KR20090027148A - 위치 결정 제어 시스템 및 위치 결정 제어 방법 - Google Patents

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KR20090027148A
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요시유키 이시하라
신지 다카쿠라
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

헤드 이동 유닛과, 미리 결정된 시간 간격에서 헤드 위치를 검출하는 위치 검출 유닛과, 목표 위치에 대한 헤드의 위치 에러를 검출하는 에러 검출 유닛과, 비주기적 외란을 검출하는 외란 검출 유닛과, 1 주기 길이 앞에 검출된 제2 헤드 위치에 대응하는 제2 위치 에러 신호에 기초하여 제1 회전 주기에서 검출된 제1 헤드 위치에 대응하는 제1 위치 에러 신호를 변경하는 변경 유닛과, 피드백 컨트롤러를 포함하고, 상기 변경 유닛은, 제1 회전 주기의 1 주기 앞에 있는 제2 회전 주기에서 검출된 비주기적 외란의 검출 타이밍에 대하여 미리 정해진 시간 범위 내에 제2 헤드 위치의 검출 타이밍이 포함되는 경우, 제2 위치 에러 신호의 진폭을 줄인 후에 제1 위치 에러 신호를 변경하는 것인 위치 결정 제어 시스템을 제공한다.

Description

위치 결정 제어 시스템 및 위치 결정 제어 방법{POSITIONING CONTROL SYSTEM AND POSITIONING CONTROL METHOD}
[관련 출원과의 상호 참조]
본 출원은 2007년 9월 11일자로 선행 출원된 일본 특허 출원 제2007-235408호에 기초하여 이 출원을 우선권으로 주장하며, 이 선행 출원의 전체 내용은 여기에서의 인용에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 발명은, 예컨대 자기 디스크 장치에서 헤드의 위치 결정 제어를 수행하는 위치 결정 제어 시스템 및 위치 결정 제어 방법에 관한 것이다.
자기 디스크 장치의 헤드 위치 결정 제어 시스템에 있어서, 디스크의 편심(eccentricity) 등에 의해 발생하며 디스크의 회전 주파수와 동기하는 주기적 외란(periodic disturbance)은 서보 섹터 내에 포함된 데이터를 재생하여 얻은 헤드 위치 에러 신호(목표 헤드 위치와 현재 헤드 위치 간의 에러를 나타내는 신호)에 더해진다. 그렇기 때문에, 주기적 외란을 억제하지 않는 경우, 고도로 정밀한 위치 결정을 수행하기가 곤란하다.
최근의 자기 디스크 장치의 헤드 위치 결정 제어 시스템은, 마이크로컴퓨터 를 이용한 디지털 제어 시스템에 의해 구성되므로, 자기 디스크의 회전 주기 길이에 대응하는 내부 모델(반복 컨트롤러)을 헤드 위치 결정 제어 시스템의 피드백 루프에 통합하여 반복 제어를 수행하기에 효과적이다. 반복 컨트롤러는, 헤드 위치 결정 제어 시스템에 입력되는 위치 에러 신호가 회전 주기 길이에 대응하여 기록되고, 기록된 신호가 다음 회전 주기의 대응하는 시간에 위치 에러 신호에 더해지는 식으로 주기적 외란을 억제하여 헤드 위치 결정 정확도를 높이도록 구성된다.
그러나, 비주기적 외란 신호가 전술한 반복 컨트롤러에 입력되는 경우, 다음 주기의 위치 에러 신호에 있어서 억제될 대상이 없는 상태가 발생한다. 그 결과, 반복 컨트롤러의 출력은 헤드 위치 결정 제어 시스템의 성능을 악화시키는 외란 소스가 된다.
예를 들면, 동일한 피드백 컨트롤러를, 헤드를 목표 트랙에 이동시키는 시크(seek) 제어에 이용하고, 또 헤드를 목표 트랙의 중심에 위치시키는 트랙킹 제어에 이용하는 2자유도(two-degree-of-freedom) 제어 시스템을 고려할 경우, 2자유도 제어 시스템은 일반적으로, 시크 시에 트랙 이동 횟수가 비교적 적은 단거리 시크 모드에 이용된다. 이 경우에, 전술한 반복 컨트롤러가 시크 제어 완료 시에 발생하는 과도 위치 에러 신호(오버슈트, 언더슈트 등)를 기록하는 경우, 그 기록된 과도 위치 에러 신호는 비주기적 외란이 된다. 그 결과, 시스템이 트랙킹 제어로 전환된 후에도 반복 제어의 역효과 현상으로 인해, 전술한 헤드 위치 결정 제어 시스템의 성능 악화 문제가 발생한다.
본 발명의 일 양태에 따르면,
정보가 기록될 수 있는 디스크 상에서 정보를 기록 및 재생하기 위한 헤드를 이동시키도록 구성된 헤드 이동 유닛과,
미리 결정된 시간 간격에서 상기 헤드의 위치를 검출하도록 구성된 위치 검출 유닛과,
미리 설정된 목표 위치와 검출된 헤드 위치 간의 에러를 나타내는 위치 에러 신호를 검출하도록 구성된 에러 검출 유닛과,
상기 헤드 위치의 검출 타이밍과 연관하여 상기 검출된 위치 에러 신호를 저장하도록 구성된 저장장치와,
상기 헤드 이동 유닛에서 발생한 비주기적 외란을 검출하도록 구성된 외란 검출 유닛과,
디스크의 제1 회전 주기에서 검출된 제1 헤드 위치에 대응하는 제1 위치 에러 신호를, 상기 제1 헤드 위치의 1 주기 길이 앞에서 검출된 제2 헤드 위치에 대응하는 제2 위치 에러 신호에 기초하여, 변경하도록 구성된 변경 유닛과,
변경된 제1 위치 에러 신호에 따라 위치 제어 커맨드를 연산하여 그 위치 제어 커맨드를 상기 헤드 이동 유닛에 공급하도록 구성된 피드백 컨트롤러를 포함하며,
상기 변경 유닛은, 상기 제1 회전 주기의 1 주기 앞에 있는 제2 회전 주기에 서 비주기적 외란이 검출되는 경우와, 상기 비주기적 외란의 검출 타이밍에 대하여 미리 정해진 시간 범위 내에 상기 제2 헤드 위치의 검출 타이밍이 포함되는 경우에, 상기 제2 위치 에러 신호의 진폭을 줄이고, 진폭이 줄여진 제2 위치 에러 신호에 기초하여 상기 제1 위치 신호 에러를 변경하는 것인 위치 결정 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면,
정보가 기록될 수 있는 디스크 상에서 정보를 기록 및 재생하기 위한 헤드를 이동시키는 단계와,
미리 결정된 시간 간격에서 상기 헤드의 위치를 검출하는 단계와,
미리 설정된 목표 위치와 검출된 헤드 위치 간의 에러를 나타내는 위치 에러 신호를 검출하는 단계와,
상기 헤드 위치의 검출 타이밍과 연관하여 상기 검출된 위치 에러 신호를 저장장치에 저장하는 단계와,
헤드 이동 시에 발생한 비주기적 외란을 검출하는 단계와,
디스크의 제1 회전 주기에서 검출된 제1 헤드 위치에 대응하는 제1 위치 에러 신호를, 상기 제1 헤드 위치의 1 주기 길이 앞에서 검출된 제2 헤드 위치에 대응하는 제2 위치 에러 신호에 기초하여, 변경하는 단계와,
변경된 제1 위치 에러 신호에 따라 위치 제어 커맨드를 연산하여 그 위치 제어 커맨드를 헤드 이동 유닛에 공급하는 단계를 포함하고,
상기 변경 단계는, 상기 제1 회전 주기의 1 주기 앞에 있는 제2 회전 주기에 서 비주기적 외란이 검출되는 경우와, 상기 비주기적 외란의 검출 타이밍에 대하여 미리 정해진 시간 범위 안에 상기 제2 헤드 위치의 검출 타이밍이 포함되는 경우에, 상기 제2 위치 에러 신호의 진폭을 줄이는 단계와, 진폭이 줄여진 제2 위치 에러 신호에 기초하여 상기 제1 위치 신호 에러를 변경하는 단계를 포함하는 것인 위치 결정 제어 방법을 제공한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 실시형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 실시형태에 따른 자기 디스크 장치의 위치 결정 제어 시스템의 개략적 구성을 나타내는 도면이다. 이 위치 결정 시스템은, 주요 구성요소로서, 자기 디스크 장치에 설치된 마이크로프로세서(MPU: Micro Processor Unit)(18)를 이용한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 헤드(11)는 아암(12)에 의해 지지된다. 아암(12)은, 보이스 코일 모터(VCM)(13)의 구동력으로써, 정보가 자기적으로 기록될 수 있는 자기 디스크(14)의 반경 방향으로 헤드(11)를 이동시킨다. 예컨대, 아암(12)과 VCM(13)은 헤드 이동 유닛의 일례에 해당한다.
VCM(13)은 마그넷(15)과 구동 코일(16)을 갖고, 전력 증폭기(17)로부터 공급된 전류에 의해 구동된다.
MPU(18)은 연산에 의해 얻어지는 위치 제어 커맨드를, D/A 컨버터(19)를 이용하여 아날로그 신호로 변환하고, 그 변환된 아날로그 신호를 전력 증폭기(17)에 공급한다.
전력 증폭기(17)는 MPU(18)로부터 공급된 위치 제어 커맨드를 구동 전류로 변환하고, 그 구동 전류를 VCM(13)에 공급한다.
하나 이상의 시트로 구성되어 있는 디스크(14)는 스핀들 모터(도시 생략)에 의해 고속으로 회전한다. 디스크 상에는, 복수의 트랙이 동심으로 형성되어 있고, 서보 영역(서보 섹터)(20)이 규칙적인 간격으로 각각의 트랙에 마련되어 있다. 트랙의 위치 정보는 미리 서보 영역(20) 내에 매립되어 있다. 헤드(11)가 서보 영역(20)을 횡단할 때 헤드(11)에 의해 판독되는 판독 신호는 헤드 증폭기(21)에 의해 증폭되어 서보 데이터 처리 회로(22)에 공급되게 된다.
서보 데이터 처리 회로(22)는 증폭된 판독 신호로부터 서보 정보를 생성하고, 그 생성된 서보 정보를 고정된 시간 간격에 MPU(18)로 출력한다.
MPU(18)는 I/O(23)로부터 취득한 서보 정보에 기초하여 헤드 위치를 연산한 다음, 고정된 시간 간격에, 취득된 헤드 위치와, 목표로 하는 헤드 위치(목표 위치)에 기초하여 VCM에 공급될 위치 제어 커맨드를 연산한다. MPU(18)는 헤드 위치를 검출하도록 구성된 위치 검출 유닛을 구비한다.
도 8은 종래의 반복 컨트롤러를 자기 디스크 장치에 내장한 헤드 위치 결정 제어 시스템을 도시하고 있다. 더욱 구체적으로, 도 8은 위치 결정 제어(트랙킹) 시의 제어 시스템을 도시하고 있다. 헤드 위치 결정 제어 시스템에 있어서, 위치 결정 제어는 피제어 대상 외에는 MPU(18)에 의해 소프트웨어로서 수행된다.
헤드 위치에 대한 VCM(13)로부터의 전달 특성이 피제어 대상(101)이고, 피드 백 시스템의 관측 신호가 헤드 위치 신호인 것으로 한다.
헤드 위치와 목표 트랙 중심 간의 에러가 에러 검출 유닛(112)에서 헤드 위치 에러 신호로서 검출되어 위치 결정 피드백 컨트롤러(102)에 입력된다. 그러나, 디스크 편심 등에 의해 발생하는 주기적 외란(110)이, 본 발명의 [배경기술]에서 설명한 바와 같이, 헤드 위치 에러 신호에 더해진다. 주기적 외란(110)을 억제하기 위하여, 파선으로 둘러싸인 반복 컨트롤러(108)를 위치 결정 피드백 컨트롤러(102)의 선단에 설치한다. 주기적 외란을 억제하기 위하여, 에러 검출 유닛(112)에서 검출된 헤드 위치 에러 신호는 반복 컨트롤러(108)로부터 공급된 신호와 가산 유닛(111)에서 더해진 다음, 위치 결정 피드백 컨트롤러(102)에 공급된다. 위치 결정 피드백 컨트롤러(102)는 공급된 신호에 기초하여 위치 제어 커맨드를 생성하고 그 위치 제어 커맨드를 피제어 대상(VCM)(101)에 입력한다.
반복 컨트롤러(108)는 그 반복 컨트롤러(108)의 고주파 대역의 이득을 조정하도록 구성된 저역 통과 필터(106)와, 지연 요소 "D(z)"(레코더)(105)를 포함한다.
지연 요소(레코더)(105)는, 예컨대 헤드 위치 결정 제어 시스템을 실행시키는 소프트웨어(디지털 제어 시스템이 탑재되는 소프트웨어)로, 어레이로서 확보된 메모리 영역 또는 저장장치를 포함하고, 1 트랙에 포함되는 서보 섹터 수 "N"와 동일한 수의 컬럼(또는 로우)을 갖는 어레이로서 실현된다. 지연 요소(105)에서, 회전 주기 길이에 대응하는 위치 에러 신호[서보 섹터 번호 "N"에 대응하는 위치 에러 신호]가 디지털 제어 시스템의 매 샘플링 주기마다 메모리 영역(어레이)에 기록 된다. 회전 주기는 1 트랙에 포함된 서보 섹터 수 "N"이고, 이에 지연 요소(105)는 수식 (1)로 표현된다.
D(z) = Z-N … (1)
반복 컨트롤러(108)는, 회전 주기 길이에 대응하며 지연 요소(105)에 기록되는 위치 에러 신호를 가산 유닛(111)에 출력하고, 출력된 위치 에러 신호는 다음 회전 주기의 대응하는 시점에서 위치 에러 신호(즉, 1 주기 후의 위치 에러 신호)에 가산된다. 가산 유닛(111)은 다음 회전 주기에서, 반복 컨트롤러(108)로부터 입력된 위치 에러 신호와 에러 검출 유닛(112)으로부터 입력된 위치 에러 신호를 더한다. 이에, 주기적 외란이 감소되고, 헤드 위치 결정 정확도는 높아진다.
그러나, 전술한 트랙킹 제어 시스템이 2자유도 제어 구성에 의해 시크 제어 시에도 이용된 경우, 본 발명의 [배경기술]에서 설명한 바와 같은 문제가 발생한다. 즉, 시크 완료 시의 오버슈트 및 언더슈트가 비주기적 외란으로서 위치 에러 신호에 더해져 지연 요소(레코더)(105)에 저장된다. 그렇기 때문에, 다음 주기에서, 비주기적 외란 성분이 반복 제어기(108)에 의해 출력되어 헤드 위치 결정 제어 시스템의 외란 소스가 된다.
도 1은 전술한 종래 문제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 헤드 위치 결정 제어 시스템의 구성을 도시하고 있다. 이 헤드 위치 결정 제어 시스템은, 도 8에 도시한 반복 컨트롤러(108)를 개선하여 얻은 반복 컨트롤러(508)에 특징이 있다. 헤드 위치 결정 제어 시스템은 피제어 대상(501) 외에는 소프트웨어로서 MPU(18)에 탑재된다.
피제어 대상(501), 위치 결정 피드백 컨트롤러(피드백 컨트롤러)(502), 제1 저역 통과 필터(504), 지연 요소(레코더)(505), 에러 검출 유닛(512), 및 가산 유닛(511)은 도 8에 도시하는 같은 명칭을 갖는 요소들과 동일한 기능을 갖기 때문에, 확장된 처리 외에는 중복 설명을 생략한다.
반복 컨트롤러(508) 내의 시크 완료 섹터 번호 레코더(507)는 시크 완료 시에 서보 섹터 번호(각각의 서보 섹터에 지정된 번호)를 기록한다. 시크 완료 시의 서보 섹터 번호는, 예컨대 시크 완료를 검출하기 직전에 판독된 서보 섹터 번호이다. 시크 완료는, 예컨대 공지된 메커니즘에 의해 시크 완료 시의 설정된 플래그를 참조하여 검출될 수 있다. 시크 완료 섹터 번호 레코더(507)는 피제어 대상(501)에서 발생한 비주기적 외란을 검출하는 외란 검출 유닛의 일 형태이다.
반복 컨트롤러(508) 내의 지연 요소(505)의 출력은 2개의 출력으로 분기된다. 하나의 출력은 제2 저역 통과 필터(506)를 통해 스위칭 처리 유닛(503)에 입력되고, 다른 출력은 스위칭 처리 유닛(503)에 직접 입력된다.
스위칭 처리 유닛(503)은 스위치를 포함하고, 단자 1과 단자 2 사이에서 스위칭을 수행함으로써 지연 요소(505)의 출력과 제2 저역 통과 필터 출력 중 하나를 선택한다. 보다 구체적으로, 스위칭 처리 유닛(503)은 시크 완료 섹터 번호 레코더(507)에 의해 주어진 현재의 섹터 번호와 지연 요소(어레이)(505)에 기초하여, 제2 저역 통과 필터(506)와 지연 요소(505) 중 하나를 선택하여, 선택된 것의 출력을 가산 유닛(511)에 전달한다.
반복 컨트롤러(508)와 가산 유닛(511) 쌍은, 예컨대 본 발명에 따른 변경 유닛에 해당한다.
지연 요소(505), 제2 저역 통과 필터(506) 및 스위칭 처리 유닛(503)에 대해서는 도 2와 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 2의 상단은 반복 컨트롤러(508)에 기록된 위치 에러 신호가 디지털 제어 시스템의 매 주기(서보 섹터 간의 시간 간격)마다 샘플링되는 상태를 나타내고 있다. 도 2의 하단은 반복 컨트롤러(508) 내의 지연 요소(레코더)(505)를 어레이로서 실현하는 경우, 각각의 샘플링된 위치 에러 신호가 어레이에 저장되는 상태를 나타내고 있다. 1 트랙 안에 포함되는, 서보 섹터 번호 "N"에 대한 위치 에러 신호가 어레이에 저장된다. 어레이는 1 회전 주기마다 업데이트된다.
샘플링된 위치 에러 신호 "yx"(x = 1, 2, 3, 4 … N)는 판독된 서보 섹터에 지정된 서보 섹터 번호 "X"(X = 1, 2, 3, 4 … N)에 각각 대응하게 된다. 각각의 서보 섹터 번호는, 예컨대 헤드의 검출 타이밍에 대응한다. 어레이의 제1 라인은 서보 섹터 번호를 나타내고, 제2 라인은 샘플링된 위치 에러 신호를 나타낸다. 이제, 시크 제어가 수행된 후에, 시크 동작이 완료되면, 오버슈트가 발생하고 과도 신호가 어레이에 저장되는 것으로 한다. 이와 동시에, 시크 완료 시에 또는 시크 완료 직전에 헤드가 위치하는 서보 섹터 번호가 시크 완료 섹터 번호 레코더(507)에 저장된다. 여기서는 서보 섹터 번호 5가 저장되는 것으로 한다.
시크 완료 시에 과도 위치 에러 신호(비주기적 외란에 영향받는 위치 에러 신호)가 시크 완료 시에 서보 섹터 번호 주변의 컬럼에 저장되는 것을 결정할 수 있다. 즉, 비주기적 외란이 검출될 때의 시점(또는 검출 타이밍)에 대하여 미리 결정된 시간 범위 내에 포함된 위치 에러 신호가 비주기적 외란에 의해 영향을 받는 것을 생각할 수 있다. 그렇기 때문에, 어레이에 저장된 위치 에러 신호가 다음 주기에서 출력될 때, 스위칭 처리 유닛(503)은 도 3의 상단에 도시한 바와 같이 제2 저역 통과 필터(506) 측의 단자 2에 스위치를 스위칭하여 시크 완료 시에 그 서보 섹터 번호 주변에서만 제2 저역 통과 필터(506)의 출력(여기에서는, 시크 완료 전후의 2개의 출력)을 선택한다(필터링 처리를 수행한다). 이에, 지연 요소(505)의 출력에 포함된 과도 응답 성분이 도 3의 하단에 파선 파형으로 나타내는 바와 같이 감쇠된다(또는 감소된다). 한편, 스위치가 단자 1에 접속되는 다른 경우에 있어서, 종래의 반복 컨트롤러의 경우와 마찬가지로, 지연 요소(505)의 출력이 그대로(어떤 처리도 받지 않고) 선택되어 가산 유닛(511)에 공급된다.
그러한 처리가 수행되는 경우, 시크 완료 시의 과도 응답만이 제거될 수 있다. 이에, 주기적 외란을 가능한 한 많이 억제하는 성능을 유지하면서, 본 발명의 [배경기술]에서 설명한 바와 같은 역효과 현상을 억제하는 것이 가능하다. 즉, 지연 요소(505)의 출력이 항상 필터링 처리되는 경우[제2 저역 통과 필터(506)의 출력이 항상 선택되도록 구성되는 경우], 주기적 외란을 억제하는 반복 컨트롤러(508)의 효과가 저감되는 문제가 발생한다. 그러나, 본 실시형태에서는 서보 섹터 번호를 이용하는 국부 필터링 처리를 수행하기 때문에, 주기적 외란을 가능한 한 많이 억제하는 효과의 저하 없이, 비주기적 외란으로 인한 역효과 현상을 방지 하는 것이 가능하다.
여기서, 지연 요소(505)의 어레이에 저장된 값이 다음 주기에서 출력되는 반복 제어의 특성에 의해, 넌캐주얼(non-causal) FIR 필터를 제2 저역 통과 필터(506)로서 이용할 수 있다. 넌캐주얼 FIR 필터를 이용하여, 위상 왜곡이 제2 저역 통과 필터(506)의 필터링 처리에 따라 발생하는 것을 막을 수 있고, 과도 응답의 진폭만을 감쇠(또는 저감)시키는 것이 가능하다. 넌캐주얼 FIR 필터 "H(z)"는 수식 (2)로 표현된다.
H(z) = a0+a1(z+z-1)+a2(z2+z-2)+ … +an(zn+z-n) … (2)
여기서, "a0, a1, a2 … an"는 필터 계수이고, "n"은 차수이다. 이들은 과도 응답이 충분히 감쇠될 수 있도록 적절하게 선택된다.
이하에서는, 본 발명자들이 독자적으로 수행한 컴퓨터 시뮬레이션의 결과에 기초하여 본 발명의 효과를 기술한다.
도 4는 시뮬레이션에서 이용되는 피제어 대상 모델 및 위치 결정 피드백 컨트롤러가 직렬로 연결된 경우의 오픈 루프 응답 특성[예컨대, 도 1에 도시한 헤드 위치 결정 제어 시스템에서 반복 컨트롤러(508)를 제거하여 얻은 오른 루프 전달 특성]을 나타낸다.
이것은 실제 자기 디스크 장치의 헤드 위치에 대한 VCM로부터의 전달 특성을 시뮬레이션한 것이며, 피제어 대상이 대략 3(㎑)과 5(㎑)에서 공진 모드를 갖는다는 것과, 위치 결정 피드백 컨트롤러가 적분기, 진상(phase lead) 보상기, 및 공진 모드를 안정화하기 위한 노치 필터를 결합하여 구성된다는 것에 기초한다. 또한, 디지털 제어 시스템의 샘플링 주파수는 서보 섹터의 수와 디스크의 회전 수로부터 결정된다. 여기서는, 서버 섹터의 수는 132이고, 디스크의 회전수는 7200 [rpm](120 [Hz])인 것으로 한다. 따라서, 샘플링 주파수는 15840 [Hz]가 되고, 위치 에러 신호에 더해지며 디스크 편심 등에 의해 발생하는 주기적 외란의 최저 차수 주파수는 120 [Hz]가 된다. 그러므로, 주기적 외란의 고차 주파수 성분은 최저 차수 주파수의 정수배이다. 또한, 반복 컨트롤러 내의 레코더는 132개 열의 어레이로 실현된다.
도 5에 도시한 주기적 외란이 전술한 제어 시스템 내의 위치 에러 신호에 더해지는 경우에, 시크 완료 시부터 트랙킹 제어에의 전이 상태에서의 헤드 위치 결정 에러 응답(목표 위치로부터의 에러)에 대해 종래의 반복 컨트롤러와 본 발명에 따른 반복 컨트롤러를 비교하였다. 그 비교 결과를 도 6에 나타낸다.
도 6에서, 실선 그래프는 반복 제어를 적용하지 않는 경우의 헤드 위치 결정 에러 응답(반복 오프)을 나타낸다. 도면으로부터 주기적 외란의 영향으로 발진이 계속되는 것을 볼 수 있다.
한편, 파선 그래프가 나타내는 바와 같이, 종래의 반복 컨트롤러를 이용하는 경우, 주기적 외란의 영향은 시간의 경과에 따라 제거되는 것을 확인할 수 있다(통상 반복). 그러나, 시크 동작이 0 내지 0.002 [s]의 시간에 완료될 때 과도 응답(비주기적 외란)에 의해 반복 제어의 역효과 현상이 발생하는 것과, 반복 제어가 적용되지 않는 경우(반복 오프)와 비교해서 위치 결정 에러가 매 회전 주기마다 증 가하는 것을 볼 수 있다.
한편, 태선 그래프가 나타내는 바와 같이, 본 발명에 따른 반복 컨트롤러에서는 역효과 현상이 실질적으로 저감되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 주기적 외란의 영향도 종래의 반복 제어의 경우에서와 같이 제거되는 것을 볼 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따르면, 반복 컨트롤러를 이용하는, 자기 디스크의 헤드 위치 결정 제어 시스템에서는, 시크 완료 시의 과도 외란에 의한 위치 결정 정확도의 저하(반복 제어의 역효과 현상)를 줄이는 것이 가능하다.
본 실시형태에서는, 시크 완료 시의 비주기적 외란을 예로서 택하였으나, 본 발명과 관련하여 택한 비주기적 외란은 시크 완료 시의 비주기적 외란에 한정되지 않으며, 검출된 헤드 위치 신호에 외란이 비주기적으로 더해지는 것이라면 다른 외란도 본 발명과 관련하여 택할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 실시형태로서, 반복 컨트롤러를 포함하는 헤드 위치 결정 제어 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 지연 요소의 동작 및 비주기적 외란의 발생을 나타내는 도면.
도 3은 필터링 처리 및 스위칭 처리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 시뮬레이션 모델의 오픈 루프 전달 특성을 나타내는 도면.
도 5는 시뮬레이션에서 위치 에러 신호에 주어진 주기적 외란을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 반복 제어와 종래의 반복 제어를 비교한 결과를 나타내는 도면.
도 7은 자기 디스크 장치의 위치 결정 제어 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 8은 종래의 반복 컨트롤러를 포함하는 헤드 위치 결정 제어 시스템을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
501 피제어 대상(VCM) 502 위치 결정 피드백 컨트롤러
503 스위칭 처리 유닛 504 제1 저역 통과 필터
505 지연 요소(레코더) 506 제2 저역 통과 필터
507 시크 완료 섹터 번호 레코더 508 반복 컨트롤러
510 주기적 외란 511 가산 유닛
512 에러 검출 유닛

Claims (8)

  1. 위치 결정 제어 시스템에 있어서,
    정보가 기록될 수 있는 디스크 상에서 정보를 기록 및 재생하기 위한 헤드를 이동시키도록 구성된 헤드 이동 유닛과,
    미리 결정된 시간 간격에서 상기 헤드의 위치를 검출하도록 구성된 위치 검출 유닛과,
    미리 설정된 목표 위치와 검출된 헤드 위치 간의 에러를 나타내는 위치 에러 신호를 검출하도록 구성된 에러 검출 유닛과,
    상기 헤드 위치의 검출 타이밍과 연관하여 상기 검출된 위치 에러 신호를 저장하도록 구성된 저장장치와,
    상기 헤드 이동 유닛에서 발생한 비주기적 외란을 검출하도록 구성된 외란 검출 유닛과,
    디스크의 제1 회전 주기에서 검출된 제1 헤드 위치에 대응하는 제1 위치 에러 신호를, 상기 제1 헤드 위치의 1 주기 길이 앞에서 검출된 제2 헤드 위치에 대응하는 제2 위치 에러 신호에 기초하여, 변경하도록 구성된 변경 유닛과,
    변경된 제1 위치 에러 신호에 따라 위치 제어 커맨드를 연산하여 그 위치 제어 커맨드를 상기 헤드 이동 유닛에 공급하도록 구성된 피드백 컨트롤러
    를 포함하며,
    상기 변경 유닛은, 상기 제1 회전 주기의 1 주기 앞에 있는 제2 회전 주기에 서 비주기적 외란이 검출되는 경우와, 상기 비주기적 외란의 검출 타이밍에 대하여 미리 정해진 시간 범위 내에 상기 제2 헤드 위치의 검출 타이밍이 포함되는 경우에, 상기 제2 위치 에러 신호의 진폭을 줄이고, 진폭이 줄여진 제2 위치 에러 신호에 기초하여 상기 제1 위치 신호 에러를 변경하는 것인 위치 결정 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디스크는, 각각이 트랙 위치 정보를 포함하는 복수의 서보 섹터를 구비하고,
    상기 위치 검출 유닛은, 상기 헤드가 서보 섹터를 통과하는 시간에 상기 헤드에 의해 상기 서보 섹터로부터 판독된 트랙 위치 정보에 기초하여 상기 헤드 위치를 검출하며,
    상기 저장장치는 상기 헤드의 검출 타이밍에 대응하는 상기 서보 섹터의 서보 섹터 번호와 연관하여 상기 검출된 위치 에러 신호를 저장하고,
    상기 외란 검출 유닛은, 상기 비주기적 외란의 검출 타이밍에 대하여 미리 정해진 시간 범위 내에서 헤드 위치가 검출된 서보 섹터들의 서보 섹터 번호들을, 외란 서보 섹터 번호들로서 특정하며,
    상기 변경 유닛은,
    상기 제1 위치 에러 신호의 서보 섹터 번호와 동일한 서보 섹터 번호를 갖는 제2 위치 에러 신호에 기초하여 상기 제1 위치 에러 신호를 변경하고,
    상기 제2 위치 에러 신호에 대응하는 서보 섹터 번호가, 상기 제2 회전 주기에서 검출된 상기 비주기적 외란에 대해 특정된 외란 서보 섹터 번호들에 포함되는 경우에, 상기 제2 위치 에러 신호의 진폭을 줄이는 것인 위치 결정 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외란 검출 유닛은 상기 헤드의 시크(seek) 제어의 완료를 상기 비주기적 외란으로서 검출하는 것인 위치 결정 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변경 유닛은 저역 통과 필터를 이용하여 상기 진폭을 줄이는 것인 위치 결정 제어 시스템.
  5. 위치 결정 제어 방법에 있어서,
    정보가 기록될 수 있는 디스크 상에서 정보를 기록 및 재생하기 위한 헤드를 이동시키는 단계와,
    미리 결정된 시간 간격에서 상기 헤드의 위치를 검출하는 단계와,
    미리 설정된 목표 위치와 검출된 헤드 위치 간의 에러를 나타내는 위치 에러 신호를 검출하는 단계와,
    상기 헤드 위치의 검출 타이밍과 연관하여 상기 검출된 위치 에러 신호를 저장장치에 저장하는 단계와,
    헤드 이동 시에 발생한 비주기적 외란을 검출하는 단계와,
    디스크의 제1 회전 주기에서 검출된 제1 헤드 위치에 대응하는 제1 위치 에러 신호를, 상기 제1 헤드 위치의 1 주기 길이 앞에서 검출된 제2 헤드 위치에 대 응하는 제2 위치 에러 신호에 기초하여, 변경하는 단계와,
    변경된 제1 위치 에러 신호에 따라 위치 제어 커맨드를 연산하여 그 위치 제어 커맨드를 헤드 이동 유닛에 공급하는 단계
    를 포함하고,
    상기 변경 단계는, 상기 제1 회전 주기의 1 주기 앞에 있는 제2 회전 주기에서 비주기적 외란이 검출되는 경우와, 상기 비주기적 외란의 검출 타이밍에 대하여 미리 정해진 시간 범위 내에 상기 제2 헤드 위치의 검출 타이밍이 포함되는 경우에, 상기 제2 위치 에러 신호의 진폭을 줄이는 단계와, 진폭이 줄여진 제2 위치 에러 신호에 기초하여 상기 제1 위치 신호 에러를 변경하는 단계를 포함하는 것인 위치 결정 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 디스크는, 각각이 트랙 위치 정보를 포함하는 복수의 서보 섹터를 구비하고,
    상기 헤드의 위치 검출 단계는, 상기 헤드가 서보 섹터를 통과하는 시간에 상기 헤드에 의해 상기 서보 섹터로부터 판독된 트랙 위치 정보에 기초하여 상기 헤드 위치를 검출하는 단계를 포함하며,
    상기 저장 단계는 상기 헤드 위치의 검출 타이밍에 대응하는 상기 서보 섹터의 서보 섹터 번호와 연관하여 상기 검출된 위치 에러 신호를 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 비주기적 외란 검출 단계는, 상기 비주기적 외란의 검출 타이밍에 대하 여 미리 정해진 시간 범위 내에서 헤드 위치가 검출된 서보 섹터들의 서보 섹터 번호들을 외란 서보 섹터 번호들로서 특정하는 단계를 포함하며,
    상기 변경 단계는,
    상기 제1 위치 에러 신호의 서보 섹터 번호와 동일한 서보 섹터 번호를 갖는 제2 위치 에러 신호에 기초하여 상기 제1 위치 에러 신호를 변경하는 단계와,
    상기 제2 위치 에러 신호에 대응하는 서보 섹터 번호가, 상기 제2 회전 주기에서 검출된 비주기적 외란에 대해 특정된 외란 서보 섹터 번호들에 포함되는 경우에, 상기 제2 위치 에러 신호의 진폭을 줄이는 단계
    를 포함하는 것인 위치 결정 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 비주기적 외란 검출 단계는 상기 헤드의 시크 제어의 완료를 상기 비주기적 외란으로서 검출하는 단계를 포함하는 것인 위치 결정 제어 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 변경 단계는 저역 통과 필터를 이용하여 상기 진폭을 줄이는 단계를 포함하는 것인 위치 결정 제어 방법.
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