JPH11509357A - 磁気記録のための磁気抵抗型読出しヘッドの滑動モード制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転する磁気ディスク格納媒体の上に位置し音声コイルモータによって作動される磁気抵抗型(MR)読出しヘッドの動きを制御する滑動モードコントローラ。磁気ディスクは、表面に記録された複数の同心円状のデータトラックを有し、各データトラックはユーザデータとサーボデータとを含む。滑動モードコントローラは、ヘッド位置誤差位相状態およびヘッド位置誤差速度位相状態にそれぞれの切り替えゲインを掛けて、位相状態を所定の位相状態軌道に従わせることによって動作する。位相状態軌道は、偏位領域全体にわたる単一の線形セグメント、可変の線形セグメント、多数の線形セグメント、または最適な放物線状の加速および減速セグメントによって定義され得る。切り替えロジックは、位相状態および軌道セグメント値σに応答して、正および負のフィードバックゲイン間で切り替わり、これにより位相状態を現在の軌道セグメントの方向に駆動する。σ処理ブロックは位相状態をモニタして、現在の軌道セグメントから次の軌道セグメントにいつ切り替えるかを決定する。得られるサーボ制御システムは、ソフトウエアでもハードウェアでも具現化のコストは比較的低く、またパラメータの変化、外部負荷妨害、およびMR読出しヘッドの制御に内在する非線形性に実質的に感応しない。さらに、機械的な共鳴を補償するために従来の線形コントローラで通常用いられるノッチフィルタを必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気記録のための磁気抵抗型読出しヘッドの 滑動モード制御発明の分野 本発明はコンピュータ技術に関する。詳しくは、ディスクドライブの読出し／ 書込みヘッドアクチュエータの制御に関する。発明の背景 磁気ディスク格納システムでは、変換ヘッドがデジタルデータを磁気格納媒体 に書き込む。デジタルデータは、読出し／書込みヘッドのコイルの電流を変調す る役目を果たし、これにより、対応する磁束変化シーケンスが磁気媒体上の一連 の同心円状データトラックに書き込まれる。この記録されたデータを読み出すた めには、読出し／書込みヘッドが磁気媒体の上を通り、磁気変化をアナログ信号 のパルスに変換する。次にこれらのパルスは読出しチャネル回路によって復号さ れデジタルデータを再生する。 読出し／書込みヘッドは、通常は、音声コイルモータ(VCM)によって位置決め されるアタチュエータアーム上に取り付けられる。サーボシステムがVCMを制御 し、そしてこれによりヘッド位置を制御する。これはディスクドライブと接続し ているコンピュータからの要求に応答して情報の読み出しおよび書き込みを行う ために必要とされる。サーボシステムは２つの機能を果たす。すなわち、(1)サ ーボシステムがヘッドを選択トラックに移動させる「シーク」または「アクセス 」機能。(2)ヘッドが選択トラックに到着すると、サーボシステムは、トラック のセンターライン上にヘッドを正確に位置決めし、その位置をヘッドによるトラ ック通過の連続部分として維持する「トラック追従」または「トラッキング」機 能を開始する。データ内に埋め込まれたサーボ制御情報はトラック間ヘッド位置 情報を提供し、これにより、推定ヘッド位置と所望のヘッド位置との間の差を示 すヘッド位置誤差が計算され得る。ヘッド位置誤差に応答して、サーボ制御シ ステムは、VCM制御信号を生成して、ヘッドを選択トラックのセンターライン上 に位置合わせし、これにより、ヘッド位置誤差をゼロにする。 従来のサーボシステムは、典型的には、比例積分偏差(PID)フィードバックま たは状態推定器を用いる線形コントローラである。しかし、これらのタイプの線 形コントローラは、VCM制御システムのパラメータの変動および外部負荷妨害に 感応するという問題を有する。従来の順応性線形コントローラは、パラメータの 変動および負荷妨害を補償するためにコントローラを連続して再プログラミング することによってこれらの感応性の問題を克服している。順応性制御システムは 、適切ではあるが、具現化するには複雑過ぎまた費用が掛かり過ぎる。さらに、 順応性線形コントローラはまた、機械的な共鳴を補償するためにノッチフィルタ を必要とする。従って、ディスクドライブアクチュエータの制御に内因する感応 性および共鳴の問題に対する低コストでより簡単な解決策が必要とされている。 ディスクドライブのアクチュエータ位置を制御するために、「バンバン(bang- bang)」制御法というさらに別の方法が従来より提案されている（例えば、C．De nis MeeおよびEric D．Daniel、"Magnetic Recording Volume II: Computer Dat a Storage"、McGraw-Hill，Inc.、1988、64-65頁参照）。このタイプの制御シス テムでは、モータコマンド信号は、速度誤差入力信号に応答して正の最大加速度 と負の最大減速度との間で切り替わる。目標は、アクチュエータがターゲットト ラックに向かって移動するときアクチュエータの速度を所定の軌道に従わせるこ とである。しかし、「バンバン」制御システムは正の最大値と負の最大値との間 の急速な切り替えによって生じる内因的な「チャタリング」の問題があるために 、これまでのところ用いられていない。チャタリングは多量の望ましくないシス テムノイズを引き起こす。さらに、ターゲット近くの制御が、正の最大値と負の 最大値との間で交互に切り替わるため、トラッキング結果がよくない。従って、 切り替えノイズを最小限にし得、そして十分なトラッキング性能を提供するディ スクドライブアクチュエータ制御システムが必要である。 磁気抵抗型(MR)読出しヘッドを用いる磁気ディスクドライブ格納システムでは 、サーボトラッキングにおいてさらに別の問題が生じる。MR読出しヘッドは、誘 導型(inductive)読出しヘッドとは異なり、磁束の変化を測定するのではなく、 デ ィスク表面からの磁束を直接測定する。感度を最大にするためには、バイアス磁 界がMRヘッドにわたって分配される。しかし、バイアス磁界はヘッドにわたって 均等に分配されることはできず、感度の非線形変動、すなわちゲインが生じ得る 。図9Aに示すようなこの非線形特性により、制御システムが、選択トラックのセ ンターラインに従おうとするとき、図9Bに示すように振動することもあり得る。 MR読出しヘッドに関連する非線形特性を補償するために、磁気ディスクサーボ 制御システムには様々な方法が適用されている。ほとんどの場合、図9Bに示すよ うに、ゲイン変動を補償してより線形の転移関数を実現するために、もっと複雑 な線形制御アルゴリズムが用いられるが、これらのシステムはさらに多くの処理 電力およびコストを要する。従って、MR読出しヘッドに関連する非線形のゲイン 変動を補償し得る低コストでより効率的な磁気ディスクサーボ制御システムが必 要とされる。発明の要旨 本発明においては、スピンモータが読出し／書込みヘッドの下の磁気ディスク を回転させる。磁気ディスクには、サーボ情報を埋め込んだいくつかの同心円状 のデータトラックが記録されている。読出し／書込みヘッドに接続される読出し チャネル回路は、デジタルで記録されたデータを復号しサーボデータを状態推定 器に転送する。状態推定器はサーボデータを処理してアクチュエータ位置信号を 生成し、これを参照アクチュエータ位置から減算してアクチュエータ位置誤差信 号を生成する。滑動モードコントローラは、アクチュエータ位置誤差信号に応答 して、正および負のフィードバックゲイン間(「バンバン」制御のように正およ び負の最大値間ではない）で切り替えを行い、これによりモータ制御信号を生成 する。モータ制御信号は増幅され、アクチュエータの一方の端部に接続されるVC Mに印加される。アクチュエータの他方の端部には読出し／書込みヘッドが取り 付けられている。VCMはアクチュエータの動きを制御し、これにより読出し／書 込みヘッドを選択トラックの上に位置決めする。 滑動モードコントローラは２つの位相状態、すなわちアクチュエータ位置誤差 位相状態およびアクチュエータ位置誤差速度位相状態によって定義される。アク チュエータ位置誤差位相状態は、推定アクチュエータ位置と所望のアクチュエー タ位置との間の差（例えば、読出し／書込みヘッドが位置している現在のトラッ クと選択された新しいトラックとの間の差）である。アクチュエータ位置誤差速 度位相状態は、アクチュエータ位置誤差の変化率であり、アクチュエータ位置誤 差を微分することによって、または状態推定器によって生成され得る。位置誤差 速度はアクチュエータの負の速度であってもよい。 正および負のフィードバックゲイン間で切り替えを行うことによって、滑動モ ードコントローラは位相状態が所定の位相面軌道に向かって進むように動作する 。従って、滑動モードコントローラは、ディスクドライブの物理的な特徴ではな くむしろ位相状態の関数である。また、制御システムはパラメータの変動および 外部負荷妨害に実質的に感応しない。さらに、本発明の滑動モードコントローラ では、機械的な共鳴を補償するために使用される従来の線形コントローラのノッ チフィルタは必要ない。さらに、滑動モードコントローラはMR読出しヘッドの非 線形ゲイン変動に対して感応性がなく、従って、もっと複雑な制御アルゴリズム を必要とせずにトラッキング精度を向上させる。具現化は比較的簡単で低コスト であり、また全体的な安定性を保証する明確な方法が存在する。 この好適な実施態様では、位相面軌道は４つのセグメントによって定義される 。すなわち、アクチュエータの加速を選択トラックの方向に定める実質的に放物 線状の加速セグメント、アクチュエータの等速を選択トラックの方向に定める線 形等速セグメント、アクチュエータの減速を選択トラックの方向に定める実質的 に放物線状の減速セグメント、およびアクチュエータのトラッキングモードを定 める線形トラッキングセグメントである。 滑動モードコントローラは、位相状態に応答する、正および負のフィードバッ クモード間の切り替えを行うための切り替えロジックを備え、切り替えロジック は、位相状態が従っている現在の軌道セグメントに従って動作する。滑動モード コントローラはさらに、位相状態がどの軌道セグメントσに従うかを決定するこ とによって、同様に位相状態に応答して切り替えロジックの動作モードを制御す るσ処理ブロックを備えている。 負および正のフィードバックゲイン間で切り替えを行うことによって生じるノ イズを減らすために、滑動モードコントローラは、シーク動作中はアクチュエー タ位置誤差速度位相状態のみを用いてモータ制御信号を生成する。これにより、 制御信号の大きさを低減し、そしてこれによりシステムの切り替え量は低減する 。しかし、アクチュエータの正しい方向への移動を開始させる最初の誤差速度参 照信号が必要となる。アクチュエータが選択トラックに実質的に到達すると、滑 動モードコントローラはトラッキングモードに切り替わり、アクチュエータ位置 誤差位相状態およびアクチュエータ位置誤差速度位相状態の両方を用いてモータ 制御信号を生成する。アクチュエータ位置誤差はまた積分されてモータ制御信号 に加算され、これにより定常状態の誤差をゼロにする。 別の実施態様では、滑動モードコントローラは、アクチュエータ位置誤差、速 度誤差、および加速度の位相状態に応答する。速度誤差は、推定速度を参照速度 から減算することによって生成される。参照速度はアクチュエータ位置誤差の関 数として計算される。図面の簡単な説明 図１は、本発明のディスクドライブ制御システムのブロック図である。 図2Aおよび図2Bは、サーボフィールドが埋め込まれた複数の同心円状のデータ トラックを有する磁気ディスクのデータフォーマットの例を示す。 図3Aは、例示的滑動モードコントローラによって制御される２次システムの例 を示す。 図3Bは、図3Aに示す制御システムの正および負のフィードバックモードに対す る位置誤差位相状態および誤差速度位相状態の位相面プロットである。 図3Cは、新しいトラックへの前向きシーク中に位相状態を所定の線形位相軌道 に向かって駆動する場合の滑動モードコントローラの動作を示す。 図3Dは、滑動モードを延長するために図3Cの線形位相軌道の傾きを変更する場 合の効果を示す。 図3Eは、偏位領域全体をカバーし、これによりパラメータの変動に感応する線 形の動作モードを除去する位相面軌道を示す。 図４は、本発明の好適な位相面軌道を示す。 図５は、位置誤差および位置誤差速度の位相状態を有する２次システムとして のVCMコントローラを示す。 図６は、滑動モードコントローラが位置誤差および位置誤差速度の位相状態に 応答する、本発明のディスクドライブ制御システムの詳細な図である。 図7A、7B、および7Cは、図６の滑動モードコントローラの動作を示すフローチ ャートである。 図８は、滑動モードコントローラがアクチュエータ位置誤差、速度誤差、およ び加速度の位相状態に応答する、本発明の別の実施態様の詳細なブロック図であ る。 図9Aは、測定された位置誤差とMR読出しヘッドに対する実際のトラックオフセ ットとの間の非線形ゲイン変動を示す。 図9Bは、測定された位置誤差とMR読出しヘッドに対する従来の補償方法によっ て生成された実際のトラックオフセットとの間のより線形である関係を示す。 図9Cは、図9AのMR読出しヘッドと共に使用されるときの、従来の線形状態推定 器制御システムのトラッキング性能を示す。 図9Dは、図9AのMR読出しヘッドと共に使用されるときの、本発明の滑動モード コントローラのトラッキング性能を示す。図面の詳細な説明 システム概観 図１は、本発明のディスクドライブ制御システムの概観である。スピンモータ ２は、読出し／書込みヘッド６の下のコンピュータデータが記録された磁気ディ スク４を回転させる。アクチュエータ８は読出し／書込みヘッド６を選択トラッ クの上に位置決めし、音声コイルモータ(VCM)10はアクチュエータ８の動きを制 御する。読出し／書込みヘッド６からアナログ信号を受け取るように接続された 読出しチャネル回路12は、磁気ディスクに記録されたデジタルデータを復号し、 サーボ情報を状態推定器14に転送する。状態推定器14はVCM制御システムをモデ ル化して推定アクチュエータ位置16を生成し、これが加算器20で参照アクチュエ ータ位置18から減算され、アクチュエータ位置誤差X₁22が生成される。参照アク チュエータ位置18とは、データが書き込まれるかまたは読み出される予定の選択 トラックの位置である。滑動モードコントローラ26は、アクチュエータ位置誤 差X₁22に応答して、加速モータ制御信号U 28を計算し、この信号は増幅器30によ って増幅され、VCM10に印加され、これにより読出し／書込みヘッドが選択トラ ックの上に位置決めされる。状態推定器14はまた、推定アクチュエータ位置16を 生成するためにモータ制御信号U 28を処理する。 状態推定器14は、記録チャネルのノイズによって生じるサーボ位置情報の誤差 を除去する。図６に示す滑動モードコントローラの実施態様では、状態推定器14 はまた微分器102に置き換わって、アクチュエータ位置誤差速度位相状態X₂を生 成することができる。状態推定器は、米国特許第4,679,103号などに記載されて いるように周知である。この特許は本明細書において参考のため援用されている 。また、本発明によって使用されるアクチュエータ位相状態を生成するためには 、状態推定器以外にも周知の技術がある。 図2Aおよび図2Bは、内側データトラック32および外側データトラック34を有す る複数の同心円状データトラックを含む磁気ディスク４のデータフォーマットの 例を示す。図2Bに示すように、各データトラックは、複数のセクタ36および内部 に埋め込まれた複数のサーボフィールド38を備えている。サーボフィールド38は トラック番号情報40を含み、これは、選択トラックをシークしている間に推定ア クチュエータ位置16を生成するために状態推定器14によって処理される。読出し ／書込みヘッドが選択トラックに接近するに従って所定の速度範囲内に速度を緩 めると、状態推定器14は、サーボフィールドのトラック番号40およびサーボバー スト情報42を処理し、これにより、データの書込みおよび読出しが行われている 間にヘッドが選択トラックのセンターラインの上に位置合わせされる。サーボバ ーストは、トラックのセンターラインに隣接した正確な位置に記録された複数の パルスを含む。読出し／書込みヘッドによって感知されるこれらのサーボバース トパルスの大きさにより、ヘッドがオフトラック位置であることが示される。 動作の理論 図3Aを参照して、滑動モードコントローラ26の動作を示す。図示する例示的な ２次システム44は、大きさは必ずしも同じではない正のゲイン47と負のゲイン48 との間で切り替えを行うスイッチ46を有する例示的な滑動モードコントローラ45 によって制御される。位置誤差X₁49は、所望の位置参照コマンド52から被制御シ ステムの推定位置51を減算することによって加算器50から出力される。位置誤差 X₁49は、スイッチ46の状態に依存して正のゲイン47または負のゲイン48によって 乗算され、加速コマンドU 53が被制御システム44への入力として生成される。積 分器54の出力は被制御システム44の速度であり、これはまた位置誤差速度の負の 値-X₂55でもある。スイッチ46が正のゲイン47を選択するときは、これは負のフ ィードバックシステムであり、スイッチ46が負のゲイン48を選択するときは、こ れは正のフィードバックシステムである。これらの構造のそれぞれではシステム は不安定である。しかし、２つの構造の間で繰り返し切り替えを行うことによっ てシステムは安定にされ得る。 負のフィードバックでの状態空間式は、 式(1)の一般解は、 X1 = Asin(Kt + φ) (2) 式(2)および(3)を組み合わせると、 式(4)の位相面プロットは、図3Bに示すように離心率Ａおよび√KAを有する１組 の楕円形である。 正のフィードバックでの状態空間式は、 式(5)の一般解は、 式(5)および(6)を組み合わせると、 式(7)の位相面プロットは、図3Bに示すように２つの漸近線を有する１組の双曲 線である。 位相状態が原点に達することはないため、式(4)および(7)の２つの個々の位相 面軌道の結果、不安定なシステムとなる。しかし、負および正のフィードバック 軌道の交点で定義される第３の位相軌道に沿って位相状態を駆動させることによ って原点に達することが可能となる。これは、現在の位相状態値に応答して正の ゲインと負のゲインとの間を切り替え、これにより位相状態を所定の第３の位相 軌道に従わせることによって実現される。 切り替え動作を図3Cを参照して述べる。ここでは、所定の第３の位相軌道は線 形セグメント60として示される。新しいトラックが選択されるとき、最初のアク チュエータ位置誤差は点Ａにあり、制御システムは最初は正のゲイン（すなわち 、負のフィードバック）を選択するように切り替えられる。アクチュエータが選 択トラックに向かって加速を始めると、位相状態は負のフィードバックモードの アーク形軌道64に従う。位相状態が交点Ｂで第３の位相軌道60の発端に達すると 、滑動モードコントローラは負のゲインに切り替わり、位相状態は正のフィード バックモードの双曲線軌道66に従う。位相状態が点Ｃで第３の位相軌道60と交差 すると、コントローラは再び正のゲインに切り替わり、位相状態をアーク68に沿 って第３の位相軌道60の方向に戻して駆動する。この切り替え行為が繰り返され 、これにより位相状態は線形セグメント60に沿って位相面の原点に向かって滑動 する。位相状態が位相面の原点から所定の最短距離範囲内にあるとき、システム はトラッキングモードに切り替わり、ここで、滑動モードコントローラ26は、正 のフィードバックと負のフィードバックとの間で繰り返し切り替えを行うことに より、位相状態を位相面の原点近くに保持し、これにより、読出し／書込みヘッ ド ６を選択トラックのセンターライン上で位置合わせした状態に保つ。 位相状態が図3Cの滑動ラインに従うときの制御システムの時間ドメイン応答は 以下の通りである。 X1(t) = X1(t1)e^-C(t-t1) (8) ここで、t１は、位相状態が点Ｂで滑動ラインに達するときの時間である。式(8) は、滑動ラインに沿ったシステムの平均応答であり、パラメータＫの変動または 外部負荷妨害によって実質的に影響を受けない。従って、Ｋの値を決定するため にシステムの正確なパラメータを知る必要はない。式(8)は、後述の存在式(11) と共に、システムは滑動モード領域内では全体的に安定であるということを証明 する。 滑動モードコントローラは、位相状態値を観察することによって正のゲインと 負のゲインとの間の切り替えをいつ行うかを決定する。図3Cの線形位相軌道は次 の式によって定義される。 X2 = -C・X1 (9) ここで、定数Ｃは線形セグメント60の傾きである。位相状態を観察することに よって、滑動モードコントローラは以下のようにゲインを切り替える。 σ = X2 + C・X1 = 0 (10) 滑動モードコントローラは、σ・X>0のときは正のゲインに、そしてσ・X₁<0の ときは負のゲインに切り替わり、これにより位相状態を線形軌道の方向に駆動す る。 システムの全体的な応答は、滑動ラインの傾きを大きくする（すなわちＣを大 きくする）ことによって速くなる。しかし、滑動モード制御には重要な制約があ る。すなわち、第３の位相軌道は、正および負のフィードバック位相軌道が反対 方向で交差する位相面内の領域に制約される。図3Cから、これは滑動ラインの傾 きは0<C<√Kに制約されることを意味する。この制約からさらに以下の関係が導 き出される。 式(11)は存在式として知られ、正および負のゲイン値を決定するために使用され る。 図3Cの線形滑動モード軌道60は、最初は線形フィードバックモードで動作し、 最初のアーク軌道64はパラメータの変動および外部負荷妨害によりずれることが あるという欠点を有する。この問題は、動作の滑動モード領域を延ばすことによ って低減される。例えば、位相軌道調節器は、図3Dに示すように線形セグメント の傾きを連続して調節することができる。位相状態が第１滑動ライン65に達し所 定の期間これに従った後、位相軌道調節器は定数Ｃを大きくすることによって傾 きを大きくして滑動ライン67とする。システムはセグメント間転移中のみ線形モ ード（非滑動モード）で動作する。最終的には、傾きは滑動ライン69で所定の最 大値まで増大し、この時点で位相状態は位相面の原点に向かってライン69に沿っ て滑動する。 より強い具現例としては、１つの位相軌道が偏位領域全体をカバーするように 定義することである。これを図3Eに示す。ここでは、位相軌道は３つの線形セグ メントσ₁72、σ₂74、およびσ₃76よりなる。 σ₁ = X₂ - C₁・(X₁ - X_I) σ₂ = X₂ - X_2I、および (12) σ₃ = X₂ + C₂・X₁ ここで、 X₁ = アクチュエータ位置誤差位相状態、 X₂ = アクチュエータ位置誤差速度位相状態 C₁ = 第１セグメントの傾き C₂ = 第３セグメントの傾き X_I = 最初のアクチュエータ位置誤差、および X_2I = 所定の一定位置誤差速度 第１線形セグメントσ₁72はアクチュエータ８の加速を表し、第２線形セグメン トσ₂74はアクチュエータ８の等速度を表し、第３線形セグメントσ₃76は選択ト ラックの方向へのアクチュエータ８の減速を表す。 上述のように、C₂は0<C₂<√Kに制約される。しかし、これら３つのセグメント すべてもまたVCM 10の最大加速度、等速度、および減速度の限度によって制約さ れる。位相軌道がVCMの物理的な限度内で選択されると、コントローラはパラメ ータの変動および外部負荷妨害とは実質的に関係なく動作する。 最適な位相面軌道および本発明の好適な実施態様を図４に示す。この軌道は、 実質的に放物線の加速セグメントσ₁80、線形の等速セグメントσ₂82、第２の実 質的に放物線の減速セグメントσ₃84、および線形の減速セグメントσ₄86を有す る。 σ₁ = C₁・X₂ ² + X₁ - X_1I (13) σ₂ = X₂ - X_2I (14) σ₃ = -C₂・X₂ ² + X₁ (15) σ₄ = X₂ + C₃・X₁ (16) ここで、 X₁ = アクチュエータ位置誤差位相状態、 X₂ = アクチュエータ位置誤差速度位相状態 C₁ = 所定の加速定数 X_1I = 最初のアクチュエータ位置誤差 X_2I = 所定の一定位置誤差速度 C₂ = 所定の減速定数、および C₃ = 線形減速セグメントの所定の傾き 放物線減速セグメントσ₃84の傾きは原点付近で急激になりすぎて（すなわち、 減速が大きくなりすぎて）滑動モードをサポートすることができないため、線形 減速セグメントσ₄86が必要となる。トラック間シーク距離が十分に短い場合は 線形等速セグメントσ₂82は必要ない（すなわち、最初の位置誤差が所定のしき い値より小さい場合は位相状態はσ₁から直接σ₃に転移する）。 図５は、２次プラントとしてモデル化されたディスクアクチュエータ制御シス テムを示す。滑動モードコントローラの出力U 28は増幅30されVCM10に入力され る。VCM10のパラメータは以下の通りである。 Kt = トルク定数 Kv = 粘性減衰係数、および J = 慣性 モータへの入力90は加速コマンドであり、出力92は速度である。従って、モータ 自体が積分器94としてモデル化される。サーボフィールド38、読出しチャネル回 路12、および状態推定器14もまた積分器96としてモデル化される。何故なら、VC M10の出力速度92を積分することによりアクチュエータ位置16が生成されるから である。 位置誤差位相状態X₁22は加算器20の出力で観察され、位置誤差速度位相状態X₂ はVCM 10の速度92の負の値として観察される。もしくは、位置誤差速度位相状態 X₂は、位置誤差信号X₁22を微分することによって生成されるか、または状態推定 器14によって生成され得る。図５から、位相状態式は以下のように表記され得る 。 U = ±K・X₁であるので、位相状態式は式(1)および(5)に類似し、位相プロットは 図3Bに示すものと類似する。 滑動モードを具現化するには位置誤差X₁のみで十分であるが、位置誤差速度X₂ をフィードバックループに加えるとさらなる制御が達成される。実際において、 位置誤差X₁は最初は位置誤差速度X₂よりはるかに大きいため、本発明のディスク ドライブアクチュエータ制御システムは、位置誤差速度X₂をシーク中の唯一の制 御信号として用いることにより最適な動作を行う。シーク中にフィードバックル ープから位置誤差X₁を取り除くことにより、切り替えノイズ量が減少する。位相 状態が位相軌道の所定の点に達すると、システムは位置誤差X₁の位相状態を切り 替えて制御ループに戻す。 ハードウェアの説明 図６は、本発明のディスクドライブアクチュエータ滑動モード制御システムの 詳細図である。アクチュエータ位置誤差X₁22は滑動モードコントローラ26に入力 され、微分器102はアクチュエータ位置誤差X₁22を微分して、アクチュエータ位 置誤差速度信号X₂100を生成する。図示はしないが別の実施態様では、状態推定 器14が位置誤差速度X₂を生成する。２つの切り替えゲイン回路104および106は、 それぞれ位置誤差〜X₁22および誤差速度〜X₂100制御信号を乗算する。乗算器108 および110は、位相状態〜X₁およびX₂ならびに現在の軌道セグメントσｉに応答 し、ゲイン回路の切り替え動作を制御する。得られる乗算値の符号によりスイッ チの状態が決定され、これにより、位相状態X₁およびX₂を図４に示す所定の滑動 ライン軌道の方向に駆動する。σ処理ブロック112は、位相状態X₁およびX₂に応 答し、軌道セグメント切り替えロジックを具現化し、これにより位相状態が位相 軌道のセグメントσｉのいずれに従うのかを決定する。σ処理ブロック112、積 分器116、参照誤差速度発生器114、ならびにマルチプレクサ118、120、および12 2の動作について以下に詳述する。 切り替えゲインブロック104および106のゲイン値α_i、β_i、γ_i、およびζ_iは 、位相状態が従っている現在の軌道セグメントによる適切な値にプログラム可能 に設定される。また、ゲイン値は、コントローラが前向きシークを行っているか または逆向きシークを行っているかに応じて所定の値にプログラム化される。そ うすると存在式(11)および位相軌道式(13)、(14)、(15)、および(16)を用いれば 、図４に示す位相軌道の各セグメントのためのゲイン値を計算することができる 。 σ = σ₁（シーク加速）では、式(13)を時間に関して微分して式(13)を掛ける と以下の式が得られる。 式(17)からおよびσ₁・X₂を因数分解することにより、以下の式が得られる。 図５および図６から、およびΨ₃項をシーク中には取るに足りないほどに小さい 値であるとして無視することにより、 U = Ψ1・X1 + Ψ2・X2 (19) ここで、 式(18)および(19)から、および項1/2・C₁を取るに足りないほどに小さい値であ るとして無視することにより、 存在式(11)を満足させる（すなわち、式(22)が任意のX₁およびX₂に対して負であ る）ためには、ゲイン定数は以下の不等式を満足させなければならない。 逆向きシーク（X₂ > 0）の場合、 ｛ 式(20)から（σ₁・X₁ > 0）のときは、 さもなくば、式(20)から（σ₁・X₁ < 0）のときは、 式(21)から（σ₁・ X₂ > 0）のときは、 さもなくば、式(21)から（σ₁・X₂ < 0）のときは、 ｝ 前向きシーク（X₂ < 0）の場合、 ｛ 式(20)から（σ₁・X₁ > 0）のときは、 さもなくば、式(20)から（σ₁・X₁ < 0）のときは、 式(21)から（σ₁・X₂ > 0）のときは、 さもなくば、式(21)から（σ₁・X₂ < 0）のときは、 ｝ σ = σ₂（等速度でのシーク）では、式(14)を時間に関して微分して式(14)を 掛けると以下の式が得られる。 式(17)から、 式(19)から、 存在式(11)を満足させる（すなわち、式(23)が任意のX₁およびX₂に対して負であ る）ためには、ゲイン定数は以下の不等式を満足させなければならない。 式(20)から（σ₂・X₁ > 0）のときは、 さもなくば、式(20)から（σ₂・X₁ < 0）のときは、 式(21)から（σ₂・X₂ > 0）のときは、 さもなくば、式(21)から（σ₂・X₂ < 0）のときは、 σ = σ₃（シーク減速）では、式(15)を時間に関して微分して式(15)を掛ける と以下の式が得られる。 式(17)からおよびσ₁・X₂を因数分解することにより、以下の式が得られる。 式(18)および(19)から、ならびに項1/2・C₂を取るに足りないほどに小さい値であ るとして無視することにより、 存在式(11)を満足させる（すなわち、式(25)が任意のX₁およびX₂に対して負であ る）ためには、ゲイン定数は以下の不等式を満足させなければならない。 逆向きシーク（X₂ > 0）の場合、 ｛ 式(20)から（σ₃・X₁ > 0）のときは、 さもなくば、式(20)から（σ₃・X₁ < 0）のときは、 式(21)から（σ₃・X₂ > 0）のときは、 さもなくば、式(21)から（σ₃・X₂ < 0）のときは、 ｝ 前向きシーク（X₂ < 0）の場合、 ｛ 式(20)から（σ₃・X₁ > 0）のときは、 さもなくば、式(20)から（σ₃・X₁ < 0）ときは、 式(21)から（σ₃・X₂ > 0）のときは、 さもなくば、式(21)から（σ₃・X₂ < 0）のときは、 ｝ σ = σ₄（トラッキング）では、式(16)を時間に関して微分して式(16)を掛け ると以下の式が得られる。 式(17)から、 式(19)から、 存在式(11)を満足させる（すなわち、式(26)が任意のX₁およびX₂に対して負であ る）ためには、ゲイン定数は以下の不等式を満足させなければならない。 式(20)から（σ₄・X₁ > 0）のときは、 さもなくば、式(20)から（σ₄・X₁ < 0）のときは、 式(21)から（σ₄・X₂ > 0）のときは、 さもなくば、式(21)から（σ₄・X₂ < 0）のときは、 フローチャートの説明 図６に示す滑動モードコントローラの動作を、図7A、図7B、および図7Cのフロ ーチャートを参照してさらに説明する。サーボ制御システムは最初は図7Aのトラ ッキングモード200の状態にあり、アクチュエータ８は、シーク前向きまたはシ ーク逆向きコマンドを受け取るまで現在選択されているトラックをトラックする (204)ものと仮定する。前向きシークが開始されると、シーク？206はYESであり 、アクチュエータ位置参照POS Ref 18が新しく選択されたトラックに更新される 。加算器20の出力での最初のアクチュエータ位置誤差X₁22は、状態推定器14から 出力された現在のトラック16と新しく選択されたトラックとの間の差である。こ の最初の位置誤差はまた、図４ではX₁₁における軌道セグメントσ=σ₁80の発端 として示される。セグメントσ=σ₁80は、選択トラックに向かうアクチュエータ の所望の加速を示す放物線の軌道である。 シーク加速（σ=σ₁）(208)の開始では、滑動モードコントローラは様々なパ ラメータ210を初期化する。図６のブロック104および106のゲイン定数は、加速 軌道σ=σ₁80に対応する様々な値に更新される。シーク動作中の切り替えノイズ を低減させるためには、位置誤差位相状態X₁22は滑動モード制御では使用されな い。σ処理ブロック112は、ライン126を介して、基底面をマルチプレクサ122の 出力として選択する。この結果、〜X₁130がゼロに設定され、これにより乗算器1 10の切り替え行為を不能にし、加算器103の出力のVCMコマンドU 28の計算にΨ₁ が関与しないようにする。位置誤差位相状態〜X₁130が不能にされるため、速度 位相状態〜X₂132は所定の値に初期化され、これにより、アクチュエータが所望 の方向に移動を開始する（すなわち、選択トラックの方向に逆向きに移動する） ことが確実となる。これを実現するためには、σ処理ブロック112は、ライン124 を介して、X₂Ref 114をマルチプレクサ120の出力として選択する。σ処理ブロッ ク112はまた、ライン124を介して、所定の定数Ｃ 134をマルチプレクサ118の出 力（加算器103への第３の入力Ψ₃109）として選択する。所定の定数Ｃ 134およ び積分器116の機能について以下にさらに詳述する。 制御パラメータが加速軌道σ=σ₁80に対して初期化された後、滑動モードコン トローラ26は連続して計算を行い、加速器103の出力にVCMコマンド信号U 28を出 力する。フローチャート212を参照して、σ₁は式(13)に従って更新され、σ_i128 はσ₁に指定される。乗算器108（オペランド符号ビットの簡単なXORとして具現 化され得る）はσ_iにX₂を掛け、ゲインブロック104を、結果が正の場合はγ_iに 切り替え、結果が負の場合はζ_iに切り替える。ゲインブロック104は〜X₂132 （X₂Ref 114）に選択されたゲインを掛けてΨ₂を生成する。加算器103はΨ₁、Ψ₂ 、およびΨ₃を加算してVCMコマンドU 28を生成する。Ψ₁は加速中はゼロであり 、Ψ₃は無視できるほどに小さいため、ＶＣＭコマンド信号U 28はほとんどΨ₂に 等しい。 増幅器Kpa 30はコマンド信号U 28を増幅してこれをVCM10に印加する。アクチ ュエータ８が選択トラックの方向に逆向きに加速を始めると、読出し／書込みヘ ッド６は次の隣接トラックのサーボデータの上を通過して、対応するトラックア ドレスを読み出す。読出しチャネル12がトラックアドレスを復号し、これを状態 推定器14に転送する。状態推定器は、トラックアドレスおよび現在のVCMコマン ド28に応答して、アクチュエータ位置信号16を更新する。加算器20は新しい位置 誤差X₁22を出力し、微分器102は新しい速度位相状態X₂100をX₁(N)-X₁(N-1)とし て計算する。 σ処理ブロック112は連続チェックを行って、アクチュエータの速度がいつ所 定の値に達するかを決定する。X₂ ≦ X₂Ref? 214がNOの場合は、滑動モードコン トローラはループしてフローチャート212に従って次のVCMコマンドU 28を計算す る。X₂ ≦ X₂Ref? 214がYESの場合は、σ処理ブロック112は、ライン124を介し て、X₂100をマルチプレクサ120の出力として選択する（〜X₂ = X₂を設定216）。 つまり、アクチュエータ８の速度（X₂100）が所定の速度（X₂Ref 114）に達する と、滑動モードコントローラ26は、フローチャート218でVCMコマンド信号U 28を 速度位相状態X₂100の関数として生成する。 続いて図7Bに示すフローチャート218に移り、σ処理ブロック112はσ₁、σ₂、 およびσ₃をそれぞれ式(13)、(14)、および(15)に従って更新する。σ処理ブロ ック112の出力σ_i128はσ₁に指定される。σ_iおよびX₂に応答して、乗算器108は 、X₁およびX₂がσ₁80位相軌道の方向に駆動されるように、切り替えゲインブロ ック104の状態を設定する。次のコマンドU 28が生成されてVCM10に印加され、こ れによりアクチュエータ８の選択トラックの方向への移動が続く。 σ処理ブロック112は、加速軌道σ₁80に対する位相状態の位置を連続してチェ ックして、次の軌道セグメントにいつ切り替えるかを決定する。次の軌道セグメ ントは等速セグメントσ₂82であるか、またはシーク距離が十分に短い場合は 減速セグメントσ₃84である。σ値を比較することによって、σ処理ブロック112 は次の軌道にいつ切り替えるかを決定する。σ₁≦σ₃? 220がYESの場合は、σ処 理ブロック112は減速軌道σ₃84に切り替わる。σ₁≦σ₂? 222がYESの場合は、σ 処理ブロック112は等速軌道σ₂82に切り替わる。さもなくば、滑動モードコント ローラ26はループして、フローチャート218に従って次のVCMコマンドU 28を計算 する。 次に図7Cに示す等速度フローチャート226を参照して、先ず、切り替えゲイン ブロック104および106のためのゲイン定数が図４の等速軌道σ₂82に対応する値 に更新される(228)。次に、フローチャート230で、σ処理ブロック112はそれぞ れ式(14)および(15)に従ってσ₂およびσ₃を更新する。σ処理ブロック112の出 力σ_i128はσ₂に指定される。この場合も、σ_iおよびX₂に応答して、乗算器108 は、X₁およびX₂がσ₂82位相軌道の方向に駆動されるように、切り替えゲインブ ロック104の状態を設定する。次のコマンドU 28が生成されてVCM 10に印加され 、これによりアクチュエータ８の選択トラックの方向への移動が続く。 σ処理ブロック112は、等速度軌道σ₂82に対する位相状態の位置を連続してチ ェックして、減速軌道セグメントσ₃84にいつ切り替えるかを決定する。σ₂≦σ₃ ? 232がYESの場合は、σ処理ブロック112は減速軌道σ₃84に切り替わる。さも なくば、滑動モードコントローラ26はループして、フローチャート230に従って 次のVCMコマンドU 28を計算する。 次に減速フローチャート234に進み、先ず、切り替えゲインブロック104および 106のためのゲイン定数を図４の減速軌道σ₃84に対応する値に更新する(236)。 次に、フローチャート238で、σ処理ブロック112はそれぞれ式(15)および(16)に 従ってσ₃およびσ₄を更新する。σ処理ブロック112の出力σ_i128はσ₃に指定さ れる。この場合も、σ_iおよびX₂に応答して、乗算器108は、X₁およびX₂がσ₃84 位相軌道の方向に駆動されるように、切り替えゲインブロック104の状態を設定 する。次のコマンドU 28が生成されてVCM 10に印加され、これによりアクチュエ ータ８の選択トラックの方向への移動が続く。 σ処理ブロック112は、減速軌道σ₃84に対する位相状態の位置を連続してチェ ックして、トラッキング軌道セグメントσ₄86にいつ切り替えるかを決定する。 σ₄≦σ₃? 232がYESの場合は、σ処理ブロック112はトラッキング軌道σ₄86に切 り替わる。さもなくば、滑動モードコントローラ26はループして、フローチャー ト238に従って次のVCMコマンドU 28を計算する。 滑動モードコントローラ26がトラッキングモードに切り替わると、読出しチャ ネルは選択トラックのセンターラインに隣接して記録されたサーボバースト情報 42を処理し、これによりアクチュエータ８のセンターラインに対するオフセット 位置を生成する。オフセット位置およびコマンド信号U 28に応答して、状態推定 器14は推定アクチュエータ位置16を生成し、これを参照選択トラック位置18から 減算して、位置誤差X₁22を生成する。 再び図7Aのフローチャート208を参照して、切り替えゲインブロック104および 106のためのゲイン定数が、図４のトラッキング軌道σ₄86に対応する値に更新さ れる(236)。σ処理ブロック112は、積分器116の出力をマルチプレクサ118の出力 （すなわちΨ₃）としてライン126を介して選択する。σ処理ブロック112はまた 、マルチプレクサ122の出力として、位置誤差位相状態X₁22を乗算器110への入力 としてライン126を介して選択することにより、位置誤差位相状態X₁22を切り替 えて滑動モード計算に戻す。この場合も、切り替えノイズを低減するために、位 置誤差位相状態X₁22はシーク中は使用されない。 次にフローチャート204を参照して、σ処理ブロック112は式(16)に従ってσ₄ を更新する。σ処理ブロック112の出力σ_i128はσ₄に指定される。σ_i、X₁、お よびX₂に応答して、乗算器108および110はそれぞれ、X₁およびX₁がσ₄86位相軌 道の方向に駆動するように切り替えゲインブロック104および108の状態を設定す る。次のコマンドU 28が生成されてVCM10に印加され、これにより選択トラック のセンターラインのトラッキングが続く。 選択トラックに達すると、いくつかのバイアス力によりアクチュエータ８はセ ンターラインからの定常状態のDCオフセットを有する。典型的なバイアス力とし ては、回転しているディスクによって生じる風損の動径方向成分、ディスクスタ ックの傾き、フレキシブルケーブルのバイアス、および電気オフセットがある。 これらのバイアス力を補償して定常状態の位置誤差をゼロにするためには、積分 器116が位置誤差位相状態X₁22を積分し、その出力109を合算103して滑動モード コントローラ26の出力28とする。 しかし、バイアス力は時間によって変化するのではなく、アクチュエータ８の 動径方向の位置により変化する。従って、各トラックに対するバイアス力に対応 する定常状態の積分値109がメモリに格納される。選択された新しいトラックを シークするとき、積分器116は不能にされ、選択された新しいトラックに対応す るメモリに格納された定常状態の積分値が103において定数134として制御信号28 に加えられる。アクチュエータ８が選択された新しいトラックに達しヘッドが十 分に落ちつくと、積分器116は再びイネーブルとなり、その出力を再び制御信号2 8に加える(103)。 逆向きシークでは、滑動モードコントローラ26は、不等式が逆であることを除 いては、図7A、7B、および7Cのフローチャートで述べられているように動作する 。σ処理ブロック112はまた、図3Dに示すように線形位相軌道セグメントの傾き を調節し得る。σ処理ブロック112の別の実施態様では、位置誤差位相状態およ び速度位相状態は、図４に示す位相面軌道を表すルックアップテーブルに格納さ れた値と比較される。 加速の実施態様 本発明の滑動モードコントローラの別の実施態様を図８に示す。滑動モード動 作は、等速シークモード（σ=σ₂）およびトラッキングモード（σ=σ₄）では図 ６の場合と同じである。しかし、シーク加速（σ=σ₁）およびシーク減速（σ= σ₃）では、Xvがアクチュエータ速度誤差位相状態、ｘαがアクチュエータ加速 度位相状態であるとき、状態空間は面(Xv、Xα)内に定義される。 シーク加速およびシーク減速中は、参照速度Vrefが、図４に示す速度プロフィ ールσ₁80およびσ₃84に対応する位置誤差X₁の関数として生成される。参照速度 生成器は、ルックアップテーブルによりまたは多項式により具現化され得る。参 照速度Vrefから推定アクチュエータ速度-X₂を減算することによって、アクチュ エータ速度誤差位相状態Xvが生成される。アクチュエータ加速度位相状態Xαは 、位置誤差X₁の第２次導関数を取ることによって生成される。位相状態Xvおよび Xαにそれぞれの切り替えゲインブロックを掛けることにより信号Ψ₂およびΨ₄ が生成される。図６および図７を参照して上述したように、制御信号Ψ₁はシー ク中は不能にされ、Ψ₃は取るに足りないほどに小さい。従って、モータ制御信 号Uは、シーク加速およびシーク減速中はΨ₂およびΨ₄の関数である。等速(σ= σ₂)およびトラッキング（σ=σ₄）のシーク中は、VrefはXv=X₂となるようにゼ ロにセットされ、Ψ₄は、切り替えゲインブロックのゲインδおよびθをゼロに 設定することによって不能にされる。このようにして、図８の滑動モードコント ローラは、等速でのシークおよびトラッキング中は図６および図７で述べたよう に動作する。 図８のσ処理ブロックによって使用される軌道セグメントσ_iは以下のように 定義される。 σ₁ = [Xv - C1・α] σ₂ = X₂ - X_2I σ₃ = -[Xv - C₂・α] σ₄ = X₂ + C₃・X₁ ここで、 C₁ = 所定の加速定数 X_1I = 最初のアクチュエータ位置誤差 X_2I = 所定の一定位置誤差速度 C₂ = 所定の減速定数、および C₃ = 線形減速セグメントの所定の傾き σ処理ブロックは、以下の不等式に従って軌道セグメント間の切り替えを行う。 ｜X₂｜ > X_2Iのとき、σ₁からσ₂へ ｜Vref(k)｜ < ｜Vref(k-1)｜のとき、σ₂からσ₃へ ｜X₁｜ < 所定のトラック獲得しきい値のとき、σ₃からσ₄へ、そして (X₁ * Xv < 0)および(｜X₂｜ ≦ ｜V_2I｜)のとき、σ₁からσ₃へ 図１の読出しヘッド６が誘導型ではなく磁気抵抗型(MR)である場合は、本発明 の滑動モードコントローラは十分なトラッキング性能を提供し、MR読み出しヘッ ドに関連する内因的な非線形ゲイン変動に実質的に感応しない。従来の線形状態 の推定器制御システムでは、図9Aに示す非線形特性を有するMR読出しヘッドは、 図9Cに示すように選択トラックのセンターラインのあたりで振動する。しかし、 滑動モードコントローラでは、MR読出ヘッドは振動せず、図9Dに示すように実質 的にトラック上に維持される。 本発明の精神および範囲から外れることなく形態および詳細において多くの変 更を行い得る。開示された特定の実施態様は限定することを意図してはいない。 例えば、滑動モードコントローラはハードウェアまたはソフトウェアで具現化さ れ得、もっと高次の位相状態が、開示された特定の位相状態に代わって、または これらに加えて使用され得る。さらに別の実施態様では、各ディスクのサーボデ ータを図2Aに示すようなユーザデータのセクタ内に埋め込むのではなく、サーボ データはディスクアレイの専用サーボディスクに記録され得る。開示された実施 態様から導き出されるこれらのおよび他の改変は、以下の請求の範囲から適切に 解釈される本発明の意図された範囲に属する。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 も具現化のコストは比較的低く、またパラメータの変 化、外部負荷妨害、およびMR読出しヘッドの制御に内在 する非線形性に実質的に感応しない。さらに、機械的な 共鳴を補償するために従来の線形コントローラで通常用 いられるノッチフィルタを必要としない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デジタルデータを記録する磁気ディスクドライブ格納システムであって、 (a)表面に記録された複数の同心円状のデータトラックを有する少なくとも１ つの回転する磁気ディスクであって、該データトラックはユーザデータとサーボ データとを含む磁気ディスクと、 (b)該デジタルデータを該磁気ディスクから読み出す、該磁気ディスクの上に 位置決めされる磁気抵抗型(MR)読出しヘッドと、 (c)該MR読出しヘッドを選択トラックの上に位置決めする、該MR読出しヘッド に接続されたアクチュエータと、 (d)該アクチュエータに接続され、モータ制御信号を受け取る入力を有するモ ータであって、該アクチュエータの動きを制御するモータと、 (e)該サーボデータに応答して、少なくとも１つの位相状態信号を生成する位 相状態生成器と、 (f)該少なくとも１つの位相状態信号に応答して、該モータ制御信号を生成お よび出力する滑動モードコントローラであって、サーボコントローラはシークモ ードでは該MR読出しヘッドを現在のトラックから選択トラックに移動させ、また トラッキングモードでは該MR読出しヘッドを、該ユーザデータを読み出す一方で 該選択トラックのセンターラインの上方に実質的に位置合わせされた状態に保持 するように作動する滑動モードコントローラと、 を備えた磁気ディスクドライブ格納システム。 ２．前記位相状態生成器は状態推定器を含む、請求項１に記載の磁気ディスクド ライブ格納システム。 ３．前記状態推定器は前記サーボデータおよび前記モータ制御信号に応答して推 定アクチュエータ位置を出力し、前記磁気ディスクドライブ格納システムは、参 照アクチュエータ位置から該推定アクチュエータ位置を減算してアクチュエータ 位置誤差位相状態信号を生成する加算器をさらに備えている、請求項１に記載の 磁気ディスクドライブ格納システム。 ４．(a)前記サーボデータはトラック番号情報とサーボバーストとを含み、 (b)前記位相状態生成器は、前記選択トラックをシークしているとき、該トラ ック番号情報に応答して少なくとも１つの位相状態信号を生成し、そして (c)該位相状態生成器は、該選択トラックのセンターラインをトラッキングし ているとき、該サーボバーストに応答して少なくとも１つの位相状態信号を生成 する、 請求項１に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 ５．前記少なくとも１つの位相状態信号は、所望のアクチュエータ位置と推定ア クチュエータ位置との間の差に比例するアクチュエータ位置誤差信号を含む、請 求項１に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 ６．前記少なくとも１つの位相状態信号は、アクチュエータ位置誤差の導関数に 比例するアクチュエータ位置誤差速度信号を含む、請求項１に記載の磁気ディス クドライブ格納システム。 ７．前記少なくとも１つの位相状態信号は、参照アクチュエータ速度と推定アク チュエータ速度との間の差に比例するアクチュエータ速度誤差信号を含む、請求 項１に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 ８．前記少なくとも１つの位相状態信号は、アクチュエータ速度の導関数に比例 するアクチュエータ加速信号を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブ格 納システム。 ９．前記少なくとも１つの位相状態信号は、 (a)所望のアクチュエータ位置と推定アクチュエータ位置との間の差に比例す るアクチュエータ位置誤差信号と、 (b)アクチュエータ位置誤差の導関数に比例するアクチュエータ位置誤差速度 信号と、 を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 10．前記少なくとも１つの位相状態信号は、 (a)所望のアクチュエータ位置と推定アクチュエータ位置との間の差に比例す るアクチュエータ位置誤差信号と、 (b)参照アクチュエータ速度と推定アクチュエータ速度との間の差に比例する アクチュエータ速度誤差信号と、 (c)該推定アクチュエータ速度の導関数に比例するアタチュエータ加速信号と 、 を含む、請求項１に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 11．(a)前記磁気ディスクドライブ格納システムは少なくとも２つの位相状態を 有し、 (b)前記滑動モードコントローラは第１および第２構造間で切り替わり、 (c)該第１構造は、該２つの位相状態を、第１位相軌道に従うように位相面に 関して変化させ、 (d)該第２構造は、該２つの位相状態を、第２位相軌道に従うように該位相面 に関して変化させ、 (e)該第１および第２位相軌道は、該位相面の少なくとも一部で反対方向に交 差し、そして (f)該第１および第２構造間で切り替えを行うことによって、該滑動モードコ ントローラは該２つの位相状態を、所定の第３位相軌道に実質的に従うように該 位相面に関して変化させる、 請求項１に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 12．前記２つの位相状態は、アクチュエータ位置誤差位相状態とアクチュエータ 位置誤差速度位相状態とを含む、請求項11に記載の磁気ディスクドライブ格納シ ステム。 13．(a)前記第１構造は、正のゲインの項に前記少なくとも１つの位相状態信号 を掛ける第１乗算器を含み、 (b)前記第２構造は、負のゲインの項に該少なくとも１つの位相状態信号を掛 ける第２乗算器を含む、 請求項11に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 14．(a)前記第３位相軌道は、発生端と終了端とを有する第１の実質的に放物線 のセグメントを含み、該終了端は、第１の実質的に線形のセグメントの発生端に 接続し、 (b)該第１の実質的に線形のセグメントは、第２の実質的に放物線のセグメン トの発生端に接続する終了端を有し、 (c)該第２の実質的に放物線のセグメントは、第２の実質的に線形のセグメン トの発生端に接続する終了端を有し、 (d)該第２の実質的に線形のセグメントの一部は前記位相面の原点の近くであ る、 請求項11に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 15．(a)前記第１の実質的に放物線のセグメントは前記読出し／書込みヘッドの 加速を表し、 (b)前記第１の実質的に線形のセグメントは該読出し／書込みヘッドの等速を 表し、 (c)前記第２の実質的に放物線のセグメントおよび前記第２の実質的に線形の セグメントは該読出し／書込みヘッドの減速を表す、 請求項14に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 16．(a)前記２つの位相状態は、アクチュエータ位置誤差位相状態とアクチュエ ータ位置誤差速度位相状態とを含み、 (b)前記第１の実質的に放物線のセグメントは、 C₁ = 所定の加速定数、 X₁ = 該アクチュエータ位置誤差位相状態、 X₁₁ = 最初のアクチュエータ位置誤差、および X₂ = 該アクチュエータ位置誤差速度位相状態とすると、 C₁*X₂ ² + X₁ - X₁₁ に比例し、 (c)前記第１の実質的に線形のセグメントは、 X₂₁ = 所定の一定アクチュエータ位置誤差速度とすると、 X₂ - X₂₁ に比例し、 (d)前記第２の実質的に放物線のセグメントは、 C₂ = 所定の減速定数とすると、 -C₂*X₂ ² + X₁ に比例し、 (e)前記第２の実質的に線形のセグメントは、 C₃ = 該第２の実質的に線形のセグメントの所定の傾きとすると、 X₂ + C₃*X₁ に比例する、 請求項14に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 17．(a)前記サーボコントローラは、シークモードでは、前記MR読出しヘッドを 現在のトラックから選択トラックに移動させ、トラッキングモードでは、前記ユ ーザデータおよびサーボデータを読み出す一方、該MR読出しヘッドを該選択トラ ックのセンターラインの上に実質的に位置合わせされた状態に維持するように動 作し、 (b)該MR読出しヘッドを該選択トラックに移動させるために、該サーボコント ローラがシークモードに切り替わると、該滑動モードコントローラは、前記２つ の位相状態が前記第１の実質的に放物線のセグメントに従うように、第１の切り 替えアルゴリズムに従って前記第１および第２構造間で繰り返し切り替えを行い 、 これにより、該MR読出しヘッドを該選択トラックの方向に加速し、 (c)該２つの位相状態が前記第１の実質的に線形のセグメントの前記発生端に 実質的に到達すると、該滑動モードコントローラは、該２つの位相状態が該第１ の実質的に線形のセグメントに従うように、第２の切り替えアルゴリズムに従っ て該第１および第２構造間で繰り返し切り替えを行い、これにより、該MR読出し ヘッドを実質的に等速で該選択トラックの方向に移動させ、 (d)該２つの位相状態が前記第２の実質的に放物線のセグメントの前記発生端 に実質的に到達すると、該滑動コントローラは、該２つの位相状態が該第２の実 質的に放物線のセグメントに従うように、第３の切り替えアルゴリズムに従って 該第１および第２構造間で繰り返し切り替えを行い、これにより、該MR読出しヘ ッドを該選択トラックの方向に減速させ、 (e)該２つの位相状態が前記第２の実質的に線形のセグメントの前記発生端に 実質的に到達すると、該滑動コントローラは、該２つの位相状態が該第２の実質 的に線形のセグメントに従うように、第４の切り替えアルゴリズムに従って該第 １および第２構造間で繰り返し切り替えを行い、これにより、該MR読出しヘッド を該選択トラックの方向に減速させ、そして (f)該２つの位相状態が前記位相面の原点の近くの該第２の実質的に線形のセ グメントの一部から所定の最短距離範囲内にあるとき、該サーボコントローラは 前記トラッキングモードに切り替わり、該滑動モードコントローラは、該２つの 位相状態を該位相面の原点の近くに維持するために該２つの構造間で繰り返し切 り替えを行い、これにより、該MR読出しヘッドを該選択トラックのセンターライ ンの近くに維持する、 請求項14に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 18．前記第２のセグメントの長さがゼロである、請求項14に記載の磁気ディスク ドライブ格納システム。 19．前記少なくとも１つの位相状態信号に応答し、前記第１および第２構造間の 切り替えを制御する切り替えロジックをさらに備えた、請求項11に記載の磁気デ ィスクドライブ格納システム。 20．前記切り替えロジックは、前記第３位相面軌道に関する位相状態値に前記少 なくとも１つの位相状態信号を掛けて積を生成する乗算器を備え、該切り替えロ ジックは、該積がゼロより大きいときは前記第１構造に切り替わり、該積がゼロ より小さいときは前記第２構造に切り替わる、請求項19に記載の磁気ディスクド ライブ格納システム。 21．(a)前記少なくとも１つの位相状態信号に応答し、前記第１および第２構造 間の切り替えを制御する切り替えロジックであって、前記２つの位相状態が従っ ている現在の軌道の現在のセグメントに対応する所定のモードで動作する切り替 えロジックと、 (b)該少なくとも１つの位相状態信号に応答し、該切り替えロジックの該動作 モードを制御するσ処理ブロックと、 をさらに備えた、請求項17に記載の磁気ディスクドライブ格納システム。 22．回転する磁気ディスク格納媒体の上で位置決めされるMR読出しヘッドの動き を制御する閉鎖ループサーボ制御システムであって、該磁気ディスクは、ユーザ データとサーボデータとを含む、表面に記録された複数の同心円状のデータトラ ックを有し、モータは該MR読出しヘッドを作動させ、該閉鎖ループサーボ制御シ ステムはヘッド位置誤差位相状態とヘッド位置誤差速度位相状態とを有しており 、 (a)選択ヘッド位置を受け取るように接続される入力と、 (b)該選択ヘッド位置から推定ヘッド位置を減算してヘッド位置誤差信号を生 成する加算器と、 (c)該ヘッド位置誤差信号に応答し、選択トラックの上にヘッドを位置決めす るためにモータ制御信号を該モータに出力する滑動モードコントローラとを備え る該閉鎖ループサーボ制御システムであって、 シークモードでは、読出し／書き込みヘッドを現在のトラックから選択トラック に移動させ、トラッキングモードでは、該ユーザデータおよびサーボデータを読 み出している間、読出し／書き込みヘッドを該選択トラックのセンターラインの 上に実質的に位置合わせさせた状態に維持するように動作する、閉鎖ループサー ボ制御システム。 23．(a)前記サーボデータはトラック番号情報とサーボバーストとを含み、 (b)前記推定ヘッド位置は、前記選択トラックをシークしているときは該トラ ック番号情報から導き出され、そして (c)該推定ヘッド位置は、該選択トラックのセンターラインをトラッキングし ているときは該サーボバーストから導き出される、 請求項22に記載の閉鎖ループサーボ制御システム。 24．回転する磁気ディスク格納媒体の上で位置決めされるMR読出しヘッドの動き を制御する方法であって、該磁気ディスクは表面に記録された複数の同心円状の データトラックを有し、各データトラックはユーザデータとサーボデータとを含 み、モータは該MR読出しヘッドを作動させ、閉鎖ループサーボ制御システムはヘ ッド位置誤差位相状態とヘッド位置誤差速度位相状態とを有する、方法であって 、 (a)該モータの位相状態を表す少なくとも１つの位相状態信号を生成するステ ップと、 (b)該位相状態信号を所定の位相軌道に関する位相状態値と比較するステップ と、 (c)ステップ(b)での比較の第１の結果に応答して該位相状態信号に第１ゲイン 値を掛けることによって、およびステップ(b)での比較の第２の結果に応答して 該位相状態信号に第２ゲイン値を掛けることによってモータ制御信号を生成する ステップと、 (d)該モータ制御信号を該モータに印加して、シークモード中およびトラッキ ングモード中に該MR読出しヘッドを該磁気ディスクの上で作動させるステップと 、 を包含する方法。