DE4015682A1 - Position control circuitry for read-write heads with magnetic discs - uses electronic PID circuits with variable gain amplifies in conjunction with reference marks on disc - Google Patents

Position control circuitry for read-write heads with magnetic discs - uses electronic PID circuits with variable gain amplifies in conjunction with reference marks on disc

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DE4015682A1
DE4015682A1 DE19904015682 DE4015682A DE4015682A1 DE 4015682 A1 DE4015682 A1 DE 4015682A1 DE 19904015682 DE19904015682 DE 19904015682 DE 4015682 A DE4015682 A DE 4015682A DE 4015682 A1 DE4015682 A1 DE 4015682A1
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Abstract

The position control circuit comprises difference amplifier (2), amplifiers (4a,4b,5a,6a,6b), power amplifier (10), reference speed generator (3), integrator (5), differentiater (6), switching circuits (4c,4d,5c,6d,6f,3c) control circuit (8), timing circuit (14), switching detector (13), position decoder (1), summing amplifier (7), motor (11), acceleration/position transducer (12), comb filter (9). The positioning of the head is controlled by a PID control system, utilising reference marks on the disc. The amplification factor of the differential signals (D1,D2) is variable being greater during head movement. The amplifiers and switching circuits are provided in pairs. ADVANTAGE - Provides stable control of heads.

Description

Die Erfindung betrifft ein Plattenlaufwerk, etwa für eine Magnetplatte oder eine magnetooptische Platte, welche hauptsächlich als Peripherieeinrichtung für ein Computersystem verwendet wird, und ein Regelverfahren zum Plazieren des Schreib-/Lesekopfes des Platten­ laufwerks.The invention relates to a disk drive, for example for a magnetic disk or a magneto-optical disk, which is mainly used as a peripheral device for a Computer system is used and a control method for placing the read / write head of the disk drive.

Unter einem Plattenlaufwerk ist das gesamte Gerät zur Aufnahme und/oder Wiedergabe des Platteninhalts zu ver­ stehen.The entire device is under a disk drive Ver recording and / or playback of the disc content stand.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Regelsystems zum Positionieren eines Schreib-/Lese­ kopfes bei einem Magnetplattenlaufwerk. Fig. 1 is a block diagram of a conventional control system for positioning a read / write head in a magnetic disk drive.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Positionssignaldemodula­ tionsschaltung.In Fig. 1, 1 denotes a position signal demodulation circuit.

Die Positionssignaldemodulationsschaltung 1 erhält ein die Position des Kopfes angebendes Positionssignal, das der Bewegungsstrecke des Kopfes entspricht, und führt dieses an einen Summierpunkt 2 zurück.The position signal demodulation circuit 1 receives a position signal indicating the position of the head, which corresponds to the movement distance of the head, and feeds it back to a summing point 2 .

Vom Summierpunkt 2 werden Signale, die durch Addition eines Referenzsignals (das beim Normalzustand 0 ist) und des Positionssignals gebildet werden, an eine Referenzgeschwindigkeitserzeugungsschaltung 3, Ver­ stärker 4 a, 4 b, einen Integrator 5 und eine Dif­ ferenzierschaltung 6 übermittelt.From the summing point 2 , signals which are formed by adding a reference signal (which is 0 in the normal state) and the position signal are transmitted to a reference speed generation circuit 3 , amplifier 4 a , 4 b , an integrator 5 and a differential circuit 6 .

Die Referenzgeschwindigkeitserzeugungsschaltung 3 er­ zeugt als Antwort auf das von dem Summierpunkt 2 ein­ gegebene Positionssignal, das als Trigger-Signal dient, ein Referenzgeschwindigkeitssignal für den Kopf. Das Referenzgeschwindigkeitssignal wird über einen Schalter 3 c an einen Summierpunkt 7 ausgegeben.The reference speed generating circuit 3 he testifies in response to the summation of the two a given position signal serving as a trigger signal, a reference velocity signal for the head. The reference speed signal is output via a switch 3 c to a summing point 7 .

Beide Verstärker 4 a, 4 b verstärken das von dem Summier­ punkt 2 eingegebene Positionssignal, erzeugen Propor­ tionalsignale P 1, P 2 und geben diese über Schalter 4 c bzw. 4 d an den Summierpunkt 7 aus.Both amplifiers 4 a , 4 b amplify the position signal input from the summing point 2 , generate proportional signals P 1 , P 2 and output them via switches 4 c and 4 d to the summing point 7 .

Der Integrator 5 integriert das von dem Summierpunkt 2 zugeführte Positionssignal und gibt es an einen Ver­ stärker 5 a aus. Der Verstärker 5 a verstärkt das von dem Integrator 5 ausgegebene Signal und gibt es als Inte­ gralsignal I über einen Schalter 5 c an den Summierpunkt 7 ab.The integrator 5 integrates the position signal supplied from the summing point 2 and outputs it to a amplifier 5 a . The amplifier 5 a amplifies the signal output by the integrator 5 and gives it as an integral signal I via a switch 5 c to the summing point 7 .

Die Differenzierschaltung 6 differenziert das von dem Summierpunkt 2 zugeführte Positionssignal und gibt es an Verstärker 6 a, 6 c aus. Die Verstärker 6 a, 6 c ver­ stärken die von der Differenzierschaltung 6 eingegan­ genen Signale und geben diese Signale als Differential­ signal D und ein die Ist-Geschwindigkeit des Kopfes angebendes Signal über Schalter 6 d, 6 f an den Summier­ punkt 7 ab. The differentiating circuit 6 differentiates the position signal supplied from the summing point 2 and outputs it to amplifiers 6 a , 6 c . The amplifier 6 a , 6 c ver strengthen the signals received by the differentiating circuit 6 and emit these signals as differential signal D and a signal indicating the actual speed of the head via switch 6 d , 6 f to the summing point 7 .

Jeder der Schalter 3 c, 4 c, 4 d, 5 c, 6 d und 6 f wird von einer Schaltsteuereinheit 8 selektiv ein- und ausgeschal­ tet.Each of the switches 3 c , 4 c , 4 d , 5 c , 6 d and 6 f is selectively switched on and off by a switching control unit 8 .

Das durch die am Summierpunkt 7 erfolgende Addition jedes der Signale erhaltene Signal wird über ein Kamm­ filter 9 und einen Leistungsverstärker 10 einem Motor 11 zugeführt. Als Antwort auf das ihm zugeführte Signal betätigt der Motor 11 den Kopf derart, daß dieser zu der betreffenden Zielspur bewegt bzw. auf dieser pla­ ziert wird.The signal obtained by adding each of the signals at the summing point 7 is fed to a motor 11 via a comb filter 9 and a power amplifier 10 . In response to the signal supplied to it, the motor 11 actuates the head in such a way that it moves to the relevant target track or is placed there.

Im folgenden wird die Funktionsweise des mit der Schal­ tung versehenen herkömmlichen Plattenlaufwerks erläu­ tert.Below is how the scarf works tion provided conventional disk drive tert.

Wenn die Zielspur, die der Schreib-/Lesekopf einnehmen soll, bestimmt worden ist und der Kopf zu dieser hin bewegt wird, um auf ihr in Position gebracht zu werden, führt der Kopf zunächst eine Suchoperation aus. Bei der Suchoperation schaltet die Schaltsteuereinheit 8 die Schalter 3 c und 6 f ein und die Schalter 4 c, 4 d, 5 c und 6 d aus.When the target track that the read / write head is to take has been determined and the head is moved toward it to be positioned on it, the head first performs a search operation. In the search operation, the switching control unit 8 switches 3 c and 6 f on and switches 4 c , 4 d , 5 c and 6 d off.

Folglich wird die Abweichung zwischen dem von der Referenzgeschwindigkeitserzeugungsschaltung 3 ausge­ gebenen Referenzgeschwindigkeitssignal und dem von dem Verstärker 6 c ausgegebenen Ist-Geschwindigkeitssignal über das Kammfilter 9 und den Leistungsverstärker 10 dem Motor 11 zugeführt. Der Motor 11 bewegt den Kopf während der Suchoperation durch Nachführregelung, bei der das die Ist-Geschwindigkeit des Kopfes angebende Signal und das Referenzgeschwindigkeitssignal mitein­ ander in Übereinstimmung gebracht werden. As a result, the deviation between the reference speed signal output by the reference speed generating circuit 3 and the actual speed signal output by the amplifier 6 c is supplied to the motor 11 via the comb filter 9 and the power amplifier 10 . The motor 11 moves the head during the search operation by tracking control, in which the signal indicating the actual speed of the head and the reference speed signal are brought into agreement with one another.

Der Beschleunigungswert des Motors 11 wird durch einen Beschleunigungs-/Positions-Wandler 12 in ein Abstands­ signal umgewandelt, das den Bewegungsbetrag des Kopfes angibt, und dieses Signal wird an die Positionssignal­ demodulationsschaltung 1 und einen Schaltpunktdetektor 13 ausgegeben.The acceleration value of the motor 11 is converted by an acceleration / position converter 12 into a distance signal indicating the amount of movement of the head, and this signal is output to the position signal demodulation circuit 1 and a switching point detector 13 .

Die Positionssignaldemodulationsschaltung 1 wandelt das Positionssignal des Kopfes basierend auf dem von dem Beschleunigungs-/Positions-Wandler 12 zugeführten Ab­ standssignal um und gibt es an den Summierpunkt 2 ab. Hierauf folgt eine wiederholte Regelung durch die oben beschriebene Regelschleife.The position signal demodulation circuit 1 converts the position signal of the head based on the status signal supplied from the acceleration / position converter 12 and outputs it to the summing point 2 . This is followed by repeated regulation by the control loop described above.

Der Schaltpunktdetektor 13 ermittelt auf der Basis des von dem Beschleunigungs-/Positions-Wandler 12 übermit­ telten Abstandsignals schrittweise die Ist-Position des Kopfes und bestimmt auf diese Weise den jeweiligen Abstand zur Zielspur. Wenn sich der Kopf in einer Posi­ tion befindet, in der der Abstand kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, d.h. wenn der Kopf in die Nähe der Zielspur bewegt worden ist, schaltet der Schaltpunkt­ detektor 13 von der Suchoperation auf eine Plazier­ operation um. Dies bedeutet, daß, wenn der Kopf in die Nähe der Zielspur bewegt worden ist, der Schaltpunkt­ detektor 13 ein vorbestimmtes Signal an einen Zeitgeber 14 übermittelt. In dem Zeitgeber 14 wird die für die Plazieroperation erforderliche Zeit eingestellt, d.h. die Zeit, die benötigt wird, um den Kopf von seiner jeweiligen Position nahe der Zielspur in die Position zu bewegen, in der der Kopf stationär auf der Zielspur gehalten wird, und der Zeitgeber 14 gibt ein Signal an die Schaltsteuereinheit 8 ab.The switching point detector 13 determines the actual position of the head step-by-step on the basis of the distance signal transmitted by the acceleration / position converter 12 and in this way determines the respective distance to the target track. If the head is in a position in which the distance is smaller than a predetermined value, ie if the head has been moved in the vicinity of the target track, the switching point detector 13 switches from the search operation to a placement operation. This means that when the head has been moved close to the target track, the switching point detector 13 transmits a predetermined signal to a timer 14 . In the timer 14 , the time required for the placement operation is set, that is, the time required to move the head from its respective position near the target track to the position in which the head is held stationary on the target track, and that Timer 14 outputs a signal to the switching control unit 8 .

Als Antwort auf das von dem Zeitgeber 14 ausgegebene Signal schaltet die Schaltsteuereinheit 8 die Schalter 3 c und 6 f aus und die Schalter 4 c, 4 d, 5 c und 6 d ein, und dadurch werden die Proportionalsignale P 1, P 2, das Inte­ gralsignal I und das Differentialsignal D dem Summier­ punkt 7 und über das Kammfilter 9 und den Leistungs­ verstärker 10 dem Motor 11 zugeführt, so daß der Kopf von der mittels Nachführregelung erfolgten Suchopera­ tion auf die Plazieroperation umgeschaltet wird, die mittels PID-Regelung (Proportional-Integral-Differen­ tial) erfolgt.In response to the signal output by the timer 14 , the switch control unit 8 turns off the switches 3 c and 6 f and the switches 4 c , 4 d , 5 c and 6 d , and thereby the proportional signals P 1 , P 2 , Inte gralsignal I and the differential signal D to the summing point 7 and via the comb filter 9 and the power amplifier 10 fed to the motor 11 , so that the head is switched from the search operation carried out by means of tracking control to the placement operation, which by means of PID control (proportional -Integral-Differential).

Nach Beendigung der Plazieroperation, d.h. nach Ver­ streichen der im Zeitgeber 14 eingestellten Zeit, schaltet die Schaltsteuereinheit 8 als Antwort auf das vom Zeitgeber 14 ermittelte Signal den Schalter 4 d aus und hält die Schalter 4 c, 5 c und 6 d im Einschaltzustand, und der Kopf wird auf die Nachführoperation umgeschal­ tet, die ebenfalls durch PID-Regelung erfolgt.After completion of the placement operation, ie after Ver elapse the time set in the timer 14 , the switching control unit 8 switches off the switch 4 d in response to the signal determined by the timer 14 and holds the switches 4 c , 5 c and 6 d in the on state, and the head is switched to the tracking operation, which is also carried out by PID control.

Bei der zur Plazieroperation durchgeführten PID-Rege­ lung werden beide Proportionalsignale P 1, P 2 ausgegeben, und nachdem die Plazieroperation beendet ist, d.h. während die Nachführoperation bei PID-Regelung erfolgt, wird, da der Verstärkungsfaktor des Proportionalsignals bei der Plazieroperation größer eingestellt ist, ledig­ lich das Proportionalsignal P 1 ausgegeben, um bei der Bewegung des Kopfes zur Zielspur ein Überschießen des Kopfes zu verringern und folglich die zum Plazieren des Kopfes erforderliche Zeit zu reduzieren. Bei der Nach­ führoperation wird der Verstärkungsfaktor des Propor­ tionalsignals kleiner eingestellt, um Schwingungen des Kopfes zu verhindern.In the PID control carried out for the placement operation, both proportional signals P 1 , P 2 are output, and after the placement operation has ended, ie while the tracking operation takes place with PID control, since the gain factor of the proportional signal is set larger during the placement operation, only the proportional signal P 1 is output in order to reduce overshooting of the head when the head moves to the target track and consequently to reduce the time required for placing the head. During the tracking operation, the amplification factor of the proportional signal is set smaller in order to prevent head vibrations.

Bei diesem herkömmlichen Regelsystem zum Positionieren des Kopfes eines Magnetplattenlaufwerks wird der Ver­ stärkungsfaktor des Proportionalsignals vor und nach der Beendigung der Plazieroperation des Kopfes verän­ dert, wodurch sich ein Überschießen des Kopfes ver­ ringern läßt. Dabei verschlechtert sich jedoch die Charakteristik der offenen Regelschleife der PID- Regelung, und bei der Plazieroperation können Schwin­ gungen (mechanische Resonanz) auftreten, wodurch nach­ teiligerweise die Positioniergenauigkeit verringert wird.With this conventional positioning control system the head of a magnetic disk drive, the Ver Gain factor of the proportional signal before and after  change the completion of the placement operation of the head changes, which prevents an overshoot of the head wrestles. However, the deteriorates Characteristic of the open control loop of the PID Regulation, and during the placement operation Schwin conditions (mechanical resonance) occur, whereby after partially reduced the positioning accuracy becomes.

Fig. 2 ist ein Diagramm der Charakteristik der offenen Regelschleife des beschriebenen herkömmlichen Regel­ systems zum Positionieren des Kopfes eines Plattenlauf­ werks, und Fig. 3 ist ein Diagramm des Ausmaßes der Spurabweichung des Positionssignals des Kopfes bei der Plazieroperation. Fig. 2 is a diagram of the characteristic of the open control loop of the conventional control system for positioning the head of a disk drive described, and Fig. 3 is a diagram of the extent of the tracking error of the position signal of the head in the placing operation.

Aus der Charakteristik gemäß Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Verstärkungsfaktor-Schnittbereich, in dem die Verstärkungsfaktor-Kurve a′ das 0 dB-Niveau schneidet, im wesentlichen mit dem Phasen-Schnitt- oder Kreuzungs­ bereich übereinstimmt, in dem die Phasencharakteri­ stik-Kurve b′ die 180°-Linie berührt. Das Diagramm zeigt, daß, falle ein Punkt d′ für mechanische Resonanz existiert, weder eine Verstärkungsfaktor-Toleranz noch eine Phasen-Toleranz existieren und die Bedingungen zum Auftreten von Schwingung erfüllt sind. Folglich ist, wie Fig. 3 zeigt, bei der Plazieroperation die Kurve des Positionssignals des Kopfes sehr ungleichförmig, und somit wird nachteiligerweise Schwingung erzeugt.From the characteristic shown in Fig. 2 it can be seen that the gain-sectional area, in which the gain curve a 'intersects the 0-dB level substantially coincides with the phase cutting or crossing matches the range in which the Phasencharakteri stik- Curve b 'touches the 180 ° line. The diagram shows that if a point d 'for mechanical resonance exists, neither a gain tolerance nor a phase tolerance exist and the conditions for the occurrence of vibration are fulfilled. Thus, as shown in Fig. 3, in the placement operation, the curve of the position signal of the head is very uneven, and thus vibration is disadvantageously generated.

Zur Lösung dieses Problems wird in JP-OS 61-39 275 (1986), um einen Magnetkopf in einem Magnetplattenlauf­ werk durch Feinsteuerung zu einem Zielpunkt zu bewegen, eine Regelschaltung mit geschlossener Regelschleife vorgeschlagen, die zur Rückkopplung des Betrages der Positionsversetzung versehen ist mit einer Positions­ rückkopplungs-Verstärkungseinrichtung, bei der zwei Reihenschaltungen aus Dioden und Widerständen einem Eingangswiderstand eines Operationsverstärkers paral­ lelgeschaltet sind, wobei die Dioden in entgegenge­ setzten Richtungen durchlässig sind, und bei der, wenn der Betrag der Positionsversetzung zum Zielpunkt hin über einem vorbestimmten Wert liegt, der Verstärkungs­ faktor des Operationsverstärkers verändert wird.To solve this problem, JP-OS 61-39 275 (1986) to a magnetic head in a magnetic disk barrel move to a target point through fine control, a control circuit with a closed control loop  proposed to feed back the amount of Position shift is provided with a position feedback amplification device, in which two Series connections from diodes and resistors one Input resistance of an operational amplifier paral are switched, the diodes in opposite directions are permeable, and when the amount of position shift to the target point is above a predetermined value, the gain factor of the operational amplifier is changed.

Bei der Vorrichtung gemäß JP-OS 61-39 275 ist jedoch der Positionsrückkopplungs-Verstärkungsfaktor so groß ein­ gestellt, daß die Entstehung mechanischer Resonanz (Schwingung) nicht vollständig ausgeschlossen ist.However, in the device according to JP-OS 61-39 275 Position feedback gain so large posed that the emergence of mechanical resonance (Vibration) is not completely excluded.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Plattenlaufwerk und ein Regelverfahren zum Positionieren des Schreib-/ Lesekopfes zu schaffen, bei dem, während sich der Kopf in der Plazierposition befindet, die Bedingungen für mechanische Schwingungen vermieden werden und sich der Kopf mit größerer Genauigkeit auf der Platte positio­ nieren läßt.It is the object of the invention to provide a disk drive and a control method for positioning the writing / To create a read head while holding the head in the placement position, the conditions for mechanical vibrations are avoided and the Head with greater accuracy on the plate positio kidney.

Bei dem Plattenlaufwerk und dem Regelverfahren zum Positionieren des Schreib-/Lesekopfes wird der Ver­ stärkungsfaktor des Differentialsignals für die PID- Regelung vor und nach der Plazieroperation verändert. Folglich ergeben sich jeweils voneinander abweichende Phasenschnittbereiche und Verstärkungsfaktorschnitt­ bereiche, so daß Phasen- und Verstärkungstoleranzen gewährleistet sind, dadurch der Betrieb des Regel­ systems stabilisiert wird und die Entstehung von Schwingungen verhindert wird. With the disk drive and the control procedure for Positioning the read / write head is the Ver gain factor of the differential signal for the PID Regulation changed before and after the placement operation. As a result, there are different ones Phase cut areas and gain cut ranges so that phase and gain tolerances are guaranteed, thereby the operation of the rule systems is stabilized and the emergence of Vibration is prevented.  

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.The following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Regelsystems zum Positionieren des Schreib-/Lesekopfes eines herkömmlichen Plattenlaufwerks, Fig. 1 is a block diagram of a control system for positioning the read / write head of a conventional disk drive,

Fig. 2 ein Diagramm der Charakteristik der offenen Regelschleife des herkömmlichen Plattenlauf­ werks, Fig. 2 is a diagram of the characteristic of the open-loop plant of the conventional disk,

Fig. 3 ein Diagramm des Ausmaßes der Spurabweichung des Positionssignals des Kopfes bei einer mit dem herkömmlichem Plattenlaufwerk durchgeführ­ ten Plazieroperation, Fig. 3 is a graph of the amount of track deviation of the position signal of the head in a, with the conventional disc drive durchgeführ th Plazieroperation

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Regelsystems zum Positionieren des Schreib-/Lesekopfes bei dem erfindungsgemäßen Plattenlaufwerk, Fig. 4 is a block diagram of the control system for positioning the read / write head in the disk drive according to the invention,

Fig. 5 ein Diagramm der Charakteristik der offenen Regelschleife des erfindungsgemäßen Platten­ laufwerks, und Fig. 5 is a diagram of the characteristic of the open control loop of the disk drive according to the invention, and

Fig. 6 ein Diagramm des Ausmaßes der Spurabweichung des Positionssignals des Kopfes bei einer mit dem erfindungsgemäßen Plattenlaufwerk durchge­ führten Plazieroperation. Fig. 6 is a diagram of the extent of the track deviation of the position signal of the head during a placement operation performed with the disk drive according to the invention.

Fig. 4 ist ein exemplarisches Blockschaltbild des Regelsystems zum Positionieren des Schreib-/Lesekopfes eines Magnetplattenlaufwerks. Das Regelsystem enthält eine Positionssignaldemodulationsschaltung 1, eine Referenzgeschwindigkeitserzeugungsschaltung 3, Ver­ stärker 4 a, 4 b, einen Integrator 5 und eine Differen­ zierschaltung 6. Fig. 4 is an exemplary block diagram of the control system for positioning the read / write head is a magnetic disk drive. The control system includes a position signal demodulation circuit 1 , a reference speed generating circuit 3 , amplifier 4 a , 4 b , an integrator 5 and a differentiating circuit 6 .

Basierend auf der Bewegungsstrecke des Kopfes erhält die Positionssignaldemodulationsschaltung 1 ein die Position des Kopfes angebendes Positionssignal und führt dieses an den Summierpunkt 2 zurück, wie noch detailliert beschrieben wird.Based on the movement distance of the head, the position signal demodulation circuit 1 receives a position signal indicating the position of the head and feeds it back to the summing point 2 , as will be described in detail.

Vom Summierpunkt 2 werden Signale, die durch Addition eines Referenzsignals (das im Normalzustand 0 ist) und des Positionssignals gebildet werden, an die Referenz­ geschwindigkeitserzeugungsschaltung 3, die Verstärker 4 a,4 b, den Integrator 5 und die Differenzierschaltung 6 übermittelt.From the summing point 2 , signals which are formed by adding a reference signal (which is in the normal state 0) and the position signal to the reference speed generating circuit 3 , the amplifier 4 a , 4 b , the integrator 5 and the differentiating circuit 6 are transmitted.

Jedes Mal, wenn die Referenzgeschwindigkeitserzeugungs­ schaltung 3 ein Signal von dem Summierpunkt 2 erhält, verwendet sie dieses als Trigger-Signal und erzeugt ein vorbestimmtes Referenzgeschwindigkeitssignal für den Kopf. Das Referenzgeschwindigkeitssignal wird über einen Schalter 3 c an einen Summierpunkt 7 ausgegeben.Each time the reference speed generating circuit 3 receives a signal from the summing point 2 , it uses this as a trigger signal and generates a predetermined reference speed signal for the head. The reference speed signal is output via a switch 3 c to a summing point 7 .

Die Verstärker 4 a, 4 b verstärken die von dem Summier­ punkt 2 eingegebenen Positionssignale und geben diese über Schalter 4 c, 4 d als Proportionalsignale P 1 bzw. P 2 an den Summierpunkt 7 aus.The amplifiers 4 a , 4 b amplify the position signals input from the summing point 2 and output them via switches 4 c , 4 d as proportional signals P 1 and P 2 to the summing point 7 .

Der Integrator 5 integriert das von dem Summierpunkt 2 zugeführte Positionssignal und gibt es an einen Ver­ stärker 5 a aus. Der Verstärker 5 a verstärkt das von dem Integrator 5 ausgegebene Signal und gibt es als Inte­ gralsignal I über einen Schalter 5 c an den Summierpunkt 7 ab. The integrator 5 integrates the position signal supplied from the summing point 2 and outputs it to a amplifier 5 a . The amplifier 5 a amplifies the signal output by the integrator 5 and gives it as an integral signal I via a switch 5 c to the summing point 7 .

Die Differenzierschaltung 6 differenziert das von dem Summierpunkt 2 zugeführte Positionssignal und gibt es an Verstärker 6 a, 6 b bzw. 6 c aus. Die Verstärker 6 a, 6 b und 6 c verstärken die von der Differenzierschaltung 6 eingegangenen Signale und geben diese Signale als Differentialsignale D 1, D 2 und ein die Ist-Geschwindig­ keit des Kopfes angebendes Signal über Schalter 6 d, 6 e bzw. 6 f an den Summierpunkt 7 ab.The differentiating circuit 6 differentiates the position signal supplied from the summing point 2 and outputs it to amplifiers 6 a , 6 b and 6 c . The amplifier 6 a, 6 b and 6 c amplify the signals received from the differentiating circuit 6 and pass these signals as differential signals D 1, D 2, and the actual VELOCITY ness of the head indicative signal through switches 6 d, 6 e and 6 f to the summing point 7 .

Jeder der Schalter 3 c, 4 c, 4 d, 5 c, 6 d, 6 e und 6 f wird von einer Schaltsteuereinheit 8 selektiv ein- und aus­ geschaltet.Each of the switches 3 c , 4 c , 4 d , 5 c , 6 d , 6 e and 6 f is selectively switched on and off by a switching control unit 8 .

Das Signal, das durch die am Summierpunkt 7 erfolgende Summierung der Signale erhalten wird, wird über ein Kammfilter 9 und einen Leistungsverstärker 10 einem Motor 11 zugeführt. Als Antwort auf das ihm zugeführte Signal bewegt der Motor 11 den Kopf zu der betreffenden Zielspur bzw. plaziert ihn auf der Zielspur.The signal obtained by summing the signals at the summing point 7 is fed to a motor 11 via a comb filter 9 and a power amplifier 10 . In response to the signal supplied to it, the motor 11 moves the head to the relevant target track or places it on the target track.

Für die nachstehend genannten, dreischrittigen Be­ triebsphasen werden die Schalter 3 c, 4 c, 4 d, 5 c, 6 d, 6 e und 6 f von der Schaltsteuereinheit 8 wie folgt umgeschal­ tet.For the three-step operating phases mentioned below, the switches 3 c , 4 c , 4 d , 5 c , 6 d , 6 e and 6 f are switched by the switching control unit 8 as follows.

SuchoperationSearch operation

Bei der Suchoperation, während der der Kopf aufgrund eines Suchbefehls aus einer Bereitschaftsposition oder einer auf einer Spur befindlichen Position zu der Ziel­ spur bewegt wird, sind die Schalter 3 c und 6 f einge­ schaltet und die übrigen Schalter 4 c, 4 d, 5 c, 6 d, 6 e aus­ geschaltet. Folglich werden das Referenzgeschwindig­ keitssignal und das Ist-Geschwindigkeitssignal des Kopfes dem Summierpunkt 7 zugeführt, und die Such­ operation des Kopfes erfolgt durch Nachführregelung, wobei der Motor 11 so angetrieben wird, daß das Ist- Geschwindigkeitssignal und das Referenzgeschwindig­ keitssignal miteinander in Übereinstimmung gebracht werden.In the search operation, during which the head is moved from a standby position or a position on a track to the target track due to a search command, the switches 3 c and 6 f are switched on and the other switches 4 c , 4 d , 5 c , 6 d , 6 e switched off. Consequently, the reference speed signal and the actual speed signal of the head are supplied to the summing point 7 , and the search operation of the head is carried out by tracking control, wherein the motor 11 is driven so that the actual speed signal and the reference speed signal are brought into agreement with each other.

PlazieroperationPlacement operation

Bei der Plazieroperation, die mit dem Zeitpunkt be­ ginnt, an dem der Kopf in die Nähe der Zielspur gelangt ist, und mit dem Zeitpunkt endet, zu dem der Kopf auf der Zielspur stillsteht, sind die Schalter 4 c, 4 d, 5 c, 6 d und 6 e eingeschaltet und die Schalter 3 c und 6 f aus­ geschaltet. Folglich werden die Proportionalsignale P 1, P 2, das Integralsignal I und die Differentialsignale D 1, D 2 dem Summierpunkt 7 zugeführt und der Motor 11 wird durch PID-Regelung geregelt, wodurch sich bei der Plazieroperation das Überschießen des Kopfes verringern läßt.In the placement operation, which begins at the time when the head comes close to the target track and ends at the time when the head is stationary on the target track, the switches 4 c , 4 d , 5 c , 6 d and 6 e turned on and switches 3 c and 6 f turned off. Accordingly, the proportional signals P 1 , P 2 , the integral signal I and the differential signals D 1 , D 2 are supplied to the summing point 7 and the motor 11 is controlled by PID control, whereby the overshoot of the head can be reduced in the placing operation.

Nach der PlazieroperationAfter the placement operation

Bei der Nachführoperation, die, nachdem der Kopf seine feste Position auf der Zielspur eingenommen hat, zum Lesen von Daten von der Platte oder zum Aufzeichnen von Daten auf der Platte erfolgt, sind die Schalter 4 c, 5 c und 6 d eingeschaltet und die Schalter 3 c, 4 d, 6 e und 6 f ausgeschaltet. Das Proportionalsignal P 1, das Integral­ signal I und das Differentialsignal D 1 werden dem Summierpunkt 7 zugeführt, und die Nachführoperation erfolgt unter PID-Regelung des Motors 11. In dieser Zeitphase wird dem Summierpunkt 7 kein Differential­ signal D 2 übermittelt. In the tracking operation, which takes place after the head has taken its fixed position on the target track for reading data from the disk or for recording data on the disk, the switches 4 c , 5 c and 6 d are switched on and the switches 3 c , 4 d , 6 e and 6 f switched off. The proportional signal P 1 , the integral signal I and the differential signal D 1 are supplied to the summing point 7 , and the tracking operation takes place under PID control of the motor 11 . In this time phase, the summing point 7 no differential signal D 2 is transmitted.

Der Beschleunigungswert des Motors 11 wird durch einen Beschleunigungs-/Positions-Wandler 12 in ein Abstands­ signal umgewandelt, das den Bewegungsbetrag des Kopfes angibt, und dieses Abstandssignal wird an die Posi­ tionssignaldemodulationsschaltung 1 und einen Schalt­ punktdetektor 13 ausgegeben.The acceleration value of the motor 11 is converted by an acceleration / position converter 12 into a distance signal indicating the amount of movement of the head, and this distance signal is output to the position signal demodulation circuit 1 and a switching point detector 13 .

Die Positionssignaldemodulationsschaltung 1 wandelt das Positionssignal des Kopfes basierend auf dem von dem Beschleunigungs-/Positions-Wandler 12 eingegebenen Abstandssignal um und gibt es an den Summierpunkt 2 ab, wobei wie beschrieben der Regelablauf mittels geschlos­ sener Regelschleife repetierend durchgeführt wird.The position signal demodulation circuit 1 converts the position signal of the head based on the distance signal input from the acceleration / position converter 12 and outputs it to the summing point 2 , the control sequence being repeated as described by means of a closed control loop.

Der Schaltpunktdetektor 13 ermittelt den Betrag der Positionsabweichung zwischen der Spur, auf der sich der Kopf gerade befindet, und der Zielspur. Wenn der Betrag der Positionsabweichung 0 wird oder in einen vorbe­ stimmten Bereich fällt, gibt der Schaltpunktdetektor 13 an den Zeitgeber 14 und die Schaltsteuereinheit S ein derartiges Signal ab, daß der Zeitgeber 14 betätigt wird und die Schaltsteuereinheit S die einzelnen Schalter von dem der Suchoperation auf den der Plazier­ operation entsprechenden Schaltzustand umschaltet.The switching point detector 13 determines the amount of positional deviation between the track on which the head is currently located and the target track. When the amount of positional deviation becomes 0 or falls within a predetermined range, the switching point detector 13 outputs to the timer 14 and the switching control unit S such a signal that the timer 14 is operated and the switching control unit S switches the individual switches from that of the search operation switches the switching state corresponding to the placement operation.

In dem Zeitgeber 14 ist die für die Plazieroperation benötigte Zeit als Plazierzeit voreingestellt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Plazierzeit der Plazieroperation verstrichen ist, gibt der Zeitgeber 14 ein vorbestimm­ tes Signal ab, aufgrund dessen die Schaltsteuerein­ heit 8 nach Beendigung der Plazieroperation die ein­ zelnen Schalter von dem der Plazieroperation entspre­ chenden Schaltzustand auf den der Nachführoperation entsprechenden Schaltzustand umschaltet. The time required for the placing operation is preset in the timer 14 as the placing time. At the time when the placement time of the placement operation has elapsed, the timer 14 emits a predetermined signal, on the basis of which the switching control unit 8, after completion of the placement operation, switches the individual switches from the switching state corresponding to the placing operation to the switching state corresponding to the tracking operation toggles.

Fig. 5 ist ein Diagramm der Charakteristik der offenen Regelschleife des Regelsystems zum Positionieren des Schreib-/Lesekopfes des Plattenlaufwerks, und Fig. 6 ist ein Diagramm des Ausmaßes der Spurabweichung des Positionssignals des Kopfes bei einer Plazieroperation. Fig. 5 is a diagram of the open loop characteristic of the control system for positioning the read / write head of the disk drive, and Fig. 6 is a diagram of the amount of tracking error of the position signal of the head in a placing operation.

Beim Vergleich zwischen Fig. 5, die die Charakteristik der offenen Regelschleife des erfindungsgemäßen Regel­ systems zum Positionieren des Schreib-/Lesekopfes eines Plattenlaufwerks zeigt, und Fig. 2, die die entspre­ chende Kurve des herkömmlichen Regelsystems zeigt (wobei die Kurven von Fig. 2 in Fig. 5 gestrichelt eingefügt sind), ist klar ersichtlich, daß bei Durch­ führung der Plazieroperation mittels PID-Regelung die Verstärkungsfaktoren der Proportionalsignale P 1, P 2 und der Differentialsignale D 1, D 2 so groß sind, daß der Bandbereich der Linie b der Phasencharakteristik der offenen Regelschleife sich weiter erstreckt als beim Stand der Technik, was selbst dann der Fall ist, wenn ein mechanischer Resonanzpunkt d existiert. Folglich wird selbst dann, wenn die Linie a der Charakteristik des Verstärkungsfaktors der offenen Regelschleife sich über dem Niveau von 0 dB befindet, keine Bedingung für Schwingung hergestellt, so daß keine Schwingung auf­ tritt und das Positionssignal, wie in Fig. 6 gezeigt, einer extrem sanften Kurve folgt. Somit läßt sich die Plazieroperation glatt durchführen.When comparing FIG. 5, which shows the characteristic of the open control loop of the control system according to the invention for positioning the read / write head of a disk drive, and FIG. 2, which shows the corresponding curve of the conventional control system (the curves of FIG. 2 are inserted in phantom in Fig. 5), it is clear that in the implementing of Plazieroperation using PID control, the gain factors of the proportional signals P 1, P 2, and the differential signals D 1, D 2 are so large that the band region of the line b the phase characteristic of the open control loop extends further than in the prior art, which is the case even when a mechanical resonance point d exists. Consequently, even if the line a of the characteristic of the gain of the open control loop is above the level of 0 dB, no condition for vibration is established, so that no vibration occurs and the position signal as shown in Fig. 6 is extremely gentle curve follows. Thus, the placement operation can be carried out smoothly.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind zwei Propor­ tionalsignale P 1, P 2 und zwei Differentialsignale D 1, D 2 vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anzahlen der Signale beschränkt. Es ist auch eine Aus­ führungsform möglich, bei der die Verstärkungsrate eines einzigen Proportionalsignals und eines einzigen Differentialsignals verändert wird.In the described embodiment, two proportional signals P 1 , P 2 and two differential signals D 1 , D 2 are provided. However, the invention is not limited to these numbers of signals. An embodiment is also possible in which the amplification rate of a single proportional signal and a single differential signal is changed.

Bei der obigen Ausführungsform wird die Schaltsteuer­ einheit 8 so betätigt, daß sich bei der Plazieropera­ tion die Verstärkungsfaktoren der Proportionalsignale und der Differentialsignale vergrößern lassen. Es kann jedoch auch eine Ausführungsform vorgesehen sein, bei der ein nichtlinearer Faktor zum Vergrößern der Ver­ stärkungsfaktoren der Proportionalsignale und der Dif­ ferentialsignale verwendet wird, wenn das Positions­ signal mit großer Amplitude arbeitet, z.B. weil bei der Plazieroperation das Positionssignal im Vergleich mit dem Zustand, in dem der Kopf normalerweise angehalten wird, eine größere Amplitude hat.In the above embodiment, the switching control unit 8 is operated so that the amplification factors of the proportional signals and the differential signals can be increased in the placement operation. However, an embodiment can also be provided in which a non-linear factor is used to enlarge the amplification factors of the proportional signals and the differential signals when the position signal operates with a large amplitude, for example because the position signal in comparison with the state during the placement operation, in which the head is normally stopped has a larger amplitude.

Die Ausführungsform wurde für den Fall beschrieben, daß sowohl die Proportionalsignale P 1, P 2 als auch die Dif­ ferentialsignale D 1, D 2 vor und nach Beendigung der Plazieroperation verändert werden. Statt dessen ist es auch möglich, lediglich die Differentialsignale D 1, D 2 zu verändern.The embodiment has been described in the event that both the proportional signals P 1 , P 2 and the dif ferential signals D 1 , D 2 are changed before and after the placement operation has ended. Instead, it is also possible to change only the differential signals D 1 , D 2 .

Da bei dem Plattenlaufwerk und dem Regelverfahren zum Positionieren des Schreib-/Lesekopfes der Verstärkungs­ faktor des Differentialsignals vor und nach Beendigung der Plazieroperation des Kopfes verändert wird, werden ein nachteiliges Überschießen des Kopfes bei der Pla­ zieroperation und die Entstehung von Schwingungen ver­ hindert, so daß sich der Kopf mit größerer Präzison auf der Zielspur positionieren läßt.Since with the disk drive and the control method for Position the read / write head of the amplification factor of the differential signal before and after termination the placement operation of the head is changed an adverse overshoot of the head at the pla decorative operation and the generation of vibrations ver prevents the head from opening with greater precision the target track can be positioned.

Claims (4)

1. Regelverfahren zum Positionieren des Schreib-/Lese­ kopfes eines Plattenlaufwerks, wobei
der Kopf, nachdem er durch einen Suchvorgang in die Nähe einer Zielspur auf der Platte bewegt worden ist, durch PID-Regelung auf der Zielspur plaziert wird, und
der Verstärkungsfaktor des Differentialsignals (D 1, D 2) für die PID-Regelung vor und nach Beendigung der Plazieroperation verändert wird.1. Control method for positioning the read / write head of a disk drive, wherein
the head, after being moved near a target track on the disk by a seek, is placed on the target track by PID control, and
the gain factor of the differential signal ( D 1 , D 2 ) for the PID control is changed before and after the placement operation has ended. 2. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verstärkungsfaktor des Differential­ signals (D 1, D 2) nach Beendigung der Plazieroperation kleiner ist als vor Beendigung der Plazieroperation.2. Control method according to claim 1, characterized in that the amplification factor of the differential signal ( D 1 , D 2 ) after completion of the placement operation is smaller than before the completion of the placement operation. 3. Plattenlaufwerk, bei dem der Schreib-/Lesekopf, nachdem er durch einen Suchvorgang in die Nähe einer Zielspur auf der Platte bewegt worden ist, durch PID- Regelung auf der Zielspur plaziert wird, mit
einer Differenzierschaltung (6) zum Erzeugen eines Differentialsignals für die PID-Regelung,
mehreren Verstärkern (6 a, 6 b, 6 c), die jeweils das Ausgangssignal der Differenzierschaltung (6) verstär­ ken, und
mehreren mit den Verstärkern (6 a, 6 b, 6 c) verbundenen Schaltvorrichtungen (6 d, 6 e, 6 f), die den Verstärkungs­ faktor des Differentialsignals für die PID-Regelung vor und nach Beendigung der PID-Regelung verändern. 3. Disk drive in which the read / write head is placed on the target track by PID control after being moved near a target track on the disk by a search
a differentiating circuit ( 6 ) for generating a differential signal for PID control,
several amplifiers ( 6 a , 6 b , 6 c ), each of which amplifies the output signal of the differentiating circuit ( 6 ), and
several with the amplifiers ( 6 a , 6 b , 6 c ) connected switching devices ( 6 d , 6 e , 6 f ), which change the gain factor of the differential signal for PID control before and after completion of the PID control. 4. Plattenlaufwerk nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstärker und die Schaltvorrichtun­ gen jeweils paarweise vorgesehen sind.4. Disk drive according to claim 3, characterized records that the amplifiers and the switching devices conditions are provided in pairs.
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