JPH11345469A - Disk storage device and head positioning control system applied thereto - Google Patents
Disk storage device and head positioning control system applied theretoInfo
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- JPH11345469A JPH11345469A JP15155398A JP15155398A JPH11345469A JP H11345469 A JPH11345469 A JP H11345469A JP 15155398 A JP15155398 A JP 15155398A JP 15155398 A JP15155398 A JP 15155398A JP H11345469 A JPH11345469 A JP H11345469A
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Abstract
Description
【0001】[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。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a digital control type head positioning control system applied to a disk storage device such as a hard disk drive.
【0002】[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システム(サーボ制御システム)
が一般的になりつつある。2. Description of the Related Art Conventionally, a hard disk drive (HD)
In disk storage devices such as D), microprocessors have recently been developed with the demand for more complex control contents and higher performance.
Head positioning control system (servo control system) applying digital position control method using (CPU)
Is becoming more common.
【0003】当該システムは、通常では図4に示すよう
に、フィードバック制御系15から構成されている。即
ち、制御要素(具体的には制御処理を実行するCPU)
16は、制御対象18であるヘッドの位置(Y)とディ
スク上の目標位置(R)との位置誤差(E1)に基づい
て、制御量(Uf)を算出する。ここで、制御対象18
とは、具体的にはヘッドを搭載したヘッドアクチュエー
タを駆動するためのボイスコイルモータ(VCM)であ
る。従って、システムが出力する制御量(Uf)とは、
当該VCMの駆動電流値に相当する。[0003] The system usually comprises a feedback control system 15 as shown in FIG. That is, a control element (specifically, a CPU that executes a control process)
16 calculates the control amount (Uf) based on the position error (E1) between the position (Y) of the head to be controlled 18 and the target position (R) on the disk. Here, the control target 18
Is a voice coil motor (VCM) for driving a head actuator mounted with a head. Therefore, the control amount (Uf) output by the system is:
This corresponds to the drive current value of the VCM.
【0004】ところで、前記のフィードバック制御系1
5には、制御系のゲイン(Gf)を設定するための可変
ゲイン要素17が含まれている。通常では、HDDの製
品出荷時に可変ゲイン要素17には初期ゲイン値が設定
される。しかしながら、実際上のHDDの動作環境で
は、フィードバック制御系15には常にノイズ(外乱)
Nが影響している。このため、初期設定されたゲイン値
では、フィードバック制御系15は要求される精度の制
御量を算出できない状態となる。Incidentally, the feedback control system 1
5 includes a variable gain element 17 for setting the gain (Gf) of the control system. Normally, an initial gain value is set in the variable gain element 17 when the HDD is shipped. However, in an actual HDD operating environment, noise (disturbance) is always present in the feedback control system 15.
N is affecting. Therefore, the feedback control system 15 cannot calculate the required control amount with the initially set gain value.
【0005】そこで、フィードバック制御系15のゲイ
ンを適正値に調整するためのシステム(サーボ系ゲイン
調整システムと呼ぶ)が提案されている。従来のサーボ
系ゲイン調整システム19は、図4に示すように、周期
外乱発生部20、最大振幅値検出部21、振幅値大小判
別部22、及びゲイン調整部23を有する。Therefore, a system (referred to as a servo system gain adjustment system) for adjusting the gain of the feedback control system 15 to an appropriate value has been proposed. As shown in FIG. 4, a conventional servo system gain adjustment system 19 includes a periodic disturbance generator 20, a maximum amplitude value detector 21, an amplitude value discriminator 22, and a gain adjuster 23.
【0006】周期外乱発生部20は、ゲインクロス周波
数と同一周波数で、フィードバック制御系15の1点を
加振する手段である。具体的には、ヘッドアクチュエー
タに対して、当該周波数の振動を与えることである。最
大振幅値検出部21は、前記加振直前の位置誤差の観測
値E1及び加振直後の当該観測値E2のそれぞれを入力
して、最大振幅値G1,G2を算出する。さらに、振幅
値大小判別部22は、最大振幅値G1,G2の差Gsを
算出して、両者間の大小を判別する。ゲイン調整部23
は、振幅値大小判別部22の判別結果に基づいて、「G
1>G2」の場合には可変ゲイン要素17のゲイン(G
f)を予め設定された比率で減少させるような調整処理
を行なう。一方、「G1<G2」の場合には当該ゲイン
(Gf)を予め設定された比率で増加させるような調整
処理を行なう。このような一連の動作を繰り返して「G
1=G2」となるポイントを求めることにより、ゲイン
調整処理が終了となる(例えば特開平1−92802号
公報を参照)。The periodic disturbance generator 20 is means for exciting one point of the feedback control system 15 at the same frequency as the gain cross frequency. Specifically, vibration of the frequency is given to the head actuator. The maximum amplitude value detection unit 21 receives the position error observation value E1 immediately before the excitation and the observation value E2 immediately after the excitation, and calculates the maximum amplitude values G1 and G2. Further, the amplitude value discrimination unit 22 calculates the difference Gs between the maximum amplitude values G1 and G2, and discriminates the magnitude between the two. Gain adjuster 23
Is “G” based on the determination result of the amplitude value size determination unit 22.
1> G2 ”, the gain of the variable gain element 17 (G
An adjustment process is performed to reduce f) at a preset ratio. On the other hand, when “G1 <G2”, an adjustment process is performed to increase the gain (Gf) at a preset ratio. By repeating such a series of operations, "G
The gain adjustment process is completed by finding the point where "1 = G2" (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-92802).
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のサ
ーボ系ゲイン調整システム19をヘッド位置決め制御シ
ステムに組み入れることにより、フィードバック制御系
15のゲインを適正値に調整することが可能となる。し
かしながら、実際のHDDのヘッド位置決め制御システ
ムに適用した場合に、以下のような問題がある。The gain of the feedback control system 15 can be adjusted to an appropriate value by incorporating the above-described conventional servo system gain adjustment system 19 into the head positioning control system. However, when applied to an actual HDD head positioning control system, there are the following problems.
【0008】先ず、周期外乱発生部20は、単一の周波
数でフィードバック制御系15を加振する。従って、サ
ーボ系ゲイン調整システム19は、加振周波数成分以外
の周波数成分の影響を検知することは困難である。例え
ば、ヘッドを搭載しているヘッドアクチュエータには、
数kHz程度の機構的な共振特性を備えている。今後ゲ
インクロス周波数を高めた場合に、その共振特性の影響
により安定性を損なう可能性がある。従って、ゲインク
ロス周波数以外の加振周波数成分による影響を想定した
ゲイン調整を行なうのが望ましい。First, the periodic disturbance generator 20 vibrates the feedback control system 15 at a single frequency. Therefore, it is difficult for the servo system gain adjustment system 19 to detect the influence of frequency components other than the excitation frequency component. For example, in a head actuator equipped with a head,
It has a mechanical resonance characteristic of about several kHz. If the gain cross frequency is increased in the future, there is a possibility that stability will be impaired due to the effect of the resonance characteristics. Therefore, it is desirable to perform gain adjustment assuming the influence of the excitation frequency component other than the gain cross frequency.
【0009】また、最大振幅値を検出してゲイン調整を
行なう方式であるため、加振周波数成分以外に、ディス
クの偏心、観測ノイズ、NRROの影響が大きい場合
に、前記のような振幅値を正確に検知することは困難と
なる。従って、高精度のゲイン調整処理を行なうことは
実際上のシステムでは困難である。In addition, since the gain is adjusted by detecting the maximum amplitude value, the above amplitude value can be adjusted when the eccentricity of the disk, observation noise, and NRRO are large in addition to the excitation frequency component. It is difficult to detect accurately. Therefore, it is difficult to perform high-precision gain adjustment processing in a practical system.
【0010】そこで、本発明の目的は、フィードバック
制御系の制御特性に基づいてゲインを適正値に調整でき
る方式を実現できるようにして、結果的に安定かつ高精
度のヘッド位置決め制御を実現することにある。An object of the present invention is to realize a method capable of adjusting a gain to an appropriate value based on the control characteristics of a feedback control system, thereby realizing stable and high-precision head positioning control. It is in.
【0011】[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、制御
系のゲインを可変する手段を有するフィードバック制御
手段と、複数の周波数成分で前記フィードバック制御手
段を加振するための加振手段と、加振の前後での前記位
置誤差の各観測値から特定の周波数成分を抽出するため
の周波数検出手段と、周波数手段により抽出された特定
の周波数成分に基づいて、フィードバック制御手段のゲ
インを適正ゲインに調整するためのゲイン調整手段とを
有するシステムである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an HDD, for example.
In the head positioning control system applied to the above, feedback control means having means for varying the gain of the control system, vibration means for vibrating the feedback control means with a plurality of frequency components, and before and after vibration A frequency detecting unit for extracting a specific frequency component from each observation value of the position error, and a gain for adjusting a gain of the feedback control unit to an appropriate gain based on the specific frequency component extracted by the frequency unit. It is a system having adjusting means.
【0012】具体的には、加振手段、周波数検出手段及
びゲイン調整手段は、フィードバック制御手段の可変ゲ
インを調整するためのゲイン調整システムを構成してい
る。加振手段は、従来のゲインクロス周波数以外の周波
数成分を含む複数の周波数成分でフィードバック制御系
を加振する。周波数検出手段は、例えばフーリエ変換処
理により加振の前後での位置誤差の各観測値から特定の
周波数成分を抽出する。ゲイン調整手段は、周波数検出
手段により抽出された特定の周波数成分に基づいてフィ
ードバック制御手段のゲイン特性に関係する制御特性を
検出し、この制御特性に基づいてフィードバック制御手
段のゲインを適正値に調整する。Specifically, the vibrating means, the frequency detecting means, and the gain adjusting means constitute a gain adjusting system for adjusting the variable gain of the feedback control means. The vibrating means vibrates the feedback control system with a plurality of frequency components including frequency components other than the conventional gain cross frequency. The frequency detecting means extracts a specific frequency component from each observed value of the position error before and after the excitation by, for example, Fourier transform processing. The gain adjusting unit detects a control characteristic related to the gain characteristic of the feedback control unit based on the specific frequency component extracted by the frequency detecting unit, and adjusts the gain of the feedback control unit to an appropriate value based on the control characteristic. I do.
【0013】このようなゲイン調整システムにより、加
振手段による複数の周波数成分を含む位置誤差の観測値
から特定の周波数成分を抽出し、これに基づいてフィー
ドバック制御系のゲインクロス周波数、ゲイン余裕、位
相余裕、またはゲインクロス周波数以外の周波数成分の
ゲインや位相などの制御特性を求める。この制御特性に
適合するゲイン適正値を得るように、フィードバック制
御系のゲインを調整する。従って、ゲインクロス周波数
以外の加振周波数成分による影響を想定したゲイン調整
を行なうことが可能であるため、安定性を十分に考慮し
たゲイン調整を実現できる。With such a gain adjustment system, a specific frequency component is extracted from the position error observation value including a plurality of frequency components by the vibration means, and based on this, a gain cross frequency, a gain margin, A control characteristic such as gain or phase of a frequency component other than the phase margin or the gain cross frequency is obtained. The gain of the feedback control system is adjusted so as to obtain an appropriate gain value that matches this control characteristic. Therefore, since it is possible to perform gain adjustment assuming the influence of the excitation frequency component other than the gain cross frequency, it is possible to realize gain adjustment in which stability is sufficiently considered.
【0014】[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30は、図1に示すよう
に、ヘッド位置決め制御の中で特に位置補償(トラック
追従制御に相当)を実行するフィードバック制御系15
に、サーボ系ゲイン調整システム31を組み合わせた方
式である。フィードバック制御系15は、制御要素(具
体的には後述するマイクロコントローラ)16及び可変
ゲイン要素17を含む従来の制御系と同様の構成であ
る。即ち、制御要素16は、制御対象18であるヘッド
の位置(Y)とディスク上の目標位置(R)との位置誤
差(E1)に基づいて、制御量(Uf)を算出する。こ
こで、制御対象18とは、具体的にはヘッドを搭載した
ヘッドアクチュエータを駆動するためのボイスコイルモ
ータ(VCM)である。従って、システムが出力する制
御量(Uf)とはVCMの駆動電流値に相当する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a head positioning control system according to the present embodiment, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a main part of an HDD related to the present embodiment. (System Configuration) As shown in FIG. 1, the present system 30 includes a feedback control system 15 for executing position compensation (corresponding to track following control) in head positioning control.
And a servo system gain adjustment system 31. The feedback control system 15 has the same configuration as a conventional control system including a control element (specifically, a microcontroller described later) 16 and a variable gain element 17. That is, the control element 16 calculates the control amount (Uf) based on the position error (E1) between the position (Y) of the head to be controlled 18 and the target position (R) on the disk. Here, the control target 18 is specifically a voice coil motor (VCM) for driving a head actuator equipped with a head. Therefore, the control amount (Uf) output by the system corresponds to the drive current value of the VCM.
【0015】本実施形態のサーボ系ゲイン調整システム
31は、フィードバック制御系15に加振する加振部3
2、周波数成分検出部33、サーボ特性検出部35、及
びゲイン調整部36を有する。加振部32は、例えば図
3に示すように、複数の周波数成分からなる加振信号D
を生成して、フィードバック制御系15に入力させる。
即ち、フィードバック制御系15では、加振点32Aで
位置誤差信号E1に加振信号Dを印加して、制御要素1
6には加振信号を含む位置誤差信号E2が入力されるこ
とになる。フィードバック制御系15への加振とは、ヘ
ッドを搭載しているヘッドアクチュエータが加振信号の
周波数で振動し、ヘッドがディスク上の目標位置を境に
して加振信号の周波数で振動することを意味する。The servo system gain adjusting system 31 according to the present embodiment includes a vibrating unit 3 that vibrates the feedback control system 15.
2. It has a frequency component detection unit 33, a servo characteristic detection unit 35, and a gain adjustment unit 36. The excitation unit 32 includes, as shown in FIG. 3, for example, an excitation signal D composed of a plurality of frequency components.
Is generated and input to the feedback control system 15.
That is, in the feedback control system 15, the excitation signal D is applied to the position error signal E1 at the excitation point 32A, and the control element 1
6 receives the position error signal E2 including the excitation signal. Excitation to the feedback control system 15 means that the head actuator mounted with the head vibrates at the frequency of the excitation signal and the head vibrates at the frequency of the excitation signal at a target position on the disk as a boundary. means.
【0016】周波数成分検出部33は、フーリエ変換処
理部34A,34Bを有し、後述するような加振前後に
おける位置誤差信号E1,E2から特定の周波数成分を
検出する処理を実行する。サーボ特性検出部35は、フ
ィードバック制御系15の制御特性(ここではサーボ特
性と呼ぶ)を決定する特定周波数成分の振幅値や制御系
のゲイン値を検出する。さらに、ゲイン調整部36は、
サーボ特性検出部35により求められたサーボ特性に基
づいて、例えば用意したテーブルから予め設定されてい
る評価情報に適合するように、可変ゲイン要素17を調
整して適正ゲインを設定する。 (HDDの構成)本実施形態は、前記のヘッド位置決め
制御システムをHDD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7、ボイスコイルモータ(VC
M)8、および制御回路群9〜14を有する。The frequency component detecting section 33 has Fourier transform processing sections 34A and 34B, and executes a process of detecting a specific frequency component from the position error signals E1 and E2 before and after the vibration as described later. The servo characteristic detecting unit 35 detects an amplitude value of a specific frequency component that determines a control characteristic of the feedback control system 15 (here, called a servo characteristic) and a gain value of the control system. Further, the gain adjustment unit 36
On the basis of the servo characteristics obtained by the servo characteristic detection unit 35, the variable gain element 17 is adjusted to set an appropriate gain so as to conform to evaluation information set in advance from, for example, a prepared table. (Structure of HDD) In this embodiment, it is assumed that the head positioning control system is applied to an HDD.
As shown in FIG. 2, the HDD includes a disk (magnetic disk) 1 as a data storage medium, a head (magnetic head) 2,
Head actuator 7, voice coil motor (VC
M) 8 and control circuit groups 9 to 14.
【0017】ヘッド2はヘッドアクチュエータ7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7は、VCM8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
M8は、マイクロコントローラ10の制御によりVCM
ドライバ13から駆動電流を供給される。The head 2 is mounted on a head actuator 7 and provided corresponding to each data surface of the disk 1. The head actuator 7 moves the head 2 in the radial direction of the disk 1 by the driving force of the VCM 8. VC
M8 is VCM controlled by the microcontroller 10.
A driving current is supplied from the driver 13.
【0018】ディスク1は、1枚また複数枚がスピンド
ルモータ(SPM)6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4が
形成されている。各トラック4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3が等間隔で配置さ
れている。各トラック4では、サーボ領域3間はデータ
領域(ユーザデータ領域)5であり、当該データ領域5
は単数または複数のデータセクタに分割されている。One or more disks 1 are mounted on a spindle motor (SPM) 6 and rotate at high speed.
A large number of concentric tracks 4 are formed on both surfaces of the disk 1. In each track 4, a plurality of servo areas 3 in which servo data is recorded in advance are arranged at equal intervals. In each track 4, a data area (user data area) 5 is located between the servo areas 3.
Is divided into one or more data sectors.
【0019】サーボデータには、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。The servo data includes a track address (cylinder code) and servo burst data. The track address is an identification code of each track, and is used to recognize the track position of the head 2. The servo burst data is an analog amplitude signal pattern for detecting the position error of the head 2 within the track range or based on the center of the track or the boundary of the adjacent track.
【0020】SPM6は、通常ではVCMドライバ13
と共に集積化されているドライバから駆動電流が供給さ
れる。VCMドライバ13は、VCM8の駆動電流値を
決定するための制御量をマイクロコントローラ10(前
記の制御要素16に相当)により設定される。The SPM 6 normally has a VCM driver 13
Also, a driving current is supplied from a driver integrated therewith. The VCM driver 13 sets a control amount for determining the drive current value of the VCM 8 by the microcontroller 10 (corresponding to the control element 16).
【0021】HDDは、ヘッド2によりディスク1から
読出されたリード信号を、ヘッドアンプ9を介して入力
して、再生信号処理を行なうためのリードチャネルと呼
ばれる信号処理回路を備えている。なお、リード信号に
は、前記のサーボデータ及びユーザデータが含まれてい
る。本実施形態では、信号処理系としては便宜的にヘッ
ドアンプ9とサンプルホールド回路14のみを説明す
る。The HDD has a signal processing circuit called a read channel for inputting a read signal read from the disk 1 by the head 2 via a head amplifier 9 and performing a reproduction signal process. Note that the read signal includes the servo data and the user data described above. In this embodiment, only the head amplifier 9 and the sample hold circuit 14 will be described as a signal processing system for convenience.
【0022】サンプルホールド回路14は、ヘッドアン
プ9から出力されるサーボバーストデータに対応する信
号振幅値をホールドする。A/Dコンバータ11は、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マイクロコントロ
ーラ10に出力する。The sample hold circuit 14 holds a signal amplitude value corresponding to the servo burst data output from the head amplifier 9. The A / D converter 11 converts the servo burst data (analog position error signal) into, for example, an 8-bit digital value and outputs the digital value to the microcontroller 10.
【0023】マイクロコントローラ10は、A/Dコン
バータ11以外に、CPU、ROM及びD/Aコンバー
タ12を有する。マイクロコントローラ10は、A/D
コンバータ11から入力されたディジタル値により位置
誤差演算を実行して、ディスク1上の目標位置(目標ト
ラックの範囲内)との位置誤差(図1の観測される位置
誤差値E1に相当)を求める。マイクロコントローラ1
0は、位置誤差を解消するような制御量を算出し、D/
Aコンバータ12を介してVCMドライバ13に出力す
る。なお、D/Aコンバータ12は、VCMドライバ1
3側に設けられている構成でも良い。 (本実施形態のゲイン調整処理)以下図1に示すシステ
ムにおいて、本実施形態のシステムのゲイン調整処理を
説明する。The microcontroller 10 has a CPU, a ROM, and a D / A converter 12 in addition to the A / D converter 11. The microcontroller 10 has an A / D
A position error calculation is performed using the digital value input from the converter 11 to obtain a position error (corresponding to the position error value E1 observed in FIG. 1) with respect to the target position (within the range of the target track) on the disk 1. . Microcontroller 1
0 calculates a control amount that eliminates the position error, and D /
The signal is output to the VCM driver 13 via the A converter 12. Note that the D / A converter 12 is a VCM driver 1
A configuration provided on the third side may be used. (Gain Adjustment Process of the Present Embodiment) Hereinafter, the gain adjustment process of the system of the present embodiment in the system shown in FIG. 1 will be described.
【0024】先ず、本実施形態のサーボ系ゲイン調整シ
ステム31は、例えばHDDの起動時、最初のシーク動
作後、または異常発生時に、フィードバック制御系15
に対するゲイン調整処理を実行する。ここで、最初のシ
ーク動作では、フィードバック制御系15の可変ゲイン
要素17により初期設定した初期ゲイン値に従って、ヘ
ッド2は目標位置まで移動制御される。また、マイクロ
コントローラ10は、ヘッド2の位置誤差の観測値と予
め用意した基準値とを比較して、前記観測値が許容範囲
外の場合にフィードバック制御系15に異常が発生して
いると判定して、ゲイン調整処理を実行させる。First, the servo system gain adjustment system 31 of the present embodiment, for example, when the HDD is started, after the first seek operation, or when an abnormality occurs, the feedback control system 15
Is executed for the gain adjustment. Here, in the first seek operation, the head 2 is controlled to move to the target position according to the initial gain value initially set by the variable gain element 17 of the feedback control system 15. Further, the microcontroller 10 compares the observed value of the position error of the head 2 with a reference value prepared in advance, and determines that an abnormality has occurred in the feedback control system 15 when the observed value is out of the allowable range. Then, a gain adjustment process is executed.
【0025】サーボ系ゲイン調整システム31は、加振
部32を起動して複数の周波数成分を有する加振信号D
を生成して、フィードバック制御系15の加振点32A
に入力させる。即ち、ヘッド2は目標位置を境にして、
加振信号の周波数で振動することになる。The servo system gain adjustment system 31 activates the excitation unit 32 to activate the excitation signal D having a plurality of frequency components.
Is generated, and the excitation point 32A of the feedback control system 15 is generated.
Input. That is, the head 2 is separated from the target position by
It will vibrate at the frequency of the excitation signal.
【0026】周波数成分検出部33は、加振直前の位置
誤差信号E1と加振直後の位置誤差信号E2を入力す
る。フーリエ変換処理部34A,34Bは、位置誤差信
号E1,E2から特定の周波数成分を検出する処理を実
行する。ここで、位置誤差信号E1をeとし、位置誤差
信号E2をfとし、求めたい特定の周波数成分の周期を
Tとすれば、フーリエ係数ae ,be ,af ,bf は、
下記式(1),(2)により求めることができる。The frequency component detector 33 receives the position error signal E1 immediately before the excitation and the position error signal E2 immediately after the excitation. The Fourier transform processing units 34A and 34B execute a process of detecting a specific frequency component from the position error signals E1 and E2. Here, the position error signal E1 and e, the position error signal E2 is f, if the period of the specific frequency component to be determined is T, the Fourier coefficients a e, b e, a f , b f is
It can be obtained by the following equations (1) and (2).
【0027】[0027]
【数1】 (Equation 1)
【0028】ここで、HDDでは、マイクロコントロー
ラ10は位置誤差信号E1,E2を離散的にしか得られ
ない。そこで、位置誤差信号E1,E2のサンプリング
時間をTsとすれば、前記のフーリエ係数ae ,be ,
af ,bf は、下記式(3),(4)により求めること
ができる。Here, in the HDD, the microcontroller 10 can only obtain the position error signals E1 and E2 discretely. Therefore, if the sampling time of the position error signal E1, E2 and Ts, the Fourier coefficients a e, b e,
a f and b f can be obtained by the following equations (3) and (4).
【0029】[0029]
【数2】 (Equation 2)
【0030】次に、サーボ特性検出部35は、前記の位
置誤差の各観測値E1,E2に対応するフーリエ変換級
数展開(Fourier transform ser
ies)係数に基づいて、フィードバック制御系15の
制御特性(サーボ特性)を決定する特定周波数成分の振
幅値や制御系のゲイン値を検出する。Next, the servo characteristic detecting section 35 performs Fourier transform series expansion (Fourier transform series expansion) corresponding to each of the position error observation values E1 and E2.
ies) Based on the coefficient, an amplitude value of a specific frequency component for determining a control characteristic (servo characteristic) of the feedback control system 15 and a gain value of the control system are detected.
【0031】まず、観測値E1の特定周波数成分の振幅
値Ceは、下記式(5)により求めることができる。同
様に、観測値E2の特定周波数成分の振幅値Cfは、下
記式(6)により求めることができる。First, the amplitude Ce of the specific frequency component of the observed value E1 can be obtained by the following equation (5). Similarly, the amplitude value Cf of the specific frequency component of the observation value E2 can be obtained by the following equation (6).
【0032】[0032]
【数3】 また、特定周波数成分の振幅値や制御系のゲイン値G
は、下記式(7)により求めることができる。(Equation 3) Also, the amplitude value of the specific frequency component and the gain value G of the control system
Can be obtained by the following equation (7).
【0033】[0033]
【数4】 (Equation 4)
【0034】サーボ特性検出部35は、加振信号Dの各
周波数成分毎に前記式(3)から(7)までの計算処理
を実行することにより、複数の周波数成分(例えば3種
類とする)に対応する制御系のゲイン値G1,G2,G
3を求めることができる。The servo characteristic detecting section 35 executes the calculation processing of the above formulas (3) to (7) for each frequency component of the excitation signal D, thereby obtaining a plurality of frequency components (for example, three types). Gain values G1, G2, G of the control system corresponding to
3 can be obtained.
【0035】そして、ゲイン調整部36は、サーボ特性
検出部35により求められたサーボ特性、即ちゲイン値
G1,G2,G3に基づいて、例えば用意したテーブル
から予め設定されている評価情報に適合するように、可
変ゲイン要素17を調整して適正ゲインを設定する。具
体的には、例えばゲインクロス周波数成分の評価値をH
1、ゲインクロス周波数より高い周波数成分の評価値を
H2、ゲインクロス周波数より低い周波数成分の評価値
をH3とした場合に、テーブルには評価情報としてゲイ
ン値G1,G2,G3に対する評価指針1〜3が設定さ
れているものと想定する。例えば、評価指針1は「G1
<H1」であり、評価指針2は「G2<H2」であり、
さらに評価指針3は「G3<H3」であると想定する。
ここで、前記の評価指針の全てを満たすことができない
場合には、評価指針の優先順位に従って、可変ゲイン要
素17でのゲインを調整してもよい。The gain adjusting section 36 matches the evaluation information set in advance from a prepared table, for example, based on the servo characteristics obtained by the servo characteristic detecting section 35, that is, the gain values G1, G2, G3. Thus, the variable gain element 17 is adjusted to set an appropriate gain. Specifically, for example, the evaluation value of the gain cross frequency component is set to H
1. When the evaluation value of the frequency component higher than the gain cross frequency is H2 and the evaluation value of the frequency component lower than the gain cross frequency is H3, the evaluation guideline 1 to the gain values G1, G2, and G3 is used as the evaluation information in the table. Assume that 3 is set. For example, the evaluation guideline 1 is “G1
<H1 ”and the evaluation guideline 2 is“ G2 <H2 ”,
Further, it is assumed that the evaluation guideline 3 satisfies “G3 <H3”.
Here, if all of the above evaluation guidelines cannot be satisfied, the gain of the variable gain element 17 may be adjusted according to the priority order of the evaluation guidelines.
【0036】以上のように本実施形態によれば、複数の
周波数成分での加振により、各周波数成分毎にフィード
バック制御系15のサーボ特性に含まれるゲイン値(G
1,G2,G3)を検出することができる。なお、サー
ボ特性としては、特定周波数成分のゲインだけでなく、
ゲインクロス周波数、ゲイン余裕、位相余裕、または特
定周波数成分の位相でもよい。そして、検出したサーボ
特性と予め設定された評価指針とが適合するように、フ
ィードバック制御系15のゲインを調整する。従って、
本実施形態では、単一のゲインクロス周波数だけでな
く、これ以外の周波数成分での影響を考慮したゲイン調
整を行なうことができる。As described above, according to the present embodiment, by applying the vibration with a plurality of frequency components, the gain value (G
1, G2, G3) can be detected. The servo characteristics include not only the gain of the specific frequency component, but also
It may be a gain cross frequency, a gain margin, a phase margin, or a phase of a specific frequency component. Then, the gain of the feedback control system 15 is adjusted so that the detected servo characteristics match the preset evaluation guideline. Therefore,
In the present embodiment, gain adjustment can be performed in consideration of the influence of not only a single gain cross frequency but also other frequency components.
【0037】なお、本実施形態の変形例として、ドライ
ブに対して外部からの衝撃外乱を検知がするための衝撃
センサを備えたHDDを想定する。サーボ系ゲイン調整
システム31では、ゲイン調整部36は、衝撃センサか
ら検知信号が出力されると、ゲイン調整処理を中止す
る。そして、衝撃センサから検知信号により、衝撃外乱
がなくなると、ゲイン調整処理を再開する。また、衝撃
外乱によりゲイン調整処理を一時的に中止し、所定の時
間経過を待ってゲイン調整処理を再開するようにしても
よい。通常では、衝撃外乱が加わると、制御対象が定常
状態に戻るまでに時間を要するため、その時間はゲイン
調整を実行しない方が望ましい。As a modified example of this embodiment, an HDD provided with an impact sensor for detecting an external impact disturbance to the drive is assumed. In the servo system gain adjustment system 31, when the detection signal is output from the impact sensor, the gain adjustment unit 36 stops the gain adjustment processing. Then, when the impact disturbance disappears according to the detection signal from the impact sensor, the gain adjustment processing is restarted. Alternatively, the gain adjustment process may be temporarily stopped due to an impact disturbance, and the gain adjustment process may be restarted after a predetermined time has elapsed. Normally, when an impact disturbance is applied, it takes time for the controlled object to return to a steady state. Therefore, it is desirable not to perform gain adjustment during that time.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、複
数の周波数成分に対応するフィードバック制御系の制御
特性に基づいてゲインを適正値に調整することができ
る。従って、複数の周波数成分の影響を考慮した適正な
ゲイン調整を実現できるため、安定性に優れた高精度の
ヘッド位置決め制御システムを提供することができる。As described above in detail, according to the present invention, the gain can be adjusted to an appropriate value based on the control characteristics of the feedback control system corresponding to a plurality of frequency components. Therefore, since an appropriate gain adjustment can be realized in consideration of the influence of a plurality of frequency components, a high-precision head positioning control system with excellent stability can be provided.
【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。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a head positioning control system related to an embodiment of the present invention.
【図2】同実施形態に関係するHDDの要部を示すブロ
ック図。FIG. 2 is an exemplary block diagram showing a main part of the HDD related to the embodiment;
【図3】同実施形態に関係する加振信号の一例を示す信
号波形図。FIG. 3 is a signal waveform chart showing an example of an excitation signal related to the embodiment.
【図4】従来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。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional head positioning control system.
1…ディスク 2…ヘッド 6…スピンドルモータ 7…ヘッドアクチュエータ 8…ボイスコイルモータ 9…ヘッドアンプ 10…マイクロコントローラ 11…A/Dコンバータ 12…D/Aコンバータ 13…VCM ドライバ 16…制御要素 17…可変ゲイン要素 18…制御対象 31…サーボ系ゲイン調整システム 32…加振部 33…周波数成分検出部 35…サーボ特性検出部 36…ゲイン調整部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Disk 2 ... Head 6 ... Spindle motor 7 ... Head actuator 8 ... Voice coil motor 9 ... Head amplifier 10 ... Microcontroller 11 ... A / D converter 12 ... D / A converter 13 ... VCM driver 16 ... Control element 17 ... Variable Gain element 18: Control target 31: Servo system gain adjustment system 32: Vibration unit 33: Frequency component detection unit 35: Servo characteristic detection unit 36: Gain adjustment unit
Claims (12)
の位置誤差を観測し、前記位置誤差に基づいて前記ヘッ
ドを前記目標位置に位置決め制御するためのヘッド位置
決め制御システムを有するディスク記憶装置であって、 前記ヘッド位置決め制御システムは、 前記ヘッドの位置決め制御に必要な制御量を算出し、制
御系のゲインを可変する手段を有するフィードバック制
御手段と、 複数の周波数成分で前記フィードバック制御手段を加振
するための加振手段と、 前記加振手段による加振の前後での前記位置誤差の各観
測値から特定の周波数成分を抽出するための周波数検出
手段と、 前記周波数手段により抽出された特定の周波数成分に基
づいて、フィードバック制御手段のゲインを適正ゲイン
に調整するためのゲイン調整手段とを具備したことを特
徴とするディスク記憶装置。1. A disk storage device having a head positioning control system for observing a position error between a position of a head on a disk and a target position and controlling the position of the head to the target position based on the position error. The head positioning control system calculates a control amount required for the positioning control of the head, and adds a feedback control unit having a unit for varying a gain of a control system, and adds the feedback control unit with a plurality of frequency components. Vibrating means for vibrating; frequency detecting means for extracting a specific frequency component from each observed value of the position error before and after the vibration by the vibrating means; and identification extracted by the frequency means. Gain adjustment means for adjusting the gain of the feedback control means to an appropriate gain based on the frequency component of Disk storage and wherein the.
ド/ライト動作を実行するディスク記憶装置に適用し、
前記ヘッドを前記目標位置に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、 前記ヘッドの位置と前記目標位置との位置誤差を観測す
るための手段と、 前記位置誤差に基づいてヘッドを前記目標位置に位置決
め制御するための制御量を算出し、制御系のゲインを可
変する手段を有するフィードバック制御手段と、 複数の周波数成分で前記フィードバック制御手段を加振
するための加振手段と、 前記加振手段による加振の前後での前記位置誤差の各観
測値から特定の周波数成分を抽出するための周波数検出
手段と、 前記周波数手段により抽出された特定の周波数成分に基
づいて、フィードバック制御手段のゲインを適正ゲイン
に調整するためのゲイン調整手段とを具備したことを特
徴とするヘッド位置決め制御システム。2. The present invention is applied to a disk storage device that performs a data read / write operation on a disk by a head,
A head positioning control system for controlling the positioning of the head at the target position, comprising: means for observing a position error between the position of the head and the target position; and setting the target to a target based on the position error. Feedback control means having means for calculating a control amount for position control at a position and varying the gain of a control system; vibration means for vibrating the feedback control means with a plurality of frequency components; A frequency detection unit for extracting a specific frequency component from each observation value of the position error before and after excitation by the vibration unit, and a feedback control unit based on the specific frequency component extracted by the frequency unit. A head positioning control system, comprising: a gain adjusting means for adjusting a gain to an appropriate gain.
手段により抽出された特定の周波数成分に基づいて前記
フィードバック制御手段のゲイン特性に関係する制御特
性を検出するサーボ特性検出手段、及び前記制御特性に
基づいて前記フィードバック制御手段の適正ゲインを設
定するためのゲイン設定手段を含む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2記載のヘ
ッド位置決め制御システム。3. The servo characteristic detecting means for detecting a control characteristic relating to a gain characteristic of the feedback control means based on a specific frequency component extracted by the frequency detecting means, and the control characteristic. 3. The head positioning control system according to claim 1, further comprising a gain setting means for setting an appropriate gain of said feedback control means based on the following.
を実行することにより、前記加振の前後の各観測値のそ
れぞれから特定の周波数成分を検出するように構成され
てい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2記載のヘッド位置決め制御システム。4. The apparatus according to claim 1, wherein said frequency detecting means executes a Fourier transform process to detect a specific frequency component from each of the observed values before and after said excitation. 3. The disk positioning device according to claim 1, or a head positioning control system according to claim 2.
生成する手段を有し、前記加振手段は複数の周波数成分
を有する加振信号を生成して、前記位置誤差信号に加算
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
スク記憶装置または請求項2記載のヘッド位置決め制御
システム。5. A means for generating a position error signal corresponding to the position error, wherein the vibration means generates a vibration signal having a plurality of frequency components and adds the vibration signal to the position error signal. 3. The head positioning control system according to claim 1, further comprising a disk storage device according to claim 1.
設定した初期ゲイン値に従って前記ヘッドを目標位置ま
で移動制御する初期シーク動作の実行後に、前記ゲイン
調整手段はゲイン調整処理を実行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2記載の
ヘッド位置決め制御システム。6. The gain adjusting means executes a gain adjusting process after performing an initial seek operation for controlling the movement of the head to a target position according to an initial gain value initially set in the head positioning control system. 3. A disk positioning device according to claim 1, or a head positioning control system according to claim 2.
準値とを比較して、前記観測値が許容範囲外の場合に前
記フィードバック制御手段に異常が発生していると判定
して、前記ゲイン調整手段のゲイン調整処理を実行させ
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
ク記憶装置または請求項2記載のヘッド位置決め制御シ
ステム。7. A comparison between the position error observation value and a reference value prepared in advance, and when the observation value is out of an allowable range, it is determined that an abnormality has occurred in the feedback control means. 3. The head positioning control system according to claim 1, further comprising means for executing a gain adjustment process of the gain adjustment means.
の位置誤差を観測し、前記位置誤差に基づいて前記ヘッ
ドを前記目標位置に位置決めするためのヘッド位置決め
制御システムを有する磁気ディスク装置であって、 前記ヘッド位置決め制御システムは、 前記ヘッドの位置決め制御に必要な制御量を算出し、制
御系の可変ゲインを調整するための手段を有するフィー
ドバック制御手段と、 前記フィードバック制御手段の入力信号あるいは出力信
号に加振信号を加えるための加振手段と、 前記ヘッドを複数のトラックに跨って振動させるように
前記加振手段の加振信号の振幅を設定するための手段
と、 前記加振信号を加えた後の信号である第1の信号と前記
加振信号を加える前の信号である第2の信号とから特定
の周波数成分を抽出する周波数検出手段と、 前記周波数検出手段の検出結果に基づいて前記制御系の
可変ゲインを適切に調整するためのゲイン調整手段とを
具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。8. A magnetic disk drive having a head positioning control system for observing a position error between a position of a head on a disk and a target position and positioning the head at the target position based on the position error. Wherein the head positioning control system calculates a control amount necessary for the head positioning control, and has feedback control means having means for adjusting a variable gain of a control system; and an input signal or output of the feedback control means. Vibration means for applying a vibration signal to the signal; means for setting the amplitude of the vibration signal of the vibration means so as to vibrate the head over a plurality of tracks; and A circuit for extracting a specific frequency component from a first signal that is a signal after the addition and a second signal that is a signal before the excitation signal is added. The number detecting means, a magnetic disk apparatus characterized by comprising a gain adjusting means for appropriately adjusting the variable gain of the control system on the basis of the detection result of the frequency detecting means.
を書込み又は読込み動作を実行している場合には、前記
加振手段の出力信号をゼロまたは一定の値に保持する手
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2記載のヘッド位置決め制御システム、
あるいは請求項8記載の磁気ディスク装置。9. A device for holding an output signal of said vibrating means at zero or a constant value when data is written or read on a disk surface by said head. The disk storage device according to claim 1, wherein the head positioning control system according to claim 2,
Alternatively, the magnetic disk drive according to claim 8.
て、前記ゲイン調整手段により各領域毎のゲイン調整を
行なう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2記載のヘッド位置決め制御システム、ある
いは請求項8記載の磁気ディスク装置。10. The disk storage device according to claim 1, wherein the disk surface is divided into a plurality of areas, and the gain adjustment means performs gain adjustment for each area. 9. The magnetic disk drive according to claim 8, wherein the positioning control system comprises:
めの衝撃センサを有し、 前記衝撃センサにより前記衝撃外乱が検知されたときに
前記ゲイン調整手段によるゲイン調整を中止し、かつ前
記衝撃外乱がなくなったときに前記ゲイン調整を再開さ
せ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2記載のヘッド位置決め制御シス
テム、あるいは請求項8記載の磁気ディスク装置。11. An impact sensor for detecting that an impact disturbance has been applied, wherein when the impact sensor detects the impact disturbance, the gain adjustment by the gain adjusting means is stopped, and the impact disturbance is stopped. 9. The disk storage device according to claim 1, further comprising means for restarting the gain adjustment when the error has disappeared, the head positioning control system according to claim 2, or the magnetic disk device according to claim 8.
めの衝撃センサを有し、 前記衝撃センサにより前記衝撃外乱が検知されたときに
前記ゲイン調整手段によるゲイン調整を一時的に中止
し、所定時間の経過後に前記ゲイン調整を再開させる手
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2記載のヘッド位置決め制御システム、
あるいは請求項8記載の磁気ディスク装置。12. An impact sensor for detecting that an impact disturbance has been applied, wherein when the impact sensor detects the impact disturbance, the gain adjustment by the gain adjusting means is temporarily stopped, and 3. The disk storage device according to claim 1, further comprising: means for restarting the gain adjustment after a lapse of time.
Alternatively, the magnetic disk drive according to claim 8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15155398A JPH11345469A (en) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | Disk storage device and head positioning control system applied thereto |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15155398A JPH11345469A (en) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | Disk storage device and head positioning control system applied thereto |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11345469A true JPH11345469A (en) | 1999-12-14 |
Family
ID=15521047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15155398A Pending JPH11345469A (en) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | Disk storage device and head positioning control system applied thereto |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11345469A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008070933A (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Fujitsu Ltd | Position control method and position control device with disturbance suppression function, and medium storage device |
JP4897049B2 (en) * | 2007-08-21 | 2012-03-14 | 東芝ストレージデバイス株式会社 | Recording medium driving apparatus and friction characteristic measuring method |
-
1998
- 1998-06-01 JP JP15155398A patent/JPH11345469A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008070933A (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Fujitsu Ltd | Position control method and position control device with disturbance suppression function, and medium storage device |
JP4897049B2 (en) * | 2007-08-21 | 2012-03-14 | 東芝ストレージデバイス株式会社 | Recording medium driving apparatus and friction characteristic measuring method |
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