KR20010111511A - Dual stage servo controller - Google Patents

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KR20010111511A
KR20010111511A KR1020017013477A KR20017013477A KR20010111511A KR 20010111511 A KR20010111511 A KR 20010111511A KR 1020017013477 A KR1020017013477 A KR 1020017013477A KR 20017013477 A KR20017013477 A KR 20017013477A KR 20010111511 A KR20010111511 A KR 20010111511A
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KR1020017013477A
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트라비스 이. 엘
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추후
시게이트 테크놀로지 엘엘씨
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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)

Abstract

서보 제어기(250)는 디스크 드라이브(110) 내의 서보 시스템을 제어한다. 비례적분기 부재(166)는 목표 트랙을 지시하는 목표 트랙 신호와 활동 또는 측정된 데이터 헤드 위치를 지시하는 측정된 트랙 신호를 수신한다. 검색 모드 동안, 측정된 트랙 신호와 목표 트랙 신호에 기반한 출력 신호가 비례적분기(166)에 제공된다. 비례적분기 로부터의 출력 신호에 기반한 프로파일 신호가 프로파일 생성기 부재(170)에 제공된다. 개괄 액추에이터(120)는 프로파일 신호에 기반하여 구동된다. 필터 부재(252)는 프로파일 생성기(170)에 연결되고 필터링된 프로파일 신호를 제공하도록 프로파일 신호를 필터링한다. 미세 액추에이터(127)는 필터링된 프로파일 신호에 기반하여 구동된다.The servo controller 250 controls the servo system in the disk drive 110. Proportional integrator member 166 receives a target track signal indicative of a target track and a measured track signal indicative of an activity or measured data head position. During the search mode, an output signal based on the measured track signal and the target track signal is provided to the proportional integrator 166. A profile signal based on the output signal from the proportional integrator is provided to the profile generator member 170. The overview actuator 120 is driven based on the profile signal. The filter member 252 is connected to the profile generator 170 and filters the profile signal to provide a filtered profile signal. The fine actuator 127 is driven based on the filtered profile signal.

Description

이중 스테이지 서보 제어기{DUAL STAGE SERVO CONTROLLER}Dual stage servo controller {DUAL STAGE SERVO CONTROLLER}

통상적인 디스크 드라이브는 허브 또는 스핀들 상에 회전을 위하여 장착된 하나 이상의 디스크들을 포함한다. 또한 통상적인 디스크 드라이브는 각각의 디스크 상을 비상하며 공기 베어링에 의하여 지지되는 하나 이상의 트랜스듀서를 포함한다. 트랜스듀서와 공기 베어링은 집합적으로 데이터 헤드로 불리운다. 종래의 드라이브 제어기는 호스트 시스템으로부터 수신한 명령들에 기반한 디스크 드라이브 시스템을 제어하기 위하여 사용된다. 드라이브 제어기는 디스크로부터 정보를 검색하고 디스크 상에 정보를 저장하도록 디스크 드라이브를 제어한다.Typical disk drives include one or more disks mounted for rotation on a hub or spindle. Conventional disk drives also include one or more transducers that fly on each disk and are supported by air bearings. Transducers and air bearings are collectively called data heads. Conventional drive controllers are used to control a disk drive system based on commands received from a host system. The drive controller controls the disk drive to retrieve information from and store information on the disk.

통상적으로 액추에이터는 폐회로-루프 서보 시스템 내에서 동작한다. 통상적으로 액추에이터는 플렉서 어셈블리의 플렉서를 지지하고, 이는 다시, 데이터 헤드를 지지하는 액추에이터 암을 포함한다. 액추에이터는 트랙 검색 동작을 위하여 디스크 표면 상에서 방사방향으로 데이터 헤드를 이동시키고 트랙 추종 동작을 위하여 디스크 표면 상의 트랙 상에 바로 트랜스듀서를 고정한다. 트랙 추종을 개시하기 바로 전에 데이터 헤드가 목표 트랙 부근에 있고 헤드의 위치를 미세하게 조정하는 상태를 트랙 안착 또는 검색 안착으로 부른다.Typically the actuators operate in a closed loop-loop servo system. Typically the actuator supports the flexure of the flexure assembly, which in turn includes an actuator arm supporting the data head. The actuator moves the data head in a radial direction on the disk surface for a track search operation and secures the transducer directly on the track on the disk surface for a track following operation. Just before starting track following, the state in which the data head is near the target track and finely adjusts the position of the head is called track seating or search seating.

정보는 통상적으로 기록 신호를 데이터 헤드에 제공하여 저장될 데이터를 나타내는 디스크의 표면 상에 정보를 인코딩함으로써 디스크 상에 저장된다. 디스크로부터 데이터를 검색할 때, 드라이브 제어기는 서보 액추에이터를 제어하여 데이터 헤드가 디스크 상을 비상하고, 디스크 상을 감지하며, 감지된 정보에 기반하여 판독 신호를 생성한다. 다음에 판독 신호는 디스크 상에 저장된 정보에 의하여 나타나는 데이터를 재생하도록 드라이브 제어기에 의하여 디코딩되며, 이에 따라 데이터 헤드에 의하여 제공되는 판독 신호로 나타난다.Information is typically stored on the disc by providing a recording signal to the data head to encode the information on the surface of the disc representing the data to be stored. When retrieving data from the disc, the drive controller controls the servo actuator so that the data head can fly onto the disc, sense the disc, and generate a read signal based on the sensed information. The read signal is then decoded by the drive controller to reproduce the data represented by the information stored on the disc, thus appearing as a read signal provided by the data head.

디스크의 트랙 상에 데이터 헤드를 미세하게 위치설정하는 것은 디스크에 데이터를 기록하고 디스크로부터 데이터를 판독할 때 매우 중요하다.Fine positioning of the data head on the track of the disc is very important when writing data to and reading data from the disc.

종래 시스템에서, 서보 동작은 전용 서보 헤드에 기반하여 이루어졌다. 시스템의 전용 서보 형태에서, 서보 정보는 디스크 드라이브 내의 하나의 전용 디스크 표면에 모두 기록된다. 디스크 드라이브 내의 모든 헤드들은 서보 정보를 액세싱하는 서보 헤드와 기계적으로 결합되어 있다. 따라서, 전용 서보 디스크 드라이브 내의 모든 헤드들은 서보 표면에서 판독되는 서보 정보에 기반하여 위치된다. 이런 형태의 시스템은 디스크 드라이브가 평행한 판독 및 기록 동작을 용이하게 수행하게 한다. 다시 말하면, 드라이브 제어기의 특정 회로를 사용하여, 판독 및 기록 동작은 액추에이터 상에 장착된 다수의 데이터 헤드를 평행하게 사용하여 수행될 수 있고, 데이터 헤드는 전용 서보 표면으로부터 판독된 서보 정보에 기반하여 동시에 위치된다.In conventional systems, servo operation is based on a dedicated servo head. In the dedicated servo form of the system, the servo information is all written to one dedicated disk surface in the disk drive. All the heads in the disk drive are mechanically coupled to a servo head that accesses servo information. Thus, all heads in the dedicated servo disk drive are located based on servo information read from the servo surface. This type of system facilitates the disk drive to perform parallel read and write operations. In other words, using specific circuitry of the drive controller, read and write operations can be performed using multiple data heads mounted on the actuators in parallel, the data heads being based on servo information read from a dedicated servo surface. Are located at the same time.

그러나, 자기 디스크의 트랙 밀도는 수 년간 증가되었다. 자기 디스크 상의 증가된 트랙 밀도는 더욱 정교하고 발달된 위치설정 해결책을 필요로 한다. 전용 서보시스템 내의 헤드들 사이의 기계적인 오프셋은 하나의 트랙 폭을 초과할 수 있다. 따라서, 당업계는 임의의 응용으로 내장된 서보 정보를 변화시키는 경향을 보여왔다.However, the track density of magnetic disks has increased over the years. Increased track density on magnetic disks necessitates more sophisticated and advanced positioning solutions. The mechanical offset between the heads in the dedicated servo system can exceed one track width. Thus, the art has shown a tendency to change the embedded servo information in any application.

내장형 서보 시스템에서, 서보 정보는 모든 디스크의 각 표면 상의 각 트랙에 내장된다. 따라서, 각 데이터 헤드는 다른 데이터 헤드들과 독립적인 위치 신호를 복원한다. 따라서, 특정 데이터 헤드가 디스크 표면 상의 정보를 액세싱하는 동안 서보 액추에이터는 각 개별 데이터 헤드를 위치 설정한다. 위치 설정은 트랙에 대하여 내장형 서보 데이터를 사용하여 이루어지고 데이터 헤드는 트랙 상을 이동한다.In an embedded servo system, servo information is embedded in each track on each surface of every disk. Thus, each data head recovers a position signal independent of the other data heads. Thus, the servo actuator positions each individual data head while a particular data head is accessing information on the disk surface. Positioning is done using built-in servo data for the track and the data head moves on the track.

종래 서보 제어기는 두 개의 부재: 관측기(observer)와 조정기(regulator)를 포함하는 비례-적분-미분(PID) 제어기를 구비한다. 관측기는 서보 섹터를 가로지를 때마다 입력 위치 정보를 수신하고, 위치와 속도를 측정한다. 다음에 관측된 신호 상의 피드백이 조정기에 제공된다. 검색 모드에서, 통상적으로 조정기는 기준 속도 궤적과 관측된 속도 사이의 오차를 0 으로 만든다. 트랙 추종 모드에서, 조정기는 원하는 트랙 위치와 관측된 트랙 위치 사이의 오차를 0 으로 만든다. 조정기는 PID 제어 기술에 따라서 제어한다.Conventional servo controllers have a proportional-integral-differential (PID) controller comprising two members: an observer and a regulator. The observer receives input position information each time it traverses the servo sector and measures position and velocity. Feedback on the observed signal is then provided to the regulator. In search mode, the regulator typically zeros the error between the reference velocity trajectory and the observed velocity. In the track following mode, the regulator zeroes the error between the desired track position and the observed track position. The regulator controls according to the PID control technique.

그러나, PID 제어기를 모든 디스크 드라이브에 적용하여 구현하는 것은 어려울 수 있다. 예컨대, 플렉서 어셈블리와 트랜스듀서 사이에 또는 슬라이더 어셈블리에 또는액추에이터 암에 또는 서스펜션 상에 또는 플렉서 어셈블리에 마이크로액추에이터를 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 마이크로액추에이터가 제공되는, 서보 액추에이터 시스템은 입력이 에러 신호이고 출력이 보이스 코일 전류 신호인 단일입력 단일출력(SISO) 시스템에서 마이크로액추에이터로부터 다양한 입력을 수신하고 보이스 코일 모터와 각각의 마이크로액추에이터에 위치 출력 신호를 제공하는 다중입력 다중출력(MIMO) 시스템으로 향상될 수 있다. 또한 이러한 시스템은 PID 제어기를 간단하게 분산시켜 하나의 목표 트랙 입력을 수신하면, 하나는 보이스 코일 모터용이고 하나는 마이크로액추에이터용인, 두 개의 출력을 제공함으로써 제어될 수 있다. 이것은 문제를 나타낼 수 있다. 예컨대, 트랙 추종뿐만 아니라 트랙 검색과 트랙 안착 동안 두 개의 제어 루프를 위한 원하는 이득과 안정성을 유지하면서 단일 제어기로 두 개의 액추에이터를 제어하는 것은 어렵다. 매스너(Messner)는 슈렉과 매스너(Schroeck and Messner)의 시스템을 논의하면서,선형 시변 이중-입력 단일-출력 시스템용 제어기 설계에서(On Controller Design For Linear Time-Invariant Dual-Input Single-Output System)PQ 제어기를 갖는 트랙 추종을 적용하는 것에 관한 것이다.However, implementing a PID controller to all disk drives can be difficult. For example, it may be desirable to provide a microactuator between the flexure assembly and the transducer or in the slider assembly or on the actuator arm or on the suspension or in the flexure assembly. Servo actuator systems, provided with a microactuator, receive various inputs from the microactuator in a single input single output (SISO) system where the input is an error signal and the output is a voice coil current signal and the position output is output to the voice coil motor and each microactuator. It can be enhanced with a multiple input multiple output (MIMO) system that provides a signal. This system can also be controlled by simply distributing the PID controller and receiving two target track inputs, providing two outputs, one for the voice coil motor and one for the microactuator. This may indicate a problem. For example, it is difficult to control two actuators with a single controller while maintaining the desired gain and stability for the two control loops during track search as well as track tracking. Messner discusses Schroeck and Messner's systems, on controller design for linear time-invariant dual-input single-output systems. ) Track tracking with a PQ controller.

본 발명은 통상적으로 디스크 드라이브 내의 서보 시스템에 관한 것으로, 특히 이중 스테이지 서보 제어 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention generally relates to servo systems in disc drives, and more particularly to dual stage servo control systems.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 드라이브를 도시한다.1 illustrates a disk drive according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터 어셈블리를 도시한다.2 shows an actuator assembly according to one embodiment of the invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 짐벌 어셈블리를 도시한다.3 shows a head gimbal assembly according to one embodiment of the invention.

도 4은 서보 제어 시스템을 도시한다.4 shows a servo control system.

도 5와 6은 도 4에 도시된 제어 시스템에 일치하는 부분적인 개략도를 도시한다.5 and 6 show partial schematic diagrams consistent with the control system shown in FIG. 4.

도 7-1 내지 도 7-6은 도 4 내지 도 6에 도시된 제어 시스템에 일치하는 보드 플롯(bode plots) 및 위상을 도시한다.7-1 through 7-6 show board plots and phases consistent with the control system shown in FIGS. 4 through 6.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템의 블럭도를 도시한다.8 shows a block diagram of a control system according to an embodiment of the present invention.

도 9, 9A 그리고 9B는 도 8에 도시된 제어 시스템의 더 상세한 블럭도를 도시한다.9, 9A and 9B show a more detailed block diagram of the control system shown in FIG.

도 10-1 내지 도 10-10은 도 9에 도시된 제어 시스템의 부재에 일치하는 보드 플롯 및 위상도를 도시한다.10-1 through 10-10 show board plots and phase diagrams consistent with the members of the control system shown in FIG.

도 11-1 내지 11-4는 목표 트랙으로 진행하는 트랙의 수에 대한 프로파일 생성기의 출력 그리고 보이스 코일 액추에이터의 속도와 전류를 도시한 그래프이다.11-1 through 11-4 are graphs showing the output of the profile generator and the speed and current of the voice coil actuator versus the number of tracks going to the target track.

도 12-1 과 도 12-2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 회로 각각의 보드 플롯 및 위상도를 도시한다.12-1 and 12-2 show board plots and phase diagrams of each of the delay circuits according to an embodiment of the present invention.

도 13-1 과 도 13-2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노치 부재의 보드 플롯 및 위상도를 도시한다.13-1 and 13-2 show board plots and phase diagrams of notched members in accordance with one embodiment of the present invention.

도 14-1 과 도14-2 는 에러 함수의 보드 플롯 및 위상도를 도시한다.14-1 and 14-2 show board plots and phase diagrams of error functions.

도 15 내지 20은 위치 에러 표본, 트랙 에러, 속도 프로파일, 속도 회전 속도계 출력, 보이스 코일 모터 전류 그리고 마이크로액추에이터 전압, 각각의 그래프를 도시한다.15-20 show graphs of position error samples, track errors, speed profiles, speed tachometer outputs, voice coil motor currents and microactuator voltages, respectively.

서보 제어기는 디스크 드라이브의 서보 시스템을 제어한다. 트랙 검색 모드의 동작동안, 비례 적분기 부재는 목표 트랙을 지시하는 목표 트랙 신호와 측정되거나 또는 동작중인 데이터 헤드 위치를 지시하는 측정된 트랙 신호를 수신한다. 측정된 트랙 신호와 목표 트랙 신호에 기반한 외부 신호가 비례 적분기에 제공된다. 목표 트랙 신호와 비례 적분기로부터의 출력 신호에 기반한 프로파일 신호는 프로파일 생성기 부재에 제공된다. 개괄(coarse) 액추에이터는 프로파일 신호에 기반하여 구동된다. 필터 부재는 프로파일 생성기에 연결되고 필터링된 프로파일 신호를 제공하도록 프로파일 신호를 필터링한다. 미세(fine) 액추에이터는 필터링된 프로파일 신호에 기반하여 구동된다.The servo controller controls the servo system of the disk drive. During operation of the track search mode, the proportional integrator member receives a target track signal indicative of the target track and a measured track signal indicative of the measured or operating data head position. An external signal based on the measured track signal and the target track signal is provided to the proportional integrator. A profile signal based on the target track signal and the output signal from the proportional integrator is provided to the profile generator member. Coarse actuators are driven based on the profile signal. The filter element is coupled to the profile generator and filters the profile signal to provide a filtered profile signal. The fine actuator is driven based on the filtered profile signal.

도 1은 디스크 드라이브(110) 일 실시예의 평면도이다. 디스크 드라이브(110)은 디스크 클램프(114)에 의하여 스핀들 모터(도시 안됨) 상에 장착된 디스크 팩(112)을 포함한다. 일 실시예에서, 디스크 팩(112)은 중심 축(115) 둘레를 동시에 회전하기 위하여 장착된 다수의 개별 디스크들을 포함한다. 표면 상에 데이터가 저장된 각 디스크 표면은 해당 데이터 헤드 또는 디스크 드라이브(110) 내의 액추에이터 어셈블리(118)에 장착된 헤드 짐벌 어셈블리(HGA)(116)를 갖는다. 도 1에 도시된 액추에이터 어셈블리는 회전 이동 코일 액추에이터로 공지된 형태이며 (120)에 일반적으로 도시된 보이스 코일 모터(VCM)를 포함한다. 보이스 코일 모터(120)는 액추에이터 어셈블리(118)를 회전시킨다. 디스크 드라이브 110 내에 내장된 전기 회로의 제어 상태에서, 보이스코일 모터(120)는 HGAs(116)가 장착된 액추에이터 어셈블리(118)를 피봇 축(121) 둘레에서 회전시켜 해당 디스크 표면 상의 원하는 데이터 트랙 상에 HGAs(116)를 위치하도록 한다.1 is a top view of one embodiment of a disk drive 110. The disk drive 110 includes a disk pack 112 mounted on a spindle motor (not shown) by the disk clamp 114. In one embodiment, disk pack 112 includes a plurality of individual disks mounted for simultaneously rotating about central axis 115. Each disk surface where data is stored on the surface has a head gimbal assembly (HGA) 116 mounted to an actuator assembly 118 within the data head or disk drive 110. The actuator assembly shown in FIG. 1 is in a form known as a rotary moving coil actuator and includes a voice coil motor (VCM), shown generally at 120. Voice coil motor 120 rotates actuator assembly 118. In control of the electrical circuitry contained within the disk drive 110, the voicecoil motor 120 rotates the actuator assembly 118 with the HGAs 116 around the pivot axis 121 on the desired data track on the disk surface. Place the HGAs 116 in.

특히, 액추에이터 어셈블리(118)는 아크(119)를 따라 통상적으로 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 회전시키도록 축(121) 둘레에 피봇되어 각 헤드 짐벌 어셈블리(116)가 디스크 팩(112) 내의 디스크 표면 상의 트랙들중 원하는 트랙 상에 위치하도록 한다. HGAs(116)은 디스크의 가장 안쪽의 반경 상에 놓인 트랙으로부터, 가장 바깥쪽에 놓인 반경 상에 놓인 트랙까지 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 각 헤드 짐벌 어셈블리(116)는 짐벌을 가지며 짐벌은 로드 빔과 관련한 슬라이더를 지지하여 슬라이더가 디스크의 지형을 추종할 수 있게 한다. 이는 다시, 슬라이더가 트랜스듀서를 포함하며 트랜스듀서는 트랜스듀서가 위에서 움직이는 디스크 표면 상의 정보를 인코딩하고, 디스크 표면으로부터 정보를 판독하기 위하여 이용된다. 정보는 자기적으로 인코딩되고, 광학적으로, 기타 여러가지로 인코딩될 수 있다.In particular, the actuator assembly 118 is pivoted about the axis 121 to rotate the head gimbal assembly 116 typically along the arc 119 such that each head gimbal assembly 116 has a disk surface within the disc pack 112. It is located on the desired track among the tracks on the screen. HGAs 116 may be moved from a track lying on the innermost radius of the disk to a track lying on the outermost radius. In one embodiment, each head gimbal assembly 116 has a gimbal and the gimbal supports the slider relative to the load beam so that the slider can follow the topography of the disc. This again means that the slider comprises the transducer, which is used to encode information on the disk surface on which the transducer is moving above and to read information from the disk surface. The information can be encoded magnetically, optically, and many others.

도 2는 액추에이터 어셈블리(118)의 투시도이다. 액추에이터 어셈블리(118)는 베이스 부(122), 다수의 액추에이터 암(126), (슬라이더와 서스펜션 사이, 데이터 헤드와 슬라이더 사이, 또는 기타 다른 장소에 존재하는) 다수의 마이크로액추에이터(127), 다수의 로드빔(128) 그리고 다수의 헤드 짐벌 어셈블리 또는 서스펜션(116)을 구비한다.2 is a perspective view of the actuator assembly 118. Actuator assembly 118 may include a base portion 122, a plurality of actuator arms 126, a plurality of microactuators 127 (existing between sliders and suspensions, between data heads and sliders, or elsewhere), A load beam 128 and a plurality of head gimbal assemblies or suspensions 116 are provided.

베이스 부(122)는 보어를 포함하는데, 일 실시예에서, 보어는 축(121) 둘레에서 피봇 동작을 위하여 결합되어 있다. 액추에이터 암(126)은 베이스 부(122)로부터 연장하고 각각 하나 또는 두 개의 로드 빔(128)의 각각의 제 1 단부에 결합되어 있다. 각각의 로드 빔(128)은 헤드 짐벌 어셈블리(116)에 연결되어 있는 제 2 단부를 갖는다.Base portion 122 includes a bore, in one embodiment, the bore is coupled for pivoting motion about axis 121. Actuator arm 126 extends from base portion 122 and is coupled to each first end of one or two load beams 128, respectively. Each load beam 128 has a second end connected to the head gimbal assembly 116.

도 3은 헤드 짐벌 어셈블리(116) 일 실시예의 확장도를 도시하며, 비록 많은 다른 실시예들이 사용될 수도 있다. 헤드 짐벌 어셈블리(116)는 짐벌(130)을 포함하는데, 짐벌은 한 쌍의 스트럿(strut)(132, 134)과 짐벌 본드 텅(gimbal bond tongue)(136)을 갖는다. 또한 헤드 짐벌 어셈블리(116)는 상부면(140)과 하부 공기 베어링 면(142)을 갖는 슬라이더(138)를 포함한다. 또한 트랜스듀서는 슬라이더(138)의 선단 에지(leading edge) 상에 예시적으로 위치한다. 슬라이더(138)와 짐벌(130)사이의 특정한 장착은, 마이크로액추에이터(127)를 어셈블리에 장착하여 트랜스듀서를 이동시키도록 할 수 있는 것처럼, 임의의 원하는 방식으로 이루어진다. 요약하면, 일 실시예에서, 컴플리언트 시어층(compliant sheer layer)은 슬라이더(138)의 상부면(140)과 짐벌 본드 텅(136)의 하부면 사이에서, 접착제로 연결된다. 컴플리언트 시어층은 슬라이더(138)와 짐벌 본드 텅(136) 사이에서 상대적으로 수평 동작을 가능하게 한다. 컴플리언트 시어층은 예시적으로 대략 150 마이크론의 두께를 갖는 마일라 막(mylar film)이다. 또한 짐벌 본드 텅(136)은 예시적으로 장착 탭(146)을 갖는 슬라이더(138)의 후미 에지(trailing edge)에서 종료하여 슬라이더(138)가 짐벌 본드 텅(136)에 장착되는 면을 제공한다.3 shows an expanded view of one embodiment of the head gimbal assembly 116, although many other embodiments may be used. The head gimbal assembly 116 includes a gimbal 130, which has a pair of struts 132 and 134 and gimbal bond tongues 136. Head gimbal assembly 116 also includes a slider 138 having an upper surface 140 and a lower air bearing surface 142. The transducer is also illustratively located on the leading edge of the slider 138. The particular mounting between the slider 138 and the gimbal 130 is made in any desired manner, such as by mounting the microactuator 127 to the assembly to move the transducer. In summary, in one embodiment, a compliant sheer layer is connected with an adhesive between the top surface 140 of the slider 138 and the bottom surface of the gimbal bond tongue 136. The compliant shear layer allows for relatively horizontal operation between the slider 138 and the gimbal bond tongue 136. The compliant shear layer is, for example, a mylar film having a thickness of approximately 150 microns. The gimbal bond tongue 136 also ends at the trailing edge of the slider 138 with the mounting tab 146 by way of example to provide a surface on which the slider 138 is mounted to the gimbal bond tongue 136. .

도 4는 서보 제어 시스템(150)을 도시하는 블럭도이다. 시스템(150)은 보이스 코일 모터(120)와 마이크로액추에이터(127)에 예시적으로 대응하는 플랜트(152)를 제어하는 것을 도시한다. 일 실시예에서, 마이크로액추에이터(127)는 PZT 부재이다. 비록 많은 다른 실시예들이 구현될 수 있지만, 본 설명에서는 마이크로액추에이터가 PZT 부재로써 구현되는 것에 관련하여 계속한다.4 is a block diagram illustrating the servo control system 150. System 150 illustrates controlling plant 152 corresponding to voice coil motor 120 and microactuator 127 by way of example. In one embodiment, the microactuator 127 is a PZT member. Although many other embodiments can be implemented, the description continues with regard to the implementation of the microactuator as a PZT member.

또한 시스템(150)은 PZT 드라이버(154), VCM 드라이버(156), 노치 필터(158), 미분기(160), 합산 노드(162, 164)), 비례 적분기(PI), 합산 노드(168) 그리고 프로파일 생성기(170)를 포함한다. 위치 에러 표본(PES) 신호(172)는 디스크로부터 판독된 정보에 기반하고 목표 트랙 중심과 관련하여 데이터 헤드의 위치를 나타낸다. PES 신호(172)는 노치 필터(158)에 제공되어 원하는 주파수에서 노치들을 필터링하고 노치 PES 신호(174)를 제공한다. 노치 PES 신호(174)는 미분기(160), 비례 적분기(166) 그리고 합산 노드(164)에 제공된다.System 150 also includes PZT driver 154, VCM driver 156, notch filter 158, differentiator 160, summing nodes 162 and 164), proportional integrator (PI), summing node 168 and Profile generator 170. The position error specimen (PES) signal 172 is based on the information read from the disc and indicates the position of the data head in relation to the target track center. PES signal 172 is provided to notch filter 158 to filter notches at a desired frequency and provide notch PES signal 174. Notched PES signal 174 is provided to differential integrator 160, proportional integrator 166 and summing node 164.

커맨디드 트랙 신호(또는 콕표 트랙 신호)(176)가 제공되고 디스크 드라이브 내의 디스크 상에 액세스될 트랙을 지신한다. 커맨디드 트랙 신호(176)는 합산 노드(164)와 합산 노드(168)에 제공된다. 노치된 PES 신호(174)에 기반한 출력 신호(178)와 합산 노드(164)로부터의 출력이 비례 적분기(166)에 제공된다. PI(166)로부터의 출력 신호는 커맨디드 트랙 신호와 합산되고 프로파일 생성기(170)에 제공된다. 또한 PES 신호(174)는 미분된 출력 신호(162)가 제공되는 미분기(160)에 제공된다.A commanded track signal (or cock mark track signal) 176 is provided and carries a track to be accessed on the disc in the disc drive. The commanded track signal 176 is provided to summing node 164 and summing node 168. An output signal 178 based on the notched PES signal 174 and an output from summing node 164 are provided to proportional integrator 166. The output signal from PI 166 is summed with the commanded track signal and provided to profile generator 170. The PES signal 174 is also provided to the differentiator 160 where the differentiated output signal 162 is provided.

프로파일 생성기(170)는 데이터 헤드가 목표 트랙으로부터 떨어진 거리에 기반한 보이스 코일 모터 전류 프로파일 (또는 속도 프로파일)을 생성한다. 데이터헤드가 목표 트랙으로부터 먼 거리에 위치할 때, 프로파일 생성기(170)는 목표 트랙 방향으로 데이터 헤드의 움직임을 빨리 가속 시키는 비-선형 프로파일을 생성한다. 데이터 헤드가 목표 트랙으로 접근함에 따라서, 목표 트랙으로부터 데이터 헤드가 떨어진 거리에 대응하는 선형 이득이 프로파일 생성기(170)에 제공된다. 이것은 데이터 헤드 속도가 목표 트랙에 접근함에 따라 감속되도록 한다. 프로파일 생성기의 출력은 PZT 드라이버(154)와 합산 노드(162)에 제공된다.The profile generator 170 generates a voice coil motor current profile (or speed profile) based on the distance the data head is from the target track. When the datahead is located far from the target track, profile generator 170 creates a non-linear profile that quickly accelerates the movement of the datahead in the direction of the target track. As the data head approaches the target track, a linear gain is provided to the profile generator 170 corresponding to the distance the data head is away from the target track. This allows the data head speed to slow down as it approaches the target track. The output of the profile generator is provided to the PZT driver 154 and the summation node 162.

이는 다시, 합산 노드의 출력(162)이 보이스 코일 모터(VCM 드라이버)(156)에 제공된다. PZT 드라이버(154)는 출력 신호(예시적으로 전압)를 마이크로액추에이터를 구동하도록 플랜트(152)의 PZT 마이크로액추에이터에 제공한다. 유사하게, VCM 드라이버(156)은 출력 신호(예시적으로 전류)를 보이스 코일 모터가 회전하도록 플랜트(152)의 보이스 코일 모터에 제공한다.This, in turn, provides an output 162 of the summing node to the voice coil motor (VCM driver) 156. PZT driver 154 provides an output signal (example voltage) to the PZT microactuator of plant 152 to drive the microactuator. Similarly, the VCM driver 156 provides an output signal (example current) to the voice coil motor of plant 152 for the voice coil motor to rotate.

제어 시스템(150)을 다르게 살펴보면, PZT 드라이버(154), VCM 드라이버(156), 플랜트(152) 그리고 미분기(160)는 모두 "새로운"플랜트의 부분으로서 고려될 수 있고, 제어 시스템(150)의 부분은 도 5에서 시작된 블럭도에 의하여 도시될 수 있다. 회로는 미분기(160), 합산노드(180,182,184), 이득 블럭(186,188,190,192,194) 그리고 적분기(196,198,200,202)를 포함한다. VCM 경로의 입력은 합산 노드(180)에 제공되는 IVCM에 의하여 한정될 수 있다. 블럭(186)은, 회로에서 보이는, 토크 상수 등을 나타내고, 블럭(196, 198)은 신호를 두번 적분하고 합산 노드(182)에 제공하는 적분기이다. 블럭(194)는 복조 상수 등을 나타내고, 출력 신호(Y)가 제공된다. 신호(Y)는 미분기(160)를 통해 합산 노드(180)에 귀환된다. PZT 경로는 블럭(188)에 귀환되는 입력 전압 VPZT에 의해 나타나는데, 또한 또한 토크 상수를 나타낸다. 블럭의 출력(188)은 합산 노드(184)에 제공되고, 이는 다시, 적분기(200,202)를 통해 두 번 적분되며, 출력은 합산 노드(182)를 통해 공급된다. 또한 속도 피드백 신호를 나타내는, 적분기(200)로부터의 출력은 블럭(190)을 통해 합산 노드(184)에 귀환된다. 또한 위치 피드백을 나타내는, 적분기(202)의 출력은 블럭(192)를 통해 합산 노드(184)에 제공된다.Looking differently at control system 150, PZT driver 154, VCM driver 156, plant 152 and differentiator 160 can all be considered as part of a “new” plant, The portion can be shown by the block diagram starting from FIG. The circuit includes a differentiator 160, summing nodes 180, 182, 184, gain blocks 186, 188, 190, 192, 194 and integrators 196, 198, 200, 202. The input of the VCM path may be defined by the I VCM provided to summing node 180. Block 186 represents the torque constant, etc., as seen in the circuit, and blocks 196 and 198 are integrators that integrate the signal twice and provide to summing node 182. Block 194 represents a demodulation constant and the like, and an output signal Y is provided. Signal Y is fed back to summing node 180 via differential 160. The PZT path is represented by the input voltage V PZT returning to block 188, which also represents the torque constant. The output 188 of the block is provided to the summing node 184, which in turn is integrated twice through the integrators 200 and 202, and the output is supplied through the summing node 182. The output from integrator 200, which also represents a speed feedback signal, is fed back to summing node 184 via block 190. The output of integrator 202, which also indicates position feedback, is provided to summing node 184 via block 192.

도 5에 도시된 회로는 도 6에 도시된 것처럼 다시 쓰일 수 있다. KDS블럭은 합산 노드(180)의 왼쪽으로 이동되었다. 이것은 블럭(204)에 의하여 나타난다. 이것은 피드백 경로로부터 미분기(160)를 제거하고 적분기중 하나를 제거한다. 또한 블럭(186)은 그 안에 이득 상수 KD를 포함하므로써 약간 수정된다.The circuit shown in FIG. 5 can be rewritten as shown in FIG. The K DS block has been moved to the left of the summation node 180. This is represented by block 204. This removes the differentiator 160 from the feedback path and removes one of the integrators. Block 186 is also slightly modified by including a gain constant K D therein.

VCM 경로와 PZT경로에 대한 전달 함수가 식 1 과 2 에 의하여 하기에 도시되었다:The transfer functions for the VCM path and the PZT path are shown below by Equations 1 and 2:

식 1 Equation 1

식 2 Equation 2

도 6에 도시된 다시 쓰인 회로와 전달 함수로부터, VCM 경로로의 입력 전류 합은 0 이고, Y로부터 적분기(198)를 통한 합산 노드(180)까지의 피드백은 PZT 신호에 영향을 미친다. 다시 말하면, 일반적으로 저역 필터로서 나타나는, PZT 경로는 미분기처럼 보인다. PZT에 대한 피드백 경로 내의 적분기는 미분기로써 나타난 경로를 만들어, 만약 입력 신호의 변화가 없다면(긴 검색 동작동안 처럼), PZT 신호는 개괄(coarse) 액추에이터와 관련한 마이크로액추에이터를 더 근접하게 중심으로 되돌려 이동시키며, 따라서 검색 방향으로 완전히 연장되는 마이크로액추에이터로부터 유발되는 감소된 검색 시간의 장점을 제거시키도록 한다.From the rewritten circuit and transfer function shown in FIG. 6, the sum of the input currents into the VCM path is zero, and the feedback from Y to summing node 180 through integrator 198 affects the PZT signal. In other words, the PZT path, which generally appears as a low pass filter, looks like a differentiator. The integrator in the feedback path to the PZT makes the path appear as a differentiator, so if there is no change in the input signal (as during a long search operation), the PZT signal moves the microactuator relative to the coarse actuator closer to the center. This eliminates the benefit of reduced search time resulting from the microactuator which extends completely in the search direction.

이것은 도 7-1 내지 7-6에 관련하여 잘 도시될 수 있다. 도 7-1 와 도 7-2는 미분기(160)에 대한 보드 플롯 및 위상도를 각각 도시한다. 미분기(160)은 미우 낮은 주파수에서 대략 초당 7*104라디안의 10단위 이득당 20dB을 소개하고, 여기서 이득은 제한된다. 도 7-3과 7-4는 미분 피드백을 갖는 VCM 경로에 대한 보드플롯도와 위상도를 각각 도시한다. 이러한 도면으로부터 피드백을 갖는, VCM 경로는 대략 초당 20,000 라디안을 출력하는 10단위 이득당 -20dB을 가지며, 여기서 곡선의 경사는 10단위당 -20dB에서 대략 10단위당 -40dB로 스위칭된다. 이러한 경사의 변화는 비분기에 기인한다.This can be well illustrated with reference to FIGS. 7-1 through 7-6. 7-1 and 7-2 show board plots and phase diagrams for the differentiator 160, respectively. Differentiator 160 introduces 20 dB per 10 unit gain of approximately 7 * 10 4 radians per second at very low frequencies, where the gain is limited. 7-3 and 7-4 show board plots and phase diagrams, respectively, for a VCM path with differential feedback. With feedback from this figure, the VCM path has -20 dB per 10 unit gain outputting approximately 20,000 radians per second, where the slope of the curve switches from -20 dB per 10 units to -40 dB per 10 units. This change in slope is due to the divergence.

도 7-5와 7-6은 PZT 경로에 대한 보드플롯과 위상도를 도시한다. 10단위 경사당 +20dB이 대략 초당 20,000 라디안으로 내내 계속된다.7-5 and 7-6 show board plots and phase diagrams for the PZT path. + 20dB per 10-unit ramp continues at approximately 20,000 radians per second.

도 7-5에 도시된 전달 함수의 로그(log) 폭은 대략 초당 20,000 라디안 의 주파수로 내내 10단위당 20dB의 비율로 계속되기 때문에, 다음에 긴 검색 동작동안, 입력 주파수는 전달함수가 도7-5에 도시된 곡선을 하향으로 쑥 들어가게 하는 지점가지 감소시키며 따라서 검색 동작이 계속되는 동안조차 감소된 이득을 제공한다. PZT 액추에이터 상에서 갖는 이러한 효과는, 긴 검색 동작이 시작되자마자, PZT 액추에이터가 검색 동작 방향으로 가장 먼 거리까지 이동된다. 그러나, 검색 동작이 계속됨에 따라서, 입력 주파수는 PZT 전달 함수에 의해 제공되는 이득이 감소되는 지점까지 감소될 것이고 PZT 액추에이터는 마이크로액추에이터와 관련한 중심 위치 방향으로 점진적으로 완만하게 움직일 것이다. 마이크로액추에이터의 움직임을 통해 얻어지는 감소된 검색 시간의 임의의 이득이 제거되거나 또는 감소되기 때문에, 이것은 바람직하지 않다.Since the log width of the transfer function shown in FIGS. 7-5 continues at a rate of 20 dB per 10 units throughout the frequency of approximately 20,000 radians per second, during the next long search operation, the input frequency is transferred to the transfer function of FIG. The point branching down the curve shown in Fig. 5 is reduced, thus providing a reduced gain even while the search operation continues. This effect on the PZT actuator is that as soon as the long search operation is started, the PZT actuator is moved to the longest distance in the search operation direction. However, as the search operation continues, the input frequency will be reduced to the point where the gain provided by the PZT transfer function is reduced and the PZT actuator will move gradually gradually toward the center position relative to the microactuator. This is undesirable because any gain of the reduced search time obtained through the movement of the microactuator is eliminated or reduced.

도 8은 본 발명의 일 특징에 따른 또다른 서보 제어 회로(250)의 블럭도를 도시한다. 많은 블럭들이 도 4의 것과 유사하고, 참조 번호도 유사하다. 그러나, 또한 회로(250)은 PZT 경로에 제공되는 지연회로(252)를 포함한다. 지연 회로(252)는 도 7-5에 도시된 보드플롯의 브레이크 포인트를 매우 낮은 주파수로 이동시켜 PZT 경로르 통한 이득이 매우 낮은 주파수에서 일정하게 유지되도록 함으로써 마이크로액추에이터의 민감한 응답을 수정하는 것으로 구성된다.지연회로(252)는 이러한 것들을 대역 통과 필터처럼 사실상 동작하고, 낮은 코너 주파수(corner frequency)를 가지며, 낮은 주파수 성분을 상승시키고 위상 손실을 도이함으로써 수행한다. 따라서, 제어회로는 긴 검색 동작동안 더 좋게 수행될 수 있다.8 shows a block diagram of another servo control circuit 250 in accordance with an aspect of the present invention. Many blocks are similar to those of FIG. 4, and reference numerals are similar. However, circuit 250 also includes a delay circuit 252 provided in the PZT path. The delay circuit 252 consists of modifying the sensitive response of the microactuator by moving the breakpoints of the board plots shown in FIGS. 7-5 to very low frequencies so that the gain through the PZT path remains constant at very low frequencies. Delay circuit 252 does this by virtually acting as a bandpass filter, with a low corner frequency, and by raising the low frequency components and leading the phase loss. Thus, the control circuit can be performed better during the long search operation.

도 9, 9A 그리고 9B는 도 8에서 도시된 데이터 시스템(250)의 더 상세한 블럭 도를 도시한다. 대응하는 부재들은 유사한 참조 번호를 갖는다.9, 9A and 9B show a more detailed block diagram of the data system 250 shown in FIG. Corresponding members have similar reference numerals.

프로파일 생성기(170)는 비선형 이득 단계(256), 이득 부재(258), 그리고 스위치(260)를 갖는다. 지연 회로(252)는 이득 부재(262), 합산 노드(264), 포화 클리핑 회로(266), 지연유닛(268), 이득 부재(270), 합산 노드(272) 그리고 이득 부재(274)를 갖는다. 나머지 부재들은 본 발명의 일 부분을 형성하지 않으며, 하기 설명에서 간단하게 언급된다.Profile generator 170 has a non-linear gain step 256, a gain member 258, and a switch 260. The delay circuit 252 has a gain member 262, a summing node 264, a saturation clipping circuit 266, a delay unit 268, a gain member 270, a summing node 272 and a gain member 274. . The remaining members do not form part of the invention and are referred to briefly in the following description.

합산 노드(168)의 출력은 비선형 이득 단계(256)에 제공된다. 이러한 신호는 목표 트랙으로부터 떨어진 판독 헤드(또는 데이터 헤드)의 거리를 지시한다. 판독 헤드가 목표 트랙으로부터 먼 거리에 있을 때, 스위치(260)는 도 9에 도시된 위치로 스위칭되고 목표 트랙 방향으로 판독 헤드를 빨리 가속시키도록 비선형인 속도 프로파일을 출력한다. 판독 헤드가 목표 트랙으로 접근하고, 목표 트랙의 미리결정된 임계치 수의 트랙 내에 있게 되면, 스위치(260)는 일정한 이득 부재(258)가 선택되도록 스위칭된다. 데이터 헤드가 목표 트랙에 근접할 때 프로파일 생성기(170)로부터의 일정한 이득이 제공된다. 도 11-1과 11-2는 두 개의 다른 축척에 따른 비선형 이득 단계(256)의 응답을 도시한다. 두 개는 입력 카운트 대 출력 카운트의 그래프인데, 여기서 하나의 카운트는 하나의 트랙에 대응한다. 프로파일 생성기(170)의 출력은 지연 회로(252)의 이득 부재(262)와 합산 노드(162)에 제공된다. 또한 합산 노드(162)는 합산 노드의 반전 입력에서 미분기(160)의 출력을 수신하고 출력을 VCM 경로에 제공한다.The output of summing node 168 is provided to a nonlinear gain step 256. This signal indicates the distance of the read head (or data head) away from the target track. When the read head is at a distance from the target track, the switch 260 switches to the position shown in FIG. 9 and outputs a non-linear velocity profile to quickly accelerate the read head in the direction of the target track. When the read head approaches the target track and is within the track of a predetermined threshold number of target tracks, the switch 260 is switched so that a constant gain member 258 is selected. A constant gain from profile generator 170 is provided when the data head is close to the target track. 11-1 and 11-2 show the response of the nonlinear gain step 256 along two different scales. Two are graphs of input counts versus output counts, where one count corresponds to one track. The output of profile generator 170 is provided to gain member 262 and summing node 162 of delay circuit 252. Summing node 162 also receives the output of differentiator 160 at the inverting input of the summing node and provides the output to the VCM path.

지연 회로(252)에서, 이득 부재(262)는 일정한 이득(K)을 출력 신호를 포화 회로(266)에 제공하는 합산 노드(264)에 제공한다. 일 실시예에서, 포화 회로(266)는 반-종결(anti-windup) 회로로서 제공된다. 예시적으로, 포화 회로(266)는 합산 노드(264)로부터 수신한 신호 레벨을 PZT 드라이버(154)가 포화되는 레벨 바로 이하로 클리핑하는 클리핑 회로이다. 포화 회로(266)의 클리핑된 출력은 지연회로(268)와 합산 노드(272)에 제공된다. 지연 유닛(268)은 피드백 출력을, 일정한 이득 부재(274)를 통하여, 합산 노드(264)에 제공한다. 또한 지연 유닛(268)의 출력은 일정한 이득 부재(270)를 통해 합산 노드(272)의 반전 입력에 제공한다. 합산 노드(272)의 출력은 PZT 드라이버 회로(154)에 제공된다.In delay circuit 252, gain member 262 provides a constant gain K to summing node 264 that provides an output signal to saturation circuit 266. In one embodiment, the saturation circuit 266 is provided as an anti-windup circuit. As an example, the saturation circuit 266 is a clipping circuit that clips the signal level received from the summing node 264 just below the level at which the PZT driver 154 is saturated. The clipped output of saturation circuit 266 is provided to delay circuit 268 and summing node 272. Delay unit 268 provides a feedback output, via constant gain member 274, to summing node 264. The output of delay unit 268 also provides to the inverting input of summing node 272 via a constant gain member 270. The output of summing node 272 is provided to PZT driver circuit 154.

도 10-1 과 10-2는 지연 회로(252)에 대한 보드 플롯과 위상 각각의 도면이다. 이 도면은 지연회로(252) 전달 함수의 로그 폭이 관련 주파수에서 10단위 경사당 -20dB을 갖는다.10-1 and 10-2 are diagrams of board plots and phases for delay circuit 252, respectively. This figure shows that the log width of the delay circuit 252 transfer function has -20 dB per 10 units of slope at the relevant frequency.

도 10-3 과 10-4는 이득 부재(262)의 입력(즉, 지연 회로(252)의 입력)으로부터 노치된 PES 필터(158)의 출력까지의 전달 함수에 대한 것이며, 피드백 경로 내에 포함되는 미분기(160)를 가지며, 노치 필터(158)의 전달 함수가 PZT 마이크로액추에이터 내의 스웨이 모드(sway mode)를 간단하게 소거하는 것을 합산하는 것을가정하는 보드 플롯과 위상도를 도시한다. 전달 함수의 로그 폭은 마이크로액추에이터가 이득 주파수에 거의 응답하지 않도록 매우 낮은 주파수에서 일정하여 이득은 낮은 주파수로 유지된다.10-3 and 10-4 are for the transfer function from the input of the gain member 262 (ie, the input of the delay circuit 252) to the output of the notched PES filter 158, which is included in the feedback path. The board plot and phase diagram are shown with a differentiator 160, assuming that the transfer function of notch filter 158 sums up simply canceling the sway mode in the PZT microactuator. The logarithmic width of the transfer function is constant at very low frequencies such that the microactuator hardly responds to the gain frequency so that the gain remains at a low frequency.

PZT 마이크로액추에이터가 포화에 접근함에 따라서, 잔류 회로는 VCM 경로를 단순화한다. 도 10-5와 10-6은 VCM 경로에 대한, 각각의, 개방 루프 보드 플롯과 위상도이다. 도 10-5에 도시된 보드 플롯은 이러한 경로가 안정한 것을 도시한다. 따라서, 만약 PZT 액추에이터가 포화되더라도, 제어기는 안정할 것이다.As the PZT microactuator approaches saturation, the residual circuit simplifies the VCM path. 10-5 and 10-6 are respective open loop board plots and phase diagrams for the VCM path. The board plots shown in Figures 10-5 show that this path is stable. Thus, even if the PZT actuator is saturated, the controller will be stable.

배경 기술에서 언급한 것처럼, 메스너는 이중 스테이지 액추에이터에 대하여, 두개의 경로가 구조적으로 간섭하기 위하여, 두 개의 경로는 두개의 경로가 대략 동일한 이득을 갖는 지점에서 120 도보다 작은 위상차를 가져야 한다고 언급했다. 본 발명의 회로에 따라서, 스위치(260)의 출력은 두 개의 경로를 가지며, 하나는 PZT 경로를 통하고, 하나는 VCM 경로를 통한다. 낮은 주파수에서, VCM 경로는 우세하다(dominate). (대략 초당 2500 라디안의) 중간 주파수에서 두 개의 경로는 대략 같은 이득을 갖는다. 이런 점에서, 두 개의 경로 사이의 위상차는 구조적인 간섭을 얻도록 대략 120도 보다 작아야 한다. 이러한 각 주파수 상에서, PZT 경로는 우세하다. 도 10-7과 10-8은 스위치(260)의 출력으로부터, 노치 필터(158)의 출력까지의 전달 함수에 대한 보드 플롯과 위상도를 도시한다. 두 개의 경로는 동시에 구동되고 적당한 위상 마진이 얻어진다.As mentioned in the background, Messner noted that for a dual stage actuator, in order for the two paths to interfere structurally, the two paths must have a phase difference less than 120 degrees at the point where the two paths have approximately the same gain. . According to the circuit of the present invention, the output of the switch 260 has two paths, one through the PZT path and one through the VCM path. At low frequencies, the VCM path dominates. At intermediate frequencies (approximately 2500 radians per second), the two paths have approximately the same gain. In this regard, the phase difference between the two paths should be less than approximately 120 degrees to obtain structural interference. On each of these frequencies, the PZT path is dominant. 10-7 and 10-8 show board plots and phase diagrams for the transfer function from the output of switch 260 to the output of notch filter 158. Both paths are driven simultaneously and a suitable phase margin is obtained.

회로(252)에 대한 전체 개방 루프 보드 플롯이 도 10-9에 도시되어 있고, 위상도가 도 10-10에 도시되어 있다. 0dB 교차점에서, 상당량의 위상 마진이 있다.따라서, 본 발명에는 PZT 드라이버의 종결(또는 포화)을 방지하고, 긴 검색 동작을 수용하도록 PZT 경로의 민감한 응답을 수정하는 것이 제공되며, 120 도보다 작지 않은 0dB 교차점에서 VCM과 PZT 경로 사이의 위상차가 제공된다. 잔류 회로 부재는 간단하게 설명될 수 있다. 도 9는 미분기(160)이 합산 노드(300,302), 이득 부재(304,306) 그리고 지연 유닛(308)을 포함하는 것을 도시한다. 미분기(160)에 대한 보드 플롯과 위상도가 상기에서 도시되고 설명되었다.A full open loop board plot for circuit 252 is shown in FIGS. 10-9 and a phase diagram is shown in FIGS. 10-10. At the 0 dB crossover point, there is a significant amount of phase margin. Thus, the present invention is provided to prevent termination (or saturation) of the PZT driver, and to modify the sensitive response of the PZT path to accommodate long search operations, which is less than 120 degrees. At the 0 dB crossover point, the phase difference between the VCM and PZT paths is provided. The residual circuit member can be described simply. 9 shows that differentiator 160 includes summing nodes 300, 302, gain members 304, 306 and delay unit 308. Board plots and phase diagrams for the differentiator 160 are shown and described above.

PZT 드라이버(154)는 양자화기(310), 디지털 아날로그(DAC) 이득 스테이지(312), 0차 고정 회로(314), 그리고 활동 드라이버 회로(actual driver circuit)(316)를 포함한다. 양자화기(310)는 지연 회로(252)로부터의 입력을 양자화하고 이득 스테이지(312)와 0차 고정 회로(314)를 통해 드라이버(316)에 제공한다. 드라이버(316)은 디지털 입력 신호를 아날로그 전압 출력 신호로 변환하고 PZT 마이크로액추에이터에 제공한다. VCM 드라이버(156)은 양자화기(318), DAC 이득 부재(320), 0차 고정 회로(322), 그리고 활동 드라이버(324)를 포함한다. 이들 부재들은 부재(310,312,314)와 유사한 방식으로 동작하고 아날로그 신호는 VCM에 인가된다.PZT driver 154 includes a quantizer 310, a digital analog (DAC) gain stage 312, a zeroth order fixed circuit 314, and an active driver circuit 316. Quantizer 310 quantizes the input from delay circuit 252 and provides it to driver 316 through gain stage 312 and zero order lock circuit 314. The driver 316 converts the digital input signal into an analog voltage output signal and provides it to a PZT microactuator. The VCM driver 156 includes a quantizer 318, a DAC gain member 320, a zero order lock circuit 322, and an active driver 324. These members operate in a similar manner as the members 310, 312, 314 and an analog signal is applied to the VCM.

비례적분기(166)은 스위치(330), 합산 노드(332,334,336), 다수의 입력 회로 단계(338,340,342), 스위치(350,352), 이득 부재(354) 그리고 지연 부재(356)를 포함한다.Proportional integrator 166 includes a switch 330, summing nodes 332, 334, 336, a number of input circuit steps 338, 340, 342, switches 350, 352, a gain member 354, and a delay member 356.

도 11-3과 11-4는 목표 트랙으로부터 판독 헤드의 거리 대 속도 및 전류를 도시한다. 비례적분기(166)에서, 스위치(330,350,352)는 트랙 검색, 트랙 안착 그리고 트랙 추종에 대한 세 가지 다른 루프를 수용하도록 구성된다. 트랙 추종 모드를 위하여, 프로파일 생성기(170)의 스위치(260)는 일정한 이득 부재(258)를 선택한다. 스위치(352)는 이득 부재(354)의 출력을 선택하고, 스위치(350)은 합산 노드(164)의 출력을 선택한다. 비례적분기(166)에 대한 보드 플롯 및 위상도는 도 12-1과 12-2에 의하여, 각각, 도시된다.11-3 and 11-4 show the distance versus speed and current of the read head from the target track. In proportional integrator 166, switches 330, 350 and 352 are configured to accommodate three different loops for track search, track seating and track following. For the track following mode, the switch 260 of the profile generator 170 selects a constant gain member 258. Switch 352 selects the output of gain member 354, and switch 350 selects the output of summing node 164. Board plots and phase diagrams for proportional integrator 166 are shown, respectively, by FIGS. 12-1 and 12-2.

트랙 안착 모드에서, 스위치(260)는 일정한 이득 부재(258)의 출력을 선택하고, 스위치(352)는 0 입력을 선택하며 또한 스위치(350)은 0 입력을 선택한다. 스위치(330)은 유닛 지연 (356)에 바이어스 값을 가한다. 바이어스 값은 케이블 바이어스와 함께 비례적분기(166)를 초기화하여 트랙 추종 모드동안 용이하게 인가될 수 있게 한다.In track seating mode, switch 260 selects the output of constant gain member 258, switch 352 selects the zero input and switch 350 selects the zero input. The switch 330 applies a bias value to the unit delay 356. The bias value initializes proportional integrator 166 with cable bias so that it can be easily applied during the track following mode.

트랙 검색 모드에서, 스위치들은 스위치(260)이 일정한 이득 블럭(258) 대신에 비선형 이득 스테이지(256)의 출력을 선택하는 것을 제외하고 트랙 안착 모드에서 처럼 동일하게 설정된다. 또한 입력 단계(342, 343)은 동일하고 도 9에 도시된 도면에서 원하는 트랙 위치(또는 목표 트랙 신호)를 나타낸다. 나머지 두 단계 함수(340,338)는 검색, 안착 그리고 트랙 추종에 대한 상기 언급된 구성 내에 비례적분기(155)를 배치한다.In the track search mode, the switches are set the same as in the track seat mode except that the switch 260 selects the output of the nonlinear gain stage 256 instead of the constant gain block 258. Input steps 342 and 343 are also identical and represent the desired track position (or target track signal) in the diagram shown in FIG. The remaining two step functions 340 and 338 place the proportional integrator 155 within the above mentioned configuration for searching, seating and track following.

노치 필터(158)는 공지된 방식으로 동작하고 PES 신호로부터 임의의 주파수(예시적으로 마이크로액추에이터 스웨이와 관련된 주파수)를 필터링한다. 도 13-1과 13-2는 노치 필터(158)에 대한 보드 플롯 및 위상도를 도시한다.Notch filter 158 operates in a known manner and filters arbitrary frequencies (eg, frequencies associated with microactuator sway) from the PES signal. 13-1 and 13-2 show board plots and phase diagrams for notch filter 158.

도 14-1과 14-2는 에러 함수에 대한 보드 플롯과 위상도를 도시한다. 에러함수의 로그 폭은 대략 초당 2000 라디안 내지 초당 대략 10,000로 매우 단조롭고 사실상 대략 초당 17,000-18,000 라디안 까지 네거티브를 유지하며 대략 초당 30,000 라디안 에서 피크된다. 이러한 수행은 종래 시스템 상에서 중요하게 개선된다.14-1 and 14-2 show board plots and phase diagrams for error functions. The logarithmic width of the error function is very monotonous, from about 2000 radians per second to about 10,000 per second, and actually remains negative at about 17,000-18,000 radians per second and peaks at about 30,000 radians per second. This performance is a significant improvement over conventional systems.

도 15-20은 실시예 100트랙 검색 동작에 대한 시간 도메인 플롯이다. 이 단계는 모든 플롯 15-20 상에서 표신된 일 밀리초에서 개시된다. 도 15는 밀리초의 시간에 대하여 플롯된 트랙의 위치 에러 표본(PES)을 도시한다. 도 16은 밀리초의 시간에 대하여 플롯된 트랙 증가의 트랙 에러를 도시한다. 도 17은 밀리초의 시간에 대하여 초당 트랙 내의 데이터 헤드의 속도 특성을 도시한다. 도 18은 밀리초의 시간에 대하여 플롯된 초당 트랙 내의 속도 타코미터 출력을 도시한다. 도 19는 밀리초의 시간에 대하여 플롯된 보이스 코일 모터 전류를 도시하고, 도 20은 밀리초의 시간에 대하여 플롯된 PZT 전압을 도시한다. 마이크로액추에이터가 완전히 연장되는 것을 의미하는, PZT 전압의 포화가 도 20에서 나타날 수 있다. 따라서, 마이크로액추에이터는 우선 트랙에 도달하고 다음에 목표 트랙의 중심 상에 개괄 액추에이터의 리마인더(reminder)를 천천히 당긴다.15-20 are time domain plots for the Example 100 track search operation. This step is initiated at one millisecond represented on all plots 15-20. 15 shows a position error sample (PES) of tracks plotted against time in milliseconds. 16 shows the track error of track increment plotted against time in milliseconds. 17 shows the speed characteristic of the data head in tracks per second over milliseconds of time. FIG. 18 shows the speed tachometer output in tracks per second plotted against time in milliseconds. FIG. 19 shows voice coil motor current plotted against millisecond time, and FIG. 20 shows PZT voltage plotted against time in millisecond. Saturation of the PZT voltage, which means that the microactuator is fully extended, can be seen in FIG. 20. Thus, the microactuator first reaches the track and then slowly pulls the reminder of the general actuator onto the center of the target track.

본 발명에서, 서보 제어기는 디드크 드라이브(110) 내의 서보 시스템을 제어한다. 서보 시스템(250)은 개괄 액추에이터(120)와 적어도 하나의 미세 액추에이터(127)를 갖는다. 액추에이터는 디스크(112)의 표면에 관련한 데이터 헤드(116)(또는 해당 트랜스듀서)을 이동시키도록 데이터 헤드(116)에 연결되어 있다. 서보 제어기는 목표 트랙 신호 그리고 에러신호를 수신하는 비례적분기(166)을 포함하고, 임의의 동작 모드에서, 에러 신호와 목표 트랙 신호에 기반한 출력 신호를 제공한다. 프로파일 생성기(170)은 목표 트랙 신호에 기반한 프로파일 신호 그리고, 임의의 동작 모드에서, 활동 또는 측정된 트랙 신호과 비례적분기(166)으로부터의 출력을 제공한다. 개괄 액추에이터(120)는 프로파일 신호에 기반하여 구동된다. 필터 부재(252)는 프로파일 생성기(170)에 연결되고 필터링된 프로파일 신호를 제공하는 프로파일 신호를 필터링한다. 미세 액추에이터(127)은 필터링된 프로파일 신호에 기반하여 구동된다.In the present invention, the servo controller controls the servo system in the disc drive 110. Servo system 250 has an overview actuator 120 and at least one fine actuator 127. The actuator is connected to the data head 116 to move the data head 116 (or its transducers) relative to the surface of the disk 112. The servo controller includes a proportional integrator 166 that receives the target track signal and the error signal and, in any mode of operation, provides an output signal based on the error signal and the target track signal. Profile generator 170 provides a profile signal based on the target track signal and, in any mode of operation, the output from proportional integrator 166 with the active or measured track signal. The overview actuator 120 is driven based on the profile signal. The filter member 252 is connected to the profile generator 170 and filters the profile signal providing the filtered profile signal. The fine actuator 127 is driven based on the filtered profile signal.

노치 필터(158)는 시드위치와 목표 트랙 중심 사이의 차이를 지시하는 위치에러 신호를 수신하고 에러 신호를 제공하도록 노치 주파수를 필터링한다. 미분기 부재(160)은 노치 필터(158)에 연결되고 에러 신호를 미분한다. 개괄 액추에이터는 프로파일 신호와 미분기 신호의 조합에 기반하여 구동된다.Notch filter 158 receives a position error signal indicating a difference between the seed position and the target track center and filters the notch frequency to provide an error signal. Differential member 160 is coupled to notch filter 158 and differentiates the error signal. Outline The actuator is driven based on a combination of profile and differential signals.

일 실시예에서, 필터 부재는 동작 주파수 범위를 통해 미분기에 관련한 이득을 오프셋 구성된다. 일 실시예에서, 주파수 범위는 초당 대략 20,000 라디안 이하이며, 대략 초당 7000내지 대략 초당 12,000 라디안이 될 수 있다.In one embodiment, the filter element is configured to offset the gain relative to the differentiator through the operating frequency range. In one embodiment, the frequency range is less than or equal to about 20,000 radians per second, and may be from about 7000 to about 12,000 radians per second.

일 실시예에서, 미분기(160)는 동작 주파수 범위 상의 초당 10단위 라디안당 대략 20dB의 경사를 가지며, 필터 부재(252)는 동작 주파수 범위 상의 초당 10단위 라디안당 대략 -20dB의 경사를 갖는다.In one embodiment, the differentiator 160 has a slope of approximately 20 dB per 10 unit radians per second over the operating frequency range and the filter element 252 has a slope of approximately -20 dB per 10 unit radians per second over the operating frequency range.

미세 액추에이터(127)은 필터링된 신호를 수신하고 필터링된 신호에 기반하여 미세 액추에이터(127)를 구동하는 미세 액추에이터 드라이버(154)를 포함한다. 필터 부재(252)는 미세 액추에이터 드라이버(154)의 포화 레벨에 기반한 필터링된프로파일 신호의 레벨을 클램핑하도록 구성된 클램핑 부재(266)을 포함한다.The fine actuator 127 includes a fine actuator driver 154 that receives the filtered signal and drives the fine actuator 127 based on the filtered signal. Filter member 252 includes a clamping member 266 configured to clamp the level of the filtered profile signal based on the saturation level of the fine actuator driver 154.

비록 본 발명이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상과 범위에 벗어나지 않고 구조와 실시을 변화시킬 수 있다.Although the present invention has been described in connection with the preferred embodiment, those skilled in the art can change the structure and implementation without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (10)

디스크 드라이브 내의 서보 시스템을 제어하는 서보 제어기로서,A servo controller that controls a servo system in a disk drive, 개괄 액추에이터와 적어도 하나의 미세 액추에이터를 포함하는데, 상기 액추에이터들은 상기 디스크 드라이브 내의 디스크 표면과 관련하여 데이터 헤드를 이동시키도록 상기 데이터 헤드에 연결되며:An overview actuator and at least one fine actuator, the actuators being coupled to the data head to move the data head relative to the disk surface within the disk drive: 목표 트랙을 지시하는 목표 트랙 신호, 활동 헤드 위치를 지시하는 측정된 트랙 신호, 그리고 상기 목표 트랙에 관련한 헤드 위치를 지시하는 에러신호를 수신하며, 검색 모드동안, 상기 측정된 트랙 신호와 상기 목표 트랙 신호에 기반하고, 안착 모드동안, 상기 목표 트랙 신호, 상기 에러 신호 그리고 적분 바이어스 신호에 기반한 PI 출력 신호를 제공하는 비례적분기(PI);Receive a target track signal indicative of a target track, a measured track signal indicative of an active head position, and an error signal indicative of a head position relative to the target track, and during the search mode, the measured track signal and the target track A proportional integrator (PI) that is based on the signal and provides a PI output signal based on the target track signal, the error signal and the integral bias signal during the seating mode; PI 출력 신호에 기반한 프로파일 신호를 제공하는 프로파일 생성기 부재를 포함하는데, 상기 개괄 액추에이터는 상기 프로파일 신호에 기반하여 구동되며; 및A profile generator member for providing a profile signal based on a PI output signal, wherein the general actuator is driven based on the profile signal; And 상기 프로파일 생성기에 연결되고 감소된 낮은 코너 주파수를 갖는 필터링된 프로파일 신호를 제공하는 상기 프로파일 신호를 필터링하는 필터 부재를 포함하며, 상기 미세 액추에이터는 상기 필터링된 프로파일 신호에 기반하여 구동되는 서보 제어기.And a filter member coupled to the profile generator for filtering the profile signal to provide a filtered profile signal having a reduced low corner frequency, wherein the fine actuator is driven based on the filtered profile signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 헤드 위치와 상기 목표 트랙 사이의 거리를 지시하는 위치 에러 신호를수신하고 상기 에러 신호를 제공하도록 노치 주파수를 필터링하는 노치 필터; 및A notch filter receiving a position error signal indicative of a distance between the head position and the target track and filtering a notch frequency to provide the error signal; And 상기 노치 필터에 연결되고, 미분기 신호를 제공하도록 에러 신호를 미분하는 미분기 부재를 더 포함하며, 상기 개괄 액추에이터는 상기 프로파일 신호와 상기 미분기 신호의 조합에 기반하여 구동되는 것을 특징으로 하는 서보 제어기.And a differentiator member coupled to the notch filter and differentially differentiating an error signal to provide a differentiator signal, wherein the general actuator is driven based on a combination of the profile signal and the differentiator signal. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 필터 부재는 동작 주파수 범위를 통해 상기 미분기와 관련하여 이득을 오프셋하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 서보 제어기.And the filter member is configured to offset the gain with respect to the differentiator through an operating frequency range. 제 3 항에 있어서, 상기 동작 주파수 범위는 대략 초당 20,000 라디안 이하인 것을 특징으로 하는 서보 제어기.4. The servo controller of claim 3 wherein the operating frequency range is less than or equal to approximately 20,000 radians per second. 제 4 항에 있어서, 상기 동작 주파수 범위는 대략 초당 7000 라디안 내지 대략 초당 12000 라디안인 것을 특징으로 하는 서보 제어기.5. The servo controller of claim 4 wherein the operating frequency range is about 7000 radians per second to about 12000 radians per second. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 액추에이터는 상기 필터링된 프로파일 신호를 수신하고 상기 필터링된 프로파일 신호에 기반하여 상기 미세 액추에이터를 구동하는 미세 액추에이터를 포함하며, 상기 필터 부재는 상기 미세 액추에이터 드라이버의 포화 레벨에 기반하여 상기 필터링된 프로파일 신호의 레벨을 클램핑하도록 구성된 클램핑 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어기.The micro actuator of claim 1, wherein the micro actuator includes a micro actuator configured to receive the filtered profile signal and to drive the micro actuator based on the filtered profile signal, wherein the filter member is disposed at a saturation level of the micro actuator driver. And a clamping member configured to clamp the level of the filtered profile signal based thereon. 제 3 항에 있어서, 상기 미분기는 상기 동작 주파수 범위 상에서 대략 초당 라디안의 10단위당 20데시벨(dB)의 경사를 가지며, 상기 필터 부재는 상기 동작 주파수 범위 상에서 대략 초당 라디안의 10단위당 -20데시벨(dB)의 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 서보 제어기.4. The method of claim 3, wherein the differentiator has a slope of approximately 20 decibels per 10 units of radian per second over the operating frequency range, and the filter element is approximately -20 decibels per 10 units of radian per second over the operating frequency range. Servo controller having a slope of). 제 8 항에 있어서, 상기 필터 부재는 지연 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 제어기.9. The servo controller of claim 8, wherein the filter member comprises a delay circuit. 디스크 드라이브 내의 디스크 상의 디스크 표면과 관련하여 데이터 헤드의 위치 설정을 제어하는 서보 시스템으로서,A servo system that controls the positioning of a data head relative to a disk surface on a disk in a disk drive, 상기 데이터 헤드를 이동시키도록 상기 데이터 헤드에 연결되는 개괄 액추에이터;An overview actuator coupled to the data head to move the data head; 상기 개괄 액추에이터와 관련하여 상기 데이터 헤드를 이동시키도록 상기 데이터 헤드에 연결되는 미세 액추에이터; 및A fine actuator coupled to the data head to move the data head in relation to the general actuator; And 미세 액추에이터 제어 부재와 개괄 액추에이터 제어 부재를 갖는 제어 시스템을 포함하며, 상기 미세 및 개괄 액추에이터 제어 부재는 상기 두 개의 미세 및 개괄 액추에이터 제어 부재가 동일한 이득을 갖는 주파수에서, 트랙 검색 동작동안 상기 미세 및 개괄 액추에이터 제어 부재 출력 사이의 위상차가 대략 120 도 이하가 되도록 구성되는 서보 시스템.And a control system having a fine actuator control member and an overview actuator control member, wherein the fine and outline actuator control members comprise the fine and outline actuators during a track search operation at a frequency at which the two fine and outline actuator control members have the same gain. A servo system configured to have a phase difference between the actuator control member outputs to be approximately 120 degrees or less. 제 9 항에 있어서, 상기 서보 시스템은The system of claim 9, wherein the servo system is 목표 트랙을 지시하는 목표 트랙 신호, 그리고 현재의 헤드 위치에 대응하는 활동 트랙을 지시하는 측정된 트랙 신호를 수신하며, 트랙 검색동안, 상기 측정된 트랙 신호와 상기 목표 트랙 신호에 기반하여 PI 출력 신호를 제공하는 비례적분기(PI) 부재;Receive a target track signal indicative of a target track and a measured track signal indicative of an active track corresponding to the current head position, and during a track search, a PI output signal based on the measured track signal and the target track signal No proportional integrator (PI) to provide; 상기 PI 출력 신호에 기반하여 프로파일 신호를 제공하는 프로파일 생성기 부재를 포함하며, 상기 개괄 액추에이터는 상기 프로파일 신호에 기반하여 구동되며; 및A profile generator member for providing a profile signal based on the PI output signal, wherein the general actuator is driven based on the profile signal; And 상기 프로파일 생성기에 연결되고 필터링된 프로파일 싱호를 제공하도록 필터링하는 필터 부재를 더 포함하며, 상기 미세 액추에이터는 상기 필터링된 프로파일 신호에 기반하여 구동되는 것을 특징으로 하는 서보 시스템.And a filter member coupled to the profile generator and filtering to provide a filtered profile signal, wherein the fine actuator is driven based on the filtered profile signal.
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