KR20020013976A - 적응형 가속도계 피드포워드 서보를 사용하는 디스크드라이브에 대한 방해 배제 - Google Patents

적응형 가속도계 피드포워드 서보를 사용하는 디스크드라이브에 대한 방해 배제 Download PDF

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존 씨. 모리스
더스틴 엠. 크반카라
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추후
시게이트 테크놀로지 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 디스크 드라이브(110)에서 판독/기록 헤드(116)의 위치에 대한 회전 진동의 영향을 감소시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 디스크 드라이브 몸체부(110)의 회전 가속도는 감지되어 회전 진동의 영향을 상쇄시키기 위한 피드포워드 신호를 생성하는 적응형 필터(230, 232)에 인가된다. 적응형 필터(230, 232)는 회전 가속도 신호(224), 서보 시스템의 위치 에러 신호(212) 및 실제 위치 신호(208)와 피드포워드 신호(234)를 관련시키는 전달 함수에 기초하여 파라미터를 조정한다. 실제 위치 신호를 피드포워드 신호와 관련시키는 전달 함수의 플랜트 평가는 오프라인으로 결정되며, 동작 동안 파라미터의 조정시 적응형 필터(230, 232)에 의한 사용을 위해 저장된다.

Description

적응형 가속도계 피드포워드 서보를 사용하는 디스크 드라이브에 대한 방해 배제{DISTURBANCE REJECTION FOR DISC DRIVES USING ADAPTIVE ACCELEROMETER FEEDFORWARD SERVO}
디스크 드라이브는 디스크 상에 형성된 동심 트랙을 따라 정보를 판독 및 기록한다. 디스크 상에 특정 트랙을 위치 설정하기 위해, 디스크 드라이브는 통상적으로 디스크 상에 내장된 서보 영역을 사용한다. 이러한 내장된 영역은 특정 트랙 위에 헤드를 위치시키기 위해 서보 서브 시스템에 의해 사용된다. 이러한 서보 영역은 디스크 드라이브가 생산될 때 디스크 상에 기록되며, 그 후 위치를 결정하기 위해 디스크 드라이브에 의해 간단하게 판독된다. 서보 시스템은 특정 샘플링 속도에서 특정 트랙과 관련한 판독/기록 헤드의 위치를 샘플링하여 헤드의 위치를 조정한다.
통상적인 서보 시스템에서, 소정의 트랙과 관련한 판독/기록 헤드의 실제 위치가 감지되어 헤드의 바람직한 위치와 비교된다. 실제 위치와 소정 위치 사이의차이를 나타내는 위치 에러 신호(PES)가 서보 제어기에 제공된다. 위치 에러 신호값에 기초하여, 서보 제어기는 서보 제어 신호를 증폭시키는 전력 증폭기 및 보이스 코일 모터로 서보 제어 신호를 제공한다. 보이스 코일 모터는 보이스 코일 모터과 관련한 증폭된 제어 신호의 인가에 응답하여 움직이는 엑추에이터에 결합된다. 판독/기록 헤드를 유지시키는 엑추에이터 암은 엑추에이터에 결합된다. 이런 식으로, 서보 제어기는 디스크 표면 상의 특정 트랙과 관련하여 판독/기록 헤드의 위치를 제어한다.
자기 디스크 드라이브의 면적 밀도가 증가함에 따라, 특히 외부 진동이 있는 곳에서 트랙 추적시 보다 정밀한 위치 제어가 요구된다. 병진 진동으로 인해 디스크 드라이브가 영향받는 것을 감소시키기 위해, 통상적으로 안정된 기계적 엑추에이터가 사용된다. 그러나, 엑추에이터는 데이터를 액세스 하기 위해 자유롭게 축 회전을 해야 하기 때문에, 회전축과 평행한 축 주위의 회전 진동의 영향은 중요할 수 있다. 통상적으로, 이러한 회전 진동은 다른 엑추에이터 어셈블리가 하나의 트랙에서 다른 트랙으로 탐색 중인 있는 경우, 동일한 드라이브의 또다른 보이스 코일 모터/엑추에이터 어셈블리에 의해 발생된 진동 에너지에 의해 생성된다. 이러한 회전 진동은 위치 에러의 반복적이지 않은 런아웃(NRRO : non-repeatable runout)을 초래할 수 있다.
많은 연구원들이 방해 배제를 위해 가속도계 사용에 관한 가능성을 연구하였다. 행크스(Hanks)는 방해를 감소시키기 위해 디스크 드라이브 어셈블리에 장착된 가속도계를 사용할 것을 제안(미국 특허 5,299,075)하였다. 오프 라인으로 결정되는 일정한 단일 이득은 보이스 코일 모터에 가속도계 신호를 공급하는데 사용된다. Abramovitch는 단일 이득의 값을 계산하기 위해 최소 평균 제곱(LMS : least mean square) 적응 알고리즘을 사용했다. 디스크 드라이브과 관련한 어떠한 플랜트 평가도 시도되지 않았다. Abramovitch, Daniel Y., "Rejecting Rotational Disturbances on Small Disk Drives Using Rotational Accelerometers", Control Engineering Practice, vol. 5, no. 11, Nov 1997, p1517-1524. Kempf는 판독 렌즈의 초점 길이를 제어하기 위해 콤팩드 디스크 플레이어에 가속도계를 사용하였다. 필터링된-x LMS 적응 알고리즘은 제어기 파라미터에 적용된다. Kempf, C.J., Design of Servo System for Disturbance Rejection and Applications to Disk File Storage Systems, Ph.D.thesis, University of California at Berkeley, 1994.
본 발명은 상기한 문제점 외에 여러 문제점에 대한 해를 제공하며 종래기술과 비교하여 장점을 제공한다.
본 발명은 통상적으로 디스크 드라이브 데이터 저장 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 디스크 표면과 관련한 판독/기록 헤드의 위치에 대한 회전 진동의 영향을 감소시키는 것에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 적절한 디스크 드라이브(110)의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적응형 제어기를 갖는 디스크 드라이브 서보 메카니즘의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적응형 피드포워드 제어 구성을 갖는 서보 시스템의 개략도이다.
도 4는 통상적인 LMS 적응형 필터 구성의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 판독/기록 헤드의 위치에 대한 회전 진동의 영향을 감소시키는 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 디스크 표면에 대하여 판독/기록 헤드의 위치에 대한 회전 진동의 영향을 감소시키기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예는 판독/기록 헤드의 위치에 대해 회전 진동의 영향을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법에 따라, 디스크 드라이브 몸체부의 회전 가속도가 측정된다. 측정된 회전 가속도를 나타내는 회전 가속도 신호가 적응형 필터에 제공된다. 적응형 필터는 위치 에러 신호를 수신하고, 회전 진동에의해 발생된 판독/기록 헤드 위치에 대한 방해를 상쇄시키기 위해 계산된 피드포워드 신호를 생성하기 위해 적용된다. 적응형 필터는 디스크 표면과 관련한 판독/기록 헤드의 실제 위치를 나타내는 실제 위치 신호와 관련한 회전 가속도 신호, 위치 에러 신호 및 전달 함수에 기초한 자신의 파라미터를 피드포워드 신호로 조정한다. 피드포워드 신호는 서보 루프에 제공된다. 실제 위치 신호와 피드포워드 신호를 관련시키는 전달 함수는 오프라인으로 평가되며, 동작 동안 적응형 필터에 의한 액세스를 위해 메모리에 저장된다.
본 발명의 또다른 실시예는 엑추에이터 어셈블리, 서보 제어기, 회전 가속도 센서, 적응형 필터 및 컴퓨터 저장 매체를 포함하는 디스크 드라이브 서보 시스템에 관한 것이다. 엑추에이터 어셈블리는 디스크 표면에 대해 판독/기록 헤드를 위치 설정한다. 서보 제어기는 디스크 표면과 관련한 판독/기록 헤드의 실제 위치와 판독/기록 헤드의 원하는 위치 사이의 차이를 나타내는 위치 에러 신호를 수신한다. 다음으로, 서보 제어기는 위치 에러 신호의 값에 기초하여 엑추에이터 어셈블리로 서보 제어 신호를 제공한다. 회전 가속도 센서는 디스크 드라이브 몸체부의 회전 가속도를 측정하고, 측정된 회전 가속도를 나타내는 회전 가속도 신호를 생성한다. 적응형 필터는 회전 가속도 신호 및 위치 에러 신호를 수신하고, 엑추에이터 어셈블리에 피드포워드 신호를 제공한다. 피드포워드 신호는 회전 진동으로 인해 발생된 판독/기록 헤드 위치에 대한 방해를 상쇄시키기 위해 적용된다. 적응형 필터는 디스크 표면과 관련한 판독/기록 헤드의 실제 위치를 나타내는 실제 위치 신호와 관련한 회전 가속도 신호, 위치 에러 신호 및 전달 함수에 기초한 자신의파라미터를 피드포워드 신호로 조정한다. 컴퓨터 저장 매체는 실제 위치 신호와 피드포워드를 관련시키는 전달 함수의 미리 설정된 플랜트 평가를 유지하며, 플랜트 평가는 오프라인으로 결정된다.
본 발명의 이러한 다양한 특징 및 장점은 이하의 설명 및 도면을 참조하여 보다 명확할 것이다.
도 1은 통상적인 디스크 드라이브의 평면도이다. 디스크 드라이브(110)는 디스크 클램프(114)에 의해 스핀들 모터(미도시)에 장착된 디스크 팩(112)을 포함한다. 일 실시예에서, 디스크 팩(112)은 중심축(115) 주위를 함께 회전하기 위해 장착된 복수의 디스크를 포함한다. 데이터가 저장된 각각의 디스크 표면은 디스크 드라이브(110)의 엑추에이터(118)에 장착된 헤드 짐벌 어셈블리(HGA)(116)를 갖는다. 도 1에 도시된 엑추에이터 어셈블리는 로터리 이동 코일 엑추에이터로 알려진 타입이며 통상적으로 120으로 도시된 보이스 코일 모터를 포함한다. 보이스 코일 모터(120)는 디스크 드라이브(110) 내에 설치된 전자회로의 제어에 의해 디스크 표면 상의 원하는 데이터 트랙 위에 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 위치시키기 위해 부착된 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 가진 엑추에이터(118)를 회전축(121) 주위로 회전시킨다.
보다 상세하게는, 엑추에이터(118)는 통상적으로 헤드 짐벌 어셈블리(116)가 디스크 팩(112)의 디스크 표면 상의 트랙 중 원하는 트랙 상에 위치하게 하는 호(119)를 따라 헤드 짐벌 어셈블리(116)를 회전시키기 위해 축(121) 주위를 축회전한다. 헤드 짐벌 어셈블리(116)는 디스크의 최내측 반경에 위치한 트랙으로부터 최외측 반경에 위치한 트랙으로 이동될 수 있다. 각 헤드 짐벌 어셈블리(116)는 슬라이더가 디스크의 형태를 따라갈 수 있도록 로드빔(load beam)과 관련한 슬라이더를 원상 복귀하도록 지지하는 짐벌을 갖는다. 차례로, 슬라이더는 하나 이상의 트랜스듀서를 포함하며, 이는 슬라이더가 지나가는 디스크의 표면 상의 플럭스 반전을 엔코딩하고, 디스크의 표면으로부터 플럭스 반전을 판독하는데 사용된다.
본 발명은 진동이 있는 환경에서 동작시, 트랙 추적 서보 메카니즘의 외부 방해 배제 능력을 향상시키기 위해 가속도 신호를 사용하는 적응형 피드포워드 제어 설계를 제공한다. 미지의 방해 원동력을 필터링된-x LMS 적응 알고리즘에 매칭시킴으로써, 피드포워드 제어기는 외부 방해를 제거시킬 수 있다. 이는 회전 진동에 의해 유도된 반복적이지 않는 런아웃을 현저하게 감소시킨다.
본 발명은 단일 입력 단일 출력(SISO) 이산 시간 확률 시스템에 대해 논의될 것이다. 본 발명은 또한 다른 시스템에 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다. 모든 전달 함수 및 신호는 샘플링 시간 지표(k) 및 단위 지연 연산자(q-1)를 사용하여 표시된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 추가의 적응형 제어기를 가진 트랙 추적 모드에서의 디스크 드라이브 서보 메카니즘의 블록도이다. 엑추에이터 어셈블리 모델은 디지털-아날로그 컨버터(DAC)/전력 증폭기(P1)(200), 보이스 코일 모터(P2)(120), 엑추에이터(P3)(118)와 엑추에이터 암(P4)(206)을 포함한다. 주어진 트랙과 관련한 판독/기록 헤드의 실제 위치(ym)(208)가 감지되고 헤드의 원하는 위치(r)(210)와 비교된다. 실제 위치와 원하는 위치 사이의 차를 나타내는 위치 에러 신호(PES)(212)가 서보 제어기(214)에 제공된다. 위치 에러 신호(212)의 값에 기초하여, 서보 제어기(k)(214)는, 디지털 서보 제어 신호(216)를 아날로그 신호로 변환하고, 신호를 증폭하여 이를 보이스 코일 모터(120)에 공급하는 DAC/전력 증폭기(200)에 서보 제어 신호(216)를 제공한다. 보이스 코일 모터(120)는 보이스 코일 모터(120)로 증폭된 제어 신호가 인가되는 것에 응답하여 움직이는 엑추에이터(118)와 결합된다. 판독/기록 헤드를 유지시키는 엑추에이터 암(204)은 엑추에이터와 결합된다. 이런 식으로, 서보 제어기(214)는 디스크 표면 상의 특정 트랙과 관련한 판독/기록 헤드의 위치를 제어한다.
외부 토크 방해(wτ)(218)는 각각 미지의 원동력(G2)(220) 및 (G3)(222)을통해 엑추에이터(118)에 대한 토크 방해(d1) 및 헤드 위치에 대한 방해(d2)를 발생시킨다. 이는 또한 미지의 데크(G1)(226) 및 가속도계(S)(228)를 통해 각 가속도 신호(wrv)를 발생시킨다. 실시예에서, 가속도계(228)는 회전 진동에 의해 발생된 가속도 신호(224)를 측정하기 위해 디스크 드라이브 몸체부 상에 장착된다. 예로서, 가속도계(228)는 디스크 드라이브의 베이스 캐스팅 상에 장착된다. 외부 진동은 가속도계를 통해(228) 각 가속도 신호(wrv)(224)로 관찰된다. 따라서, 회전 진동 측정 신호(wrv)(224)는 외부 방해(d1및 d2)와 관련이 있다. 적응형 FIR 필터(F)(232)는 외부 방해(d1및 d2)를 제거하기 위해 회전 진동 측정(wrv)(224)로부터 피드포워드 신호(urv)를 발생시킨다. 위치 에러 신호(212) 및 회전 진동 측정 신호(224)는 적응 알고리즘(230)에서 튜닝하는 FIR 파라미터로 사용된다. 피드포워드 신호(urv)와 서보 제어기(214)로부터의 서보 제어 신호(u)(216)의 합은로 나타내며, 이는 DAC 및 전력 증폭기(200)로 공급된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적응형 피드포워드 제어 설계를 사용한 서보 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 2의 외부 토크 방해(wτ)(218)는 회전 진동 측정치(wrv)(224)로 대체되며, 이는 도 3에서 피드포워드 신호(234) 및 외부 방해(d(k))로 사용된다. 실제 어셈블리 모델(P)(300)은 디지털-아날로그 컨버터/전력 증폭기(P1)(200), 보이스 코일 모터(P2)(120), 엑추에이터(P3)(180) 및 엑추에이터 암(P4)(206)을 포함한다. 도 3에서 엑추에이터 어셈블리(P)(300)는 다음과 같이 표현된다.
식(1)
미지의 원동력(G)(302)은 다음과 같이 표현된다.
식(2)
위치 에러 신호(212)는 e(k)로 표시된다. 방해를 나타내는 항(d(k))은 헤드 위치에 대한 외부 진동의 전체 효과를 나타내며, 이는 다음과 같이 표현된다.
식(3)
도 3으로부터, 보조 피드포워드 신호(urv(k))(234) 및 외부 방해(d(k))는 동일한 소오스 입력(wrv)(224)을 갖는 발신(originating) 다뤄짐을 알 수 있다. 이들의 관계는 다음과 같이 표현된다.
식(4)
식(5)
도 2로부터 기준 입력이 r(k)=0일 경우, 위치 에러 신호(e(k))(212)는 다음과 같이 유도된다.
식(6)
식(4 및 5)을 식(6)에 대입하면, e(k)는 다음과 같이 된다.
식(7)
식(7)의 우변의 첫 번째 항은 위치 에러 신호(212)에 대한 외부 방해의 전체 효과이며, 두 번째 항은 적응형 피드포워드 설계로부터의 방해 제거를 나타낸다. 두 번째 항에서 적응형 필터(F(k,q-1))의 목적은 파라미터를 조정하여 첫 번째 항에서 미지의 방해 원동력을 추정하는 것이며, 최소 에러 레벨을 위해 미지의 방해 원동력을 제거하는 것이다. 따라서, 필터링된-x 최소 평균 제곱(LMS) 적응 알고리즘은 F(k, q-1)의 파라미터 적용을 위해 사용되며 이하에서 논의될 것이다.
본 발명의 실시예에서, LMS 적응형 필터는 Widrow and Hoff의 LMS 알고리즘에 의해 유도된 가변 계수 또는 탭 웨이트(tab weight)를 갖는 탭핑된 지연 라인이다. 이러한 알고리즘은 참조로서 사용되는 Adaptive Inverse Control, Bernard Widrow and Eugene Wallach, Prentice Hall, Inc. 1996에 기술된다. LMS는 최대 경사법(steepest decent)에 기초한 경사도 알고리즘(gradient algorithm)이다. 도 4는 통상적인 LMS 적응형 필터 설계의 블록도이며, 여기서 x(k)(404)는 입력 신호이며 e(k)(406)는 모델링된 에러 신호이다. 미지의 원동력(402)은 R(k, q-1)로 표시된다. N-탭 적응형 FIR 필터(F(k, q-1))에 대한 전달 함수는 다음 식으로 표현된다.
식(8)
여기서, 시간(k)에서 파라미터(fi(k)), 또는 탭 웨이트는 LMS 알고리즘을 통해 온라인으로 조정된다.
도 4로부터, 입력 신호(x(k))(404)와 모델링된 에러 신호(e(k))(406) 사이의 관계는 다음식으로 유도된다.
식(9)
적응형 FIR 필터(400)의 목적은 미지의 원동력(R)을 매칭시키기 위해 탭 웨이트를 조정하도록 입력 신호(404) 및 피드백 에러 신호(406)를 사용하는 것이며, 최소 평균 제곱 에러를 유도하는 것이다. 탭 웨이트의 갱신된 식은 다음과 같다.
식(10)
여기서, μ는 수렴율 및 최소 에러 레벨을 결정하는 일정한 이득이다.
도 2 및 3의 적응형 가속도계 피드포워드 설계에서 최소 에러에 도달하기 위해 도 4에 도시된 블록도를 적응시키기 위해, 필터링된-x LMS 적응 알고리즘인 변형된 설계가 필요하다. 이러한 설계는 통상적으로 전술된 Widrow and Wallach 연구에서 논의되었으며, 연구에서는 디스크 드라이브나 회전 가속도계와 관련한 설계가 전혀 논의되지 않았다. 도 3으로부터, 실제 위치 측정(ym(k)) 및 피드포워드 신호(urv(k)) 사이의 전달 함수(H)는 다음과 같이 유도될 수 있다.
식(11)
식(11)을 식(7)에 대입하면, e(k)는 다음과 같이 표현된다.
식(12)
식(12)을 식(9)과 비교하면, 만일 x(k)가,
식(13)
과 같이 정의되고, 식(10)에 도시된 파라미터 갱신된 식에 유용할 경우, 적응형 필터(F(k, q-1))는 미지의 원동력(-G/P)을 추적하기 위해 탭 웨이트를 조정할 수 있을 것이며, 외부 방해에 의해 발생된 위치 에러 신호(212)를 최소화 할 것이다. 본 발명에 따르면, H의 전달 함수는 온라인으로 계산되지 않는다. 오히려, H의 플랜트 평가는 오프라인으로 행해진다. 플랜트(H)의 주파수 응답은 오프라인으로 측정되며 연역적 평가()가 얻어진다. 이어 플랜트 평가()는 적응형 피드포워드 설계의 동작 동안, 메모리에 저장되고 적응형 알고리즘(230)에 의한 액세스를 위해 사용 가능하다. 실시예에서, 사용된 플랜트 평가()는 제 4 명령 시스템이며, 이는 상대적으로 온라인 구현을 위해 용이하다. 이어, 탭 웨이트의 갱신된 식에서 사용된 x(k) 신호는 식(13)에서 전달 함수(H)를 플랜트 평가()로 대체함으로써 온라인으로 사용가능하며
식(14)
로 된다.
식(12)에서 위치 에러 신호(e(k))는 또한 다음과 같이 변형된다.
식(15)
플랜트 평가()를 오프라인으로 결정하기 위한 대안은 제 2 적응형 필터를 사용함으로써 실시간 온라인으로 H를 결정하는 것이다. 그러나, 디스크 드라이브 서보 시스템은 통상적으로 복잡한 프로세스를 실행하기 위한 제한된 메모리 공간 및 시간을 갖는다. 실시간 온라인으로 전달 함수(H)를 결정하는 것은 상당히 많은 메모리 공간을 필요로 하며 매우 많은 시간을 소비한다. 필터링된-x LMS 알고리즘은 간단하고 적은 계산양을 필요로 하기 때문에 디스크 드라이브 응용에 있어서 관심을 집중시킨다. 이러한 이유는 일정한 적응 이득을 사용하고 어떠한 실시간 플랜트 식별도 갖지 않기 때문이다. H의 연역 평가를 사용하는 것은 적응의 목적에 위배될 수도 있음을 알아야 한다. 그러나, 심지어 조악한 H의 평가도 통상적으로 허용 가능하다는 것이 실험적으로 증명되었다. Adaptive Inverse Control, Widrow and Wallach. 필터링된-x LMS 알고리즘의 수렴을 위한의 조건은/H가 엄격하게 양의 실수라는 것이다.
실험적 시도에서, 본 발명의 필터링된-x LMS 적응형 가속도계 피드포워드 설계를 사용하는 디스크 드라이브는 상이한 회전 진동 프로파일에 영향을 받는다. 드라이브는 회전 진동에 의해 유도된 반복적이지 않은 런아웃에서 83% 감소라는 평균적인 개선을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 판독/기록 헤드의 위치에 대한 회전 진동의 영향을 감소시키기는 방법을 나타내는 흐름도이다. 단계(500)에서, 실제 위치 신호(208)를 피드포워드 신호(234)와 관련시키는 전달 함수(H)는 오프라인으로 평가된다. 단계(510)에서, 전달 함수의 플랜트 평가()는 동작동안 적응형 필터(230, 232)에 의한 액세스를 위해 메모리에 저장된다. 단계(520)에서, 디스크 드라이브 몸체부(110)의 회전 가속도가 측정된다. 단계(530)에서, 측정된 회전 가속도를 나타내는 회전 가속도 신호(224)가 적응형 필터(230, 232)에 제공된다. 적응형 필터(230, 232)는 위치 에러 신호(212)를 추가로 수신하기 위해 사용되며 회전 진동에 의해 발생된 판독/기록 헤드(116)에 대한 방해를 상쇄시키기 위해 계산된 피드포워드 신호(234)를 발생시킨다. 적응형 필터(230, 232)는 회전 가속도 신호(224), 위치 에러 신호(212) 및 플랜트 평가()에 기초한 자신의 파라미터를 조정한다. 단계(540)에서, 피드포워드 신호(234)는 서보 루프에 제공된다.
요약하면, 본 발명의 일 실시예는 디스크 드라이브(110)에서 판독/기록 헤드(116)의 위치에 대한 회전 진동의 영향을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 이 발명에 따라, 디스크 드라이브 몸체부(110)의 회전 가속도가 측정된다. 측정된 회전 가속도를 나타내는 회전 가속도 신호(224)가 적응형 필터(230, 232)에 제공된다. 적응형 필터(230, 232)는 위치 에러 신호(212)를 추가로 수신하기 위해 사용되며 회전 진동에 의해 발생된 판독/기록 헤드(116)에 대한 방해를 상쇄시키기 위해 계산된 피드포워드 신호(234)를 생성한다. 적응형 필터(230, 232)는 회전 가속도 신호(224), 위치 에러 신호(212) 및 실제 위치 신호(208)에 관련한 전달 함수(H)에 기초한 자신의 파라미터를 피드포워드 신호(234)에 대해 조정한다. 피드포워드 신호(234)는 서보 루프에 제공된다. 전달 함수(H)는 오프라인으로 평가되며 동작 동안 적응형 필터(230, 232)에 의한 액세스를 위해 메모리에 저장된다.
본 발명의 또다른 실시예는 엑추에이터 어셈블리(300), 서보 제어기(214), 회전 가속도 센서(228), 적응형 필터(230, 232) 및 컴퓨터 저장 매체를 포함하는 디스크 드라이브 서보 시스템에 관한 것이다. 엑추에이터 어셈블리(300)는 디스크 표면(112)과 관련한 판독/기록 헤드(116)를 위치 설정한다. 서보 제어기(214)는 디스크 표면(112)과 관련한 판독/기록 헤드(116)의 실제 위치와 판독/기록 헤드(116)의 소정 위치 사이의 차이를 나타내는 위치 에러 신호(212)를 수신한다. 이어, 서보 제어기(214)는 위치 에러 신호(212)의 값에 기초하여 엑추에이터 어셈블리(300)로 서보 제어 신호(216)를 제공한다. 회전 가속도 센서(228)는 디스크 드라이브 몸체부(110)의 회전 가속도를 측정하며 측정된 회전 가속도를 나타내는 회전 가속도 신호(224)를 생성한다. 적응형 필터(230, 232)는 회전 가속도 신호(224) 및 위치 에러 신호(212)를 수신하고 엑추에이터 어셈블리로 피드포워드 신호(234)를 제공한다. 피드포워드 신호(234)는 회전 진동에 의해 발생된 판독/기록 헤드 위치에 대한 방해를 상쇄시키기 위해 적용된다. 적응형 필터(230, 232)는 판독/기록 헤드(116) 회전 가속도 신호(234), 위치 에러 신호(212) 및 디스크 표면(112)과 관련한 판독/기록 헤드(116)의 실제 위치를 나타내는 실제 위치 신호(212)와 관련한 전달 함수(H)에 기초하여 피드포워드 신호(234)에 대해 자신의파라미터를 조정한다. 컴퓨터 저장 매체는 실제 위치 신호(208)와 피드포워드 신호(234)를 관련시키는 전달 함수의 소정의 플랜트 평가()를 유지시키며, 동작 동안 자신의 파라미터를 조정시 적응형 필터(230, 232)에 의한 사용을 위해 플랜트 평가()는 오프라인으로 결정된다.
본 발명의 다양한 실시예의 많은 특징 및 장점이 앞서 서술되었지만, 이는 일예에 불과하며, 다양한 변경이 덧붙인 청구항의 범위 내에서 행해질 수 있다. 예를 들어, 특정한 엘리먼트가, 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어나지 않고 실질적으로 동일한 기능을 유지하는 동안, 필터링된-x LMS 적응형 가속도계 피드포워드 설계를 위한 특정한 응용에 따라 변경될 수 있다. 게다가, 전술한 실시예가 자기 디스크 드라이브 시스템을 위한 필터링된-x LMS 적응형 가속도계 피드포워드 설계에 관한 것이지만, 본 발명의 영역 및 사상으로부터 벗어나지 않고 다른 시스템에 적용될 수 있음을 알 것이다.

Claims (20)

  1. 디스크 표면과 관련한 판독/기록 헤드의 실제 위치와 상기 판독/기록 헤드의 원하는 위치 사이의 차이를 나타내는 위치 에러 신호에 기초하여, 상기 디스크 표면과 관련한 상기 판독/기록 헤드를 위치 설정하는 서보 루프를 포함하는 디스크 드라이브 서보 시스템에서, 상기 판독/기록 헤드의 위치 설정에 대한 회전 진동의 영향을 감소시키는 방법으로서,
    (a) 상기 디스크 드라이브 몸체부의 회전 가속도를 측정하는 단계;
    (b) 상기 위치 에러 신호를 추가로 수신하고, 상기 회전 진동에 의해 발생된 상기 판독/기록 헤드 위치에 대한 방해를 상쇄시키는 피드포워드 신호를 생성하는 적응형 필터로 상기 측정된 회전 가속도를 나타내는 회전 가속도 신호를 제공하는 단계를 포함하는데,
    상기 적응형 필터는, 상기 회전 가속도 신호, 상기 위치 에러 신호, 및 상기 디스크 표면과 관련한 상기 판독/기록 헤드의 실제 위치를 나타내는 실제 위치 신호와 상기 피드포워드 신호를 관련시키는 전달 함수에 기초하여 조정할 수 있는 파라미터를 가지며,
    (c) 상기 서보 루프에 상기 피드포워드 신호를 제공하는 단계;
    (d) 상기 실제 위치 신호를 상기 피드포워드 신호와 관련시키는 전달 함수를 오프라인으로 평가하는 단계; 및
    (e) 동작 동안 상기 적응형 필터에 의한 액세스를 위해 메모리에 전달 함수의 값을 저장하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적응형 필터는 가변 탭 웨이트(tap weight)를 가진 탭핑된 지연 라인인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가변 탭 웨이트는 최소 평균 제곱 알고리즘에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 최소 평균 제곱 알고리즘은 최대 경사법에 기초한 경사도 알고리즘인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 적응형 필터의 전달 함수(F)는
    이며,
    여기서 q-1은 단위 지연 연산자이며, 시간(k)에서의 상기 탭 웨이트(fi(k))는 상기 최소 평균 제곱 알고리즘을 통해 온라인으로 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 탭 웨이트는
    과 같이 갱신되며, 여기서, e(k)는 상기 회전 가속도에 의해 발생된 상기 실제 방해와 상기 피드포워드 신호 사이의 차이이며, x(k)는 상기 적응형 필터에 대한 입력이며, μ는 수렴율 및 최소 에러 레벨을 결정하는 일정한 이득인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 적응형 필터로의 상기 입력(x(k))은이며, 여기서, wrv(k)는 상기 측정된 회전 가속도이며,(k, q-1)는 상기 실제 위치 신호를 상기 피드포워드 신호와 관련시키는 상기 전달 함수의 평가인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    이며,
    여기서, G는 상기 회전 진동에 의해 발생된 미지의 원동력이며, P는 상기 엑추에이터 어셈블리의 원동력이며, H는 상기 실제 위치 신호와 상기 피드포워드 신호를 관련시키는 전달 함수이며,는 상기 실제 위치 신호와 상기 피드포워드 신호를 관련시키는 상기 전달 함수의 평가인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 서보 루프는 상기 위치 에러 신호의 값에 기초하여 서보 제어 신호를 엑추에이터 어셈블리에 제공하는 서보 제어기를 포함하는데, 상기 엑추에이터 어셈블리는 상기 서보 제어 신호의 값에 기초하여 상기 판독/기록 헤드를 위치 설정하는데 적용되며, 상기 단계(c)는 상기 서보 제어 신호에 상기 피드포워드 신호를 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 디스크 표면과 관련한 판독/기록 헤드를 위치 설정하는 엑추에이터 어셈블리;
    디스크 드라이브 몸체부의 회전 가속도를 측정하고, 상기 측정된 회전 가속도를 나타내는 회전 가속도 신호를 생성하는 회전 가속도 센서;
    상기 회전 가속도 신호 및, 상기 디스크 표면과 관련한 상기 판독/기록 헤드의 실제 위치와 상기 판독/기록 헤드 위치의 원하는 위치 사이의 차이를 나타내는 위치 에러 신호를 수신하고, 상기 회전 진동에 의해 발생된 상기 판독/기록 헤드 위치에 대한 방해를 상쇄시키는 피드포워드 신호를 제공하는 적응형 필터를 포함하는데, 상기 적응형 필터는, 상기 회전 가속도 신호, 상기 위치 에러 신호 및, 상기 디스크 표면과 관련한 판독/기록 헤드의 실제 위치를 나타내는 실제 위치 신호를 상기 피드포워드 신호와 관련시키는 전달 함수에 기초하여 조정할 수 있는 파라미터를 가지며; 및
    상기 실제 위치 신호를 상기 피드포워드 신호와 관련시키는 상기 전달 함수의 소정의 플랜트 평가를 유지하는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 상기 플랜트 평가는 동작 동안 파라미터를 조정할 때 상기 적응형 파라미터에 의한 사용을 위해 오프라인으로 결정되는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 위치 에러 신호를 수신하고, 상기 위치 에러 신호에 기초하여 상기 엑추에이터 어셈블리에 서보 제어 신호를 제공하는 서보 제어기를 더 포함하며, 상기 피드포워드 신호는 상기 서보 제어 신호에 부가되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 적응형 필터는 가변 탭 웨이트를 가진 탭핑된 지연 라인인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 가변 탭 웨이트는 최소 평균 제곱 알고리즘에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 최소 평균 제곱 알고리즘은 최대 경사법에 기초한 경사도 알고리즘인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 적응형 필터의 전달 함수(F)는
    이며,
    여기서 q-1은 단위 지연 연산자이며, 시간(k)에서의 상기 탭 웨이트(fi(k))는 상기 최소 평균 제곱 알고리즘을 통해 온라인으로 조정되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 탭 웨이트는
    과 같이 갱신되며, 여기서, e(k)는 상기 회전 가속도에 의해 발생된 상기 실제 방해와 상기 피드포워드 신호 사이의 차이이며, x(k)는 상기 적응형 필터에 대한 입력이며, μ는 수렴율 및 최소 에러 레벨을 결정하는 일정한 이득인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 적응형 필터로의 상기 입력(x(k))은이며, 여기서, wrv(k)는 상기 측정된 회전 가속도이며,(k, q-1)는 상기 실제 위치 신호를 상기 피드포워드 신호와 관련시키는 상기 전달 함수의 평가인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    이며,
    여기서, G는 상기 회전 진동에 의해 발생된 미지의 원동력이며, P는 상기 엑추에이터 어셈블리의 원동력이며, H는 상기 실제 위치 신호와 상기 피드포워드 신호를 관련시키는 전달 함수이며,는 상기 실제 위치 신호와 상기 피드포워드 신호를 관련시키는 상기 전달 함수의 평가인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  19. 제 10 항에 있어서, 상기 회전 가속도 센서는 상기 디스크 드라이브의 베이스 캐스팅에 결합된 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  20. 디스크 표면과 관련한 판독/기록 헤드를 위치 설정하는데 적용되는 엑추에이터 어셈블리; 및
    상기 판독/기록 헤드의 위치 설정에 대한 회전 진동의 영향을 감소시키기 위한 수단을 포함하는 디스크 드라이브.
KR1020027000983A 1999-07-23 2000-07-21 적응형 가속도계 피드포워드 서보를 사용하는 디스크드라이브에 대한 방해 배제 KR20020013976A (ko)

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