KR100475121B1 - 디스크 드라이브의 안착 서보 제어 방법 및 장치 그리고이에 적합한 ｖｃｍ 액튜에이터의 가속도 상수 추정 방법및 이에 적합한 장치들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 드라이브의 서보 제어 장치에 관한 것으로 특히, 트랙 탐색 시 헤드를 목적 트랙으로 가능한 안정되고 신속하게 이동시키기 위한 고속 안착 서보 제어 장치 및 이에 적합한 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치는 PES(Position Error Signal) 신호로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정하는 상태 추정기; 헤드의 위치 정보, 속도 정보에 소정의 상태 궤환 이득을 각각 적용하여 제어 신호를 발생시키는 상태 궤환 이득기; 안착 서보 제어 모드가 시작되는 시점에서 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보, 이전 제어 입력 정보를 사용하여 극점을 상쇄하기 위한 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생기; 상기 상태 궤환 이득기의 출력, 상기 상태 추정기에서 제공되는 외란 정보, 그리고 상기 펄스 발생기에서 발생된 펄스 신호를 가산하여 VCM 액튜에이터에 제공되는 제어 입력 정보를 발생하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치는 전력 증폭기의 동적 특성, 제어 신호 지연의 영향 등 실제적인 요소들을 제어기 설계 시에 고려하므로써 극점들을 효과적으로 소거하여 안착 서보의 응답성을 개선하는 효과를 가진다.

Description

디스크 드라이브의 안착 서보 제어 방법 및 장치 그리고 이에 적합한 ＶＣＭ 액튜에이터의 가속도 상수 추정 방법 및 이에 적합한 장치들{Method for controlling a settling servo of disc drive, method for estimation a coefficient of accelation of VCM actuator and apparatuses therefor}

본 발명은 디스크 드라이브의 서보 제어 장치에 관한 것으로 특히, 트랙 탐색 시 헤드를 목적 트랙으로 가능한 안정되고 신속하게 이동시키기 위한 고속 안착 서보 제어 방법 및 장치, VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정 방법 그리고 이에 적합한 장치들에 관한 것이다.

디스크 드라이브는 정보 저장에 사용되는 마그네틱 기록 장치로서 동심원형의 디스크(통상 미디어(media)라 함)가 복수개 겹쳐진 형태를 가진다. 정보는 디스크의 표면에 형성된 동심원형의 트랙에 기록된다. 규칙적인 방법으로의 데이터 저장 및 검색을 도모하기 위하여 디스크의 트랙은 섹터라고 불려지는 블록들로 구획화된다. 이 섹터들의 위치 정보는 실린더(또는 트랙), 헤드(디스크의 각 표면을 액세스하기 위한 장치) 및 섹터 번호라 불리는 고유한 식별자들에 의해 표현된다.

디스크는 스핀들 모터에 의해 회전되고, 정보는 액튜에이터 아암(actuator arm)에 장착되는 읽기/쓰기 헤드들에 의해 액세스된다.

디스크 드라이브는 두 가지 모드중의 하나로 운용된다. 첫 번째는 탐색 모드(seek mode)로서 헤드를 초기 트랙에서 목표 트랙으로 이동시키는 모드이고, 두 번째는 추적 모드(following mode)로서 헤드가 목표 트랙에 도착한 후에 트랙을 따라 추종하는 모드이다.

디스크 드라이브에서 트랙 탐색 제어의 목적은 헤드를 현재 위치에서 목적 위치까지 가능한 신속하게 이동시키기 위한 것이다. 일반적으로 트랙 탐색 제어에는 두 가지 제어모드가 사용되는데 하나는 가감속 제어 모드(accelation/decelation control mode)이고 다른 하나는 안착제어 모드(settling control mode)이다. 이러한 트랙 탐색 제어에 관해서는 미합중국 특허 6,118,616호(200. 9. 12 공개), 6,046,878호(2000. 4. 4 공개), 대한민국 특허공개 2001-41307(2001. 5. 15 공개), 대한민국 특허공개 1997-71731(1997. 11. 7 공개) 등에 개시되고 있다.

가감속제어 모드는 헤드를 목적트랙(target track) 근처까지 이동시키기 위하여 VCM 액튜에이터를 가속 및 감속하기 위한 것이고, 안착제어 모드는 가감속 제어 이후에 헤드를 목적 트랙의 중앙으로 신속 정확하게 유도하기 위한 것이다.

그런데 안착제어모드가 시작되는 시점에서의 헤드의 현재 속도 및 현재 위치는 탐색거리 및 방향에 따라 변동하게 되고 이러한 초기 값 변동에 따라 트랙 중앙을 기준으로하여 오버슈트(overshoot) 혹은 언더슈트(undershoot)가 발생하여 안착 시간이 늘어나고 Off-track Writing 과 같은 치명적인 에러가 발생할 수도 있게 된다.

따라서 헤드의 현재 상태에 무관하게 Overshoot 혹은 Undershoot 현상 없이 신속 정확하게 헤드를 트랙의 중앙으로 유도할 수 있는 새로운 안착 서보 제어기 개발이 필요하다.

종래 기술에서는 영점추가에 의한 극점 소거 기법을 사용하여 안착 서보의 성능을 개선하고자 하였다.

영점추가에 의한 정확한 극점 소거를 위해서는 VCM 액튜에이터 및 안착 서보 제어 장치에 대한 정확한 정보들이 필요하다. 그러나 종래 기술에서는 전력증폭기의 동적 특성, 마이크로프로세서의 연산에 의하여 발생하는 제어신호 지연의 영향 등 실제적인 요소가 제어기 설계에 반영되지 않아 극점소거의 정확성이 떨어지게 된다.

그리고 종래 기술 사용 시 극점소거를 위하여 VCM 액튜에이터에 인가되는 펄스 신호가 크게 나타나 VCM 액츄에이터의 고주파 진동 모드를 자극하여 진동 현상을 유발할 수가 있다.

VCM 액츄에이터의 가속도 상수는 제작 편차 때문에 드라이브마다 다르고 또한 동일 드라이브 내에서도 액츄에이터의 위치, VCM 전류의 방향, 주변 온도에 따라 달라지게 된다.

이러한 파라미터 변동이 종래 기술에서는 반영되지 않아 영점에 의한 극점 소거의 정확도가 떨어지게 된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 탐색 거리 및 방향에 상관 없이 트랙 탐색 시 헤드를 목적 트랙의 중앙으로 신속 정확하게 유도하기 위한 안착 서보 제어 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 안착 서보 제어 방법에 적합한 안착 서보 제어 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하드디스크 드라이브의 안착 서보 제어 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 서보 제어 장치에 적합한 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정/보상 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기의 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정 방법에 적합한 디스크 드라이브를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 안착 서보 제어 방법의 일 실시예는

하드디스크 드라이브의 안착 서보가 시작되는 시점에서 느린 극점을 소거하기 위하여 VCM 액튜에이터에 펄스 신호를 인가하는 안착 서보 제어 방법에 있어서,

상기 펄스 신호의 크기는 헤드의 초기 위치 정보와 초기 속도 정보뿐만 아니라, 초기 VCM 전류 정보, 초기 외란 정보, 그리고 이전 제어 입력들 중의 적어도 하나를 참조하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 안착 서보 제어 방법의 다른 실시예는

하드디스크 드라이브의 안착 서보가 시작되는 시점에서 느린 극점을 소거하기 위하여 VCM 액튜에이터에 펄스 신호를 인가하는 안착 서보 제어 방법에 있어서,

안착 서보 제어가 시작되는 시점에서부터 PES의 여러 샘플 기간에 걸쳐서 펄스 신호를 연속적으로 인가하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 안착 서보 제어가 시작되는 시점에서부터 PES 신호의 두 샘플 기간에 걸쳐서 펄스 신호를 연속적으로 인가된다.

또한, 펄스 신호의 크기는 헤드의 초기 위치 정보와 초기 속도 정보뿐만 아니라, 초기 VCM 전류 정보, 초기 외란 정보, 그리고 이전 제어 입력들 중의 적어도 하나를 참조하여 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 첫 번째 샘플 구간에 인가되는 펄스 신호의 크기와 두 번째 샘플 구간에 인가되는 펄스 신호의 크기는 모두 PES 신호의 첫 번째 샘플에 근거하여 결정되는 것이 바람직하지만, 첫 번째 샘플 구간에 인가되는 펄스 신호는 PES 신호의 첫 번째 샘플에 근거하여 결정되고, 두 번째 샘플 구간에 인가되는 펄스 신호는 PES 신호의 두 번째 샘플에 근거하여 결정되는 것도 가능하다.

상기의 또 다른 목적을 달성하는 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치는

PES(Position Error Signal) 신호로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정하는 상태 추정기;

헤드의 위치 정보, 속도 정보에 소정의 상태 궤환 이득을 각각 적용하여 제어 신호를 발생시키는 상태 궤환 이득기;

안착 서보 제어 모드가 시작되는 시점에서 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보뿐만 아니라 VCM 전류 정보, 외란 정보, 그리고 이전 제어 입력 정보들 중의 적어도 하나를 사용하여 극점을 상쇄하기 위한 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생기;

상기 상태 궤환 이득기의 출력, 상기 상태 추정기에서 제공되는 외란 정보, 그리고 상기 펄스 발생기에서 발생된 펄스 신호를 가산하여 VCM 액튜에이터에 제공되는 제어 입력 정보를 발생하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 또 다른 목적을 달성하는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 드라이브 제어 방법은

PES(Position Error Signal) 신호로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정하는 상태 추정기; 헤드의 위치 정보, 속도 정보에 소정의 상태 궤환 이득을 각각 적용하여 제어 신호를 발생시키는 상태 궤환 이득기; 안착 서보 제어 모드가 시작되는 시점에서 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보, 이전 제어 입력 정보를 사용하여 극점을 상쇄하기 위한 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생기; 상기 상태 궤환 이득기의 출력, 상기 상태 추정기에서 제공되는 외란 정보, 그리고 상기 펄스 발생기에서 발생된 펄스 신호를 가산하여 VCM 액튜에이터에 제공되는 제어 입력 정보를 발생하는 가산기를 포함하는 디스크 드라이브에 있어서,

안착 제어 모드가 시작되면 먼저, 헤드의 위치 신호인 PES 신호를 얻는 과정;

PES 신호를 상기 상태 추정기에 입력하여 헤드의 위치, 헤드의 속도, VCM 전류, 외란을 결정하는 과정;

상기 상태 추정기의 출력을 상기 상태 궤환 이득기에 입력하여 제어 신호를 얻는 과정;

안착 제어 모드의 첫 번째 PES 샘플이라면 상기 상태 추정기에서 출력되는 헤드의 위치, 속도, VCM 전류, 외란, 이전 제어 입력 값을 상기 펄스 발생기에 입력하여 극점을 소거하기 위한 펄스 신호를 발생하고, 상기 펄스 신호와 상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호 및 상기 상태 추정기에서 출력되는 외란을 상기 가산기에 입력하여 제어 입력 신호를 결정하며, 이를 VCM 액튜에이터를 구동하는 전력 증폭기에 인가하고 PES 신호의 한 샘플을 기다려 상기 PES 신호를 얻는 과정으로 복귀하는 과정;

안착 제어 모드의 두 번째 PES 샘플이라면 상기 상태 추정기에서 출력되는 헤드의 위치, 속도, VCM 전류, 외란, 이전 제어 입력 값을 상기 펄스 발생기에 입력하여 극점을 소거하기 위한 펄스 신호를 발생하고, 상기 펄스 신호와 상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호와 상기 상태 추정기에서 출력되는 외란을 상기 가산기에 입력하여 제어 입력 신호를 결정하고, 이를 상기 전력 증폭기에 인가하고 PES 신호의 한 샘플을 기다려 상기 PES 신호를 얻는 과정으로 복귀하는 과정;

안착 제어 모드의 두 번째 PES 샘플도 아니라면 상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호 및 상기 상태 추정기에서 출력되는 외란을 상기 가산기에 입력하여 제어 입력 신호를 결정하고, 이를 상기 전력 증폭기에 인가하고 PES 신호의 한 샘플을 기다려 상기 PES 신호를 얻는 과정으로 복귀하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 안착 제어 모드의 두 번째 PES 샘플이라면 첫 번째 PES 샘플에 근거하여 결정된 크기를 가지는 펄스 신호를 발생하고, 상기 펄스 신호와 상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호와 상기 상태 추정기에서 출력되는 외란을 상기 가산기에 입력하여 제어 입력 신호를 결정하고, 이를 상기 전력 증폭기에 인가하는 것이 바람직하다.

상기의 다른 목적을 달성하는 본 발명의 일 실시예에 따른 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정/보상 방법은

디스크 드라이브의 VCM 액튜에이터 가속도 상수를 추정하는 방법에 있어서,

디스크상에서 균일한 거리만큼 이격된 대표 트랙들을 선정하는 과정; 및

VCM 액튜에이터에 전류를 인가함에 의해 헤드를 대표 트랙들 사이에서 이동시키면서 가속도 상수값을 추정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 또 다른 목적을 달성하는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 드라이브는

PES(Position Error Signal) 신호로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정하는 상태 추정기;

헤드의 위치 정보, 속도 정보에 소정의 상태 궤환 이득을 각각 적용하여 제어 신호를 발생시키는 상태 궤환 이득기;

상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호와 상기 상태 추정기에서 제공되는 외란 정보를 가산하여 VCM 액튜에이터에 제공되는 제어 입력 정보를 발생하는 가산기; 상기 상태 추정기에서 출력되는 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보를 이용하여 VCM 액튜에이터의 가속도 상수를 추정하거나 추정된 가속도 상수를 출력하는 가속도 상수 식별기; 및

상기 가산기의 출력에 대표 가속도 상수 값 과 간의 비율을 적용시켜 VCM 액튜에이터의 가속도 상수의 변동을 보상하는 가속도 상수 변동 보상기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 또 다른 목적을 달성하는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 드라이브의 서보 제어 방법은

디스크 드라이브의 서보 제어 방법에 있어서,

헤드를 디스크상에서 선정된 대표 트랙들 사이에서 이동시키는 과정;

PES신호를 읽고 상태 추정기로부터 위치 값, 속도 값, 외란 값을 취하여 VCM 액튜에이터를 구동하기 위한 제어 입력 신호를 산출하는 과정;

가속도 상수 추정 모드가 Set되어 있다면 제어 입력 신호에 1을 곱하여 VCM 액튜에이터에 인가하고, 상태 추정기로부터 가속도 상수 추정에 필요한 속도 값, VCM 전류 값, 외란 값, 제어 입력 값, 이전 제어 입력 값을 취하여 메모리에 저장하며, 추정용 데이터 샘플수가 N개라면 N 개 샘플의 데이터를 이용하여 가속도 상수 값을 계산하여 메모리에 저장하는 과정;

모든 대표 트랙에 대하여 가속도 추정 작업이 완료되었다면 가속도 상수 추정 모드를 Clear 하는 과정;

가속도 상수 추정 모드가 Set되지 않았다면 가속도 상수 보상을 위하여 현재 트랙에 해당하는 가속도 상수 추정값을 상기 메모리부터 읽어오는 과정; 및

제어 입력 신호에 대표 가속도 상수값과 추정 값 사이의 비율을 곱하여 VCM 액튜에이터에 인가하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 느린 극점을 정확하게 소거함으로써 안착성능을 현격하게 향상시킬 수 있는 안착 서보 제어 방법 및 장치를 제안한다. 극점들을 효과적으로 소거하기 위하여 전력증폭기의 동적 특성, 제어 신호 지연의 영향 등 실제적인 요소들을 제어기 설계 시에 고려하였다. 그리고 크기가 큰 펄스 신호의 인가에 의하여 유발될 수 있는 VCM 액튜에이터의 진동 현상을 방지하기 위하여 인가되는 펄스 신호의 크기를 조절하는 방법 또한 제시하였다. 그리고 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 변동에 대한 제어기의 강인성을 위하여 가속도 상수 변동을 정확히 측정하여 그러한 변동을 보상하는 적응 제어 기법도 제시하였다.

도 1은 종래의 하드디스크 드라이브(10)의 구성을 보이는 것이다. 드라이브(10)는 스핀들 모터(14)에 의하여 회전되는 적어도 하나의 자기 디스크(12)를 포함하고 있다. 드라이브(10)는 디스크 표면(18)에 인접되게 위치한 헤드(16)를 또한 포함하고 있다.

헤드(16)는 각각의 디스크(12)의 자계를 감지하고 자화시킴으로써 회전하는 디스크(12)에서 정보를 읽거나 기록할 수 있다. 전형적으로 헤드(16)는 각 디스크 표면(18)에 결합되어 있다. 비록 단일의 헤드(16)로 도시되어 설명되어 있지만, 이는 디스크(12)를 자화시키기 위한 기록용 헤드와 디스크(12)의 자계를 감지하기 위한 분리된 읽기용 헤드로 이루어져 있다고 이해되어야 한다. 읽기용 헤드는 통상 자기 저항(MR : Magneto-Resistive) 소자로 구성되어 진다.

헤드(16)는 슬라이더(20)에 통합되어 질 수 있다. 슬라이더(20)는 헤드(16)와 디스크 표면(18)사이에 공기 베어링(air bearing)을 생성시키는 구조로 되어 있다. 슬라이더(20)는 헤드 짐벌 어셈블리(22)에 결합되어 있다. 헤드 짐벌 어셈블리(22)는 보이스 코일(26)을 갖는 엑츄에이터 암(24)에 부착되어 있다. 보이스 코일(26)은 보이스 코일 모터(VCM : Voice Coil Motor 30)를 특정하는 마그네틱 어셈블리(28)에 인접되게 위치하고 있다. 보이스 코일(26)에 공급되는 VCM 전류는 베어링 어셈블리(32)에 대하여 엑츄에이터 암(24)을 회전시키는 토오크를 발생시킨다. 엑츄에이터 암(24)의 회전은 디스크 표면(18)을 가로질러 헤드(16)를 이동시킨다.

정보는 전형적으로 디스크(12)의 환상 트랙(34) 내에 저장된다. 각 트랙(34)은 일반적으로 복수의 섹터를 포함하고 있다. 각 섹터는 데이터 필드(data field)와 식별 필드(identification field)를 포함하고 있다. 식별 필드는 섹터 및 트랙(실린더)을 식별하는 그레이 코드(Gray code)로 구성되어 있다. 또한, 트랙에는 헤드의 정확한 위치를 판별하기 위한 서보 마크가 주기적으로 기록되어 있다. 헤드(16)는 다른 트랙에 있는 정보를 읽거나 기록하기 위하여 디스크 표면(18)을 가로질러 이동된다. 트랙을 가로질러 헤드를 이동시키는 것을 일반적으로 시크 루틴이라 부른다.

도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 하드디스크 드라이브(10)를 제어할 수 있는 시스템(40)을 보인다. 시스템(40)은 리드/라이트(R/W) 채널 회로(44) 및 프리-앰프 회로(46)에 의하여 헤드(16)에 결합된 콘트롤러(42)를 포함하고 있다. 콘트롤러(42)는 디지털 신호 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러 등이 된다.

콘트롤러(42)는 디스크(12)로부터 읽거나 또는 디스크(12)에 정보를 기록하기 위하여 읽기/쓰기 채널(44)로 제어신호를 공급한다. 정보는 전형적으로 R/W 채널(44)로부터 호스트 인터페이스 회로(47)로 전송된다. 호스트 인터페이스 회로(47)는 퍼스널 컴퓨터와 같은 시스템에 인터페이스하기 위하여 디스크 드라이브를 허용하는 버퍼 메모리 및 제어 회로를 포함하고 있다.

콘트롤러(42)는 보이스 코일(26)에 VCM 전류를 공급하는 VCM 구동 회로(48)에 또한 결합되어 있다. 콘트롤러(42)는 VCM의 여기 및 헤드(16)의 움직임을 제어하기 위하여 구동 회로(48)로 제어신호를 공급한다.

R/W 채널 회로(44)는 재생 모드에서는 헤드(16)로부터 읽혀져 프리 앰프 회로(46)에서 증폭된 아날로그 신호를 호스트 컴퓨터(도면에 미도시)가 판독할 수 있는 디지털 신호로 변조시켜 호스트 인터페이스 회로(47)로 출력하고, 호스트 컴퓨터로부터 사용자 데이터를 호스트 인터페이스 회로(47)를 통하여 수신하여 디스크에 기록할 수 있도록 기록 전류로 변환시켜 프리 앰프 회로(46)로 출력시키도록 신호처리를 실행한다.

콘트롤러(42)는 읽기 전용 메모리(ROM : Read Only Memory) 또는 플레쉬 메모리 소자(50)와 같은 비휘발성 메모리 및 랜덤 액세스 메모리(RAM : Random Access Memory)(52)에 결합되어 있다. 메모리(50, 52)는 소프트웨어 루틴을 실행시키기 위하여 콘트롤러(42)에 의하여 사용되어지는 명령어 및 데이터를 포함하고 있다. 소프트웨어 루틴의 하나로서 한 트랙에서 다른 트랙으로 헤드(16)를 이동시키는 시크 루틴을 포함한다. 시크 루틴은 헤드(16)를 정확한 트랙으로 이동시키는 것을 보증하기 위한 서보 제어 루틴을 포함하고 있다.

도 3은 탐색 모드에서의 헤드 속도의 변화를 보이는 그래프이다. 도 3에 도시된 그래프는 헤드가 초기 트랙 x0로부터 이동을 시작하여 목표 트랙 xt에 안착되는 탐색 동작 동안 헤드 속도의 변화를 보이며, 초기 트랙 x0부터 전이점 x4(목표 트랙 x0에서 소정의 거리 예를 들어 1트랙만큼 떨어진 곳)까지는 가감속 제어 모드로 제어되고, 전이점 x4부터 목표 트랙 xt까지는 안착 제어 모드로 제어된다.

헤드를 트랙 x0으로부터 전이점 x4까지 이동시키는 가감속 제어 모드에 있어서 먼저, 헤드는 트랙 x0을 떠난 후 최대 속도(Vmax)까지 가속되고, 감속 전환점 x3까지 최대 속도(Vmax)를 유지한다. 감속 전환점 x3는 목표 트랙 xt으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치 예를 들면 목표 트랙 xt로부터 16트랙 떨어진 위치로 선정된다. 헤드가 감속 전환점 x3를 지난 후에는 감속되고, 전이점 x4에 도달한 후에는 안착 제어 모드로 전이한다. 안착 제어 모드에서는 가능한 한 단 시간내에 헤드를 목표 트랙 xt상에 안착시키려 한다.

도 4는 트랙 탐색 모드에서 VCM 액튜에이터에 인가되는 VCM 전류의 변화를 보이는 그래프이다. 초기 트랙 x0을 떠나 목표 트랙 xt를 향해 헤드를 가속하도록 초기에 큰 VCM 전류가 VCM 액튜에이터에 인가된다. 헤드의 이동 속도가 Vmax에 도달하면, 이 속도를 유지하기 위해 상대적으로 작은 VCM 전류가 요구된다. 감속 전환점 x3에 도달하면 목표 트랙 xt까지 헤드를 감속시키기 위하여 반대 극성의 큰 VCM 전류가 VCM 액튜에이터에 인가된다.

헤드가 목표 트랙 xt에서 소정 거리 만큼 떨어진 전이점 x4에 도달하면 서보 회로는 가감속 제어 모드에서 안착 제어 모드로 전이되고, 서보 제어 장치는 가능한 한 단 시간 내에 헤드를 목표 트랙 xt상에 안착시키려 한다.

이때 가감속 제어 모드에서 안착 제어 모드로 전이하는 전이점 x4에서 헤드는 바람직하게는 도 3에 도시된 바와 같이 속도(Vs)를 가져야 한다.

그렇지만 안착 제어 모드가 시작되는 시점에서의 헤드의 초기 속도 및 초기 위치는 탐색 거리 및 방향에 따라 변동하게 되고 이러한 초기 값 변동에 따라 트랙 중앙을 기준으로하여 오버슈트(overshoot) 혹은 언더슈트(undershoot)가 발생하여 안착 시간이 늘어나고 오프트랙 기록(Off-track Writing)과 같은 치명적인 에러가 발생할 수도 있게 된다.

도 5는 전이점에서의 언더슈트 및 오버슈트에 의한 헤드의 이동 궤적을 보이는 그래프이다. 전이점 x4에서 헤드의 초기 속도가 너무 낮을 때는(V<Vs, V는 헤드의 속도) 도 5의 언더슈트 궤적 곡선(502)이 나타내게 되며, 이때 헤드는 목표 트랙에 안착하기에 충분하지 못한 속도를 가지게 된다. 반대로 전이점에서 헤드의 초기 속도가 너무 높을 때는(V>Vs) 도 5의 오버슈트 궤적 곡선(504)이 나타나게 되며, 이때 헤드는 트랙의 중심에 대해 바람직하지 않게 진동하게 된다.

도 6은 종래의 안착 서보 제어 장치의 구성을 보이는 블록도이다. 도 6에 도시된 장치는 본 출원인에 의해 출원된 미합중국 특허 us 6,118,616호에 개시된 것이다. 도 6에 도시된 장치는 상태 추정기(state estimator)(62), 상태 궤환 이득기들(64a, 64b), 가산기들(66a, 66b)를 구비하며, 극점 제거 기능을 갖지 않는다.

상태 추정기(62)는 PES(Position Error Signal)로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, 외란 정보를 추정하기 위한 것이고, 상태 궤환 이득기들(64a, 64b)은 위치 정보 및 속도 정보에 각각의 이득들()을 곱하여 제어 입력을 인가하기 위한 것이다. 여기서, , , 그리고 는 각각 상태 추정기(62)에 의해 추정된 위치 정보, 추정된 속도 정보, 그리고 추정된 외란 정보이다.

VCM 액튜에이터(68)에 인가되는 제어 입력은 상태 궤환에 의하여 얻어지는 일반적인 제어 입력이다.

가산기들(66a, 66b)은 상태 궤환 이득기들(64a, 64b)의 출력들과 상태 추정기(62)에 의해 추정된 외란 정보를 가산한다.

도 7은 종래의 안착 서보 제어 장치의 다른 구성을 보이는 블록도이다. 도 7에 도시된 장치는 도 6에 도시된 장치와는 달리 극점 제거 기능을 가진다. 즉, 도 7에 도시된 장치는 안착 서보 제어 장치의 응답성을 높이기 위하여 느린 극점(pole)을 상쇄시키는 영점을 발생하기 위한 펄스 신호를 인가하는 것을 특징으로 한다.

서보 제어 장치는 그것의 특성상 느린 극점을 포함하며, 이 느린 극점은 안착 서보 제어 장치의 응답을 느리게 하는 원인이 된다.

도 8은 VCM 액튜에이터의 이득-위상 특성을 보이는 보드선도(bode plot)이다. 도 8에 도시한 그래프에서 보여지는 것처럼 주파수 fo(극점)에서 공진이 일어난다. 따라서 VCM 액튜에이터에 발진 현상이 나타나므로 정밀한 안착 서보 제어가 불가능해지고 부정확한 위상 보상이 이루어지며 쇼크에 약한 문제점이 있다.

도 7에 도시된 장치는 안착 제어 모드의 초기에 인가되는 펄스 신호에 의해 발생되는 영점에 의해 느린 극점을 상쇄시켜서 안착 서보 제어 장치의 응답을 개선한다.

도 7에 도시된 장치는 상태 추정기(state estimator)(72), 상태 궤환 이득기(74), 펄스 발생기(76), 가산기(78)를 구비한다.

상태 추정기(72)는 PES(Position Error Signal)로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, 외란 정보를 추정하기 위한 것이고, 상태 궤환 이득기(74)는 위치 정보 및 속도 정보에 각각의 이득을 곱하여 제어 입력을 인가하기 위한 것이다. 여기서, , , 그리고 는 각각 n번째 샘플 구간에서 상태 추정기(72)에 의해 추정된 위치 정보, 추정된 속도 정보, 그리고 추정된 외란 정보이다.

펄스 발생기(76)는 안착 서보 모드가 시작되는 시점에서 펄스를 발생시키는 기능을 한다. 여기서 펄스의 크기는 다음의 수학식 1에 나타난 바와 같이 안착 서보 모드가 시작되는 시점의 초기 위치 정보 및 초기 속도 정보 에 특정한 상수들()을 각각 곱하여 얻어지게 된다.

여기서 은 크기가 1인 펄스 신호를 나타내고 시간 0은 안착 서보 모드가 시작되는 시점을 나타낸다.

VCM 액튜에이터(82)에 인가되는 제어 입력은 상태 궤환에 의하여 얻어지는 일반적인 제어 입력과 펄스 발생기(76)에서 만들어진 펄스 신호(수학식 1의 펄스 신호)와의 합으로 주어진다. 상태 추정기(72)는 PES 신호로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, 외란 정보를 추정한다. 이러한 세 가지 정보에 각각 상태 궤환 제어 이득이 곱해져서 상태 궤환 제어 입력이 된다.

펄스 발생기(76)는 안착 서보 모드가 시작되는 시점에서 상태 추정기(72)로부터 헤드의 초기 위치 및 초기 속도 정보를 얻어내고, 수학식 1에 표현된 바와 같이 미리 결정된 특정한 상수들()을 곱하여 펄스를 발생시킨다.

가산기(78)는 상태 궤환 이득기(74)의 출력, 상태 추정기(72)에 의해 추정된 외란 정보 그리고 펄스 발생기(76)에서 출력되는 펄스 신호 를 가산한다.

VCM 액튜에이터(82)에 펄스 신호 을 인가하는 이유는 영점을 추가하여 반응이 느린 극점을 소거함으로써 위치 응답 성능을 개선하기 위한 것이다. 발생된 펄스 신호는 가산기(78)를 통하여 상태 궤환 제어 신호에 더해져서 최종적인 제어 신호가 되고 전력증폭기(80)를 통하여 해당 크기의 VCM 전류가 VCM 액튜에이터(82)에 공급된다.

도 7에 도시된 장치와 같은 종래의 안착 서보 제어 장치는 영점추가에 의한 극점 소거 기법을 사용하여 안착 서보의 성능을 개선하고자 하였다. 영점추가에 의한 정확한 극점 소거를 위해서는 안착 서보 제어 장치에 대한 정확한 정보가 필요하다.

그러나 종래 기술에서는 전력증폭기의 동적 특성, 마이크로프로세서 혹은 디지털 시그널 프로세서의 연산에 의하여 발생하는 제어신호 지연의 영향 등 실제적인 요소가 제어기 설계에 반영되지 않아 극점소거의 정확성이 떨어지게 된다. 그리고 극점소거를 위하여 인가되는 펄스 신호의 크기가 커서 VCM 액튜에이터(82)의 고주파 진동 모드를 자극하여 진동 현상을 유발할 수가 있다.

특히, 디스크의 외주 영역과 같이 기록 밀도가 높아지거나 서보 마크가 조밀할수록 펄스 신호의 크기가 커지기 때문에 진동 현상은 더욱 심각한 문제가 된다.

한편, VCM 액츄에이터(82)의 가속도 상수는 하드디스크 드라이브마다의 편차 때문에 드라이브마다 다르고 또한 동일 드라이브 내에서도 VCM 액츄에이터(82)의 위치, VCM 전류의 방향, 주변 온도에 따라 달라지게 된다. 이러한 파라미터 변동이 종래 기술에서는 반영되지 않아 서보 제어의 정확도가 떨어지게 된다.

본 발명에서는 느린 극점을 정확하게 소거함으로써 안착성능을 현격하게 향상시킬 수 있는 개선된 안착 서보 제어 방법 및 장치를 제안한다. 극점들을 효과적으로 소거하기 위하여 전력증폭기의 동적 특성, 제어 신호 지연의 영향 등 실제적인 요소들을 제어기 설계 시에 고려하였다.

그리고 크기가 큰 펄스 신호의 인가에 의하여 유발될 수 있는 VCM 액튜에이터의 진동 현상을 방지하기 위하여 인가되는 펄스 신호의 크기를 조절하는 방법 또한 제시하였다.

그리고 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 변동에 대한 제어기의 강인성을 위하여 가속도 상수 변동을 정확히 측정하여 그러한 변동을 적응적으로 보상하는 가속도 상수 추정/보상 방법 및 이에 적합한 장치도 제시하였다.

본 발명에 따른 안착 서보 제어 방법은 안착 제어 모드가 시작되는 시점에서 느린 극점을 소거하기 위하여 인가하는 펄스 신호의 크기를 결정함에 있어서, 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보, 초기 VCM 전류 정보, 초기 외란 정보, 이전 제어 입력들을 참조하여 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 안착 서보 제어 방법은 안착 제어 모드가 시작되는 시점에서 PES의 여러 샘플 기간 동안 연속적으로 펄스 신호를 인가함으로써 VCM 액튜에이터의 기계적인 진동을 억제하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 샘플 기간이란 PES 신호가 샘플링되는 기간을 말하며, 바람직하게는 두 샘플 기간동안 연속적으로 펄스 신호를 인가한다. 또한, 첫 번째 샘플 기간에 인가되는 첫 번째 펄스 신호의 크기와 두 번째 샘플 기간에 인가되는 두 번째 펄스 신호의 크기는 바람직하게는 동등하지만 다를 수도 있다.

도 9는 본 발명에 따른 안착 서보 제어 방법의 구체적인 실시예를 보이는 흐름도로서, 안착 서보 제어가 시작되는 시점으로부터 PES 신호의 두 샘플 기간 동안 연속적으로 펄스 신호들을 인가하고, 각각의 펄스 신호의 크기들은 동일한 것을 보이는 예이다.

안착 제어 모드가 시작되면 먼저, 헤드의 위치 신호인 PES 신호를 얻는다.(s902)

PES 신호를 이용하여 헤드의 위치, 속도, VCM 전류, 외란들을 결정한다.(s904)

얻어진 헤드의 위치, 속도, 외란 값에 소정의 제어 이득을 각각 곱하고 합산하여 상태 궤환 제어 신호를 얻는다.(s906)

안착 제어 모드의 첫 번째 및 두 번째의 PES 샘플 구간이라면 펄스 신호를 발생하고, 이를 제어 입력 신호에 가산하여 VCM 액튜에이터를 구동하는 전력 증폭기에 인가한다.(s908)

구체적으로 안착 제어 모드의 첫 번째 PES 샘플이라면 상태 궤환기에서 출력되는 헤드의 위치, 속도, VCM 전류, 외란, 이전 제어 입력 값에 미리 정해진 이득 상수들을 각각 곱하여 펄스 신호의 크기를 결정하고, 이를 메모리에 저장한다.

결정된 크기를 가지는 펄스 신호를 상태 궤환 제어 신호에 합산하여 최종적인 제어 입력 신호를 결정하고 이를 VCM 액튜에이터를 구동하는 전력 증폭기에 인가한다.

만일, 안착 제어 모드의 두 번째 PES 샘플이라면 메모리에 저장된 펄스 신호의 크기(첫 번째 PES 샘플에 근거하여 결정된 펄스 신호의 크기)를 참조하여 두 번째 펄스 신호를 발생하고, 이를 상태 궤환 제어 신호에 합산하여 최종적인 제어 입력 신호를 결정하고, 이를 전력 증폭기에 인가한다.

두 번째 PES 샘플도 아니라면 상태 궤환 제어 신호를 최종적인 제어 입력 신호로 결정하고, 이를 전력 증폭기에 인가한다.

도 9에 도시된 흐름도에 있어서 안착 제어 모드의 첫 번째 샘플 기간 및 두 번째 샘플 기간에서 인가되는 펄스 신호의 크기에 대한 상세한 내용은 이하에서 도 10에 도시되는 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 장치를 참조하여 상세히 설명된다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치의 구성을 보이는 블록도이다. 도 10에 도시된 장치는 상태 추정기(92), 상태궤환 이득기(94), 펄스 발생기(96), 가속도 상수 식별기(98), 가산기(100), 가속도 상수 변동 보상기(102)를 포함한다.

상태 추정기(92)는 PES 신호와 이전 제어 입력 정보로부터 헤드의 위치정보, 속도정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정하는 기능을 수행하고, 상태 궤환 이득기(94)는 헤드의 위치정보와 속도정보에 상태 궤환 이득을 각각 곱하여 제어 신호를 발생시키는 기능을 수행한다. 상태 추정기(92)는 헤드가 디스크 상에 형성된 서보 마크를 지날 때마다 발생하는 PES 신호를 입력하며, 이 PES 신호로부터 헤드의 위치정보, 속도정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정 및 출력한다.

그리고 펄스 발생기(96)는 안착 서보 모드가 시작되는 시점에서 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보, 이전 제어입력 정보를 사용하여 2 샘플 구간 동안 펄스를 발생시키는 역할을 한다. 여기서, 샘플 구간(Ts)이란 상태 추정기(92)가 출력을 제공하는 구간으로서 헤드가 어떤 서보 마크에서 다음 서보 마크에 도달하는 시간에 상당한다.

도 11은 도 10에 도시된 펄스 발생기(96)로부터 발생되는 펄스 신호를 보이는 파형도이다. 도 11에 도시된 바와 같이 펄스 발생기는 안착 서보 제어 모드가 시작되는 시점으로부터 2샘플 구간 동안 펄스 신호들을 발생시키며, 각 펄스 신호의 지속 구간은 1샘플 구간이며, 각 펄스 신호의 크기는 바람직하게는 같지만 다를 수도 있다.

그리고 가속도 상수 식별기(98)는 VCM 액튜에이터(106)의 가속도 상수가 주변 환경의 변화에 인하여 변동하더라도 정확하게 가속도 상수 값을 추정하는 기능을 하고, 가속도 상수 변동 보상기(102)는 제어입력에 변동 분의 역수에 해당하는 상수를 곱하여 가속도 상수 변동을 보상하는 기능을 수행한다. 가속도 상수 식별기(98)와 가속도 상수 변동 보상기(102)의 기능은 후술되는 바와 같이 도 13 내지 도 15를 참조하여 상세히 설명된다.

트랙 탐색 시 헤드는 가감속 서보 제어 장치에 의하여 목적 트랙 근처까지 이동하게 되고 그 이후에는 도 10에 도시된 바와 같은 안착 서보 제어 장치에 의하여 목적 트랙의 중앙으로 유도된다.

도 10에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치로부터 출력되는 신호는 다음의 수학식 2로 표현되는 바와 같이 상태 궤환 제어 신호와 펄스 신호의 합으로 구성된다.

상태 궤환 제어 신호는 상태궤환 이득기(94)에서 형성되고 펄스 신호 은 펄스 발생기(96)에서 만들어진다. 펄스 신호 는 다음의 수학식 3에 나타난 바와 같이 안착 제어 모드가 시작되는 시점에서 두 샘플 시간 동안 나타나는 신호로서 오버슈트 혹은 언더슈트 현상을 제거하여 신속 정확한 안착제어 성능을 얻기 위하여 추가되는 신호이다.

여기서, 는 안착 제어 모드 시작 시점의 단위 크기의 펄스 신호를 나타낸다. 수학식 3은 동일한 크기( )의 펄스 신호가 안착 제어 모드가 시작되는 샘플(시간 n=0)과 그 다음 샘플(시간 n=1)에 걸쳐 즉, 연속하여 두 샘플동안 발생된다는 것을 나타낸다.

한편으로, 안착 제어 모드가 시작되는 시점으로부터 첫 번째 샘플(시간 n=0)과 그 다음 샘플(시간 n=1)에 인가되는 펄스 신호들의 크기를 다르게 하는 것도 가능하다. 이 경우에는 동일한 크기의 펄스 신호들을 사용하는 경우에 비하여 펄스의 크기가 커지므로 기계적 진동 및 공진을 유발할 가능성이 있음에 주의하여야 한다.

펄스 신호의 크기()는 안착 제어 모드 시작 시점의 헤드의 위치, 속도, VCM 전류 값, 외란 값, 그 이전 샘플의 제어 입력 값으로부터 다음의 수학식 4와 같이 결정된다.

수학식 4에 의하면 펄스 신호의 크기()를 결정하기 위하여 5개의 변수 (위치값 , 속도값 , VCM 전류값 , 외란값 , 그리고 이전 제어 입력값 을 사용하고 있다. 그러나, 이중 3개의 변수 (초기 위치값 , 초기 속도값 , 초기 VCM 전류값 )만을 사용하더라도 충분한 효과를 얻을 수 있다. 왜냐하면, 초기 외란값 과 이전 제어 입력값 에 곱해지는 이득 상수 와 가 나머지 3개의 이득 상수에 비해 작게 나타나기 때문이다.

수학식 4에서 사용되는 5 개의 상수 값을 결정하는 방법은 다음에서 자세히 설명한다. 수학식 2로 표현되는 제어 신호는 가속도 상수 보상기(92)에 의하여 특정 비율만큼 곱해진 이후 전력증폭기(104)의 입력으로 들어가게 되고, 전력증폭기(104)는 해당하는 VCM 전류를 VCM 액튜에이터(106)에 흘려주게 된다.

여기서 은 안착 제어 모드가 시작되기 직전의 제어 입력을 나타낸다.

상태 추정기(92)는 PES 신호로부터 헤드의 위치, 속도, VCM 전류, 외란 정보를 추정해내는 기능을 한다. 이러한 상태 추정기(92)는 다음과 같은 모델에 기반하여 설계된다.

먼저, 전력증폭기(104)의 동작 특성, 제어 지연 시간, 외란을 고려한 VCM 액튜에이터 모델은 다음의 수학식 5와 같이 주어진다.

여기서, 벡터 는 수학식 6에 의해 표현되는 바와 같이 헤드의 위치 변수 , 헤드의 속도 변수 , VCM 전류 변수 , 외란 변수 , 이전 샘플의 제어입력 변수 로 구성되는 상태변수 벡터를 나타낸다.

그리고 행렬 는 다음과 같이 정의된다.

여기서 상수 는 각각 가속도 상수, 전력 증폭기의 시정수, 샘플링 시간, 제어지연 시간을 나타낸다. 수학식 5 내지 7에 기반하여 상태 추정기(82)는 다음의 수학식 8과 같이 표현된다.

여기서 는 추정치 이득을 나타내고, 은 현재 위치를 나타내고, 는 예측 위치를 나타내며, 그리고 은 예측 오차를 나타낸다. 또한, 는 추정치를 나타내고, 는 예측치를 나타낸다. 예측치는 현재 상태에서 다음 상태를 예측한 값이다.

다음에는 수학식 4에서의 펄스 신호의 크기를 결정하는 방법을 제시한다. 먼저 제안한 수학식 2 내지 4로 주어지는 안착 서보 제어 장치의 사용할 때 제어계의 응답은 다음의 수학식 9로 주어진다.

여기서, 벡터 는 수학식 10으로 표현되는 바와 같이 상태 궤환 이득으로 구성되는 벡터이다.

수학식 10을 Z-변환하여 헤드의 위치 응답을 구하면 다음과 같다.

수학식 11의 우변에서 첫 번째 항은 초기 상태변수 값에 의한 응답을 나타내고, 두 번째 항은 펄스 신호에 의한 응답을 나타낸다.

수학식 11로부터 영점은 상태변수 초기 값 X(0)~와 펄스 신호의 크기 에 의하여 결정됨을 알 수 있다.

다음에는 안착 서보 제어 장치의 응답 성능을 향상시키기 위하여 펄스 신호의 크기를 결정하는 방법을 제시한다. 소거하고자 느린 극점의 위치가 인 경우 수학식 11에 근거하여 다음의 수학식 12가 성립하여야 한다.

따라서 극점 소거를 위한 펄스 신호의 크기는 아래와 같이 선정하면 된다.

종래 기술에서도 안착 서보 성능 개선을 위하여 펄스 신호를 사용하여 느린 극점을 소거하고자 하였다. 그러나 펄스의 크기를 결정할 때 전력증폭기의 응답 특성, 제어지연 시간, 외란 등 실제적인 요소가 반영되지 않아 극점 소거의 정확성이 떨어지는 문제점이 있었다. 그리고 종래 기술에서는 단일 펄스가 사용되므로 샘플링 시간이 점점 짧아지게 되면 극점 소거에 필요한 펄스 신호의 크기가 점점 증가하여 VCM 액츄에이터의 진동 현상이 유발될 수 있다.

본 발명에서는 펄스 신호의 크기를 완화시키기 위하여 수학식 3으로 나타내어 지는 바와 같이 펄스 신호를 한 샘플 기간 동안이 아니라 두 개의 샘플 기간 동안에 분산하여 인가하므로써 PES의 샘플링 시간이 점점 짧아지게 되더라도 VCM 액츄에이터의 진동 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

한편으로, 펄스 신호의 크기를 헤드의 초기 위치 정보와 초기 속도 정보뿐만 아니라 초기 전류 정보, 초기 외란 정보, 그리고 이전 제어 입력들을 참조하여 결정함으로써 보다 효율적인 제어가 가능하다.

도 12는 도 10에 도시된 장치를 사용하여 안착 서보 제어를 수행하는 방법을 보이는 흐름도로서, 안착 서보 제어가 시작되는 시점으로부터 PES 신호의 두 샘플 기간 동안 연속적으로 펄스 신호들을 인가하고, 각각의 펄스 신호의 크기들은 동일한 것을 보이는 예이다.

안착 제어 모드가 시작되면 먼저, 헤드의 위치 신호인 PES 신호를 얻는다. (s1202)

PES 신호를 상태 추정기(94)에 입력하여 헤드의 위치, 헤드의 속도, VCM 전류, 외란값을 결정한다.(s1204) 상태 추정기(92)는 수학식 5 내지 수학식 8로 표현되는 VCM 액튜에이터 모델에 따라 PES 신호와 이전 제어 입력 정보로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정한다. 상태 추정기(92)에서 출력되는 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보는 상태 궤환 이득기(94)에 입력된다.

상태 추정기(92)의 출력을 상태 궤환 이득기(94)를 입력하여 상태 궤환 제어 신호를 얻는다.(s1206) 상태 궤환 이득기(94)는 얻어진 헤드의 위치, 속도에 소정의 제어 이득을 각각 곱하고 합산하여 출력하며, 상태 궤환 이득기(94)의 출력과 외란을 합산하여 상태 궤환 제어 신호를 얻는다.

안착 제어 모드의 첫 번째 PES 샘플인지를 체크한다.(s1208) 안착 제어 모드의 첫 번째 PES 샘플이라면 수학식 4에 나타내어진 바에 따라 헤드의 위치, 속도, VCM 전류, 외란, 이전 제어 입력 값에 미리 정해진 이득 상수들을 각각 곱하여 펄스 신호의 크기를 결정하고, 이를 메모리(미도시)에 저장시킨다.(s1210)

s1208과정에서 결정된 크기를 가지는 펄스 신호를 s1204과정에서 얻어진 상태 궤환 제어 신호에 합산하여 최종적인 제어 입력 신호를 결정하고, 이를 VCM 액튜에이터를 구동하는 전력 증폭기(104)에 인가한다. 다음의 PES 샘플까지 기다리고 s1202과정으로 이동한다.(s1210)

s1208과정에서 안착 제어 모드의 첫 번째 PES 샘플이 아니라면 안착 제어 모드의 두 번째 샘플인지를 체크한다.(s1212)

안착 제어 모드의 두 번째 PES 샘플이라면 s1210과정에서 메모리에 저장된 펄스 신호의 크기(첫 번째 PES 샘플에 근거하여 결정된 펄스 신호의 크기)를 참조하여 두 번째 펄스 신호를 발생하고, 이를 s1206과정에서 얻어진 상태 궤환 제어 신호에 합산하여 최종적인 제어 입력 신호를 결정하고, 이를 전력 증폭기(104)에 인가한다. 다음 샘플까지 기다리고 s1202과정으로 이동한다.(s1214)

s1212과정에서 안착 제어 모드의 두 번째 PES 샘플이 아니라면 s1206과정에서 얻어진 상태 궤환 제어 신호를 최종적인 제어 입력 신호로 결정하고, 이를 전력 증폭기(104)에 인가한다. 다음 샘플까지 기다려서 s1202과정으로 이동한다.(s1216)

도 10에 도시된 장치에 있어서 수학식 13으로부터 알 수 있듯이 극점 소거를 위한 펄스 신호의 크기는 안착 서보 제어 장치의 파라미터에 의존하게 된다.

실제적으로 VCM 액츄에이터의 가속도 상수는 제작 편차 때문에 하드디스크 드라이브마다 다르게 나타난다. 또한 동일한 하드디스크 드라이브에서도 VCM 액츄에이터의 위치, VCM 전류의 방향 및 주변 온도에 따라 달라지게 된다. 따라서 안착 제어 장치가 정확한 극점 소거 기능을 수행하기 위해서는 이러한 가속도 상수 변동을 보상하는 기법이 필요하다. 그럼에도 불구하고 종래 기술에서는 제어기 설계 시 이러한 가속도 상수의 변동이 고려되지 못했다.

본 발명에서는 헤드의 위치, 속도, 그리고 VCM 전류에 따라 효율적으로 가속도 상수를 추정 및 보상하는 방법을 제안한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 상수 추정 방법을 보이는 흐름도이다.

먼저, 디스크상에서 균일한 거리만큼 이격된 대표 트랙들을 선정한다.(s1302)

VCM 액튜에이터(106)에 VCM 전류를 인가함에 의해 헤드를 대표 트랙들 사이에서 이동시키면서 즉 헤드를 일정한 거리만큼 이동시키면서 가속도 상수값을 추정한다. (s1304)

도 10에 도시된 가속도 상수 식별기(98)는 제어 입력, 헤드 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 이용하여 VCM 액츄에이터(106)의 가속도 상수를 추정하는 기능을 수행한다. 이러한 추정에 필요한 연산식은 다음과 같다.

여기서 상수 는 아래와 같이 정의된다.

위에서 언급한 가속도 상수 식별 작업은 디스크 드라이브의 전원이 켜질 때마다 수행되는 준비 과정에서 이루어진다.

가속도 상수는 VCM 액츄에이터(106)의 위치에 따라 변동하므로 몇 개의 대표적인 트랙을 중심으로 추정을 하게 되고 다른 트랙에서의 추정치는 선형 내삽법(Interpolation)에 의하여 근사화된다.

그리고 VCM 전류의 방향에 따라서도 가속도 상수가 변동하므로 양쪽 전류 방향에 대하여 가속도 상수 값을 추정한다. 가속도 상수 추정을 위한 모든 작업 완료 후에는 추정된 값이 가속도 상수 변동 보상을 위해 적응적으로 적용된다.

대표 트랙들()에서의 가속도 상수의 추정치들을 저장한다.(s1306) 실제 측정되지 않은 트랙들에 대한 가속도 상수의 추정치는 선형 내삽법에 의해 얻어질 것이다.

도 14a 및 도 14b는 도 14에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 상수 추정 방법을 도식적으로 보이기 위하여 제시된 것이다.

가속도 상수를 추정하기 위하여 도 14a에 도시된 바와 같이 디스크 상에서 4개의 대표 트랙들()이 선정된다. 대표 트랙들은 균등한 거리만큼 떨어져 있다.

s1304과정의 결과로서 도 14b에 도시된 바와 같이 대표 트랙들()에서의 가속도 상수의 추정치들을 보이는 그래프가 얻어진다. 도 14b에 도시된 바에 의해 알 수 있는 바와 같이 임의의 트랙 Xa에 대한 가속도 상수의 추정치는 대표 트랙들()의 가속도 상수의 추정치들에 의해 선형 보간함에 의해 얻어질 것이다.

도 10에 도시된 장치에 있어서 가속도 상수 식별기((98)는 상태 추정기(92)에서 제공되는 추정된 속도 정보 을 참조하여 현재 위치에서의 가속도 상수의 추정치 를 출력한다.

도 10에 도시된 장치에 있어서 제어 입력 신호는 가속도 상수 변동 보상기(102)에 의하여 대표 가속도 상수 값 과 간의 비율이 곱해진 이후에 VCM 액튜에이터(96)를 구동하기 위한 전력 증폭기(104)에 인가된다.

도 15는 본 발명에 따른 가속도 상수 추정/보상을 위한 하드디스크 제어 방법의 일 실시예를 보이는 흐름도이다.

먼저, 트랙 탐색 시작한다.(s1502) 구체적으로 VCM 액튜에이터(106)에 VCM 전류를 인가함에 의해 헤드를 대표 트랙들 사이에서 이동시키면서 이동시킨다.

다음 샘플을 기다려서 PES신호를 읽고 상태 추정기(92)로부터 위치 값, 속도 값, 외란 값을 취하여 제어 입력 신호를 산출한다. (s1504)

가속도 상수 추정 모드가 Set되어 있는지를 체크한다.(s1506)

가속도 상수 추정 모드가 Set되어 있다면 제어 입력 신호에 1을 곱하여 전력 증폭기(104)에 인가한다.(s1512) 즉 가속도 상수 보상을 하지 않는다.

상태 추정기(92)로부터 가속도 상수 추정에 필요한 속도 값, VCM 전류 값, 외란 값, 제어 입력 값, 이전 제어 입력 값을 취하여 메모리에 저장한다.(s1514)

추정용 데이터 샘플수가 N 개인지를 체크한다.(s1516)

추정용 데이터 샘플수가 N개라면 N 개 샘플의 데이터를 이용하여 가속도 상수 값을 계산하여 메모리에 저장하고(s1518), s1520과정으로 이동한다.

s1506과정에서 가속도 상수 추정 모드가 Set되지 않았다면 s1508과정으로 이동한다.

모든 대표 트랙에 대하여 가속도 추정 작업이 완료되었는지 체크한다.(s1520)

모든 대표 트랙에 대하여 가속도 추정 작업이 완료되었다면 가속도 상수 추정 모드를 Clear 하고(s1522) s1504과정으로 이동한다.

s1520과정의 체크 결과 모든 대표 트랙에 대하여 가속도 추정 작업이 완료되지 않았다면 s1504과정으로 이동한다.

기속도 상수 보상을 위하여 현재 트랙에 해당하는 가속도 상수 추정값을 메모리부터 읽어온다.(s1508)

제어 입력 신호에 대표 가속도 상수값과 추정 값 사이의 비율을 곱하여 파워 앰프에 인가하고 (s1510) s1504과정으로 이동한다.

제시된 본 발명의 일 실시예에 있어서 안착 서보 제어 모드를 기반으로 가속도 상수를 추정 및 보상하는 과정이 설명되어 있지만 당업자는 본 발명의 가속도 상수 추정 및 보상 방법이 안착 서보 제어뿐만 아니라 통상의 서보 제어에도 유용하게 사용할 수 있음을 용이하게 파악할 수 있을 것이다.

본 발명에서 제시한 안착 서보 제어 장치를 사용하면 영점에 의한 극점 소거 기능에 의하여 Overshoot 혹은 Undershoot 현상을 방지하여 트랙 탐색 시간 단축 및 디스크 드라이브의 동작 신뢰성 향상에 기여할 수 있다. 본 발명에 의한 안착 서보 성능 향상의 예를 도 16에 나타내었다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치를 사용한 경우의 헤드의 위치 응답을 보이는 그래프로서 20,000트랙만큼 이동시키는 트랙 탐색 모드의 경우에 대하여 측정한 결과이다. 도 16에서 굵은 실선으로 도시된 그래프(162)는 본 발명에서 제시한 안착 서보 제어 장치를 사용한 경우의 위치 응답을 나타내고 가는 실선으로 도시된 그래프(164)는 도 6에 도시된 바와 같이 극점 소거 기능이 없는 일반적인 안착 서보 제어기 사용한 경우의 위치 응답을 나타낸다.

도 16에 도시된 그래프로부터 본 발명에서 제시한 안착 서보 제어 장치를 사용하면 Overshoot를 방지하여 0.55 msec 만큼 트랙 탐색 시간을 단축할 수 있음을 알 수 있다.

종래 기술에서도 펄스 신호를 사용하여 응답이 느린 극점을 적절히 소거하고 안착 서보 성능을 개선하고자 하였다. 그러나 전력증폭기의 응답특성 , 제어지연 시간, 외란, VCM 액튜에이터의 가속도 상수 변동 등 실제적인 요소가 반영되지 않아 극점 소거의 정확성이 떨어지게 된다. 또한 단일 펄스를 사용했기 때문에 샘플링 시간이 짧아질 수록 불연속성이 큰 신호가 인가되어 안착 모드에서 VCM 액츄에이터의 고주파 진동이 유발될 수 있다.

반면 본 발명에서는 단일 펄스를 두 샘플에 분산하여 인가하는 방법을 사용함으로써 펄스의 크기를 완화하고 VCM 액츄에이터의 진동을 방지하고자 하였다. 종래 기술의 안착 서보 성능과 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치의 안착 서보 성능을 비교하여 도 17에 나타내었다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치를 사용한 경우의 헤드의 위치 응답을 보이는 다른 그래프로서 20,000트랙만큼 이동시키는 트랙 탐색 모드의 경우에 대하여 측정한 결과이다. 도 17에서 굵은 실선으로 도시된 그래프(174)는 본 발명의 안착 서보 제어 장치에 의한 위치 응답을 나타내고 가는 실선으로 도시된 그래프(172)는 도 7에 도시된 바와 같은 극점 소거 기능이 있는 장치에 위치 응답을 나타낸다.

도 17에 도시된 그래프로부터 본 발명에서 제시한 안착 서보 제어 장치를 사용하면 종래 기술에 비하여 안정된 안착 서보 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 방법은 전력증폭기의 동적 특성, 제어 신호 지연의 영향 등 실제적인 요소들을 제어기 설계 시에 고려함으로써 극점들을 효과적으로 소거하여 안착 서보의 응답성을 개선하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치는 극점 제거를 위하여 인가되는 펄스 신호의 크기를 조절함으로써 크기가 큰 펄스 신호의 인가에 의하여 유발될 수 있는 VCM 액튜에이터의 진동 현상을 방지하는 효과를 가진다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 드라이브의 가속도 상수 추정/보상 방법은 가속도 상수 변동을 측정하고 그러한 변동을 보상하는 적응 제어 기법을 적용함으로써 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 변동에 대한 제어기의 강인성을 향상시키는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 하드디스크 드라이브(10)의 구성을 보이는 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 하드디스크 드라이브(10)를 제어할 수 있는 시스템(40)을 보인다.

도 3은 탐색 모드에서의 헤드 속도의 변화를 보이는 그래프이다.

도 4는 트랙 탐색 모드에서 VCM 액튜에이터에 인가되는 VCM 전류의 변화를 보이는 그래프이다.

도 5는 전이점에서의 언더슈트 및 오버슈트에 의한 헤드의 이동 궤적을 보이는 그래프이다.

도 6은 종래의 안착 서보 제어 장치의 구성을 보이는 블록도이다.

도 7은 종래의 안착 서보 제어 장치의 다른 구성을 보이는 블록도이다.

도 8은 VCM 액튜에이터의 특성을 보이는 보드선도이다.

도 9는 본 발명에 따른 안착 서보 제어 방법의 구체적인 실시예를 보이는 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치의 구성을 보이는 블록도이다.

도 11은 도 10에 도시된 펄스 발생기(96)로부터 발생되는 펄스 신호를 보이는 파형도이다.

도 12는 도 10에 도시된 장치를 사용하여 안착 서보 제어를 수행하는 방법을 보이는 흐름도이다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 상수 추정 방법을 보이는 흐름도이다.

도 14a 및 도 14b는 도 14에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 상수 추정 방법을 도식적으로 보이기 위하여 제시된 것이다.

도 15는 본 발명에 따른 가속도 상수 추정/보상을 위한 하드디스크 제어 방법의 일 실시예를 보이는 흐름도이다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치를 사용한 경우의 헤드의 위치 응답을 보이는 그래프이다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 안착 서보 제어 장치를 사용한 경우의 헤드의 위치 응답을 보이는 다른 그래프이다.

Claims (32)

1. 하드디스크 드라이브의 안착 서보가 시작되는 시점에서 느린 극점을 소거하기 위하여 VCM 액튜에이터에 펄스 신호를 인가하는 안착 서보 제어 방법에 있어서,

   상기 펄스 신호의 크기는 헤드의 초기 위치 정보와 초기 속도 정보뿐만 아니라, 초기 VCM 전류 정보, 초기 외란 정보, 그리고 이전 제어 입력들 중의 적어도 하나를 참조하여 결정되는 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 펄스 신호는

   로 결정되며,

   여기서, 는 단위 크기를 가지는 펄스 신호이고,

   이며,

   는 각각 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보 , 초기 VCM 전류 정보 , 초기 외란 정보 , 그리고 이전 제어 입력 정보 를 위한 상수들인 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법
3. 하드디스크 드라이브의 안착 서보가 시작되는 시점에서 느린 극점을 소거하기 위하여 VCM 액튜에이터에 펄스 신호를 인가하는 안착 서보 제어 방법에 있어서,

   안착 서보 제어가 시작되는 시점에서부터 PES의 여러 샘플 기간에 걸쳐서 펄스 신호를 연속적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
4. 제3항에 있어서, 안착 서보 제어가 시작되는 시점에서부터 PES의 두 샘플 기간에 걸쳐서 펄스 신호를 연속적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 펄스 신호의 크기는 헤드의 초기 위치 정보와 초기 속도 정보뿐만 아니라, 초기 VCM 전류 정보, 초기 외란 정보, 그리고 이전 제어 입력들 중의 적어도 하나를 참조하여 결정되는 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
6. 제4항에 있어서, 첫 번째 샘플 구간에 인가되는 펄스 신호의 크기와 두 번째 샘플 구간에 인가되는 펄스 신호의 크기는 모두 PES의 첫 번째 샘플에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
7. 제4항에 있어서, 첫 번째 샘플 구간에 인가되는 펄스 신호는 PES의 첫 번째 샘플에 근거하여 결정되고, 두 번째 샘플 구간에 인가되는 펄스 신호는 PES의 두 번째 샘플에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 펄스 발생기에서 발생되는 펄스 신호는

   로 결정되며,

   여기서, 는 단위 크기를 가지는 펄스 신호이고,

   이며

   는 각각 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보 , 초기 VCM 전류 정보 , 초기 외란 정보 , 그리고 이전 제어 입력 정보 를 위한 상수들인 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
9. 하드디스크 드라이브의 안착 서보 제어 방법에 있어서,

   안착 제어 모드가 시작되면 헤드의 위치 신호인 PES 신호를 얻는 과정;

   PES 신호를 이용하여 헤드의 위치, 속도, VCM 전류, 외란을 추정하는 과정;

   헤드의 위치, 속도, 외란 값에 각각의 제어 이득을 각각 곱하고 합산하여 상태 궤환 제어 신호를 얻는 과정;

   안착 제어 모드의 시점에서 느린 극점을 제거하기 위한 펄스 신호를 발생하여 상태 궤환 신호에 가산하며, 여기서, 안착 제어 모드의 첫 번째 샘플 및 두 번째 샘플에서 펄스 신호를 연속적으로 인가하는 과정; 및

   상기 제어 입력으로 VCM 액튜에이터를 구동하는 과정을 포함하는 안착 서보 제어 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 펄스 발생기에서 발생되는 펄스 신호는

    로 결정되며,

    여기서, 는 단위 크기를 가지는 펄스 신호이고,

    이며

    는 각각 헤드의 초기 위치 정보 , 초기 속도 정보 , 초기 VCM 전류 정보 , 초기 외란 정보 , 그리고 이전 제어 입력 정보 를 위한 상수들인 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 펄스 발생기에서 발생되는 펄스 신호는

    로 결정되며,

    여기서, 는 단위 크기를 가지는 펄스 신호이고,

    이며

    는 각각 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보 , 초기 VCM 전류 정보 , 초기 외란 정보 , 그리고 이전 제어 입력 정보 를 위한 상수들인 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
12. PES(Position Error Signal) 신호로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정하는 상태 추정기;

    헤드의 위치 정보, 속도 정보에 소정의 상태 궤환 이득을 각각 적용하여 제어 신호를 발생시키는 상태 궤환 이득기;

    안착 서보 제어 모드가 시작되는 시점에서 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보뿐만 아니라 VCM 전류 정보, 외란 정보, 그리고 이전 제어 입력 정보들 중의 적어도 하나를 사용하여 극점을 상쇄하기 위한 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생기;

    상기 상태 궤환 이득기의 출력, 상기 상태 추정기에서 제공되는 외란 정보, 그리고 상기 펄스 발생기에서 발생된 펄스 신호를 가산하여 VCM 액튜에이터에 제공되는 제어 입력 정보를 발생하는 가산기를 포함하는 안착 서보 제어 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 펄스 발생기에서 발생되는 펄스 신호는

    로 결정되며,

    여기서, 는 단위 크기를 가지는 펄스 신호이고,

    이며

    는 각각 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보 , 초기 VCM 전류 정보 , 초기 외란 정보 , 그리고 이전 제어 입력 정보 를 위한 상수들인 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 펄스 발생기에서 발생되는 펄스 신호는

    로 결정되며,

    여기서, 는 단위 크기를 가지는 펄스 신호이고,

    이며

    는 각각 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보 , 초기 VCM 전류 정보 , 초기 외란 정보 , 그리고 이전 제어 입력 정보 를 위한 상수들인 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 장치
15. 제12항에 있어서,

    상기 상태 추정기에서 제공되는 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보 및 제어 입력들을 참조하여 VCM 액튜에이터의 가속도 상수를 추정하는 가속도 상수 식별기; 및

    상기 가산기에서 출력되는 제어 입력에 상기 가속도 상수 식별기에서 제공되는 추정값의 역수를 적용하여 가속도 상수의 변동을 보상하는 가속도 상수 보상기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 안착 서보 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 가속도 상수는 하기의 식에 따라 추정되며,

    여기서, , , 그리고 는 각각 n번째 샘플 구간에서 추정된 위치 정보, 추정된 속도 정보, 그리고 추정된 외란 정보이고,

    상수 는

    인 것을 특징으로 하는 안착 서보 장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 가속도 상수 식별기는

    디스크 상에서 선정된 대표 트랙들 사이에서 일정한 거리만큼 헤드를 이동시킬 때의 VCM 액튜에이터의 가속도 상수를 추정하고, 추정된 가속도 상수를 선형 내삽함에 의해 모든 트랙들에서의 가속도 상수를 추정하는 것을 특징으로 하는 안착 서보 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 가속도 상수 식별기는 디스크 드라이브의 전원이 켜질 때마다 대표 트랙들에서의 가속도 상수 추정을 수행하는 것을 특징으로 하는 안착 서보 장치.
19. PES(Position Error Signal) 신호로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정하는 상태 추정기; 헤드의 위치 정보, 속도 정보에 소정의 상태 궤환 이득을 각각 적용하여 제어 신호를 발생시키는 상태 궤환 이득기; 안착 서보 제어 모드가 시작되는 시점에서 헤드의 초기 위치 정보, 초기 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보, 이전 제어 입력 정보를 사용하여 극점을 상쇄하기 위한 펄스 신호를 발생하는 펄스 발생기; 상기 상태 궤환 이득기의 출력, 상기 상태 추정기에서 제공되는 외란 정보, 그리고 상기 펄스 발생기에서 발생된 펄스 신호를 가산하여 VCM 액튜에이터에 제공되는 제어 입력 정보를 발생하는 가산기를 포함하는 안착 서보 제어 장치를 이용하여 안착 서보를 제어하는 방법에 있어서,

    안착 제어 모드가 시작되면 먼저, 헤드의 위치 신호인 PES 신호를 얻는 과정;

    PES 신호를 상기 상태 추정기에 입력하여 헤드의 위치, 헤드의 속도, VCM 전류, 외란을 결정하는 과정;

    상기 상태 추정기의 출력을 상기 상태 궤환 이득기에 입력하여 제어 신호를 얻는 과정;

    안착 제어 모드의 첫 번째 PES 샘플이라면 상기 상태 추정기에서 출력되는 헤드의 위치, 속도, VCM 전류, 외란, 이전 제어 입력 값을 상기 펄스 발생기에 입력하여 극점을 소거하기 위한 펄스 신호를 발생하고, 상기 펄스 신호와 상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호 및 상기 상태 추정기에서 출력되는 외란을 상기 가산기에 입력하여 제어 입력 신호를 결정하며, 이를 VCM 액튜에이터를 구동하는 전력 증폭기에 인가하고 PES 신호의 한 샘플을 기다려 상기 PES 신호를 얻는 과정으로 복귀하는 과정;

    안착 제어 모드의 두 번째 PES 샘플이라면 상기 상태 추정기에서 출력되는 헤드의 위치, 속도, VCM 전류, 외란, 이전 제어 입력 값을 상기 펄스 발생기에 입력하여 극점을 소거하기 위한 펄스 신호를 발생하고, 상기 펄스 신호와 상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호와 상기 상태 추정기에서 출력되는 외란을 상기 가산기에 입력하여 제어 입력 신호를 결정하고, 이를 상기 전력 증폭기에 인가하고 PES 신호의 한 샘플을 기다려 상기 PES 신호를 얻는 과정으로 복귀하는 과정;

    안착 제어 모드의 두 번째 PES 샘플도 아니라면 상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호 및 상기 상태 추정기에서 출력되는 외란을 상기 가산기에 입력하여 제어 입력 신호를 결정하고, 이를 상기 전력 증폭기에 인가하고 PES 신호의 한 샘플을 기다려 상기 PES 신호를 얻는 과정으로 복귀하는 과정을 포함하는 안착 서보 제어 방법.
20. 제19항에 있어서, 안착 제어 모드의 두 번째 PES 샘플이라면 첫 번째 PES 샘플에 근거하여 결정된 크기를 가지는 펄스 신호를 발생하고, 상기 펄스 신호와 상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호와 상기 상태 추정기에서 출력되는 외란을 상기 가산기에 입력하여 제어 입력 신호를 결정하고, 이를 상기 전력 증폭기에 인가하는 것을 특징으로 하는 안착 서보 제어 방법.
21. 디스크 드라이브의 VCM 액튜에이터 가속도 상수를 추정/보상하는 방법에 있어서,

    디스크상에서 균일한 거리만큼 이격된 대표 트랙들을 선정하는 과정; 및

    VCM 액튜에이터에 VCM 전류를 인가함에 의해 헤드를 대표 트랙들 사이에서 이동시키면서 가속도 상수값을 추정하는 과정을 포함하는 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정/보상 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 가속도 상수는 하기의 식에 따라 추정되며,

    여기서, , , 그리고 는 각각 n번째 샘플 구간에서 추정된 위치 정보, 추정된 속도 정보, 그리고 추정된 외란 정보이고,

    상수 는

    인 것을 특징으로 하는 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정/보상 방법.
23. 제21항에 있어서,

    디스크 상에서 선정된 대표 트랙들 사이에서 일정한 거리만큼 헤드를 이동시킬 때의 VCM 액튜에이터의 가속도 상수를 추정하고, 추정된 가속도 상수를 선형 내삽함에 의해 모든 트랙들에서의 가속도 상수를 추정하는 것을 특징으로 하는 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정/보상 방법.
24. 제21항에 있어서, VCM 액튜에이터에 인가되는 VCM 전류의 방향을 바꾸어서 가속도 상수를 추정하는 것을 특징으로 하는 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정/보상 방법.
25. 제21항에 있어서, 디스크 드라이브의 전원이 켜질 때마다 대표 트랙들에서의 가속도 상수 추정을 수행하는 것을 특징으로 하는 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정/보상 방법.
26. 제21항에 있어서,

    상기 가속도 상수 추정 과정의 결과를 메모리에 저장하는 과정;

    서보 동작에 있어서 헤드 위치, 속도, 그리고 VCM 전류를 추정하는 과정;

    추정된 헤드 위치, 속도, VCM 전류에 따라 상기 메모리로부터 추정된 가속도 상수를 얻는 과정; 및

    VCM 액튜에이터를 구동하기 위한 제어 입력 신호에 추정된 가속도 상수와 대표 가속도 상수의 비율을 적용시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VCM 액튜에이터의 가속도 상수 추정/보상 방법.
27. PES(Position Error Signal) 신호로부터 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보, 외란 정보를 추정하는 상태 추정기;

    헤드의 위치 정보, 속도 정보에 소정의 상태 궤환 이득을 각각 적용하여 제어 신호를 발생시키는 상태 궤환 이득기;

    상기 상태 궤환 이득기에서 출력되는 제어 신호와 상기 상태 추정기에서 제공되는 외란 정보를 가산하여 VCM 액튜에이터에 제공되는 제어 입력 정보를 발생하는 가산기; 상기 상태 추정기에서 출력되는 헤드의 위치 정보, 속도 정보, VCM 전류 정보를 이용하여 VCM 액튜에이터의 가속도 상수를 추정하거나 추정된 가속도 상수를 출력하는 가속도 상수 식별기; 및

    상기 가산기의 출력에 대표 가속도 상수 값 과 간의 비율을 적용시켜 VCM 액튜에이터의 가속도 상수의 변동을 보상하는 가속도 상수 변동 보상기를 포함하는 디스크 드라이브.
28. 제27항에 있어서, 상기 가속도 상수 식별기는 하기의 식에 따라 가속도 상수를 추정하며,

    여기서, , , 그리고 는 각각 n번째 샘플 구간에서 추정된 위치 정보, 추정된 속도 정보, 그리고 추정된 외란 정보이고,

    상수 는

    인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
29. 제27항에 있어서, 상기 가속도 상수 식별기는

    디스크 상에서 선정된 대표 트랙들 사이에서 일정한 거리만큼 헤드를 이동시킬 때의 VCM 액튜에이터의 가속도 상수를 추정하고, 추정된 가속도 상수를 선형 내삽함에 의해 모든 트랙들에서의 가속도 상수를 추정하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
30. 제27항에 있어서, 상기 가속도 상수 식별기는

    VCM 액튜에이터에 인가되는 VCM 전류의 방향을 바꾸어 가면서 가속도 상수를 추정하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
31. 제27항에 있어서, 디스크 드라이브의 전원이 켜질 때마다 대표 트랙들에서의 가속도 상수 추정을 수행하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
32. 디스크 드라이브의 서보 제어 방법에 있어서,

    헤드를 디스크상에서 선정된 대표 트랙들 사이에서 이동시키는 과정;

    PES신호를 읽고 상태 추정기로부터 위치 값, 속도 값, 외란 값을 취하여 VCM 액튜에이터를 구동하기 위한 제어 입력 신호를 산출하는 과정;

    가속도 상수 추정 모드가 Set되어 있다면 제어 입력 신호에 1을 곱하여 VCM 액튜에이터에 인가하고, 상태 추정기로부터 가속도 상수 추정에 필요한 속도 값, VCM 전류 값, 외란 값, 제어 입력 값, 이전 제어 입력 값을 취하여 메모리에 저장하며, 추정용 데이터 샘플수가 N개라면 N 개 샘플의 데이터를 이용하여 가속도 상수 값을 계산하여 메모리에 저장하는 과정;

    모든 대표 트랙에 대하여 가속도 추정 작업이 완료되었다면 가속도 상수 추정 모드를 Clear 하는 과정;

    가속도 상수 추정 모드가 Set되지 않았다면 가속도 상수 보상을 위하여 현재 트랙에 해당하는 가속도 상수 추정값을 상기 메모리부터 읽어오는 과정; 및

    제어 입력 신호에 대표 가속도 상수값과 추정 값 사이의 비율을 곱하여 VCM 액튜에이터에 인가하는 과정을 포함하는 디스크 드라이브의 제어 방법.