KR100260558B1 - 지글러-니콜(Ziegler-Nichols)방법을 이용한 디스크각 존별 게인 최적화 방법 - Google Patents

지글러-니콜(Ziegler-Nichols)방법을 이용한 디스크각 존별 게인 최적화 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100260558B1
KR100260558B1 KR1019970000653A KR19970000653A KR100260558B1 KR 100260558 B1 KR100260558 B1 KR 100260558B1 KR 1019970000653 A KR1019970000653 A KR 1019970000653A KR 19970000653 A KR19970000653 A KR 19970000653A KR 100260558 B1 KR100260558 B1 KR 100260558B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gain
zone
disk
ziegler
defect
Prior art date
Application number
KR1019970000653A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980065579A (ko
Inventor
이관석
Original Assignee
윤종용
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019970000653A priority Critical patent/KR100260558B1/ko
Publication of KR19980065579A publication Critical patent/KR19980065579A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100260558B1 publication Critical patent/KR100260558B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G11B5/54—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 into or out of its operative position or across tracks
    • G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
    • G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
    • G11B5/5526—Control therefor; circuits, track configurations or relative disposition of servo-information transducers and servo-information tracks for control thereof
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:지글러-니콜방법을 이용하여 디스크상에 구획되어 있는 각 존별로 게인을 최적화시키기 위한 방법에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:다수의 존으로 구획되는 디스크를 기록매체로 사용하는 하드 디스크 드라이브에 있어서 디스크 각 존별로 게인을 최적화시켜 서보제어응답을 향상시킬 수 있는 방법을 제공함에 있다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지:다수개의 존으로 구획되어 있는 디스크를 기록매체로 사용하는 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 다수개의 존마다 지글러-니콜방법을 이용하여 게인상수를 변경시키는 과정과, 게인상수 변경시 최소 디펙상태를 보이는 게인상수를 해당 존에 최적화된 값으로 설정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도:하드 디스크 드라이브의 서보제어계에 사용할 수 있다.

Description

지글러-니콜(ziegler-nichols)방법을 이용한 디스크 각 존별 게인 최적화방법
본 발명은 하드 디스크 드라이브의 서보제어를 위한 게인설정방법에 관한 것으로, 특히 지글러-니콜방법을 이용하여 디스크상에 구획되어 있는 각 존별로 게인을 최적화시키기 위한 방법에 관한 것이다.
컴퓨터시스템의 보조기억장치로 사용되고 있는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)의 서보제어모드는 디스크상에서 헤드가 이동해야할 거리에 따라 트랙탐색모드와 트랙추종모드로 구별된다. 상기 트랙탐색모드는 목표트랙에 도달하기 위해 트랙간을 이동하는 모드이며, 트랙추종모드는 최종 목표트랙에 도달되어 헤드를 정확히 상기 목표트랙상의 데이타 라인상에 온-트랙을 이루기 위한 모드를 말한다.
도 1은 종래 하드 디스크 드라이브의 서보제어계를 나타내는 블럭선도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 제어기(2)는 서보제어를 수행하는 마이크로 콘트롤러(도시하지 않았음)의 서보제어계 알고리즘으로서, 목표위치와 현재위치간의 차이값을 입력받아 상기 현재 위치로 이동하기 위한 목표속도를 구한다. 이때 목표속도는 일반적으로 이동거리에 대응하는 속도를 나타내는 속도테이블로부터 구할수 있다. 한편 상기 제어기(2)는 산출된 목표속도에 대응하는 액츄에이터 구동 제어값을 플랜트(plant)(4)로 출력함으로서 플랜트를 구성하는 액츄에이터는 목표속도로 이동하게 된다. 액츄에이터의 이동에 따라 변화되는 헤드의 현재위치는 리드/라이트 채널회로(6)를 통해 다시 제어기(2)에 입력된다. 한편 종래의 제어기(2)로서 PID제어방식이 많이 사용되고 있는데 이때 PID게인을 설정하는 방법은 여러가지가 있을 수 있다. 이하 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 종래 하드 디스크 드라이브에서 PID게인을 설정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2d는 정상 드라이브와 불량 드라이브를 식별하기 위한 게인 및 위상에 대한 보드선도를 도시한 것으로, 도 2a와 도 2b는 각각 정상적인 드라이브의 게인 및 위상특성에 대한 보드선도를, 도 2c와 도 2d는 불량 드라이브의 게인 및 위상특성에 대한 보드선도를 나타낸 것이다. 종래 하드 디스크 드라이브 제조업체에서는 보드선도를 이용하여 트라이얼 앤드 에러(trial and error)방식으로 디자이너의 감각에 의존하여 PID게인값을 설정하였다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 소정 대역폭내의 주파수변화에 대하여 게인의 왜곡이 적은 경우는 게인값이 최적의 상태로 설정된 것을 나타내며, 도 2c에 도시된 바와 같이 소정 대역폭내의 주파수변화에 대하여 게인의 왜곡이 심한 경우에는 게인값이 잘못 설정된 경우를 나타내는 것이다.
상술한 바와 같이 보드선도를 이용하여 트라이얼 앤드 에러방식으로 PID게인값을 설정하는 종래 하드 디스크 드라이브에 있어서는 디스크 전체 존에 대하여 획일적으로 동일한 PID 게인값이 적용되고 있기 때문에 특정 존에서 기 설정된 PID게인값의 부적절함에 의해 서보제어응답이 저하될 수 있는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 다수의 존으로 구획되는 디스크를 기록매체로 사용하는 하드 디스크 드라이브에 있어서 디스크상에 구획되어 있는 각 존별로 게인을 최적화시킴으로서 서보제어응답 특성을 향상시킬 수 있는 게인 최적화방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수개의 존으로 구획되어 있는 디스크를 기록매체로 사용하는 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 다수개의 존마다 지글러-니콜방법을 이용하여 게인상수를 변경시키는 과정과, 게인상수 변경시 최소 디펙상태를 보이는 게인상수를 해당 존에 최적화된 값으로 설정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 종래 하드 디스크 드라이브의 서보제어계를 나타내는 블럭선도.
도 2a 내지 도 2d는 정상 드라이브와 불량 드라이브를 식별하기 위한 게인 및 위상에 대한 보드 선도(bode plot).
도 3은 일반적인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디스크 각 존(zone)별 게인 최적화 설정흐름도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 동작을 상세히 설명한다.
도 3은 일반적인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도를 도시한 것으로 두장의 디스크(10)와 그에 대응하는 4개의 헤드(12)를 구비한 하드 디스크 드라이브의 예를 보인 것이다. 도 3을 참조하면, 디스크(10)들은 통상 스택(stack)형태로서 스핀들모터(34) 구동축에 장착되어 회전하며 각각의 디스크면은 하나의 헤드(12)에 대응되어 있다. 통상 디스크(10)는 동심원상으로 배열되어 있는 복수개의 트랙들로 구성되어 지며 드라이브 비사용시(전원 '오프'상태) 헤드(12)가 위치할 수 있는 파킹 존(Parking Zone)을 포함한다. 헤드(12)는 디스크(10)의 표면상에 위치하며 환상 보이스 코일 모터(Rotary Voice Coil Motor;VCM)(28) 암 어셈블리(Arm Assembly)의 수직으로 신장된 암(14)에 설치된다. 전치증폭기(16)는 데이타 리드시 헤드들(12)중 하나의 헤드에 의해 픽업된 리드신호를 전치증폭하여 리드/라이트 채널회로(read/write channel circuit)(18)에 인가하며 데이타 라이트시에는 리드/라이트 채널회로(18)로부터 인가되는 부호화된 기록데이타(Encoded Write Data)를 헤드들(12)중 대응하는 하나의 헤드를 구동시켜 디스크(10)상에 기록되도록 한다. 이때 전치증폭기(16)는 디스크 데이타 콘트롤러(Disk Data Controller:DDC)(36)의 제어에 의해 헤드들(12)중 하나를 선택한다. 리드/라이트 채널회로(18)는 전치증폭기(16)로부터 인가되는 리드신호를 디코딩하여 리드데이타 RDATA를 발생하며 DDC(36)로부터 인가되는 기록데이타 WDATA를 인코딩하여 전치증폭기(16)에 인가한다. 리드/라이트 채널회로(18)는 또한 디스크(10)상에 기록되어 있는 서보정보의 일부인 헤드위치정보를 복조(Demodulation)하여 PES(Position Error Signal)를 발생한다. 리드/라이트 채널회로(18)로부터 발생된 PES는 A/D 컨버터(20)에 인가되고, A/D컨버터(20)는 인가되는 PES를 그의 레벨에 대응하는 디지탈 단계값으로 변환하여 마이크로 콘트롤러(22)에 제공한다. DDC(36)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로(18)와 전치증폭기(16)를 통해 디스크(10)상에 라이트하거나 디스크(10)로부터 재생된 데이타를 호스트컴퓨터로 전송한다. 또한 DDC(36)는 호스트컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(22)간의 통신을 인터페이싱한다.
한편 마이크로 콘트롤러(22)는 호스트컴퓨터로부터 수신되는 데이타 리드/라이트 명령에 응답하여 DDC(36)를 제어하며 트랙탐색 및 트랙추종을 제어한다. 이때 마이크로 콘트롤러(22)는 A/D컨버터(20)로부터 입력되는 PES값을 이용하여 트랙추종을 제어하며 게이트어레이(Gate Array:도시하지 않았음)로부터 출력되는 각종 서보제어관련 신호에 대응하여 서보제어를 수행한다. D/A컨버터(24)는 마이크로 콘트롤러(22)로부터 발생되는 헤드들(12)의 위치제어를 위한 제어값을 아나로그신호로 변환하여 출력한다. VCM구동부(26)는 D/A컨버터(24)로부터 인가되는 신호에 의해 액츄에이터를 구동하기 위한 전류 I(t)를 발생하여 VCM(28)에 인가한다. 일측에 헤드들(12)이 부착된 액츄에이터의 타측에 위치하는 VCM(28)은 VCM구동부(26)로부터 입력되는 전류방향 및 전류레벨에 대응하여 헤드들(12)을 디스크(10)상에서 수평이동시킨다. 모터제어부(30)는 마이크로 콘트롤러(22)로부터 발생되는 디스크들(10)의 회전제어를 위한 제어값에 따라 스핀들모터 구동부(32)를 제어한다. 스핀들모터 구동부(32)는 모터제어부(30)의 제어에 따라 스핀들모터(34)를 구동하여 디스크들(10)을 회전시킨다. DDC(36)에 연결되어 있는 버퍼 메모리(38)는 상기 DDC(36)의 제어하에 디스크(10)와 호스트컴퓨터사이에 전송되는 데이타를 일시 저장한다. 그리고 상기 마이크로 콘트롤러(22)에 연결되어 있는 롬(40)은 각 존마다 최적화된 게인값이 테이블화되어 저장된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디스크 각 존별 게인 최적화 설정흐름도를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 우선, 하드 디스크 드라이브 디자이너는 42단계에서 다수의 존으로 구획되어 있는 디스크(10)상의 특정 존을 설정한후 44단계에서 게인을 설정한다. 이때 설정되는 게인은 지글러-니콜방법을 이용하게 되는데, 상기 지글러-니콜방법에 의해 설정되는 게인상수들은 하기 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure kpo00001
Figure kpo00002
Figure kpo00003
상기 수학식 1에서
Figure kpo00004
는 비례게인상수를,
Figure kpo00005
는 미분게인상수를,
Figure kpo00006
는 적분게인상수를 각각 나타내고 있으며, 상기 미분게인상수 및 적분게인상수는 비례게인상수에 따라 변화된다. 한편 비례게인상수
Figure kpo00007
는
Figure kpo00008
에 의해 변화됨으로서 44단계에서 게인을 설정한다는 것은
Figure kpo00009
을 설정한다는 의미로 해석할 수 있다. 그리고 상기
Figure kpo00010
을 구하는 방법에는 다음과 같은 세가지 방법이 있다.
첫번째 방법으로는
Figure kpo00011
와
Figure kpo00012
를 제로(zero)로 설정한후 시스템이 오실레이션(oscillation)하는
Figure kpo00013
값을 구함으로서
Figure kpo00014
을 구할 수 있고, 두번째 방법으로서는 루트 로커스(root locus)가
Figure kpo00015
축을 크로스(cros)하는 지점의 게인을
Figure kpo00016
으로 정할 수 있으며, 세번째 방법으로는 보드선도에서 게인마진을 결정하는 주파수로
Figure kpo00017
을 구할 수 있다.
한편 46단계에서 디자이너는 보드선도를 이용하여 상기 44단계에서 설정된 게인에 의해 디펙이 감소되었는가를 검사하여 디펙이 감소하지 않으면 52단계로 진행하여
Figure kpo00018
을 변경시킨후 44단계로 되돌아 간다. 이에 따라 44단계에서는 상기
Figure kpo00019
의 변경에 따라 게인이 새로이 설정되고, 이후 46단계를 반복 수행한다. 46단계의 검사결과 디펙이 감소되면 48단계로 진행하여 그때 설정되어 있는 게인값을 기록하고 50단계로 진행하여 존을 변경시킨후 44단계로 되돌아간다. 즉, 각 존에서
Figure kpo00020
과
Figure kpo00021
을 조금씩 변경시키면서 최소 디펙을 보이는 게인의 값을 해당 존에서의 최적화된 게인값으로 설정함으로서 디스크(10)상에 구획되어 있는 각 존별로 최적화된 게인값을 얻을 수 있다. 그리고 상술한 바와 같은 방법으로 얻어진 게인값들을 각각 해당 존에 대응시켜 이를 롬(40)상에 저장한다. 그 결과 드라이브 액세스시 소정 존에 대응되는 게인값만을 독출하여 PID제어를 수행함으로서 최고의 서보응답특성을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 다수개로 구획되어 있는 각 존에서 서로 다르게 분포하는 소프트성 에러를 고려하여 각 존별로 게인값을 최적화시킴으로서 서보응답특성을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

  1. 다수개의 존으로 구획되어 있는 디스크를 기록매체로 사용하는 하드 디스크 드라이브에 있어서,
    상기 다수개의 존마다 지글러-니콜방법을 이용하여 게인상수를 변경시키는 과정과,
    게인상수 변경시 최소 디펙상태를 보이는 게인상수를 해당 존에 최적화된 값으로 설정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 디스크 각 존별 게인 최적화방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 존마다 최적화된 게인상수들은 상기 드라이브의 롬상에 저장되어 해당 존 액세스시 독출되어 사용됨을 특징으로 하는 디스크 각 존별 게인 최적화방법.
KR1019970000653A 1997-01-13 1997-01-13 지글러-니콜(Ziegler-Nichols)방법을 이용한 디스크각 존별 게인 최적화 방법 KR100260558B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970000653A KR100260558B1 (ko) 1997-01-13 1997-01-13 지글러-니콜(Ziegler-Nichols)방법을 이용한 디스크각 존별 게인 최적화 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970000653A KR100260558B1 (ko) 1997-01-13 1997-01-13 지글러-니콜(Ziegler-Nichols)방법을 이용한 디스크각 존별 게인 최적화 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980065579A KR19980065579A (ko) 1998-10-15
KR100260558B1 true KR100260558B1 (ko) 2000-07-01

Family

ID=19494531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970000653A KR100260558B1 (ko) 1997-01-13 1997-01-13 지글러-니콜(Ziegler-Nichols)방법을 이용한 디스크각 존별 게인 최적화 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100260558B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR19980065579A (ko) 1998-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6275346B1 (en) Technique of optimizing read/write channel parameters
US6002544A (en) Head positioning control system for use in a disk drive using different target velocity data for read and write seeks
US6445521B1 (en) Write current optimization in a disc drive system
JP3853338B2 (ja) 音声コイルモータ制御回路および音声コイルモータの電力段
KR100241750B1 (ko) 자기 디스크 기록장치에 있어서 서보라이트시 기록전류 최적화 방법
US6239931B1 (en) Technique for reassigning data sector by detecting soft defect
KR100233402B1 (ko) 리드채널 최적화 수행시간 단축방법
KR100412344B1 (ko) 헤드비행고도에 따른 데이타 라이트 제어방법
KR100228796B1 (ko) 디펙섹터가 포함되는 임의 데이타구간의 데이타 리드/라이트 제어방법
KR100290604B1 (ko) 자기디스크드라이브에 있어서 인텔리전트 트랙피치 조정방법
US5896547A (en) Method of executing an initialization and calibration routine of a hard disk drive
KR100532478B1 (ko) 오프라인 셀프 서보 기록 방법 및 이를 이용한 디스크드라이브
KR100265283B1 (ko) 무선 단말기의 핸즈프리 장치 및 방법
JPH1145523A (ja) 磁気ディスク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
US6967807B2 (en) Selecting physical cylinders in a disc drive employing discs with pre-written servo patterns
JP4184190B2 (ja) ヘッド制御方法および記録装置
KR100260558B1 (ko) 지글러-니콜(Ziegler-Nichols)방법을 이용한 디스크각 존별 게인 최적화 방법
US7649705B2 (en) Data read retry with read timing adjustment for eccentrity of disc in data storage device
US20100238585A1 (en) Method of controlling flying height of magnetic head of hard disk drive
KR100264795B1 (ko) 콘스턴트-덴시티 기록형태의 자기 디스크상의 존 크기 최적화방법
JP2702844B2 (ja) 磁気ディスク装置の制御方法
KR100233673B1 (ko) 데이타섹터 디펙방지방법
KR100432505B1 (ko) 자기디스크기록장치의기록전류최적화방법
KR100233669B1 (ko) 트랙 쉬프트량 보상을 위한 서보버스트 기록방법및 서보제어방법
KR100271617B1 (ko) 드롭다운(DropDown)현상을최소화하기위한예비탐색방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100315

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee