KR100475775B1 - 광학디스크드라이브저장시스템및슬라이딩모드제어기 - Google Patents

광학디스크드라이브저장시스템및슬라이딩모드제어기 Download PDF

Info

Publication number
KR100475775B1
KR100475775B1 KR1019970012131A KR19970012131A KR100475775B1 KR 100475775 B1 KR100475775 B1 KR 100475775B1 KR 1019970012131 A KR1019970012131 A KR 1019970012131A KR 19970012131 A KR19970012131 A KR 19970012131A KR 100475775 B1 KR100475775 B1 KR 100475775B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase state
phase
signal
state signal
sliding mode
Prior art date
Application number
KR1019970012131A
Other languages
English (en)
Inventor
루이스 수피노
프란시스 에이취. 레이프
폴 엠. 로마노
Original Assignee
씨러스 로직 인코포레이티드
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 씨러스 로직 인코포레이티드 filed Critical 씨러스 로직 인코포레이티드
Priority to KR1019970012131A priority Critical patent/KR100475775B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100475775B1 publication Critical patent/KR100475775B1/ko

Links

Images

Landscapes

  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)

Abstract

광학 디스크 저장 시스템은 포커스 캡쳐(focus capture), 포커스 트랙킹, 트랙 탐색 및 중심선 트랙킹 동안 광학 디스크 위에 광학 판독 헤드 어셈블리(optical read head assembly)를 작동시키기 위한 슬라이딩 모드 제어기(sliding mode controller)를 포함한다. 슬라이딩 모드 제어기는 미리 결정된 위상 상태 궤적을 따르도록 일정한 위상 상태(판독 헤드의 위치 에러 및 속도와 같은)를 포커스하기 위해 포지티브 피드백 및 네거티브 피드백 사이의 스위칭에 의해 동작하는 비선형 제어 시스템이다. 그 슬라이딩 모드 제어에 따라, 예를 들어 포커스 캡쳐 과도 현상(focus capture transient)과 같은 파라미터 변화, 외부의 로드 방해 및 다른 과도 현상에 대해 개선된 보상을 제공한다. 또한, 그 슬라이딩 모드 포지티브 및 네거티브 피드백 이득은 미리 결정된 범위 내에서만 필요하게 되어, 2n의 이득 값으로 이득 승산기의 복잡성과 비용을 크게 감소시킬 수 있다.

Description

광학 디스크 드라이브 저장 시스템 및 슬라이딩 모드 제어기
본 발명은 광학 저장 시스템들에 관한 것으로, 특히, 광학 디스크 드라이브의 판독 헤드 작동 제어에 관한 것이다.
CD-ROM들과 같은 광학 디스크 드라이브는 통상 오디오/비디오 또는 컴퓨터 응용 등에 이용되는 단일 디스크에 대량의 디지털 데이터를 저장하기 위해 이용된다. 광학 디스크 상의 데이터는 전형적으로 피트의 길이가 "0" 비트 또는 "1" 비트의 존재를 결정하는 트랙에 배열된 연속된 "피트"로 기록된다. 그러한 기록된 데이터를 판독하기 위해, 서보 시스템은 레이저 빔을 디스크 한 표면에 집중시켜 반사된 빔의 특성으로 데이터 비트를 검출하게 된다.
이 목적을 위해, 서보 시스템은 4개의 동작을 실행한다. (1) 초기 포커스 위치를 "풀-인(pull-in)"하는 캡쳐 동작, (2) 빔을 원하는 트랙으로 이동시키는 탐색 동작, (3) 기록된 데이터를 판독하는 동안 선택된 트랙의 중심선 위에 빔을 유지하는 중심선 트랙킹 동작과, (4) 디스크가 회전할 때 빔의 적당한 포커스를 유지하기 위한 포커스 트랙킹 동작을 실행한다.
종래의 광학 디스크 드라이브는 대물 렌즈를 통해 광학 디스크의 표면에 포커스된 레이저 빔을 발생하는 레이저 다이오드로 구성된 헤드 어셈블리를 이용한다. 도1a는 전형적인 3개의 빔 광학 헤드 어셈블리를 설명하기 위한 도면으로, 그 동작은 본 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 이미 공지되어 있다. 레이저 다이오드(1)는 주 빔을 3개의 분리된 빔(2)(한개의 중앙 빔과 두 개의 측면 빔)으로 분할하는 회절 격자(도시하지 않음)를 통과하는 광 빔을 발생하고; 그후, 그 3개의 빔(2)은 편광 빔 분할기(3)와 시준 렌즈(도시하지 않음)를 통과한다. 그 광 빔(2)은 프리즘(4)에 의하여, 대물 렌즈(OL)(5)를 통해, 광학 디스크(도시하지 않음)의 표면에 반사된다. 그 빔(2)은 광학 디스크로부터 반사되어, 다시 OL(5)를 통해 통과하여, 그후, 편향 프리즘(3)의 역방향으로 프리즘(4)으로부터 반사된다. 그 편광 프리즘(3)은 중앙 빔을 사분면 광검출기(6)에 편향시키고, 두 개의 측면 빔을 두 개의 트랙킹 광다이오드(7A, 7B)에 편향시킨다. 그 사분면 광검출기(6)는 OL(5)를 포커스하기 위해 포커스 에러 신호(FES)를 발생하고, 기록 데이터를 판독하기 위해 RF 판독 신호를 발생한다. 그 트랙킹 광다이오드(7A, 7B)는 디스크로부터 데이터를 판독하는 동안 선택된 트랙의 중심선 위에 OL(5)의 위치를 유지하기 위해 이용되는 트랙킹 에러 신호(TES)를 발생한다.
탐색 동작 동안 선택된 트랙 위에 판독 헤드를 위치 지정하기 위하여, 전체의 슬레드 어셈블리(8)는 판독 헤드가 원하는 트랙 근처에 위치될 때까지 광학 디스크의 아래의 리드 스크류(lead screw)(9)를 따라 방사 방향으로 움직인다. 그러한 조잡한 위치 지정(또는 조잡한 탐색)은 리드 스크류(4)를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시켜 성취된다. 선택된 트랙 근처에 있게 되면, OL 음성 코일 모터(VCM)(10A, 10B)는 OL(5)이 원하는 트랙 바로 위에 위치될 때까지 "미세 탐색(fine seeking)" 동작으로 플라스틱 힌지(plastic hinge; 12) 주위의 OL 캐리지 유닛(11)을 회전시킨다. 그러면, 디스크가 회전하여 트랙이 판독 트랙 아래를 통과할 때, OL 음성 코일 모터(VCM)(10A, 10B)는 정보가 디스크로부터 판독될 때 선택된 트랙의 중심선 위의 OL(5)의 위치를 유지하기 위해 "트래킹 동작"에서 미세 조정을 실행한다.
OL VCM들(10A, 10B)은 OL 캐리지 유닛(carriage unit; 11)을 회전시킬 수 있고, 그로 인해, 임의 범위의 플라스틱 힌지(12) 주위의 OL(5)은 그 중심 위치의 어느 측면 상의 약 200 트랙에 놓인다. 따라서, 탐색 동작동안에 선택된 트랙이 현재의 트랙의 200 트랙 내에 있게 된다면, OL 캐리지 유닛(11)은 리드 스크류(4)를 따라 슬레드 어셈블리(sled assembly; 8)를 움직일 필요 없이 완전한 탐색 동작을 실행할 수 있다. 짧은 탐색 동작에서와 선택된 트랙의 중심선을 트랙킹하는 동안에, 리드 스크류(4)는 OL 캐리지 유닛(11)이 다시 그 중심 위치에 있게 될 때까지 선택된 트랙 쪽으로 슬레드 어셈블리(8)를 천천히 이동시킨다.
그 OL VCM들(10A, 10B)은 또한 OL(5) 포커스 위치를 "캡쳐" 및 "트랙"하기 위하여 도시된 방향의 위쪽 및 아래쪽으로 OL 캐리지 유닛(11)을 이동시킨다. 포커스 캡쳐 및 포커스 트랙킹을 위해, 사분면 광검출기(6)는 OL(5)와 광학 디스크 사이의 거리를 나타내는 비점 수차 포커스 에러 신호(astigmatic focus error signal)를 발생한다. 캡쳐 동작의 개시에서, OL(5) 캐리지 유닛(11)은 초기에 디스크로부터 충분히 이격되어 위치하고 있기 때문에, 포커스-아웃된다. 그후, OL(5)이 그 포커스 풀-인 범위 내에 있다는 것을 사분면 광검출기(6)가 나타낼 때까지 포커스 서보 루프가 열린 디스크 쪽으로 OL 캐리지 유닛(11)을 서서히 움직인다. 풀-인 범위에 있다면, 포커스 서보 루프는 닫히고, 초기 포커스 포인트는 캡쳐된다. 그 후, OL VCM들(10A, 10B)은 판독 헤드가 선택된 트랙을 탐색하여 그 디스크로부터 데이터를 판독할 때 비점 수차 포커스 에러 신호(FES)에 응답하여 인-포커스 위치를 트랙한다.
도1b는 사분면 광검출기(6) 상의 변화 영상이 포커스 에러 신호(FES)를 어떻게 발생하는 지를 설명하는 도면이다. 디스크 표면이 OL(5)의 포커스 위치에 정밀하게 놓여 있을 때, 원형 스포트는 사분면 광검출기(6)의 중심에 집중된다. 디스크와 OL(5) 사이의 거리가 감소할 때, 반사된 영상은 타원형이 된다. 유사하게, 디스크와 OL(5) 사이의 거리가 증가할 때, 타원 패턴은 또한 제 1 타원 패턴으로부터 단지 90˚회전된 결과를 얻는다. 따라서, 도1c에 도시된 것처럼, 사분면 광검출기(6)는 (A+C) - (B+D)에 따라 포커스 에러 신호(FES)를 발생하고, (A+B+C+D)에 따라 RF 판독 신호를 발생한다. 도1d는 OL(5)와 광학 디스크 사이의 거리에 대하여 포커스 에러 신호(FES)의 플롯을 도시한 것으로, 여기서 선형 영역은 포커스 캡쳐 동작에 대한 포커스 "풀-인" 범위를 정의한다.
사분면 광검출기(6)와 유사하게, 트랙킹 포토다이오드(7A, 7B)는 디스크가 빔 위를 회전할 때 선택된 트랙의 중심선 위에 OL(5)를 유지하기 위해 서보 제어 시스템에 의해 이용된 트랙킹 에러 신호(TES)를 발생한다. 도1e는 측면 빔의 밀도에 따라 어떻게 트랙킹 다이오드(7A, 7B)가 트랙킹 에러 신호(TES)를 발생하는지를 도시한 도면이다. 트랙의 중심선 위에 정확하게 위치될 때, 그 트랙킹 에러 신호는 제로가 된다. 그 중심선의 좌측 또는 우측에 위치할 때, 각각 그 트랙킹 에러 신호(TES)는 포지티브 또는 네거티브가 된다. 따라서, 트랙킹 에러 신호(TES)는 도1f에 의해 설명되는 것처럼, (E-F)로서 발생된다. 도1g는 미스트랙킹에 대한 트랙킹 에러 신호(TES)의 플롯을 도시한 도면으로, 여기서 선형 영역은 트랙킹 동작을 위한 풀-인 영역을 나타낸다.
포커스 캡쳐, 포커스 트랙킹, 트랙 탐색 및 중심선 트랙킹에 관련된 광학 디스크 드라이브의 판독 헤드 작동기를 제어하는데 있어 본래 가지고 있는 여러 어려움이 있다. 한 중요한 관점은 온도 및 전압 드리프트와 같은 내부 요인뿐만 아니라 디스크 드라이브 간의 서버 시스템 파라미터 변수로 인하여 발생할 수 있는 넓은 범위의 파라미터 변화이다. 그 서보 시스템은 심지어 데이터 속도 및 밀도가 증가할 때도 적당히 실행되기 위해서 이들 파라미터 변화를 보상할 수 있어야 한다.
또 다른 문제점은 상기 기술한 캡쳐 동작이 항상 성공적으로 종료되지 않는다는 점인데, 도1d에 도시된 포커스 에러 신호(FES)의 선형 영역에 의해 정의된 것과 같은 풀-인 범위의 과다 방사로 인하여 실패할 수 있다. 즉, 상대적 디스크/헤드 속도 변화, 표면 오염 및, 포커스 VCM의 구동력과 같은 요인들로 인해 변화되는 포커스 서보 루프(도14a 참조) 폐쇄와 관련된 현저한 캡쳐 과도 현상이 존재한다. 이러한 이유로, 광학 저장 장치는 일반적으로 캡쳐 동작이 여러 번 반복되도록 설계되어 있다.
또 다른 문제점은 포커스 서보 루프에 현저한 외부 방해를 가져오는 탐색 동작 동안의 포커스 유지이다. 탐색 동안에 포커스를 잃어버리게 되면, 그 저장 시스템은 탐색 시간을 크게 증가시킬 수 있는 포커스 캡쳐 동작을 실행하기 위해 정지되어야 한다.
광학 디스크 서보 시스템에 관련된 또 다른 문제점은 포커스 트랙킹과 중심선 트랙킹 루프 사이에 발생하는 광학 커플링 또는 피드스로우 현상(feedthrough phenomena)이다. 미국 특허 제 5,367,513 호에는 광학 피드스로우 문제를 해결법을 기재하고 있지만, 본 발명에 의해 주로 극복되는 단점과 비용의 구현에 대한 문제점을 갖는다.
광학 저장 시스템에 있어서 알려진 종래의 서보 시스템은 PID(Proportional-Integral-Derivative) 피드백 및/또는 상태 추정기를 이용하는 선형 제어기를 전형적으로 실현한다. 그러나, 종래의 선형 제어기가 갖고 있는 문제점은 서보 시스템의 파라미터 변화 및 외부 로드 방해에 대한 감도이다. 종래의 적응 선형 제어기는 복잡한 구경 측정 루틴 또는 제어기를 연속으로 재프로그램밍하여 상기 감도의 문제를 해결하여, 파라미터의 변화 및 로드의 방해에 대해 보상한다. 그러나, 그러한 적응 선형 제어기는 복잡하고, 기계적인 공진을 필터-출력하기 위한 노치 필터를 요구할 수 있다. 또한, 종래의 선형 제어기는 광학 디스크 드라이브를 위한 작동기를 제어하는데 있어 본래 가지고 있던 전술한 문제를 해결하지 못한다.
따라서, 파라미터 변화에 덜 민감하고, 과도 현상을 보다 양호하게 제어하며, 복잡한 적응 선형 제어기를 구현하기 위한 비용을 피할 수 있는 광학 디스크 드라이브 서보 제어 시스템을 필요로 한다.
광학 디스크 저장 시스템은 포커스 캡쳐, 포커스 트랙킹, 트랙 탐색 및 중심선 트랙킹 동안에 광학 디스크 위의 광학 판독 어셈블리를 작동시키기 위한 슬라이딩 모드 제어기를 포함한다. 그 슬라이딩 모드 제어기는 미리 결정된 위상 상태 궤적을 따르도록 임의의 위상 상태(판독 헤드의 위치 에러 및 속도와 같은)를 포커스하기 위해 포지티브와 네거티브 피드백 사이를 스위칭하여 동작하는 비선형 제어 시스템이다. 그 포지티브 및 네거티브 피드백 이득은 미리 결정된 범위 내에서만 필요하고, 그로 인해, 2n의 이득값으로 이득 승산기의 복잡성 및 비용을 크게 감소시킨다.
결과로서 얻은 서보 제어 시스템은 광학 디스크 헤드를 작동시키는데 본래에 가지고 있는 어려움을 해소하고, 종래의 적응 선형 제어기 보다 매우 낮은 비용으로 달성할 수 있다. 특히, 개별 디스크 드라이브 사이에서 발생할 수 있는 온도 및 전압 드리프트와, 파라미터 변화와 같은 요인으로 인하여 발생할 수 있는 파라미터 변화를 보상할 수 있다. 또한, 슬라이딩 모드 제어기는 포커스 캡쳐 동안 서보 루프의 폐쇄와 관련된 과도 현상뿐만 아니라 외부에서 걸리는 방해로 인해 야기된 과도 현상에 대해 보다 양호한 보상을 제공한다. 또한, 슬라이딩 모드 제어기는 포커스 트랙킹과 중심선 트랙킹 서보 루프 사이의 상기 언급한 광학 커플링에 대한 보다 적은 복잡성을 제공한다.
[시스템 개관]
본 발명의 상기 및 다른 관점과, 장점은 도면과 함께 다음 본 발명의 상세한 설명으로부터 쉽게 이해될 수 있다.
도2a는 거친 탐색 동작을 구현하는 본 발명의 광학 디스크 서보 제어 시스템을 도시한 도면이다. 스핀 모터(13)는 광학 판독 헤드 어셈블리(8) 위의 기록된 컴퓨터 데이터에 따라 광학 디스크(14)를 회전시킨다. 도1a에 참고로 상기 설명된 것처럼, 판독 헤드 어셈블리(8)는 디스크에 레이저 빔을 포커스하기 위한 대물 렌즈(OL)(5)를 포함한다. 거친 탐색 동작동안, 판독 헤드 어셈블리(8)는 선택된 트랙 아래에 위치할 때까지 리드 스크류(9)를 따라 디스크(14) 아래에 방사적으로 미끄러진다. DC 모터(DCM)(15)는 거친 탐색 동작을 수행하기 위해 리드 스크류(9)를 회전시킨다. 판독 헤드(8)로부터 RF 판독 신호(17)를 수신하기 위해 접속된 트랙 카운터(16)는 트랙 크로싱을 검출하고, 추정된 판독 헤드 트랙 위치(18A)를 발생한다. 샤프트 엔코더 또는 홀 센서와 같은 판독 헤드 트랙 위치를 검출하기 위한 다른 공지된 방법은 트랙 카운터(16) 대신에 이용될 수 있다. 상태 추정기(19)는 추정된 트랙 위치(18A)와 DCM 모터 제어 신호(24)를 처리하여 보다 정확히 추정된 위치 Est. POS(18B)를 발생한다. 그 Est. POS(18B)는 기준 위치 Ref. POS(20)와 가산기(21)에서의 OL 캐리지 유닛 VCM 제어 신호(26)(저역 통과 필터(25) 이후에)를 감산하고, 위상 에러 신호 X1(22)을 발생한다. 그 기준 위치 Ref. POS(20)는 데이터가 판독되는 선택된 트랙을 나타낸다. 위상 에러 X1(22)에 응답하여, 슬라이딩 모드 제어기(23)는 DCM(15)에 인가된 모터 제어 신호 U(24)를 계산하여, 판독 헤드(8)를 선택된 트랙으로 이동시킨다.
광학 디스크 저장 시스템에 이용되는 트랙 카운터(16)는 본 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 이미 공지되어 있는데, 예를 들어, 미국 특허 제 5,406,535 호에 기술되어 있으며, 그 문헌은 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되어 있다.
상태 추정기(19)는 기록 채널 내의 노이즈에 의해 야기된 트랙 위치 정보의 에러와, 트랙 위치 변환기(트랙 카운터 16)에 의해 발생되는 에러를 필터-출력한다. 도6에 도시된 슬라이딩 모드 제어기의 실시예에 있어서, 상태 추정기(19)는 위치 에러 속도 위상 상태(X2)를 발생하기 위해 미분기(102)를 대신할 수 있다. 상태 추정기는 본 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 이미 공지되어 있는데, 예를 들어, 미국 특허 제 4,679,103 호에 기술되어 있으며, 그 문헌은 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되어 있다. 상태 추정기에 더하여, 다른 이미 공지된 기술은 본 발명의 범위에 벗어남이 없이 작동기 위상 상태를 발생하는데 이용될 수 있다.
도2b를 참조하면, 포커스 캡쳐, 포커스 트랙킹, 미세 탐색 및 중심선 트랙에 이용되는 본 발명의 슬라이딩 모드 제어 시스템이 도시되어 있다. 도1a를 참조로 하여 상기 설명한 것처럼, 판독 헤드 어셈블리(8)는 디스크(14)에 레이저 빔을 포커싱하기 위한 대물 렌즈(OL)(5), RF 판독 신호(17) 및 비점 수차 포커스 에러 신호(27)를 발생하기 위한 사분면 광검출기(6)와, 트랙킹 에러 신호(28A, 28B)를 발생하기 위한 두 개의 포토 다이오드(7A, 7B)를 포함한다.
사분면 광검출기(6)의 포커스 에러 신호(27)에 응답하여 FES 발생기(29)는 슬라이딩 모드 제어기(31)에 인가되는 포커스 에러 신호(30)를 발생하고, OL VCM들(10A, 10B)에 인가되는 모터 제어 신호(32)를 발생한다. 상기 기술한 것처럼, RF 판독 신호는 (A+B+C+D)로서 계산되고, 포커스 에러 신호(FES)(30)는 (A+C)-(B+D)로서 계산된다. 트랙킹 에러 신호(28A, 28B)에 응답하여 TES 발생기(33)는, 상기 설명한 것처럼, (F-E)로서 계산되는 중심선 트랙킹 에러 신호(TES)(34)를 발생한다.
초기 포커스 위치를 캡쳐하기 위하여, 슬라이딩 모드 제어기(31)는 해제(예를 들어 포커스 서보 루프가 개방)되고, OL VCM들(10A, 10B)은 OL 캐리지 유닛(11)을 포커스가 벗어날 때까지 디스크(14)로부터 이격되게 이동시킨다. 그후, 여전히 루프가 개방됨에 따라, OL VCM들(10A, 10B)은 OL(5)을 FES(30)가 도1d의 선형 영역에 의해 정의된 풀-인 범위 내에 OL(5)의 존재를 나타낼 때까지 디스크 쪽으로 OL(5)을 천천히 이동시킨다. 그후, 그 포커스 서보 루프는 닫히게 되고, 슬라이딩 모드 제어기(31)는 인-포커스 위치의 트랙킹을 시작한다.
탐색 거리가 200트랙보다 작은 미세 탐색 위치를 위해, OL 캐리지 유닛(11)은 전체 슬레드 어셈블리(8)를 이동시킴 없이 전체 탐색을 실행할 수 있다. 트랙 카운터(16) 및 상태 추정기(19)는 거친 탐색 동작에서와 동일한 동작을 실행하고, 위치 에러 X1(35)은 가산기(36)에서의 기준 위치(Ref. POS)(20)에서 Est POS(18B) 및 TES(34)를 감산하여 발생된다. 위치 에러 X1(35)에 응답하여 슬라이딩 모드 제어기(37)는 OL 캐리지 유닛(11)을 선택된 트랙 방향으로 회전시키기 위해 OL 음성 코일 모터(VCM)(10A, 10B)에 인가되는 모터 제어 신호(26)를 발생한다. 미세 탐색 동작의 종료에서, OL VCM 신호(26)는 가산기(21)의 도2a의 스레드 서보 제어 시스템에 인가되어, OL 캐리지 유닛(11)이 다시 그 중심 위치에 있을 때까지 선택된 트랙 쪽으로 스레드 어셈블리(8)를 이동시킨다.
슬라이딩 모드 제어기의 동작은 도3a를 참조하여 이해될 수 있다. 그 도면은 크기 면에서 동일할 필요가 없는, 포지티브 이득(47)과 네거티브 이득(48) 사이에서 스위치(46) 되는, 한 예의 슬라이딩 모드 제어기(45)에 의해 제어되는 한 예의 제 2 오더 시스템(44)을 도시한 것이다. 원하는 위치 기준 위치(52)로부터 제어된 시스템의 추정된 위치(51)를 감산하여 위치 에러 X1(49)가 가산기(50)의 출력으로부터 발생된다. 그 위치 에러 X1(49)은 제어된 시스템(44)에 입력으로서 가속 명령(53)을 발생하기 위해 스위치(46)의 상태에 따라 포지티브 이득(46) 및 네거티브 이득(48)과 곱해진다. 적분기(54)의 출력은 위치 에러 속도 -X2(55)의 네거티브이기도 한, 제어된 시스템(44)의 속도이다. 스위치(46)가 포지티브 이득(47)을 선택할 때, 이는 네거티브 피드백 시스템이고, 스위치(46)가 네거티브 이득(48)을 선택할 때, 포지티브 피드백 시스템이 된다. 그들 개별 구조에 있어서, 시스템은 안정화될 수 없다. 그러나, 시스템은 두 개의 구조 사이의 반복적인 스위칭에 의해 안정화될 수 있다.
네거티브 피드백의 상태 공간 식은 다음과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00002
식(1)의 일반적인 분해는 다음과 같다.
[수학식 2]
Figure pat00084
[수학식 3]
Figure pat00085
식(2) 및 식(3)을 조합하면 다음 식을 얻는다.
[수학식 4]
Figure pat00086
식(4)의 위상 평면 플롯은 도3b에 도시된 것처럼 이심원(A 및
Figure pat00087
A)을 갖는 타원 함수이다.
포지티브 피드백의 상태 공간 식은 다음과 같다.
[수학식 5]
Figure pat00006
Figure pat00007
식(5)의 일반적인 분해는 다음과 같다.
[수학식 6]
Figure pat00008
식(5) 및 식(6)을 조합하면 다음 식을 얻는다.
[수학식 7]
Figure pat00009
식(7)의 위상 평면 플롯은 도3b에 도시된 것처럼 두 개의 점근선을 갖는 쌍곡선 함수이다.
식(4) 및 식(7)의 두 개의 개별 위상 평면 궤적은 위상 상태가 결코 원점에 도달할 수 없기 때문에 바람직하지 못한 시스템을 결과로서 얻는다. 그러나, 포지티브 및 네거티브 피드백 궤적의 교점에서 정의된 제 3 위상 궤적을 따라 위상 상태를 구동하여 원점에 도달할 수 있도록 할 수 있다. 이는 현재의 위상 상태 값에 응답하여 포지티브와 네거티브 이득 사이를 스위칭하여 얻을 수 있다.
그러한 스위칭 동작은 미리 결정된 제 3 위상 궤적이 선형 세그먼트(60)로서 도시된 도3c를 참조하여 이해할 수 있다. 새로운 트랙이 선택될 때, 초기 헤드 위치 에러는 점(A)에 있고, 제어 시스템은 초기에 스위칭되어 포지티브 이득(예를 들어, 네거티브 피드백)을 선택한다. 헤드가 선택된 트랙 쪽으로 가속을 시작할 때, 그 위상 상태는 네거티브 피드백 모드의 아크 궤적(64)에 따른다. 그 위상 상태가 교점(B)에서 제 3 위상 궤적(60)의 개시에 도달할 때, 슬라이딩 모드 제어기는 네거티브 이득으로 스위칭하고, 그 위상 상태는 포지티브 피드백 모드의 쌍곡선 궤적(66)를 따르기 시작한다. 그 위상 상태가 점(C)에서 제 3 위상 궤적(60)를 교차할 때, 제어기는 포지티브 이득으로 역스위칭하여, 제 3 위상 궤적(60)의 역방향으로 아크(68)를 따라 위상 상태를 구동시킨다. 이러한 스위칭 동작은 반복되기 때문에, 위상 상태는 위상 평면의 원점 쪽으로 선형 세그먼트(60)를 따라 이동한다. 그 위상 상태가 위상 평면의 원점으로부터 미리 결정된 최소 거리 내에 있을 때, 그 시스템은, 위상 평면의 원점 근처의 위상 상태를 유지하기 위해 포지티브와 네거티브 피드백 사이를 슬라이딩 모드 제어기가 반복하여 스위칭시키는 트랙킹 모드로 스위칭하여, 선택된 트랙의 중심선 상에 정렬된 판독 헤드(8)를 유지한다.
위상 상태가 도3c의 슬라이딩 라인을 따를 때 제어 시스템의 시간 도메인 응답은 다음과 같다
[수학식 8]
Figure pat00010
여기서, t1은 점(B)에서 위상 상태가 슬라이딩 라인에 도달할 때의 시간이다. 식(8)은 슬라이딩 라인을 따라 시스템의 평균 응답이고, 실제로 외부에서 걸리는 방해에 의해 또는 파라미터(K)의 변화에 의해 영향을 받지 않게 된다. 결과적으로, K에 대한 값을 결정하기 위하여 시스템의 실질적인 파라미터를 알 필요는 없다. 식 아래에 존재하는 식(11)과 함께 식(8)은 본 시스템이 슬라이딩 모드 영역에서 전체적으로 안정된 것을 증명한다.
슬라이딩 모드 제어기는 위상 상태 값을 관찰하여 포지티브 및 네거티브 이득 사이를 스위칭하는 시기를 결정한다. 도3c의 선형 위상 궤적은 다음과 같이 정의된다.
[수학식 9]
Figure pat00011
여기서, 상수(C)는 선형 세그먼트(60)의 기울기이다. 위상 상태를 관찰하여, 슬라이딩 모드 제어기는 이득을 스위칭하여 다음과 같이 되게 한다.
[수학식 10]
Figure pat00012
슬라이딩 모드 제어기는 선형 궤적 쪽으로 위상 상태를 구동하기 위해 σ·X1 > 0일 때 포지티브 이득으로 스위칭하고, σ·X1 < 0일 때는 네거티브 이득으로 스위칭한다.
시스템의 전체 응답은 슬라이딩 라인의 기울기 증가(예를 들어, C를 증가하여)하여 보다 고속으로 형성된다. 그러나, 슬라이딩 모드 제어에서 중요한 제한은 포지티브와 네거티브 피드백 위상 궤적이 반대 방향으로 교차하는 위상 평면 내의 한 영역에 제 3 위상 궤적이 억제되어야 하는 것이다. 이는, 도3c로부터, 슬라이딩 라인의 기울기가 0 < C <
Figure pat00088
로 억제되어야 함을 의미한다. 그 억제로부터 유도되는 다른 관계는 다음과 같다.
[수학식 11]
Figure pat00013
식(11)은 현존 식으로 공지되어 있고, 포지티브 및 네커티브 이득에 대한 값을 결정하는데 이용된다.
도3c의 선형 슬라이딩 모드 궤적(60)는 선형 피드백 모드에서 초기에 동작하고, 초기 아크 궤적(64)가 파라미터 변화 및 외부 로드 방해로 인하여 드리프트될 수 있는 단점이 있다. 이러한 문제점은 동작의 슬라이드 모드 영역을 연장함으로써 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 위상 궤적 조정기는 도3d에 도시된 것처럼 선형 세그먼트의 기울기를 연속으로 조정할 수 있다. 위상 상태가 제 1 슬라이딩 라인(65)에 도달하여, 미리 결정된 시간 동안 그에 따르게된 이후에, 그 위상 궤적 조정기는 상수(C)를 증가시켜 슬라이딩 라인(67)으로 기울기를 증가시킨다. 그 시스템은 단지 인터세크먼트 과도 현상들(intersegment transients) 동안에만 선형 모드(비-슬라이딩 모드)에서 동작한다. 결국, 그 기울기는 위상 상태가 위상 평면의 원점 쪽으로 라인(69)을 따라 이동되는 점에서 슬라이딩 라인(69)에서 미리 결정된 최대치로 증가된다.
보다 확고한 구현은 행정의 전체 영역을 커버하는 위상 궤적을 정의하는 것이다. 이는 위상 궤적이 3개의 선형 세그먼트(σ1 72, σ2 74 및 σ3 76)를 포함하는 것으로 도3e에 도시되어 있다.
[수학식 12]
Figure pat00014
Figure pat00015
여기서, X1 = 작동기 위치 에러 위상 상태;
X2 = 작동기 위치 에러 속도 위상 상태;
C1 = 제 1 세그먼트의 기울기;
C2 = 제 3 세그먼트의 기울기;
XI = 초기 작동기 위치 에러와;
X2I = 미리 결정된 일정한 위치 에러 속도.
제 1 선형 세그먼트(σ1 72)는 작동기(8)의 가속을 나타내고, 제 2 선형 세그먼트(σ2 74)는 작동기(8)의 일정한 속도를 나타내며, 제 3 세그먼트(σ3 76)는 선택된 트랙 쪽으로 작동기(8)의 감속을 나타낸다.
상기 기술한 것처럼, C2는 0 < C2 <
Figure pat00089
로 제한하지만, 모든 3개의 세그먼트는 작동기의 최대 가속, 일정한 속도 및 감속 제한으로 억제된다. 위상 궤적이 작동기의 물리적 제한 내로 선택되면, 제어기는 실제로 파라미터 변화 및 외부 로드 방해에 관계없이 동작한다.
최적 위상 평면 궤적과 본 발명의 양호한 실시예는 도4에 설명되어 있다. 상기 궤적은 실제로 포물선형 가속 세그먼트(σ1 80), 선형 일정한 속도 세그먼트(σ 2 82), 제 2 실질적인 포물선형 감속 세그먼트(σ3 84)와, 선형 감속 세그먼트(σ4 86)를 포함한다 여기서,
[수학식 13]
Figure pat00016
[수학식 14]
Figure pat00017
[수학식 15]
Figure pat00018
[수학식 16]
Figure pat00019
여기서, X1 = 작동기 위치 에러 위상 상태;
X2 = 작동기 위치 에러 속도 위상 상태;
C1 = 미리 결정된 가속 상수;
X1I = 초기 작동기 위치 에러;
X2I = 미리 결정된 상수 위치 에러 속도.
C2 = 미리 결정된 감속 상수와;
C3 = 선형 감속 세그먼트의 미리 결정된 기울기.
선형 세그먼트(σ4 86)는 포물선형 감속 세그먼트(σ3 84)의 기울기가 슬라이딩 모드를 지지하기 위해 원점과 너무 근접해 있기 때문(감속이 너무 크게 됨)에 필요하게 된다. 그 상수 속도 세그먼트(σ2 82)는 트랙간 탐색 거리가 충분히 짧게 된다면 필요 없게 된다(예를 들어, 초기 위치 에러가 미리 결정된 임계값보다 작게 된다면 σ1에서 바로 σ3로 변환될 것이다).
도5는 2차 플랜트와 같이 모델링된 광학 디스크 서보 제어 시스템을 도시한 것이다. 그 슬라이딩 모드 제어기(U 60)의 출력은 증폭기(62)에서 증폭되어, OL 캐리지 유닛(11) 또는 리드 스크류(9)를 각각 작동하기 위한 DCM(15) 또는 VCM(10A, 10B)에 입력된다. 그 DCM/VCM의 파라미터는 다음과 같다.
Kt = 토크 상수(Torque Constant);
Kv = 비스코스 댐핑(Viscous Damping);
Ks = 쿨롱 마찰 계수와;
J = 관성.
위치 에러 위상 상태(X1 66)는 가산기(68)의 출력에서 관찰되고, 위치 에러 속도 위상 상태(X2)는 DCM/VCM 속도(92)의 네거티브와 같이 관찰된다. 선택적으로, 위치 에러 속도 위상 상태(X2)는 위치 에러 신호(X1 66)를 미분하여 발생될 수 있고, 상태 추정기(19)에 의해 발생될 수 있다. 도5로부터, 위상 상태 식은 다음과 같이 기재할 수 있다.
[수학식 17]
Figure pat00020
U = ± K·X1에 따라, 위상 상태 식은 식(1) 및 식(5)과 유사하고, 위상 플롯은 도3b에 도시된 것과 유사하다.
비록, 위치 에러(X1)만이 슬라이드 모드를 구현하기 충분하다 할지라도, 위치 에러 속도(X2)가 피드백 루프에 부가될 때 다른 제어가 성취된다. 사실상, 본 발명의 디스크 드라이브 제어 시스템은 위치 에러(X1)가 초기에 위치 에러 속도(X2) 보다 훨씬 크게된 이후로 탐색 동안 단지 제어 신호와 같은 위치 에러 속도(X2)로 최적 동작한다. 탐색 동안 피드백 루프로부터 위치 에러를 제거하는 것은 스위칭 노이즈의 량을 감소시킨다 위상 상태가 위상 궤적에 미리 결정된 점에 도달할 때, 시스템은 위치 에러(X1)로 위치 상태를 제어루프로 다시 스위칭한다.
[하드웨어 기술]
도6은 본 발명의 슬라이딩 모드 제어기의 한 실시예를 도시한다. 위치 에러X1(22)는 슬라이딩 모드 제어기와 위치 에러(X1 22)를 미분하는 미분기(102)에 입력되어, 위치 에러 속도 신호(X2 100)를 발생한다. 도시되지 않은 선택적인 실시예에 있어서, 상태 추정기(19)는 위치 에러 속도(X2 100)를 발생한다. 두 개의 스위칭 이득 회로(104 및 106)는 위치 에러(-X1 130) 및 에러 속도(-X2 132) 제어 신호를 각각 곱한다. 승산기(108 및 110)는 위상 상태(-X1 및 X2) 및 현 궤적 세그먼트(σ i)에 응답하여, 이득 회로의 스위칭 동작을 제어한다. 결과로 얻은 승산의 부호는 도4에 도시된 미리 결정된 슬라이딩 라인 궤적 쪽으로 위상 상태(X1 및 X2)를 구동시키기 위해 스위치의 상태를 결정한다. 위상 상태(X1 및 X2)에 응답하여 σ 처리 블록(112)은 위상 상태가 따르게 되는 위상 궤적의 세그먼트(σi)를 결정하는 궤적 세그먼트 스위칭 논리를 구현한다. 그 σ 처리 블록(112), 적분기(116), 기준 에러 속도 발생기(114) 및, 승산기(118, 120 및 122)의 동작은 아래에 설명되어 있다.
스위칭 이득 블록(104)의 이득 값(α i, β i, γ i 및 ζ i)은 위상 상태를 따르는 현재의 궤적 세그먼트에 따라 적당한 값으로 프로그램 가능하게 설정된다. 또한, 이득 값은 제어기가 순방향 또는 역방향 탐색을 실행하는지의 여부에 따라 미리 결정된 값으로 프로그램되어 있다. 현존하는 식(11)과 위상 궤적 식(13), (14), (15) 및 (16)을 이용하여, 도4에 도시된 위상 궤적의 각각의 세그먼트에 대한 이득값에 대한 적당한 억제는 슬라이딩 모드를 보장하기 위해 바로 계산될 수 있다.
σ = σ1(탐색 가속)에 있어서, 시간에 관련된 미분식(13)은 식(13)의 승산에 의해 얻어진다.
Figure pat00021
식(17)으로부터 요소(σ1·X2)를 얻을 수 있다.
[수학식 18]
Figure pat00022
도5 및 도6으로부터, 탐색 동안 비교적 작은 Ψ 3을 무시하면;
[수학식 19]
Figure pat00023
[수학식 20]
Figure pat00024
[수학식 21]
Figure pat00025
식(18 및 19)으로부터, 매우 작은 항으로서 항(
Figure pat00090
)을 무시한다;
[수학식 22]
Figure pat00026
현존하는 (11)을 만족하기 위하여(예를 들어, 식(22)은 임의 X1 및 X2에 대하여 네거티브), 이득 상수는 다음 부등식을 완전히 만족해야 한다.
만일, 역방향 탐색(X2 > 0)이면,
{ 만일, 식(20)으로부터 σ 1·X1 > 0일 때, Ψ 1 = α 1이면,
Figure pat00091
> 0 에 대해서, ⇒ α 1 > 0 이고,
그 외에 식(20)으로부터 σ 1·X1 < 0일 때, Ψ 1 = β 1이면,
Figure pat00092
< 0 에 대해서, ⇒ β 1 < 0 이며,
만일, 식(21)으로부터 σ 1· X2 > 0일 때, Ψ 2 = γ 1이면,
Figure pat00093
< 0 에 대해서, ⇒ γ 1 >
Figure pat00094
이고,
그 외에 식(21)으로부터 σ 1· X2 < 0일 때, Ψ 2 = ζ 1이면,
Figure pat00095
> 0 에 대해서, ⇒ ζ 1 <
Figure pat00096
이다.}
만일, 순방향 탐색(X2 < 0)이면,
{ 만일, 식(20)으로부터 σ 1· X1 > 0일 때, Ψ 1 = α 1이면,
Figure pat00097
< 0 에 대해서, ⇒ α 1 < 0 이고,
그 외에 식(20)으로부터 σ 1· X1 < 0일 때, Ψ 1 = β 1이면,
Figure pat00098
> 0 에 대해서, ⇒ β 1 > 0 이며,
만일, 식(21)으로부터 σ 1· X2 > 0일 때, Ψ 2 = γ 1이면,
Figure pat00099
> 0 에 대해서, ⇒ γ 1 <
Figure pat00100
이고,
그 외에 식(21)으로부터 σ 1· X2 < 0일 때, Ψ 2 = ζ 1이면,
Figure pat00101
< 0 에 대해서, ⇒ ζ 1 >
Figure pat00102
이다.}
σ = σ 2(일정한 속도로 탐색)에 대해서, 시간에 대해서 식(14)을 미분하고, 식(14)을 곱하여 다음을 얻는다.
Figure pat00027
식(17)으로부터;
Figure pat00028
식 (19)로부터;
[수학식 23]
Figure pat00029
Figure pat00030
현존하는 식(11)을 만족하기 위하여(예를 들어, 식(23)은 임의 X1 및 X2에 대하여 네거티브), 이득 상수는 다음 부등식을 완전히 만족해야 한다.
{ 만일, 식(20)으로부터 σ 1· X1 > 0일 때, Ψ 1 = α 2이면,
Figure pat00103
> 0 에 대해서, ⇒ α 2 < 0 이고,
그 외에 식(20)으로부터 σ 2· X1 < 0일 때, Ψ 1 = β 2이면,
Figure pat00104
< 0 에 대해서, ⇒ β 2 > 0 이며,
만일, 식(21)으로부터 σ 2· X2 > 0일 때, Ψ 2 = γ 2이면,
Figure pat00105
< 0 에 대해서, ⇒ γ 2 >
Figure pat00106
이고,
그 외에 식(21)으로부터 σ 2· X2 < 0일 때, Ψ 2 = ζ 2이면,
Figure pat00107
> 0 에 대해서, ⇒ ζ 2 <
Figure pat00108
이다.}
σ = σ 3(감소 탐색)에 대해서, 시간에 대해서 식(15)을 미분하고, 식(15)을 곱하여 다음을 얻는다.
Figure pat00031
식(17)으로부터 요소(σ 2· X2)를 얻을 수 있다.
[수학식 24]
Figure pat00032
식(18) 및 식(19)으로부터, 비교적 작은 항
Figure pat00109
을 무시하면;
[수학식 25]
Figure pat00033
현존하는 식(11)을 만족하기 위하여(예를 들어, 식(25)은 임의 X1 및 X2에 대하여 네거티브), 이득 상수는 다음 부등식을 완전히 만족해야 한다.
만일, 역방향 탐색(X2 > 0)이면,
{ 만일, 식(20)으로부터 σ 3· X1 > 0일 때, Ψ 1 = α 3이면,
Figure pat00110
< 0 에 대해서, ⇒ α 3 < 0 이고,
그 외에 식(20)으로부터 σ 3· X1 < 0일 때, Ψ 1 = β 3이면,
Figure pat00111
> 0 에 대해서, ⇒ β 3 > 0 이며,
만일, 식(21)으로부터 σ 3·X2 > 0일 때, Ψ 2 = γ 3이면,
Figure pat00112
> 0 에 대해서, ⇒ γ 3 <
Figure pat00113
이고,
그 외에 식(21)으로부터 σ 3·X2 < 0일 때, Ψ 2 = ζ 3이면,
Figure pat00114
< 0 에 대해서, ⇒ ζ 3 >
Figure pat00115
이다.}
만일, 순방향 탐색(X2 < 0)이면,
{ 만일, 식(20)으로부터 σ 3·X1 > 0일 때, Ψ 1 = α 3이면,
Figure pat00116
> 0 에 대해서, ⇒ α 3 > 0 이고,
그 외에 식(20)으로부터 σ 3· X1 < 0일 때, Ψ 1 = β 3이면,
Figure pat00117
< 0 에 대해서, ⇒ β 3 < 0 이며,
만일, 식(21)으로부터 ο 3· X2 > 0일 때, Ψ 2 = γ 3이면,
Figure pat00118
< 0 에 대해서, ⇒ γ 3 >
Figure pat00119
이고,
그 외에 식(21)으로부터 σ3· X2 < 0일 때, Ψ 2 = ζ 3이면,
Figure pat00120
> 0 에 대해서, ⇒ ζ 3 <
Figure pat00121
이다.}
σ = σ 4(트랙킹)에 대해서, 시간에 대해서 식(16)을 미분하고, 식(16)을 곱하여 다음을 얻는다.
Figure pat00034
식(17)으로부터;
Figure pat00035
식 (19)로부터;
[수학식 26]
Figure pat00036
Figure pat00037
현존하는 식(11)을 만족하기 위하여(예를 들어, 식(26)은 임의 X1 및 X2에 대하여 네거티브), 이득 상수는 다음 부등식을 완전히 만족해야 한다.
{ 만일, 식(20)으로부터 σ 4· X1 > 0일 때, Ψ 1 = α 4이면,
Figure pat00122
> 0 에 대해서, ⇒ α 4 > 0 이고,
그 외에 식(20)으로부터 σ 4· X1 < 0일 때, Ψ 1 = β 4이면,
Figure pat00123
< 0 에 대해서, ⇒ β 4 < 0 이며,
만일, 식(21)으로부터 σ 4 X2 > 0일 때, Ψ 2 = γ 4이면,
Figure pat00124
< 0 에 대해서, ⇒ γ 4 >
Figure pat00125
이고,
그 외에 식(21)으로부터 σ 2· X2 < 0일 때, Ψ 2 = ζ 4이면,
Figure pat00126
> 0 에 대해서, ⇒ ζ 4 <
Figure pat00127
이다.}
[흐름도 설명]
도6에 도시된 슬라이딩 모드 제어기의 동작을 도2a를 참조한 거친 탐색 동작과 도2b에 참조하며 중심선 트랙킹에 관계하여 보다 더 설명한다. 그러나, 다음 설명은 포커스 서보 루프에 적용됨을 유념하라. 즉, 도7a, 도b 및 도c의 흐름도가 도2a 및 도2b의 슬라이딩 모드 제어기(23, 31 및 37)의 동작을 설명함을 주시한다.
서보 제어 시스템이 도7a의 트랙킹 모드(200)에서 시작된다고 가정하면, 판독 헤드는 탐색 순방향 또는 탐색 역방향 명령이 수신될 때까지 현재 선택된 트랙을 (204)에서 트랙한다. 순방향 탐색이 초기화될 때, SEEK ?(탐색?)이 긍정일 때, 헤드 기준 위치, Ref. POS 20은 새롭게 선택된 트랙으로 갱신된다. 도2a의 출력에서 초기 헤드 위치 에러 X1(22)은 상태 추정기(19)로부터 출력된 현재 트랙(18B)과 새롭게 선택된 트랙(예를 들어, Ref. POS 20)사이의 차이다. 초기 위치 에러는 X1I에서 궤적 세그먼트(σ = σ 1)의 시작으로서 도4에도 도시되어 있다. 세그먼트(σ = σ1)는 선택된 트랙 쪽으로 판독 헤드(8)의 원하는 가속을 정의하는 포물선형 트랙이다.
도7b를 참조하면, 가속 탐색(SEEK ACCELERATE)(σ = σ 1)의 시작에서(208), 슬라이딩 모드 제어기(23)는 여러 파라미터를 초기화한다(210). 도6의 블록(104 및 106)에서 이득 상수는 가속 궤적(σ = σ1 80)에 대응하는 값으로 갱신된다. 탐색 동작동안 스위칭 노이즈를 감소시키기 위해, 위치 에러 위상 상태(X1)는 슬라이드 모드 제어를 스위칭한다. 그 σ 처리 블록(112)은 라인(126)을 통해 멀티플렉서(122)의 출력으로서 그라운드 평면을 선택한다. 결과적으로, -X1 130은 멀티플라이어(110)의 스위칭 동작을 가능하게 하고, 가산기(103)의 출력에서 모터 명령(U 24)의 계산으로부터 Ψ 1의 영향을 제거하기 위해 0으로 설정된다. 위치 에러 위상 상태 -X1 130이 디스에이블되기 때문에, 속도 위상 상태 -X2 132는 미리 결정된 값으로 초기화되어, 작동기가 원하는 방향으로 움직이기 시작하는 것을 보장한다(예를 들어, 선택된 트랙 쪽으로 역방향으로 운동(motion)의 시작을 보장한다). 그러한 보장을 위해, σ 처리 블록(112)은 라인(124)을 통해 멀티플렉서(120)의 출력으로 X2Ref(144)를 선택한다. 또한, σ 처리 블록(112)은 라인(126)을 통해 멀티플렉서(118)의 출력[가산기(103)에 제 3 입력(Ψ 3 109)]로 미리 결정된 상수(C 134)를 선택한다. 미리 결정된 상수 C(134) 및 적분기(116)의 함수는 아래에 보다 상세히 설명한다.
제어 파라미터가 가속 궤적 σ = σ 1(80)에 대해 초기화된 이후에, 그 슬라이딩 모드 제어기(23)는 연속으로 계산하여 가산기(103)의 출력에서 모터 명령 신호(U 24)를 출력한다. 흐름도(212)를 참조하면, σ 1은 식(13)에 따라 갱신되고, σ i(128)는 σ 1에 할당된다. 승산기(108)는 σ i에 X2를 곱하고, 그 결과가 양이면 이득 블록(104)을 γ i로 스위칭하고, 그 결과가 음이면 ζ i로 스위칭한다. 이득 블록(104)은 -X2(132)(X2Ref 114)에 선택된 이득을 곱하여 Ψ 2를 발생한다. Ψ 1이 가속 동안 제로이고, Ψ 3이 무시할 정도로 작기 때문에, 모터 명령 신호(U 24)는 지배적으로 Ψ 2와 동일하게 된다.
판독 헤드(8)가 선택된 트랙에 대하여 역방향으로 가속하기 시작하면, 트랙 카운터(16)는 현재의 트랙 위치를 갱신한다. 상태 추정기(19)는 트랙 카운트(18A) 및 현재 모터 명령(24)을 처리하여 추정된 위치 신호(18B)를 갱신한다. 가산기(21)는 새로운 위치 에러(X1 22)를 출력하고, 미분기(102)는 X1(N) - X1(N-1)과 같은 새로운 속도 위상 상태(X2 100)를 계산한다.
σ 처리 블록(112)은 판독 헤드의 속도가 미리 결정된 값에 도달할 때를 결정하기 위해 계속하여 체크한다. X2 ≤ X2Ref?(214)가 부정일 때, 슬라이딩 모드 제어기는 주위를 루프하고, 흐름도(212)에 따라 다음 모터 명령(U 24)을 계산한다. X2 ≤ X2Ref?(214)가 긍정일 때, σ 처리 블록(112)은 라인(124)을 통해 승산기의 출력으로 X2 (100)를 선택( -X2 = X2 216을 선택)한다. 다시 말해, 판독 헤드(8)(X2 100)의 속도가 미리 결정된 속도(X2Ref 114)에 도달할 때, 그 슬라이딩 모드 제어기(23)는 속도 위상 상태(X2 100)의 함수로서 흐름도(218)에서 모터 명령 신호(U 24)를 발생한다.
다음 도7b에 도시된 흐름도(218)에 이어서, σ 처리 블록(112)은 식(13, 14 및 15)에 따라 σ 1, σ 2 및 σ 3을 각각 갱신한다. σ 처리 블록(112)의 출력(σi 128)은 σ 1에 할당된다. σi 및 X2에 응답하여, 승산기(108)는 도4의 σ1 (80) 위상 궤적 쪽으로 X1 및 X2를 구동시키기 위하여 스위칭 이득 블록(104)의 상태를 설정한다. 다음 명령(U 24)이 발생되고, 판독 헤드(8)는 선택된 트랙 쪽으로 이동한다.
σ 처리 블록(112)은 다음 궤적 세그먼트에 대한 스위칭할 때를 결정하기 위해 가속 궤적(σ 1 80)에 대하여 위상 상태의 위치를 연속으로 체크한다. 그 다음 궤적 세그먼트는 일정한 세그먼트(σ 2 82) 또는, 만일 탐색 거리가 충분히 짧을 때 가속 세그먼트(σ 3 84)중 한 세그먼트가 된다. σ 값을 비교하여, σ 처리 블록(112)은 다음 궤적로 스위칭할 때를 결정한다. σ 1 ≤ σ 3? (220)이 긍정일 때, σ 처리 블록(112)은 감속 궤적 σ 3(84)으로 스위칭한다. 그렇지 않으면, σ1 ≤ σ2(222)가 긍정일 때, σ 처리 블록(112)은 일정한 속도 궤적(σ 2 82)로 스위칭한다. 만일, 220 및 222가 모두 부정일 때, 슬라이딩 모드 제어기(23)는 주위를 루프하고, 흐름도(218)에 따라 다음 모터 명령(U 24)을 계산한다.
이제, 도7c에 도시된 일정한 속도 흐름도(226)를 참조하면, 첫 번째로, 이득 블록(104 및 106)을 스위칭하기 위한 이득 상수는 도4의 일정한 속도 궤적(σ2 82)에 대응하는 값로 갱신된다(228). 그후, 흐름도(230)에서, σ 처리 블록(112)은 식(14 및 15)에 따라 σ2 및 σ3을 각각 갱신한다. σ 처리 블록(112)의 출력(σ i 128)은 σ2로 할당된다. 또한, σi 및 X2에 응답하여, 승산기(108)는 σ2(82) 위상 궤적 쪽으로 X1 및 X2를 구동시키기 위해 스위칭 이득 블록(104)의 상태를 설정한다. 다음 명령(U 24)이 발생되어, 판독 헤드(8)는 선택된 트랙 쪽으로 계속 이동한다.
σ 처리 블록(112)은 감속 궤적 세그먼트(σ 3 84)에 대한 스위칭할 때를 결정하기 위해 정속 궤적(σ 2 82)에 대하여 위상 상태의 위치를 연속으로 체크한다. σ 2 ≤ σ 3 (232)이 긍정일 때, σ 처리 블록(112)은 감속 궤적 세그먼트(σ3 84)로 스위칭한다. 또한, 슬라이딩 모드 제어기(23)는 주위를 루프하고, 흐름도(230)에 따라 다음 명령(U 24)을 계산한다.
지금, 감속 흐름도(234)에 이어서, 처음에 이득 블록(104)을 스위칭시키기 위한 이득 상수는 도4의 감속 궤적 세그먼트(σ 3 84)에 대응하는 값으로 갱신된다. 그후, 흐름도(238)에 있어서, σ 처리 블록(112)은 식(15 및 16)에 따라 σ 3 및 σ 4를 각각 갱신한다. σ 처리 블록(112)의 출력(σ i 128)은 σ 3에 할당된다. 또한, σ i 및 X2에 응답하여, 승산기(108)는 σ 3 84 위상 궤적 쪽으로 X1 및 X2를 구동시키기 위해 이득 블록(104)의 스위칭 상태를 설정한다.
σ 처리 블록(112)은 트랙킹 궤적 세그먼트(σ 4 86)로 스위칭할 때를 결정하기 위해 감속 궤적 세그먼트(σ 3 84)에 대하여 위상 상태의 위치를 연속으로 체크한다. σ 4 ≤ σ 3(240)이 긍정이면, σ 처리 블록(112)은 트랙킹 궤적(σ 4 86)로 스위칭한다. 또한, 슬라이딩 모드 제어기(23)는 주위를 루프하고, 흐름도(238)에 따라 다음 명령(U 24)을 계산한다.
도4의 트랙킹 궤적(σ 4 86)는 원하는 트랙 위에 위치된 판독 헤드 어셈블리(8)를 유지하기 위해 도2a의 슬라이딩 모드 제어기(23)에 의해 실행되고, 또한, 선택된 트랙의 중심선 위에 정렬된 OL 캐리지 유닛(11)을 유지하기 위해 도2b의 슬라이딩 모드 제어기(23)에 의해 실행된다. 짧은 탐색(미세 탐색)동안에, 도2b의 슬라이딩 모드 제어기(37)는 리드 스크루(9)를 따라 판독 헤드 어셈블리(8)를 슬라이딩하는 대신에 전체 탐색을 달성하기 위해 도4의 위상 상태 궤적에 따라 OL 캐리지 유닛(11)을 회전시킨다.
도7a의 흐름도(200)를 다시 참조하면, 트랙킹 동작의 시작에서, 이득 블록(104 및 106)을 스위칭하기 위한 이득 상수는 도4의 트랙킹 궤적(σ 4 86)에 대응하는 값으로 갱신(202)된다. σ 처리 블록(112)은 라인(126)을 통해 승산기(118)의 출력(예를 들어, Ψ 3)으로서 적분기(116)의 출력을 선택한다. 그 σ 처리 블록(112)은 또한 라인(126)을 통해 승산기(122)의 출력으로서 선택하여, 승산기(110)에 대한 입력으로서 위치 에러 위상 상태(X1 22)로 슬라이딩 모드 계산의 역으로 위치 에러 위상 상태(X1 22)를 스위칭한다. 또한, 위치 에러 위상 상태(X1)는 스위칭 노이즈를 감소시키기 위하여 탐색 동안 이용되지 않는다.
지금, 흐름도(204)를 참조하면, σ 처리 블록(112)은 식(16)에 따라 σ 4를 갱신한다. σ 처리 블록(112)의 출력(σ i 128)은 σ 4에 할당된다. σi, X1 및 X2에 응답하여, 승산기(108 및 110)는 σ 4 86 위상 궤적 쪽으로 X1 및 X2를 구동시키기 위하여 이득 블록(104 및 108)을 스위칭 하는 상태를 각각 설정한다. 다음 명령(U 26)은 발생되어, 선택된 트랙의 중심선을 계속 트랙킹 하기 위해 OL VCM(10a, 10b)에 인가된다.
선택된 트랙에 도달한 이후에, 여러 치우침력으로 인하여 OL 캐리지 유닛(11)을 중심선으로부터 DC 옵셋된 안정 상태를 갖도록 할 수 있다. 전형적인 치우침력은 회전하는 디스크, 디스크 스택의 경사, 플럭시블한 케이블의 치우침 및, 전기적인 오프셋으로 인한 편차의 방사 성분을 포함한다. 그들 치우침력을 보상하고, 안정 상태 위치 에러를 제로로 구동시키기 위하여, 적분기(116)는 위치 에러 상태(X1 22)를 적분하고, 그 출력(109)은 슬라이딩 모드 제어기(37)의 출력(26)에 합계(103)된다.
그러나, 그 치우침력은 시간에 따라 변화하지 않고, OL 캐리지 유닛(11)의 방사 위치에 따라 변화한다. 따라서, 각각의 트랙에 대한 치우침력에 상응하는 안정 상태 적분값(109)은 메모리에 저장된다. 선택된 새로운 트랙을 탐색할 때, 적분기(116)는 디스에이블되고, 선택된 새로운 트랙에 상응하는 메모리에 저장된 안정 상태 적분값은 상수(134)로서 제어 신호(26)에 부가(103)된다. OL 캐리지 유닛(1)이 선택된 새로운 트랙에 도달하고, 헤드가 충분히 고정될 때, 그 적분기(116)는 다시-인에이블되고, 그 출력은 제어 신호(26)에 역으로 부가(103)된다.
역방향 탐색에 대해서, 슬라이딩 모드 제어기(23, 37)는 부등식이 반전되는 것을 제외하고 도7a, 7b 및 7c의 흐름도에 설명된 것처럼 동작한다. 그 σ 처리 블록(112)은 또한, 도3d에 도시된 것처럼 선형 위상 궤적 세그먼트의 기울기를 조정할 수 있다. σ 처리 블록(112)의 선택적인 실시예는 저장된 값이 도4에 도시된 것과 같은 위상 평면 궤적을 나타내는 조사표에 저장된 값과 위치 에러 및 속도 위상 상태를 비교하게 된다.
[가속 실시예]
본 발명의 슬라이딩 모드 제어기에 대한 선택적인 실시예는 도8에 도시되어 있다. 그 슬라이딩 모드 동작은 정속 탐색 모드(σ = σ 2) 및 트랙킹 모드(σ = σ 3) 동안 도6에 도시된 것과 동일하다. 그러나, 가속 탐색(σ = σ 1) 및 감속 탐색(σ = σ 3)동안에, 상태 공간은 평면(Xv, Xα )에서 정의되는데, 여기서 Xv는 작동기 속도 에러 위상 상태이고, Xα는 작동기 가속 위상 상태이다.
가속 탐색 및 감속 탐색 동안에, 기준 속도(Vref)는 도4에 도시된 속도 프로필(σ 1 80 및 σ 3 84)에 상응하는 위치 에러(X1)의 함수로서 발생된다. 그 기준 속도 발생기는 조사표 또는 다항식에 따라 구현될 수 있다. 작동기 속도 에러 위상 상태(Xv)는 기준 속도(Vref)에서 추정된 작동기 속도(-X2)를 감산하여 발생된다. 작동기 가속 위상 상태(Xα )는 위치 에러(X1)의 3차 도함수를 취하여 발생된다. 위상 상태(Xv 및 Xα )는 제어 신호(Ψ 2 및 Ψ 4)를 발생하기 위해 각각의 스위칭 이득 블록으로 곱해진다. 도6 및 도7을 참조로 하여 설명한 것처럼, 제어 신호(Ψ 1)는 탐색동안 디스에이블되고, Ψ 3은 무시할 수 있을 정도로 작게 된다. 따라서, 모터 제어 신호(U)는 감속 탐색 및 가속 탐색 동안에 Ψ 2 및 Ψ 4의 함수이다. 정속(σ = σ 2) 및 트랙킹(σ = σ 4)에서의 탐색 동안, Vref는 Xv = X2가 되도록 제로로 설정되고, Ψ 4는 스위칭 이득 블록 내의 이득(δ 및 θ )을 제로로 설정하여 디스에이블 된다. 이러한 방식으로, 도8의 슬라이딩 모드 제어기는 정속 및 트랙킹에서 탐색동안 도6 및 도7에 기재된 것으로 동작한다.
도8의 σ 처리 블록(112)에 의해 이용된 궤적 세그먼트(σ i)는 다음과 같이 정의된다.
σ 1 = [Xv-C1· Xα ];
σ 2 = X2 - X2I;
σ 3 = -[Xv - C2· Xα ];
σ 4 = X2 + C3· X1; 여기서,
C1 = 미리 결정된 가속 상수;
X1r = 초기 작동기 위치 에러;
X2r = 미리 결정된 상수 위치 에러 속도;
C2 = 미리 결정된 감속 상수;
C3 = 선형 감속 세그먼트의 미리 결정된 기울기이다.
σ 처리 블록은 다음 부등식에 따라 궤적 세그먼트 사이를 스위칭한다.
│X2│ > X2I일 때, σ 1 에서 σ 2로;
│Vref(k)│ < │Vref(k-1)│일 때, σ 2 에서 σ 3으로;
│X1│ < 미리 결정된 트랙 포착 임계일 때, σ 3 에서 σ 4로;
X1 * Xv < 0 및 (│X2│ ≤ │V2I│)일 때, σ 1 에서 σ 3으로 된다.
(경계층)
본 발명의 슬라이딩 모드 제어기는 슬라이딩 궤적(σ ) 주위에 경계층을 정의하여 채터 감소(chatter reduction)의 보다 나은 개선점을 제공한다. 그 경계층은 시스템의 스위칭 량을 감소시켜 채터를 감소시킨다. 그 경계층이 없다면, 도6의 스위칭 이득 블록(104 및 106)은 슬라이딩 라인 양단의 위상 상태를 매번(예를 들어, σ 의 부호가 변화할 때마다) 스위칭한다. 그 결과 층은 위상 상태가 경계 라인을 통해 교차한 이후에만 이득 블록을 스위칭하는 히스테리시스를 결과로서 얻는다.
슬라이딩 라인(σ)에 부가된 그 경계층 오프셋(±ε)은 위상 상태(X1 및 x2)의 합계로서 오프셋(±ε)이 계산되는 시간에서 위상 상태가 미리 결정된 값(X1c, X2c)에 도달할 때까지 미리 결정된 상수로 되기 때문에, 그 경계층은, 도9에 도시된 것처럼, 원점 주위의 발진을 방지하기 위하여 위상 평면의 원점으로 집중된다. 도6의 σ 처리 블록(112)은 다음과 같이 계산된다.
스위칭 이득 블록(104, 106)이 이득(γi, αi)으로 선택되도록 설정된다면,
σ i = σ + ε;
그밖에, 스위칭 이득 블록(104, 106)이 이득(ξ i, β i)으로 선택되도록 설정된다면,
σ i = σ - ε ; 여기서,
σ = X2 + C· X1;
ε = X1 > X1c 및, X2 > X2c에 대한 상수;
ε = X1 ≤ X1c 및, X2 ≤ X2c에 대해서 │X1│ + │X2│).
대안 실시예에 있어서, X1 ≤ X1c 및, X2 ≤ X2c일 때, X1 및 X2의 합계로서 ε 을 계산하는 것 보다, 슬라이딩 라인의 기울기가 변화(예를 들어, 스위칭 이득 블록(104, 106)의 현재 상태에 따라 σ = X2 + C1·X1; 또는, σ = X2 + C2· X1)
(평활 함수)(smoothing function)
본 발명의 슬라이딩 모드 제어기는 sgn(σ )의 정수에 대한 제어 신호(U)를 발생하여 보다 양호한 채터 감소를 성취한다. 사실상, 제어 신호는 전자기 및 음향 방사(acoustic emission)를 발생할 수 있는 고주파수 성분을 감쇠하기 위하여 평활된다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 도10에 도시된 것처럼, σ 처리 블록(112)의 σ i는 다음 함수를 계산하는 적분 블록(101)으로 입력된다.
Figure pat00038
적분 블록(101)의 출력(128)은 스위칭 이득 블록(104, 106)의 상태를 제어하고, 또한, 절대값 기능(111)으로 입력된다. 그후, 가산기(103)의 출력에서 제어 신호는 승산기(113)를 통해 적분된 sgn(σ i)의 절대값에 의해 감쇠되어 평활된 제어 신호(U)를 발생한다.
비록, 본 발명의 평활 기능이 도6의 제어기에 대한 변경안으로 설명되어 있지만, 동일한 변경안은 도8의 제어기에 동일하게 응용될 수 있다.
(조사 표)
본 발명의 σ 처리 블록(112)은 궤적 세그먼트 사이의 스위칭보다는 조사표를 이용하여 구현될 수 있다. 이전에 언급한 것처럼, 위상 상태는 위상 상태 궤적(σ )를 구현하기 위하여 조사표에 색인(index)으로서 이용될 수 있다. 그 조사표의 사이즈를 감소시키기 위하여, 위상 상태 궤적은 다음 식에 따라 재정의될 수 있다.
[수학식 27]
Figure pat00039
여기서, X1I = 초기 작동기 위치 에러;
Acc = 미리 결정된 가속/감속 상수;
t = 시간이다.
식(27)에서 t에 대하여 다음과 같이 얻어진다.
[수학식 28]
Figure pat00040
속도 = -X2 = Acc·t 이기 때문에, 식(28)으로부터 t를 대치한 이후에 다음과 같은 식이 제공된다.
[수학식 29]
Figure pat00041
탐색 동안, 위상 상태 궤적(σ )는 다음과 같이 정의된다.
[수학식 30]
Figure pat00042
여기서, 식(29)의 X2(Ideal)는 이상적인 작동기 속도이고, 식(30)의 X2는 추정된 작동기 속도이다. 그 식(29)의 이상적인 속도는 한 위상 상태에 의해 색인된 조사표를 이용하여 계산될 수 있고, 그로 인해, 슬라이딩 모드 제어기의 전체 비용과 조사표의 사이즈를 감소시킨다. 도11은 σ 처리 블록(112)의 조사표 구현을 설명한다.
[이진 계수]
상기 상세한 설명에 기술된 것처럼, 도6의 스위칭 이득 블록(104 및 106)의 여러 이득값은 위상 상태를 따르도록 궤적 세그먼트 및 제어기가 순방향 또는 역방향 탐색을 실행하는지의 여부에 따라 적당한 값으로 프로그램 가능하게 설정되었다. 식(11)과 위상 상태 궤적 식(13, 14, 15 및 16)을 사용하여, 도4에 도시된 위상 상태 궤적의 각각의 세그먼트에 대한 이득값에 대한 적당한 범위가 결정되었다.
본 발명의 대안 실시예에 있어서, 포커스, 탐색 및 트랙킹을 위한 슬라이딩 모드 제어기는 이진 계수를 이용하여 구현된다. 즉, 스위칭 이득 블록(104 및 106)의 여러 이득값은 세트(2n)로부터 선택되는데, 여기서, n은 양 또는 음의 정수이다. 이진 계수는 이득이 상기 기술한 것처럼 미리 결정된 범위 내에서만 필요하기 때문에, 스위칭 이득에 이용될 수 있다. 결과적으로, 계수를 저장하기 위한 메모리 요청은 감소되고, 복잡한 하드웨어 승산기는 제거되는데, 즉, 이진 계수에 의한 승산은 단지 시프트 레지스터만을 이용하여 성취될 수 있다.
[실험 결과]
실시 가능성을 검증하기 위하여, 본 발명은 광학 디스크 드라이브 및 슬라이딩 모드 제어기의 컴퓨터로 얻어진 모델에 따라 시뮬레이트되었다. 포커스의 관점에서, 광학 전달 기계적인 전달 함수는 도12a 및 도12b에 도시된 주파수 및 위상 응답으로 특징지어 진다. 그후, 포커스 제어 루프는 도13에 도시된 명목상의 포커스 기준으로 시뮬레이트된다. 도14b는 도14a에 도시된 것과 같은 전형적인 선형 제어기에 대한 것 보다 훨씬 캡쳐 과도 현상에 대한 본 발명의 슬라이딩 모드 제어기의 응답을 설명한다. 또한, 도15b는 포커스 트랙킹 동안 포커스 에러 신호(FES)의 막대 그래프를 도시한 것이고, 도15a의 종래의 선형 제어기와 비교할 때, 슬라이딩 모드 제어는 요구된 5μ 편차 내에서 동작한다. 또한, 슬라이딩 모드 제어는 파라미터 변화 및 외부의 로드 방해에 대해 보다 양호하게 보상한다. 심지어 도16a에 도시된 것과 같은 최악의 경우의 포커스 기준 상태 하에서도, 본 발명에서 이용된 광학 디스크 드라이브 시스템은 공장 설비의 변경 없이 도16b에 도시된 것과 같은 인-포커스를 유지하는 반면에, 종래의 선형 제어를 이용하는 시스템은 요구되는 5μ 편차를 유지할 수 없다.
부가적인 시뮬레이션에 있어서, 상기에 설명한 것처럼 동일한 제어 이득을 이용하면, 비-명목 특성을 갖는 기계를 이용하여 실행된다. 도17은 포커스 작동력의 상수(도5에서 Kt)가 25% 증가할 때 안정 상태 포커스 막대 그래프를 도시한 것이다. 도18은 강제 상수가 50%만큼 감소될 때 안정 상태 포커스 막대 그래프를 도시한 도면이다. 도19는 공진 피크 10kHz가 10dB 만큼 증가될 때 안정된 상태 포커스 막대 그래프를 도시한 도면이다. 그들 도면에 도시되어 있는 것처럼, 심지어 2진 계수를 갖는다해도, 본 발명은 여러 파라미터 변화 및 기준으로 수용 가능하게 동작한다.
중심 트랙킹을 위해, 기계적인 전달 함수는 도20a 및 도20b에 도시된 주파수 및 위상 응답으로 특징지어 진다. 본 발명의 트랙킹 관점은 도21에 도시된 명목상의 트랙킹 기준으로 시뮬레이트되었다. 슬라이딩 모드 제어를 이용하여 중심선 트랙킹 에러(TES)에 대한 결과의 막대 그래프는 도22b에 도시되어 있다. 또한, 도22a에 도시된 종래의 선형 제어 시스템에 대한 막대 그래프와 비교할 때, 슬라이딩 모드 제어는 0.2μ 편차 내에서 트랙킹 에러를 유지하지만, 파라미터 변화 및 외부 로드 방해에 대하여 보다 양호하게 보상한다.
본 발명의 정신에 벗어나지 않는 범위 내에서 형태 및 상세한 설명에 있어 여러 변경안이 있을 수 있으며, 기술한 특정 실시예는 제한되지 않는다. 예를 들어, 슬라이딩 모드 제어기는 하드웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수 있으며, 연속 또는 불연속 시간에서 구현될 수 있고, 기술한 특정 위상 상태를 대신하거나 부가하여 보다 높은 차수의 상태가 이용될 수 있다. 기술한 실시예로부터 유도되는 그들 및 다른 변경안은 다음 특허 청구 범위로부터 적당히 구성되는 것으로 본 발명의 의도된 범위 내에 있게 된다.
서보 제어 시스템은 광학 디스크 헤드를 작동시키는데 본래에 가지고 있는 어려움을 해소하고, 종래의 적응 선형 제어기 보다 매우 낮은 비용으로 달성할 수 있다. 특히, 개별 디스크 드라이브 사이에서 발생할 수 있는 온도 및 전압 드리프트와, 파라미터 변화와 같은 요인으로 인하여 발생할 수 있는 파라미터 변화에 대한 보상할 수 있다. 또한, 슬라이딩 모드 제어기는 포커스 캡쳐 동안 서보 루프의 폐쇄와 관련된 과도 현상뿐만 아니라 외부에서 걸리는 방해로 인해 야기된 과도 현상에 대해 보다 양호한 보상을 제공한다. 또한, 슬라이딩 모드 제어기는 포커스 트랙킹과 중심선 트랙킹 서보 루프 사이의 상기 언급한 광학 커플링에 대한 보다 적은 복잡성을 제공한다.
도1a는 포커스 캡쳐, 포커스 트랙킹 및 중심선 트랙킹에 이용되는 서보 광학 감지 회로를 포함하는 종래의 3개의 빔 광학 헤드 조립체의 블록 다이어그램.
도1b는 레이저 비임의 포커스 상태에 기초하여 사분면 광검출기(quadrant photodetector)에 발생될 수 있는 여러 패턴을 도시한 도면.
도1c는 사분면 광검출기로부터 어떻게 포커스 에러 신호(FES) 및 RF 판독 신호를 발생하는지를 설명하기 위한 도면.
도1d는 디스크 표면에 관련된 대물 렌즈의 위치에 대한 포커스 에러 신호(FES)의 플롯을 도시한 도면.
도1e는 3개의 빔 시스템에 존재할 수 있는 여러 트랙킹 상태를 도시한 도면.
도1f는 3개의 빔 시스템이 어떻게 중심선 트랙킹 에러 신호(TES)를 발생하는지를 설명하기 위한 도면.
도1h는 선택된 트랙의 중심선에 대한 대물 렌즈의 미스트랙킹 위치에 대한 트랙킹 에러 신호(TES)의 플롯을 도시한 도면.
도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 디스크 드라이브 제어 시스템의 전형적인 블록 다이어그램.
도3a는 한 예의 슬라이딩 모드 제어기에 의해 제어된 제 2 차수 시스템(second order system)의 블록 다이어그램.
도3b는 도3a에 도시된 제어 시스템의 포지티브 및 네거티브 피드백 모드에 대한 위치 에러 및 위치 속도 위상 상태의 위상 평면 플롯을 도시한 도면.
도3c는 순방향 탐색 동안 미리 결정된 선형 위상 궤적 쪽의 위상 상태를 새로운 트랙으로 구동하는데 있어 슬라이딩 모드 제어기의 동작을 설명하기 위한 도면.
도3d는 슬라이딩 모드를 연장하기 위해 도3c에서 선형 위상 궤적의 기울기를 변화시키는 효과를 설명하기 위한 도면.
도3e는 파라미터 변수에 대해 민감하게 될 수 있는 동작의 임의의 선형 모드를 제거하기 위해 행정(excursion)의 전체 영역을 커버하는 위상 평면 궤적을 설명하기 위한 도면.
도4는 본 발명의 양호한 위상 평면 궤적을 설명하기 위한 도면.
도5는 위치 에러 및 위치 에러 속도 위상 상태를 갖는 제 2 차수 시스템으로서 변경된 전형적인 서보 작동기를 도시한 도면.
도6은 슬라이딩 모드 제어기가 위치 에러 및 위치 에러 속도 위상 상태에 응답하게 되는 본 발명의 디스크 드라이브 제어 시스템의 상세한 다이어그램.
도7a 내지 도7c는 도6의 슬라이딩 모드 제어기의 동작을 설명하는 흐름도.
도8은 슬라이딩 모드 제어기가 작동기 위치 에러, 속도 에러 및 가속 위상 상태에 응답하게 되는 본 발명의 선택적인 실시예의 상세한 블록 다이어그램.
도9는 슬라이딩 모드 위상 상태 궤적 주위의 수렴 경계층을 설명하기 위한 도면.
도10은 모터 제어 신호를 평활화하기 위하여 적분 부호(σ)에 대한 적분기를 도시한 도면.
도11은 슬라이딩 모드 제어기의 σ처리 블록의 양호한 조사표 실시예를 도시한 도면.
도12a 및 도12b는 광학 디스크 드라이브의 전형적인 포커스 서보 루프의 시뮬레이트된 주파수 및 위상 응답을 설명하기 위한 도면.
도13은 종래의 선형 제어에 비해 본 발명의 슬라이딩 모드 제어의 실행을 증명하기 위하여 도12의 시뮬레이트된 포커스 서보 루프로 주입된 통상 포커스 기준을 도시한 도면.
도14a는 도13의 명목상 기준(nominal reference)에 대하여, 포커스 캡쳐 과도 현상(focus capture transient)에 대한 종래의 선형 제어기의 응답을 도시한 도면.
도14b는 도13의 명목 기준에 대하여, 포커스 캡쳐 과도 현상에 대한 본 발명의 슬라이딩 모드 제어기의 응답을 도시한 도면.
도15a는 도13의 명목 기준 신호와 종래의 선형 제어기를 사용하여 포커스 서보 루프를 시뮬레이트할 때 포커스 트랙킹 동안 포커스 에러 신호의 합성 막대 그래프를 도시한 도면.
도15b는 도13의 명목 기준 신호와 본 발명의 슬라이딩 모드 제어기를 사용하여 포커스 서보 루프를 시뮬레이트할 때 포커스 트랙킹 동안 포커스 에러 신호의 합성 막대 그래프를 도시한 도면.
도16a는 도12의 시뮬레이트된 포커스 서보 루프에 주입된 최악의 경우의 포커스 기준 신호를 도시한 도면.
도16b는 도16a의 최악의 경우의 기준 신호와 본 발명의 슬라이딩 모드 제어기를 사용하여 포커스 서보 루프를 시뮬레이팅할 때 포커스 트랙킹 동안 포커스 에러 신호의 합성 막대 그래프를 도시한 도면.
도17은 슬라이딩 모드 제어에 있어서, 포커스 상수가 25% 만큼 증가될 때 포커스 트랙킹 동안 포커스 에러의 막대 그래프를 도시한 도면.
도18은 슬라이딩 모드 제어에 있어서, 포커스 상수가 50% 만큼 감소될 때 포커스 트랙킹 동안 포커스 에러의 막대 그래프를 도시한 도면.
도19는 슬라이딩 모드 제어에 있어서, 10kHz 의 공진 피크가 10dB만큼 증가될 때 포커스 트랙킹 동안 포커스 에러의 막대 그래프를 도시한 도면.
도20a 및 도20b는 본 발명의 시뮬레이트 동작에 이용된 광학 디스크의 전형적인 중심선 서보 트랙킹 시스템의 주파수 및 위상 응답을 도시한 도면.
도21은 종래의 선형 제어와 비교할 때 본 발명의 슬라이딩 모드 제어의 실행을 증명하기 위한 도20의 시뮬레이트된 중심선 서보 트랙킹 시스템으로 주입된 명목 방사 기준을 도시한 도면.
도22a는 도21의 명목 기준 신호와 종래의 선형 제어기를 이용하여 트랙킹 서보 루프를 시뮬레이팅할 때 중심선 트랙킹 동안 트랙킹 에러 신호의 합성 막대 그래프를 도시한 도면.
도22b는 도21의 명목 기준 신호와 본 발명의 슬라이딩 모드 제어기를 이용하여 트랙킹 서보 루프를 시뮬레이팅할 때 중심선 트랙킹 동안 트랙킹 에러 신호의 합성 막대 그래프를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명*
1....레이저 다이오드 2....빔
3....편광 빔 분할기 4....프리즘
5....대물 렌즈(OL) 6....사분면 광검출기
7A, 7B....트랙킹 광다이오드 8....슬레드 어셈블리
10A, 10B....OL 음성 코일 모터 12....플라스틱 힌지
11....OL 캐리지 유닛

Claims (33)

  1. 디지털 데이터를 기록하기 위한 광학 디스크 드라이브 저장 시스템에 있어서,
    (a) 기록된 복수의 데이터 트랙들을 갖는 적어도 하나의 회전 광학 디스크;
    (b) 상기 광학 디스크로부터 상기 디지털 데이터를 판독하기 위해 상기 광학 디스크 위에 위치된 광학 판독 헤드;
    (c) 상기 광학 디스크 위에 상기 판독 헤드를 위치시키기 위해 상기 판독 헤드에 접속된 작동기;
    (d) 모터 제어 신호를 수신하기 위한 입력을 포함하는 상기 작동기에 접속된 모터로서, 상기 작동기의 운동(motion)을 제어하기 위한 상기 모터;
    (e) 적어도 하나의 위상 상태 신호를 발생시키기 위한 위상 상태 발생기와;
    (f) 상기 적어도 하나의 위상 상태 신호에 응답하여, 상기 모터 제어 신호를 발생시키기 위한 슬라이딩 모드 제어기를 포함하며,
    (g) 상기 광학 디스크 드라이브 저장 시스템은 적어도 2개의 위상 상태들을 포함하고,
    (h) 상기 슬라이딩 모드 제어기는 제 1 구조와 제 2 구조 사이를 스위칭하고;
    (i) 상기 제 1 구조는 상기 두 위상 상태들로 하여금 위상 평면에 대하여 제 1 위상 궤적을 따르도록 변화하게 하고;
    (j) 상기 제 2 구조는 상기 두 위상 상태들로 하여금 상기 위상 평면에 대하여 제 2 위상 궤적을 따르도록 변화하게 하고;
    (k) 상기 제 1 및 제 2 위상 궤적들은 상기 위상 평면의 적어도 일부에서 반대 방향들로 교차하며;
    (l) 상기 제 1 및 제 2 구조들 사이의 스위칭에 의해, 상기 슬라이딩 모드 제어기는 상기 두 위상 상태들로 하여금 상기 위상 평면에 대하여 미리 결정된 제 3 위상 궤적의 실질적 따르도록 변화하게 하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 상태 발생기는 상태 추정기를 포함하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 모드 제어기는 현재의 트랙으로부터 선택된 트랙으로 상기 판독 헤드를 이동시키도록 탐색 모드에서 동작하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 모드 제어기는 선택된 트랙의 중심선 위에 상기 판독 헤드를 유지하도록 트랙킹 모드에서 동작하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 모드 제어기는 상기 디스크 위의 포커스 위치에 상기 판독 헤드를 유지하도록 포커스 모드에서 동작하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위상 상태 신호는 원하는 작동기 위치와 추정된 작동기 위치 사이의 차에 비례하는 작동기 위치 에러 신호를 포함하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위상 상태 신호는 작동기 위치 에러의 도함수에 비례하는 작동기 위치 에러 속도 신호를 포함하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위상 상태 신호는 기준 작동기 속도와 추정된 작동기 속도 사이의 차에 비례하는 작동기 속도 에러 신호를 포함하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위상 상태 신호는 작동기 속도의 도함수에 비례하는 작동기 가속 신호를 포함하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    (a) 상기 제 1 구조는 상기 적어도 하나의 위상 상태 신호에 포지티브 이득항을 곱하는 제 1 승산기를 포함하며;
    (b) 상기 제 2 구조는 상기 적어도 하나의 위상 상태 신호에 네거티브 이득 항을 곱하는 제 2승산기를 포함하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 포지티브 이득항 및 네거티브 이득항은 n이 정수인 2n으로 구성되는 세트로부터 선택되는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    (a) 상기 제 3 위상 궤적은 제 1 실질적 선형 세그먼트의 개시 단부에 접속된 종료 단부 및 개시 단부를 갖는 제 1 실질적 포물선형 세그먼트를 포함하고;
    (b) 상기 제 1 실질적인 선형 세그먼트는 제 2 실질적인 포물선형 세그먼트의 개시 단부에 접속된 종료 단부를 갖고;
    (c) 상기 제 2 실질적인 포물선형 세그먼트는 제 2 실질적인 선형 세그먼트의 개시 단부에 접속된 종료 단부를 가지며;
    (d) 상기 제 2 실질적인 선형 세그먼트의 일부는 상기 위상 평면의 원점 근처에 있는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    (a) 상기 서보 제어기는 현재 트랙으로부터 선택된 트랙으로 상기 판독 헤드를 이동시키도록 탐색 모드에서 동작하고, 상기 디스크 상에 기록된 데이터를 판독하는 동안 상기 선택된 트랙의 중심선 위에 실질적 정렬되게 판독 헤드를 유지하도록 트랙킹 모드로 동작하고;
    (b) 상기 서보 제어기가 상기 판독 헤드를 상기 선택된 트랙으로 이동시키기 위해 탐색 모드로 스위칭할 때, 상기 슬라이딩 모드 제어기는 상기 두 위상 상태들이 상기 제 1 실질적인 포물선형 세그먼트를 따르도록 제 1 스위칭 알고리즘에 따라 상기 제 1 및 제 2 구조들 사이를 반복적으로 스위칭하고, 그에 의해 상기 선택된 트랙 쪽으로 상기 판독 헤드를 가속하고;
    (c) 상기 두 위상 상태들이 상기 제 1 실질적인 선형 세그먼트의 개시 단부에 실질적 도달할 때, 상기 슬라이딩 모드 제어기는 상기 두 위상 상태가 상기 제 1 실질적인 선형 세그먼트를 따르도록 제 2 스위칭 알고리즘에 따라 상기 제 1 및 제 2 구조들 사이를 반복적으로 스위칭하고, 그에 의해 상기 선택된 트랙 쪽으로 상기 판독 헤드를 실질적 일정한 속도로 이동시키고;
    (d) 상기 두 위상 상태들이 상기 제 2 실질적인 포물선형 세그먼트의 개시 단부에 실질적으로 도달할 때, 상기 슬라이딩 모드 제어기는 상기 두 위상 상태가 상기 제 2 실질적인 포물선형 세그먼트를 따르도록 제 3 스위칭 알고리즘에 따라 상기 제 1 및 제 2 구조들 사이를 반복적으로 스위칭하고, 그에 의해 상기 선택된 트랙 쪽으로 상기 판독 헤드를 감속시키고;
    (e) 상기 두 위상 상태들이 상기 제 2 실질적인 선형 세그먼트의 개시 단부에 실질적으로 도달할 때, 상기 슬라이딩 모드 제어기는 상기 두 위상 상태가 상기 제 2 실질적인 선형 세그먼트를 따르도록 제 4 스위칭 알고리즘에 따라 상기 제 1 및 제 2 구조들 사이를 반복적으로 스위칭하고, 그에 의해 상기 선택된 트랙 쪽으로 상기 판독 헤드를 감속시키며;
    (f) 상기 두 위상 상태들이 상기 위상 평면의 원점 근처의 상기 제 2 실질적인 선형 세그먼트의 일부로부터 미리 결정된 최소 거리 내에 있을 때, 상기 서보 제어기는 상기 트랙킹 모드로 스위칭하고, 상기 슬라이딩 모드 제어기는 상기 위상 평면의 원점 근처에 상기 두 위상 상태들을 유지하기 위해 상기 두 구조들 사이의 스위칭을 계속하고, 그에 의해 상기 선택된 트랙의 중심선 근처에 상기 판독 헤드를 유지하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위상 상태 신호에 응답하여, 상기 제 1 및 제 2 구조들 사이의 스위칭을 제어하기 위한 스위칭 논리를 더 포함하는 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  15. 회전 광학 디스크 저장 매체 위에 위치된 광학 판독 헤드의 운동을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 광학 디스크는 상기 디스크 위에 기록된 복수의 데이터 트랙들을 포함하고, 모터가 상기 광학 디스크 위의 상기 판독 헤드를 작동시키는, 상기 광학 판독 헤드의 운동 제어 방법에 있어서,
    (a) 상기 모터의 위상 상태를 나타내는 적어도 하나의 위상 상태 신호를 발생시키는 단계;
    (b) 상기 위상 상태 신호를 미리 결정된 위상 궤적에 대한 위상 상태 값에 비교하는 단계;
    (c) 상기 단계 (b)에서의 비교의 제 1 결과에 응답하여 상기 위상 상태 신호에 제 1 이득값을 곱하고, 상기 단계 (b)에서의 비교의 제 2 결과에 응답하여 상기 위상 상태 신호에 제 2 이득값을 곱함으로써 모터 제어 신호를 발생시키는 단계와;
    (d) 상기 디스크 위의 상기 판독 헤드를 작동시키도록 상기 모터 제어 신호를 상기 모터에 인가하는 단계를 포함하는 광학 판독 헤드의 운동 제어 방법.
  16. 디지털 데이터를 기록하기 위한 광학 디스크 드라이브 저장 시스템에 있어서,
    (a) 복수의 데이터가 기록된 트랙을 갖는 적어도 하나의 회전 광학 디스크;
    (b) 상기 광학 디스크로부터 상기 디지털 데이터를 판독하기 위해 상기 광학 디스크 위에 위치된 광학 판독 헤드;
    (c) 상기 광학 디스크 위에 상기 판독 헤드를 위치시키기 위해 상기 판독 헤드에 접속된 작동기;
    (d) 모터 제어 신호를 수신하기 위한 입력을 포함하는 상기 작동기에 접속된 모터로서, 상기 작동기의 운동을 제어하기 위한 모터;
    (e) 적어도 하나의 위상 상태 신호를 발생시키기 위한 위상 상태 발생기와;
    (f) 상기 적어도 하나의 위상 상태 신호에 응답하여, 상기 모터 제어 신호를 발생시키기 위한 슬라이딩 모드 제어기로서,
    (a') 추정된 작동기 위치와 원하는 작동기 위치 사이의 차를 나타내는 작동기 위치 에러 신호(X1)를 수신하도록 접속된 제 1 입력;
    (b') 제 1 비례 위상 상태 신호를 발생시키도록 제 1 위상 상태 신호와 제 1 위상 상태 궤적 사이의 제 1 미리 결정된 관계에 따른 제 1 이득 또는 제 2 이득을, 상기 작동기 위치 에러 신호(X1)에 비례하는 상기 제 1 위상 상태 신호에 선택적으로 곱하기 위한 제 1 스위칭 이득 블록;
    (c') 상기 작동기 위치 에러 신호(X1)에 응답하여, 적분된 위상 상태 신호를 발생시키기 위한 적분기와;
    (d') 상기 모터에 인가된 모터 제어 신호를 발생시키도록 상기 제 1 비례 위상 상태 신호에 상기 적분된 위상 상태 신호를 더하는 가산기를 포함하는, 상기 슬라이딩 모드 제어기를 포함하는 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 모드 제어기는,
    (a) 작동기 위치 에러 속도 신호(X2)를 수신하도록 접속된 제 2 입력과;
    (b) 상기 모터 제어 신호를 발생시키도록 상기 제 1 비례 위상 상태 신호 및 상기 적분된 위상 상태 신호가 더해진 제 2 비례 위상 상태 신호를 발생시키기 위해 제 2 위상 상태 신호와 상기 제 1 위상 상태 궤적 사이의 제 2 미리 결정된 관계에 따른 제 3 이득 또는 제 4 이득으로, 상기 작동기 위치 에러 속도 신호(X2)에 비례하는 상기 제 2 위상 상태 신호를 선택적으로 곱하는 제 2 스위칭 이득 블록을 더 포함하는 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    (a) 상기 제 1 위상 상태 궤적은 제 1 및 제 2 궤적 세그먼트를 포함하며;
    (b) 상기 제 1 및 제 2 이득들은 상기 제 1 및 제 2 궤적 세그먼트들에 대응하는 각각 서로 다른 값들로 프로그램 가능하게 조정되는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    (a) 상기 슬라이딩 모드 제어기는 현재의 트랙으로부터 선택된 트랙으로 상기 판독 헤드를 이동시키도록 순방향 및 역방향 탐색 모드들에서 동작하고;
    (b) 상기 제 1 및 제 2 이득들은 상기 순방향 탐색 모드 및 상기 역방향 탐색 모드에 대응하는 각각 서로 다른 값으로 프로그램 가능하게 조정되는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 모드 제어기는,
    (a) 작동기 속도 에러 신호(Xv)를 수신하도록 접속된 제 2 입력;
    (b) 제 2 비례 위상 상태 신호를 발생시키도록 제 2 위상 상태 신호와 제 2 위상 상태 궤적 사이의 제 2 미리 결정된 관계에 따른 제 3 이득 또는 제 4 이득을, 상기 작동기 속도 에러 신호(Xv)에 비례하는 상기 제 2 위상 상태 신호에 선택적으로 곱하는 제 2 스위칭 이득 블록;
    (c) 작동기 가속 신호(Xα )를 수신하도록 접속된 제 3 입력과;
    (d) 상기 모터 제어 신호를 발생시키도록 상기 제 1 비례 위상 상태 신호, 상기 제 2 비례 상태 신호와, 상기 적분된 위상 상태 신호가 더해진 제 3 비례 위상 상태 신호를 발생시키기 위해 제 3 위상 상태 신호와 상기 제 2 위상 상태 궤적 사이의 제 3 미리 결정된 관계에 따른 제 5 이득 또는 제 6 이득을, 상기 작동기 가속 신호(Xα )에 비례하는 상기 제 3 위상 상태 신호에 선택적으로 곱하는 제 3 스위칭 이득 블록을 더 포함하는 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  21. 디지털 데이터를 기록하기 위한 광학 디스크 드라이브 저장 시스템에 있어서,
    (a) 기록된 복수의 데이터 트랙들을 갖는 적어도 하나의 회전 광학 디스크;
    (b) 상기 광학 디스크로부터 디지털 데이터를 판독하기 위해 상기 광학 디스크 위에 위치된 광학 판독 헤드;
    (c) 상기 광학 디스크 위에 상기 판독 헤드를 위치시키기 위해 상기 판독 헤드에 접속된 작동기;
    (d) 모터 제어 신호를 수신하기 위한 입력을 포함하는 상기 작동기에 접속된 모터로서, 상기 작동기의 운동을 제어하기 위한 모터;
    (e) 적어도 하나의 위상 상태 신호를 발생하기 위한 위상 상태 발생기와;
    (f) 상기 적어도 하나의 위상 상태 신호에 응답하여, 상기 모터 제어 신호를 발생시키기 위한 슬라이딩 모드 제어기로서,
    (a') 제 1 작동기 위상 상태 신호를 수신하도록 접속된 제 1 및 제 2 이득값을 갖는 제 1 스위칭 이득 블록;
    (b') 작동기 위치 에러 신호(X1)를 수신하도록 접속된 제 3 및 제 4 이득값을 갖는 제 2 스위칭 이득 블록과;
    (c') 탐색 모드의 적어도 일부 동안 상기 제 2 스위칭 이득 블록의 효과를 감쇠시키기 위한 수단을 포함하는, 상기 슬라이딩 모드 제어기를 포함하는 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  22. 디지털 데이터를 기록하기 위한 광학 디스크 드라이브 저장 시스템에 있어서,
    (a) 기록된 복수의 데이터 트랙들을 갖는 적어도 하나의 회전 광학 디스크;
    (b) 상기 광학 디스크로부터 상기 디지털 데이터를 판독하기 위해 상기 광학 디스크 위에 위치된 광학 판독 헤드;
    (c) 상기 광학 디스크 위에 상기 판독 헤드를 위치시키기 위해 상기 판독 헤드에 접속된 작동기;
    (d) 모터 제어 신호를 수신하기 위한 입력을 포함하는 상기 작동기에 접속된 모터로서, 상기 작동기의 운동을 제어하기 위한 모터;
    (e) 적어도 하나의 위상 상태 신호를 발생시키기 위한 위상 상태 발생기와;
    (f) 상기 적어도 하나의 위상 상태 신호에 응답하여, 상기 모터 제어 신호를 발생시키기 위한 슬라이딩 모드 제어기로서,
    (a') 추정된 작동기 위치와 원하는 작동기 위치 사이의 차를 나타내는 작동기 위치 에러 신호(X1)를 수신하도록 접속된 제 1 입력;
    (b') 제 1 비례 위상 상태 신호를 발생시키도록 제 1 위상 상태 신호와 제 1 위상 상태 궤적 사이의 제 1 미리 결정된 관계(σ )에 따른 제 1 이득 또는 제 2 이득을, 상기 작동기 위치 에러 신호(X1)에 응답하는 상기 제 1 위상 상태 신호에 선택적으로 곱하는 제 1 스위칭 이득 블록과;
    (c') 상기 모터에 인가되는 모터 제어 신호를 발생시키도록, 상기 제 1 미리 결정된 관계(σ )에 응답하는 위상 상태 궤적 신호를, 상기 제 1 비례 상태 신호에 응답하는 계산된 제어 신호에 곱하는 승산기를 포함하는, 상기 슬라이딩 모드 제어기를 포함하는 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 관계(σ )의 부호는 상기 위상 상태 궤적 신호를 발생시키도록 적분되는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 모드 제어기는,
    (a) 작동기 위치 에러 속도 신호(X2)를 수신하도록 접속된 제 2 입력;
    (b) 제 2 비례 위상 상태 신호를 발생하도록, 제 2 위상 상태 신호와 제 1 위상 상태 신호 사이의 제 2 미리 결정된 관계(σ )에 따른 제 3 이득 또는 제 4 이득을, 상기 작동기 위치 에러 속도 신호(X2)에 비례하는 상기 제 2 위상 상태 신호에 선택적으로 곱하는 제 2 스위칭 이득 블록과;
    (c) 상기 계산된 제어 신호를 발생시키도록 상기 제 1 비례 위상 상태 신호를 상기 제 2 비례 위상 상태 신호에 더하는 가산기를 더 포함하는 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  25. 제 22 항에 있어서,
    (a) 상기 제 1 위상 상태 궤적은 제 1 및 제 2 궤적 세그먼트를 포함하며;
    (b) 상기 제 1 및 제 2 이득들은 상기 제 1 및 제 2 궤적 세그먼트들에 대응하는 각각 서로 다른 값으로 프로그램 가능하게 조정되는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  26. 제 22 항에 있어서,
    (a) 상기 슬라이딩 모드 제어기는 현재의 트랙으로부터 선택된 트랙으로 상기 판독 헤드를 이동시키도록 순방향 및 역방향 탐색 모드들에서 동작하고, 상기 선택된 트랙의 중심선 위에 실질적으로 정렬되게 상기 판독 헤드를 유지하도록 트랙킹 모드에서 동작하며;
    (b) 상기 제 1 및 제 2 이득들은 상기 순방향 탐색 모드 및 상기 역방향 탐색 모드예 대응하는 각각 서로 다른 값들로 프로그램 가능하게 조정되는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 모드 제어기는,
    (a) 작동기 속도 에러 신호(Xv)를 수신하도록 접속된 제 2 입력;
    (b) 제 2 비례 위상 상태 신호를 발생하도록 제 2 위상 상태 신호와 제 2 위상 상태 궤적 사이의 제 2 미리 결정된 관계(σ )에 따른 제 3 이득 또는 제 4 이득을, 상기 작동기 속도 에러 신호(Xv)에 비례하는 상기 제 2 위상 상태 신호에 선택적으로 곱하는 제 2 스위칭 이득 블록;
    (c) 작동기 가속 신호(Xα )를 수신하도록 접속된 제 3 입력과;
    (d) 상기 계산된 제어 신호를 발생시키는 상기 제 1 비례 위상 상태 신호 및 상기 제 2 비례 상태 신호가 더해진 제 3 비례 위상 상태 신호를 발생하기 위해 제 3 위상 상태 신호와 제 2 위상 상태 궤적 사이의 제 3 미리 결정된 관계(σ )에 따른 제 5 이득 또는 제 6 이득을, 상기 작동기 가속 신호(Xα )에 비례하는 상기 제 3 위상 상태 신호에 선택적으로 곱하는 제 3 스위칭 이득 블록을 더 포함하는 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 모드 제어기는 상기 계산된 제어 신호를 발생시키도록 상기 제 1 비례 위상 상태 신호에 더해진 적분된 신호를 발생시키기 위해 상기 작동기 위치 에러 신호(X1)를 적분하는 적분기를 더 포함하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  29. 제 22 항에 있어서,
    (a) 상기 제 1 위상 상태 궤적은 미리 결정된 경계층을 가지며;
    (b) 상기 제 1 미리 결정된 관계(σ )는 상기 경계층에 대하여 계산되는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 경계층은 상기 제 1 위상 상태 신호가 위상 평면의 원점에 수렴함에 따라 상기 위상 평면의 원점에 수렴하는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 경계층은 상기 위상 상태 궤적에 더해진 미리 결정된 상수인, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 경계층은 상기 위상 상태 신호를 사용하여 계산되는, 광학 디스크 드라이브 저장 시스템.
  33. 회전 디스크 저장 매체 위에 판독 헤드를 위치시키기 위한 슬라이딩 모드 제어기에 있어서,
    (a) 위상 상태를 수신하도록 접속된 입력;
    (b) 상기 위상 상태와 위상 상태 궤적 사이의 미리 결정된 관계에 따라 제 1 이득값 및 제 2 이득값을 상기 위상 상태에 곱하기 위한 스위칭 승산기로서, 상기 제 1 및 제 2 이득값들은 n이 정수인 세트 2n으로부터 선택되는, 상기 스위칭 승산기와;
    (c) 상기 판독 헤드의 위치를 제어하도록 상기 스위칭 승산기로부터 작동기 제어 신호를 출력하기 위한 출력을 포함하는 슬라이딩 모드 제어기.
KR1019970012131A 1996-03-29 1997-03-29 광학디스크드라이브저장시스템및슬라이딩모드제어기 KR100475775B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970012131A KR100475775B1 (ko) 1996-03-29 1997-03-29 광학디스크드라이브저장시스템및슬라이딩모드제어기

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US625,462 1996-03-29
KR1019970012131A KR100475775B1 (ko) 1996-03-29 1997-03-29 광학디스크드라이브저장시스템및슬라이딩모드제어기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100475775B1 true KR100475775B1 (ko) 2005-08-17

Family

ID=43666993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970012131A KR100475775B1 (ko) 1996-03-29 1997-03-29 광학디스크드라이브저장시스템및슬라이딩모드제어기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100475775B1 (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5982721A (en) Optical disc drive comprising switching gains for forcing phase states to follow a sliding line trajectory in a servo system
JP3089709B2 (ja) 磁気ディスク装置のアクセスサーボ機構
JP4947666B2 (ja) 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
US5847895A (en) Chatter reduction in sliding mode control of a disk drive actuator
US5699207A (en) Chatter reduction in sliding mode control of a disk drive actuator
JP2000155954A (ja) フォーカスジャンプ装置
US5825582A (en) Sliding mode control of a disk drive actuator for positioning a read/write head over a selected track during seeking and tracking operations
US6744702B2 (en) Apparatus for accessing recording disk by controlling the coarse and precise actuators
JP2680260B2 (ja) ディスク記憶装置及びヘッド制御装置
EP0457194A2 (en) Positioner seek control system of a disk apparatus
KR100475775B1 (ko) 광학디스크드라이브저장시스템및슬라이딩모드제어기
EP1615209B1 (en) Optical disk apparatus
JP2007220302A (ja) ディスクドライブアクチュエータの滑動モード制御において改良されたチャタリング低減
JPH08249678A (ja) 光学式情報記録再生装置
JP4287842B2 (ja) 光ディスク装置
US5675563A (en) Track access method and apparatus therefor
JPH0223927B2 (ko)
JPH01303631A (ja) 光ディスクのトラッキング制御装置
Liu et al. Active runout cancellation for fine‐seeking control in optical disk drives
JPH0594679A (ja) トラツクアクセス装置
JP2610358B2 (ja) 光ディスク装置
KR100313875B1 (ko) 광디스크드라이브의직접검색제어방법및이에적합한장치
JP2599718B2 (ja) サーボループ開閉装置
JPH04176023A (ja) 光学式情報記録再生装置
JPH05250701A (ja) 光ディスク装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100302

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee