KR100736649B1 - 디스크 장치, 위치 결정 제어 회로 및 그것을 이용한 정보처리 장치 - Google Patents

디스크 장치, 위치 결정 제어 회로 및 그것을 이용한 정보처리 장치 Download PDF

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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 외란 억압 기능을 갖는 위치 결정 제어계를 갖는 디스크 장치에 있어서, 초기에 외란을 억압하여 헤드의 진동을 방지하는 것을 목적으로 한다.
디스크 장치(20)의 외란 억압 기능을 갖는 위치 결정계(14)에, 외부(50)로부터 기지의 외란 주파수를 초기값으로 세트하기 위한 인터페이스 회로(11-1)를 설치하였다. 즉시, 미지의 외란 주파수를 억압하고, 또는, 기지의 외란 주파수로부터 스타트하며, 이후, 주파수가 변화하여도 추정 주파수는 그것에 추종할 수 있고, 초기에 헤드(3)의 진동을 방지할 수 있다.

Description

디스크 장치, 위치 결정 제어 회로 및 그것을 이용한 정보 처리 장치{DISK DEVICE, POSITIONING CONTROL CIRCUIT AND INFORMATION PROCESSING APPARATUS USING SAME}
도 1은 본 발명의 일실시 형태의 디스크 장치의 구성도.
도 2는 도 1의 디스크 매체의 구성도.
도 3은 도 2의 서보 신호의 설명도.
도 4는 도 1 및 도 3의 헤드 이동 제어의 천이도.
도 5는 도 1의 위치 결정 제어계의 구성도.
도 6은 도 1의 다른 위치 결정 제어계의 구성도.
도 7은 도 5 및 도 6의 감도 함수의 특성도.
도 8은 도 1의 외란 주파수 설정 처리 흐름도.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태의 설명도.
도 10은 도 9의 제1 실시 형태의 외란 주파수 설정 처리 흐름도.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태의 정보 처리 장치의 구성도.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태의 정보 처리 장치의 구성도.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태의 정보 처리 장치의 구성도.
도 14는 본 발명의 일실시 형태의 정보 처리 장치의 블록도.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태의 외란 주파수 설정 처리 흐름도.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태의 외란 주파수 설정 처리 흐름도.
도 17은 본 발명의 제4 실시 형태의 외란 주파수 설정 처리 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 액츄에이터 3 : 헤드
4 : 디스크 5 : 스핀들 모터
11 : HDC 11-1 : 인터페이스 회로
14 : MCU(위치 결정 제어계) 104, 106 : 외란 억압 제어계
20 : 자기 디스크 장치 40 : 광 디스크 장치
50 : CPU(처리 유닛)
본 발명은 외부 진동에 의한 위치 어긋남을 억제하여, 헤드를 위치 결정 제어하는 디스크 장치, 위치 결정 제어 회로 및 이것을 이용한 정보 처리 장치에 관한 것이며, 특히, 위치 결정 제어 개시로부터 외란에 의한 헤드의 진동을 억압하는 디스크 장치, 위치 결정 제어 회로 및 이것을 이용한 정보 처리 장치에 관한 것이다.
디스크 장치, 예컨대, 자기 디스크 장치나 광 디스크 장치에 있어서, 헤드를 목표 트랙에 정확히 위치 결정하는 것이 기록 밀도 향상을 위해 매우 중요하다.
최근, 디스크 장치는 응용 분야가 넓어져 컴퓨터뿐만 아니라, 휴대 전자 기기, 카 네비게이션 장치 등에도 탑재되게 되었다. 이러한 응용 범위가 넓어지는 것은 종래와는 다른 여러 가지 외란이 가해진다.
일반적으로, 디스크 장치의 공진 주파수를 측정하고, 그 공진 주파수 성분을 필터로 억압하는 것이 행해지고 있다. 또한, 적응 제어에 의해 외란을 학습하여 외란 억압 제어를 행하는 것도 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1).
이러한 외란 대책은 외란이 미지(未知)인 것을 전제로 하고 있었다. 또는 미리 기지(旣知)이며, 또한, 그 주파수가 변화하지 않는다는 것을 전제로 하고 있었다. 예컨대, 주기성 외란에 추종하는 적응 제어에 있어서, 적응 제어가 동작하는 초기 주파수는 임의, 예컨대, 추종 가능한 주파수 범위의 정확히 한가운데의 값을 설정하고 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-21104호 공보
그러나, 최근의 디스크 장치의 보급에 따라 외란 주파수는 미지인 것 이외에, 기지이지만 주파수가 변화하는 것이나, 디스크 장치로서 미지이지만 특정한 주파수에의 대응이 요구되고 있다.
예컨대, 디스크 장치가 부착되어 있는 케이싱과, 디스크 장치와의 기계 공진이 있다. 케이싱에 나사나 고무 혹은 탄성체를 매개로 하여 디스크 장치는 지지되어 있다. 그 때문에, 디스크 장치의 시크(seek) 동작에 따른 반력을 가진원으로 하여 진동이 발생한다. 그 주파수는 미리 예상할 수 있지만, 그 주파수는 디스크 장 치를 부착하는 케이싱의 종류에 따라 변화한다.
또한, 다른 예로서, 디스크 장치가 부착되어 있는 장치에, 따로 부착되어 있는 기계의 진동이다. 구체적으로는 휴대 전화의 바이브레이터, 노트 컴퓨터나 데스크탑 컴퓨터의 광학 드라이브가 있다. 바이브레이터는 일정한 주파수로 진동이 발생한다. 광학 드라이브는 부착되는 디스크의 편심 상태에 따라 디스크의 회전에 동기한 진동이 발생한다. 이들 진동 주파수는 미리 정해져 있거나 혹은 예상할 수 있는 경우가 많다. 그러나, 이들 다른 기기는 항상 동작하고 있는 것은 아니기 때문에, 결국, 외란 주파수는 기지이지만, 변화하게 된다.
종래의 외란에 대응하는 제어에 있어서는 기지이지만, 주파수가 변화하는 외란이나, 미지의 특정한 주파수의 외란에 대응하기 위해서는 그 나름의 시간이 걸리며, 즉시 외란, 특히 외부 진동에 대응하는 외란 대응 제어를 행하는 것은 곤란하였다. 예컨대, 전술한 주기성 외란에 추종하는 적응 제어에 있어서는 적응 제어가 동작하는 초기 주파수는 추종 가능한 주파수 범위의 정확히 한가운데의 값을 설정하고 있었기 때문에, 학습에 의해 이러한 외란 주파수에 적응하는 데 시간이 걸린다.
최근의 트랙 밀도의 향상에 따라, 이러한 외란 주파수에의 대응이 지연되면 리드 에러나 라이트 에러가 다발하여 리드/라이트 특성 저하의 원인이 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 기지이지만, 주파수가 변화하는 외란 주파수나, 미지이지만, 특정한 주파수에 바로 대응하여 헤드의 진동을 방지하기 위한 디스크 장치 및 정보 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 탑재된 다른 기기로부터의 외란 주파수에 즉시 대응하여, 헤드의 진동을 방지하기 위한 디스크 장치 및 정보 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 탑재 상태에 따른 외란 주파수에 즉시 대응하여, 헤드의 진동을 방지하기 위한 디스크 장치 및 정보 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
이 목적의 달성을 위해, 본 발명의 디스크 장치는 디스크에 적어도 리드를 행하는 헤드와, 헤드를 상기 디스크의 반경 방향으로 이동하는 액츄에이터와, 목표위치와 상기 헤드의 리드 출력으로부터 얻은 현재 위치의 위치 오차에 따라 상기 액츄에이터의 제어량을 계산하고, 또한 상기 위치 오차에 따라 외란 억압 제어량을 계산하며, 상기 제어량과 상기 외란 억압 제어량에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 제어 유닛과, 외부로부터 억압해야하는 외란 주파수 정보를 수신하는 인터페이스 회로를 갖고, 상기 제어 유닛은 상기 인터페이스 회로가 수신한 상기 외란 주파수를 상기 외란 억압 제어량 계산의 초기값으로 설정한다.
또한, 본 발명의 정보 처리 장치는 디스크에 적어도 리드를 행하는 헤드와, 헤드를 상기 디스크의 반경 방향으로 이동하는 액츄에이터와, 목표 위치와 상기 헤드의 리드 출력으로부터 얻은 현재 위치의 위치 오차에 따라 상기 액츄에이터의 제어량을 계산하고, 또한 상기 위치 오차에 따라 외란 억압 제어량을 계산하며, 상기 제어량과 상기 외란 억압 제어량에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 제어 유닛과, 외부와의 접속을 위한 인터페이스 회로를 갖는 디스크 장치와, 상기 디스크 장치의 데이터를 적어도 리드하여 데이터 처리하는 처리 유닛을 갖고, 상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치의 상기 인터페이스 회로에 외란 주파수 정보를 송신하며, 상기 디스크 장치의 상기 제어 유닛은 상기 인터페이스 회로가 수신한 상기 외란 주파수를 상기 외란 억압 제어량 계산의 초기값으로 설정한다.
또한, 본 발명의 위치 결정 제어 회로는 목표 위치와 헤드의 리드 출력으로부터 얻은 현재 위치의 위치 오차에 따라 액츄에이터의 제어량을 계산하고, 또한, 상기 위치 오차에 따라 외란 억압 제어량을 계산하며, 상기 제어량과 상기 외란 억압 제어량에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 제어 유닛과, 외부로부터 억압해야하는 외란 주파수 정보를 수신하는 인터페이스 회로를 갖고, 상기 제어 유닛은 상기 인터페이스 회로가 수신한 상기 외란 주파수를 상기 외란 억압 제어량의 계산의 초기값으로 설정한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 제어 유닛은 상기 수신한 외란 주파수를 초기값으로 하여, 상기 위치 오차에 따라 적응 제어에 의해 상기 외란 억압 제어량을 계산한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는, 상기 제어 유닛은 상기 수신한 외란 주파수를 초기값으로 하여, 상기 위치 오차에 따라 상기 외란 주파수를 추정하고, 상기 추정한 외란 주파수에 따라서 변경된 상기 적응 제어에 의해, 상기 위치 오차에 따라 상기 외란 억압 제어량을 계산한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 인터페이스 회로는 접속된 처리 유 닛으로부터 상기 목표 위치와 상기 외란 주파수 정보를 수신한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 헤드는, 상기 디스크의 데이터를 리드 및 라이트하는 헤드로 구성되었다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 디스크가 자기 디스크로 구성되고, 상기 헤드가 자기 헤드로 구성되었다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치의 공진 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 송신한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 처리 유닛의 데이터를 저장하는 제2 디스크 장치를 더 갖고, 상기 처리 유닛은 상기 제2 디스크 장치의 회전 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 상기 디스크 장치에 송신한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치를 상기 정보 처리 장치의 케이싱에 부착함에 따라, 공진 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 송신한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치를 상기 정보 처리 장치의 케이싱에 부착한 후에 측정된 공진 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 송신한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 처리 유닛은 상기 제2 디스크 장치로부터 취득한 상기 제2 디스크 장치의 회전 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 상기 디스크 장치에 송신한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 처리 유닛은 상기 제2 디스크 장치 를 구동할 때에, 상기 제2 디스크 장치로부터 취득한 상기 제2 디스크 장치의 회전주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 상기 디스크 장치에 송신한다.
또한, 본 발명에서는 바람직하게는 상기 처리 유닛은 상기 제2 디스크 장치를 구동할 때에, 상기 제2 디스크 장치의 회전 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 상기 디스크 장치에 송신한다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 디스크 장치, 위치 결정 제어계, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태, 제3 실시 형태, 제4 실시 형태, 다른 실시 형태의 순으로 설명하지만, 본 발명은 이 실시 형태에 한정되지 않는다.
(디스크 장치)
도 1은 본 발명의 일실시 형태의 디스크 장치의 구성도, 도 2는 도 1의 자기 디스크의 위치 신호의 배치도, 도 3은 도 1 및 도 2의 자기 디스크의 위치 신호의 구성도, 도 4는 도 1의 헤드 위치 제어의 설명도이다.
도 1은 디스크 장치로서, 자기 디스크 장치를 도시한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 자기 기억 매체인 자기 디스크(4)가 스핀들 모터(5)의 회전축(2)에 설치되어 있다. 스핀들 모터(5)는 자기 디스크(4)를 회전한다. 액츄에이터(VCM)(1)는 선단에 자기 헤드(3)를 구비하고, 자기 헤드(3)를 자기 디스크(4)의 반경 방향으로 이동한다.
액츄에이터(1)는 회전축을 중심으로 회전하는 보이스 코일 모터(VCM)로 구성된다. 도면에서는 자기 디스크 장치에 2장의 자기 디스크(4)가 탑재되고, 4개의 자기 헤드(3)가 동일한 액츄에이터(1)에 의해 동시에 구동된다.
자기 헤드(3)는 리드 소자와, 라이트 소자로 이루어진다. 자기 헤드(3)는 슬라이더에 자기 저항(MR) 소자를 포함하는 리드 소자를 적층하고, 그 위에 라이트 코일을 포함하는 라이트 소자를 적층하여 구성된다.
위치 검출 회로(7)는 자기 헤드(3)가 판독한 위치 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환한다. 리드/라이트(R/W) 회로(10)는 자기 헤드(3)의 판독 및 기록을 제어한다. 스핀들 모터(SPM) 구동 회로(8)는 스핀들 모터(5)를 구동한다. 보이스 코일 모터(VCM) 구동 회로(6)는 보이스 코일 모터(VCM)(1)에 구동 전류를 공급하여, VCM(1)을 구동한다.
마이크로 컨트롤러(MCU)(14)는 위치 검출 회로(7)로부터 디지털 위치 신호에서 현재 위치를 검출(복조)하고, 검출한 현재 위치와 목표 위치와의 오차에 따라 VCM 구동 지령값을 연산한다. 즉, 위치 복조와 도 5 이하에서 설명하는 외란 억압을 포함하는 서보 제어를 행한다. 리드 온리 메모리(ROM)(13)는 MCU(14)의 제어 프로그램 등을 저장한다. 랜덤 액세스 메모리(RAM)(12)는 MCU(14)의 처리를 위한 데이터 등을 저장한다.
하드디스크 컨트롤러(HDC)(11)는 서보 신호의 섹터 번호를 기준으로 하여 1주 내의 위치를 판단하고, 데이터를 기록·재생한다. 버퍼용 랜덤 액세스 메모리(RAM)(15)는 리드 데이터나 라이트 데이터를 일시 저장한다. HDC(11)는 USB, ATA나 SCSI 등의 인터페이스(IF)에 의해 호스트와 통신한다. 버스(9)는 이들을 접속한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 자기 디스크(4)에는 외주에서 내주로 이동하며, 각 트랙에 서보 신호(위치 신호)(16)가 원주 방향으로 등간격으로 배치된다. 또한, 각 트랙은 복수의 섹터로 구성되고, 도 2의 실선은 서보 신호(16)의 기록 위치를 도시한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 위치 신호는 서보 마크(Servo Mark)와, 트랙 번호(Gray Code)와, 인덱스(Index)와, 오프셋 정보(서보 버스트)(PosA, PosB, PosC, PosD)로 이루어진다. 또한, 도 3의 점선은 트랙 센터를 나타낸다.
도 3의 위치 신호를 헤드(3)에 의해 판독하고, 트랙 번호(Gray Code)와 오프셋 정보(PosA, PosB, PosC, PosD)를 사용하여 자기 헤드의 반경 방향의 위치를 검출한다. 또한, 인덱스 신호(Index)를 바탕으로 하여 자기 헤드의 원주 방향의 위치를 파악한다.
예컨대, 인덱스 신호를 검출하였을 때의 섹터 번호를 0번으로 설정하고, 서보 신호를 검출할 때마다 카운트업하여 트랙의 각 섹터의 섹터 번호를 얻는다. 이 서보 신호의 섹터 번호는 데이터의 기록 재생을 행할 때의 기준이 된다. 또한, 인덱스 신호는 1주에 하나이며, 또한, 인덱스 신호 대신에 섹터 신호를 설치할 수도 있다.
도 4는 도 1의 MCU(14)이 행하는 액츄에이터의 시크 제어예이다. 도 1의 위치 검출 회로(7)를 통해 MCU(14)가 액츄에이터의 위치를 확인하여 서보 연산하고, 적절한 전류를 VCM(1)에 공급한다. 도 5에서는 어떤 트랙 위치에서 목표 트랙 위치로 헤드(3)를 이동하는 시크 개시시로부터의 제어의 천이와, 액츄에이터(1)의 전류, 액츄에이터(헤드)의 속도, 액츄에이터(헤드)의 위치를 나타낸다.
즉, 시크 제어는 코어스 제어, 정정(整定) 제어 및 팔로잉 제어로 천이함으 로써, 목표 위치까지 이동시킬 수 있다. 코어스 제어는 기본적으로 속도 제한이고, 정정 제어, 팔로잉 제어는 기본적으로 위치 제어이며, 모두 헤드의 현재 위치를 검출해야 한다.
이러한, 위치를 확인하기 위해서는 전술한 도 2와 같이, 자기 디스크 상에 서보 신호를 사전에 기록해 둔다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 서보 신호의 개시위치를 나타내는 서보 마크, 트랙 번호를 나타내는 그레이 코드, 인덱스 신호, 오프셋을 나타내는 PosA∼PosD라는 신호가 기록되어 있다. 이 신호를 자기 헤드에 의해 독출하고, 이 서보 신호를 위치 검출 회로(7)가 디지털값으로 변환한다.
(위치 결정 제어계)
도 5는 도 1의 MCU(14)가 실행하는 외란을 억압하는 위치 결정 제어계의 제1 실시 형태의 블록도이다. 이 위치 결정 제어계는 외란 주파수를 검출하고, 소정의 주파수의 정현파 형상의 외란을 억압하기 위한 제어계이다.
인터페이스 회로(11-1)[HDC(11) 내]로부터 부여된 목표 위치(r)와 관측 위치(y)의 위치 오차(e)를 연산기(100)에 의해 연산한다. 이 위치 오차(e)를 피드백 제어를 행하는 컨트롤러(102)(Cn)에 입력한다. 컨트롤러(102)는 주지의 PID 제어, PI 제어＋LeadLag, 옵저버 제어에 의해 제어 전류값(Un)을 출력한다.
이 컨트롤러(102)에 대하여 외란의 주파수를 추정하는 주파수 추정기(ω 추정)(106)와, 적응 제어에 의해 특정한 주파수의 외란을 억압하기 위한 보상기(Cd)(104)를 부가한다.
제어 대상(103)(P)에는 컨트롤러(102)(Cn)의 출력(Un)과 보상기(104)(Cd)의 출력(Ud)의 합인 U를 공급한다. 이것에 의해 제어 대상(103)인 액츄에이터(1)에 구동되는 헤드(3)는 외란에 추종하도록 위치 제어된다. 즉, 장치가 외란에 의해 진동하기 때문에, 자기 디스크(4)에 대하여 헤드(3)도 외란에 추종하도록 위치 제어되고, 헤드(3)와 자기 디스크(4)의 위치 관계는 변화하지 않는다.
이 주파수 추정기(106)는 위치 오차(e)를 기초로 외란의 각 주파수(ω)(＝2 πf)를 추정하고, 보상기(104)의 외란 주파수 억압의 전달 함수에 도입한다. 보상기(104)는 위치 오차(e)와, 이 추정각 주파수(ω)로부터 정현파의 점화(漸化)식(recurrence formular)(적응 제어식)을 계산하여 보상 전류 출력(Ud)을 계산한다.
이와 같이, 어떤 범위의 미지 주파수의 외란에도 대응시키기 위해, 외란의 주파수를 검출하고, 미지 주파수의 억압을 행한다. 이 미지의 주파수를 추정하고, 미지 주파수의 외란을 억압하는 방법으로서는 정현파의 점화식을 가정한 것이나, 전술한 오차 신호(e)를 기초로 적응측을 도입하여 제어 대상의 구동량을 보정하는 것을 적용할 수 있다. 또한, 오차 신호(e)로부터 미지의 주파수를 추정하고, 위치 레벨에서의 외란 억압 신호를 생성하여, 그 오차 신호를 보정하고, 컨트롤러에 입력하는 것도 적용할 수 있다.
여기서, 본 발명은 외부로부터 외란 억압 주파수를 인터페이스 회로(11-1)가 받아, 주파수 추정기(106)의 초기값(외란의 각 주파수의 초기값)으로 하고, 주파수 추정기(106)에 세트한다. 따라서, 보상기(104)에는 이 초기값으로부터 적응 제어한다.
즉, 통상, 주파수 추정기(106)의 초기값은 외란 주파수가 미지인 것을 전제로 하고 있기 때문에, 추종 범위의 한가운데로 설정되고, 위치 오차(e)로부터 서서히 외란 주파수에 도달하지만, 본 발명에서는 기지의 외란 주파수를 초기값으로 세트하기 때문에, 즉시, 기지의 외란 주파수로부터 스타트하고, 이후, 주파수가 변화하여도 추정 주파수는 그것에 추종한다.
도 6은 도 1의 MCU(14)가 실행하는 외란을 억압하는 위치 결정 제어계의 제2 실시 형태의 블록도이다. 이 위치 결정 제어계는 외란 주파수를 검출하고, 소정의 주파수의 정현파 형상의 외란을 억압하기 위한 제어계이다.
인터페이스 회로(11-1)[HDC(11) 내]로부터 부여된 목표 위치(r)와 관측 위치(y)의 위치 오차(e)를 연산기(100)에 의해 연산한다. 이 위치 오차(e)를 피드백 제어를 행하는 컨트롤러(102)(Cn)에 입력한다. 컨트롤러(102)는 주지의 PID 제어, PI 제어＋LeadLag, 옵저버 제어에 의해 제어 전류값(Un)을 출력한다.
이 컨트롤러(102)에 대하여 외란의 주파수를 대응하는 각 주파수로 변환하는 주파수 변환기(ω 추정)(106-1)와, 적응 제어에 의해 특정한 주파수의 외란을 억압하기 위한 보상기(Cd)(104)를 부가한다.
제어 대상(103)(P)에는 컨트롤러(102)(Cn)의 출력(Un)과 보상기(104)(Cd)의 출력(Ud)의 합인 U를 공급한다. 이것에 의해, 제어 대상(103)인 액츄에이터(1)에 구동되는 헤드(3)는 외란에 추종하도록 위치 제어된다. 즉, 장치가 외란에 의해 진동하기 때문에, 자기 디스크(4)에 대하여 헤드(3)도 외란에 추종하도록 위치 제어되고, 헤드(3)와 자기 디스크(4)의 위치 관계는 변화하지 않는다.
이 주파수 변환기(106-1)는 각 주파수(ω)(＝2 πf)를 보상기(104-1)의 외란 주파수 억압의 역 노치 필터에 설정한다. 보상기(104)는 위치 오차(e)를 이 각 주파수(ω)에 의해 설정된 역 노치 필터 처리를 행하여 보상 전류 출력(Ud)을 계산한다.
이와 같이, 특정한 주파수의 외란에도 대응시키기 위해, 외부로부터 외란 억압 주파수를 인터페이스 회로(11-1)가 받아 주파수 변환기(106-1)에 세트한다. 따라서, 보상기(104-1)는 이 초기값(각 주파수)에 의해 외란 주파수 억압한다.
따라서, 본 발명에서는 기지의 외란 주파수를 초기값으로 세트하기 때문에, 즉시, 기지의 외란 주파수에 대응하여 보상기(104)의 필터 특성을 설정할 수 있고, 보상 전류(Ud)는 그것에 대응한다.
이와 같이, 위치 결정 제어계가 선택적으로 억압하는 외란 주파수의 설정값에 따라 내부 정수(도 5, 도 6의 예에서는 각 주파수) 또는 구성을 다르게 하는 수단을 구비하고 있으며, 또한, 외란 주파수는 인터페이스(11-1)를 통해 외부로부터 참조 또는 설정이 가능해진다.
도 5, 도 6에 도시한 주파수 추정기(106), 주파수 변환기(106-1)의 테이블은 전원 절단시에도 그 값이 유지되어 있는 편이 바람직하다. 테이블에 설정한 값을 비휘발성 메모리 영역, 예컨대 플래시 메모리나 EEROM 혹은 디스크 상의 시스템 영역에 보존해 둔다. 전원 재투입시에는 그 값이 이용 가능하도록 테이블에 저장해 두어도 좋다.
도 7에 도 5 및 도 6의 위치 결정 제어계의 감도 함수의 예를 나타낸다. 상 단은 주파수 대 매그니튜드의 특성, 하단은 주파수 대 위상의 특성을 나타낸다. 각각의 특성에 있어서, 2개의 선이 있을 때의 노치 필터 형상에 500 Hz 부근이 억압되어 있는 것이 이번 발명에서 이용하는 제어계의 예이다.
이 억압하는 주파수를 전술한 바와 같이, 외부로부터 참조·설정 변경 가능하게 한다. 또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 특정한 주파수 근방을 폭 넓게 억압한 편이, 외란 주파수의 설정값과 실제의 값의 어긋남이 생겼을 때에도 위치 결정 제어계는 대응할 수 있다.
도 8은 도 1의 MCU(14)의 외부 주파수 설정 처리 흐름도이다.
(S10) MCU(14)는 HDC(11)의 인터페이스 회로(11-1)로부터 커맨드를 수령하면, 이 커맨드가 외부 억압 주파수 설정 커맨드인지를 판정한다. 외부 억압 주파수설정 커맨드가 아니면, 다른 커맨드 처리에 이행한다.
(S12) MCU(14)는 수령 커맨드가 외부 억압 주파수 설정 커맨드이면, 외란 억압 제어부[예컨대, 도 5의 주파수 추정기(106) 또는 도 6의 주파수 변환기(106-1)]에 세트한다.
이와 같이 하여, 기지이지만, 주파수가 변화하는 외란 주파수에 즉시 대응하여 헤드의 진동을 방지할 수 있다.
(제1 실시 형태)
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태의 설명도, 도 10은 본 발명의 제1 실시 형태의 처리 흐름도이다.
도 9는 장치의 케이싱(24)에 디스크 장치(20)가 지지된 모양을 도시하고 있 다. 디스크 장치(20)는 도 1의 구성을 갖고, 도 5 또는 도 6의 위치 결정계를 구비한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 디스크 장치(20)는 고무 등의 탄성체(24)나, 나사를 이용하여 케이싱(22)에 체결된다. 그 고정 상태에 의해, 다른 공진 주파수를 갖는다. 이들 공진 주파수는 디스크 장치의 종류와, 부착처 케이싱의 종류 및 부착 부재의 종류에 의해 결정된다. 즉, 디스크 장치(20) 자신으로서는 결정할 수 없으며, 디스크 장치(20)를 내장하는 장치 메이커에 의해 결정할 수 있다. 즉, 디스크 장치의 공급원에서는 어떻게 사용될지 분명하기 않기 때문에, 미리, 제어계의 내부 정수에 특정한 공진 주파수를 설정할 수 없다.
즉, 디스크 장치를 사용하는 CPU를 포함하는 시스템 설계시에, 공진 주파수를 예측할 수 있다. 이 때문에, 디스크 장치를 내장한 시스템 설계시에 공진 주파수를 측정해 둔다. 예컨대, 도 9와 같이, 디스크 장치를 부착한 상태에서 가속도 센서를 부착하여 디스크 장치의 액츄에이터(1)를 구동하고, 진동을 부여하여 공진 주파수를 측정한다. 이것을 CPU에 기억해 둔다.
다음에, 도 10에 도시하는 바와 같이, CPU가 파워 온이 되며(S20), 디스크 장치(20)도 기동한다(S30). CPU는 접속 장치를 조사한다(S32). 디스크 장치(20)는 CPU에 접속되어 있는 경우에, CPU로부터 명령을 받아 기종 정보를 CPU에 송신한다 (S32).
CPU는, ROM(Read Only Memory)으로부터 저장된 그 기종에 대응하는 공진 주파수 정보를 취득한다(S24). CPU는 디스크 장치(20)에 그 취득한 외란 주파수(공진 주파수)를 통지한다(S26).
디스크 장치(20)는 전술한 인터페이스 회로(11-1)를 통해 통지된 외란 주파수를 수신하고(S34), 전술한 바와 같이 외란 억압 제어부에 제어 정수를 초기 설정한다(S36). 이 때문에, 디스크 장치의 탑재 상태에 따른 외란 주파수를 초기부터 억압할 수 있고, 또한 탄성체(20) 등에 의해 변동하는 외란 주파수에도 추종하여 외란 억압 제어할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 11 내지 도 13은 자기 디스크 장치(20)가 내장된 장치예를 도시한다. 도 11은 노트 컴퓨터(30) 중 하나의 케이싱 내에 자기 디스크 장치(20)와 광 디스크 장치(30)가 부착되어 있는 시스템을 도시한다. 도 2는 네비게이션 장치(32) 중 하나의 케이싱 내에 자기 디스크 장치(20)와 광 디스크 장치(30)가 부착되어 있는 시스템을 도시한다. 도 13은 플라즈마 디스플레이, 액정 디스플레이 등의 박형 패널 디스플레이 장치(34) 내에 자기 디스크 장치(20)와 광 디스크 장치(30)가 부착되어 있는 시스템을 도시한다.
이 광 디스크 장치는 DVD, CD-R, CD-RW 등으로 구성되고, 광학 디스크를 사용한다. 광학 디스크는 가환(可換)(replaceable) 매체이기 때문에, 부착되는 디스크의 편심 상태가 디스크를 부착할 때마다 변화한다. 그것에 따라 회전에 동기한 진동이 발생한다. 광 디스크의 회전 제어의 종류에 의해, 광 헤드의 반경 위치에 따라 회전수를 다르게 하는 경우와, 항상 일정한 회전수로 제어하는 경우가 있다.
도 14는 도 11 내지 도 13의 시스템 블록도이다. 자기 디스크 장치(20), 광 디스크 장치(40), 키 등의 입력 유닛(54), 디스플레이 등의 출력 유닛(56)과, CPU(50), 메모리(52)가 버스(58)를 통해 접속된다.
이와 같은 구성에서는 메모리(52)에 설정하는 외부 주파수를 저장해 두고, CPU(50)가 메모리(52)의 외부 진동수를 독출하여 자기 디스크 장치(20)에 설정한다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태의 설정 처리 흐름도이다. 이 실시 형태에서는 광 디스크 장치의 회전수가 가변인 경우의 설정 처리를 도시한다.
CPU(50)는 광 디스크 장치(40)에 현재 회전수의 송신을 지시한다(S40). 광 디스크 장치(40)는 CPU(50)의 회전수의 송신 명령을 수신하고(S50), 회전수를 CPU(50)에 송신한다(S52).
CPU(50)는 광 디스크 장치(50)로부터 회전수를 수신하고(S42), 자기 디스크 장치(20)에 그 수신한 외란 주파수(회전수)를 통지한다(S44).
자기 디스크 장치(20)는 전술한 인터페이스 회로(11-1)를 통해 통지된 외란 주파수를 수신하고(S60), 전술한 바와 같이, 외란 억압 제어부에 제어 정수를 초기 설정한다(S62).
CPU(50)는 임의의 타이밍(예컨대, 일정 간격)으로 회전수를 송수신함으로써, 광 디스크 장치(40)의 회전수가 가변이어도 회전수에 따른 외란 주파수를 초기부터 억압할 수 있으며, 또한 변동하는 외란 주파수에도 추종하여 외란 억압 제어할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태의 설정 처리 흐름도이다. 이 실시 형태에서는 광 디스크 장치의 회전수가 가변인 경우의 설정 처리를 도시한다. 또한, 이 실시 형태는 CPU가 광 디스크 장치에의 액세스마다 광 디스크 장치의 회전수를 독출하여 자기 디스크 장치에 통지하는 것이다.
CPU(50)는 광 디스크 장치(40)의 파일의 리드/라이트 처리를 행하고(S60), 광 디스크 장치(40)에 데이터의 리드/라이트를 지시한다(S62). 광 디스크 장치(40)는 리드/라이트 커맨드를 수신하고(S70), 리드/라이트 처리를 실행하여 완료 또는 데이터를 송신한다(S72). CPU(50)는 광 디스크 장치(40)로부터 완료 보고 또는 데이터를 수신하면, 광 디스크 장치(40)에 현재 회전수의 송신을 지시한다(S66). 광 디스크 장치(40)는 CPU(50) 회전수의 송신 명령을 수신하고, 회전수를 CPU(50)에 송신한다(S74).
CPU(50)는 광 디스크 장치(50)로부터 회전수를 수신하고, 자기 디스크 장치(20)에 그 수신한 외란 주파수(회전수)를 통지한다(S68). 자기 디스크 장치(20)는 전술한 인터페이스 회로(11-1)를 통해 통지된 외란 주파수를 수신하고, 전술한 바와 같이, 외란 억압 제어부에 제어 정수를 초기 설정한다(S80).
CPU(50)는 광 디스크의 파일 처리마다 회전수를 송수신함으로써, 광 디스크 장치(40)의 회전수가 가변이어도 회전수에 따른 외란 주파수를 초기부터 억압할 수 있고, 또한 변동하는 외란 주파수에도 추종하여 외란 억압 제어할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 17은 본 발명의 제4 실시 형태의 설정 처리 흐름도이다. 이 실시 형태에 서는 광 디스크 장치의 회전수가 고정인 경우의 설정 처리를 도시한다. 또한, 이 실시 형태는 광 디스크 장치의 회전수가 고정이기 때문에, CPU(50)는 그 회전수(외란 주파수)를 메모리(52)에 유지하고 있으며, 이것을 자기 디스크 장치에 통지한다.
CPU(50)는 광 디스크 장치(40) 파일의 리드/라이트 처리를 행하고(S90), 광 디스크 장치(40)에 대상 LBA(논리 블록 어드레스) 독출의 전송 레이트(회전수)를 설정한다. 광 디스크 장치(40)는 광 디스크의 회전수를 지정값으로 설정한다(S100).
CPU(50)는 자기 디스크 장치(20)에, 그 지정한 외란 주파수(회전수)를 통지한다(S94). 자기 디스크 장치(20)는 전술한 인터페이스 회로(11-1)를 통해 통지된 외란 주파수를 수신하고, 전술한 바와 같이, 외란 억압 제어부에 제어 정수를 초기 설정한다(S110).
CPU(50)는 데이터 리드/라이트를 지시한다(S96). 광 디스크 장치(40)는 리드/라이트 커맨드를 수신하고(S102), 리드/라이트 처리를 실행하여 완료 또는 데이터를 송신한다(S104). CPU(50)는 광 디스크 장치(40)로부터 완료 보고 또는 데이터를 수신한다(S98).
CPU(50)는 광 디스크의 파일 처리마다 회전수를 송신함으로써, 광 디스크 장치(40)의 회전수가 고정되어도 회전수에 따른 외란 주파수를 초기부터 억압할 수 있으며, 또한 변동하는 외란 주파수에도 추종하여 외란 억압 제어할 수 있다.
이와 같이, 어느 쪽의 제어 방법에 있어서도 광 디스크의 회전 주파수는 상 위 장치로부터 검지할 수 있고, 광 디스크 장치의 회전 주파수를 자기 디스크 장치에 전달하여 회전 주파수에 의해 흔들리는 진동을 억지할 수 있다.
(다른 실시 형태)
전술한 제1 실시 형태에서는 디스크 장치를 자기 디스크 장치로 설명하였지만, 광 디스크 장치, 광 자기 디스크 장치 등의 다른 디스크 장치에 적용할 수 있다. 또한, 위치 결정 제어계를 도 5 및 도 6의 구성으로 설명하였지만, 다른 구성의 것이어도 좋다.
이상, 본 발명을 실시 형태에서 설명하였지만, 본 발명은 그 취지의 범위 내에서 여러 가지의 변형이 가능하며, 이것을 본 발명의 범위로부터 배제하는 것은 아니다.
(부기 1)
디스크에 적어도 리드를 행하는 헤드와, 상기 헤드를 상기 디스크의 반경 방향으로 이동시키는 액츄에이터와, 목표 위치와 상기 헤드의 리드 출력으로부터 얻은 현재 위치와의 위치 오차에 따라 상기 액츄에이터의 제어량을 계산하고, 또한 상기 위치 오차에 따라 외란 억압 제어량을 계산하며, 상기 제어량과 상기 외란 억압 제어량에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 제어 유닛과, 외부로부터 억압해야하는 외란 주파수 정보를 수신하는 인터페이스 회로를 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 인터페이스 회로가 수신한 상기 외란 주파수를 상기 외란 억압 제어량 계산의 초기값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
(부기 2)
상기 제어 유닛은 상기 수신한 외란 주파수를 초기값으로 하여, 상기 위치 오차에 따라 적응 제어에 의해, 상기 외란 억압 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 디스크 장치.
(부기 3)
상기 제어 유닛은 상기 수신한 외란 주파수를 초기값으로 하여, 상기 위치 오차에 따라 상기 외란 주파수를 추정하고, 상기 추정한 외란 주파수에 따라 변경된 상기 적응 제어에 의해, 상기 위치 오차에 따라 상기 외란 억압 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 디스크 장치.
(부기 4)
상기 인터페이스 회로는 접속된 처리 유닛으로부터 상기 목표 위치와 상기 외란 주파수 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 디스크 장치.
(부기 5)
상기 헤드는 상기 디스크의 데이터를 리드 및 라이트하는 헤드로 구성된 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 디스크 장치.
(부기 6)
상기 디스크가 자기 디스크로 구성되고, 상기 헤드가 자기 헤드로 구성된 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 디스크 장치.
(부기 7)
디스크에 적어도 리드를 행하는 헤드와, 헤드를 상기 디스크의 반경 방향으로 이동시키는 액츄에이터와, 목표 위치와 상기 헤드의 리드 출력으로부터 얻은 현 재 위치의 위치 오차에 따라 상기 액츄에이터의 제어량을 계산하고, 또한 상기 위치 오차에 따라 외란 억압 제어량을 계산하며, 상기 제어량과 상기 외란 억압 제어량에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 제어 유닛과, 외부와의 접속을 위한 인터페이스 회로를 갖는 디스크 장치와, 상기 디스크 장치의 데이터를 적어도 리드하여 데이터 처리하는 처리 유닛을 포함하고, 상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치의 상기 인터페이스 회로에 외란 주파수 정보를 송신하며, 상기 디스크 장치의 상기 제어 유닛은 상기 인터페이스 회로가 수신한 상기 외란 주파수를 상기 외란 억압 제어량 계산의 초기값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
(부기 8)
상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치의 공진 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서 송신하는 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 9)
상기 처리 유닛의 데이터를 저장하는 제2 디스크 장치를 더 포함하고, 상기 처리 유닛은 상기 제2 디스크 장치의 회전 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 상기 디스크 장치에 송신하는 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 10)
상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치를 상기 정보 처리 장치의 케이싱에 부착함에 따라 공진 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 송신하는 것을 특징으로 하는 부기 8에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 11)
상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치를 상기 정보 처리 장치의 케이싱에 부착 한 후에 측정된 공진 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 송신하는 것을 특징으로 하는 부기 10에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 12)
상기 처리 유닛은 상기 제2 디스크 장치로부터 취득한 상기 제2 디스크 장치의 회전 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 상기 디스크 장치에 송신하는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 13)
상기 처리 유닛은 상기 제2 디스크 장치를 구동할 때에, 상기 제2 디스크 장치로부터 취득한 상기 제2 디스크 장치의 회전 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 상기 디스크 장치에 송신하는 것을 특징으로 하는 부기 12에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 14)
상기 처리 유닛은 상기 제2 디스크 장치를 구동할 때에, 상기 제2 디스크 장치의 회전 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서, 상기 디스크 장치에 송신하는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 15)
상기 제어 유닛은 상기 수신한 외란 주파수를 초기값으로 하여, 상기 위치 오차에 따라 적응 제어에 의해, 상기 외란 억압 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 16)
상기 제어 유닛은 상기 수신한 외란 주파수를 초기값으로 하여, 상기 위치 오차에 따라 상기 외란 주파수를 추정하고, 상기 추정한 외란 주파수에 따라 변경된 상기 적응 제어에 의해, 상기 위치 오차에 따라 상기 외란 억압 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 17)
상기 인터페이스 회로는 접속된 상기 처리 유닛으로부터 상기 목표 위치와 상기 외란 주파수 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 18)
상기 디스크가 자기 디스크로 구성되고, 상기 헤드가 자기 헤드로 구성된 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 정보 처리 장치.
(부기 19)
목표 위치와 헤드의 리드 출력으로부터 얻은 현재 위치와의 위치 오차에 따라 액츄에이터의 제어량을 계산하고, 또한 상기 위치 오차에 따라 외란 억압 제어량을 계산하며, 상기 제어량과 상기 외란 억압 제어량에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 제어 유닛과, 외부로부터 억압해야하는 외란 주파수 정보를 수신하는 인터페이스 회로를 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 인터페이스 회로가 수신한 상기 외란 주파수를 상기 외란 억압 제어량 계산의 초기값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 회로.
(부기 20)
상기 제어 유닛은 상기 수신한 외란 주파수를 초기값으로 하여, 상기 위치 오차에 따라 적응 제어에 의해, 상기 외란 억압 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 19에 기재한 위치 결정 제어 장치.
본 발명에서는 외란 억압 기능을 갖는 위치 결정계에 외부로부터 기지의 외란 주파수를 초기값으로 세트하기 때문에, 즉시, 미지의 외란 주파수를 억압, 또는 기지의 외란 주파수로부터 스타트하고, 이후, 주파수가 변화하여도 추정 주파수는 그것에 추종할 수 있어, 조기에 헤드의 진동을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 디스크에 적어도 리드를 행하는 헤드와,
    상기 헤드를 상기 디스크의 반경 방향으로 이동시키는 액츄에이터와,
    목표 위치와 상기 헤드의 리드 출력으로부터 얻은 현재 위치와의 위치 오차에 따라 상기 액츄에이터의 제어량을 계산하고, 또한 상기 위치 오차에 따라 외란 억압 제어량을 계산하며, 상기 제어량과 상기 외란 억압 제어량에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 제어 유닛과,
    외부로부터 억압해야 할 외란 주파수 정보를 수신하는 인터페이스 회로를 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 인터페이스 회로가 수신한 상기 외란 주파수를 상기 외란 억압 제어량 계산의 초기값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 수신한 외란 주파수를 초기값으로 하여, 상기 위치 오차에 따라 적응 제어에 의해, 상기 외란 억압 제어량을 계산하는 것을 특징으로 하는 디스크 장치.
  3. 디스크에 적어도 리드를 행하는 헤드와, 헤드를 상기 디스크의 반경 방향으로 이동시키는 액츄에이터와, 목표 위치와 상기 헤드의 리드 출력으로부터 얻은 현재 위치의 위치 오차에 따라 상기 액츄에이터의 제어량을 계산하고, 또한 상기 위 치 오차에 따라 외란 억압 제어량을 계산하며, 상기 제어량과 상기 외란 억압 제어량에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 제어 유닛과, 외부와의 접속을 위한 인터페이스 회로를 포함하는 디스크 장치와,
    상기 디스크 장치의 데이터를 적어도 리드하여 데이터 처리하는 처리 유닛을 포함하고,
    상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치의 상기 인터페이스 회로에 외란 주파수 정보를 송신하며,
    상기 디스크 장치의 상기 제어 유닛은 상기 인터페이스 회로가 수신한 상기 외란 주파수를 상기 외란 억압 제어량 계산의 초기값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 처리 유닛은 상기 디스크 장치의 공진 주파수를 상기 외란 주파수 정보로서 송신하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
  5. 목표 위치와 헤드의 리드 출력으로부터 얻은 현재 위치와의 위치 오차에 따라 액츄에이터의 제어량을 계산하고, 또한 상기 위치 오차에 따라 외란 억압 제어량을 계산하며, 상기 제어량과 상기 외란 억압 제어량에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 제어 유닛과,
    외부로부터 억압해야 할 외란 주파수 정보를 수신하는 인터페이스 회로를 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 인터페이스 회로가 수신한 상기 외란 주파수를 상기 외란 억압 제어량 계산의 초기값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 제어 회로.
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