JPH11162130A - 磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大容量のメモリを必要とせずに、ヘッドの目
標位置までの収束時間を短縮するとともに、その収束時
間のばらつきも抑える。 【解決手段】 ヘッド位置決め制御装置１０は、ヘッド
１２を速度制御によって移動させる速度制御部１４と、
ヘッド１２を位置制御によって移動させる積分動作を含
む位置制御部１６と、ヘッド１２が目標位置の近傍に達
した時に、速度制御部１４による速度制御から位置制御
部１６による位置制御に切り替える主制御部１８と、速
度制御から位置制御に切り替えられた後、ヘッド１２の
現在位置と目標位置との差が設定値以下になった時に、
積分動作における積分値を一旦クリアして積分動作を続
行させる積分器制御部２０と、を備えている。

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
に関し、詳しくはシーク動作に特徴のあるヘッド位置決
め制御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置には、ディスク上の目
標位置にヘッドを移動させて位置決めを行うためのヘッ
ド位置決め制御装置が設けられている。このヘッド位置
決め制御装置は、ヘッドの位置決めが完了するまでの
間、ヘッドを目標位置近傍まで速度制御により移動さ
せ、目標位置近傍で位置制御に切り替えて、ヘッドを目
標位置へ正確に位置決めする。

【０００３】ヘッド位置決め制御装置は、次のように動
作する。速度制御においては、ヘッドの現在位置から目
標位置までの移動距離（残シーク長）を算出し、その残
シーク長に基づき、ＲＯＭ等に予め記憶されているヘッ
ドの目標移動速度を設定する。続いて、設定された目標
移動速度とヘッドの実際の移動速度との差から、ボイス
コイルモータの電流値制御量を計算し、ヘッドの移動速
度を制御する。位置制御においては、ヘッドからの現在
の位置情報と目標位置との差をもとに、比例動作、積分
動作及び微分動作を組み合わせたＰＩＤ制御等により、
ボイスコイルモータの電流値制御量を計算し、ヘッドの
位置を制御する。

【０００４】この従来のヘッド位置決め制御装置では、
速度制御から位置制御に切り替えたときからシーク動作
終了までの間（セトリング）、位置制御に用いられる積
分動作を開始するタイミングにより、ヘッドの位置が目
標位置まで収束する様子（過渡応答）が変化する。例え
ば、セトリング開始後に積分動作をすぐに開始すると、
ヘッドの現在位置から目標位置までの差が大きいことに
より積分値が大きくなるため、積分動作の影響が大きく
なる。この場合、ヘッドの目標位置までの到達時間は短
くなるが、オーバーシュートが起こるため、ヘッドの目
標位置までの収束時間は長くなる。逆に、セトリング開
始後に、ある程度時間が経ってから積分動作を開始する
と、積分値はあまり大きくならないので積分動作の影響
は小さい。しかし、この場合は、過渡応答が外乱の影響
を受けやすく、ヘッドの目標位置までの収束時間がばら
つくことになる。

【０００５】以上のような状態は、シーク開始位置、及
びシーク終了位置が同じ場合は、積分動作を開始するタ
イミングを適切に与えることにより防ぐことができる。
しかし、ヘッド位置により外乱やノイズは変化するの
で、過渡応答は様々に変化する。したがって、全てのシ
ーク条件に対応する適切なタイミングを、一つに調整す
ることは難しい。

【０００６】この対策として、シーク開始時のヘッド位
置信号を入力としてシーク条件を判断し、積分動作の開
始するタイミングを変える方法が、特開平２−２４０８
８５号公報に開示されている。しかし、この方法では、
シーク条件に応じてタイミングを細かく設定するので、
そのタイミングを記憶しておくメモリが極めて大きくな
ってしまう。また、磁気ディスクの温度等の環境変化に
よる過渡応答の変化には、対応できない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のヘッ
ド位置決め制御方法及び装置では、セトリング中の積分
動作を開始するタイミングが適切に与えられないため、
磁気ディスク装置の性能を落としてしまうという問題が
あった。また、シーク条件に応じて積分動作を開始する
タイミングを設定する場合、容量の大きなメモリ等が必
要となるために、磁気ディスク装置のコストが上がって
しまうという問題があった。

【０００８】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、大容量のメモ
リを必要とせずに、ヘッドの目標位置までの収束時間を
短縮できるとともに、その収束時間のばらつきも抑えら
れる、ヘッド位置決め制御方法及び装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るヘッド位置
決め制御方法は、ヘッドを速度制御によって目標位置の
近傍まで移動させ、前記ヘッドが前記目標位置の近傍に
達した時に、積分動作を含む位置制御に切り替えて前記
ヘッドを前記目標位置に移動させる、磁気ディスク装置
のヘッド位置決め制御方法において、前記速度制御から
前記位置制御に切り替えた後、前記ヘッドの現在位置と
前記目標位置との差が設定値以下になった時に、前記積
分動作における積分値を一旦クリアして当該積分動作を
続行するものである。本発明に係るヘッド位置決め制御
装置は、本発明に係るヘッド位置決め制御方法を使用す
るものであって、ヘッドを速度制御によって移動させる
速度制御部と、前記ヘッドを位置制御によって移動させ
る積分動作を含む位置制御部と、前記ヘッドが目標位置
の近傍に達した時に、前記速度制御部による速度制御か
ら前記位置制御部による位置制御に切り替える主制御部
と、前記速度制御から前記位置制御に切り替えられた
後、前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との差が設定
値以下になった時に、前記積分動作における積分値を一
旦クリアして当該積分動作を続行させる積分器制御部と
を備えたものである。

【００１０】また、前記クリアの回数が設定回数以上に
なったら、当該クリアの動作を停止するようにしてもよ
い。更に、前記クリアは、一回で初期値に戻してもよい
し、複数回に分けて徐々に初期値に戻してもよい。な
お、初期値とは、一般には「０」であるが、これに限定
されるものではない。

【００１１】ヘッドの目標位置手前の移動速度が速い
と、目標位置に早く近づくので、サンプリング毎の位置
偏差入力が少なく積分値は小さくなる。逆に移動速度か
遅いと、目標位置にゆっくり近づくので積分値は大きく
なる。

【００１２】一方、積分要素は、目標位置に近づく動作
を加速させる方向に働く。つまり、ヘッドが目標位置に
近づく際、積分要素は、移動速度が遅いほどヘッドを加
速させる方向に働くことになり、移動速度のばらつきを
減らすように作用する。しかし、ヘッドが目標位置を通
り過ぎてしまうと、積分値はそれまでの値が残っている
ので、オーバーシュートを増やすように作用する。

【００１３】そこで、目標位置に十分に近づいた時点で
積分値を一旦クリアすると、オーバーシュートを増やす
作用はなくなり、クリア後の積分要素はオーバーシュー
トを打ち消す方向に働く。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、磁気ディスク装置及び本
発明に係るヘッド位置決め制御装置の一実施形態を示す
ブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。

【００１５】ヘッド位置決め制御装置１０は、ヘッド１
２を速度制御によって移動させる速度制御部１４と、ヘ
ッド１２を位置制御によって移動させる積分動作を含む
位置制御部１６と、ヘッド１２が目標位置の近傍に達し
た時に、速度制御部１４による速度制御から位置制御部
１６による位置制御に切り替える主制御部１８と、速度
制御から位置制御に切り替えられた後、ヘッド１２の現
在位置と目標位置との差が設定値以下になった時に、積
分動作における積分値を一旦クリアして積分動作を続行
させる積分器制御部２０と、を備えている。本実施形態
では、主制御部１８が１チップのマイクロプロセッサで
構成されており、速度制御部１４、位置制御部１６及び
積分器制御部２０が主制御部１８に内蔵されている。

【００１６】磁気ディスク２２には、図示しないが、デ
ータトラック上にデータ領域とサーボ領域とが存在して
いる。サーボ領域には、シリンダ位置を示す情報とシリ
ング中心位置からのずれを示す情報とが、位置情報とし
て記録されている。ヘッド１２は、サーボ領域からこの
位置情報を読み出す。読み出された位置情報は、位置検
出部２４で復調され、シリング情報とシリング中心位置
からのずれを表す位置信号とに変換される。位置信号
は、Ａ／Ｄコンバータ２６によりディジタルデータに変
換され、シリング情報とともに主制御部１８に送られ
る。主制御部１８は、速度制御時及び位置制御時等の条
件により、速度制御部１４と位置制御部１６とを切り替
える。速度制御部１４は、ボイスコイルモータ２８をモ
デル化し、Ａ／Ｄコンバータ２６からの位置情報とボイ
スコイルモータ２８の電流値制御量とに基づきヘッド１
２の移動速度を推定し、予めＲＯＭ等に蓄えられた残シ
ーク長に対応した移動目標速度との差から、ボイスコイ
ルモータ２８の電流値制御量を計算する。位置制御部１
６及び積分器制御部２０の動作は、図２及び図３を用い
て後に詳述する。以上の方法で計算したボイスコイルモ
ータ２８の電流値制御量を、Ｄ／Ａコンバータ３０に送
る。Ｄ／Ａコンバータ３０は、電流値制御量のディジタ
ルデータをアナログ信号に変換して、ボイスコイルモー
タ駆動部３２に送る。ボイスコイルモータ駆動部３２
は、アナログ信号に応じた電流をボイスコイルモータ２
８へ供給することで、ヘッド１２の移動速度を制御す
る。

【００１７】図２は、図１のヘッド位置決め制御装置１
０のシーク動作を示すフローチャートである。以下、こ
の図面に基づき説明する。

【００１８】トラック追従動作（ステップ１０１）から
シーク動作に切り替わると（ステップ１０２）、まず速
度制御によりヘッドを移動させる（ステップ１０３）。
ヘッドが目標位置近傍に移動するとセトリング動作を開
始し（ステップ１０４）、ＰＤ制御による位置制御を開
始する（ステップ１０５）。続いて、積分器の動作を開
始し（ステップ１０６）、ＰＩＤ制御による位置制御を
開始する（ステップ１０７）。ここで、本発明の特徴で
ある積分器制御部の動作を開始する（ステップ１０
８）。この積分器制御部の動作については、後に詳述す
る。セトリングが終了すると（ステップ１０９）、トラ
ック追従動作に切り替わる（ステップ１１０）。

【００１９】図３は、図１のヘッド位置決め制御装置１
０内の位置制御部１６及び積分器制御部２０を示すブロ
ック図である。以下、図１及び図３に基づき説明する。

【００２０】ＰＩＤ制御による位置制御中には、ヘッド
１２の目標位置とヘッド１２から読み込んだ現在位置と
の差である位置偏差を、比例器４２、微分器４４及び積
分器４６に送る。比例器４２は、位置偏差に定数をかけ
てデータを出力する。微分器４４は、この位置偏差と前
回のサンプリング時に読み込んだ位置偏差との差に、定
数をかけてデータを出力する。積分器４６は、現在まで
の位置偏差の和に、定数をかけてデータを出力する。位
置制御部１６は、比例器４２、微分器４４及び積分器４
６の出力データを加え、ボイスコイルモータ２８の電流
値制御量として出力する。

【００２１】積分器制御部２０は、位置偏差を受け取
り、予めメモリなどの手段に蓄えてある設定値と位置偏
差との比較を行う。位置偏差が設定値より小さい場合、
積分器制御部２０はそれまでの積分値をクリアする。主
制御部１８が位置制御による位置決めを行っている間積
分器制御部２０が全てにわたって動作していると、積分
器４６は積分器として動作しない。そのため、積分器制
御部２０は、シーク開始時に初期化され、１回又はある
決められた回数だけ積分値のクリアを行うと動作を終了
し、これにより位置制御部１６は通常のＰＩＤ制御に移
行する。

【００２２】図４は、図３の位置制御部１６において、
ＰＩＤ制御の微分器４２の代わりに速度推定器４８を用
いて位置制御を行う場合のブロック図である。以下、図
１及び図４に基づき説明する。

【００２３】速度推定器４８では、ボイスコイルモータ
２８をモデル化し、ヘッド１２からの現在位置情報とボ
イスコイルモータ２８の電流値制御量とからヘッド１２
の移動速度を計算し、その計算値に定数をかけてボイス
コイルモータ２８の電流値制御量に加えている。比例器
４２、積分器４６及び積分器制御部２０の動作は図３で
説明したものと同じであり、図３の場合と同様に積分器
４６は積分器制御部２０によって積分値のクリアが行わ
れる。

【００２４】図５は、積分器制御部２０の動作をマイク
ロプロセッサで実現するときのフローチャートである。
以下、この図面に基づき説明する。

【００２５】まず、動作回数を示すカウンタＮの値に０
をセットし（ステップ２０１）、位置偏差を読み込み始
める（ステップ２０２）。次に、読み込んだ位置偏差と
その設定値との比較を行う（ステップ２０３）。位置偏
差が設定値より大きい場合、積分器制御部は動作せず、
次の位置偏差の入力を待つ（ステップ２０２）。位置偏
差が設定値より小さい場合、積分器制御部は積分値をク
リアし、動作回数Ｎの値を一つ大きくする（ステップ２
０４）。Ｎの値が設定回数Ｘ未満の場合（ステップ２０
５）、積分器制御部は次の位置偏差の入力を待ち、動作
を続ける（ステップ２０２）。ＮがＸ以上の場合（ステ
ップ２０５）、積分器制御部は動作を終了し、位置制御
部は通常の位置制御へと移行する。

【００２６】ここで、前述の積分値をクリアする際、１
回で積分値を０にするのではなく、数回に分けて積分値
を直前の積分値の１／２程度ずつ減らしている。この場
合は、積分値のステップ状の変化が避けられるので、過
渡応答はより安定しやすくなる。本実施形態では、積分
値のクリアを２回に分けて行うようにして良い結果を得
たが、サンプリング周期やセトリング開始時のヘッドの
移動速度等の条件で異なるので、実験的に好ましいクリ
ア回数や積分値のクリア方法を選定する必要がある。

【００２７】前述の積分器割御器を用いることにより、
積分値が大きいためにおこるオーバーシュートを抑える
ことができる。したがって、積分動作の開始のタイミン
グを早くすることができるので、外乱やノイズの影響を
受けにくくすることができる。その結果、ヘッドの目標
位置への収束を早めることが可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、積分値
を一旦クリアする動作を加えることにより、積分要素に
よる過渡応答のばらつきを減らす作用を効果的に引き出
すことができる。また、セトリング中の積分開始のタイ
ミングを変える必要がないので、大容量のメモリを必要
としない。したがって、安価で信頼性の高い磁気ディス
ク装置のヘッド位置決め装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気ディスク装置及び本発明に係るヘッド位置
決め制御装置の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】図１のヘッド位置決め制御装置のシーク動作を
示すフローチャートである。

【図３】図１のヘッド位置決め制御装置における位置制
御部及び積分器制御部のブロック図である。

【図４】図３の位置制御部において微分器の代わりに速
度推定器を用いた場合のブロック図である。

【図５】図３及び図４の積分器制御部の動作の具体例を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ ヘッド位置決め制御装置 １２ ヘッド １４ 速度制御部 １６ 位置制御部 １８ 主制御部（マイクロプロセッサ） ２０ 積分器制御部 ２２ 磁気ディスク ２４ 位置検出部 ２６ Ａ／Ｄコンバータ ２８ ボイスコイルモータ ３０ Ｄ／Ａコンバータ ３２ ボイスコイルモータ駆動部 ４２ 比例器 ４４ 微分器 ４６ 積分器 ４８ 速度推定器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッドを速度制御によって目標位置の近
   傍まで移動させ、前記ヘッドが前記目標位置の近傍に達
   した時に、積分動作を含む位置制御に切り替えて前記ヘ
   ッドを前記目標位置に移動させる、磁気ディスク装置の
   ヘッド位置決め制御方法において、 前記速度制御から前記位置制御に切り替えた後、前記ヘ
   ッドの現在位置と前記目標位置との差が設定値以下にな
   った時に、前記積分動作における積分値を一旦クリアし
   て当該積分動作を続行する、 ことを特徴とする磁気ディスク装置のヘッド位置決め制
   御方法。
2. 【請求項２】 ヘッドを速度制御によって目標位置の近
   傍まで移動させ、前記ヘッドが前記目標位置の近傍に達
   した時に、積分動作を含む位置制御に切り替えて前記ヘ
   ッドを前記目標位置に移動させる、磁気ディスク装置の
   ヘッド位置決め制御方法において、 前記速度制御から前記位置制御に切り替えた後、前記ヘ
   ッドの現在位置を一定時間ごとに入力し、この現在位置
   と前記目標位置との差が設定値以下であるごとに前記積
   分動作における積分値を一旦クリアして当該積分動作を
   続行し、 前記クリアの回数が設定回数以上になったら当該クリア
   の動作を停止する、 ことを特徴とする磁気ディスク装置のヘッド位置決め制
   御方法。
3. 【請求項３】 前記クリアとは、複数回に分けて徐々に
   初期値に戻すことである、請求項１又は２記載の磁気デ
   ィスク装置のヘッド位置決め制御方法。
4. 【請求項４】 ヘッドを速度制御によって移動させる速
   度制御部と、 前記ヘッドを位置制御によって移動させる積分動作を含
   む位置制御部と、 前記ヘッドが目標位置の近傍に達した時に、前記速度制
   御部による速度制御から前記位置制御部による位置制御
   に切り替える主制御部と、 を備えた磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御装置に
   おいて、 前記速度制御から前記位置制御に切り替えられた後、前
   記ヘッドの現在位置と前記目標位置との差が設定値以下
   になった時に、前記積分動作における積分値を一旦クリ
   アして当該積分動作を続行させる、積分器制御部、 を更に備えたことを特徴とする磁気ディスク装置のヘッ
   ド位置決め制御装置。
5. 【請求項５】 ヘッドを速度制御によって移動させる速
   度制御部と、 前記ヘッドを位置制御によって移動させる積分動作を含
   む位置制御部と、 前記ヘッドが目標位置の近傍に達した時に、前記速度制
   御部による速度制御から前記位置制御部による位置制御
   に切り替える主制御部と、 を備えた磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御装置に
   おいて、 前記速度制御から前記位置制御に切り替えられた後、前
   記ヘッドの現在位置を一定時間ごとに入力し、この現在
   位置と前記目標位置との差が設定値以下であるごとに前
   記積分動作における積分値を一旦クリアして当該積分動
   作を続行させ、前記クリアの回数が設定回数以上になっ
   たら当該クリアの動作を停止する、積分器制御部、 を更に備えたことを特徴とする磁気ディスク装置のヘッ
   ド位置決め制御装置。
6. 【請求項６】 前記クリアとは、複数回に分けて徐々に
   初期値に戻すことである、請求項４又は５記載の磁気デ
   ィスク装置のヘッド位置決め制御装置。