JPS584362B2 - 位置決め方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、停止状態の対象の位置を微調整するための動
作、即ちオフセット動作を短時間で行い得るようにした
位置決め方式に関するものである．磁気ディスク装置の
制御は、磁気ヘッドを略ぼ目標位置に到達させるまでの
コアース制御（粗制御）及び目標位置に正確に位置決め
させるファイン制御（精制御）の二つに分かれている。

通常、磁気ディスク装置のリード／ライトは目標トラッ
ク上で実行するが、ライト時とリード時のメカニカル・
オフセット、即ちキャリツジ（ヘッド・アームを含む）
とディスクとの熱膨張係数の違いやサーボ・ディスクと
データ・ディスクとの湿度の違い等によってサーボ・ト
ラックとデータ・トラック間に差が生じ、リードに支障
をきたす恐れがある。

このような場合、目標トラックから士△Ｘオフセットさ
せ、リードを可能とするオフセット動作を行う。

かかるオフセット動作において、オフセット動作を行う
時間、オーバシュートもしくはアンダシュート及び精制
御系の安全性を改善することが望まれる。

精制御系の制御定数は、粗制御から精制御に切替る時点
でのヘッド状態を考慮し、初期速度■い初期位置Ｘ。

、初期加速度α。を待った制御対象に対して最適に設計
されている。

しかし、オフセット動作においては、精制御系に士△Ｘ
なる目標値がステップ信号として与えられる。

この場合、Ｖ０−α。

一〇、Ｘｏ′４＝ｘｏが初期値として与えられるために
、精制御系の最適設計範囲より外れてしまい、オーバシ
ュートもしくはアンダシュートを生じ、オフセット動作
の所要時間が増大する。

本発明は、上記の考察に基づくものであって、粗制御系
、および精粗切替手段を備える位置決め方式において、
オーバシュートもしくはアンダシュートを生ずることな
く、しかも短時間でオフセット動作を行い得るようにし
た位置決め方式を提供することを目的としている。

そしてそのため、本発明の位置決め方式は、移動すべき
残り距離の関数として定められる目標速度に制御対象の
速度が一致するように制御を行う粗制御系と目標位置に
制御対象の位置が一致するように制御を行う精制御系と
を構成できると共に、所定の条件が成立したとき制御を
粗制御系から精制御系に切替える切替手段を有し、且つ
精制御系が粗制御系から精制御系への切替え時点におけ
る制御対象の状態の下で最適過渡特性を示すように設計
されている位置決め方式において、停止状態にある制御
対象の位置を所定の範囲以内で調整するだめのオフセッ
ト信号を、ｎ次のフィルタを介して精制御系に目標値と
して入力せしめることを特徴とするものである。

以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。第１図は本
発明による磁気ディスク装置のヘッド位置決め方式の１
実施例のブロック図、第２図は位置信号を示す図、第３
図は或るトラックから他のトラックにヘッドを移動させ
る場合の精制御系の過渡応答を示す図、第４図イ，口は
それぞれ本発明によるフィルタが設けられない場合のオ
フセット動作時における精制御系の過渡応答の例を示す
図、第５図は制御系の過渡応答の最適化を説明するため
の制御系の１例を示す図である。

第１図において、１は制御回路、１ａはカウンタ、２は
目標速度発生回路、３はｎ次のフィルタ、４は差動アン
プ、５は誤差信号作成回路、６はパワー・アンプ、６ａ
は切替スイッチ、７は位置信号作成回路、８は位置パル
ス作成回路、９はリニア・モータ、９ａは移動杆、１０
は速度発電機、１１はキャリツジ、１２はヘッド・アー
ム、１３は読み書きヘッド、１４はサーボ・ヘッド、１
５はデータ・ディスク、１６はサーボ・ディスクをそれ
ぞれ示している。

制御回路１は、磁気ディスク装置全体を制御するもので
あり、例えば移動すべき残り距離の算定や精粗切替え時
間の決定、オフセット量の算定などを行うものである。

目標速度発生回路２は、移動すべき残り距離に基づいて
目標速度を決定すべきものであり、移動すべき移動距離
が大きい場合には大きな目標速度を設定し、小さい場合
には小さな目標速度を設定する。

ｎ次のフィルタ３としては、状況に応じて例えば位相遅
れ回路又は位相進み回路などが使用される。

差動アンプ４は目標速度とキャリツジ１１の速度との差
を出力するものである。

誤差信号作成回路５は、目標位置信号から実速度に比例
する信号と実位置に比例する信号の和を差引いた大きさ
の信号を出力する。

位置信号作成回路７は、サーボ・ヘッド１４の移動に応
じて第２図に示す如き位置信号を出力するものである。

位置パルス作成回路８は、第２図の位置信号が零点に達
する度にパルス信号を作成するものである。

なお、第２図で矢印は内側方向を示している。

リニア・モータ９はキャリツジ１１に対して押圧力を加
えるものである。

速度発電機１０は、リニア・モークの移動杆９ａの移動
速度に比例した速度信号を出力するものである。

キャリツジ１１は複数のヘッド・アーム１２を支持して
いる。

データ・ディスク１５は複数のトラックを有しており、
これらのトラックにはデータが書込まれる。

サーボ・ディスク１６の下面は複数のサーボ・トラック
を有しており、奇数番目のサーボ・トラックと偶数番目
のサーボ・トラックには異なるサーボ情報が記録されて
いる。

サーボ・ヘッド１４を点Ｐ。

からＰ４へ移動させる場合、制御回路１内の力クンタ１
ａに数値ゝ８“がセットされる。

この場合、最初は切替スイッチ６ａは差動アンプ４側に
倒されている。

目標速度発生回路２は残り距離によって定まる目標速度
信号ヲ出力する。

パワー・アンプ６はリニア・モータ９を駆動し、これに
よって、キャリツジ１１は右方向に移動する。

位置パルス作成回路８は位置信号が零点に達する度に位
置パルスを出力し、カウンタ１ａの内容は遂次減少する
。

サーボ・ヘッド１４が点Ａに到達し、カウンタ１ａの内
容が数値″１“となると、所定時間後に制御回路１は粗
制薗から精制御に切替えるべきことを示す切替信号を切
替スイッチ６ａに送出する。

これによって、切替スイッチ６ａは誤差信号作成回路５
側に倒され、精制御が行われる。

点Ｐ４が目標位置と選択される場合には、誤差信号作成
回路５に加えられる目標位置信号は零とされている。

誤差信号作成回路５には実速度信号と実位置信号が加え
られる。

速度信号は、サーボ系を安定させるためにフィードバッ
クされているものである。

上述のようにして、サーボ・ヘッド１４は目標位置Ｐ４
に停止する。

誤差信号作成回路５、パワー・アンプ６、リニア・モー
タ９、キャリツジ１１、ヘッド・アーム１２、サーボ・
ヘッド１４、サーボ・ディスク１６および位置信号作成
回路７などから構成される精制御系は、切替スイッチ６
ａが差動アンプ４から誤差信号作成回路５へ切替えられ
る時点での制御対象の状態に対して最適であるように設
計されている。

即ち、切替時点での速度を■０、加速度をαｏ、目標点
Ｐ４を基準とする位置をＸ。

とすると、精制御系はこれらの初期値に対して最適とな
るように設計されている。

点Ｐ。から点Ｐ４まで移動する場合における精制御系の
過渡応答は第３図にがされる。

読み書きヘッド１３が目標点Ｐ４に対応するデータ・ト
ラックに正確に位置決めされなかった場合、微小偏位を
調整するためにオフセット信号がフィルタ３を経由して
誤差信号作成回路５に人力され、オフセット動作が行わ
れる。

従来の磁気ディスク装置の位置決め方式においてはフィ
ルタ３が設けられていなかった。

フィルタ３を設けた丹由について次に説明する。

オフセット信号は、初期位置ｘ。

≠Ｘ。′、初期速度■。

が零および初期加速度α。が零の状態の下で供給される
。

粗制御から精制御への切替時点における初期状態と、オ
フセット信号供給時の初期状態とは異なるので、フィル
タ３が存在しないと粗制御から精制御への切替時点にお
ける状態を考慮して最適設計された精制御系は、オフセ
ット動作時には第４図イ又は口に示すような過渡応答を
示す。

フィルタを有しない精制御系がオフセット動作時に、第
４図イに示すような過渡応答を示す場合には、低域ｐ波
特性をもつフィルタ３を挿入するき、過渡特性は改善さ
れ、第４図唱こ示すような過渡応答を示す場合には高城
洲波特性をもつフィルタ３を挿入する吉、過渡特性が改
善さる。

制御系の過渡応答の最適化について更に詳細に説明する
。

制御系の例として第５図に示すような３次系をとって解
析してみる。

第５図に示す系の状態方式では、 Ｘ＝Ａ−Ｘ ただし シルベスタの定理より ただし ｘ（ｔ）一Φ（ｔ）・ｘ（ｔ）ただしＸＯは初期条件か
らｘ１（ｔ）の過渡応答を求めるさ、 ｘ０は初期位置 Ｖ０は初期速度 α０は初期加速度 ここで過渡応答の良さの尺度として公知の時間二乗誤差
面積を考え、評価関数Ｐを求めると、ただし 評価関数ＰはＸ。

，■ｏ，α。の２次式であるので、評価関数Ｐを最小に
するようなＸ。

，■ｏ，ａＯは１組に決まる。

即ち、制御系の制御定数を或る１組のＸ。

，ｖｏ，α。で評価関数Ｐ。を最小になるように設計す
ると、その他の初期条件のときには評価関数Ｐは最小値
をとり得ない。

換言すると、その他の初期条件の場合には、過渡応答波
形のオーバシュートもしくはアンダシュートが大きくな
ることを示している。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば精粗切
替えを行う位置決め方式において、精制御系のメイン・
ループを変更することなく、オフセット動作時の過渡特
性を改善することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気ディスク装置のヘッド位置決
め方式の１実施例のブロック図、第２図は位置信号を示
す図、第３図は或るトラックから他のトラックにヘッド
を移動させる場合の精制御系の過渡応答を示す図、第４
図イ，口はそれぞれ本発明によるフィルタが設けられな
い場合のオフセット動作時における精制御系の過渡応答
の例を示す図、第５図は制御系の過渡応答の最適化を説
明するための制御系の１例を示す図である。 １・・・制御回路、２・・・目標速度発生回路、３・・
・ｎ次のフィルタ、４・・・差動アンプ、５・・・誤差
信号作成回路、６・・・パワー・アンプ、７・・・位置
信号作成回路、８・・・位置パルス作成回路、９・・・
リニア・モータ、１０・・・速度発電機、１１・・・キ
ャリツジ、１２・・・ヘッドアーム、１３・・・読み書
きヘッド、１４・・・サーボ・ヘッド、１５・・・デー
タ・ディスク、１６・・・サーボ・ディスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動すべき残り距離の関数として定められる目標速
   度に制御対象の速度が一致するように制御を行う粗制御
   系と目標位置に制御対象の位置が一致するように制御を
   行う精制御系とを構成できると共に、所定の条件が成立
   したとき制御を粗制御系から精制御系に切替える切替手
   段を有し、且つ精制御系が粗制御系から精制御系への切
   替時点における制御対象の状態の下で最適過渡特性を示
   すように設計されている位置決め方式において、停止状
   態にある制御対象の位置を所定の範囲以内で調整するた
   めのオフセット信号を、ｎ次のフィルタを介して精制御
   系に目標値として入力せしめることを特徴とする位置決
   め方式。