JPH11317035A - ディスク記憶装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システム - Google Patents
ディスク記憶装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システムInfo
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- JPH11317035A JPH11317035A JP10120744A JP12074498A JPH11317035A JP H11317035 A JPH11317035 A JP H11317035A JP 10120744 A JP10120744 A JP 10120744A JP 12074498 A JP12074498 A JP 12074498A JP H11317035 A JPH11317035 A JP H11317035A
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B5/596—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following on disks
- G11B5/59605—Circuits
- G11B5/59622—Gain control; Filters
Landscapes
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】変動したゲインを調整して常に適正なゲインを
設定できるようにして、ヘッドの位置決め制御の安定化
及び高速化を実現することにある。 【解決手段】ＨＤＤに適用するヘッド位置決め制御シス
テムにおいて、コントローラ１３は、ヘッドのシーク軌
道の観測結果に基づいてシステムのゲインを評価する評
価処理、及び評価値に基づいて適正なゲイン補正値を算
出して設定するゲイン設定処理を実行するゲイン調整機
能を備えている。
設定できるようにして、ヘッドの位置決め制御の安定化
及び高速化を実現することにある。 【解決手段】ＨＤＤに適用するヘッド位置決め制御シス
テムにおいて、コントローラ１３は、ヘッドのシーク軌
道の観測結果に基づいてシステムのゲインを評価する評
価処理、及び評価値に基づいて適正なゲイン補正値を算
出して設定するゲイン設定処理を実行するゲイン調整機
能を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハードディ
スクドライブなどのディスク記憶装置に適用するディジ
タル制御方式のヘッド位置決め制御システムに関する。
スクドライブなどのディスク記憶装置に適用するディジ
タル制御方式のヘッド位置決め制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ハードディスクドライブ（ＨＤ
Ｄ）などのディスク記憶装置では、制御内容の複雑化や
高性能化の要求に伴って、近年ではマイクロプロセッサ
( ＣＰＵ) を使用したディジタル位置制御方式を適用し
たヘッド位置決め制御( サーボ制御) が一般的になりつ
つある。
Ｄ）などのディスク記憶装置では、制御内容の複雑化や
高性能化の要求に伴って、近年ではマイクロプロセッサ
( ＣＰＵ) を使用したディジタル位置制御方式を適用し
たヘッド位置決め制御( サーボ制御) が一般的になりつ
つある。
【０００３】ディジタル位置制御方式では、制御対象の
状態を一定時間周期毎に観測し、プログラムで記述され
た制御則を実行することにより、制御入力を制御対象に
加えるという処理が実行される。従って、高度な制御則
をプログラムの記述により実現することが可能であるた
め、高精度のヘッド位置決め制御システムを設計するこ
とができる。
状態を一定時間周期毎に観測し、プログラムで記述され
た制御則を実行することにより、制御入力を制御対象に
加えるという処理が実行される。従って、高度な制御則
をプログラムの記述により実現することが可能であるた
め、高精度のヘッド位置決め制御システムを設計するこ
とができる。
【０００４】ところで、ディジタル位置制御方式の最適
制御方式として、有限整定制御(finite time settling
control またはdeadbeat control )と呼ばれる方式があ
る。この有限整定制御とは、有限時間により状態( 例え
ば制御対象の初期位置) を目標位置に収束する方式であ
る。具体的には、各サンプリング毎に制御入力を所定回
数だけ切替えて、その一連の制御入力を加えた後には初
期状態から目標状態に到達するように有限時間整定を行
なう制御である。ここで、所定回数は、初期状態と目標
状態とから算出されて、制御対象の次数と等しい回数を
意味する。
制御方式として、有限整定制御(finite time settling
control またはdeadbeat control )と呼ばれる方式があ
る。この有限整定制御とは、有限時間により状態( 例え
ば制御対象の初期位置) を目標位置に収束する方式であ
る。具体的には、各サンプリング毎に制御入力を所定回
数だけ切替えて、その一連の制御入力を加えた後には初
期状態から目標状態に到達するように有限時間整定を行
なう制御である。ここで、所定回数は、初期状態と目標
状態とから算出されて、制御対象の次数と等しい回数を
意味する。
【０００５】しかしながら、有限整定制御は、入力値の
不連続な切り替えを伴い、短時間に大きく変動するた
め、制御対象の高次モードの振動を励起しやすい。即
ち、有限整定制御は高次モードの影響や外乱に弱いた
め、ＨＤＤのヘッド位置決め制御などの実用的な制御に
は不向きである。
不連続な切り替えを伴い、短時間に大きく変動するた
め、制御対象の高次モードの振動を励起しやすい。即
ち、有限整定制御は高次モードの影響や外乱に弱いた
め、ＨＤＤのヘッド位置決め制御などの実用的な制御に
は不向きである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、有限整定制御
とモデル追従制御とを組み合わせた制御方式が提案され
ている。この方式を適用したシステムは、図６に示すよ
うに、追従制御部23及び有限整定入力生成部２４を有す
る。有限整定入力生成部２４は、モデル２６の規範入力
を生成する。モデル２６は、制御対象２５の動特性を運
動方程式などの数式により表現したものであり、全ての
状態量を利用できるものを想定する。制御対象２５と
は、ＨＤＤのヘッドを移動させる移動機構（ボイスコイ
ルモータ）である。また、目標位置２１と初期位置２２
は、ディスク上の位置を意味する。
とモデル追従制御とを組み合わせた制御方式が提案され
ている。この方式を適用したシステムは、図６に示すよ
うに、追従制御部23及び有限整定入力生成部２４を有す
る。有限整定入力生成部２４は、モデル２６の規範入力
を生成する。モデル２６は、制御対象２５の動特性を運
動方程式などの数式により表現したものであり、全ての
状態量を利用できるものを想定する。制御対象２５と
は、ＨＤＤのヘッドを移動させる移動機構（ボイスコイ
ルモータ）である。また、目標位置２１と初期位置２２
は、ディスク上の位置を意味する。
【０００７】追従制御部２３は、規範入力に対するモデ
ル２６の応答（モデルの位置）を規範軌道として、制御
対象２５が当該規範軌道に追従制御するような補正入力
（操作制御量）を算出する。
ル２６の応答（モデルの位置）を規範軌道として、制御
対象２５が当該規範軌道に追従制御するような補正入力
（操作制御量）を算出する。
【０００８】このような有限整定制御とモデル追従制御
とを組み合わせた方式により、高速かつ安定したヘッド
位置決め制御を実現することができる。しかしながら、
ＨＤＤの部品特性のばらつきや使用環境の影響により、
制御対象のゲインが設計段階での設定値より大きく変動
することがある。具体的には、ＨＤＤの周囲温度の変動
が大きい場合に、ヘッド移動機構のボイスコイルモータ
（ＶＣＭ）のマグネット特性が変化することがある。
とを組み合わせた方式により、高速かつ安定したヘッド
位置決め制御を実現することができる。しかしながら、
ＨＤＤの部品特性のばらつきや使用環境の影響により、
制御対象のゲインが設計段階での設定値より大きく変動
することがある。具体的には、ＨＤＤの周囲温度の変動
が大きい場合に、ヘッド移動機構のボイスコイルモータ
（ＶＣＭ）のマグネット特性が変化することがある。
【０００９】このため、前述の規範入力のゲインが変動
し、ヘッドを目標位置まで移動させるときのシーク軌道
が不安定化する。通常では温度が高くなると、当該ゲイ
ンが低下する。このようなゲインの変動に伴ってシーク
軌道が不安定化した場合に、目標位置までのヘッドの到
達は可能であるが、ヘッドが整定するまでに時間を要
し、結果的にシーク時間（ヘッドが目標位置まで移動す
るまでに要する時間）の増大を招くことになる。
し、ヘッドを目標位置まで移動させるときのシーク軌道
が不安定化する。通常では温度が高くなると、当該ゲイ
ンが低下する。このようなゲインの変動に伴ってシーク
軌道が不安定化した場合に、目標位置までのヘッドの到
達は可能であるが、ヘッドが整定するまでに時間を要
し、結果的にシーク時間（ヘッドが目標位置まで移動す
るまでに要する時間）の増大を招くことになる。
【００１０】そこで、本発明の目的は、変動したゲイン
を調整して常に適正なゲインを設定できるようにして、
ヘッドの位置決め制御の安定化及び高速化を実現するこ
とにある。
を調整して常に適正なゲインを設定できるようにして、
ヘッドの位置決め制御の安定化及び高速化を実現するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えばＨＤＤ
に適用するヘッド位置決め制御システムにおいて、同シ
ステムのゲインを観測して、当該ゲインが不適正であれ
ば適正ゲイン値を算出して調整（補正）する構成であ
る。
に適用するヘッド位置決め制御システムにおいて、同シ
ステムのゲインを観測して、当該ゲインが不適正であれ
ば適正ゲイン値を算出して調整（補正）する構成であ
る。
【００１２】具体的には、本発明は、予め設定した移動
開始位置から目標位置までヘッドをシークさせて、シー
ク軌道の観測結果に基づいてシステムのゲインを評価す
る評価手段、及び前記評価手段により求められた評価値
に基づいて適正ゲイン値を算出して設定するゲイン設定
手段を有する。
開始位置から目標位置までヘッドをシークさせて、シー
ク軌道の観測結果に基づいてシステムのゲインを評価す
る評価手段、及び前記評価手段により求められた評価値
に基づいて適正ゲイン値を算出して設定するゲイン設定
手段を有する。
【００１３】このような本発明の構成により、例えばＨ
ＤＤの制御対象（ヘッド移動機構）の特性の変動に伴っ
てゲインが変動した場合に、当該ゲインを適正値に調整
することができる。従って、設計したシステムの仕様を
維持し、結果的にヘッド位置決め制御システムの安定化
と高速化を実現することができる。特に、有限整定制御
とモデル追従制御とを組み合わせた方式のヘッド位置決
め制御システムに適用すれば、安定化と高速化を実現す
る上で有効である。
ＤＤの制御対象（ヘッド移動機構）の特性の変動に伴っ
てゲインが変動した場合に、当該ゲインを適正値に調整
することができる。従って、設計したシステムの仕様を
維持し、結果的にヘッド位置決め制御システムの安定化
と高速化を実現することができる。特に、有限整定制御
とモデル追従制御とを組み合わせた方式のヘッド位置決
め制御システムに適用すれば、安定化と高速化を実現す
る上で有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図１は本実施形態のヘッド位置決
め制御システムの構成を示すブロック図であり、図２は
本実施形態に関係するＨＤＤの要部を示すブロック図で
ある。 （システム構成）本システムは、図１に示すように、有
限整定制御とモデル追従制御とを組み合わせた方式にお
いて、制御対象２５の変動に応じて規範入力のゲインを
補正（ゲイン調整）するための入力ゲイン補正部２７を
有する。入力ゲイン補正部２７は、後述するゲイン調整
処理を実行する（図3 を参照）。
施の形態を説明する。図１は本実施形態のヘッド位置決
め制御システムの構成を示すブロック図であり、図２は
本実施形態に関係するＨＤＤの要部を示すブロック図で
ある。 （システム構成）本システムは、図１に示すように、有
限整定制御とモデル追従制御とを組み合わせた方式にお
いて、制御対象２５の変動に応じて規範入力のゲインを
補正（ゲイン調整）するための入力ゲイン補正部２７を
有する。入力ゲイン補正部２７は、後述するゲイン調整
処理を実行する（図3 を参照）。
【００１５】入力ゲイン補正部２７以外の構成要素は、
従来のシステム（図６を参照）と同様である。即ち、モ
デル追従制御系を構成する追従制御部２３およびモデル
２６、さらに当該モデル追従制御系の規範入力部として
有限整定入力生成部２４を有する。モデル２６は、制御
対象２５の動特性を運動方程式などの数式に表現したも
のであり、全ての状態量を利用できるものを想定する。
制御対象は後述するように、具体的にはＨＤＤのヘッド
（ヘッド移動機構を構成するボイスコイルモータ）であ
る。従って、制御対象の動特性はシーク動作におけるヘ
ッドの移動特性に相当する。
従来のシステム（図６を参照）と同様である。即ち、モ
デル追従制御系を構成する追従制御部２３およびモデル
２６、さらに当該モデル追従制御系の規範入力部として
有限整定入力生成部２４を有する。モデル２６は、制御
対象２５の動特性を運動方程式などの数式に表現したも
のであり、全ての状態量を利用できるものを想定する。
制御対象は後述するように、具体的にはＨＤＤのヘッド
（ヘッド移動機構を構成するボイスコイルモータ）であ
る。従って、制御対象の動特性はシーク動作におけるヘ
ッドの移動特性に相当する。
【００１６】追従制御部２３は、規範入力に対するモデ
ル２６からの応答（モデル位置）を規範軌道として、制
御対象２５が当該規範軌道に追従するような補正入力を
算出する。具体的には、補正入力はモデル位置と制御対
象２５の位置（ヘッド位置）との誤差を解消するよう
に、制御対象２５を制御（シーク制御）させるための補
正値である。有限整定入力生成部２４は、目標位置２１
と初期位置２２とから状態変化量（即ち、ヘッドの目標
位置までのシーク距離）に従った規範入力を算出する。 （ＨＤＤの構成）本実施形態は、ディジタル位置制御方
式のヘッド位置決め制御システムをＨＤＤのサーボシス
テムに適用した場合を想定している。ＨＤＤは、図２に
示すように、データ記憶媒体であるディスク（磁気ディ
スク）１、ヘッド（磁気ヘッド）２、ヘッドアクチュエ
ータ４、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５、および制御
回路群８〜１２を有する。
ル２６からの応答（モデル位置）を規範軌道として、制
御対象２５が当該規範軌道に追従するような補正入力を
算出する。具体的には、補正入力はモデル位置と制御対
象２５の位置（ヘッド位置）との誤差を解消するよう
に、制御対象２５を制御（シーク制御）させるための補
正値である。有限整定入力生成部２４は、目標位置２１
と初期位置２２とから状態変化量（即ち、ヘッドの目標
位置までのシーク距離）に従った規範入力を算出する。 （ＨＤＤの構成）本実施形態は、ディジタル位置制御方
式のヘッド位置決め制御システムをＨＤＤのサーボシス
テムに適用した場合を想定している。ＨＤＤは、図２に
示すように、データ記憶媒体であるディスク（磁気ディ
スク）１、ヘッド（磁気ヘッド）２、ヘッドアクチュエ
ータ４、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５、および制御
回路群８〜１２を有する。
【００１７】ヘッド２はヘッドアクチュエータ４に搭載
されて、ディスク１の各データ面に対応して設けられて
いる。ヘッドアクチュエータ４は、ＶＣＭ５の駆動力に
よりヘッド２をディスク１の半径方向に移動する。ＶＣ
Ｍ５は、後述するＣＰＵ１１の制御によりＶＣＭドライ
バ７から駆動電流を供給される。
されて、ディスク１の各データ面に対応して設けられて
いる。ヘッドアクチュエータ４は、ＶＣＭ５の駆動力に
よりヘッド２をディスク１の半径方向に移動する。ＶＣ
Ｍ５は、後述するＣＰＵ１１の制御によりＶＣＭドライ
バ７から駆動電流を供給される。
【００１８】ディスク１は、１枚また複数枚がスピンド
ルモータ（ＳＰＭ）３に取り付けられて高速回転する。
ディスク１の両面には、同心円状の多数のトラックが形
成されている。各トラックには、予めサーボデータが記
録されている複数のサーボ領域１０１が等間隔で配置さ
れている。各トラックでは、サーボ領域１０１間はデー
タ領域（ユーザデータ領域）１０２であり、当該データ
領域１０２は単数または複数のデータセクタに分割され
ている。１つのサーボ領域１０１とそれに続く１つのデ
ータ領域１０２は、固有の番号（サーボセクタ番号）が
割り当てられたサーボセクタ１００を構成する。
ルモータ（ＳＰＭ）３に取り付けられて高速回転する。
ディスク１の両面には、同心円状の多数のトラックが形
成されている。各トラックには、予めサーボデータが記
録されている複数のサーボ領域１０１が等間隔で配置さ
れている。各トラックでは、サーボ領域１０１間はデー
タ領域（ユーザデータ領域）１０２であり、当該データ
領域１０２は単数または複数のデータセクタに分割され
ている。１つのサーボ領域１０１とそれに続く１つのデ
ータ領域１０２は、固有の番号（サーボセクタ番号）が
割り当てられたサーボセクタ１００を構成する。
【００１９】サーボデータには、前記サーボセクタ番号
以外に、トラックアドレス（シリンダコード）およびサ
ーボバ−ストデータが含まれている。トラックアドレス
は各トラックの識別コードであり、ヘッド２のトラック
位置を認識するために使用される。サーボバ−ストデー
タは、トラックの範囲内におけるヘッド２の位置誤差
（トラック中心または隣接トラック境界を基準とする）
を検出するためのアナログ振幅信号パターンである。
以外に、トラックアドレス（シリンダコード）およびサ
ーボバ−ストデータが含まれている。トラックアドレス
は各トラックの識別コードであり、ヘッド２のトラック
位置を認識するために使用される。サーボバ−ストデー
タは、トラックの範囲内におけるヘッド２の位置誤差
（トラック中心または隣接トラック境界を基準とする）
を検出するためのアナログ振幅信号パターンである。
【００２０】ＳＰＭ３は、通常ではＶＣＭドライバ７と
共に集積化されているＳＰＭドライバ６から駆動電流が
供給される。ＶＣＭドライバ７は、ＶＣＭ５の駆動用の
操作制御量（ディジタル値）をＣＰＵ１１の制御処理
（ヘッド位置決め制御処理）により設定される。
共に集積化されているＳＰＭドライバ６から駆動電流が
供給される。ＶＣＭドライバ７は、ＶＣＭ５の駆動用の
操作制御量（ディジタル値）をＣＰＵ１１の制御処理
（ヘッド位置決め制御処理）により設定される。
【００２１】ヘッド２は図示せぬヘッドアンプを介して
リードチャネル８と接続されている。リードチャネル８
は、ディスク１からヘッド２により読出されたリード信
号（サーボデータまたはユーザデータ）を入力して、各
種の信号処理によりサーボデータまたはユーザデータを
抽出して再生する。
リードチャネル８と接続されている。リードチャネル８
は、ディスク１からヘッド２により読出されたリード信
号（サーボデータまたはユーザデータ）を入力して、各
種の信号処理によりサーボデータまたはユーザデータを
抽出して再生する。
【００２２】制御回路群８〜１２はリードチャネル８以
外に、アドレスデコーダ９、Ａ／Ｄコンバータ１０、Ｃ
ＰＵ１１、およびＲＯＭ１２を有する。アドレスデコー
ダ９及びＡ／Ｄコンバータ１０は、ヘッド２の位置誤差
情報を生成するための位置検出回路１４を構成する要素
である。アドレスデコーダ９は、リードチャネル８によ
り抽出されたサーボデータからサーボセクタ番号とトラ
ックアドレスをデコードしてＣＰＵ１１に出力する。Ａ
／Ｄコンバータ１０は、サーボデータからサーボバ−ス
トデータ（アナログの位置誤差信号）を例えば８ビット
のディジタル値に変換してＣＰＵ１１に出力する。ＣＰ
Ｕ１１は位置誤差演算を実行して、トラックアドレスに
より検出された当該トラックの範囲内のヘッド２の位置
を検出する。この位置とは、いわば１トラック範囲内の
サブトラック単位での位置を意味する。サブトラック
は、１つのトラックをディスク１の半径方向に一定間隔
で例えば５１２に分割した同心円状の各分割領域に相当
する。
外に、アドレスデコーダ９、Ａ／Ｄコンバータ１０、Ｃ
ＰＵ１１、およびＲＯＭ１２を有する。アドレスデコー
ダ９及びＡ／Ｄコンバータ１０は、ヘッド２の位置誤差
情報を生成するための位置検出回路１４を構成する要素
である。アドレスデコーダ９は、リードチャネル８によ
り抽出されたサーボデータからサーボセクタ番号とトラ
ックアドレスをデコードしてＣＰＵ１１に出力する。Ａ
／Ｄコンバータ１０は、サーボデータからサーボバ−ス
トデータ（アナログの位置誤差信号）を例えば８ビット
のディジタル値に変換してＣＰＵ１１に出力する。ＣＰ
Ｕ１１は位置誤差演算を実行して、トラックアドレスに
より検出された当該トラックの範囲内のヘッド２の位置
を検出する。この位置とは、いわば１トラック範囲内の
サブトラック単位での位置を意味する。サブトラック
は、１つのトラックをディスク１の半径方向に一定間隔
で例えば５１２に分割した同心円状の各分割領域に相当
する。
【００２３】ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）１１及びＲ
ＯＭ１２は、ＨＤＤにおけるヘッド位置決め制御などの
制御処理を実行するためのコントローラ１３を構成す
る。ＲＯＭ１２はＣＰＵ１１の制御プログラムを格納し
ている。コントローラ１３は、後述するヘッド位置決め
制御システムを構成する（図１を参照）。即ち、コント
ローラ１３は、アドレスデコーダ９から入力されるトラ
ックアドレスによりトラック位置を算出し、Ａ／Ｄコン
バータ１０から入力されるディジタル値により当該トラ
ック範囲の位置を算出する。コントローラ１３は、算出
したヘッド２の位置に基づいて、目標位置（アクセス対
象のデータセクタを含む目標トラック）に位置決めする
ためのヘッド位置決め制御を実行する。
ＯＭ１２は、ＨＤＤにおけるヘッド位置決め制御などの
制御処理を実行するためのコントローラ１３を構成す
る。ＲＯＭ１２はＣＰＵ１１の制御プログラムを格納し
ている。コントローラ１３は、後述するヘッド位置決め
制御システムを構成する（図１を参照）。即ち、コント
ローラ１３は、アドレスデコーダ９から入力されるトラ
ックアドレスによりトラック位置を算出し、Ａ／Ｄコン
バータ１０から入力されるディジタル値により当該トラ
ック範囲の位置を算出する。コントローラ１３は、算出
したヘッド２の位置に基づいて、目標位置（アクセス対
象のデータセクタを含む目標トラック）に位置決めする
ためのヘッド位置決め制御を実行する。
【００２４】なお、図２では、ＨＤＤとホストコンピュ
ータとのインターフェースを構成し、ＨＤＤとホストコ
ンピュータとの間のデータ転送を行なうディスクコント
ローラ（ＨＤＣ）などの構成要素は省略されている。
ータとのインターフェースを構成し、ＨＤＤとホストコ
ンピュータとの間のデータ転送を行なうディスクコント
ローラ（ＨＤＣ）などの構成要素は省略されている。
【００２５】ここで、ディスク１はＳＰＭ３により一定
の角速度で回転運動している。現在のヘッド位置は、デ
ィスク１の回転角に同期して、各サーボセクタ１００の
先頭のサーボ領域１０１から得られる。そこで、コント
ローラ１３は、一定時間間隔で制御対象（具体的にはヘ
ッド２を駆動するＶＣＭドライバ７）への制御入力を決
定するヘッド位置決め制御システムを実現している。な
お、ＶＣＭドライバ７に与えられる制御入力の最大値
は、機械的および電気的な制限から駆動回路により予め
設定されている。
の角速度で回転運動している。現在のヘッド位置は、デ
ィスク１の回転角に同期して、各サーボセクタ１００の
先頭のサーボ領域１０１から得られる。そこで、コント
ローラ１３は、一定時間間隔で制御対象（具体的にはヘ
ッド２を駆動するＶＣＭドライバ７）への制御入力を決
定するヘッド位置決め制御システムを実現している。な
お、ＶＣＭドライバ７に与えられる制御入力の最大値
は、機械的および電気的な制限から駆動回路により予め
設定されている。
【００２６】ＨＤＤのヘッド位置決め制御は、ヘッド２
を現在のトラック位置から目標位置（アクセス対象のト
ラック）まで移動させるためのシーク制御と、目標トラ
ックの範囲内にヘッドを追従制御するためのトラック追
従制御（狭義の位置決め制御）とに大別される。本実施
形態はシーク制御に関係している。 （ゲイン調整処理）図２に示すＨＤＤにおいて、コント
ローラ１３により実現している本実施形態のシステムの
ゲイン調整処理( 換言すればゲイン補正処理) を、図３
〜図５を参照して説明する。
を現在のトラック位置から目標位置（アクセス対象のト
ラック）まで移動させるためのシーク制御と、目標トラ
ックの範囲内にヘッドを追従制御するためのトラック追
従制御（狭義の位置決め制御）とに大別される。本実施
形態はシーク制御に関係している。 （ゲイン調整処理）図２に示すＨＤＤにおいて、コント
ローラ１３により実現している本実施形態のシステムの
ゲイン調整処理( 換言すればゲイン補正処理) を、図３
〜図５を参照して説明する。
【００２７】先ず、コントローラ１３は、既に設定され
たゲイン（有限整定入力生成部２４による規範入力のゲ
イン）を調整するためのゲイン補正値の初期値を設定す
る（ステップＳ１）。ここで、コントローラ１３は、デ
ィスク１上においてゲインを調整するための領域、ゲイ
ン補正値の変更単位（増分値）、後述する１トラックで
のシーク回数も初期設定する。
たゲイン（有限整定入力生成部２４による規範入力のゲ
イン）を調整するためのゲイン補正値の初期値を設定す
る（ステップＳ１）。ここで、コントローラ１３は、デ
ィスク１上においてゲインを調整するための領域、ゲイ
ン補正値の変更単位（増分値）、後述する１トラックで
のシーク回数も初期設定する。
【００２８】次に、コントローラ１３は、設定した初期
位置から目標位置までの１トラック分のシーク動作を実
行させる（ステップＳ２）。即ち、ヘッド２をディスク
１上の設定した領域での目標位置までの１トラック分の
距離を移動させる。コントローラ１３は、ヘッド２のシ
ーク軌道をデータとして保存する（ステップＳ３）。シ
ーク軌道は、図４に示すように、横軸を時間とした目標
位置までの連続的ヘッド位置をディジタル値として表現
したものである。
位置から目標位置までの１トラック分のシーク動作を実
行させる（ステップＳ２）。即ち、ヘッド２をディスク
１上の設定した領域での目標位置までの１トラック分の
距離を移動させる。コントローラ１３は、ヘッド２のシ
ーク軌道をデータとして保存する（ステップＳ３）。シ
ーク軌道は、図４に示すように、横軸を時間とした目標
位置までの連続的ヘッド位置をディジタル値として表現
したものである。
【００２９】コントローラ１３は、設定したシーク回数
だけシーク動作を繰り返して、ゲイン補正値（ここでは
初期設定値）に対する平均シーク軌道を算出して保存す
る（ステップＳ４〜Ｓ６）。
だけシーク動作を繰り返して、ゲイン補正値（ここでは
初期設定値）に対する平均シーク軌道を算出して保存す
る（ステップＳ４〜Ｓ６）。
【００３０】次に、コントローラ１３は、平均シーク軌
道に基づいてシステムのゲイン（ゲイン補正値を含む規
範入力のゲイン）を評価（評価値の算出処理）を実行す
る（ステップＳ７）。ここで、評価値は、図４に示すよ
うに、シーク軌道の整定領域における目標位置との位置
誤差の２乗の総和と定義する。整定領域とは、目標位置
であるトラックにおいて、シーク制御からトラック追従
制御へ移行する直前の領域である。即ち、評価値は整定
領域でのヘッドの残留振動量に相当する。従って、図５
に示すように、最小の評価値が最適のゲイン補正値（こ
こでは−２％のゲイン補正値）に対応する。コントロー
ラ１３は、算出した評価値を保存する（ステップＳ
８）。
道に基づいてシステムのゲイン（ゲイン補正値を含む規
範入力のゲイン）を評価（評価値の算出処理）を実行す
る（ステップＳ７）。ここで、評価値は、図４に示すよ
うに、シーク軌道の整定領域における目標位置との位置
誤差の２乗の総和と定義する。整定領域とは、目標位置
であるトラックにおいて、シーク制御からトラック追従
制御へ移行する直前の領域である。即ち、評価値は整定
領域でのヘッドの残留振動量に相当する。従って、図５
に示すように、最小の評価値が最適のゲイン補正値（こ
こでは−２％のゲイン補正値）に対応する。コントロー
ラ１３は、算出した評価値を保存する（ステップＳ
８）。
【００３１】コントローラ１３は、ゲイン補正値を変更
（増分）して前記のような処理を繰り返す（ステップＳ
９〜Ｓ１１）。ここでは、設定するゲインの上限値
（Ｍ）を設定し、この上限値（Ｍ）までゲイン補正値
（Ｇ）を変更する。
（増分）して前記のような処理を繰り返す（ステップＳ
９〜Ｓ１１）。ここでは、設定するゲインの上限値
（Ｍ）を設定し、この上限値（Ｍ）までゲイン補正値
（Ｇ）を変更する。
【００３２】コントローラ１３は、保存した評価値から
最小の評価値を選定し、この最小の評価値に対応するゲ
イン補正値を最適値として設定する（ステップＳ１２，
Ｓ１３）。
最小の評価値を選定し、この最小の評価値に対応するゲ
イン補正値を最適値として設定する（ステップＳ１２，
Ｓ１３）。
【００３３】以上のようにして、例えばＨＤＤの製造工
程の最終的な工程時に、本実施形態のゲイン調整処理を
実行することにより、ＨＤＤ製品毎の機械的及び電気的
な特性に対応する適正なゲインを設定することが可能と
なる。これにより、予め設計したゲインが各種の要因に
より変動した場合でも、最小の評価値に対応する最適な
ゲイン補正値によるゲイン調整を実行して、結果的に適
正ゲイン値をせつていすることができる。特に、有限整
定制御とモデル追従制御とを組み合わせた方式のヘッド
位置決め制御システムに適用すると、安定性と高速性を
損なうゲイン変動を解消できるため有効である。
程の最終的な工程時に、本実施形態のゲイン調整処理を
実行することにより、ＨＤＤ製品毎の機械的及び電気的
な特性に対応する適正なゲインを設定することが可能と
なる。これにより、予め設計したゲインが各種の要因に
より変動した場合でも、最小の評価値に対応する最適な
ゲイン補正値によるゲイン調整を実行して、結果的に適
正ゲイン値をせつていすることができる。特に、有限整
定制御とモデル追従制御とを組み合わせた方式のヘッド
位置決め制御システムに適用すると、安定性と高速性を
損なうゲイン変動を解消できるため有効である。
【００３４】なお、本実施形態のゲイン調整処理を、製
造工程時だけでなく、製品出荷後のHDD の起動時や異常
発生時に実行するようにしてもよい。但し、実用的に
は、ゲイン調整処理の時間やメモリの制限のために、ゲ
イン変更の精度、シーク軌道の測定回数、及び評価関数
の簡略化を行なうことが望ましい。例えばシーク軌道の
評価関数については、本実施形態は整定量領域全体の２
乗誤差の総和を利用する場合を想定した。簡略化では、
ゲイン変更による特徴点だけを利用し、計算量や使用メ
モリの削減を図ることが望ましい。
造工程時だけでなく、製品出荷後のHDD の起動時や異常
発生時に実行するようにしてもよい。但し、実用的に
は、ゲイン調整処理の時間やメモリの制限のために、ゲ
イン変更の精度、シーク軌道の測定回数、及び評価関数
の簡略化を行なうことが望ましい。例えばシーク軌道の
評価関数については、本実施形態は整定量領域全体の２
乗誤差の総和を利用する場合を想定した。簡略化では、
ゲイン変更による特徴点だけを利用し、計算量や使用メ
モリの削減を図ることが望ましい。
【００３５】また、前記の異常発生の条件として、シー
ケンシャル・アクセスでのシークの整定時間がスキュ時
間よりも長くなり、ディスクの回転待ちが発生する場合
がある。あるいは、シーク動作のセトリング悪化に起因
するライトフォルトが発生する場合がある。
ケンシャル・アクセスでのシークの整定時間がスキュ時
間よりも長くなり、ディスクの回転待ちが発生する場合
がある。あるいは、シーク動作のセトリング悪化に起因
するライトフォルトが発生する場合がある。
【００３６】さらに、実際上ではＨＤＤの継続動作に伴
う周囲温度の上昇により、ある程度のゲイン変動は常に
発生している可能性が高い。そこで、スタンバイ時に、
前回の調整により設定されたゲインを使用して、１トラ
ック分のシーク軌道を評価する。この評価値が所定の閾
値を越えている場合のみ、ゲインの再調整処理を実行す
るのが望ましい。
う周囲温度の上昇により、ある程度のゲイン変動は常に
発生している可能性が高い。そこで、スタンバイ時に、
前回の調整により設定されたゲインを使用して、１トラ
ック分のシーク軌道を評価する。この評価値が所定の閾
値を越えている場合のみ、ゲインの再調整処理を実行す
るのが望ましい。
【００３７】また、最適ゲイン値と算出した評価値とを
不揮発性メモリに保存し、ゲイン調整処理の実行時に前
記の最適ゲイン値と評価値とを履歴として参照する方式
でもよい。この方式は、ゲイン調整結果が前回と大きく
異なる場合には、再度のゲイン調整処理を実行する。
不揮発性メモリに保存し、ゲイン調整処理の実行時に前
記の最適ゲイン値と評価値とを履歴として参照する方式
でもよい。この方式は、ゲイン調整結果が前回と大きく
異なる場合には、再度のゲイン調整処理を実行する。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ヘ
ッド位置決め制御システムに設定されたゲインが変動し
た場合でも、ゲイン調整により常に適正なゲインを設定
することができる。従って、結果的にヘッドの位置決め
制御の安定化及び高速化を実現することが可能となる。
特に、有限整定制御とモデル追従制御とを組み合わせた
方式のヘッド位置決め制御システムに適用すると、ヘッ
ドの位置決め制御の安定化及び高速化の効果を高めるこ
とができる。
ッド位置決め制御システムに設定されたゲインが変動し
た場合でも、ゲイン調整により常に適正なゲインを設定
することができる。従って、結果的にヘッドの位置決め
制御の安定化及び高速化を実現することが可能となる。
特に、有限整定制御とモデル追従制御とを組み合わせた
方式のヘッド位置決め制御システムに適用すると、ヘッ
ドの位置決め制御の安定化及び高速化の効果を高めるこ
とができる。
【図１】本発明の実施形態に関係するヘッド位置決め制
御システムの構成を示すブロック図。
御システムの構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態に関係するＨＤＤの要部を示すブロ
ック図。
ック図。
【図３】同実施形態のゲイン調整処理を説明するための
フローチャート。
フローチャート。
【図４】同実施形態のゲイン調整処理を説明するための
シーク軌道特性を示す図。
シーク軌道特性を示す図。
【図５】同実施形態のゲイン調整処理を説明するための
評価値とゲイン補正値との関係を説明するための図。
評価値とゲイン補正値との関係を説明するための図。
【図６】従来のヘッド位置決め制御システムの構成を説
明するためのブロック図。
明するためのブロック図。
１…ディスク ２…ヘッド ３…スピンドルモータ ４…ヘッドアクチュエータ ５…ボイスコイルモータ ６…SPM ドライバ ７…VCM ドライバ ８…リードチャネル ９…アドレスデコーダ １０…Ａ／Ｄコンバータ １１…マイクロプロセッサ（CPU ） １２…ＲＯＭ １３…コントローラ
Claims (9)
- 【請求項１】 ヘッドの位置と目標位置との位置誤差に
基づいて前記ヘッドの移動機構の操作制御量を算出する
ヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置
であって、 予め移動開始位置と目標位置とを設定し、前記移動機構
により前記ヘッドを前記移動開始位置から目標位置まで
シークさせて、前記ヘッド位置決め制御システムのゲイ
ンを評価する評価手段と、 前記評価手段により求められた評価値に基づいて前記ヘ
ッド位置決め制御システムの適正ゲイン値を算出して設
定するゲイン設定手段とを具備したことを特徴とするデ
ィスク記憶装置。 - 【請求項２】 前記評価手段は、前記ヘッドが目標位置
に到達した後の整定領域での位置誤差量に基づいて、適
正ゲイン値に対する前記ゲインの値を評価する手段を有
することを特徴とする請求項１記載のディスク記憶装
置。 - 【請求項３】 前記ゲイン設定手段は算出した前記適正
ゲイン値を、前記ヘッド位置決め制御システムによりア
クセス可能なメモリに保存することを特徴とする請求項
１記載のディスク記憶装置。 - 【請求項４】 前記評価手段は、前記ヘッド位置決め制
御システムに設定する初期ゲイン値から複数のゲイン値
に変更して前記シーク動作を実行し、各ゲイン値に対応
する複数の評価値を求めて保存する手段を有することを
特徴とする請求項１記載のディスク記憶装置。 - 【請求項５】 装置の起動時または異常発生時に、前記
ゲイン設定手段により得られた前記適正ゲイン値に基づ
いて前記ヘッド位置決め制御システムのゲイン再調整を
実行する制御手段を有することを特徴とする請求項１記
載のディスク記憶装置。 - 【請求項６】 前記評価手段は、前記ヘッド位置決め制
御システムに設定する初期ゲイン値から複数のゲイン値
に変更し、各ゲイン値毎の前記シーク動作を実行して平
均シーク軌道を求めて、前記平均シーク軌道での各ゲイ
ン値に対応する複数の評価値を求めて保存することを特
徴とする請求項１記載のディスク記憶装置。 - 【請求項７】 ヘッド及びディスク記憶媒体を有するデ
ィスク記憶装置に適用し、ヘッド移動機構を制御して前
記ディスク記憶媒体上の目標位置に前記ヘッドを位置決
め制御するためのヘッド位置決め制御システムであっ
て、 前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差及び
所定のゲイン値に基づいて前記移動機構の操作制御量を
算出する制御手段を有し、 前記制御手段は、 予め移動開始位置と目標位置とを設定し、前記移動機構
により前記ヘッドを前記移動開始位置から目標位置まで
シークさせて、前記ヘッドが目標位置に到達した後の整
定領域での位置誤差量に基づいて前記ゲイン値を評価す
るための評価手段と、 前記評価手段により求められた評価値に基づいて前記ゲ
イン値を適正ゲイン値に調整するためのゲイン設定手段
とを具備し、 所定のタイミングで前記評価手段及び前記ゲイン設定手
段を制御してシステムのゲイン調整処理を実行すること
を特徴とするヘッド位置決め制御システム。 - 【請求項８】 ヘッド、ディスク記憶媒体及び前記ディ
スク記憶媒体上の目標位置に前記ヘッドを位置決め制御
するためのヘッド移動機構を有するディスク記憶装置に
適用するヘッド位置決め制御システムの制御方法であっ
て、 前記ヘッド位置決め制御システムは前記ヘッドの現在位
置と前記目標位置との位置誤差及び所定のゲイン値に基
づいて前記移動機構の操作制御量を算出する手段を有
し、 装置の起動時または異常発生時に初期ゲイン値を設定す
るステップと、 予め移動開始位置と目標位置とを設定し、前記移動機構
により前記ヘッドを前記移動開始位置から目標位置まで
シークさせるステップと、 前記ヘッドが目標位置に到達するまでのシーク軌道を求
めて、前記目標位置の整定領域での位置誤差量に基づい
てゲイン値を評価するステップと、 前記評価ステップにより求められた評価値に基づいて前
記ゲイン値を適正ゲイン値に調整するステップと、 前記調整ステップにより調整された適正ゲイン値をメモ
リに保存するステップとからなる処理を実行することを
特徴とする制御方法。 - 【請求項９】 前記評価手段は、前記ヘッドが目標位置
に到達するまでのシーク軌道を求めて、前記目標位置の
整定領域での残留振動量を観測し、前記残留振動量に基
づいてゲイン値を評価し、 前記ゲイン設定手段は前記評価手段により求められた評
価値と前回のゲイン調整処理時に得られた評価値とを比
較し、各評価値の比較差が所定の許容範囲外の場合には
前記適正ゲイン値を再調整することを特徴とする請求項
1 記載のディスク記憶装置または請求項７記載のヘッド
位置決め制御システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10120744A JPH11317035A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | ディスク記憶装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システム |
| US09/244,095 US6429996B1 (en) | 1998-04-30 | 1999-02-04 | Method and apparatus for head-positioning control, for use in a disk drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10120744A JPH11317035A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | ディスク記憶装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317035A true JPH11317035A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=14793919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10120744A Pending JPH11317035A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | ディスク記憶装置及び同装置に適用するヘッド位置決め制御システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6429996B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11317035A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6597528B1 (en) * | 1999-06-30 | 2003-07-22 | Seagate Technology Llc | Self-adaptive seeking profile for resonance actuator |
| JP3821642B2 (ja) * | 1999-11-17 | 2006-09-13 | 富士通株式会社 | ディスク装置のヘッド位置決め制御方法及び装置 |
| JP3658339B2 (ja) * | 2001-05-17 | 2005-06-08 | キヤノン株式会社 | モータの制御のための方法及び装置 |
| JP3658340B2 (ja) * | 2001-05-17 | 2005-06-08 | キヤノン株式会社 | モータの制御のための方法及び装置 |
| US6683737B2 (en) * | 2001-07-19 | 2004-01-27 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method and apparatus for predictive failure analysis technique for head crashes in hard drives using position error signal |
| JP2005025852A (ja) * | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Toshiba Corp | ディスク記憶装置及びヘッド位置決め制御方法 |
| JP3828885B2 (ja) * | 2003-10-03 | 2006-10-04 | ローム株式会社 | センサレスモータ駆動装置及び駆動方法 |
| US7089355B2 (en) * | 2003-10-06 | 2006-08-08 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | System and method for determining hard disk drive performance |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4697127A (en) | 1986-06-09 | 1987-09-29 | International Business Machines Corporation | Adaptive control technique for a dynamic system |
| US4775903A (en) * | 1986-10-14 | 1988-10-04 | Hewlett-Packard Company | Sampled servo seek and track follow system for a magnetic disc drive |
| JP3248220B2 (ja) | 1992-03-18 | 2002-01-21 | 株式会社日立製作所 | ディスク装置及びその制御方法 |
| JP3740189B2 (ja) * | 1995-07-18 | 2006-02-01 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 位置決め適応制御装置並びに情報記憶装置 |
| KR100277073B1 (ko) * | 1995-07-24 | 2001-01-15 | 윤종용 | 자기 디스크 구동장치에서 자기 헤드의 속도 및 위치 추정기 |
| JP3875294B2 (ja) * | 1995-11-17 | 2007-01-31 | 富士通株式会社 | ディスク装置 |
| KR0176653B1 (ko) * | 1996-05-31 | 1999-04-15 | 김광호 | 디스크 구동 기록장치의 서보제어계 게인 교정방법 |
| US6031684A (en) * | 1997-06-03 | 2000-02-29 | Seagate Technology, Inc. | Servo gain optimization using model reference seeks in a disc drive |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP10120744A patent/JPH11317035A/ja active Pending
-
1999
- 1999-02-04 US US09/244,095 patent/US6429996B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6429996B1 (en) | 2002-08-06 |
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