背景技术
用于向旋转的盘介质记录数据并从其中再现数据的盘存储装置被广泛用作数据存储装置。盘装置包括:用于存储数据的盘、用于使盘旋转的主轴电机、用于向盘记录信息/从盘中再现信息的头部以及用于将头部移动到目标位置的致动器。典型的示例是磁盘装置(HDD:硬盘驱动装置)和光盘装置(DVD-ROM、MO)。
在磁盘装置中,将用于检测头部位置的多个位置信号记录在盘上的相对于旋转中心的弧中,并在盘上形成轨道。位置信号包括伺服标记、轨道号(格雷码)以及偏移信息。可以通过轨道号和偏移信息来获得头部的当前位置。
确定该位置信息和目标位置之间的差,根据该偏移量来进行计算,并且提供用于驱动致动器的驱动信号,例如用于VCM(音圈电机)的电流和用于电伸缩(electro-strictive)致动器的电压。
盘上的位置信号(伺服信号)是由盘装置自身记录的(STW(伺服轨道写入)方法),或者是由外部STW装置记录的。通过盘装置自身来记录位置信号的STW方法包括:推针STW、自伺服写入和重写STW。通过外部STW装置来进行记录的方法包括在盘、磁性转移和非连续介质上进行记录的方法。
为了精确地记录并再现数据,需要将头部置于从位置信号解调出的位置。然而,该位置信号包括噪声,噪声会降低定位精度。这种噪声具有与主轴电机的旋转同步的成分,以及与旋转不同步的成分。可以测量并校正与旋转同步的成分,并且如果时间允许进行充分测量则可以将该成分抑制为零。另一方面,对于与旋转不同步的成分,测量和校正较困难。已经提出了对与旋转同步的成分进行测量和校正的各种方法。
在没有从外部受到振动的状态下,有两个原因导致在位置信号中产生与主轴电机的旋转同步的成分。第一个原因是,在STW过程中未精确地以同心方式来记录伺服信号。只要该伺服信号是机械记录的,则在记录过程中的机械、电和磁噪声就是不可避免的。因此,在STW过程中同心地精确记录伺服信号是极其困难的。
第二个原因是在STW之后盘和主机会发生变形。具体地说,位置信号并没有相对于主轴电机的旋转中心而同心对齐。当前盘驱动装置的轨道宽度大约为200nm,所以即使是定位精度的轻微变形,影响也是极大的。
将与旋转同步的位置信号的波动成分称为“偏心率”或者RRO(可重复偏转(Repeatable RunOut)),并且将旋转频率一倍的成分称为“一次”,而将旋转频率二倍的成分称为“二次”。如果出现RRO,则头部的定位精度降低,这在读取和再现数据时会出现问题。例如,如果定位精度较差,则当将数据记录在轨道上时,原先记录在相邻轨道上的一部分数据被改写。为了防止这种状态,在定位控制中必须对RRO进行控制。
传统上可获得的控制RRO的方法是控制致动器不跟从RRO而是将其忽略的方法,如图38所示,以及控制致动器以跟从RRO的方法,如图40所示。
图38和图40示出了头部位置控制***的框图,其中作为要施加给控制***的扰动,将与主轴电机的旋转同步的成分和与旋转不同步的成分表示为RRO、NRRO、RPE和NRPE。RRO(可重复偏转)是与旋转同步的位置扰动成分。NRRO(非可重复偏转)是与旋转不同步的位置扰动成分。RPE(可重复位置误差)是在进行定位控制时包含在位置误差‘e’中的与旋转同步的成分。而NRPE(非可重复位置误差)是在进行定位控制时包含在位置误差‘e’中的与旋转不同步的成分。与旋转同步的成分RRO和RPE表示在各个伺服抽样处的不同值。
为了进行定位控制,需要知道RRO、RPE和RPE+RRO,并且需要使所有这三个值达到最小。RRO表示盘上的轨道变形。其中与相邻轨道RRO的差是关键的。这个差值表示轨道宽度的波动。随着差值的波动宽度变宽,轨道间隔的波动变大,换言之,产生了轨道宽度变窄的区域。当从外部施加了振动并且定位精度劣化的情况时,该RRO确定在相邻轨道的数据记录区域上出现改写的宽度。换言之,抑制RRO有助于提高抗外部振动的性能。
RPE表示与定位目标的位移。如果进行控制仅为了跟从RRO,则RPE表示与RRO的偏差。在通常的定位控制中,RPE是管理目标。例如,如果RPE包含在与轨道宽度相差正/负15%的范围中,或者如果对于预定数量的抽样持续这种状态,则可以进行数据记录,或者判断寻道控制是否完成(完成整定)。换言之,抑制RPE有助于缩短寻道响应时间。
(RPE+RRO)表示在没有从外部施加振动的状态下致动器的轨迹。即,(RPE+RRO)表示当来自外部的振动为零时的数据记录位置。因此,抑制(RPE+RRO)有助于提高在外部振动较低的通常操作状态下的定位精度以及降低记录/再现数据的错误率。
在图38和图40中,通过使用目标位置r、RRO、NRRO、控制***的传递函数C(z)以及设备(在磁盘装置的情况下为致动器)的传递函数P(z)的以下关系式(1)来表示实际位置‘y’和位置误差‘e’。
e=y-r
现在将考虑当目标位置‘r’总是相同并且没有从外部施加振动时,在轨道跟从过程中的状态。在表达式(1)中所示的对于‘y’的表达式的右手侧的目标位置‘r’一项是常数并且等于所输入的(目标位置)‘r’。因此,得到轨道跟从状态下的位置误差‘e’的表达式(2)。
在该状态下的‘e’也是RPE和NRPE之和。因此,在以下表达式(3)中表达了RRO和NRRO,以及RPE和NRPE。在这些表达式中,通常将1/(1+C(z)·P(z))称为“灵敏度函数”。
这样,在RPE和RRO之间存在灵敏度函数量的特性差异。换言之,存在取决于频率的差异。这意味着,即使RRO可以被抑制,也不总是能够对于RPE实现相同的抑制率。并且,即使可以将RRO抑制50%,也仅能将RPE抑制20%。必须考虑到频率特性的差异。
有两种抑制RRO的方法,即,一种方法是使致动器不跟从RRO,如图38所示,另一种方法是使致动器跟从RRO,如图40所示。实际上这两种方法都可应用于盘装置。也可以使用一种同时使用这两种方法的方法。例如,致动器在低频区域跟从RRO,而在高频区域不跟从RRO。
图38示出了致动器不跟从RRO的方法。预先创建用于存储称为“RroTable”值的校正表100。当对盘装置进行定位控制时,从位置误差‘e’中去除校正表100的RroTable值,并且将结果用于控制器C(z)。换言之,控制器C(z)根据去除了RRO的位置误差来计算控制量。这些RroTable值可以根据头部、轨道、读取位置或者写入位置而不同,或者可以对于各个头部或者由多个轨道形成的各个区域相同。
一种提出的RroTable生成方法是通过计算观测位置来确定RRO的方法。这种计算方法的示例是使用离散傅立叶变换(DFT)(例如,日本特开平11-126444号公报)。
如图38所示,从位置误差‘e’产生了作为校正表100的RroTable的位置轨迹,并且去除‘e’中包含的RPE。通过以下表达式(4)来表示此时的位置误差‘e’。根据表达式(4),致动器进行运转以不跟从RRO。
因此,为了从位置误差‘e’中去除RPE,生成RroTable以满足以下表达式(5)。
RroTable=(1+C(z)·P(z))RPE (5)
换言之,如图38所示,获取块110从位置误差‘e’中获取RPE,并且RRO计算块112通过灵敏度函数的反转特性,从所获取的RPE中确定RroTable值。为了确定盘的多次旋转的平均值,加法块114将盘的各次旋转的RroTable值相加。图39是灵敏度函数的反转特性的频率特性的示例,其中相对于频率的增益和相位特性是不同的。
另一方面,在使制动器跟从RRO的方法中,预先创建用于存储URroTable值的校正表118,如图40所示。并且,在盘装置的定位控制过程中,当从控制***C(z)向设备P(z)施加驱动信号时加入校正表118的URroTable值。该URroTable值也可以根据头部、轨道以及读取位置/写入位置而不同,或者可以对于各个头部和对于由多个轨道构成的各个区域具有一个值。各个头部可以具有与轨道无关的多个URroTable值。
对于这种URroTable生成方法,也提出了一些方法,例如计算位置误差‘e’并且确定跟从RRO的信号的方法。这种计算方法的示例是使用离散傅立叶变换的方法(例如,参见日本特开H11-126444号公报)。
如图40所示,可以从位置误差‘e’中生成URroTable值,并且去除‘e’中包含的RPE。如上所述,致动器进行运转以跟从RRO,并且在不施加外部振动的轨道跟从状态下,位置误差‘e’满足以下关系式(6)。
因此,为了从位置误差‘e’中去除‘RPE’,生成URroTable值,以满足以下表达式(7)。表达式(7)表示通过具有灵敏度函数的反转特性和设备的反转特性的传递函数来根据RPE确定URroTable值。
换言之,如图40所示,由获取块110根据位置误差‘e’来获取RPE,并且由RRO计算块112通过灵敏度函数的反转特性和设备的反转特性根据所获取的RPE来确定该URroTable值。如果要确定盘的多次旋转的平均值,则由加法块116将盘的各次旋转的URroTable值相加。
如上所述,根据观测到的RPE来确定校正表RroTable或者URroTable的方法是通过诸如(1+C(z)·P(z))或-(1+C(z)·P(z))/P(z)的传递函数来进行转换。对于这种转换方法,预先确定RPE与RRO或URRO之间的频率特性并且使用离散傅立叶变换(DFT)的方法是在短时间内最精确地确定波形的最佳方法。下面说明这种方法。首先对于最先观测到的RPE波形进行DFT。假设旋转一周中的伺服扇区的数量为Ns。
根据抽样定理,在此情况下必须考虑的RRO次数是1至(Nx/2-1)。在将m次的系数表示为C(m)和S(m)时,为了对m次RRO频率进行DFT,用m次的cos波形和sin波形乘以从扇区No.0到No.(Ns-1)的一周的RPE波形,并将结果相加。在以下表达式(8)中表示出计算系数C(m)和S(m)的表达式。
然后,为了确定RRO或URRO,对于各个RRO次数乘以传递函数。将要相乘的频率特性的m次RRO频率的复数值预先确定为a(m)+jb(m)。具体地,通过表达式(5)或表达式(7)所示的传递函数来确定m次该频率的复数值。通过乘以这些特性,可以通过表达式(9)将成分的m次表达为复数值。换言之,可以通过C(m)、S(m)、a(m)和b(m)来确定C2(m)和S2(m)。
C2(m)+jS2(m)=(C(m)+jS(m))(a(m)+jb(m))
(9)
=(C(m)a(m)-S(m)b(m))+j(C(m)b(m)+S(m)a(m))
最后,进行逆DFT以获取要确定的波形。从第1次到第(Ns/2-1)次进行m次计算。当生成RroTable时,通过以下表达式(10)(在生成URroTable时也使用相同表达式)来确定第q个扇区的RRO波形,即RRO(q)。
不需要对于所有的RRO次数计算表达式(10)。例如,为了计算RRO(q)(即跟从1到4次的RRO而不跟从5次RRO或者更高次的RRO的轨迹),仅对于5次或更高次的RRO进行计算,而不进行上述计算以外的计算,即忽略对于1次至4次的计算。
通过这种方式,为了确定RRO或者URRO,有必要通过表达式(8)中的DFT将时间波形RPE转换为频率单位,通过表达式(9)乘以频率轴的传递函数(灵敏度函数的逆特性),并且通过表达式(10)的逆DFT,将表达式(9)中以频率为单位的相乘结果转换为时间波形。
目前的轨道密度正在增加,并且随着对于存储容量增长的需求,要求进一步提高定位精度。在生产RRO校正表的传统方法中,必须对于各个测量轨道依次计算表达式(8)、(9)和(10)。由于该DFT和逆DFT计算包含正弦和余弦计算,其中包含有涉及正弦和余弦表的处理,所以这耗费时间,而不像简单的加/减和乘法。
例如,通过测量一周轨道旋转的数据(RPE)来计算表达式(8)、(9)和(10),但是为了降低成本,很少使用安装在磁盘装置中的算术处理速度很快的MCU(微控制器单元)。因此,在该计算处理结束之前,必须等待下一轨道的测量,这使得RRO校正表创建时间更长。
而且随着最近轨道密度的提高,有时需要通过对于各个轨道测量这些参数来获取RRO校正波形和URRO校正波形。例如,在2.5英寸磁盘的情况下,由于轨道密度的提高,在磁盘的一面上创建有大约50,000个轨道。如果所使用的磁头是MR头和写入诱导头(其中读写头是分开的),则在读取和写入之间头部位置是不同的,并且必须为一个轨道提供两个校正波形,一个用于读取而另一个用于写入。换言之,对于磁盘的一面,可能需要对于100,000个轨道进行测量和计算。而且,在装置具有两个磁盘的的情况下,即4个磁盘面,则需要进行400,000个轨道的测量和计算。
如上所述,用于计算RRO和URRO的计算量是很大的,进行处理所使用的程序大小也是很大的,并且MCU上的负荷较高。这使得当在盘装置的制造步骤中测量校正值时,用于满足定位精度规格所需的RPE测量时间,即用于在制造步骤中创建校正表所需的时间较长,这不适用于盘装置的批量生产。
具体实施方式
现在将按以下顺序来说明本发明的实施例:盘装置、RRO校正表创建方法的第一实施例、RRO校正表创建方法的第二实施例、RRO校正表创建方法的第三实施例、RRO校正表创建方法的第四实施例、URRO校正表创建方法、RRO校正表创建方法的第五实施例、使用RRO校正表的伺服轨道写入方法以及其它实施例。然而,本发明并不限于以下实施例。
盘装置
图1是表示根据本发明一个实施例的盘存储装置的结构的说明图,图2是表示图1中的磁盘的位置信号的排列的说明图,图3是表示图1和图2中的磁盘的位置信号的结构的说明图,图4是表示对图3中的位置信号进行读取的波形图,图5是表示图1中的头部位置控制的说明图,而图6是表示具有图1中的结构的伺服控制***的框图。
图1到图6示出了作为盘存储装置的磁盘装置。如图1所示,作为磁存储介质的磁盘4安装在主轴电机5的旋转轴2上。主轴电机5使磁盘4旋转。致动器(VCM:音圈电机)1包括位于前端的磁头3,并沿磁盘4的径向移动磁头3。
致动器1包括绕旋转轴旋转的音圈电机(VCM)。在图1中,在磁盘装置中安装有两个磁盘4,并且由同一致动器1同时驱动四个磁头3。磁头3包括读取元件和写入元件。通过在滑块上层叠包括磁致电阻(MR)元件的多个读取元件,并在其上层叠包括写入线圈的多个写入元件来构造出磁头3。
位置检测电路7将磁头3读取的位置信号(模拟信号)转换成数字信号。读/写(R/W)电路10对磁头3的读取和写入进行控制。主轴电机(SPM)驱动电路8驱动主轴电机5。音圈电机(VCM)驱动电路6向音圈电机(VCM)1提供驱动电流,并驱动该VCM 1。
微控制器(MCU)14使用来自位置检测电路7的数字位置信号来检测(解调)当前位置,并根据检测到的当前位置和目标位置之间的位置误差来计算VCM驱动指令值。换言之,进行位置解调和伺服控制。只读存储器(ROM)13存储MCU 14的控制程序。随机访问存储器(RAM)12存储用于对MCU 14进行处理所需的数据。
硬盘控制器(HDC)11根据伺服信号的扇区号来判断头部在一周内的位置,并记录/再现数据。使用随机存取存储器(RAM)15作为缓冲存储器,对读取数据和写入数据进行临时存储。HDC 11通过诸如ATA和SCSI的接口IF与主机进行通信。总线9与这些设备相连。
如图2所示,从外轨道到内轨道、以相等的间隔、沿着圆周方向在各个轨道上设置伺服信号(位置信号)。各个轨道包括多个扇区,图2中的实线16表示伺服信号的记录位置。如图3所示,位置信号包括:伺服标记ServoMark、轨道号GrayCode、索引Index、以及偏移信息(伺服突发(servo burst))PosA、PosB、PosC和PosD。图3中的虚线表示轨道中心。
图4是当由磁头3读取图3中的位置信号时的信号波形图。通过使用图4所示的信号波形的轨道号GrayCode以及偏移信息PosA、PosB、PosC和PosD来检测磁头3在半径方向上的位置。此外,基于索引信号Index,获知磁头在圆周方向上的位置。
例如,将检测到索引信号时的扇区号设为No.0,在每检测到伺服信号时将该扇区号加1,并获取轨道的各个扇区的扇区号。当记录/再现数据时,伺服信号的扇区号成为基准。在轨道上有一个索引信号。可以设置扇区号来代替索引信号或者与索引信号一起设置扇区号。
图5是由图1中的MCU 14进行的对致动器的寻道控制的示例。通过图1中的位置检测电路7,MCU 14确认致动器1的位置、进行伺服计算并将适当的电压施加到VCM 1。图5表示当将磁头3从一个轨道位置移到目标轨道位置时从开始寻道时起的控制的转变,示出了致动器1的电流、致动器1(磁头3)的速度以及致动器1(磁头3)的位置。
换言之,在寻道控制中,可以通过粗调控制、整定控制和跟随(following)控制将磁头移到目标位置。粗调控制基本上为速度控制,整定控制和跟随控制基本上为位置控制,对于这两个控制都必须检测磁头的当前位置。根据RPE来判断从整定控制到跟随控制的转变,即寻道控制的完成。还可以根据RPE来判断在跟随控制过程中是否可以对数据进行记录和再现。
为了确认这些位置,如图2到图4所示,预先在磁盘上记录伺服信号。换言之,如图3所示,记录表示伺服信号的起始位置的伺服标记、表示轨道号的格雷码、索引信号、以及表示偏移的信号PosA至PosD。由磁头3读取该伺服信号,由位置信息检测电路7将该伺服信号转换成数值。
MCU 14进行图6所示的数字伺服控制***的计算。换言之,由计算块22确定目标位置‘r’与当前位置‘y’之间的误差‘e’,并由控制器20进行控制计算,计算控制量并驱动VCM 1,即设备21。对于设备21的位置,通过对来自磁头3的伺服信号进行解调来得到当前位置‘y’。当前位置‘y’与目标位置‘r’之间的差为位置误差‘e’。
在图6中,作为施加到控制***的扰动,将与主轴电机5的旋转同步的成分以及与其不同步的成分表示为RRO、NRRO、RPE和NRPE。RRO(可重复偏转)是与旋转同步的位置扰动成分。NRRO(不可重复偏转)是与旋转不同步的位置扰动成分。在本发明中,所有扰动均以位置单位来考虑。例如,施加到致动器1的风扰动以加速度单位来表示,但是在这里将其转换成位置单位。RPE(可重复位置误差)是进行定位控制时包含在位置误差‘e’中的与旋转同步的成分。NRPE(不可重复位置误差)是进行定位控制时包含在位置误差‘e’中的与旋转不同步的成分。RRO和RPE表示随着伺服扇区而不同的值。
RRO校正表创建方法的第一实施例
图7是表示RRO校正表创建方法的第一实施例的功能框图。图7示出了在通过单个盘装置计算滤波函数F(x)并生成校正表的情况下的框图。图8是表示图7中的滤波函数F(x)计算处理的流程图,图9是表示通过使用图8中的滤波函数F(x)进行的RRO表创建处理的流程图,图10是表示在图8中创建的滤波函数F(x)的曲线图,而图11示出了图7中的F(x)表23-2。
在图7中,用相同标号来表示与图6中相同的组成元件。换言之,由计算块22确定目标位置‘r’与当前(观测)位置‘y’之间的误差‘e’,并且控制器20进行控制计算,计算控制量并且驱动VCM 1,即设备21。对于设备21的位置,从磁头3解调出伺服信号,并且获取当前位置‘y’。当前位置‘y’与目标位置‘r’之间的差成为位置误差‘e’。当对该控制***施加扰动时,将与主轴电机5的旋转同步的成分和不同步的成分表示为RRO、NRRO、RPE和NRPE。
RPE获取块26从各扇区的位置误差‘e’获取RPE,如图9和图13所示。F(x)计算块23-1计算一个滤波函数F(x),其中根据位置误差‘e’对DFT计算和逆DFT计算表达式序列进行积分。函数F(x)表23-2存储所计算的滤波函数F(x)。如稍后在图9和图13中所述的,波形计算块27通过将由RPE获取块26获取的RPF与滤波函数F(x)相乘来计算RRO波形。RRO表29存储RRO波形。加法块28对于重复次数将RRO波形进行相加,并且更新表29。
在创建了RRO表29之后,在磁盘装置工作状态下(特别是在以下状态下),由计算块22从观测位置‘y’中减去目标位置‘r’和校正表29的RroTable表值,并生成位置误差‘e’。据此,对于输入控制器20的‘e’进行了RRO校正。
首先将说明滤波函数F(x)。为了确定RroTable或者URroTable,必须将位置误差‘e’的平均波形乘以(1+C(z)·P(z))或者-(1+C(z)·P(z))/P(z)。为了精确计算,需要进行DFT计算。具体地,对于所确定的RPE波形(时间单位)进行DFT计算,以转换为频率单位,对于频率的各次RPE,乘以(1+C(z)·P(z))或者-(1+C(z)·P(z))/P(z),并且最后进行逆DFT计算,以确定所估算的RRO波形。将DFT计算和逆DFT计算表达式序列积分为一个表达式。下面对推导出该表达式的方法进行说明。让我们假设对RRO频率的m次进行DFT计算。例如,在装置为4200rpm的情况下,RRO频率的一次为70Hz。如上所述,如果分别将余弦和正弦系数的m次表示为C(m)和S(m),则可以由上述表达式(8)来确定具有m次RRO频率的DFT的系数。
然后,可以将要乘的频率特性(1+C(z)·P(z))或者-(1+C(z)·P(z))/P(z)的m次频率的复数值假设为a(m)+jb(m)。当对这些特性进行乘法运算时,可以由使用复数值的上述表达式(9)给出成分的m次。
然后,将表达式(8)代入表达式(9),并且通过以下表达式(11)来确定C2(m)和S2(m)。
从一次至(NS/2)次执行了该m次计算(NS是旋转一周的伺服扇区数),并且通过逆DFT计算来获取要确定的波形。当生成RroTable时,通过以下表达式(12)(对于生成URroTable也使用相同的表达式)来确定第q个扇区的RRO波形:RRO(q)。
这里,表达式(12)中的RPE(k)项的下一项被积分为F(x),并获得表达式(13)。该F(x)是系数次数为NS的阵列,该NS是旋转一周的扇区数。
换言之,当将该表达式变形为表达式(12)时,可以对DFT和逆DFT的正弦项和余弦项进行积分,并且当像表达式(13)中一样,使用(频率)滤波函数F(x)时,将RRO(q)的表达式以时间为单位进行表达。该滤波函数F(x)是要乘的频率特性(即(1+C(z)·P(z))或者-(1+C(z)·P(z))/P(z))的RRO频率的m次的复数值a(m)和b(m),以及用于频率转换的正弦和余弦的倍数。
因此,当通过预先测量来计算滤波函数F(x)时,可以以时间为单位来计算RRO校正值RRO(q),而无需频率转换。该滤波函数F(x)采用仅以重复出现的频率波动为目标的滤波器的形式,如表达式(13)所示,并且由于a(m)和b(m)是灵敏度函数的频率特性,从而可以通过预先测量来确定它们,正如后面所描述的,并且可以对于同一模型使用相同的值。
因此,可以预先计算滤波函数F(x)的值,并且当创建RRO校正表时,可以使用该滤波函数F(x)的值来计算RRO(q),而无需频率转换。
滤波函数F(x)满足表达式(14)中的关系。换言之,F(x)成为对于扇区数NS的各个轨道具有相同的值。
F(x)=F(x+NS)=F(x-NS) (14)
使用表达式(14)作为一个元素,例如,可以通过以下表达式(15)计算第5扇区的波形:RRO(5)。
RRO(5)=RPE(0)F(-5)+RPE(1)F(-4)+…+RPE(NS-1)F(NS-6) (15)
图10是F(x)的示例,其是Ns(一周的扇区数)个系数的阵列。在图10中,横坐标是x(扇区数Ns),而纵坐标是滤波函数F(x)。图11表示所创建的F(x)表23-2。换言之,存储相对于各个横坐标x的滤波函数F(x)的系数值F(x)。如表达式(14)所示,通过使用一周的F(x)可以使用多周的F(x)。
现在将对确定该函数F(x)的处理进行说明。首先,像用于DFT计算的表达式(9)一样,确定滤波函数F(x)的表达式(13)的定位循环的频率特性a(m)和b(m)。这仅是针对代表性的盘驱动装置,并且对于各个头部,在内部位置、中心位置以及外部位置处进行测量。
图8是表示图7中的F(x)计算块23-1的处理的流程图。
(S10)测量磁盘装置的代表模型的频率特性a(m)和b(m)(参见表达式(11)到(13))。稍后将在图12中具体说明。
(S12)通过使用所测得的频率特性a(m)和b(m),由表达式(13)来计算滤波函数F(x)。
(S14)将所计算的滤波函数F(x)存储在F(x)表23-2中。
图9是表示图7中的RPE获取块26和波形计算块27的处理的流程图。
(S16)测量各个扇区的RPE。如图12所示,通过位置误差PES的平均值来确定各个扇区的RPE(k)。
(S18)当测量一周中的所有扇区的RPE时,参照F(x)表23-2确定所有扇区的函数值,并且通过表达式(13)来计算RRO波形RRO(q)。
下面说明上述频率特性测量处理。图12是表示定位循环的频率特性测量处理的流程图。
(S20)将RRO的次数m初始化为“1”。
(S22)在通过图7中的控制***进行定位控制期间,将该位置的正弦波扰动d(i)=GainD·cos(2πmi/Nc)输入到观测位置(图7中的计算块41的输出),并且在经过预定时间之后测量位置误差PES(i)。这里,将GainD设为对于多个轨道的位置波动的幅值。
(S24)对于磁盘4的所有n周,测量各个扇区k的位置误差PES(k+1·Ns),并且计算各个扇区k的位置误差PES的平均值RPE(k)。换言之,这里假设扇区的指针为k,在一周中的伺服扇区的数量为Ns,而i为旋转周数(第1周、第2周、…、第N周)。因此,在图12的表达式中,确定扇区指针k相同的扇区的各周的位置误差之和,即PES(k+i·Ns),并除以测量旋转周数N,来获得平均值。通过这种方式,可以消除在观测位置处的噪声的影响。
(S26)然后,对最初观测到的RPE波形RPE(k)进行DFT。如果在一周中的伺服扇区的数量为Ns,则根据抽样定理此时必须考虑的RRO次数为1到(Ns/2-1)。为了对于m次RPE波形频率进行DFT,分别将cos和sin的系数的m次表示为C(m)和S(m),并且用cos波形和sin波形的m次乘以从扇区No.0到No.(Ns-1)的一周的RPE波形,并将结果相加。换言之,计算以下表达式(16)。
(S28)然后,对于在步骤S22中输入的正弦扰动d(k)的波形进行DFT。换言之,通过将余弦波形和正弦波形的m次与从扇区No.0至No.(Ns-1)的一周的正弦扰动相乘并将结果相加,来获得扰动的复数值C2(m)+j·S2(m)。换言之,计算出以下表达式(17)。
(S30)由于通过(扰动)/(加入扰动后的位置)获得频率特性,所以通过以下表达式(18)获得相除结果。
当将其用频率特性a(m)和b(m)来表达时,获得以下表达式(19),并且可以通过计算该表达式来获得a(m)和b(m)。同时次数m被加“1”。
a(m)=(C2(m)·C(m)+S2(m)·S(m))/(C(m)2+S(m)2)
(19)
b(m)=(-C2(m)·S(m)+S2(m)·C(m))/(C(m)2+S(m)2)
(S32)由于根据上述抽样定理,次数m接近于(Ns/2)-1,所以对次数m是否是(Ns/2)-1或者更大进行判断。如果判断次数m不是(Ns/2)-1或者更大,则处理返回步骤S22。如果次数m是(Ns/2)-1或者更大,则处理结束。
通过这种方式,使用代表盘驱动装置来预先测量灵敏度函数的逆特性(频率特性)a(m)和b(m)。使用该频率特性,通过表达式(13)计算滤波函数F(x)。
将参照图13说明使用滤波函数F(x)的校正表创建处理。
(S40)首先将校正表29的各个扇区q的RRO校正值(即RroTable(q))初始化为“0”。q是介于0到(Ns-1)范围内的值。换言之,在一周中的伺服扇区的数量为Ns。
(S42)正如图12中的步骤S24所示,对磁盘4的所有N周的各个扇区指针k的位置误差PES(k+i·Ns)进行测量,并且计算各个扇区指针k的位置误差PES的平均值RPE(k)。换言之,这里假设扇区指针为k,在一周中的伺服扇区的数量是Ns,并且i是旋转周数(第1周、第2周、…、第N周)。因此,在图13的表达式中,确定同一扇区k的各周的位置误差之和,即PES(k+i·Ns),并且通过除以测量周数N获得平均值。计算所有扇区指针k的位置误差PES的平均值RPE(k)。
(S44)为了计算目标扇区q的RRO(q),在将扇区指针k从“0”至“Ns-1”进行变化的同时,通过使用F(x)表23-2的滤波函数F(k-q)和平均值RPE(k)来计算RRO(q)。换言之,当生成RroTable时,通过以下表达式(20)(对于生成稍后提到的URroTable也使用了相同的表达式)确定第q个扇区的RRO波形:RRO(q)。
q=0,1,...,(NS-1)
(S46)最后,通过上述最佳增益k乘以所确定的RRO(q),并将结果存储在校正表29的RroTable(q)中。处理结束。
如果测量和校正的次数M是2或者更大,则重复该步骤,并且通过块28将结果与校正表29中的值相加,并将结果存储在校正表29中。
当使用上述滤波函数时,可以通过简单的表达式来执行一系列的RRO生成计算处理,而无需乘以正弦和余弦。传统上,当MCU执行计算时,预先以表的形式来提供正弦和余弦值,并且在每次计算校正表时参照该表。因此,该参照处理耗费时间。通过预先测量和计算来确定用于代表模型的滤波函数F(x),并且将其用于其它盘装置,降低了在其它盘装置中的MCU的创建RRO表29的负担,并且可以降低处理时间。
下面示出了RRO校正表创建处理(以C程序语言编写)的示例。当已经测量了平均值RPE时,用于计算上述表达式(13)的RRO的程序成为如下极其简单的程序。RPE、RRO和F表示上述位置误差的平均值、RRO校正值和滤波函数,以及RPE、RRO、F和KBitShiftF是外部变量。由于将其表示为固定小数点型,所以KBitShiftF的比特数是存储在阵列F中的函数值的小数点之后的比特数。
Void calcRro(void)[
for(int q=0;q<=Ns-1;q++)[
RRO(q)=0;
for(int k=0;k<=Ns-1;k++)[
int Idx=k-q;
if(Idx<0)Idx+=Ns;
RRO(q)+=RPE(k)*F(Idx);
]
RRO(q)>>=(kBitShiftF);
]
]
RRO校正表创建方法的第二实施例
图14是表示本发明第二实施例的滤波函数F(x)的曲线图,图15是表示本发明第二实施例的校正表创建处理的流程图,而图16是表示根据第二实施例的频率特性与实际灵敏度函数的关系的曲线图。
在图10中的用于一周的上述滤波函数F(x)的情况下,图10中的两端处的值接近于“0”。这样,如图14所示,没有使用在X方向中的一周的两端处的F(x)来进行计算,而是将其去除,并且仅使用中心部分来计算,以降低计算量。
将参照图15来详细描述校正表创建处理。
(S50)与图13中的步骤S40一样,将校正表29(即RroTable(q))的各个扇区q的RRO校正值初始化为“0”。q是介于0至(Ns-1)范围内的值。换言之,在一周中的伺服扇区的数量为Ns。
(S52)与图12中的步骤S24和图13中的步骤S42一样,测量磁盘4的所有N周的各个扇区k的位置误差PES(k+i·Ns),并且计算各个扇区k的位置误差PES的平均值RPE(k)。换言之,这里假设扇区的指针为k,在一周中的扇区的数量为Ns,并且i为旋转周数(第1周、第2周、…、第N周)。因此,在图13中的表达式中,确定同一扇区k的各周的位置误差之和(即PES(k+i·Ns)),并且除以测量旋转周数N,以获得平均值。
(S54)然后,判断||k-q|-Ns/2|是否超出L,L为去除了图14中的一周的F(x)两端的范围。如果未超出L,则处理返回步骤S52,以去除两端,如果超出L,则由于不再去除两端,所以处理进行到步骤S56。
下面说明该表达式的涵义。F(x)的“x”是对于一周的扇区数Ns(例如“150”),而k取“0-149”范围内的值并且q取“0-149”范围内的值,因此(k-q)取从“-149”至“+149”之间的值,即2Ns个值。因此,对于三周提供图14中的F(x),即F(x)、F(x-Ns)以及F(x+Ns)。绝对值|x=k-q|处于范围“0”至“149”中,而当从该绝对值中减去Ns/2(“75”)时,相减的结果处于范围“-75”至“+75”之间。该相减结果的绝对值为“0”至“75”。
因此,当图14中的一周的F(x)的两端的去除范围分别是“L”(例如,在图14情况下的“20”)时,在对于一周的x=k-q中去除“56”至“75”以及“-56”至“-75”。如果(k-q)是“-54”,则||k-q|-Ns/2|=20,如果(k-q)是“+54”,则||k-q|-Ns/2|=20,这样未超出去除范围L。换言之,可以将(k-q)的有效范围判断为“-55”至“+55”。
换言之,仅将图14中的正侧归一化,并且对于Ns/2=75变换(shift)(k-q)的值,并且通过与去除范围(宽度)进行比较来判断其是否介于有效范围或者去除范围中。
(S56)与图13中的步骤S44一样,使用F(x)表23-2的滤波函数F(k-q)来计算目标扇区q的RRO(q)。换言之,当生成RroTable时,通过上述表达式(20)确定第q个扇区的RRO波形:RRO(q)。
(S58)最后将上述最佳增益K乘以所确定的RRO(q),并将结果存储在校正表29的RroTable(q)中。处理结束。
通过这种方式,可以降低对于去除范围L的计算量。例如,在图14中,计算量是150次,从“75”至“-75”,但是去除范围L对于两端是“40”,所以计算量是110次,大约为上述计算量的2/3。
图16示出了当在4200rpm(150个扇区/转)的磁盘上去除了位于两端的25个扇区时(即,当使用位于中心的100个扇区来进行计算(实线)时)的实际灵敏度函数RE(实线)与当使用降低了计算量的F(x)时的频率特性E-3(虚线)的比较。在图16中的频率特性中,上部的曲线图示出了相对于增益的频率,而下部的曲线图示出了相对于相位的频率。如图16所示,RE和E-3在低频区有一些偏差,而在高频区十分一致。
因此,通过去除滤波函数F(x)的两端而减小计算量的方法不会降低性能。根据计算处理时间实际是否满足盘装置的规格来确定是否使用该方法。如果所允许的处理时间充足,则不需要去除两端。
RRO校正表的第三实施例
图17是表示本发明的头部定位控制***的第三实施例的框图,图18是表示用于创建RroTable的残余RRO的说明图,图19是表示使用残余RRO的RRO增益最佳值计算处理的流程图,图20是表示图19中的RRO测量处理的流程图,图21是表示图19中的NRRO测量处理的流程图,图22是表示图17中的F(x)计算块的F(x)计算处理的流程图,图23是表示通过图22中的处理而得到的滤波函数F(x)的曲线图,而图24是表示图17中的RPE获取和波形计算处理的流程图。
图17也是当通过单个盘装置执行最佳值计算和校正表创建时的框图,并且用相同的标号来表示与图6和图7中相同的组成元件。换言之,通过计算块22来确定目标位置‘r’与当前(观测)位置‘y’之间的误差‘e’,并且控制器20执行控制计算,计算控制量并且驱动VCM 1,即设备21。对于设备21的位置,从磁头3解调出伺服信号,并获取当前位置‘y’。当前位置‘y’和目标位置‘r’之间的差成为位置误差‘e’。当对该控制***施加了扰动时,将与主轴电机5的旋转同步的成分和不同步的成分表示为RRO、NRRO、RPE和NRPE。
如上所述,RPE获取块26从对于各个扇区的位置误差‘e’中获取RPE。如稍后在图19到图21中所述的,位置精度测量块24根据位置误差‘e’测量位置精度。最佳化计算块25计算当重复次数是M时的最佳增益,如图19所述。波形计算块27通过将由RPE获取块26获取的RPE乘以包括所计算的最佳增益的滤波函数F(x),来计算RRO波形。RRO表29存储该RRO波形。加法块28对于重复次数将该RRO波形相加,并更新表29,如稍后在图24中所描述的。
F(x)计算块23-1计算一个滤波函数值F(x),其中基于位置误差‘e’对一系列DFT计算表达式进行积分,并将所计算出的函数F(x)存储在函数F(x)表23-2中,如稍后在图22中所描述的。
在创建了RRO表29后,在磁盘装置工作状态下,特别地在以下状态下,通过计算块22从观测位置‘y’中减去目标位置‘r’和校正表29的RroTable值,并生成位置误差‘e’。据此,对于输入到控制器20的‘e’进行RRO校正。
在说明最佳值(增益)计算和校正表创建之前,将参照图18说明用于计算增益的最佳值的评估函数。首先,生成RroTable(校正表),并对于执行了用于定位控制的RRO校正之后的残余RRO,考虑特定扇区。换言之,如图18所示,该残余RRO是从实际RRO中减去RroTable 29的RRO校正值的结果。
这里假设可以通过对观测位置‘y’进行离散傅立叶变换(DFT)来观测(RRO+NRRO)之和的值。对于N周连续观测(RRO+NRRO)的波形,并测量各个扇区的平均值。假设该扇区的RRO为RO。还假设各次测量时NRRO的值变为n11、n12、…、n1N。此时,由以下表达式(21)给出对于N周取平均之后的(RRO+NRRO)的波形,即RRO推测值。
将该值乘以增益K,将所得结果代入RRO校正表RroTable 29中(因为这是第一次测量,所以RRO校正表为“0”)。然后,利用RRO校正表进行定位控制,并由表达式(22)给出残余RRO。
通过这种方式,进行第二次测量,其中用加法增益K乘以该值,将所得结果加入RRO校正表29,并使用RRO校正表进行定位控制,然后由以下表达式(23)给出残余RRO:R2。
如果依次重复此过程,则由以下表达式(24)给出经过M次校正之后的RRO的残余RM。但是,在下面的表达式中,由“j”代替NRRO的下标“i”。
如果在很多轨道处都观测到各个扇区的初始RRO,即RO,则假设该RO表示正态分布。通常已知NRRO也表示正态分布。而RRO和NRRO并不相关。所以,可以独立地考虑RRO和NRRO。
换言之,可以分别处理表达式(24)右边第一项中的由RRO产生的成分,以及第二项中的由NRRO产生的成分。对于当在许多点确定残余RRO时的方差,分别确定与表达式(24)的第一项相对应的标准偏差以及与其第二项相对应的标准偏差。各个所得结果的平方和成为该方差。
首先对于第一项的RRO,在多个轨道处测量各个扇区的Nm个RRO,并且如果测量值为R1、R2、…、RNm,则通过以下表达式(25)来确定RRO的标准偏差σRRO。
由于校正之后的残余RRO中的由RRO引起的成分遵循表达式(24)右边的第一项,所以在右边第一项中,代替RO,将多点处的RRO视为R1、R2、…、RNM,并且将其带入表达式(25)中,然后可以由下面的表达式(26)来表示残余RRO中的由RRO生成的成分的方差(标准偏差σRRO的平方)。
然后对于NRRO,假设NRRO引起的标准偏差为σNRRO。表达式(24)右边的第二项中的nij的分布遵从该标准偏差σNRRO。换言之,如果对于N个抽样的NRRO之和由标准偏差σNRRO(即该和的期望值)表示,则所得结果变成以下表达式(27)。
因此,如果使用σNRRO来表示表达式(24)右边第二项中的由NRRO所产生的成分的方差,则将表达式(27)带入表达式(24)右边的第二项中,将所得结果取平方,然后由下面的表达式(28)来表示该结果。
因此,利用表达式(26)和表达式(28),可以由表达式(29)表示校正之后的残余RRO的方差(σ的平方)。这成为用于计算RRO校正效果的评估表达式。在给定条件下,可以调整变量使得表达式(29)的值变为最小。如果使用了该表达式,则可以根据RRO与NRRO的σ比来确定最佳变量:N(抽样数)、M(测量和校正的重复次数)和K(加法增益)的组合。
然后,根据表达式(29)确定使残余RRO最小的最佳条件的代数解。首先,考虑当重复次数M为“1”的情况。在表达式(29)中,如果重复次数的值M为“1”,则表达式(29)成为下面的表达式(30)。
(RRO的残余σ)2=(1-K)2σRRO 2+(K2/N)σRRO 2 (30)
如果校正前的RRO和NRRO的各个σ的比为r,并将其带入表达式(30),则使用该比值r,可以将归一化的残余RRO的标准偏差r[1](表示为方差r[1]2)表示为以下表达式(31)。
r2=σRRO 2/σNRRO 2 (31)
归一化的残余RRO的方差=r[1]2=(1-K)2r2+K2/N
为了确定使残余RRO最小的加法增益K,确定使表达式(31)对K的偏微分的值为“0”的条件。换言之,如果微分值为“0”,则残余RRO为最小。因此,可以通过以下表达式(32)来获取使残余RRO最小的加法增益K。
此时,通过将表达式(32)带入表达式(31)中的表达式(33)获取表达式(31)的归一化残余RRO(第一次校正之后的残余RRO)的标准偏差r[1]。
从而,对于最佳增益K、归一化的残余RRO的方差、残余RRO的方差、表示定位精度的残余RRO与初始RRO的比以及RRO的减少率,可以导出以下表达式(34)中所示的相互关系。据此,如果给出了N(抽样数)、σRRO(RRO的标准偏差)和σNRRO(NRRO的标准偏差),则唯一地确定了使残余RRO最小的增益K。
最佳增益:
归一化的残余RRO的方差:
残余RRO的方差:
残余RRO与初始RRO的比:
RRO减少率:
当测量和校正的重复次数M为“1”时存在以上表达式,并且确定当重复次数M为2或更大时的最佳增益K[k]和归一化残余RRO:r[M]。根据表达式(32)和表达式(33),获得以下表达式(35)。这里K[1],K[2],…是具有不同值的增益。换言之,每重复测量和校正一次,都可以通过改变加法增益K的值对各次设置最佳加法增益K,。
因此,当重复次数M为任意数时,与表达式(34)类似,得到以下表达式(36)中所示的关系表达式。
第M次重复的最佳增益:
第M次重复的归一化RRO的方差:
第M次重复的RRO的方差:
残余RRO与初始RRO的比:
RRO减少率:
参照图20和图21,根据图19说明最佳增益计算处理。
(S60)通过使用具有图1中所示结构的磁盘装置,使磁盘4旋转,并根据磁盘4的伺服信号由图17中所示的控制***对磁头3进行轨道跟随控制,并且测量RRO和NRRO。如图20所示,对于RRO的测量,沿半径方向将磁盘分为多个区域,并将磁头定位在各个目标区域的代表轨道中。图16中的定位精度测量块24测量所有目标区域中的代表轨道的各个扇区中的PES(位置误差信号)(图17中的误差‘e’)。测量块24对于各个扇区计算多个轨道的平均值,并获取平均值作为RPE(可重复位置误差)。如表达式(3)所示,由传递函数(1+CP)乘以各个扇区的RPE来计算各个扇区的RRO。同样地,如图21所示,对于NRRO的测量,在相对长的时间(例如磁盘的512周)内测量各个扇区的一个代表轨道的PES,并计算其平均值作为RPE。然后对于各个扇区,从所测量的PES中减去RPE,并计算各个扇区的NRPE。通过FFT(快速傅立叶变换(Fast fourierTransform))计算所计算出的NRPE的功率谱,并将其分为各个频率。如表达式(3)所示,用传递函数(1+CP)乘以对于各个频率而分开的NRPE,并计算对于各个频率的NRRO的功率谱。
(S62)然后图17中的最佳值计算块25根据表达式(25)从所确定的各个扇区的RRO计算出RRO的标准偏差σrro。同样地,根据表达式(27)从所确定的各个扇区的NRRO计算出NRRO的标准偏差σnrro。
(S64)利用表达式(31)从RRO的标准偏差σrro以及NRRO的标准偏差σnrro计算出标准偏差σ的比r,并利用表达式(32)或表达式(35)计算出最佳增益K或K[M]。
这样,利用校正后的残余RRO作为评估目标确定评估函数,并根据该评估函数在理论上确定使残余RRO达到最小(使校正后的RRO达到最小)的增益。因此,可以不依赖于实验来确定校正表创建增益。同时可以将校正后的RRO的值确保为预定值,并可以确定制造时间和装置规格。
现在将参照图22和图23来说明包含有该最佳增益的上述滤波函数F(x)的创建处理。图19中的上述实施例是一种用最佳增益K乘以所确定的推测RRO波形并且将该结果加入RroTable中的方法,换言之,对于所有频率区域乘以统一的增益K,而不考虑RRO或NRRO的频率特性。然而,在实际的盘装置中,RRO和NRRO之间的频率特性是不同的。换言之,RRO与NRRO的比根据该频率而不同。
在以下实施例中,对于各次RRO确定RRO的σ和NRRO的σ的比,并且可以根据上述表达式(32)或(35)从该比来确定最佳增益K。图22是表示包括本发明的最佳增益计算的滤波函数F(x)的计算处理的流程图。在该说明中,假设RRO的次数为m,根据奈奎斯特定理m=1至Ns/2-1。
(S70)首先,与图19中的步骤S60一样,确定RRO的功率谱。RRO的功率谱以区域中的多个轨道为目标。不仅对于诸如“2”和“4”的少量轨道确定RRO,而且对于几十或者几个轨道确定RRO。可以通过灵敏度函数的逆特性乘以RPE来确定RRO波形。或者可以经过充分的时间,在各个轨道中生成不跟从RRO的波形。在通过这种方式确定了各个轨道的RRO之后,将所有RRO波形排成一行,并确定功率谱。
(S72)然后,确定NRRO的功率谱。与图21一样,通过FFT分析仪观测位置误差‘e’,并确定(RPE+NRPE)的功率谱,然后从该结果中减去RPE,以确定NRPE。并且用灵敏度函数的逆特性乘以该结果。或者可以经过充分的时间来生成忽略了RRO的轨迹RroTable,并且可以在将位置误差‘e’中的RPE抑制到几乎为零之后,确定NRPE的功率谱。
(S74)然后将RRO次数m初始化为“1”。
(S76)然后用DFT计算的频率特性乘以RRO和NRRO的功率谱。在DFT计算中,如表达式(11)中所示来乘以sin和cos。确定目标次数m,并在要观测的频率区域(即,0Hz到(抽样频率/2))中以预定频率间隔提供信号,并且确定DFT的输出特性:RRO的功率谱PowerRro(m)和NRRO的功率谱PowerNrro(m)。换言之,为了对RRO和NRRO的m次的功率谱执行DFT,将从No.0至No.(Ns-1)扇区的一周的功率谱乘以余弦波形和正弦波形,并将这些结果相加,并且如表达式(11)所示计算系数C(m)和S(m)的m次。这成为DFT计算的检测特性的频率特性。通过这种方式,确定对于各个RRO次数的NRRO的功率谱PowerNrro(m)和RRO的功率谱PowerRro(m)。
(S78)将这两个谱进行比较,对于各个RRO次数确定RRO的σ(PowerRro(m))与NRRO的σ(PowerNrro(m))的比r(m)。
(S80)将该σ比r(m)应用于上述最佳条件表达式(32)或(35),计算各个RRO次数的最佳增益Krro(m)或者Krro(M,m)。
(S82)将RRO次数m加“1”,并判断RRO次数m是否为可观测的奈奎斯特频率(Ns/2)或更大。如果RRO次数m不大于(Ns/2),则处理返回到步骤S76,并计算各个RRO次数的最佳增益Krro(m)或Krro(M,m)。如果RRO次数m为可观测的奈奎斯特频率(Ns/2)或更大,则最佳增益计算处理结束,并且通过以下表达式(37)根据图13中计算出的a(m)、b(m)和Krro(m)来计算F(x)。
x=0,1,...,(NS-1)
如上所述,可以确定用于各个RRO次数的增益,并且可以预先计算包括该增益的滤波函数F(x)。图23是表示包括该最佳增益的滤波函数F(x)的一个示例的曲线图。通过这种方式,在设置最佳增益的同时,可以进一步缩减创建RRO校正表的处理时间。
下面参照图24来说明使用该滤波函数F(x)的RRO表创建处理。这里,假设通过图17中的位置精度测量块24和最佳值计算块25在图22中的处理中确定最佳增益K,并由F(x)计算块23-1和23-2获取F(x),还将说明由图17中的RPE获取块26和波形计算块27进行的RRO校正表29的创建处理。
(S90)将测量和校正计数值CountM初始化为“0”。
(S92)与图15中的步骤S50一样,将校正表29的各个扇区q的RRO校正值RroTable(q)初始化为“0”。这里的q为0到(Ns-1)范围内的值。换言之,在一周中的伺服扇区的数量为Ns。
(S94)与图15中的步骤S52一样,测量磁盘4的所有N周的各个扇区指针k的位置误差PES(k+i·Ns),并计算各个扇区指针k的位置误差PES的平均值RPE(k)。换言之,这里假设扇区的指针为k,在一周中的伺服扇区的数量为Ns,而‘i’是旋转周数(第1周、第2周、…、第N周)。因此,在图24中的表达式中,确定同一扇区(由扇区指针K表示)的各周的位置误差PES(k+i·Ns)之和,并将其除以测量旋转周数N,以获得平均值。
(S96)与图13中的步骤S44一样,测量并计算所有扇区指针的位置误差的平均值RPE(k),并且使用包含有F(x)表23-2的最佳增益的滤波函数F(k-q)和平均值RPE(k)来计算目标扇区q的RRO(q)。换言之,当生成RroTable时,通过上述表达式(20)确定第q个扇区处的RRO波形:RRO(q)。
(S98)最后,将所确定的RRO(q)加入校正表29的RroTable(q),并且将所加入的值存储在校正表29的RroTable(q)中。并且将测量和校正计数值CountM加“1”。然后,判断测量校正值是否是“M”或更大。如果该计数值CountM没有超过“M”,则处理返回到步骤S94。如果该计数值CountM是“M”或更大,则完成了M次的测量和校正,所以结束校正表创建处理。
如上所述,将校正后的残余RRO作为评估目标来确定评估函数,并且根据该评估函数,按照图22来确定使残余RRO最小(即,使校正后的RRO达到最小)的增益K(即,K(CountM)),并且将该结果与滤波函数F(x)相结合,以按照图24创建校正表。因此,除了滤波函数F(x)的上述效果外,在不依赖于实验的情况下,可以确定校正表创建增益,该增益对于创建时间和装置规格都是最佳的,并且据此可以创建校正表。此外,可以确保校正之后的RRO的值,基于此,可以确定制造时间和装置规格。
RRO校正表创建方法的第四实施例
图25是表示本发明的RRO校正表创建***的第四实施例的框图。在图25中,用相同标号来表示与图7中相同的组成元件,与图7的不同之处在于:滤波函数F(x)的计算处理23-1(图8,图12)是由与盘装置相连的外部设备(例如个人计算机)50执行的,并且将结果设置在盘装置中的F(x)表23-2中。
由于通过这种方式使用外部设备50来计算DFT的滤波函数F(x),所以可以降低盘装置中的MCU 14的负担,并且可以提高计算速度。也可以容易地进行DFT的滤波函数F(x)的复制,其适合于大量制造。还可以通过外部设备50来执行图17中的最佳增益计算。
图26是表示本发明第四实施例的RRO校正表创建方法的修改形式的框图。在图25中,用相同标号来表示与图7中相同的组成元件,并且与图7的不同之处在于:由与盘装置相连的外部设备(例如个人计算机)50来执行滤波函数F(x)计算处理23-1(图8,图12)、RPE获取处理26(图13)和波形计算处理27(图13),并且将所得结果设置在盘装置中的RRO校正表29中。
由于以这种方式使用外部设备50来计算RRO校正表29的表值,所以可以降低盘装置的MCU 14的负担,并且可以提高计算速度。在盘装置出厂之后,在该盘装置中不必具有校正表创建处理程序,从而可以消除将该程序加载到盘装置上所需的时间。同样,可以通过外部设备50来执行图17中的最佳增益计算。
对于同一批中的多个盘装置,可以在图25或图26的结构中创建代表盘装置的校正表29,并将该表复制到其它盘装置。这可以进一步减少制造时间。
URRO校正表创建方法
上述各种表达式都是关于RroTable的。但是,对于电流波形:URroTable,也可以采用相同方式来讨论有关噪声的问题。换言之,可以根据随后提到的关系式将RroTable转换成URroTable。生成当前波形URroTable,以使致动器的轨迹与RRO匹配。
图27是表示当由单个盘装置单元进行最佳值计算和URRO校正表创建时的情况的框图,其中由相同标号表示与图17中相同的组成元件。换言之,计算块22确定目标位置‘r’与当前(观测)位置‘y’之间的误差‘e’,控制器20对计算进行控制并计算出控制量,加法块30将URRO校正表36的URRO校正值相加,并驱动VCM 1(即设备21)。对于设备21的位置,解调出来自磁头3的伺服信号,并获取当前位置‘y’。当前位置‘y’与目标位置‘r’之间的差为位置误差‘e’。作为要施加到该控制***的外部扰动,将与主轴电机5的旋转同步的成分以及与其不同步的成分表示为RRO、NRRO、RPE和NRPE。
如图13所示,RPE获取块26从对于各个扇区的位置误差‘e’中获取RPE。如图12所描述的,F(x)计算块23-1计算一个滤波函数F(x),其中基于位置误差‘e’对一系列DFT计算表达式进行积分。然而,在URRO的情况下,必须如表达式(7)(即P(z)/(1+C(z)·P(z)))来确定传递函数,将电流扰动ud(i)而不是位置扰动d(i)施加给图12中的计算块33。换言之,可以仅通过用“ud(i)”替代“d(i)”来使用图12中的流程。
函数F(x)表23-2存储所计算的滤波函数F(x)。波形计算块27用函数F(x)乘以在RPE获取块26中获取的RPE,并且计算URRO波形,如图9和图13所示。URRO表36存储该URRO波形。如图13中所述,加法块28对于重复次数将URRO波形相加,并更新表36。
在创建了URRO表36之后,计算块33在磁盘装置的工作状态下(特别地在以下状态中)将校正表36中的URroTable加入控制器20的控制量中,并生成控制量‘u’。据此,对于控制器20的输出进行URRO校正。
根据上述表达式(7),通过灵敏度函数的逆特性(1+C(z)·P(z))以及设备的逆特性(1/P(z))对于RPE确定URroTable值。因此,在滤波函数F(x)中,对于表达式(7)中的设备的逆特性(1/P(z))的量,由于对于F(x)计算块23-1描述的图12中的变形,所以上述表达式(13)的a(m)和b(m)是不同的。
图28是表示根据本发明第二实施例的URRO校正表创建***的框图。在图28中,用相同标号表示与图7和图27中相同的组成元件,图28与图27的不同之处在于:通过与盘装置相连的外部设备(例如个人计算机)50执行滤波函数值F(x)计算处理23-1,并将结果设置在盘装置中的F(x)表23-2中。当使用该结构时,利用外部设备50计算滤波函数F(x),从而减轻了盘装置的MCU 14的负担,并且可以提高计算速度。
图29是表示根据本发明第三实施例的URRO校正表创建方法的框图。在图29中,用相同的标号来表示与图7和图27中相同的组成元件,图29与图27的不同之处在于:通过与盘装置相连的外部设备(例如个人计算机)50来执行滤波函数值F(x)计算处理23-1、RPE获取处理26(图13)和波形计算处理27(图13),并且将所得结果设置在盘装置中的URRO校正表36中。
当使用这种结构时,通过使用外部设备50来计算URRO校正表36的表值,从而可以进一步减少盘装置的MCU 14的负担,并且可以提高计算速度。此外,在盘装置出厂之后,在该盘装置中不必具有校正表创建处理程序,从而可以消除将该程序加载到盘装置上所需的时间。
与RRO一样,对于同一批中的多个盘装置,可以利用图27至图29的结构创建代表盘装置的校正表36,并将其复制到其它盘装置。这可以进一步减少制造时间。
而且与图17一样,可以执行对于加法增益K的最佳处理。图30是表示其评估函数的说明图。在图30中,用相同的标号来表示与图18相同的组成元件。根据表达式(7),残余RRO是通过从实际RRO中减去在块34中通过((1+C(z)·P(z)/)P(z)而获取的值(作为URroTable 36中的URRO校正值)所得的结果。
而且根据表达式(5),通过灵敏度函数的逆特性(1+C(z)·P(z))对于RPE确定RroTable值,所以由以下表达式(38)给出URroTable值。
URroTable=(-1/P(z))·RroTable (38)
换言之,在RRO的情况下评估函数与表达式(29)相同,但是通过根据关系表达式(7)由波形计算块27将RroTable值转换成URroTable值,来获取URRO校正表36。
考虑轨道之间相关性的RRO校正表创建方法的第五实施例
上述方法基于如下假设:在盘的轨道之间不存在相关性。然而,在某些情况下,轨道之间的RRO的校正可能增加。例如,当盘机械变形时,除了在盘表面上的一点处或各个区域中确定RRO校正值的方法外,还需要一些改进。基于以上考虑,将说明支持该状态的一个实施例。换言之,在各个轨道中创建RroTable值。
图31是表示考虑轨道之间的相关性的RRO校正表创建处理的流程图,而图32和图33说明该处理流程。
(S100)如图32所示,将具有同一头部的盘4分为多个区域Z1、Z2和Z3。首先,在该区域内创建共用RRO校正值。换言之,将目标头部移动到盘4的目标区域,并将RroTable值初始化为“0”。确定该区域内的抽样目标轨道的平均RPE波形,并计算该区域的平均RRO校正波形RroZone,将对于所有频率统一的加法增益设为“1”。
(S102)然后,利用该RroZone作为初始值,将头部定位到该区域内的测量点(例如各个轨道),并将RroZone值存储在图33所示的RroTable 29中。
(S104)如上所述,对于特定旋转周数N,测量移动后的当前轨道的位置误差‘e’,并计算RPE。对于图22所述的各个频率,使用包含有不同加法增益的滤波函数F(x),在图24的处理中计算RRO校正波形RRO(q)。如图33所示,将当前轨道的RRO校正值存储在RroTable 29中。在磁头3以MR头作为读取元件的示例中,除了写入元件,还使用了旋转致动器,并且写入元件和读取元件对于该轨道的位置也是不同的。因此在图33中的RroTable 29中,独立于写入元件的RRO值(即RRO(W)),测量读取元件的RRO值并存储为RRO(R)。
(S106)然后,判断是否测量了该区域内的所有的测量点。如果没有测量该区域内的所有测量点,则将头部移动到下一测量点,并且处理返回到步骤S104。如果已经测量了该区域内的所有测量点,则结束该区域中的RroTable的创建。
对于图32中所示的分割区域的数量重复进行此操作,并创建图33中的RroTable 29。这样,将具有同一磁头的磁盘4分为多个区域,并且首先计算该区域中的共用RRO校正值,并通过将对于所有频率统一的加法增益设为“1”,计算区域平均RRO校正波形RroZone。然后使用该RroZone作为初始值,将磁头移动到该区域中的测量点(例如各个轨道),并对于特定旋转周数N进行测量,计算RPE,并且使用包含有根据频率而不同的加法增益的滤波函数F(x),在图24中的处理中测量RRO校正波形RRO(q)。
因此,当多个轨道之间的RRO相关性较高时,例如当磁盘机械变形时,可以测量各个轨道中的测量点的RRO校正值,并且即使在这种状态下也可以进行准确的RRO校正。
使用RRO校正表的伺服轨道写入方法
下面将说明使用上述所创建的校正表的一个实施例。第一实施例涉及制造所述盘装置。将外部记录有伺服信号的盘安装在盘装置中,并对于各个读取和写入位置创建用于所有轨道的校正表。或者多个轨道可以构成一个区域,并可以对该区域内的共同成分进行校正。
当将伺服信号记录在盘装置中时使用第二实施例。图34是对此进行说明的说明图。伺服信号记录方法是一种自伺服写入方法。如图34所示,在盘4的边缘(在此情况下为外轨道)处以预定进给宽度记录几个轨道的伺服信号SV1。然后,基于这些伺服信号SV1,将伺服信号SV2记录在盘4上的没有记录伺服信号的区域中。
当将伺服信号SV1记录在盘4的边缘(在此情况下为外边缘)时,测量RRO校正值,并利用该RRO校正值,基于伺服信号SV1,将伺服信号SV2记录在盘4上的没有记录伺服信号的区域中。并且,对于所有轨道,测量RRO校正值,并创建RroTable 29。
第三实施例用于称为“复制STW”或“重写STW”的伺服信号记录方法。图35是伺服轨道写入方法的说明图。如图35所示,将伺服信号预先记录在盘4-1的至少一面的整个表面上,并且将记录有伺服信号的盘4-1以及没有记录伺服信号的盘4-2安装在盘装置上。
并且,在使用盘4-1的一面上的伺服信号进行定位控制的同时,测量RRO校正表,并利用该RRO校正值,将伺服信号记录在未记录有伺服信号的一面上(盘4-1的背面和盘4-2)。通过测量所有轨道的RRO校正值来创建RroTable 29。在这种情况下,利用RRO校正值,可以从开始就将伺服信号重写在记录有伺服信号的盘4-1的一面上,并可以随后删除初始伺服信号。
第四实施例用于盘装置出厂之后。当伺服信号达到了不同于制造过程中的状态时,例如在由于机械变形而出现偏心或者由于介质刮痕而出现伺服信号丢失的情况下,使用第四实施例来生成跟从或不跟从RRO的信号。这使得可以通过较少旋转周数实现高精度校正。图36是表示该校正表重写方法的流程图。
(S110)盘装置的MCU 14判断定位精度是否出现异常。例如,当即使在利用上述RRO校正表29进行了定位控制之后,磁头仍未能被定位在目标轨道中心(位置误差大于偏道标准值)时,进行重试。如果即使在几次重试之后磁头仍未能被定位在目标轨道中心,则判定定位精度异常。
(S102)如果判定定位精度异常,则判断是否可以通过RRO校正进行恢复。例如,如果磁头检测能力下降,则即使进行RRO校正也不能进行恢复。如果判定可以通过RRO校正进行恢复,则MCU 14如上所述测量RRO校正值。
(S104)然后通过将RRO校正值测量结果与当前RRO校正表29的校正值进行比较,来判断RRO校正表29的重写是否有效。例如,如果RRO校正值测量结果与当前RRO校正表29的校正值差别不是很大,则即使对校正表29进行重写也不能提高定位精度,从而处理结束。如果RRO校正值测量结果与当前RRO校正表29的校正值不同,则通过重写校正表29来提高定位精度,从而重写校正表29,处理结束。
这样,当伺服信号到达不同于制造过程中的状态时,例如在由于机械变形而产生偏心或者由于介质刮痕而出现伺服信号丢失的情况下,可以将伺服信号重写为跟从或不跟从RRO的信号,这有助于提高定位精度。
其它实施例
存在一些可以记录上述校正数据(表)的可能位置。如图37所示,可以将校正数据RroTable(q)加到各个扇区的伺服信号的尾部。或者可以将校正数据记录在盘4介质上的不用于记录/再现数据的专用区域中。此外,可以将校正数据预先记录在盘装置的电子电路上的非易失性存储器中。
在这三个记录位置中,当校正所有独立轨道时,第一或第二方法是有效的。如果只校正定位波动较大的轨道,即校正数据量较小,则可以使用第三方法(非易失性存储器)。当盘装置的盘是固定的时,上述方法有效。即,当介质是不可替换的时。即使在将盘(如磁性转移设备和图案化介质)固定在磁盘驱动装置中的情况下,如果利用共用模具(die)形成介质上的伺服信号,则可以测量随着模具创建精度而确定的共用RRO,并将该盘用作介质。
将盘装置描述为磁盘装置,但是本发明也可以应用于其它盘介质,例如光盘装置和磁光盘装置。同样地,对于图25中的实施例说明了RRO,但是本发明也可以应用于图27所述的URRO。
利用这些实施例说明了本发明,但是可以在本发明的主要特征的范围内对本发明进行各种改进,这些改进不应排除在本发明的范围之外。
由于预先计算了滤波函数F(x)的值,并且当创建RRO校正表时,可以使用该滤波函数F(x)值来计算旋转成分校正信号,而不进行频率转换,所以本发明可以极大地降低校正表创建时间,并且有助于提高盘装置的生产率。因此,可以在更短时间内制造进行旋转同步校正的盘装置,并可以低成本地实现适于大批量生产的盘装置。