KR100518553B1 - 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치 및 방법 - Google Patents

적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시스템의 기계적 공진 주파수 제거 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 시스템에 존재하는 기계적 공진 주파수에 따라서 필터의 주파수 특성을 적응적으로 가변시키는 노치 필터로 시스템 유해한 기계적 공진을 제거하는 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 시스템을 인위적으로 가진시켜 실제 시스템이 가지고 있는 잠재된 공진 주파수를 추정하고, 추정된 공진 주파수에 상응하여 노치 필터의 계수들을 조정하도록 제어함으로써, 제품별 또는 주변 온도 등의 변화에 따라서 공진 주파수가 변동하더라도 정확하게 공진 주파수를 제거하여 시스템을 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 발생된다.

Description

적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치 및 방법{Apparatus and method for suppressing mechanical resonance using an adaptive notch filter}
본 발명은 시스템의 기계적 공진 주파수 제거 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 시스템에 존재하는 기계적 공진 주파수에 따라서 필터의 주파수 특성을 적응적으로 가변시키는 노치 필터로 시스템 유해한 기계적 공진을 제거하는 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 데이터 저장 시스템인 하드 디스크 드라이브(HDD : Hard Disk Drive)는 기구적인 부품들로 구성된 HDA(Head Disk Assembly)와 전기 회로의 결합으로 이루어지는데, HDA를 구성하는 HSA(Head Stack Assembly)에서 생성되는 유해한 공진은 위치 에러 신호(PES)에 직접적으로 나타나고, 이는 하드 디스크 드라이브의 서보 트래킹 제어의 안정도(Stability)를 악화시키는 문제를 발생시킨다.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래 기술은 하드 디스크 드라이브에 악영향을 미치는 공진 주파수를 헤드의 위치 에러 신호(PES)의 주파수로부터 해석하여 필터링하거나 선별(screen)하여 공진 주파수를 제거하였다. 이렇게 해석된 공진 주파수를 제거하기 위하여 사용되는 필터들은 초기 개발 단계에서 일정 수량의 하드 디스크 드라이브들의 위치 에러 신호(PES)에서 식별한 공진 주파수 성분을 기반으로 설계되고 이를 모든 하드 디스크 드라이브에 공통적으로 적용시켰다.
그런데, 공진 주파수는 HSA 어셈블리를 구성하는 부품자체의 특성이나 조립특성 등으로 변화가 발생되는데, 이렇게 상이한 특성을 갖는 HSA 어셈블리들간의 공진 주파수 변화는 모든 하드 디스크 드라이브에 공통적으로 적용되는 고정된 필터 계수에 의한 노치 필터로는 해결할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 기술이 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 주파수 특성을 갖는 2개의 노치 필터(Notch Filter; 120-1, 120-2)를 이용하여 공진 주파수를 제거하기 기술이다.
서보 콘트롤러(110)는 VCM 엑츄에이터(140)의 출력 신호인 위치 에러신호(PES)를 사용하여 변환기의 위치를 목적 트랙의 중앙으로 이동시키기 위한 제어신호를 발생시킨다. 노치 필터는 제어신호에 VCM 엑츄에이터(140)를 자극할 수 있는 공진 주파수 성분을 제거하는 기능을 한다. 이러한 공진 주파수는 변환기에 따라서 차이가 있으므로 변환기에 따라서 실험적으로 구한 주요 공진 포인트를 제거하기 위하여 중심 주파수를 상이하게 노치 필터1,2(120-1, 120-2)를 설계한다. 이에 따라서, 동작하는 변환기에 따라서 멀티플렉서(130)에서 노치 필터1,2 중에서 하나의 노치 필터를 선택하여 기계적 공진을 보상하였다.
이와 같이 2개의 노치 필터를 사용하는 종래의 기술에서도 각 노치 필터는 고정된 주파수 특성을 갖도록 설계되어 있다. 그런데, 실제적으로 엑츄에이터의 공진 주파수는 제품마다 다르고 또한 동일 제품에서도 주변 온도에 따라 변동되는 것이 일반적이다. 따라서, 종래의 기술에 따르면 노치 필터의 중심 주파수가 고정되어 있어서 사용 조건에 따라서 공진 주파수가 변동되는 경우에 공진 현상을 억제할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 시스템을 사용할 때마다 공진 주파수를 검출하고, 검출된 공진 주파수를 제거하도록 필터의 계수들이 자동적으로 가변되는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치는 시스템의 공진 주파수를 제거하기 위한 장치에 있어서, 소정의 노치 필터 조정 모드에서 상기 시스템을 가진시키기 위한 가진 신호를 생성시켜 상기 시스템에 인가하기 위한 가진 신호 발생기, 상기 가진 신호에 상응하여 상기 시스템에서 응답하는 신호로부터 공진 주파수 성분을 검출하기 위한 공진 주파수 추정기, 상기 공진 검출부에서 검출된 공진 주파수 성분에 상응하여 노치 필터의 계수들을 결정하기 위한 노치 필터 계수 발생기 및 상기 노치 필터 계수 발생기에서 결정된 계수들을 적용하여 상기 시스템의 공진 주파수를 제거하기 위한 노치 필터를 포함함을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 방법은 시스템의 공진 주파수를 제거하기 위한 방법에 있어서, (a) 소정의 노치 필터 조정 모드에서 시스템에 소정의 가진 신호를 인가하여 시스템을 가진 시킨 후에, 시스템의 응답신호로부터 공진 주파수를 추정하는 단계, (b) 상기 단계(a)에서 추정된 공진 주파수에 상응하여 노치 필터의 계수들을 결정하기 위한 단계 및 (c) 상기 단계(b)에서 결정된 노치 필터 계수들을 노치 필터에 적용하여 시스템의 공진 주파수를 제거하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의한 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치는 디스크 드라이브의 공진 주파수를 제거하기 위한 장치에 있어서, 서보 제어신호에 상응하여 변환기를 이동시키고, 제어용 신호를 생성시키는 보이스 코일 모터 엑츄에이터, 상기 제어용 신호를 입력단자에 연결하고, 출력단자를 공진 주파수 추정기에 연결하여 노치 필터 조정 모드 구간에만 입/출력단자를 연결시키도록 스위칭하는 스위치, 상기 노치 필터 조정 모드 구간에서만 상기 디스크 드라이브를 가진시키기 위한 가진 신호를 생성시키는 가진 신호 발생기, 상기 가진 신호를 상기 제어용 신호에 합성시키기 위한 합성부, 상기 합성부에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 보이스 코일 모터를 제어하기 위한 서보 제어신호를 생성시키는 서보 콘트롤러, 상기 스위치에서 출력되는 신호로부터 공진 주파수 성분을 검출하기 위한 공진 주파수 추정기, 상기 공진 검출부에서 검출된 공진 주파수 성분을 제거하는 주파수 특성을 갖도록 노치 필터의 계수들을 결정하기 위한 노치 필터 계수 발생기, 상기 노치 필터 계수 발생기에서 결정된 계수들을 적용하여, 상기 서보 제어신호를 필터링하여 출력시키는 노치 필터 및 상기 서보 콘트롤러에서 출력되는 서보 제어신호를 제1입력단자에 상기 노치 필터에 출력되는 필터링된 서보 제어신호를 제2입력단자에 각각 연결하고, 상기 노치 필터 조정 모드 구간에서만 제1입력단자로 입력된 신호를 출력시키고, 그 이외의 구간에서는 제2입력단자로 입력된 신호를 선택하여 출력시키기 위한 멀티플렉서를 포함함을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 하드 디스크 드라이브(10)의 구성을 보여준다. 드라이브(10)는 스핀들 모터(14)에 의하여 회전되는 적어도 하나의 자기 디스크(12)를 포함하고 있다. 드라이브(10)는 디스크 표면에 인접되게 위치한 변환기(도면에 미도시)를 또한 포함하고 있다.
변환기는 각각의 디스크(12)의 자계를 감지하고 자화시킴으로써 회전하는 디스크(12)에서 정보를 읽거나 기록할 수 있다. 전형적으로 변환기는 각 디스크 표면에 결합되어 있다. 비록 단일의 변환기로 설명되어 있지만, 이는 디스크(12)를 자화시키기 위한 기록용 변환기와 디스크(12)의 자계를 감지하기 위한 분리된 읽기용 변환기로 이루어져 있다고 이해되어야 한다. 읽기용 변환기는 자기 저항(MR : Magneto-Resistive) 소자로부터 구성되어 진다.
변환기는 헤드(16)에 통합되어 질 수 있다. 헤드(16)는 변환기와 디스크 표면사이에 공기 베어링(air bearing)을 생성시키는 구조로 되어 있다. 헤드(16)는 헤드 스택 어셈블리(HSA:22)에 결합되어 있다. 헤드 스택 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 전류는 베어링 어셈블리(32)에 대하여 엑츄에이터 암(24)을 회전시키는 토오크를 발생시킨다. 엑츄에이터 암(24)의 회전은 디스크 표면을 가로질러 변환기를 이동시킬 것이다.
정보는 전형적으로 디스크(12)의 환상 트랙 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)를 포함하고 있다. 변환기는 다른 트랙에 있는 정보를 읽거나 기록하기 위하여 디스크 표면을 가로질러 이동된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치는 가진 신호 발생기(310), 합성부(320), 서보 콘트롤러(330), VCM 엑츄에이터(340), 대역 통과 필터(350), 공진 주파수 추정기(360), 노치 필터 계수 발생기(370) 및 노치 필터(380)를 구비한다.
노치 필터(Notch Filter; 380)는 제어신호에서 공진 주파수 성분을 제거하기 위한 필터로서, 수학식 1과 같은 주파수 특성을 갖는 2차의 무한시간응답 디지털 필터(IIR Filter)를 사용한다.
여기에서, 필터 계수 alpha _0, alpha _1, alpha _2, beta _1, beta _2는 수학식 2와 같이 각각 정의 된다.
, ,
,
그리고, 여기에서 파라미터 alpha 와 xi 는 중심 주파수(fc)에서의 이득과 노치(Notch) 폭을 결정하고 파라미터 OMEGA _n는 중심 주파수 및 샘플링 시간(Ts)에 따라 수학식 3과 같이 결정된다.
도 5에는 IIR 노치 필터의 주파수 이득 특성이 제시되었고, 이 그래프로부터 파라미터 zeta 값이 커질수록 노치 폭이 증가함을 알 수 있다. 그리고, 도 6에는 IIR 노치 필터의 주파수 위상 특성이 제시되었고, 이 그래프로부터 파라미터 zeta 값이 커질수록 위상 지연량이 증가되어 제어 시스템의 위상 여유(Phase Margin)가 감소하게 됨을 알 수 있다. 따라서, 위상 손실을 최소화시키기 위하여 zeta 값이 작은 노치 필터를 사용할 필요가 있다. 그러나 노치 폭이 감소하여 공진 주파수가 변동되는 경우에는 공진 억제 효과가 저하되는 특성을 갖는다.
가진 신호 발생기(310)에서 생성되는 가진 신호(Excitation Signal) x_ext (n)는 수학식 4와 같다.
여기에서, omega _1, omega _2, omega _3, ..., omega _N는 공진 주파수 후보들을 나타낸다. 결국 수학식 4의 가진 신호는 시스템에서 예상되는 모든 공진 주파수 성분이 합성된 신호에 해당된다. 일 예로서, 도 7에 8KHz 주변의 주파수 성분들을 합성한 가진 신호를 도시하였다.
이와 같이, 가진 신호 발생기(310)에서 생성된 가진 신호는 VCM 엑츄에이터(340)에서 생성된 서보 제어용 신호와 합성부(320)에서 합성되어 서보 콘트롤러(330)에 인가된다. 여기에서, 서보 제어용 신호는 일 실시 예로서 위치 에러 신호(PES)이다.
서보 콘트롤러(330)에서는 가진 신호가 합성된 서보 제어용 신호를 이용하여 목적 트랙의 중앙에 변환기가 위치하도록 보이스 코일 모터를 제어하기 위한 서보 제어신호를 생성시켜 VCM 엑츄에이터(340)에 인가한다.
이에 따라서, VCM 엑츄에이터(340)는 보이스 코일 모터에 인가되는 전류에 따라 구동되어 가진 신호 발생기(310)에서 만들어진 가진 신호에 의하여 진동하게 된다.
그리고, 가진 신호는 VCM 엑츄에이터(340)에서 만들어지는 위치 에러 신호(PES)에 반영되어 출력된다. 이와 같은 가진 신호가 반영된 위치 에러 신호(PES)의 예를 도 8에 도시하였다.
이러한 위치 에러 신호에서 가진 신호의 주파수 대역의 성분만을 추출하기 위하여 대역 통과 필터(350)를 사용한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 대역 통과 필터(350)를 2차 필터로 사용하고, 수학식 5와 같은 주파수 특성을 갖도록 설계한다.
여기에서, 파라미터 omega _c, gamma , K는 중심 주파수, 통과 대역 폭, 중심 주파수에서의 이득을 각각 결정한다.
공진 주파수 추정기(360)는 대역 통과 필터(350)를 거친 PES 신호로부터 공진 주파수를 추정해 내는 기능을 수행한다.
공진 주파수 추정기(360)는 계수를 가변 가능한 유한 응답 시간 디지털 필터(FIR Filter)와 필터 계수 조정 장치로 구성된다. 본 발명의 일 실시 예에서는 유한 응답 가변계수 노치 필터로 구성하였으며, 이에 대한 입출력 관계는 수학식 6과 같이 주어진다.
y(n)=x(n)-2 lambda (n)x(n-1)+x(n-2)
여기에서, x(n)은 PES 신호이고, lambda (n)는 가변 계수이다.
입력 신호인 PES 신호는 크기가 다른 여러 가지 주파수 신호들의 합으로 구성된다. 여러 가지 주파수 신호 중에서 크기가 최대인 주파수가 찾고자 하는 공진 주파수에 해당된다. 이러한 공진 주파수를 선별해내기 위하여 가변 계수 lambda (n)을 조정하여야 한다. 이 경우 출력 신호 y(n)의 시간에 대한 평균 값이 최소가 되는 방향으로 가변 계수 lambda (n)을 조정한다. 그 이유는 가변계수에 따라 노치 필터의 중심 주파수가 변동하게 되고, 그 중심 주파수가 입력 신호인 PES 신호의 크기가 최대인 주파수 즉 공진 주파수와 일치하는 경우에 출력 신호 y(n)의 크기가 최소가 되기 때문이다. 입력 신호의 여러 가지 주파수 중에서 크기가 최대인 주파수를 감쇄시키는 경우에 출력 신호의 크기가 최소로 되는 것은 자명한 사실이다.
출력의 평균값이 최소가 되도록 조정하는 가변 계수 조정 식은 최소 평균 자승 이론을 적용하여 수학식 7로부터 얻을 수 있다.
lambda (n+1)= lambda (n)+2k_c y(n)x(n-1)
여기에서, 상수 k_c는 추정 이득을 나타낸다.
수학식 7로 표현되는 공진 주파수 추정 식은 출력 신호 y(n)과 이전의 입력 신호 x(n-1)를 곱한 결과를 계속 누적시키는 구조로 되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이 유한 응답 가변 계수 노치 필터의 계수 lambda (n)을 가변시켜 나가면 시간이 진행됨에 따라 출력신호는 크기가 최소가 되는 값으로 수렴하게 되고, 가변 계수의 값도 특정한 값으로 수렴하게 된다. 수렴된 가변 계수 값이 입력 신호 중에서 크기가 최대가 되는 주파수 즉 공진 주파수와 관련이 있는 값이 된다. 일정 시간 후 가변 계수 lambda (n)는 공진 주파수(fres)와 비례 관계가 아니라 으로 수렴하게 된다.
공진 주파수 추정기(360)의 공진 주파수 추정 성능을 도 9에 도시하였다.
그러면, 노치 필터 계수 발생기(370)는 이러한 가변 계수의 수렴 값을 사용하여 수학식 2를 이용하여 노치 필터 계수들을 계산한다.
수학식 2에서 파라미터 alpha 와 xi 는 미리 정해진 값이고, OMEGA _n은 가변 계수의 수렴 값으로부터 수학식 8에 의하여 계산된다.
노치 필터(380)는 이와 같이 계산된 노치 필터 계수들을 적용하여 시스템의 기계적 공진을 억제하는 역할을 한다.
이와 같이, 본 발명에서는 가진 신호에 의하여 시스템의 기계적 공진 주파수를 추정하고, 추정된 공진 주파수를 억제하는데 적합하도록 노치 필터의 계수들을 적응적으로 가변시킬 수 있게 되었다.
이러한 공진 주파수 추정 및 노치 필터 계수 조정 프로세스는 시스템에 전원이 공급될 때마다 실행하는 것이 효과적이다.
도 4는 본 발명에 의한 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치를 적용한 디스크 드라이브의 전기적 회로 구성을 보여준다.
도 4에 도시된 가진 신호 발생기(405), 합성부(406), 서보 콘트롤러(401), VCM 엑츄에이터(404), 대역 통과 필터(408), 공진 주파수 추정기(409), 노치 필터 계수 발생기(410) 및 노치 필터(402)는 도 3의 회로 구성과 동일하다.
다만, 도 4에서는 노치 필터 조정 모드에서만 노치 필터의 계수들을 조정하기 위하여 멀티플렉서(403) 및 스위치(407)를 추가하였다.
본 발명에서 노치 필터의 계수들을 조정하기 위한 상기 노치 필터 조정 모드는 디스크 드라이브에 전원이 OFF된 상태에서 ON 상태로 천이되는 시점에 실행되도록 설계되는 것이 효율적이다.
노치 필터 조정 모드에 진입되면, 디스크 드라이브의 시스템 콘트롤러(도면에 미도시)에서는 노치 필터 조정 모드를 제어하기 위한 시스템 제어신호(CTL)를 생성시킨다.
우선, 가진 신호 발생기(405)는 노치 필터 조정 모드에서만 시스템 제어신호(CTL)에 의하여 인에이블(enable)되고, 그 외의 모드에서는 디스에이블(disable)된다.
그리고, 멀티플렉서(403)는 시스템 제어신호(CTL)에 의하여 노치 필터 조정 모드에서는 서보 콘트롤러(401)에서 출력되는 서보 제어신호를 바로 VCM 엑츄에이터(404)에 인가시키고, 그 외의 모드에서는 노치 필터(402)를 거친 필터링된 서보 제어신호를 VCM 엑츄에이터(404)에 인가한다.
또한, 스위치(407)는 시스템 제어신호(CTL)에 의하여 노치 필터 조정 모드에서만 VCM 엑츄에이터(404)에서 출력되는 서보 제어용 신호를 대역 통과 필터(408)에 입력시키고, 그 외의 모드에서는 대역 통과 필터(408)에 인가되지 않도록 스위칭한다.
이와 같은 스위칭 제어에 의하여 노치 필터 조정 모드에서는 도 4의 회로 연결은 도 3과 같은 회로 상태가 되어 노치 필터의 계수들을 적응적으로 조정하게 된다.
그리고, 노치 필터 조정 모드 이외의 구간에서는 실질적인 회로 구성 상태가 서보 콘트롤러(401), 노치 필터(402), VCM 엑츄에이터(404)로 연결되어 적응적으로 필터 계수들이 조정된 노치 필터에 의하여 디스크 드라이브의 기계적 공진을 보상하게 된다.
본 발명은 방법, 장치, 시스템 등으로서 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필연적으로 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 가능 매체에 저장되어 질 수 있으며 또는 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. 프로세서 판독 가능 매체는 정보를 저장 또는 전송할 수 있는 어떠한 매체도 포함한다. 프로세서 판독 가능 매체의 예로는 전자 회로, 반도체 메모리 소자, ROM, 플레쉬 메모리, 이레이져블 ROM(EROM : Erasable ROM), 플로피 디스크, 광 디스크, 하드 디스크, 광 섬유 매체, 무선 주파수(RF) 망, 등이 있다. 컴퓨터 데이터 신호는 전자 망 채널, 광 섬유, 공기, 전자계, RF 망, 등과 같은 전송 매체 위로 전파될 수 있는 어떠한 신호도 포함된다.
첨부된 도면에 도시되어 설명된 특정의 실시 예들은 단지 본 발명의 예로서 이해되어 지고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 본 발명에 기술된 기술적 사상의 범위에서도 다양한 다른 변경이 발생될 수 있으므로, 본 발명은 보여지거나 기술된 특정의 구성 및 배열로 제한되지 않는 것은 자명하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 시스템을 인위적으로 가진시켜 실제 시스템이 가지고 있는 잠재된 공진 주파수를 추정하고, 추정된 공진 주파수에 상응하여 노치 필터의 계수들을 조정하도록 제어함으로써, 제품별 또는 주변 온도 등의 변화에 따라서 공진 주파수가 변동하더라도 정확하게 공진 주파수를 제거하여 시스템을 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 발생된다.
도 1은 종래의 기술에 의한 하드 디스크 드라이브의 공진 주파수 보상 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 디스크 드라이브의 구성의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 적응형 노치 필터 계수를 결정하기 위한 공진 주파수 추정 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 적응형 노치 필터 계수를 이용한 기계적 공진 보상 장치가 적용된 디스크 드라이브의 구성도이다.
도 5는 본 발명에 적용되는 노치 필터의 주파수 이득 특성을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 적용되는 노치 필터의 주파수 위상 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명에서 발생되는 가진 신호의 예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 가진 신호에 의하여 발생되는 위치 에러 신호의 예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 적용되는 공진 주파수 추정 장치의 공진 주파수 추정 성능을 도시한 그래프이다.

Claims (19)

  1. 시스템의 공진 주파수를 제거하기 위한 장치에 있어서,
    소정의 노치 필터 조정 모드에서 시스템에서 예상되는 복수의 공진 주파수 성분이 합성된 가진 신호를 생성시켜 상기 시스템에 인가하기 위한 가진 신호 발생기;
    상기 가진 신호에 상응하여 상기 시스템에서 응답하는 신호로부터 공진 주파수 성분을 검출하기 위한 공진 주파수 추정기;
    상기 공진 검출부에서 검출된 공진 주파수 성분에 상응하여 노치 필터의 계수들을 결정하기 위한 노치 필터 계수 발생기; 및
    상기 노치 필터 계수 발생기에서 결정된 계수들을 적용하여 상기 시스템의 공진 주파수를 제거하기 위한 노치 필터를 포함함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노치 필터는 2차의 무한시간응답 디지털 필터를 포함함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 공진 주파수 추정기 앞단에 가진 신호의 주파수 대역의 성분만을 추출하기 위한 대역 통과 필터를 추가함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공진 주파수 추정기는 유한 응답 가변 계수 노치 필터로 구성하고, 상기 유한 응답 가변 계수 노치 필터의 가변 계수를 조정하여 상기 유한 응답 가변계수 노치 필터의 출력 신호가 최소가 되는 가변 계수를 최소 평균 자승 이론에 근거하여 공진 주파수에 상응하는 가변 계수의 수렴 값을 산출함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가변 계수의 수렴 값은 상기 유한 응답 가변 계수 노치 필터의 가변 계수를 조정하면서 크기가 최소가 되는 출력 값과 이전 입력 신호를 곱한 결과를 계속 누적시키는 프로세스에 의하여 산출함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 노치 필터 조정 모드는 상기 시스템의 전원이 OFF된 상태에서 ON 상태로 천이되는 시점에 생성됨을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 장치.
  8. 시스템의 공진 주파수를 제거하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 소정의 노치 필터 조정 모드에서 시스템에서 예상되는 복수의 공진 주파수 성분이 합성된 가진 신호에 의하여 상기 시스템을 가진시킨 후에, 상기 시스템의 응답신호로부터 공진 주파수를 추정하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)에서 추정된 공진 주파수에 상응하여 노치 필터의 계수들을 결정하기 위한 단계; 및
    (c) 상기 단계(b)에서 결정된 노치 필터 계수들을 노치 필터에 적용하여 시스템의 공진 주파수를 제거하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 노치 필터는 2차의 무한시간응답 디지털 필터를 포함함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서, 상기 공진 주파수 추정은 유한 응답 가변 계수 노치 필터를 이용하고, 상기 유한 응답 가변 계수 노치 필터의 가변 계수를 조정하여 상기 유한 응답 가변 계수 노치 필터의 출력 신호가 최소가 되는 가변 계수를 최소 평균 자승 이론에 근거하여 공진 주파수에 상응하는 가변 계수의 수렴 값을 생성함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 노치 필터 조정 모드는 상기 시스템의 전원이 OFF된 상태에서 ON 상태로 천이되는 시점에 생성됨을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 기계적 공진 보상 방법.
  13. 디스크 드라이브의 공진 주파수를 제거하기 위한 장치에 있어서,
    서보 제어신호에 상응하여 변환기를 이동시키고, 제어용 신호를 생성시키는 보이스 코일 모터 엑츄에이터;
    상기 제어용 신호를 입력단자에 연결하고, 출력단자를 공진 주파수 추정기에 연결하여 노치 필터 조정 모드 구간에만 입/출력단자를 연결시키도록 스위칭하는 스위치;
    상기 노치 필터 조정 모드 구간에서만 상기 디스크 드라이브를 가진시키기 위한 가진 신호를 생성시키는 가진 신호 발생기;
    상기 가진 신호를 상기 제어용 신호에 합성시키기 위한 합성부;
    상기 합성부에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 보이스 코일 모터를 제어하기 위한 서보 제어신호를 생성시키는 서보 콘트롤러;
    상기 스위치에서 출력되는 신호로부터 공진 주파수 성분을 검출하기 위한 공진 주파수 추정기;
    상기 공진 검출부에서 검출된 공진 주파수 성분을 제거하는 주파수 특성을 갖도록 노치 필터의 계수들을 결정하기 위한 노치 필터 계수 발생기;
    상기 노치 필터 계수 발생기에서 결정된 계수들을 적용하여, 상기 서보 제어신호를 필터링하여 출력시키는 노치 필터; 및
    상기 서보 콘트롤러에서 출력되는 서보 제어신호를 제1입력단자에 상기 노치 필터에 출력되는 필터링된 서보 제어신호를 제2입력단자에 각각 연결하고, 상기 노치 필터 조정 모드 구간에서만 제1입력단자로 입력된 신호를 출력시키고, 그 이외의 구간에서는 제2입력단자로 입력된 신호를 선택하여 출력시키기 위한 멀티플렉서를 포함함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어용 신호는 위치 에러 신호를 포함함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 노치 필터 조정 모드는 상기 디스크 드라이브에 전원이 OFF된 상태에서 ON 상태로 천이되는 시점에 생성됨을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 스위치와 상기 공진 주파수 추정기 사이에 가진 신호의 주파수 대역의 성분만을 추출하기 위한 대역 통과 필터를 추가함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 노치 필터는 2차의 무한시간응답 디지털 필터를 포함함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 가진 신호는 디스크 드라이브에서 예상되는 복수의 공진 주파수 성분이 합성된 신호임을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치.
  19. 제13항에 있어서, 상기 공진 주파수 추정기는 유한 응답 가변 계수 노치 필터로 구성하고, 상기 유한 응답 가변 계수 노치 필터의 가변 계수를 조정하여 상기 유한 응답 가변계수 노치 필터의 출력 신호가 최소가 되는 가변 계수를 최소 평균 자승 이론에 근거하여 공진 주파수에 상응하는 가변 계수의 수렴 값을 산출함을 특징으로 하는 적응형 노치 필터를 이용한 디스크 드라이브의 기계적 공진 보상 장치.
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