KR100291221B1 - 방방제어기를 이용한 위치제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광자기 디스크 드라이브의 구동제어계에 관한 것으로, 지령위치에서 측정위치를 감산하여 위치오차를 출력하는 위치오차 산출기와, 위치오차를 입력하여 소정 오차보다 크면 소정크기로 포화시키고, 작으면 선형제어따라 위치를 제어하며 이에 따른 지령속도를 출력하는 위치제어기와, 지령속도에서 측정속도를 감산하여 속도오차를 산출하는 속도오차 산출기와 속도오차를 입력하여 속도를 제어하는 속도제어기와 속도제어기의 출력을 검출하여 측정속도를 산출하는 속도측정부와 속도측정부의 출력을 입력하여 측정위치를 산출하는 위치측정부를 구비하여 억세스속도를 향상시킨다.

Description

방방제어기를 이용한 위치제어장치
제1도는 종래의 VCM위치제어기능을 도시한 블럭도이고.
제2도는 종래의 VCM위치제어기능을 도시한 블럭도이고.
제3도는 본 발명에 의한 VCM위치제어기능을 도시한 블럭도이다.
본 발명은 디스크 드라이브의 구동계에 관한 것으로, 특히 시간적합방방(time optimal bang-bang)제어기를 사용하여 보이스 코일 모터(VCM:Voice Coile Motor)의 위치를 제어하는 장치에 관한 것이다.
최근까지도, 광자기디스크 드라이브는, 컴퓨터의 보조기억장치로 많이 쓰이고 있는 하드 디스크 드라이브(HDD)에 비해서 높은 기록밀도, 기록정보의 장기보존성, 보관취급 탈착의 간편성등 많은 장점이 있음에도 불구하고, 컴퓨터의 보조기억장치로 자리잡지 못하고 있다. 그 이유는 하드 디스크 드라이브(HDD)에 비해 억세스시간이 매우 길다는 치명적인 단점 때문이다.
즉, 광자기디스크 드라이브의 구동계에 있어서, 액츄에이터로는 무빙코일과 영구자석 및 자성체로 이루어지는 다이나믹 스피커와 같은 구조를 가지는 보이스 코일 모터(VCM:Voice Coil Motor)를 사용한다. 또한, 구동모터의 제어계중에서 목표트랙까지 레이져빔이 트랙을 횡측으로 짜르는 수가 작을 때는 1트랙을 횡으로 짜르는 동작(즉, 트랙 점프)의 반복을 사용하고, 이를 위하여 오픈 루프제어계에서 방방제어를 사용하였다. 방방제어란 진폭이 같은 양(+)의 펄스와 부(-)의 펄스를 트래킹 액츄에이터에 가하여 레이져빔을 이동시키는 것이다. 또한, 트래킹 점프의 위치결정의 정밀성을 향상시켜 고속화하는 방법으로 트래킹에러신호펄스로부터 속도신호를 생성하는 위치결정하는 방법과, 트랙편심에 의한 이동거리의 변동을 편심정보로부터 계산하여 방방제어에 대한 전류의 펄스폭과 절환시간을 제어하는방법과, 트래킹동작을 시키면서 트래킹에러신호의 극성을 반전시켜 레이져빔을 이동하는 방법등이 있다.
이러한 광자기디스크 드라이브의 구동계에서 종래의 위치제어 방법은 다음과 같다.
먼저, VCM은 다음과 같은 동적인 모델을 갖는다.
상기 식 1에 있어서, 전류제어부분은 기계적부분에 비해 매우 빠르므로 무시한다고 가정하면, 상기 식 1은 다음 식 2와 같다.
상기 식 2와 같은 시스템을 임의의 초기상태로부터 원점으로 최소한의 시간에 이동시키는 제어입력 u는 다음 식 3과 같다.
상기 식 3에서,이고, 이를 블럭도로 표현하면 제1도와 같다.
제1도에 있어서, 10은 가산기를 나타내며 x1과 0.5x2lx2l를 가산하여 출력하고, 11은 반전기를 나타내며 입력값을 반전하여 출력하고, 12는 리미터를 나타내며 입력값을 특정값의 부호로 제한하여 제어입력을 출력한다. 13은 제1적분기를 나타내며 제어입력 u를 입력하여 x2를 출력하여 함수기를 통해 루프를 형성한다. 함수기는 x2를 입력하여 0.5x2lx2l를 출력한다. 14는 제2적분기를 나타내며 x2를 입력하여 x1을 출력한다.
한편, 상기 식 3을 다른 방법으로 표현하면,
이 경우의 블럭도는 제2도와 같다.
제2도에 있어서, 감산기(10)는 함수기(15)로부터 Vr을 입력하고, 궤환된 x2를 감산하여 Ve를 출력하고, 리미터(12)를 통해 제어입력 u를 출력한다. 제어입력 u는 제1적분기(13)를 통해 x2를 출력하고, 다시 제2적분기(14)를 통해 x1을 출력한다. 이때에 Vr을 속도명령으로 간주하고, 각 위치에 따라 Vr값을 미리 롬 테이블화하면 쉽게 구현할 수 있다. 따라서 종래의 광자기 디스크드라이브 구동시스템들은 대부분 이와 같이 구현되었다.
그런데 지금까지 설명한 종래의 최적시간(Time Optimal)문제의 해는 이론적으로 정확히 상태를 원점으로 가져가지만, 실제 구현시에는 제어계 모델의 부정확성, 위치 및 속도추정의 오차, 디지탈 제어기에 의한 지연, 디스크편심등의 영향으로 제어입력이 괴도하게 스위칭되는 현상이 일어난다. 이러한 현상은 기준속도와 측정속도와의 차 Ve가 ‘0’근처일 때부터 일어나기 시작하여 목표지점인 원점근처에 이르면, 그 정도가 심해지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 광자기디스크 드라이브에 있어서, 억세스 시간의 가장 많은 부분을 차지하는 VCM시크시간을 타임 옵티말 방방제어기를 이용하여 최소화하는 VCM 위치제어장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 광자기 디스크 드라이브의 구동제어계에 있어서, 지령위치에서 측정위치를 감산하여 위치오차를 출력하는 위치오차 산출기; 상기 위치오차를 입력하여 소정 오차보다 크며 소정크기로 포화시키고, 작으면 선형제어따라 위치를 제어하며 이에 따른 지령속도를 출력하는 위치제어기; 상기 지령속도에서 측정속도를 감산하여 속도오차를 산출하는 속도오차 산출기; 상기 속도오차를 입력하여 속도를 제어하는 속도제어기; 상기 속도제어기의 출력을 검출하여 측정속도를 산출하는 속도측정부; 및 상기 속도측정부의 출력을 입력하여 측정위치를 산출하는 위치측정부를 구비한 것을 특징으로 한다.
이어서, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제3도는 본 발명에 의한 위치제어장치의 기능을 도시한 블럭도이다.
본 발명에 의한 장치에서는 첫째, 제어입력 u가 속도오차 Ve에 대해 방방형태로 주어지는 것을 포화함수로 근사화하였다. 즉, Ve가 일정오차 v1이내이면 단순히 P-GAIN Kvp만 곱해진 제어명령 u가되고, V1보다 커지면 u는 +/-1의 값을 가지는 것이다.
둘째, 위치오차 ye가 일정오차 y1보다 클 경우에는 종래와 같이 기준속도 Vr이 계산되고, ye가 y1보다 작아지면 P1제어기등의 선형제어기에 의해 Vr이 정해지는 것이다.
제3도에 있어서, yr은 지령위치를 나타내고, y는 측정된 위치를 나타내며 ye는 위치오차를 나타낸다. 또한, Vr은 지령속도를 나타내고, V는 측정된 속도를 나타내며 Ve는 속도에러를 나타낸다. 또한, f(.)는 위치제어기를 나타내고, g(.)는 속도제어기를 나타낸다.
즉, 본 발명의 장치는 지령위치(yr)에서 측정위치(y)를 감산하여 위치오차(ye)를 출력하는 위치오차 산출기(20)와, 위치오차(ye)를 입력하여 소정 오차(y1)보다 크면 소정 크기로 포화시키고, 작으면 선형제어따라 위치를 제어하며 이에 따른 지령속도(Vr)를 출력하는 위치제어기(22)와, 지령속도(Vr)에서 측정속도(V)를 감산하여 속도오차(Ve)를 산출하는 속도오차 산출기(24)와, 속도오차(Ve)를 입력하여 속도를 제어하는 속도제어기(26)와, 속도제어기(26)의 출력을 검출하여 측정속도(V)를 산출하는 속도측정부(28)와, 속도측정부(28)의 출력을 입력하여 측정위치(y)를 산출하는 위치측정부(30)를 구비한다. 이러한 본 발명의 장치가 수행하는 기능을 수학적으로 표현하면 다음 식 6∼8과 같다.
또한,으로 ye = y1인 곳에서 f(.)를 연속이 되도록하기 위한 보정치이다.
또한,이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 광자기 디스크 드라이브의 구동계통에서 사용되어 타임 방방제어에 의해 억세스속도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 광자기 디스크 드라이브의 구동제어계에 있어서, 지령위치에서 측정위치를 감산하여 위치오차를 출력하는 위치오차 산출기; 상기 위치오차를 입력하여 소정 오차보다 크면 소정크기로 포화시키고, 작으면 선형제어따라 위치를 제어하며 이에 따른 지령속도를 출력하는 위치제어기; 상기 지령속도에서 측정속도를 감산하여 속도오차를 산출하는 속도오차 산출기; 상기 속도오차를 입력하여 속도를 제어하는 속도제어기; 상기 속도제어기의 출력을 검출하여 측정속도를 산출하는 속도측정부; 및 상기 속도측정부의 출력을 입력하여 측정위치를 산출하는 위치측정부를 구비한 것을 특징으로 하는 방방제어기를 이용한 위치제어장치.
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