KR20010105355A - 디스크 드라이브내의 이산-시간 서보 제어기를 위한폐루프 스케일링 - Google Patents

디스크 드라이브내의 이산-시간 서보 제어기를 위한폐루프 스케일링 Download PDF

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KR20010105355A
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존 씨. 모리스
마이크 이. 바움
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추후
시게이트 테크놀로지 엘엘씨
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Abstract

디스크 드라이브(110)내의 서보 액추에이터(206)를 제어하기 위한 고정점 디지털 신호 프로세서(DSP)내의 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법은 서보 제어기(204)와 서보 액추에이터(206)의 안정한 폐루프 표현을 획득하는 단계를 포함한다. 상기 제어기 상태상의 경계는 상기 안정한 폐루프 표현으로부터 유도된다. 상기 제어기 상태는 상기 제어기 상태 경계를 기초로 스케일 되며, 그리고 상기 서보 제어기(204)는 상기 스케일된 제어기 상태를 기초로 DSP내에 구성된다.

Description

디스크 드라이브내의 이산-시간 서보 제어기를 위한 폐루프 스케일링 {CLOSED-LOOP SCALING FOR DISCRETE-TIME SERVO CONTROLLER IN A DISC DRIVE}
통상적인 디스크 드라이브는 회전을 허브 또는 스핀들 상에 장착된 하나 이상의 디스크를 포함한다. 통상적인 디스크 드라이브는 각 디스크 위를 비행하는 유체 역학적 공기 베어링에 의해 지지된 하나 이상의 트랜스듀서도 포함한다. 트랜스듀서와 유체 역학적 공기 베어링은 일괄하여 데이터 헤드로 불려진다. 드라이브 제어기는 호스트 시스템으로부터 받은 명령을 근거로 디스크 드라이브 시스템을 제어하기 위해 전통적으로 사용된다. 드라이브 제어기는 디스크로부터의 정보를 검색하고, 디스크 상에 정보를 저장하기 위한 디스크 드라이브를 제어한다.
액추에이터는 네거티브 피드백, 폐루프 서보 시스템 내에서 동작한다. 액추에이터는 통상적으로 플렉셔 또는 플렉셔 어셈블리를 지지하며, 데이터 헤드를 지지하는 액추에이터 암을 포함한다. 액추에이터는 트랙 탐색 작용을 위해 데이터 헤드를 디스크 표면상에서 방사상으로 이동시키며, 트랙 추적 작용을 위해 디스크 표면상에 트랜스듀서를 직접 유지시킨다.
저장될 데이터를 나타내는 디스크의 표면상에 정보를 인코드하기 위하여 기록 신호를 데이터 헤드에 제공함으로써 정보가 디스크 상에 통상적으로 저장된다. 디스크로부터 데이터를 검색할 때, 드라이브 제어기는 액추에이터를 제어함으로써, 데이터 헤드가 디스크 상을 비행하며, 디스크상의 정보를 감지하고, 상기 정보에 근거하여 판독 신호를 생성시키도록 한다. 판독 신호는 디스크 상에 저장된 정보에 의해 표현된 데이터를 회복시키기 위해 드라이브 제어기에 의해 디코드되고, 데이터 헤드에 의해 제공된 판독 신호로 표현된다.
디스크상의 트랙 위의 데이터 헤드의 정확한 위치는 디스크에 데이터를 기록하고, 디스크로부터 데이터를 판독하는데 매우 중요하다.
종래의 시스템에서, 서보 작용은 전용 서보 헤드에 근거하여 이루어졌다. 전용 서보 형태의 시스템에서, 서보 정보는 디스크 드라이브내의 하나의 디스크 전용 표면에 모두 기록된다. 디스크 드라이브내의 모든 헤드는 서보 정보를 액세스하기 위해 사용되는 서보 헤드와 기계적으로 결합된다. 그래서, 전용 서보 디스크 드라이브내의 모든 헤드는 서보 표면으로부터의 서보 정보 판독에 근거하여 위치된다. 이러한 형태의 시스템은 디스크 드라이브가 병행적인 판독 및 기록작용을 편리하게 수행하도록 허용한다. 즉, 드라이브 제어기내에 적절한 회로가 있으면, 판독 및 기록 작용은 액추에이터 상에 설치된 다수의 데이터 헤드를 사용하여 병행적으로 수행될 수 있으며, 데이터 헤드는 전용 서보 표면으로부터의 서보 정보에 근거하여 동시에 위치된다.
그러나, 자기 디스크상의 트랙 밀도는 수 년동안에 증가하여왔다. 자기 디스크 상에 증가된 트랙 밀도는 더욱 정확하고, 더욱 높은 분석 위치결정을 요구한다. 전용 서보 시스템내의 헤드 사이의 기계적 오프셋은 하나의 트랙 폭을 초과할 수 있다. 그래서, 기업은 특정 응용예에서 내장형 서보 정보로 이동하였다.
내장형 서보 시스템에서, 서보 정보는 모든 디스크의 각 표면상의 각 트랙에 내장된다. 그래서, 각각의 데이터 헤드는 다른 데이터 헤드와는 관계없이 위치 신호를 돌려보낸다. 그러므로, 특정 데이터 헤드가 디스크 표면상의 정보를 액세스하는 동안에, 서보 액추에이터는 각각의 데이터 헤드를 위치시키는데 사용된다. 위치결정은 데이터 헤드가 트랙 위를 비행하는 동안에 내장된 서보 데이터를 사용하여 성취된다.
이는 위치결정 과정에서 증가된 위치결정 정확성과 더 높은 분해능을 가져오지만(데이터 헤드가 다른 데이터 헤드와는 상관없이 위치되기 때문에), 증가된 트랙 밀도와 역학 때문에 불이익이 발생하게 된다. 통상적인 내장형 서보 시스템에서의 불이익중의 하나는 다수의 헤드를 사용하여 병행적인 판독 및 기록작용을 수행하는 능력이 상실된다는 것이다. 그것은 서보 시스템이 각각의 데이터 헤드에 의해 수신된 정보를 기초로 위치를 정하며, 높은 트랙 밀도 시스템에서 다른 데이터 헤드를 정확히 위치시키는데 기계적 허용오차가 부적절하기 때문이다. 또한, 현재의 액추에이터는 데이터 헤드를 독립적으로 위치시킬 수 없다. 그래서, 지금까지의 내장형 서보 시스템은 디스크 드라이브내의 풀 실린더를 동시에 판독 또는 기록하는 것과 같은 병행적인 판독 및 기록을 수행할 수 없었다.
전용 및 내장형 서보 시스템사이의 이러한 차이점 때문에, 서보 샘플 비율과효율적인 사용자 데이터 저장사이에 트레이드 오프가 있다.
추가로, 서보 시스템의 위치결정 정확성과 정밀도에 영향을 주는 시스템에는 많은 문제점이 있다. 중요한 문제점들중 일부는 이하의 내용을 포함한다.
1. 서보 샘플 비율. 샘플 비율은 스핀들 속도와 내장형 서보 시스템내의 트랙 당 서보 섹터의 수에 의해 제한된다.
2. 암과 헤드 서스펜션내의 구조적 형태.
3. 선형 또는 회전 또는 양자 모두일 수 있는 외부 충격 및 진동.
4. 서보 트랙이 기록될 때 발생된 트랙킹 오차로부터 생기는 기록-위치 오차. 이는 반복 가능한 런아웃을 가져온다. 런아웃은 트랙 추적 작용을 수행할 때 전체 위치결정 오차를 나타낸다. 런아웃은 통상적으로 장기간동안 트랙킹하는 동안에 고정 편차로 불려진다. 기록-위치 오차는 스핀들 속도와 동시성을 가지므로, 반복 가능한 런아웃으로 불려진다.
5. 비선형성 포함. 그러한 비선형성은 특히, 액추에이터가 저속으로 이동할 때, 회전 드래그(drag) 및 히스테리시스를 가져온다.
6. 액추에이터상의 플렉스 회로 바이어스 힘으로 인한 비선형성. 즉, 액추에이터는 플렉스 회로를 통한 디스크 드라이브 제어기에 결합된다. 액추에이터가 디스크상의 상이한 방사상 위치에 트랜스듀서를 위치시킬 때, 액추에이터상의 플렉스 회로 바이어스 힘은 변화할 수 있다.
7. 비반복가능한 런아웃을 가져오는 디스크 플러터(flutter). 디스크 플러터의 양은 스핀들 속도와 디스크 기판의 강성도(stiffness)에 의존한다.
8. 트랙상의 자기 트랜스듀서 비선형성으로부터 기인하는 게인(gain) 변화.
9. 매체 자기 변화성, 전자 잡음 등으로부터 기인하는 위치 오차 샘플 잡음.
종래의 전통적인 서보 제어기는 2개의 구성요소(관측기 및 조절기)를 포함하는 비례-적분-미분 (PID)제어기를 포함하였다. 관측기는 서보 섹터가 교차될 때마다 입력 위치 정보를 수신 받으며, 위치와 속도를 측정한다. 그리고 나서, 조절기는 관측된 신호 상에 피드백을 제공한다. 탐색 모드에서, 조절기는 통상적으로 기준 속도 궤도와 관측된 속도사이의 오차를 영이 되게 한다. 트랙 추적 모드에서, 조절기는 통상적으로 요구된 트랙 위치 및 관측된 트랙 위치사이의 오차를 영이 되게 한다. 조절기는 PID 제어기술에 따라 제어한다. PID 제어기는 많은 디스크 드라이브 응용예에서 많은 이점이 있다고 말하면 충분하다.
그러나, PID 제어기는 모든 디스크 드라이브 응용예에서 이익이거나 바람직한 것이 아닐 수도 있다. 예를 들면, 플렉셔 어셈블리와 트랜스듀서 또는 슬라이더 어셈블리 사이에, 또는 액추에이터 암상에, 또는 서스펜션이나 플렉셔 어셈블리 상에 마이크로액추에이터를 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 마이크로액추에이터가 제공되면, 서보 액추에이터 시스템은 입력이 오차 신호이고 출력이 음성 코일 전류 신호인 단일 입력 단일 출력(SISO)시스템에서 마이크로액추에이터로부터 다양한 입력을 수신 받으며, 위치 출력 신호를 음성 코일 모터와 각각의 마이크로액추에이터에 제공하는 다중 입력 다중 출력(MIMO)시스템으로 발전한다. 그러한 시스템은 PID 제어기를 간단히 분산시킴으로써 제어될 수 있지만, 문제점이 나타날 수 있다. 예를 들면, 만약 다수의 헤드가 동시에 위치가 정해진다면, 하나의 데이터헤드의 위치결정은 다른 인접한 데이터 헤드의 동시에 일어나는 위치결정에 의해 영향을 받을 수 있다. 또한, 높은 대역폭 위치결정은 드라이브의 구조적 형태를 자극시킬 수 있으며, 인접한 데이터 헤드의 위치결정을 방해할 수 있는 진동, 공명, 또는 다른 간섭을 일으킬 수 있다.
이러한 많은 문제점은 일반적인 이산 시간 출력 피드백 제어 접근법을 사용함으로써 완화된다. 그러나, 디스크 드라이브내의 고정점 디지털 신호 프로세서상의 이산 시간 시스템 구현을 시도할 때, 많은 문제점들이 존재한다. 예를 들면, 디스크 드라이브 내에 사용되는 디지털 신호 프로세서 내에 제공된 계산 능력은 통상적으로 상당히 제한된다. 이것이 많은 중요한 문제점을 일으킨다. 디지털 신호 프로세서내의 레지스터의 크기와 수는 상당히 제한될 수 있다. 행렬 계산이 실행될 때, 중간 계산의 결과를 저장하는데 필요한 비트 수가 디지털 신호 프로세서내의 레지스터의 용량을 초과하게 된다. 그래서, 오버플로우가 중요한 장애를 생기게 한다. 또한, 디지털 신호 프로세서내의 메모리 용량과 계산 속도 및 구조는 실행되어야하는 계산의 수로 인하여 행렬 계산을 매우 비실용적으로 만들 수 있다. 또한, 대체로 모든 디지털 신호 프로세서는 고정점 프로세서이다. 그래서, 디지털 신호 프로세서내의 선형 이산 시간 시스템 구현은 매우 비실용적일 수 있다. 더욱이, 통상적인 DSP내의 양자화 오차가 상당해질 수 있어서, 디스크 드라이브의 서보 시스템내의 DSP의 제어 정확성을 비실용적이 되게 한다.
본 발명은 적어도 이러한 문제점 또는 다른 문제점들을 제기하며, 종래 기술을 능가하는 이점들을 제안한다.
본 발명은 일반적으로 디스크 드라이브내의 서보 시스템과 관련된다. 특히, 본 발명은 디스크 드라이브내의 로버스트 서보 제어 시스템 구현과 관련된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 디스크 드라이브를 도시한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액추에이터 어셈블리를 도시한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 헤드 짐벌 어셈블리를 도시한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 디스크 드라이브의 일부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 서보 제어 회로의 일부의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 서보 제어 알고리즘의 구조를 나타내는흐름도이다.
도 7은 디스크 드라이브내의 폐루프 서보 시스템을 표현한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 신호 프로세서내의 서보 제어기의 구현을 도시하는 흐름도이다.
디스크 드라이브내의 서보 액추에이터를 제어하기 위한 고정점 디지털 신호 프로세서(DSP)내의 이산 시간 서보 제어기 구현 방법은 서보 제어기와 서보 액추에이터의 안정한, 폐루프 표현을 획득하는 단계를 포함한다.
제어기 상태상의 경계는 안정한 폐루프 표현으로부터 유도된다. 제어기 상태는 제어기 상태 경계에 기초하여 스케일(scale)되며, 서보 제어기는 스케일된 제어기 상태에 기초한 DSP내에서 구성된다.
본 발명은 서보 액추에이터의 제어 작용을 위해 사용된 서보 액추에이터에 결합된 서보 제어기를 포함하는 디스크 드라이브도 제시된다. 서보 제어기는 스케일된 제어기 상태로 구성되며, 서보 제어기와 서보 액추에이터를 포함하는 폐루프 시스템을 위한 상태 진화상의 경계에 기초하여 스케일 된다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 유리한 특징은 이하의 도면과 관련된 설명을 검토하면서 명백해질 것이다.
도 1은 통상적인 디스크 드라이브(110)의 평면도이다. 디스크 드라이브 (110)는 디스크 클램프(114)에 의해 스핀들 모터(미도시)상에 장착된 디스크 팩(112)을 포함한다. 한 실시예에서, 디스크 팩(112)은 중심축(115)에 대한 동시회전을 위해 장착된 다수의 개별적인 디스크를 포함한다. 데이터가 저장된 각 디스크 표면은 디스크 드라이브(110)내의 액추에이터 어셈블리(118)에 장착된 연관된 헤드 짐벌 어셈블리(HGA)(116)를 가진다. 도 1에 도시된 액추에이터 어셈블리는 회전식 이동 코일 액추에이터로 알려진 형태이며, 일반적으로 (120)에서 도시된 음성 코일 모터를 포함한다. 음성 코일 모터(120)는 디스크 드라이브(110)내에 제공된 전자 회로의 제어하에, 액추에이터 어셈블리(118)와 그에 부착된 HGA(116)를 피벗 축(121)에 대하여 회전시켜서, 관련된 디스크 표면상에 요구된 데이터 트랙 상에 HGA(116)를 위치시키도록 한다.
특히, 디스크 팩(112)내의 디스크 표면상의 요구된 트랙 상에 각 헤드 짐벌 어셈블리(116)가 위치하도록 하는 원호(119)를 따라 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 회전시키기 위하여 액추에이터 어셈블리(118)는 축(121)에 대하여 피벗 결합된다. HGA(116)는 디스크의 최내각 반경 상에 놓여진 트랙에서 최외각 반경 상에 놓여진트랙으로 이동될 수 있다. 각각의 헤드 짐벌 어셈블리(116)는 슬라이더가 디스크의 지형을 따를 수 있도록 로드 빔과 관련된 슬라이더를 탄력성 있게 지지하는 짐벌을 갖는다. 슬라이더는 비행하는 디스크의 표면상에 정보를 인코딩(자기 디스크 드라이브내의 자속 반전)하며, 정보를 판독(예를 들면, 자속 반전)하기 위해 활용된 트랜스듀서를 포함한다.
도 2는 액추에이터 어셈블리(118)의 사시도이다. 액추에이터 어셈블리(118)는 베이스부(122), 다수의 액추에이터 암(126), 다수의 로드 빔(128), 및 다수의 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 포함한다. 한 실시예에서, 베이스부(122)는 축(121)에 대하여 피벗적인 이동을 위하여 결합된 구멍을 포함한다. 액추에이터 암(126)은 베이스부(122)로부터 연장되며, 하나 또는 2개의 로드 빔(128)중 제 1 단부에 각각 결합된다. 로드 빔(128)은 헤드 짐벌 어셈블리(116)에 결합되는 제 2 단부를 각각 가진다.
도 3은 헤드 짐벌 어셈블리(116)의 한 실시예를 확대한 도면이다. 헤드 짐벌 어셈블리(116)는 한 쌍의 지주(strut)(132 및 134)를 갖는 짐벌(130)과 짐벌 본드 텅(gimbal bond tongue)(136)을 포함한다. 헤드 짐벌 어셈블리(116)는 상부 표면(140)과 공기 베어링 표면(142)을 갖는 슬라이더도 포함한다. 트랜스듀서는 슬라이더(138)의 하부 트레일링 에지상에(오른쪽에 가까이) 놓여진다. 슬라이더 (138)와 짐벌(130)사이의 특별한 부착은 소정의 방식으로 이루어진다. 간단히 말하면, 한 실시예에서, 유연한 얇은 층은 접착제로 슬라이더(138)의 상부 표면(140)과 짐벌 본드 텅(136)의 하부 표면사이에 결합된다. 유연한 얇은 층은슬라이더(138)와 짐벌 본드 텅(136)사이의 상대적인 측면 운동을 허용한다. 유연한 얇은 층은 대략 150 미크론의 두께를 지니는 마일라(mylar) 막이다. 또한, 짐벌 본드 텅(136)은 마운팅 탭(146)과 함께 슬라이더(138)의 트레일링 에지에서 끝나며, 마운팅 탭은 슬라이더(138)가 짐벌 본드 텅(136)에 부착되는 표면을 제공한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 서보 위치 제어 회로를 도시하는 디스크 드라이브(110)의 부분의 블록도이다.
본 발명은 단일의 코스(coarse) 액추에이터가 서보 작용을 구현하는 마이크로액추에이터 없이 시스템 내에서 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명에 이익이 될 수도 있는 마이크로액추에이터를 포함하는 서보 시스템에 관하여 계속 기술할 것이다. 도 4에 도시된 디스크 드라이브(110)의 부분은 액추에이터 어셈블리(118), 디스크 팩(112), 각 헤드 짐벌 어셈블리와 결합된 마이크로액추에이터(일괄하여 마이크로액추에이터(158)로 불려짐), 프리앰프(160), 데이터 및 클록 회복 회로, 오차 검출 회로(164), 드라이브 제어기(166), 데이터 조절 회로(168), 서보 제어 프로세서 (170), 파워 앰프(172), 그리고 선택적인 마이크로액추에이터 제어기(들)(174)를 포함한다.
드라이브 제어기(166)는 마이크로프로세서 또는 디지털 컴퓨터, 또는 다른 적당한 마이크로제어기이며, 그리고 다수의 드라이브를 제어하는 호스트 시스템이나 다른 드라이브 제어기에 버스(111)에 의해 결합된다.
디스크 팩(112)은 동축으로 정렬된 다수의 디스크(178)를 지지하는스핀들(176)을 포함한다. 각 디스크(178)는 회전축(115)에 대한 회전을 위하여 스핀들(176)과 함께 장착된다. 각 디스크(178)는 제 1 표면(180) 및 제 2 표면(182)을 갖는다. 표면(180 및 182)은 예를 들면, 트랙 상에 인코드된 자속 반전의 형태로 데이터를 수신하며 저장하기 위한 동심 트랙을 포함한다.
도 2 및 3에 대하여 논의한 바와 같이, 액추에이터 어셈블리(118)는 다수의 액추에이터 암(126)을 지지하는 베이스부(122)를 포함한다. 각각의 액추에이터 암(126)은 적어도 하나의 로드 빔(128)에 결합된다. 로드 빔(128)은 디스크 표면상의 트랙내의 데이터를 액세스하기 위한 대응 디스크 표면(180 또는 182)상의 헤드 짐벌 어셈블리(116)(도 3에 표기됨)중 하나를 각각 지지한다. 한 실시예에서, 각각의 짐벌 어셈블리는 트랙내의 헤드 짐벌 어셈블리 상에, 또는 다수의 상이한 트랙중 하나 상에, 또는 디스크(178)상에 트랜스듀서를 위치시키기 위한 적어도 하나의 마이크로액추에이터(158)를 포함한다. 마이크로액추에이터는 본 발명으로부터 이익을 얻는데 사용될 필요가 없다는 것을 다시 한번 유념해야 한다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 마이크로액추에이터(158)는 액추에이터 암(126)상에, 로드 빔(128)상에, 짐벌(또는 다른 플렉셔)(130)상에, 짐벌(130)과 관련 슬라이더 사이에, 또는 다른 적당한 장소에 제공될 수 있다. 마이크로액추에이터(158)는 PZT 재료, 편향시키기 위해 배열된 정전기 재료, 용량성, 유체, 전자기, 정자기, 또는 열적으로 활성화된 재료로 형성될 수 있다.
동작시, 드라이브 제어기(112)는 통상적으로 하나 이상의 디스크(178)중 특정 부분이 액세스되도록 지시하는 호스트 시스템으로부터 명령 신호를 수신한다.명령 신호에 응하여, 드라이브 제어기(166)는 서보 제어 프로세서(170)에 위치(또는 기준)신호(165)를 제공하며, 위치 신호는 액추에이터 어셈블리(118)가 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 위치시키는 특정 실린더를 지시한다. 서보 제어 프로세서(170)는 위치 신호를 파워 앰프(172)에 의해 증폭되는 아날로그 신호로 변환하며, 액추에이터 어셈블리(118)내의 음성 코일 모터에 제공된다. 아날로그 위치 신호에 응하여, 액추에이터 어셈블리(118)는 로드 빔(128)과 그와 결합된 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 요구된 실린더 위에 위치시킨다.
헤드 짐벌 어셈블리(116)는 판독될 디스크의 각 트랙의 선택된 부분 상에 저장된 내장된 서보 위치 데이터로부터 데이터를 함유하는 판독 신호와 판독될 디스크의 선택된 부분으로부터 액세스될 표준 데이터를 생성한다. 판독 신호는 판독 신호를 증폭하는 프리 앰프(160)에 제공되며, 데이터 및 클록 회복 회로(162)에 제공한다. 데이터 및 클록 회복 회로(162)는 판독 신호로부터 데이터를 회복하며, 판독 신호는 공지된 방식으로 데이터가 디스크 표면에 기록될 때, 디스크 표면상에 인코드된다. 물론, 데이터 및 클록 회복 회로(162)는 부분 응답 최대 가능(partial response maximum likelihood)(PRML)채널, 또는 다른 적당한 형태의 판독 채널일 수 있다.
데이터가 회복되면, 데이터는 디스크로부터 되판독된 데이터 내에서 소정의 오차가 발생했는지를 검출하는 오차 검출 회로(164)에 제공되며, 그리고 출력(167)을 제공한다. 오차는 오차 검출 회로(164) 또는 드라이브 제어기(166), 또는 양자의 조합에 의해 공지된 방식으로 수정된다.
헤드 위치결정 동안에, 드라이브 제어기(166)는 액추에이터 어셈블리(18)가 선택된 실린더 위에 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 위치시키도록 하는 위치 신호를 서보 제어 프로세서(170)에 제공한다. 섹터 서보 위치결정 드라이브(또는 내장된 서보 위치결정 드라이브)내에서, 디스크 표면상의 각 섹터 부분은 디스크 표면 위에 인코드되고 데이터 헤드에 의해 판독되는 위치 정보를 가지며, 그리고 판독 채널을 통하여 서보 제어 프로세서(170)에 제공된다. 위치결정 정보는 데이터 헤드가 비행하는 특정 트랙을 나타내는 코스(coarse) 위치 정보를 제공하며, 또한 더 좋은 위치결정을 위해 튜닝 피드백을 서보 제어 프로세서에 제공한다. 서보 제어 프로세서 (170)는 디스크로부터의 위치 정보 판독에 반응하며, 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 위치시킨다.
마이크로액추에이터가 사용되는 한 실시예에서, 서보 제어 프로세서(170)는 코스 액추에이터(음성 코일 모터)를 제어하고, 또한 마이크로액추에이터(158)를 제어하기 위하여 사용된다. 다른 실시예에서, 개별적인 마이크로액추에이터 제어기(또는 다수의 개별적인 액추에이터 제어기)(174)는 드라이브 제어기(166)로부터의 위치 요청 신호에 응하여, 그리고 디스크로부터의 내장된 위치 정보 판독에 응하여 마이크로액추에이터(158)를 제어하기 위해 제공된다.
정보를 디스크에 기록하기 위하여, 드라이브 제어기(166)는 디스크 팩(112)상에 기록되는 정보의 위치를 수신하며, 또한 기록되는 실제 데이터도 수신한다. 위치 정보는 상응하는 디스크 표면과 관련된 데이터 헤드를 대략적으로 위치시키는 기준 신호로서 서보 제어 프로세서(170)(그리고 선택적으로 마이크로액추에이터 제어기(들)(174))에 제공된다. 그리고 나서, 드라이브 제어기(166)는 공지된 방식으로 기록된 데이터를 데이터 조절 회로(168)에 제공하며, 데이터가 디스크 표면에 기록될 수 있도록 출력(169)에서의 정보를 헤드 짐벌 어셈블리(116)상의 특정 트랜스듀서에 제공한다.
한 실시예에서, 마이크로액추에이터(158)는 액추에이터 어셈블리(118)에 의해 지지된 임의의 2개의 헤드 어셈블리(116)사이의 최악의 경우인 기계적 부정렬을 초과하는 동작 범위를 가진다. 다른 실시예에서, 각 마이크로액추에이터(158)는 하나의 트랙 폭을 초과하며, 그리고 다수의 트랙 폭을 초과할 수 있는 동작 범위를 갖는다. 또한, 한 실시예에서, 디스크 드라이브(110)내에 제공된 판독 채널(판독 채널은 도 4에 도시된 실시예에서 프리 앰프(160), 데이터 및 클록 회복 회로(162), 그리고 오차 검출회로(164)를 포함한다.)은 다수의 데이터 신호를 동시 및 병행적으로 수신 가능하며, 데이터 신호를 동시에 처리 가능하며, 그리고 그것들을 동시에 호스트 시스템 및/또는 드라이브 제어기(166)에 제공할 수 있다. 더욱이, 한 실시예에서, 데이터 조절 회로(168)는 동시 및 병행하여 기록 동작을 수행하기 위하여 동시 및 병행적인 다수의 기록 신호를 데이터 헤드에 제공하기에 적합하다. 더욱이, 한 실시예에서, 다수의 헤드가 디스크 팩(112)내의 다수의 디스크 표면상의 트랙과 함께 동시에 정렬될 수 있도록 하기 위하여, 서보 제어기 프로세서(170)와 선택적인 마이크로액추에이터 제어기(174)는 동시에 모든 또는 적어도 다수의 마이크로액추에이터를 위치시키기 위하여 위치결정 신호를 마이크로액추에이터(158)에 동시에 제공하는데 적합하게 된다.
마이크로액추에이터는 본 발명, 이러한 정렬에 사용될 필요는 없으나, 많은 이점이 얻어진다. 예를 들면, 정확한 위치 제어가 다수의 데이터 헤드 각각에 이루어질 수 있다. 이는 병행적인 판독 및 기록 동작을 허용하기 위하여 다수의 데이터 헤드상의 정확하고, 동시에 일어나는 트랙 추적을 허용한다. 또한, 마이크로액추에이터 동작의 대역폭은 음성 코일 모터의 대역폭보다 높기 때문에, 이러한 정렬은 소정의 디스크 표면상의 트랙 밀도를 상당히 증가시키는 능력을 제공한다. 그 이유는 트랙 추적을 위해 단지 음성 코일 모터를 사용하는 우수한 형태에서, 현재 기술의 트랙 밀도를 제한하는 다른 문제들과 베어링 비선형성을 적응시키기 때문이다.
더욱이, 한 실시예에서, 각각의 마이크로액추에이터는 다수의 데이터 트랙을 초과하는 동작 범위를 가지기 때문에, 마이크로액추에이터는 짧은 탐색 동작(마이크로액추에이터의 동작 범위 내에서 트랙을 탐색하는 탐색 동작)을 실행하기 위해 사용될 수 있다. 이는 디스크 드라이브내의 구조적 모드의 여진을 최소화하며, 짧은 탐색동안에 더 높은 대역폭 서보-제어를 가능하게 한다.
마이크로액추에이터(158)는 본 발명에 따른 많은 방법중의 하나로 제어될 수 있다. 예를 들면, 통상적인 디스크 드라이브내의 음성 코일 모터는 단일 입력/단일 출력(SISO) 시스템인 서보 제어기에 의해 제어된다. 입력은 내장된 서보 데이터로부터 취해진 헤드 위치 측정치이며, 그리고 출력은 통상적으로 파워 앰프(172)를 통하여 음성 코일 모터를 구동한다. 그러나, 마이크로액추에이터(158)를 제어할 때, 본 발명의 서보 제어 시스템은 다중 입력 및 다중 출력을 가져야 한다. 입력은 헤드가 비행하고 있는 내장된 서보 정보로부터의 헤드 위치 판독을 포함하며, 음성 코일 모터(또는 코스 액추에이터)와 관련된 하나 이상의 마이크로액추에이터의 상대적인 위치를 선택적으로 포함할 수도 있다. 다중 출력은 단일 코스 위치결정기(VCM)와 N개의 마이크로액추에이터를 구동시키는 출력을 포함한다.
다수의 데이터 헤드가 동시에 위치가 정해지는 현재 기술에 나타나는 잠재적인 문제점은 하나의 데이터 헤드의 위치결정은 인접한 다른 데이터 헤드의 동시에 일어나는 위치결정에 의해 영향을 받을 수 있다는 것이다. 높은 대역폭 위치결정은 드라이브의 구조적 모드를 여진시킬 수 있으며, 인접한 데이터 헤드의 위치결정을 방해할 수 있는 진동 또는 다른 방해를 일으킬 수 있다. 그래서, 본 발명의 한 실시예에서, 서보 제어 프로세서(170) 또는 마이크로액추에이터 제어기(들)(174)는 액추에이터 어셈블리(118)상의 다른 데이터 헤드의 이동을 설명한다.
한 정렬은 (마이크로액추에이터가 없는) SISO 제어기나 (마이크로액추에이터가 있는) MIMO 제어기로서 구현된 서보 제어기에 기초한 PID 관측기가 사용된다. 다른 정렬은 디지털 신호 프로세서(DSP)로서 구현된 MIMO 서보 제어기를 포함하는 단일 서보 제어기를 포함하게 된다. DSP는 각 헤드의 헤드 위치, 각 마이크로액추에이터의 상대적인 위치, 그리고 호스트 제어기 또는 디스크 드라이브 제어기(166)로부터의 기준 신호를 나타내는 입력을 갖는다.
도 5는 서보 제어 프로세서(170)와 마이크로액추에이터 제어기(174)가 단일 서보 제어기로 결합되어 DSP(190)로서 구현된 실시예를 도시한다. DSP(190)는 헤드의 위치를 나타내는 각각의 헤드(181)(헤드0 - 헤드N)에 대한 헤드 위치 신호와함께 호스트 시스템 또는 디스크 드라이브 제어기(166)로부터의 기준 신호(165)를 입력으로서 수신한다. DSP(190)로부터의 출력은 액추에이터 어셈블리(또는 E-블록)(118)를 구동시키는 음성 코일 모터(VCM)(173)에 제공된다. 도 5는 DSP(190)가 출력 신호를 액추에이터 어셈블리(118)에 결합된 모든 마이크로액추에이터(158)(마이크로액추에이터 0 - 마이크로액추에이터 N, 이는 159와 161로 표시된다)에 제공하는 것을 도시한다. DSP(190)에 대한 입력은 관련 헤드로부터의 헤드 위치 신호(171)뿐만 아니라 VCM(173)에 대한 각각의 헤드의 상대 위치 신호(relative position signal)(179)를 포함한다. 각각의 마이크로액추에이터는 헤드에 결합된다. 또한, 마이크로액추에이터는 음성 코일 모터(또는 액추에이터 어셈블리(118))와 관련된 마이크로액추에이터의 상대 위치를 감지하는 결합된 관련된 상대 위치 센서(183)를 갖는다. 상대 위치 센서(183)는 용량성 센서나 적당한 형태의 위치 센서와 같은 소정의 적당한 센서를 포함할 수 있다. 그래서, DSP(190)가 전체 액추에이터 어셈블리(118)의 위치결정을 위하여 코스(coarse) 위치결정 신호를 음성 코일 모터(173)에 제공하는 것을 볼 수 있다. DSP(190)는 또한 정교한 위치 결정 신호를 마이크로액추에이터(158)에 제공한다.
한 실시예에서, DSP(190)는 마이크로액추에이터 출력을 각각의 헤드와 관련된 각각의 마이크로액추에이터에 제공할 때, 헤드 위치와 각 헤드와 관련된 상대 위치를 고려하며, 또한 인접한 헤드의 이동도 고려한다(즉, 헤드의 교차-결합을 고려한다). 이러한 방식에서, DSP(190)는 각 헤드의 위치결정시, 구조적 형태 여진의 원인이 된다. 또한, 한 실시예에서, DSP(190)는 장애 배제의 제공, 런아웃의원인, 과도한 액추에이터 전류 방지, 및 잡음 이뮤니티(immunity) 제공을 제어한다.
도 5에서 도식적으로 도시된 DSP(190)는 PID 나 PID-관측기에 근거한 알고리즘 또는 모델에 근거한 알고리즘을 구현한다. 도 6(예를 들면, 블록 191-199)은 DSP(190)가 모델에 근거한 알고리즘으로서 구현되는 서보 제어 시스템의 본 발명에 따른 한 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 6에서의 각 블록은 개괄적으로 간단히 논의될 것이며, 본 발명과 관련 있는 방법 및 시스템의 부분은 더 상세히 설명될 것이다.
우선, 공칭 모델이 구성되며, 이는 디스크 드라이브의 구조 역학을 나타내는 주요 미분 방정식 세트이다. 이는 도 6의 블록 192에 의해 표시된다. 공칭 모델 구성시, 드라이브 동역학에 대한 정확한 지식은 공지되어 있다. 이러한 지식은 경험적/측정된 데이터를 사용하여 획득될 수도 있다. 이러한 형태의 정보는 시스템 모델내의 파라미터를 정의하는데 사용하며, 이러한 모든 정보는 제 1 원리(또는 미분 방정식)로부터 모델을 구성하는데 사용될 수도 있다.
그 다음에, 불확실성 기술(uncertainty description)이 디스크 드라이브를 위하여 구성된다. 이는 도 6의 블록 194에 나타난다. 불확실성 기술은 많은 수의 드라이브와 관련된 진동과 함께 드라이브 움직임을 포착하기 위해 설계된다. 이러한 데이터는 블록 192에서 구성된 모델을 조절하는데 사용된다.
그리고 나서, 시스템의 성능 목적이 지정된다. 이는 도 6의 블록 196에 나타난다. 디스크 드라이브 상에서 다양한 방식으로 구현될 수 있는 제어 알고리즘의 개발을 최적화하고 완성시키기 위한 현존하는 장치와 모델이 모순이 없으며, 상업적으로 이용할 수 있는 것을 보장하도록 그러한 목적이 제공된다.
그리고 나서, 모델은 타당성 확인을 하게된다. 이는 도 6의 197에 나타난다. 요컨대, 이 시점에서 구성된 모델은 시스템 동역학의 모델과 불확실성 및 잡음 기술(description)을 함유하는 시스템을 위한 모델인 로버스트 제어 모델이다. 일반적으로, 모델 타당성 확인 문제는 표준-경계로 구성된 불확실성 및 경험적 데이터를 지닌 선형 시불변 시스템으로서 공식화된다. 모델 타당성 확인은 주파수 도메인에서 모델 타당성 문제를 고려함으로써 수행된다. μ-분석 및 μg-분석으로 불리는 기술은 모델과 데이터가 모순이 없는지 및 제어기가 모델과 모순이 없는지를 결정하기 위하여 수행된다.
마지막으로, 모델은 상업적으로 사용 가능한 최적화 소프트웨어를 사용하여 최적화된다. μ계산을 위한 알고리즘과 최적화는 매트랩 μ-분석 및 합성 툴박스를 이용할 수 있다. 이는 도 6의 블록 198에 나타난다.
본 발명은 디지털 신호 프로세서내의 제어기 구현을 주로 나타낸다. 고정점 프로세서 또는 DSP상의 폐루프내의 소정의 형태의 이산-시간 필터(이산-시간 제어 시스템과 같은)구현은 제어 시스템의 유동점 기술의 고정점 기술로의 효율적인 변환을 요구한다. 처리되어야만 하는 중요한 문제는 양자화 오차가 생기지 않도록 계산에서 적절한 해법을 유지하며, 계산 필요조건을 최소화하기 위해 상기 해법을 제한하는 것이다.
본 스케일링 알고리즘은 디스크 드라이브내의 고정점 DSP상의 일반적인 선형 이산-시간 상태공간 SISO 또는 MIMO 서보 제어기의 구현을 지원하는데 사용된다. 본 알고리즘은 본 특허 출원에서 설명된 것과 같이 종래의 스케일링 알고리즘보다 덜 보존적이며, 그리고 종래의 알고리즘보다 더 적은 비트를 지닌 고정점 DSP상의 구현을 허용한다.
종래의 알고리즘에서, 서보 제어기의 상태는 서보 제어기에 최악의 경우인 입력 하에서, 상태가 제어기의 내부 레지스터를 오버플로우하지 않도록 스케일 되었다. 이러한 형태의 스케일링은 제어기가 폐루프 서보 시스템인 것을 고려하지 않으며, 그리고 최악의 경우에 폐루프 환경 내에 존재하지 않는 입력 신호가 제어기에 제공된다. 도 7은 디스크 드라이브내의 폐루프 서보 시스템 모델의 블록도이다. 모델(200)은 가산 노드(202), 서보 제어기 모델(204), 디스크 드라이브 모델(206), 그리고 가산 노드(208)를 포함한다. P는 디스크 드라이브의 동역학의 모델을 나타낸다. K는 서보 제어기 모델을 나타낸다. 입력(r, 210)은 헤드의 요구된 위치를 나타내며, PES(212)는 폐루프 위치 오차를 나타낸다. 외부 교란(214)은 d로 표현되며, 위치 오차를 가져오는 디스크 드라이브 상에 작용하는 모든 외부 교란을 나타낸다. 제어기(204)에 대한 입력(uc)은 일반적으로 드라이브 위치 오차 신호(PES)이며, 제어기(404)의 출력(yc은 디스크 드라이브(206)의 입력(216, up)이다. 디스크 드라이브(206)의 출력은 yp로 표현되며, 일반적으로 판독/기록 트랜스듀서의 위치이다. 측정(220)은 ym으로 표현된다.
도 8은 DSP내의 서보 제어기 구현을 도시하는 흐름도이다. 도 7의 서보 제어기(204)의 모델은 이하의 방정식 세트에 의한 이산-시간 상태-공간 포맷으로 표현될 수 있다.
식 (1) xc(k+1)=Acxc(k)+Bcuc(k)
식 (2) yc(k)=Ccxc(k)+Dcuc(k)
여기서 xc는 제어기 상태, uc는 제어기 입력, 그리고 yc는 제어기 출력이다. N이 xc의 차원으로 가정하면, 제어기 상태의 수를 나타낸다. 이러한 실현을 획득하는 것은 도 8의 블록 222에 나타난다.
도 7의 디스크 드라이브 모델(206)은 이하의 방정식 세트에 의한 이산-시간 상태-공간 포맷으로 표현될 수 있다.
식 (3) xp(k+1)=Apxp(k)+Bpup(k)
식 (4) yp(k)=Cpxp(k)+Dpup(k)
여기서, xp는 디스크 드라이브(또는 서보 액추에이터)상태, up는 디스크 드라이브 입력, 그리고 yp는 디스크 드라이브 출력이다. 이러한 실현을 획득하는 것은 도 8의 블록 224에 나타난다.
도 7을 통제하는 폐루프 상태-공간 방정식은 제어기의 상태-공간 방정식으로부터 쉽게 유도될 수 있으며, 디스크 드라이브는 이하의 피드백 방정식을 사용하여 상기 방정식 1-4와 같이 설명된다.
식 (5) uc=r-ym=r-(yp+d)
식 (6) up=yc
그 결과 폐루프 상태-공간 방정식은 식 (7)로 주어진다.
식 (7)
식 (8)
폐루프 실현을 획득하는 것은 도 8의 블록 226에 나타난다.
폐루프 시스템의 상태 전개는 최악의 경우 가정하에서 외부 입력 신호가 r과 d일 때, 다음과 같이 경계 지워질 수 있다.
식 (9)
식 (10)
식 (11)
식 (12)
식 (13)
경계(bound)를 획득하는 것은 도 8의 블록 228에 나타난다. 폐루프 시스템의 상태 전개를 통제하는 방정식으로부터, 상태상의 경계는 도 8의 블록 230에서 나타나는 바와 같이 외부 입력상의 소정의 경계가 결정될 수 있다. 일반적으로, 이러한 경계를 계산할 때, 제어기의 최초 상태가 0과 같다고 가정될 것이다.
식 (14)
식 (15)
식 (16)
식 (17)
xcl(k)의 유도된 표준(norm)ℓ ∞-ℓ ∞는 외부 교란 r(k)-d(k)에서 상태 xcl(k)까지의 폐루프 전달함수의 표준ℓ 1에 의해 주어진다. 표준ℓ 1은 주어진 폐루프 행렬 Acl과 Bcl을 쉽게 계산할 수 있다. 이러한 표준(norm)은 Acl과 Bcl(k)의 최대 상태상의 최악의 경우의 경계이다. 대신에, 요구되는 것은 xc(k)의 각 개별적인 상태상의 최악의 경우의 경계이다. xcl(k)의 제 1 N엘리먼트가 N제어기 상태 xc(k)인 것을 상기해야 한다. 이전 방정식으로부터, 제어기 상태 xc(k)상의 경계는 다음과 같이 계산될 수 있다.
식 (18)
식 (19)
; 벡터ψ의 i번째 구성요소, i=...N
또한, 식 18과 19내의 극한은 만약 폐루프 시스템이 안정하다면 수렴하도록 보장되는 것을 주의해야 한다. 상태 전개상의 경계를 사용하면, 제어기 상태 xc(k)는 재설계(rescale)될 수 있다. 이는 도 8의 블록 232에 나타난다. 최악의 경우인 외부 입력 하에서, 제어기의 상태가 크기 1에 의해 경계를 이루는 것을 보장하기 위하여 상태는 재설계된다. 이러한 스케일링은 이하의 대각선 상태 변환에 의해 주어진다.
식 (20)
이러한 상태 변환을 사용하면, 새로운 상태 제어기 실현이 주어진다.
식 (21)
식 (22)
식 (23)
식 (24)
이러한 새로운 실현은 도 8의 블록 234에 나타난 바와 같이, 소수 부분의 2진 계산을 사용하는 DSP상에 구현될 수 있다. 더욱이, 만약 외부 교란∥r-d∥∞의 표준ℓ ∞가 상기 ψ로부터의 상태 변환을 구성하기 위해 사용된 교란 레벨보다 작다면, 이러한 실현은 오버플로우되지 않도록 보장된다.
제어기 상태를 스케일링하는 이러한 방법은 보존되지 않는다는 것을 주의해야 한다. 상태 변환을 구성하기 위해 사용된 것보다 다소 큰ℓ ∞표준의 교란을 쉽게 구성할 수 있다. 그러한 교란 신호는 상태가 오버플로우되는 것을 야기한다. 그러므로, 본 기술은 소정의 미리 지정된 교란 레벨에 대해 오버플로우되지 않는 것을 보장하는 이산-시간 제어기를 위한 최소 보존 상태 실현(least conservative state realization)이다. 본 발명의 스케일링 기술은 제어기를 설계하는 방법에 상관없이 사용될 수 있으며, 마이크로액추에이터가 사용되는지에 상관없이 사용될 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따르면, 디스크 드라이브(110)내의 서보 액추에이터 (206)를 제어하기 위한 고정점 디지털 신호 프로세서(DSP)내의 이산-시간 서보 제어기에 근거한 모델을 구현 또는 구성하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 서보 제어기(204)와 서보 액추에이터(206)의 안정한 폐루프 표현을 획득하는 단계를 포함한다. 서보 제어기(204)를 위한 제어기의 상태상의 제어기 상태 경계는 안정한 폐루프 표현으로부터 결정된다. 제어기 상태는 제어기 상태 경계에 근거하여 스케일 된다. 서보 제어기는 DSP내의 스케일된 제어기 상태에 근거하여 구성된다.
한 실시예에서, 폐루프 모델을 획득하는 것은 서보 제어기(204)를 위한 상태-공간 실현을 획득하고, 서보 액추에이터(206)를 위한 상태-공간 실현을 획득하고, 그리고 서보 제어기(204)와 서보 액추에이터(206)를 위한 상태-공간 실현에 근거한 폐루프 상태-공간 실현을 획득함으로써 수행된다.
본 발명의 다른 측면에서, 제어기 상태 경계를 결정하는 것은 서보 제어기(204)와 안정한 폐루프 모델에 근거한 서보 액추에이터(206)를 포함하는 폐루프 시스템을 위한 상태 전개를 획득하며, 그리고 폐루프 시스템(200)을 위한 상태 전개상의 최악의 경우의 경계를 결정함으로써 수행된다. 스케일링은 대각선 행렬 상태 변환을 사용함으로써 수행될 수도 있다. 제어기는 소수부분의 2진 계산 포맷을 사용하여 DSP상에 구현될 수 있다.
본 발명은 데이터 트랜스듀서를 지닌 디스크 드라이브(110)와 데이터 트랜스듀서에 관하여 회전 가능한 디스크 표면을 지닌 디스크(112)를 포함할 수도 있다. 서보 액추에이터(206)는 디스크 표면(112)에 관하여 데이터 트랜스듀서를 이동시키기 위하여 데이터 트랜스듀서에 결합된다. 서보 제어기(204)는 서보 액추에이터에 결합되어, 서보 제어기(204)와 서보 액추에이터(206)를 포함하는 폐루프시스템(200)을 위한 상태 전개상의 경계에 근거한 서보 액추에이터(206)의 액추에이션을 제어한다.
한 실시예에서, 상태 전개는 폐루프 시스템을 위한 상태-공간 실현을 기초로 한다. 이러한 상태-공간 실현은 서보 제어기(204)와 서보 액추에이터(206)의 각각의 상태-공간 실현을 기초로 한다.
다른 실시예에서, 서보 액추에이터(206)는 코스(coarse) 액추에이터(173)와 적어도 하나의 마이크로액추에이터(159-161)를 포함한다. 서보 제어기(204)는 다중 입력 다중 출력 제어기이다.
본 발명은 바람직한 실시예에 관하여 상술되었지만, 당업자들은 본 발명의 원리와 범주를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부내용을 변화시킬 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (16)

  1. 디스크 드라이브내의 서보 액추에이터를 제어하기 위한 고정점 디지털 신호 프로세서(DSP)내의 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법으로서,
    (a) 서보 제어기 및 서보 액추에이터의 안정한 폐루프 모델 표현으로부터 서보 제어기의 제어기 상태상의 제어기 상태 경계를 계산하는 단계;
    (b) 상기 제어기 상태 경계에 근거한 제어기 상태를 스케일링하는 단계; 및
    (c) DSP상의 상기 스케일된 제어기 상태에 근거한 상기 서보 제어기를 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계산 단계(a)는
    (a)(1) 상기 서보 제어기 및 상기 서보 액추에이터를 위한 상태-공간 실현을 기초로 하여, 폐루프 상태-공간을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 계산 단계(a)는
    (a)(1) 상기 서보 제어기 및 안정한 폐루프 표현에 근거한 상기 서보 액추에이터를 포함하는 폐루프 시스템을 위한 상태 전개상의 최악의 경우의 경계를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링하는 단계(b)는 대각선 행렬 상태 변환을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링하는 단계(b)는 새로운 제어기 실현을 가져오며, 상기 구성하는 단계(c)는 DSP상의 새로운 제어기 실현을 지닌 서보 제어기를 소수부분의 2진 계산(fractional binary format)으로 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계산 단계(a)는
    (a)(1) 상기 서보 제어기 및 안정한 폐루프 표현에 근거한 상기 서보 액추에이터를 포함하는 폐루프 시스템을 위한 상태 전개상의 최악의 경우의 경계를 결정하는 단계로 반드시 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링하는 단계(b)는
    (b)(1) 대각선 행렬 상태 변환을 적용하는 단계를 필수적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링하는 단계(b)는 새로운 제어기 실현을 가져오며, 상기 구성하는 단계(c)는 DSP상의 새로운 제어기 실현을 지닌 서보 제어기를 소수부분의 2진 계산(fractional binary format)으로 구성하는 단계로 반드시 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산-시간 서보 제어기를 구성하는 방법.
  9. 디스크 드라이브에 있어서,
    데이터 트랜스듀스;
    상기 데이터 트랜스듀스에 관하여 회전가능하며, 디스크 표면을 갖는 디스크;
    상기 디스크 표면에 관하여 상기 데이터 트랜스듀서를 이동시키기 위하여 상기 데이터 트랜스듀서에 결합된 서보 액추에이터; 그리고
    상기 서보 액추에이터에 결합되며, 상기 서보 액추에이터의 액추에이션을 제어하는 서보 제어기를 포함하며,
    상기 서보 제어기는 상기 서보 제어기와 상기 서보 액추에이터를 포함하는 폐루프 시스템을 위한 상태 전개상의 경계에 근거하여 스케일된 제어기 상태와 함께 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어기 상태 경계는 상기 폐루프 시스템의 안정한 폐루프 표현에 근거하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 상태 전개는 상기 폐루프 시스템을 위한 상태-공간 실현에 근거하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 상태-공간 실현은 상기 서보 제어기와 상기 서보 액추에이터의 각각의 상태-공간 실현에 근거하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 서보 제어기는 소수부분의 2진 포맷으로 상기 스케일된 제어기 상태와 함께 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 서보 제어기는 고정점 DSP를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 서보 액추에이터는 코스(coarse) 액추에이터 및 마이크로액추에이터를 포함하며, 상기 서보 제어기는 다중입력 다중출력 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  16. 디스크 드라이브에 있어서,
    디스크;
    상기 디스크에 관하여 이동 가능한 데이터 트랜스듀서;
    상기 데이터 트랜스듀서를 상기 디스크에 관하여 이동시키는 서보 액추에이터; 그리고
    스케일된 제어기 상태를 기초로 상기 서보 액추에이터를 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
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