomputer.

【0011】以下、マイコンによる演算内容について図
1を参照して述べる。
Hereinafter, the contents of calculation by the microcomputer will be described with reference to FIG.

【0012】ヘッド4の移動に際しては、制御系切換器
8がシーク制御器9とフォロー制御器10とを切り換え
て目標位置に位置決めを行う。この切り換えは、ヘッド
4の現在位置と目標位置との位置偏差がある一定値より
小さくなったことを、制御系切換器8が検知して行う。
When the head 4 is moved, the control system switch 8 switches between the seek controller 9 and the follow controller 10 to perform positioning at the target position. This switching is performed by the control system switch 8 detecting that the positional deviation between the current position of the head 4 and the target position has become smaller than a certain value.

【0013】また、位置決めの速応性をあげるためにシ
ーク制御器9、セトリング制御器(図示せず)、フォロ
ー制御器10を切り換えて目標位置に位置決めを行う場
合もある。この場合のセトリング制御器は、パラメータ
を速応性を重視して決定したもので、構成はフォロー制
御器10と同じであるため以降の説明でのフォロー制御
器10と同等な方法で構成できる。セトリング制御器を
用いた場合、セトリング制御器からフォロー制御器10
への切り換えは、ヘッド4がほぼ目標位置に整定した後
に行われるため、セトリング制御器からフォロー制御器
10への切り換えの過渡応答は非常に小さいため、以下
に説明する制御器切り換え補償はシーク制御器9からセ
トリング制御器への切り換え時のみに行えばよい。
In some cases, the seek controller 9, the settling controller (not shown), and the follow controller 10 are switched to perform the positioning at the target position in order to increase the responsiveness of the positioning. In this case, the settling controller determines the parameters with an emphasis on quick response. Since the configuration is the same as that of the follow controller 10, the settling controller can be configured in the same manner as the follow controller 10 described below. When the settling controller is used, the settling controller is changed to the follow controller 10.
Is switched after the head 4 has almost settled to the target position, and the transient response of switching from the settling controller to the follow controller 10 is very small. It may be performed only when switching from the device 9 to the settling controller.

【0014】シーク制御器9は、ヘッド4を目標位置近
くまで移動する速度制御器である。シーク制御器9で
は、例えば図3に示すような、ヘッドの位置偏差と目標
速度との関係を示す速度プロファイル19に、ヘッド4
の速度が追従するように制御する。
The seek controller 9 is a speed controller for moving the head 4 near a target position. The seek controller 9 adds a head profile 4 to a speed profile 19 indicating the relationship between the head position deviation and the target speed as shown in FIG.
Is controlled so that the speed of the vehicle follows.

【0015】フォロー制御器10は、ヘッド4を目標位
置に追従させる位置制御器であり、位相進み遅れ補償器
又はPID制御器を用いて構成される。本実施形態では
演算量の少ない1次の位相進み遅れ補償器を用いる。1
次位相進み遅れ補償器の一例として、式(1)に示す補
償器の構成を図4に示す。
The follow controller 10 is a position controller that causes the head 4 to follow a target position, and is configured using a phase lead / lag compensator or a PID controller. In the present embodiment, a first-order phase lead / lag compensator having a small amount of calculation is used. 1
As an example of the next phase advance / delay compensator, the configuration of the compensator shown in Expression (1) is shown in FIG.

【0016】 C(s)=(αs+ωC )/(s+αωC ) ・・・ (1)C (s) = (αs + ω C ) / (s + αω C ) (1)

【0017】式(1)と同等の特性の制御をディジタル
制御(サンプリング時間:Ts)で行う場合には、式
(2)となり図5のような構成になる。
In the case where digital control (sampling time: Ts) is performed to control the characteristics equivalent to the equation (1), the equation becomes the equation (2) and the configuration is as shown in FIG.

【0018】[0018]

【数1】 (Equation 1)

【0019】同様に2次の位相進み遅れ補償器の構成は
図6で示され、式(3)になる。
Similarly, the configuration of the second-order phase lead / lag compensator is shown in FIG.

【0020】[0020]

【数2】 (Equation 2)

【0021】また、位相進み遅れ補償器のみでは残留位
置偏差がとれないため、積分器をつなげることが望まし
い。
Since a residual position deviation cannot be obtained only with the phase lead / lag compensator, it is desirable to connect an integrator.

【0022】それに対して、PID制御器としてはオブ
ザーバによる速度推定値、位置推定値及び位置偏差信
号、積分器のフィードバックによる制御器を考える。構
成図を図7に示す。
On the other hand, as a PID controller, a controller based on a speed estimation value, a position estimation value and a position deviation signal by an observer, and feedback from an integrator is considered. The configuration diagram is shown in FIG.

【0023】この図で積分器については、PID制御器
及び前述した位相進み遅れ補償器で共通となる。そのた
め、以下の説明では式の簡略化のため積分器を省略し、
図8に示すPD制御で検討する。この図を伝達関数表現
に直すと式(4)になる。
In this figure, the integrator is common to the PID controller and the aforementioned phase lead / lag compensator. Therefore, in the following description, the integrator is omitted for simplification of the expression, and
Consider the PD control shown in FIG. When this diagram is converted into a transfer function expression, it becomes Equation (4).

【0024】[0024]

【数3】 (Equation 3)

【0025】この式を以下のように置き換える。This equation is replaced as follows.

【0026】[0026]

【数4】 (Equation 4)

【0027】これにより、式(6)のようにあらわされ
る。
Thus, it is expressed as in equation (6).

【0028】 C(s)=(b2 2 +b1 z+b0 )/(z2 +a1 z+a0 ) ・・・ (6)C (s) = (b 2 z 2 + b 1 z + b 0 ) / (z 2 + a 1 z + a 0 ) (6)

【0029】この式より、PD制御器と2次の位相進み
遅れ補償器とが等価になっており、式(5)はPD制御
器と2次の位相進み遅れ補償器との変換式となっている
ことがわかる。
From this equation, the PD controller and the secondary phase lead / lag compensator are equivalent, and equation (5) is a conversion equation between the PD controller and the secondary phase lead / lag compensator. You can see that it is.

【0030】ここで、2次の位相進み遅れ補償器で4個
の極零のうち1組の極零を相殺するようにPD制御器の
ゲインを選べば、1次の位相進み遅れ補償器と等価とな
ることは式(3)より明らかである。そのため望ましい
特性を得られるように設計した1次の位相進み遅れ補償
器に影響が少ない周波数の極零を選択し、2次の位相進
み遅れ補償器をつくり、式(5)に示した連立方程式を
解くことによりPD補償器のゲインを定める。このよう
にして、1次の位相進み遅れ補償器と等価なPD制御器
が作成できる。
Here, if the gain of the PD controller is selected so that a set of pole zeros of the four pole zeros is canceled by the secondary phase lead / lag compensator, the primary phase lead / lag compensator can be used. Equivalence is clear from equation (3). Therefore, a pole-zero of a frequency having little effect on the first-order phase lead / lag compensator designed to obtain desired characteristics is selected, a second-order phase lead / lag compensator is formed, and the simultaneous equation shown in the equation (5) is obtained. To determine the gain of the PD compensator. In this way, a PD controller equivalent to a first-order phase lead / lag compensator can be created.

【0031】次に、PD制御器の別の表現方法として、
状態空間モデルによる状態方程式を示すと式(7)にな
る。
Next, as another expression method of the PD controller,
Equation (7) shows the state equation based on the state space model.

【0032】[0032]

【数5】 (Equation 5)

【0033】ただし、状態量は図8に示されている記号
を用いて表すと式(8)となる。
It should be noted that the state quantity is represented by the following equation (8) when represented using the symbols shown in FIG.

【0034】[0034]

【数6】 (Equation 6)

【0035】また、2次の位相進み遅れ補償器の状態方
程式は式(9)になる。
The state equation of the second-order phase lead / lag compensator is given by equation (9).

【0036】[0036]

【数7】 (Equation 7)

【0037】この式で伝達関数表現で互いに変換可能で
あることより、ある2行3列の変換行列Tにより状態方
程式は以下のように変換可能であることがわかってい
る。
Since it is possible to convert each other in the transfer function expression in this equation, it is known that the state equation can be converted as follows by a certain 2-by-3 conversion matrix T.

【0038】[0038]

【数8】 (Equation 8)

【0039】また、式(7)よりFrom equation (7),

【0040】[0040]

【数9】 (Equation 9)

【0041】式(9)、(10)より式(11)より変
換行列Tを求める。
A transformation matrix T is obtained from Expression (11) from Expressions (9) and (10).

【0042】[0042]

【数10】 (Equation 10)

【0043】よって、式(12)で求まる変換行列Tで
相似変換をすることにより、PID制御器の状態量X
[k]は2次の位相進み遅れ補償器の状態量W[k]に
変換される。
Accordingly, by performing similarity transformation using the transformation matrix T obtained by the equation (12), the state quantity X of the PID controller is obtained.
[K] is converted into a state quantity W [k] of the second-order phase lead / lag compensator.

【0044】W[k]=TX[k] ・・・ (13)W [k] = TX [k] (13)

【0045】さらに、1次の位相進み遅れ補償器の状態
量Q[k]として、状態方程式を式(2)より式(1
4)としたときの状態量とする。
Further, as a state quantity Q [k] of the first-order phase lead / lag compensator, a state equation is obtained from equation (2) using equation (1).
It is the state quantity at the time of 4).

【0046】[0046]

【数11】 [Equation 11]

【0047】極零相殺されないフィードバック状態量を
抽出する変換行列をSとすると、Q[k]=SW[k]
=STX[k]とすることにより状態量X[k]はQ
[k]に変換できる。
Assuming that a transformation matrix for extracting a feedback state quantity that is not canceled by pole / zero is S, Q [k] = SW [k]
= STX [k], the state quantity X [k] becomes Q
Can be converted to [k].

【0048】ここで、PC2=PZ2とすると、Sは式(1
5)となる。
Here, assuming that P C2 = P Z2 , S is given by the equation (1)
5).

【0049】 S=[KcpC2(pZ1−pC1)−Kc(pZ1−pC1)] ・・・ (15)S = [Kcp C2 (p Z1 −p C1 ) −Kc (p Z1 −p C1 )] (15)

【0050】以上のように、1次の位相進み遅れ補償器
の初期状態量をPD制御器の状態量、すなわちVCMの
状態推定量より直接求めることにより、簡単な演算でV
CMの状態量に適した補償器の状態量の初期値を求める
ことが可能となり、シーク動作後の整定動作が安定す
る。
As described above, the initial state quantity of the first-order phase lead / lag compensator is directly obtained from the state quantity of the PD controller, that is, the state estimation quantity of the VCM.
An initial value of the state quantity of the compensator suitable for the state quantity of the CM can be obtained, and the settling operation after the seek operation is stabilized.

【0051】[0051]

【実施例】次に、数値例を用いて、本発明の一実施例に
ついて説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described using numerical examples.

【0052】図1は本実施例の概要を示している。情報
を記録するための1枚乃至複数枚の磁気ディスク7は、
スピンドル6によって回転するようになっている。ヘッ
ド4は、ヘッド支持系3を介してキャリッジ2に接続さ
れており、キャリッジ2がVCM1によって回転するこ
とによりヘッド4のディスク面に対する位置が移動し、
所定の位置で情報の記録再生を行う。VCM1の駆動電
流15は、ヘッド4から取得される磁気ヘッド信号に基
づき、位置偏差検出器13で検出される位置偏差信号か
らマイコンによる演算により生成される。すなわち、位
置偏差検出器13、ヘッド状態推定器12、シーク制御
器9、フォロー制御器10、制御系切換器8、初期値設
定器13等は、マイコン内にソフトウェアにより実現さ
れている。
FIG. 1 shows the outline of this embodiment. One or more magnetic disks 7 for recording information are
The spindle 6 rotates. The head 4 is connected to the carriage 2 via a head support system 3, and the position of the head 4 with respect to the disk surface is moved by the rotation of the carriage 2 by the VCM 1.
Recording / reproduction of information is performed at a predetermined position. The drive current 15 of the VCM 1 is generated by a microcomputer based on a position deviation signal detected by the position deviation detector 13 based on a magnetic head signal obtained from the head 4. That is, the position deviation detector 13, the head state estimator 12, the seek controller 9, the follow controller 10, the control system switch 8, the initial value setting device 13, and the like are realized by software in the microcomputer.

【0053】以下、マイコンによる演算内容について図
2を用いて説明する。
Hereinafter, the contents of the calculation by the microcomputer will be described with reference to FIG.

【0054】ヘッド4の移動は、制御器をシーク制御器
9とフォロー制御器10とを切り換えて目標位置に位置
決めを行う。制御器の切り換えはヘッド4の現在位置と
目標位置との位置偏差がある一定値例えば、1/2トラ
ックより小さくなった時点で制御系切換器8によって行
われる。シーク制御器9は、ヘッド4を目標位置近くま
で移動する速度制御器である。シーク制御器9は、例え
ば図3に示すような、ヘッド4の現在位置と目標位置と
の位置偏差とヘッド速度の関係を示す速度プロファイル
19にヘッドの速度が追従するように制御する。実際
は、ヘッド4から得られる位置偏差信号により位置偏差
を求め、図3に示すような位置偏差一目標速度の関係と
してメモリに書き込まれたテーブルにより目標速度を求
める。ヘッド速度は、VCM1の駆動電流からヘッド位
置・速度までのアクチュエータモデルによる状態推定器
12により推定される値を用いる。
For the movement of the head 4, the controller is switched between the seek controller 9 and the follow controller 10 to perform positioning at the target position. Switching of the controller is performed by the control system switch 8 when the positional deviation between the current position of the head 4 and the target position becomes smaller than a certain value, for example, 1/2 track. The seek controller 9 is a speed controller that moves the head 4 close to a target position. The seek controller 9 controls the head speed to follow a speed profile 19 indicating a relationship between the head deviation and the positional deviation between the current position and the target position of the head 4 as shown in FIG. 3, for example. Actually, the position deviation is obtained from the position deviation signal obtained from the head 4, and the target speed is obtained from a table written in the memory as a relationship between the position deviation and the target speed as shown in FIG. The head speed uses a value estimated by the state estimator 12 based on the actuator model from the drive current of the VCM 1 to the head position / speed.

【0055】フォロー制御器10は、ヘッド4を目標位
置に追従させる位置制御器であり、位相進み遅れ補償器
又はPID制御器を用いて構成される。この位相進み遅
れ補償器の一例として式(16)に示す1次の位相進み
遅れ補償器の周波数特性を図9に示す。
The follow controller 10 is a position controller that causes the head 4 to follow the target position, and is configured using a phase lead / lag compensator or a PID controller. FIG. 9 shows a frequency characteristic of a first-order phase lead / lag compensator represented by equation (16) as an example of the phase lead / lag compensator.

【0056】 C(s)=(3s+3000)/(s+9000) ・・・ (16)C (s) = (3s + 3000) / (s + 9000) (16)

【0057】これを同等の特性をもつ制御をディジタル
制御(サンプリング時間:100μsec)で行う場合
には、式(17)となり周波数特性は図10のようにな
る。
If control having the same characteristics is performed by digital control (sampling time: 100 μsec), equation (17) is obtained, and the frequency characteristics are as shown in FIG.

【0058】 C(s)=2.079(z−0.9048)/(z−0.4066) ・・・ (17)C (s) = 2.079 (z−0.9048) / (z−0.4066) (17)

【0059】また、位相進み遅れ補償器のみでは残留位
置偏差が除去されないため、積分器を付設することが望
ましい。
Since the residual position deviation is not removed only by the phase lead / lag compensator, it is desirable to add an integrator.

【0060】本発明では、PID制御器としてはオブザ
ーバによる速度推定値、位置推定値及び位置偏差信号、
積分器のフィードバックによる制御器を考えるが、積分
器は前述のように位相進み遅れ補償器でも必要であり、
状態量として同じ量を用いればよいから以下の説明では
積分器は省略する。
In the present invention, as the PID controller, the speed estimation value, the position estimation value, and the position deviation signal by the observer,
Consider a controller based on the feedback of the integrator. The integrator is also necessary for the phase lead / lag compensator as described above.
Since the same quantity may be used as the state quantity, an integrator is omitted in the following description.

【0061】式を、1組の極と零を追加して2次の位相
進み遅れ補償器に変換する。この相殺する極零は制御対
象であるVCMの特性によるが一例として2.5kHz
に追加する。
The equation is converted to a second-order phase lead / lag compensator by adding a set of poles and zeros. This canceling pole zero depends on the characteristics of the VCM to be controlled, but as an example, 2.5 kHz
Add to

【0062】 C(s)=2.079{(z−0.9048)(z−0.2079)}/{( z−0.4066)(z−0.2079)}=(2.079z2 −2.321z +0.3926)/(z2 −0.6145z+0.08453) ・・・ (1 8)C (s) = 2.079 {(z−0.9048) (z−0.2079)} / {(z−0.4066) (z−0.2079)} = (2.079z 2 -2.321z +0.3926) / (z 2 -0.6145z + 0.08453) ··· (1 8)

【0063】式(18)より、図に示すPD制御器のパ
ラメータは以下の値にすると等価になる。
From equation (18), the parameters of the PD controller shown in the figure become equivalent when the following values are set.

【0064】[0064]

【数12】 (Equation 12)

【0065】ここで、Here,

【0066】[0066]

【数13】 (Equation 13)

【0067】式(12)、式(20)より変換行列Tを
求める。
The transformation matrix T is obtained from the equations (12) and (20).

【0068】[0068]

【数14】 [Equation 14]

【0069】また、変換行列Sとしては、式(21)と
なるため、
Since the transformation matrix S is given by the following equation (21),

【0070】 S=[0.21689 −1.04324] ・・・ (22)S = [0.21689−1.04324] (22)

【0071】シーク制御器9からフォロー制御器10に
切り換えるときに式に占める変換行列STを用いて、シ
ーク制御器9のオブザーバの推定値及び出力値を変換す
れば、フォロー制御器10の初期値が求まる。
When switching from the seek controller 9 to the follow controller 10 by converting the estimated value and output value of the observer of the seek controller 9 using the transformation matrix ST in the equation, the initial value of the follow controller 10 can be changed. Is found.

【0072】 S=[4.94967×1014 1.08080×1011 8.2327 0×106 ] ・・・ (23)S = [4.94967 × 10 14 1.08080 × 10 11 8.2327 0 × 10 6 ] (23)

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明に係る磁気ディスク装置によれ
ば、ヘッドアクセス動作において速度制御器から位置制
御器へ切り換わるときに、アクチュエータの状態量から
位置制御器の初期状態量を求めるため、容易な演算で切
り換え時のアクチュエータの状態量のばらつきを補正す
ることができる。
According to the magnetic disk drive of the present invention, when switching from the speed controller to the position controller in the head access operation, the initial state amount of the position controller is obtained from the state amount of the actuator. Variations in the state quantities of the actuator at the time of switching can be corrected by simple calculations.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る磁気ディスク装置の一実施形態を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a magnetic disk drive according to the present invention.

【図2】図1の磁気ディスク装置における、ヘッド位置
決め機構を示す概略側面図である。
FIG. 2 is a schematic side view showing a head positioning mechanism in the magnetic disk device of FIG.

【図3】図1の磁気ディスク装置における、速度プロフ
ァイルの一例を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing an example of a speed profile in the magnetic disk device of FIG. 1;

【図4】図1の磁気ディスク装置における、連続時間系
の1次位相進み遅れ補償器を示すブロック線図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a continuous-time primary phase lead / lag compensator in the magnetic disk device of FIG. 1;

【図5】図1の磁気ディスク装置における、離散時間系
の1次位相進み遅れ補償器のブロック線図である。
FIG. 5 is a block diagram of a discrete-time first-order phase lead / lag compensator in the magnetic disk drive of FIG. 1;

【図6】図1の磁気ディスク装置における、離散時間系
の2次位相進み遅れ補償器のブロック線図である。
FIG. 6 is a block diagram of a discrete-time secondary phase advance / delay compensator in the magnetic disk drive of FIG. 1;

【図7】図1の磁気ディスク装置における、PID補償
器のブロック線図である。
FIG. 7 is a block diagram of a PID compensator in the magnetic disk device of FIG.

【図8】図1の磁気ディスク装置における、PD補償器
のブロック線図である。
FIG. 8 is a block diagram of a PD compensator in the magnetic disk device of FIG. 1;

【図9】図1の磁気ディスク装置における連続時間系の
1次位相進み遅れ補償器の周波数特性を示すグラフであ
り、図9(A)は周波数−ゲイン特性、図9(B)は周
波数−位相特性である。
9A and 9B are graphs showing frequency characteristics of a continuous-time primary phase lead / lag compensator in the magnetic disk device of FIG. 1; FIG. 9A shows frequency-gain characteristics, and FIG. It is a phase characteristic.

【図10】図1の磁気ディスク装置における離散時間系
の1次位相進み遅れ補償器の周波数特性を示すグラフで
あり、図10(A)は周波数−ゲイン特性、図10
(B)は周波数−位相特性である。
10 is a graph showing frequency characteristics of a discrete-time primary phase lead / lag compensator in the magnetic disk device of FIG. 1; FIG. 10 (A) shows frequency-gain characteristics; FIG.
(B) is a frequency-phase characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 VCM(アクチュエータ) 2 キャリッジ 3 ヘッド支持系 4 ヘッド(磁気ヘッド) 5 スライダ 6 スピンドル 7 磁気ディスク 8 制御系切換器 9 シーク制御器(速度制御器) 10 フォロー制御器(位置制御器) 11 初期値設定器 12 ヘッド状態推定器 13 位置偏差検出器 14 制御系切り換え信号 15 駆動電流 16 位置偏差信号 17 磁気ヘッド信号 18 推定状態量 19 速度プロファイル Reference Signs List 1 VCM (actuator) 2 Carriage 3 Head support system 4 Head (magnetic head) 5 Slider 6 Spindle 7 Magnetic disk 8 Control system switch 9 Seek controller (Speed controller) 10 Follow controller (Position controller) 11 Initial value Setter 12 Head state estimator 13 Position deviation detector 14 Control system switching signal 15 Drive current 16 Position deviation signal 17 Magnetic head signal 18 Estimated state quantity 19 Speed profile

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気ディスクにデータの記録再生を行う
ヘッドを移動させるアクチュエータを有するヘッド位置
決め機構と、 前記ヘッドの現在位置と目標位置との差である位置偏差
を当該ヘッドを介して検出する位置偏差検出器と、 前記位置偏差に基づきヘッド推定速度及びヘッド推定位
置を推定するヘッド状態推定器と、 前記位置偏差に基づき前記アクチュエータへ駆動信号を
出力することにより、前記ヘッドを目標位置近くまで移
動させる速度制御器と、 前記位置偏差に基づき前記アクチュエータへ駆動信号を
出力することにより前記ヘッドを目標位置に追従させる
とともに、1次の位相進み遅れ補償器からなる位置制御
器と、 前記位置偏差に基づき前記速度制御器と前記位置制御器
とを切り換えて動作させる制御系切換器と、 前記速度制御器から前記位置制御器に切り換える時に、
前記駆動信号、前記位置偏差、前記ヘッド推定速度及び
前記ヘッド推定位置に基づき前記位置制御器の状態量を
設定する初期値設定器と、 を備えた磁気ディスク装置。
1. A head positioning mechanism having an actuator for moving a head for recording and reproducing data on and from a magnetic disk, and a position for detecting a positional deviation between a current position and a target position of the head via the head. A deviation detector; a head state estimator for estimating a head estimation speed and a head estimation position based on the position deviation; and a drive signal output to the actuator based on the position deviation to move the head close to a target position. A speed controller for causing the head to follow a target position by outputting a drive signal to the actuator based on the position deviation, and a position controller comprising a first-order phase lead / lag compensator; A control system switch for switching and operating the speed controller and the position controller based on the speed; When switching from the degree controller to the position controller,
A magnetic disk drive comprising: an initial value setting unit that sets a state quantity of the position controller based on the drive signal, the position deviation, the estimated head speed, and the estimated head position.
【請求項2】 前記アクチュエータがボイス・コイル・
モータである、請求項1記載の磁気ディスク装置。
2. The method according to claim 1, wherein the actuator is a voice coil.
2. The magnetic disk drive according to claim 1, wherein the magnetic disk drive is a motor.
【請求項3】 前記位置制御器に積分器が付設された、
請求項1又は2記載の磁気ディスク装置。
3. An integrator is provided in said position controller,
The magnetic disk drive according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 19991124