DE69130762T2

DE69130762T2 - Digitale servosteuerung für ein plattenlaufwerk

Info

Publication number: DE69130762T2
Application number: DE69130762T
Authority: DE
Inventors: Thomas James Frederick; Ronald James Kadlec; Paul Henry Kelley; Philip Saxton Weilbacher
Original assignee: Rodime PLC
Current assignee: Maxtor Corp; RS Patent Holding Corp
Priority date: 1990-09-18
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: ATE175801T1; US5680272A; US5646797A; CA2068329A1; EP0507907A1; WO1992005543A1; US5914829A; US5677809A; US5914830A; AU8739091A; US5675450A; DE69130762D1; US6347018B1; US5684650A; EP0507907B1; US5638230A; ES2129414T3; CA2068329C; US5602689A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Informationsspeichereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

TECHNISCHER HINTERGRUND UND HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ähnlich derjenigen der Erfindung ist aus US-4,516,162 (West) bekannt. Im Unterschied zur vorliegenden Erfindung behandelt dieses Dokument ein anderes Problem, nämlich die Ermittlung der Verschlechterung von Pulsamplituden entlang einer vorgegebenen Spur. Zu diesem Zweck wird ein automatisches Verstärkungsregelungsfeld benötigt, welches getrennt von Dibit-Paaren ist. Dieses Feld wird dazu verwendet, eine Schwelle festzulegen, welche eingestellt ist, um eine andere Spur zu testen, so daß auf diese Weise die Verschlechterung von Pulsamplituden auf einer gegebenen Spur festgestellt wird.
Die Aufgabe von US 4,524,398 (Fujke) besteht darin, die maximale meßbare Radialgeschwindigkeit von einer Spur pro Datensektor zu verbessern. Ferner wird ein AGC-Feld getrennt von den Dibit Paaren offenbart.
Eine herkömmliche Servocode-Anordnung ist in US-4,775,903 (Knowles) offenbart, welche eine Anzahl von Dibit Paaren pro Erfassungsperiode verwendet, um die Kopfposition in Bezug auf eine Datenspur zu regeln. In gleicher Weise ist eine herkömmliche Servocode-Anordnung in EP 0 353 767 (Fujtsu) offenbart, welche am deutlichsten das Vorhandensein von mehreren Dibit- Paaren sowohl in "Servoposition A" als auch in "Servoposition B" zeigt.
Ein Servoregelungssystem, welches Mittel zum Erhalten von digitalen Kopfpositionsfehlersignalen (PES) aus einer Servoinformation aufweist, ist in US-4,914,644 (Chen) offenbart. Die Servopositionsinformation auf einer Servooberfläche wird demoduliert und auf eine spezielle Weise berechnet, die im Einzelnen in diesem Dokument beschrieben ist. In US-4,671,103 (Workman) wird eine Anzahl von Positionsfehlersignalen beschrieben, welche berechnet und verwendet werden, um das digitale Servosystem und die Position auf der Lesevorrichtung zu regeln. Eine andere Möglichkeit, die Messung eines Positionsfehlersignals und aufeinanderfolgende Regelungsbefehle durchzuführen, die von einem Mikroprozessor abgeleitet werden, ist in EP 0 249 020 (Stich et al.) offenbart. Das Positionsfehlersignal wird aus einer Funktion X1 (K + 1) abgeleitet. Neun Bits werden auf der Platte gespeichert, welche die Information für den nommirten Teil des Positionsfehlersignals enthalten.
Weitere Servosteuerungssysteme sind in der Technik bekannt. US Patent Nr. 3,458,785 (Sordello) offenbart ein frühes Beispiel für ein Servosteuerungssystem, das Quadratursignale für das Liefern der Posifions- und Geschwindigkeitsinformationen vorsieht, wobei das Systems feine und grobe Positioniersteuerungsalgorithmen hat. US Patent Nr. 4,135,217 (Jacques et al.) offenbaren ein System, das wiederholbare Fehler wie Wackeln einer Platte kompensiert, mit gespeicherter "Auslauf" Information, die verwendet wird, um die Fehler zu kompensieren. US Patent Nr. 4,412,161 (Cornaby) offenbart allgemein ein digital durchgeführtes rekursives Servosteuerungssystem. US Patent Nr. 4,486,797 (Workman) offenbart ein Servosteuerungssystem, in dem ein vorprogrammiertes Geschwindigkeitsprofil verwendet wird. US Patent Nr. 4,783,705 (Moon et al.) offenbart ein eingebettetes Sektorservosystem, das in separate Spur- und Positioniersteuerungssysteme eingeteilt ist, wobei das System eine automatische Verstärkungsregelungsfunktion einschließt. US Patent Nr. 4,788,608 (Tsujisawa) offenbart ein Steuerungssystem für das Plazieren von Schreib-/Lese-Köpfen über einer nicht kreisförmigen Spur durch Verwenden von Harmonischen der Rotationsperiode der Platte. US Patent Nr. 4,835,632 (Shih et al.) offenbart ein Servosteuerungssystem, das verschiedene Abtast- und Steuerungsfrequenzen für Spureinstellungs- und Suchoperationen hat, wobei das System offensichtlich bestimmte Werfe während Betriebs skaliert oder normiert. US Patent Nr. 4,835,633 (Edel et al.) offenbart ein Servosteuerungssystem, das für Sprachspulmotorenbeschleunigung geeichte Werfe als eine Funktion von radialer Position unter Verwendung einer polynomischen Kurvenanpassung einschließt.
US Patent Nr. 4,879,612 (Freeze et al.) offenbart ein Servosteuerungssystem, das Anspruch auf einen rein digitalen Positionierungsmodus außer eine hybriden Führungsmodus erhebt, wobei das System Spuridentitätsinformation und Musterprüfung verwendet, um Fehler zu reduzieren. US Patent Nr. 4,890,172 (Watt et al.) offenbart ein automatisches Verstärkungskalibrierungssystem für ein Plattenlaufwerkservosystem. US Patent Nr. 4,907,107 (Sakurai) offenbart eine Niederpegelschaltung für das Generieren von Signalen, die abgetasteten magnetischen Pulsen entsprechen. US Patent Nr. 4,914,644 (Chen et al.) offenbart ein Servosteuerungssystem einschließlich eines Modells des Spulenstroms, der einen Vergleich eines Geschwindigkeitsfehlers mit einem vorherbestimmten Wert während langer Suchen einschließt, wenn der Leistungsverstärker gesättigt ist. US Patent Nr. 4,914,725 (Belser at al.) offenbart ein Servosteuerungssystem, das eine "Piggyback"-Konstruktion einschließt, welches einen von einem groben Positionierer getragenen feinen Positionierer enthält, wobei der Dynamikumfang des feinen Positionierers kurzzeitig zum Zeitpunkt der Spurerfassung angehoben wird, wobei dieses Patent einen gemeinsamen Erfinder mit einem Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung nennt. US Patent Nr. 4,942,564 (Hofer et al.) offenbart ein Verstärkungkompensationssystem, worin ein Testsignal eingeführt wird, um die Antwort des Systems für einen Vergleich mit einem zuvor gespeicherten Wert zu bestimmen. US Patent Nr. 4,954,909 (Sengoku) offenbart ein System zur Bestimmung einer Bewegung eines Aufnahmekopfs, insbesondere um zu bestimmen, wenn es eine Plattenoberfläche getroffen hat. US Patent Nr. 5,038,333(Chow et al.) offenbart eine Spursuchvorrichtung, die einen Spurkreuzungsdetektor hat, um Positionsinformation zu liefern, wobei dieses Patent einen Erfinder nennt, der auch ein benannter Erfinder in der vorliegenden Patentanmeldung ist.
Die Europäische Patentanmeldung 0,390,467 (Ogino) offenbart ein Digitalservosteuerungssystem, worin bestimmte Variable nicht berechnet werden, wenn ein Fehlerwert im wesentlichen null ist. Das japanisches Patentdokument 63-316380 offenbart ein Steuerungssystem, das eine Mehrzahl von Servobitabtastperioden hat.
Diese Patente wie auch in dieser Patentanmeldung angeführte Dokumente werden hierin als Referenz in ihrer Gesamtheit integriert.
Auf dem Gebiet von magnetischen Plattenlaufwerken sind Servosysteme erforderlich, um sowohl genau Schreib-/Lese-Köpfe über einer gegebenen im wesentlichen kreisförmigen Spur auf der Platte zu plazieren als auch die Köpfe gut von oberhalb einer Spur zu einer neuen gewünschten Position über einer zweiten Spur zu bewegen. Es ist im "Führungs-' (oder "Positions-") Modus wünschenswert, daß die Position der Schreib-/Lese-Köpfe in bezug auf die Spur in der korrekten Mittelposition über der Spur aufrechterhalten bleibt. Wenn die Köpfe von einer Spur zu einer anderen im "Positionierung-" (oder "Geschwindigkeit-") Modus bewegt werden, ist es ebenso wünschenswert, daß die Köpfe sobald wie möglich über der Zielspur stabil zentriert werden. Diese Ziele müssen sogar erreicht werden in der Gegenwart von Besonderheiten wie Änderungen am oder Ereignissen am Plattenlaufwerksmechanismus oder Abweichungen von der perfekten Kreisform in den Spuren. Diese Besonderheiten können Alterung, Temperaturwechsel, Änderungen in der Orientierung des Plattenlaufwerks, Luftfeuchtigkeit, Schock und Vibration einschließen. Bestimmte Leistungsziele, die diese breiten Ziele verkörpern, schließen die Reduzierung von Spurfehlern (als einen Prozentsatz des radialen Abstands der Spuren ausgedrückt), durchschnittlicher Zugangszeit (die die durchschnittliche Zeit reflektiert, die erforderlich ist, um die Leseköpfe zu einer Zielspur in einem typischen Lesebetrieb zu bewegen und die Außenwelt mit Daten von der Platte zu versorgen) und der Bitfehlerquote (BER, in Bits pro 10~)ein.
Diesen Zielen zu entsprechen, erlaubt der Leistung des Plattenlaufwerks, verbessert zu sein. Wenn diesen Zielen nicht entsprochen wird, verursacht Fehlabgleich oder verschobene Ausrichtung der Schreib/Lese-Köpfe in bezug auf die Spuren eine Zunahmen in Schreib/Lese-Fehlern und ein Abbremsen in Lese- oder Schreiboperationen.
Weitere Ziele schließen Herabsetzung der Größe des Plattenlaufwerks selbst ein. Mit verbesserten Aufzeichnungsdichten kann ein Hinderungsfaktor beider Reduzierung allgemeiner physikalischer Dimensionen der Plattenlaufwerke die Größe der Schaltkreise sein, die erforderlich sind, um das Servosystem zu implementieren. Deshalb gibt es eine Notwendigkeit, ein hochlei stungsfähiges, verläßliches und schnelles Servosteuerungssystem zu liefern, das sowohl ökonomisch als auch kompakt ist.
Genauer sind heute verschiedene Schemata bekannt für das Plazieren der Positionsinformation auf der Oberfläche von Platten, so daß die Position des Kopfs über der Platte bestimmt werden kann. Diese Positionsinformation, auf die allgemein als Servoinformation Bezug genommen wird, kann in einigen Schemata eine ganze Oberfläche einer Platte einnehmen. Dieses "zweckbestimmte" Schema hat den Nachteil, daß es einen wesentlichen Teil des gesamten Bereichs einnimmt, der für nützliche Information vorgewählt ist. Zum Beispiel gibt es in einem Zwei- Platten-System vier Oberflächen. Wenn eine der Oberflächen Servoinformation gewidmet wird, wird mindestens 25% von der sonst brauchbaren Oberfläche der Platten rein für Positionierinformation benutzt. Da die Größe von Platten mit dem Fortschritt der Technik kleiner wird, wird Zweckbestimmung einer ganzen Plattenoberfläche für Servoinformation zunehmend unannehmbar.
In einem zweiten Schema, eine "eingebettete" Servoauslegung genannt, wird die Servoinformation auf jeder Plattenoberfläche zusammen mit den Verbraucherdatenbereichen aufgezeichnet. Obwohl eingebettete Servoauslegungen die Servobereichseffizienz gegenüber fest zugeordneten Schemata gesteigert haben, haben bekannte eingebettete Servoschemata normalerweise komplexe Servodatenfelder eingeschlossen, welche erzwungen haben, daß größere Mengen an Plattenbereich für die Positionierungsinformation zu vergeben sind. So wie die Menge an Bereich, der Positionierungsinformation gewidmet ist, zunimmt, nimmt entweder die Menge an brauchbaren Datenspeicher ab oder die Dichte von brauchbaren Datenspeicher nimmt zu, was beides unerwünscht ist. Deshalb besteht in der Technik eine Notwendigkeit, ein Servosteuerungssystem vorzusehen, in dem keine Oberfläche vollständig Servosteuerungsinformationen gewidmet ist und in dem der Servosteuerungsinformationen zugeordnete Bereich auf ein Minimum reduziert wird, während optimale Positionier- und Führungseffizienz aufrechterhalten wird.
Bekannte Servosysteme verwenden analoge Schaltkreise. Die Verwendung von analogen Schaltkreisen in Servosystemen kann reduzierte Toleranz gegenüber Rauschen einschließen. Eindeutig verursachen rauchbelastete Signale eine Verschlechterung in der Systemleistung, so daß eine entsprechende Herabsetzung von rauschintoleranten Komponenten wünschenswert ist. Deshalb gibt es eine Notwendigkeit in der Technik, ein völlig digital ausgeführtes Servosteuerungssystem vorzusehen.
Die Nachteile von Analog- oder hybriden Schaltungen sind nicht auf Intoleranz gegenüber Rauschen beschränkt. Analog- oder hybride Schaltungen sind normalerweise größer in den Abmessungen als reine Digitalschaltungen gewesen. Weiterhin haben Servosteuerungssysteme wenig stens teilweise aufgrund des Versuchs teilweise rauschbezogene Probleme zu überwinden, die Anwesenheit mehr als einer Stromversorgung verlangt. Deshalb drücken Entwicklungsziele wie Miniaturisierung und Herabsetzung der Zahl und Ausgangserfordernisse von Stromversorgungen einen Bedarf für ein völlig digital ausgeführtes Servosteuerungssystem aus.
Es gibt bekannte Steuerungssysteme, die teilweise mit Hilfe von digitaler Hardware ausgeführt werden. Jedoch haben viele dieser Systeme mehrere Parameter, die zur Zeit des Systementwurfs eingefroren werden, so daß die Parameter gewählt werden müssen, um der akzeptabelste Kompromiß für alle Betriebssituationen zu sein. Zum Beispiel müssen die Parameter in Festparametersystemen gewählt werden, um sowohl während Positionieroperationen als auch während Führungsoperationen zu funktionieren. Dieser Kompromiß vermindert Leistung in jedem Betrieb, verglichen mit einem für einen Führungsbetrieb optimierten und einem gesondert für einen Positionierbetrieb optimierten System. Deshalb gibt es eine Notwendigkeit in der Technik, ein Servosystem zu liefern, worin Servoparameter adaptiv entsprechend dem Betrieb geändert werden können, der vorliegend von der Servosteuereinrichtung ausgeführt wird.
Aus einer mit betriebsspezifischer Parameteroptimierung verbundenen Angelegenheit ist es bekannt, daß Alter, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Umweltfaktoren Verschlechterungen der Systemleistung verursachen. Zur Zeit des Entwurfs Systemparameter einzufrieren, begrenzt die Langzeitleistung des Plattenlaufwerks unter diesen wechsenden Konditionen. Deshalb gibt es eine Notwendigkeit in der Technik, ein Servosystem zu liefern, worin Parameter adaptiv mit der Zeit geeicht werden können, wie diese Umweltänderungen auftreten.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Informationsspeichereinrichtung mit einem Aufzeichnungsmedium, einer Leseeinrichtung und einer Positionssteuereinrichtung zur Steuerung der Position der Leseeinrichtung relativ zum Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, die nur einen minimalen Betrag an Plattenoberfläche für einen eingebetteten Positionsinformationsbereich benötigt.
Diese Aufgabe wird von einer Datenspeichereinrichtung entsprechend Anspruch 1 gelöst, worin die Positionssteuereinrichtung auf Dibit-Messungen von nur einem Dibit-Paar pro Abtastperiode anspricht; und die Positionssteuereinrichtung enthält eine Vorrichtung zur Vorverarbeitung der Dibit-Messung, um nicht ideale Charakteristiken der Dibit-Messungen zu kompensieren und zum Erzeugen eines Vorverarbeitungssignals für jede Dibit-Messung, wobei die Einrichtung zur Vorverarbeitung eine Vorrichtung zur Kompensation des Verstärkungsfaktors der Leseeinrichtung als eine Funktion ihrer Position relativ zum Aufzeichnungsmedium, als Antwort auf die einzige Dibit-Messung pro Abtastintervall, enthält.
Die vorliegende Erfindung stellt ein hoch adaptives, empfindliches, umfassendes Servosteuerungssystem bereit, das ein stabiles Führen und ein effizientes Positionieren bei der Anwesenheit einer Vielfältigkeit von strukturellen Unregelmäßigkeiten und ungünstigen Ereignissen wie Temperaturänderungen, Änderungen in der physikalischen Orientierung, Schock, Vibration und Luftfeuchtigkeit erlaubt.
Die Erfindung liefert anpassungsfähigen Ausgleich für eine Vielfalt von Führungs- und Positionierungsproblemen und wird idealerweise für Genauigkeit und Geschwindigkeit in digitaler Form ausgeführt. Eine gesteuerte Größe wie ein Stellgliedspulenstrom wird von einem Steueraufwandssignalausgang aus einem digitalen Signalprozessor (DSP) oder Mikrocontroller bestimmt.
In einer ersten Ausführungsform kann der DSP in wenigstens einem Führungsmodus oder einem Positionierungsmodus laufen. Besonders in der ersten Ausführungsform werden wiederholbarer Positionierungsfehler, der eine Funktion der Winkelstellung der Köpfe in bezug auf die rotierenden Platten ist und systematische Abweichung, die eine Funktion der radialen Position der Köpfe ist, adaptiv kompensiert. Weiter wird eine Einzelspur-Posi-tionierungseinrichtung speziell innerhalb des Führungsmodus dafür vorgesehen, eine benachbarte Spur zu suchen. Einem Gleichstromoffsetkompensator ist zum Korrigieren für Versätze in einem Eingangspositionsfehlersensor vorgesehen. Im Positionierungsmodus wird eine Referenzgeschwindigkeitsverzögerungkompensation ausgeführt, um Positionierungs- und Zugangszeit für das besondere Plattenlaufwerk zu optimieren, wobei diese Funktion auch adaptiv gesteuert wird. Sowohl die Führungservoeinrichtung als auch die Positionierungservoeinrichtung kann von einer Bandbreitenausgleichfunktion beeinflußt werden. Ausgleich für diese Vielfalt von Besonderheiten wird bevorzugt in einer völlig digitalen Art ausgeführt, die den Betrieb beschleunigt und eine Änderung des Entwurfs und der Parameter der Servosteuereinrichtung vereinfacht.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung, besonders einer zweiten Ausführungsform, wird ein eingebetteter Servoentwurf vorgesehen, wobei das Servofeld einen minimalen Betrag an Plattenoberflächenplatz einnimmt. Der Inhalt des Servofelds liefert einen Höchstbetrag von Information, um mit einem vollständigen Zustandsraumbeobachter im Servosystem zu arbeiten. Der Beobachter liefert vorhergesagte Zustandwerte, um optimale Führungs- und Positionierungsleistung zu erlauben. Das Servosystem wird in völlig digitaler Form ausgeführt, um mit Hilfe von Firmware einen Satz von Funktionen, die dynamisch skalierbare Parameter haben, und adaptiv geeichte Ausgleichfunktionen auszuführen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung liefert die digitale Ausführung ein Plattenlaufwerk mit einem äußerst kleinen Formfaktor, der nur eine einzige (zum Beispiel 5 Volt) Stromversorgung erfordert, die einen minimalen Betrag an Leistung verbraucht. Dynamisch skalierte Servosystemparometer optimieren Systemleistung während sukzessiver Teile eines Positionierungsbetriebs und während eines engen Führungsmodus. Weiterhin halten verschiedene Ausgleichschemata innerhalb der firmwarebasierten Servoeinrich tung optimale Servoleistung trotz Umweltänderungen und Komponentenverschlechterung aufrecht. Außerdem erlauben die kompakte Speicherung digitaler Servoinformation auf der Platte und die intelligenten Vorhersagemodelle im Servosteuerungssystem dem System, sich schnell an unvorhersagbare Ereignisse wie Vibration und Schock anzupassen und diese zu kompensieren und auf diese Art die Anpassungs- und Ausgleichzeit zum Verbraucher nicht wahrnehmbar oder kaum wahrnehmbar zu machen. Vor allem erlaubt die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 120 MB (formatierte) Speicherung auf vier Oberflächen von Platten mit 8,89 cm (3,5 Zoll) Durchmesser (zwei Platten), in einer Verpackung, die weniger als 10,16 cm (4 Zoll) breit, 2,54 cm (1,0 Zoll) hoch und 14,61 cm (5,75 Zoll) tief mißt.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und den zugehörigen Zeichnungsfiguren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird besser durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungsfiguren verstanden, in welchen Bezugsziffern durchgängig auf gleiche Elemente verweisen, und in welchen:
Fig. 1A ist ein schematisches Diagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform vom Servosystem entsprechend der vorliegenden Erfindung erläutert;
Fig. 1B ist ein Hardwareblockdiagramm des schematisch in Fig. 1A erläuterten bevorzugten digitalen Servosystems;
Fig. 2 erläutert schematisch eine Führungsservoeinrichtung, um Schreib/Lese-Köpfe über einer gegebenen Spur in einer ersten Ausführungsform der Erfindung zu halten;
Fig. 3 erläutert schematisch eine Positionierungsservoeinrichtung, um Schreib/Lese-Köpfe wirksam von einem gegebenen Standort zu bewegen, um nahe an eine Zielspur in der ersten Ausführungsform der Erfindung heranzugehen:
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das schematisch die Kalibrierung und Betriebsmodi erläutert, die in der ersten Ausführungsform vom Servosteuerungssystem geliefert werden:
Fig. 5A erläutert schematisch einen Teil des Eingangspositionsfehlersensors 130 von Fig. 1A:
Fig. 5B erläutert ein Dibit-Diagramm und ein Zeitdiagramm, das nützlich ist beim Erklären des Eingangspositionsfehlersensors von Fig. 5A
Fig. 6 erläutert Details vom Führungsausgleichblock 1228 von Fig. 2;
Fig. 7 ist ein Zeitablaufdiagramm, nützlich zum Erläutern des Betriebs der Einzelspur- Positionierungssteuereinrichtung 1238 von Fig. 2;
Fig. 8 erläutert eine Ausführungsform vom in Fig. 2 und 3. gezeigten wiederholbaren Positionierungsfehlerkompensators.
Fig. 9 erläutert detaillierter den Positionierungsausgleichsblock 328 von Fig. 3;
Fig. 10 ist ein Zeitablaufdiagramm, nützlich beim Erläutern des Betriebs des Referenzgeschwindigkeitsverzögerungskompensators 346 von Fig. 3;
Fig. 11 ist ein Anlagenblockdiagramm einschließlich eines mathematischen Modells eines Verstärkers und Stellglieds;
Fig. 12 ist ein höheres Flußdiagramm, das größere funktionelle Blöcke im DSP-Steuerungssystem entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 13 ist ein höheres Flußdiagramm, das die sequentielle Ausführung von Steuerungsroutinen, Nachverarbeitungsroutinen, Befehlsroutinen und Statusübertragungen anzeigt, die normalerweise in einer Firmwarehauptverarbeitungsschleife entsprechend der zweiten Ausführungsform angetroffen werden.
Fig. 14 erläutert den Zeitablauf von verschiedenen Operationen des digitalen Signalprozessors DSP während einer typischen Sequenz von Servofeldabtastintervallen.
Fig. 15 erläutert verschiedene Verfahrensmerkmale, die während sukzessiver Intervalle anwesend sind, in die während eines typischen Positionierungsbetriebs eingetreten wird.
Fig. 16 erläutert ein typisches Servofeld mit einem von einer beispielhaften Spur abgeleiteten zugehörigen Analogsignal.
Fig. 17A erläutert den Offsetkorrekturblock einschließlich des Offsetkorrekturkalibrierblocks.
Fig. 17B erläutert die Anordnung von Dibits auf derselben Seite des Spurzentrums zum Ge brauch bei der Bestimmung von Offset.
Fig. 18A zeigt den Hochverstärkungs-Normierungsblock, den Niederverstärkungs-Normierungsblock, mit dem zugehörigen Kalibrierungsblock und eine zugeordnete Schaltfunktion.
Fig. 18B erläutert die Messungen und Berechnungen, die damit verbunden sind, den Niederverstärkungs-Normierungsblock zu eichen.
Fig. 19 erläutert die Übertragungsfunktion des inversen Nichtlinearitätsausgleichblockes.
Fig. 20A erläutert detaillierter die lineare Bereichserweiterung und den Abtastwertintegritätstester.
Fig. 20B erläutert detaillierter die Wellenformen, die verlangt werden, das feine dynamische Fenster in Fig. 2D zu berechnen und zu generieren.
Fig. 20C erläutert die Erzeugung des linear erweiterten positionellen Fehlersignals PESLE, von seinen ganzzahligen und linear kompensierten Teilkomponenten.
Fig. 21A erläutert das Spannungssättigungsmodell des Leistungsverstärkers, das während Anfangsteilen von Positionierungen verwendet wird, um nichtlineare Merkmale der Anlage zu modellieren, wobei das Muster in Verbindung mit zugehörigen Schaltfunktionen gezeigt wird, um Betrieb des vollständigen Zustandsbeobachters zu verbessern.
Fig. 21B erläutert Wellenformen, die nützlich beim Erklären der Verwendung des Spannungssättigungsmodells des Leistungsverstärkers der Fig. 21A sind.
Fig. 22 erläutert schematisch eine bevorzugte Ausführung eines vollständigen Zustandsbeobachters einschließlich eines Verarbeitungszeitverzögerungs-Berechnungsteils und eines niederfrequenten Integrators.
Fig. 23A ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein typisches positionelles Fehlersignal erläutert, das nützlich ist, den Betrieb des Fensterdetektorblockes in Fig. 2 zu erklären;
Fig. 23B erläutert eine Grundausführungsform eines Einstellungsfensterdetektor, der verwendet wird für das Detektieren, ob ein gegebener Parameter sich stabil innerhalb einer gegebenen Zulässigkeit eines Zielwerts beruhigt hat.
Fig. 23C erläutert schematisch einen hochwertigeren Einstellungsfensterdetektor einschließlich mehrfacher Tests, wobei diese Einstellungsfensterdetektor besonders nützlich beim Generieren eines Schreibfensters ist.
Fig. 24 erläutert eine bevorzugte integrale Steuereinrichtung, die eine Zustandsrückkoppeleinrichtung, Mittelpositionierungs-Längenkompensator, Einzelspur-Mittkopplungregeleinrichtung, Integralsteueraufwandsblock mit zugehöriger Fehlermittkopplungregeieinrichtung einschließt.
Fig. 25 erläutert in größerem Detail die in der Zustandsrückkoppeleinrichtung in Fig. 24 verwendete Übertragungsfunktion.
Fig. 26A erläutert von der Einzelspur-Mittkopplungregeleinrichtung generierte Wellenformen.
Fig. 26B erläutert schematisch Funktionsblöcke innerhalb der Einzelspurpositionierungs-Mittkopplungregelsteuereinrichtung.
Fig. 27 erläutert eine während Kalibrierung für die Fehlermittkopplungregeleinrichtung abgeleitete Fehlerausgleichfunktionskurvenform.
Fig. 28A erläutert detaillierter den Mittelpositionierungs-Längenkompensator.
Fig. 28B erläutert Wellenformen, die das in bekannten Steuereinrichtungen bekannte Sättigungsproblem während Positionierungen von Mittellänge demonstrieren.
Fig. 2 C erläutert die Wellenformen, die die Probleme von bekannten Steuereinrichtungen in Mittellängenpositionierungen durch Einführen einer Klemmperiode am Ende eines Beschleunigungspulses überwinden, was Überschwingen reduziert.
Fig. 29 ist ein höheres Flußdiagramm, das die bevorzugte Art anzeigt, in der der DSP bestimmt, wenn eine Nacheichung von einem Korrektur- oder Ausgleichblock erforderlich ist.
Fig. 30 erläutert schematisch die Fähigkeit des DSPs, dynamisch Parameter zu skalieren, die in Funktionsblöcken in dem vollständigen Zustandsbeobachter und der integralen Steuereinrichtung verwendet werden und selektiv grobe, mittlere und feine Auflösungsparametersätze, basierend auf Positionsfehlermessungen und Geschwindigkeitszuständen, verwenden.
In der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist die Erfindung mit Bezug auf erste und zweite Ausführungsformen beschrieben. Fig. 1A, 1B, 5A, 5B, 11 und 23A gelten gleich für beide Ausführungsformen. Fig. 2-4 und 6-10 gelten insbesondere für die erste Ausführungsform. Fig. 12-30 gelten insbesondere für die zweite Ausführungsform. Es versteht sich jedoch, daß Lehren von einer Ausführungsform leicht auf die andere angewandt werden können.
Erste Ausführungsform. Fig. 2 und 3 sind die Funktionsdiagramme auf höchster Ebene für die erste Ausführungsform, Fig. 4 liefert das Flußdiagramm auf höchster Ebene. Fig. 5A -10 stellen in Fig. 2, 3 oder 4 ausgeführte bestimmte Funktionen ausführlich dar.
Zweite Ausführungsform. Fig. 12 ist das Funktionsdiagramm auf höchster Ebene für die zweite Ausführungsform mit Fig. 13 und 14 als die auf höchster Ebene liegenden Flußdiagramme. Fig. 14-30 stellen in Fig. 12, 13 oder 14 ausgeführte bestimmte Funktionen ausführlich dar.

Beste Art für die Ausführung der Erfindung.

Beim Beschreiben von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, erläutert in den Zeichnungen, ist aus Gründen der Klarheit eine bestimmte Terminologie benutzt. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, daß die Erfindung auf die so gewählte Terminologie beschränkt wird, und es muß verstanden werden, daß jedes bestimmte Element alle technischen Äquivalente einbezieht, die auf eine ähnliche Art arbeiten, um einen ähnlichen Zweck zu erfüllen. Bestimmte Elemente können aus den Zeichnungen und dem Text aus Gründen der Klarheit oder Knappheit weggelassen sein, weil sie Strukturen und Funktionen haben, die Fachleuten bekannt und leicht zur Ausführung durch solche Personen fähig sind; mit der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungsfiguren können Fachleute leicht die vorliegende Erfindung ausführen, die Wissen verwendet, das sie besitzen oder ihnen leicht verfügbar ist.
Die vorliegende Spezifikation ist auf ein Digitalservosteuerungssystem für ein Speichermedium wie ein magnetisches. Plattenlaufwerk gerichtet. Jedoch können viele der hierin beschriebenen und beanspruchten Funktionen leicht auf Vorrichtungen außerhalb magnetischer Plattenantriebe angewandt werden wie zum Beispiel, optische Plattenantriebe und andere Vorrichtungen. In Kürze, viele Merkmale der Erfindung sind auf eine Vielfalt von Feldern anwendbar, nicht beschränkt auf jene, die ausdrücklich in dieser Spezifikation erwähnt sind.
Wie in der Technik bekannt, schließt ein typisches Plattenlaufwerk eine oder mehrere Platten ein, auf welche Informationen aufgezeichnet werden können. Die Platten schließen eine Vielzahl von konzentrischen Spuren ein, auf denen die Information aufgezeichnet wird, normalerweise in digitaler Form. Idealerweise sind die Spuren perfekt kreisförmig und konzentrisch mit der Rotationsachse der Platten. Jedoch kann die Form der Spuren in Praxis von der idealen kreisförmigen Form variieren, so daß alle Punkte auf der Spur nicht von der Rotationsachse der Platte gleichweit entfernt sind.
Ein typisches Plattenlaufwerk schließt weiter nahe dem Ende eines Stellglieds plazierte Schreib/Lese-Köpfe ein. Die Köpfe werden gesteuert, um sich entlang eines Pfads zu bewegen, im allgemeinen (doch nicht normalerweise genau) entlang eines radialen Segments, das von der Rotationsachse der Platten hervorragt. Die Schreib/Lese-Köpfe können über jeder gegebenen kreisförmigen Spur auf den Platten plaziert werden. Jede Verformung einer Spur macht es schwieriger, daß der Kopf stetig über der Spur plaziert wird, wenn die Platten rotieren. Gesehen von einem perfekt stationären Schreib-/Lese-Kopf, würde eine deformierte Spur entlang einer radialen Linie der Platte vor und zurück "zu oszillieren" scheinen, da die Platten rotieren. Um dieser deformierten Spur genau zu folgen, müssen die Schreib/Lese-Köpfe mit großer Empfindlichkeit gesteuert sein, um sie in der korrekten Position über der gewünschten Spur zu halten.
Die Schwierigkeit, die Schreib/Lese-Köpfe zu bewegen und zu plazieren, wird verschlimmert von physischem Schock für das Plattenlaufwerk wie auch von mechanischen Vibrationen des Spindelmotors oder anderen vibrierenden Komponenten des Plattenlaufwerks, und von Trägheitskräften des Stellgliedmechanismus, der die Schreib/Lese-Köpfe hält. Das Steuerungsproblem wird von der Tatsache verkompliziert, daß sich in den meisten Systemen das Kopfpositionier- Stellglied um eine Achse jenseits der äußeren Durchmesser der Platten dreht, so daß die Köpfe keinen rein radialen Pfad über der Oberfläche der Platten überqueren. Stattdessen ist die Position der Köpfe über den verschiedenen Spuren eine nichtlineare Funktion der Rotationsposition des Kopfpositionier-Stellglieds über seiner eigenen Achse.
Normalerweise ist die Position der Köpfe gesteuert durch die Interaktion eines Satzes von Dauermagneten und einer "Sprachspule", die auf dem Kopfpositionier-Stellglied angeordnet ist. Gesteuerte Stromfunktionen werden durch die Stellgliedspule geschickt, um magnetische Felder zu schaffen, die mit jenen der Dauermagneten interagieren und Drehmomente induzieren, um das Kopfpositionier-Stellglied drehend um seine Achse zu verschieben. Die primäre Steuerung der Position der Köpfe über den Spuren des magnetischen Plattenlaufwerks wird auf diese Art vollendet durch Steuerung des Stroms, der durch die Spule des Stellglieds geht. Die vorliegende Erfindung kann auch in Systemen angewandt werden, die andere Mittel zur Steuerung des Positionierens des Kopf verwenden, einschließlich jene Ausführungen, die zum Beispiel Drehmomentmotoren oder Servomotoren verwenden.
Die vorliegende Erfindung liefert einen kompakten, anpassungsfähigen, reaktionsschnellen Servosteuerungsmechanismus für das genaue Halten der Position von Schreib/Lese-Köpfen über einer gegebenen Spur auf einem Aufzeichnungsmedium; sie sieht weiter vor, die Köpfe schnell zu einer Zielbahn zu bewegen und sie dort stabil zu positionieren. Diese Vorteile werden sogar in der Gegenwart der obengenannten Besonderheiten der Platte, des Kopfpositionier- Stellglieds und anderer elektrischer oder mechanischer Komponenten des Plattenlaufwerks geliefert.
Wie bei dieser Spezifikation verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Besonderheiten" im allgemeinen auf Mengen, die vom Normalwert oder Ideal variieren. Der Ausdruck bezieht sich nicht nur auf "Fehler' wie mißgebildete Spuren oder traumatische Ereignisse wie physischen Schock; der Ausdruck umfaßt auch erwartete Schwankung irgendeines Parameters in einem richtig funktionierenden Plattenlaufwerk wie Schwankung des systematischen Fehler als einer Funktion der Position der Köpfe auf den Platten. Wenn deshalb gesagt wird, daß das vorliegende Servosystem Besonderheiten kompensiert, umfaßt das Korrektur für nicht nur fehlerhafte oder unerwünschte Merkmale, sondern auch für erwartete Abweichungsschwankungen, die in völlig "normalen" Plattenlaufwerken vorhanden sind.
Fig. 1A ist eine schematische Abbildung des Servosystems entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform. Einige der in Fig. 1A gezeigten Blöcke entsprechen physischen Elementen auf einer gedruckten Leiterplatte, die sich im Plattenlaufwerk befindet, während andere Elemente als funktionelle Blöcke zum Zweck der Erläuterung gezeigt werden. Es muß verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung mit Hilfe jedes geeigneten Kombination von Hardware und Software mit den Funktionen durchgeführt werden kann, die hierin beschrieben sind und die an Hardware- und Softwareelemente angemessen vergeben werden. Obwohl eine besondere bevorzugte Ausführungsform detaillierter unten beschrieben wird, die digitale Steuerung mit Assemblierungssprachausführung einschließt, soll der Umfang der Erfindung nicht auf irgendeine besondere Ausführungsform beschränkt sein.
Bezug nehmend auf Fig. 1A ist eine Mastersteuereinrichtung 102 oder einfach "Master" gezeigt, der operativ verbunden ist, um den Spindelmotor 106 und den Datenkanal 108 zu steuern. Der Master 102 kann jede in der Technik bekannte Mastersteuereinrichtung sein wie ein Intel 8032. Normalerweise ist der Master ein auf derselben gedruckten Schaltplatte wie das Servosystem angeordneter Mikroprozessor. Der Master 102 tritt als eine Aufsicht für das Plattenlaufwerk auf, die die Geschwindigkeit des Spindelmotors 106 kontrolliert. Er steuert auch den Datenfluß im Datenkanal 108 zwischen dem Hauptrechner 104 (normalerweise einem Rechnersystem, in dem das Plattenlaufwerk installiert ist) und den Schreib/Lese-Köpfen. Zuletzt gibt es Anweisungen an die und empfängt Statussignale von der Servoschleife 110-132. Der Master 102 sieht auch Kommunikation zwischen dem Hauptrechner 104 und einem digitalen Signalprozessor (DSP) 110 in der Servoschleife vor. Aus Knappheitsgründen beschreibt die vorliegende Spezifikation die Erfindung in Ausdrücken eines DSP, obwohl verstanden werden muß, daß andere Ausführungsarten, wie Mikrocontroller, auch verwendet werden können.
Elemente 110-132 zeigen allgemein die Servoschleife an, an die die vorliegende Erfindung gerichtet ist. Der digitale Signalprozessor 110 wird in einer Schleife verbunden gezeigt mit einem in Serie verbundenen Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) 114, einem Leistungsverstärker 116, dem Stellglied 118, einem Summierglied 126, einem Abtastschalter 128, einem Eingangspositionssensor 130 und einem Analog-/Digital-Wandler (ADC) 132, welcher wiederum den digitalen Signalprozessor 110 ansteuert. Elemente 114-132 werden normalerweise die "Anlage" genannt und bezeichnen das System, das vom digitalen Servosteuerungssystem im DSP 110 gesteuert wird.
Der DSP 110 wird vorteilhaft von einem Einzelchipprozessor wie dem TMS320C 15 ausgeführt, verfügbar von Texas Instruments, Inc., Dallas, Texas. Das TMS320C 15 schließt 4 K internen Festwertspeicher (ROM) und 256 16-Bit Wörter des Speichers mit wahlfreiem Zugriff (RAM) ein. In der ersten Ausführungsform führt das DSP etwa 2,5 K ROM von Assemblierungssprachanweisungen aus, die die in dieser Spezifikation beschriebenen Servoalgorithmen durchführen. In der zweiten Ausführungsform nimmt die Assemblierungssprache etwa 4 K ROM ein. Mit der gegebenen bekannten Struktur und Funktion des TMS320C15 und der detaillierten Beschreibung der Algorithmen, die nachfolgend und in den begleitenden Zeichnungsfiguren geliefert werden, sind Fachleute leicht dazu fähig, die Algorithmen in einem Plattenlaufwerk oder einer anderen Vorrichtung auszuführen, die dynamische Positionierungssteuerung erfordert. Zum Beispiel kann Information wie Koeffizienten, die für Ausgleichfunktionen erforderlich sind, im internen RAM des DSPs gespeichert oder kann vom Master heruntergeladen werden oder kann auf den Platten von speziellem Spuren geladen werden.
Das durch Elemente 110-132 erläuterte bevorzugte Servosystem wird auf diese Art im wesentlichen von Code innerhalb des DSPs 110 beherrscht. Es soll jedoch verstanden werden, daß die in Code durchgeführten Funktionen teilweise oder völlig in Hardware durchgeführt werden können, während sie innerhalb des Umfangs der Erfindung bleiben.
Fig. 2 und 3 erläutern innerhalb des DSPs 110 ausgeführte Funktionen (Fig. 1A). Fig. 2 erläutert die Führungservosteuereinrichtung, die angepaßt ist, um zu bewirken, daß die Köpfe einer gegebenen Spur folgen, sobald sie darüber plaziert sind; Fig. 3 erläutert die Positionierungservosteuereinrichtung, die angepaßt ist, um die Köpfe schnell von einer Anfangsstellung zu einer Zielspur zu bewegen, um der Führungservosteuereinrichtung zu erlauben, um sie stabil zu positionieren.
In der ersten Ausführungsform sind die Funktionen, die in jedem der Blöcke in Fig. 2 und 3 durchgeführt werden, in DSP Assemblierungssprachsoftware ausgeführt; Fig. 2 und 3 werden statt Flußdiagrammen gezeigt, um die Ausgleichs- und Steuerfunktionen zu erläutern, die gleichzeitig während Betriebs auftreten. Die funktionellen Blöcke können je als Blöcke des Assemblierungssprachencodes durchgeführt werden, der Funktionen ausführt, die in dieser Spezifikation mit den miteinander in Zusammenhang stehenden Pfaden angegeben sind, die den Übergang von Daten über Register oder Speicherorte zum Gebrauch durch ausführbaren Code von den verschiedenen Blöcken anzeigen. Fig. 2 und 3 können auf diese Art analog zu konventionellen Flußdiagrammen betrachtet werden. Natürlich impliziert die Erläuterung von bestimmten Funktionen, wie wenn sie innerhalb eines einzelnen Blockes sind, nicht, daß der entsprechende Assemblierungssprachcode in einem zusammenhängenden Block im Speicher sein muß; es kann sein, daß der Code organisiert ist, jedoch diktieren Entwurfsbeschränkungen oder Programmierervorlieben.
Es liegt innerhalb des Nachdenkens über die Erfindung, daß einige oder alle funktionellen Blöcke in Hardware durchgeführt werden können, wenn es die Geschwindigkeit oder eine andere Entwurfsbeschränkung fordert. Die Fähigkeit, die Führungsservosteuereinrichtung und die Positionierungsservosteuereinrichtung entweder in Hardware oder Software durchzuführen, wird aus der Natur von Fig. 2 und 3 demonstriert: obwohl die bevorzugte Ausführungsform in Software ist, erlauben die Blockdiagramme von Fig. 2 und 3 Fachleuten, ihre Funktionen in geeigneten entsprechenden Hardwareelementen durchzuführen.
Sich wieder auf Fig. 1A beziehend, kann die schematische Abbildung der Servoschleife wie folgt beschrieben werden. Basierend auf im DSP ausgeführten Algorithmen liefert der DSP eine Steueraufwandsfunktion U(k) zum Digital-/Analog-Wandler 114. In DAC 114 wird das digitale Steueraufwandsausgangssignal U(k) vom DSP in ein Analogsignal durch einen zweifachen 8-Bit Digital-/Analog-Konverter umgewandelt, der eine äquivalente 14-Bit Auflösung liefert. Der zweifache 8-Bit DAC hat kann elektronisch von einem einzelnen Operationsverstärker kombiniert werden, um eine Gleichstromspannungsänderung zu erreichen, die gewünschte Verstärkung zu liefern und die Wirkung der DAC Offsetspannung zu minimieren. Diese Ausführung liefert einen großen Dynamikbereich beim Umwandeln des Steueraufwands U (k) in den Stellgliedspulenstrom, der die Position der Köpfe letztlich steuert. Bevorzugt wird der analoge Steueraufwand von einem Sperrfilter verarbeitet, um den Frequenzinhalt im Bereich der signifikantesten mechanischen Resonanzmoden zu entfernen, um auf diese Art Anregungen zu minimieren und Instabilität zu verhindern.
In jenen Ausührungen, die eine Sprachspule verwenden, um die Stellgliedposition zu steuern, wird die analoge Version des Steueraufwands vom Leistungsverstärker 116 verstärkt. Der Leistungsverstärker 116 arbeitet im Steilheitsmodus, in welchem eine Spannung in einen Strom umgewandelt wird, der durch die Spule von Stellglied 118 geschickt wird, um die Verschiebungen des Kopfpositionierstellglieds und die Schreib/Lese-Köpfe an 120 zu steuern. Der Leistungsverstärker 116 sollte entworfen sein, um den Effekt der Spuleninduktionskonstanten zu minimieren, wenn er in seiner linearen Region betrieben wird.
In jenen Durchführungen, die keine Sprachspule verwenden, um die Stellgliedposifion zu kontrollieren, wird der Betrieb des Leistungsverstärkers oder entsprechenden Elements dementsprechend in Übereinstimmung mit Prinzipien modifiziert, die Fachleuten bekannt sind. Zum Beispiel, wenn ein spannungsgesteuertes Element statt einer Sprachspule verwendet wird, wäre keine Steilheitsumwandlung notwendig.
Die Kopfposition 120 in Bezug auf die Führungsposition 124 ist schematisch dadurch erläutert, daß sie in die summierende Vorrichtung 126 eingegeben wird. Die Summiervorrichtung 126 ist schematisch erläutert, daß sie an ihrem nichtinvertierenden Eingang den Standort des Zentrums einer gewünschten Spur erhält und an ihrem invertierenden Eingang die Position der Köpfe. Die Summiervorrichtung 126 gibt den Unterschied zwischen diesen zwei Positionen aus, ein analoger Hinweis auf Fehlerkopfpositionierung.
Das Fehlersignal von der summierenden Vorrichtung 126 wird periodisch vom Abtastschalter 128 abgetastet. Abtastschalter 128 liefert das Abtastfehlersignal an den Positionssensor 130. Sensor 130 führt die niedrigen Funktionen aus, die normalerweise in Plattenlaufwerken ausgeführt sind, um den Grad zu unterscheiden, zu dem die Köpfe einer gegebenen Spur folgen. Normalerweise hat dieses Wahrnehmen eine Erkennung eines ersten Pulses auf (zum Beispiel) der linken Seite der Spur während eines "A" Zeitrahmens und der anschließenden Erkennung eines zweiten Pulses auf der Gegenseite von der Spur während eines "B" Zeitrahmens eingeschlossen. Diese sequentielle Detektion der A und B Pulse bringt ein Paar von Pulsen. Der A-Puls und B-Puls sind von derselben Größenordnung, wenn der Kopf richtig im Zentrum der Spur plaziert wird. Wenn jedoch der Kopf nicht richtig zentriert ist, haben das A-Bit und das B-Bit sich unterscheidende Größen, wobei der A-B Unterschied eine Polarität und Größenordnung hat, die die Richtung und den Abstand der Köpfe von der Zentrenposition anzeigt.
Entsprechend der Erfindung detektiert der Spuridentifikationsprozeß synchronisierende Zeitablaufsteuerpulse, gefolgt von Gray-Codes, die jede besondere Spur identifizieren. Der Gray-Code wird in binäre (ganzzahlige) Form umgewandelt für die Identifizierung der besonderen Spur. Diese ganze Zahl, zusammen mit der von den A und B Dibit Pulsen abgeleiteten Information, erlaubt die Bestimmung der Position der Köpfe irgendwo innerhalb des Teils der Platten, die so formatiert wird.
Ein hohes/niedriges Verstärkungsignal wird vom digitalen Signalprozessor 110 entwickelt und wird entlang Pfad 134 an den Sensorblock 130 gelegt. Das hohe/niedrige Verstärkungsignal reflektiert, wie eng die Köpfe einer besonderen Spur stabil folgen. Die Methode, von der das DSP feststellt, wie stabil und wie eng die Köpfe einer besonderen Spur folgen, wird nachfolgend erklärt mit Bezug auf den in bezug auf Fig. 2 und 23 A erklärten Fensterdetektor. Das einstellbare Verstärkungsmerkmal im Sensor 130 wird angepaßt, um Quantisierungsfehler zu minimieren, und reduziert Komplexitäts- und Komponentenzählung aus Gründen der Wirtschaftlichkeit. Der Sensor wird in einen niedrigen Verstärkungmodus eingestellt, wenn der Kopf noch nicht genau das Zentrum der Spur erreicht hat; dieser niedrige Verstärkungmodus erlaubt, den Fehler zu in nerhalb plus oder minus einer halben Spurbreite wahrzunehmen. Der Sensor wird auf hohen Verstärkungmodus umgeschaltet, wenn der Kopf auf dem Zentrum einer Spur innerhalb eines Fehlers von (zum Beispiel) plus oder minus acht Prozent einer Spurbreite angelangt ist. Die hohe Verstärkung erlaubt eine größere Auflösung an den kleineren Entfernungsmessungen, auf die gestoßen wird, wenn die Köpfe eng ihrer Spur folgen. Den Sensor von niedriger Verstärkung in den hohen Verstärkungmodus zu ändern, ändert nicht die Gesamtbandbreite der Schleife; eher wird eine Zunahme in der Sensorverstärkung von einer entsprechenden Abnahme in der Ausgleichsverstärkung innerhalb Positionierungs- und Führungskompensatoren im DSP begleitet. Analog-/Digital-Wandler 132 zeigt schematisch die Umwandlung des wahrgenommenen Fehlersignals in eine Binärnummer an, die das gebrochenpositionelle Fehlersignal PESF anzeigt. Das ganzzahlig positionelle Fehlersignal PESu das schon in binärer Form ist, wird direkt vom Sensor 130 zum DSP eingegeben. Diese zwei Binärnummern werden dem digitalen Signalprozessor 110 für die Verarbeitung eingegeben entsprechend den unten mit spezieller Referenz zu Fig. 2 und 3 beschriebenen Servoalgorithmen.
Sich jetzt auf Fig. 1B beziehend, ist ein der schematischen Fig. 1A äquivalentes Hardwareblockdiagramm bereitgestellt. Viele der in schematischer Form in Fig. 1A gezeigten Blöcke sind Gegenstücke von in Fig. 1B gezeigten Blöcken. Zum Beispiel sind Sensorblock 130, Analog- /Digitaler-Konverter 132, digitaler Signalprozessor 110, Analog-/Digitäl-Konverter 114, Leistungsverstärker 116, Stellglied 118 und Mastersteuereinrichtung 102 in beiden Diagrammen vorhanden. Jedoch ist die schematische Anzeige der Kopfposition 120 und der Spurposition 124 getreuer in Fig. 1B wiedergegeben durch einfaches Anzeigen eines Ausgangs (zum Beispiel eines Spulenstroms), der zu einem Element (wie eine Spule) in Stellglied 118 geliefert wird und eines separaten analogen Dateneingangs entlang Pfad 502 zum Sensor 130. Die Schnittstelle zwischen dem digitalen Signalprozessor 110 und der Mastersteuereinrichtung 102 wird speziell gezeigt, um ein Befehlsregister 162 anzuzeigen, das Befehle von der Mastersteuereinrichtung für die Präsentation zum DSP erhält.
Ebenso wird ein Statusregister 160 für das Speichern von Statussignalen vom DSP für die Präsentation zur Mastersteuereinrichtung geliefert. Details von Sensor 130 werden in Fig. 5 A geliefert und Details vom D/A-Konverter werden wie folgt geliefert.
Der Digital-/Aanalog-Konverter 114 umfaßt ein mehr signifikantes DAC 142 und ein weniger signifikantes DAC 144, die das Steueraufwandssignal U(k) vom DSP erhalten. Skalierungsblöcke 146 und 148 skalieren die jeweiligen Ausgänge von DAC 142 und 144, um ihre relative Bedeutung zu reflektieren. Die Skalierungsblöcke liefern die gegenseitig skalierten DAC-Werte zu einer Summationsvorrichtung 150, die sie in ein für den gewünschten Steueraufwand bezeichnendes einzelnes Analogsignal kombiniert. Die Summationsvorrichtung 150 kann vorteilhaft einen Ope rationsverstärker umfassen, der in einer Fachleuten bekannten Art konfiguriert ist. Ein Sperrfilter 152 entfernt unerwünschte Resonanz, bevor das Analoge Steueraufwandssignal dem Leistungsverstärker 116 zugeführt wird.
Sich jetzt auf Fig. 2 beziehend, wird eine schematische Abbildung von der Führungsservosteuereinrichtung bereitgestellt. In der ersten Ausführungsform der Erfindung ist jeder der erläuterten Blöcke in DSP Assemblierungssprachcode ausgeführt. Jedoch, wie oben allgemein festgestellt, soll verstanden werden, daß einige oder alle Blöcke in Firmware oder Hardware als Antwort auf Entwurfsbeschränkungen oder Entwicklerwahlmöglichkeiten ausgeführt werden können.
Sich jetzt auf die bestimmten Elemente in Fig. 2 beziehend, treten die zwei Komponenten des positionellen Fehlersignals auf Pfaden 1202 und 1204 ein. Die Gray-Codedarstellung des ganzzahligen positionellen Spurkennungsfehlers, PES1, ist Eingang zu einem Abtastintegritätstestblock 1208. Ähnlich durchläuft das gebrochene positionelle Fehlersignal PESF, das von der Dibit-Kodierung innerhalb der gegebenen Spur ableitet ist, durch eine automatische Verstärkungsteuerung (AGC) 1206, bevor es zum Abtastintegritätstest 1208 geleitet wird. Das AGC 120b speist auch Gleichstromeingangs-Offsetkompensator 1212.
Basierend auf einem vorhergesagten PES-Signal PES# auf Pfad 1244, liefert der Abtastintegritätstestblock 1208 ein jeweiliges Signal PES1' und PESF' an seinen Ausgängen, wenn nur die Eingangssignale PES1 und PESF innerhalb eines Bereichs von vernünftigen Möglichkeiten liegen, basierend auf letztem Lesen, wie von einem Vorhersagebeobachterblock 1242 bestimmt.
Gebrochene und ganzzahlige Signale PESr' und PES1, die nicht vom Abtastintegritätstestblock entfernt sind, werden gemeinsam im linearen Bereichserweiterungsblock 1210 kombiniert. Das gemeinsame (gebrochene und ganzzahlige) Signal ist Eingang zum nicht-invertierenden Eingang einer Summationsvorrichtung 1214. Die Summationsvorrichtung 1214 erhält an seinem invertierenden Eingang den Ausgang des Gleichstromeingangs-Offsetkompensators 1212. Die Summafionsvorrichtung 1214 gibt das letzte positionellen Fehlersignal PES zu einem Knoten 1216, wobei das letzte PES-Signal benutzt wird von einem statistichen Überwacher 1218, Fensterdetektoren 1222, einen KT Multiplizierer 1224 am Eingang eines Führungsausgleichsblockes 1228, Beobachterblockes 1242, einer Einzelspur-Posi-tionierungssteuereinrichtungs 1238 und eines Posifionierungs- und Führungs-Bandbreiten-ausgleichblockes 1250.
Multipliziererblock 1224 ist vorgesehen, um das positionelle Fehlersignal PES in Knoten 1216 mit einem Wert Ki zu multiplizieren, der durch den Führungs- und Positionier-Servobandbreitenausgleichblock 1250 erzeugt wird. Multiplizierer 1224 liefert den skalierten PES-Wert zum Führungsausgleichblock 1228.
Der Führungsausgleichsblock 1228 erhält auch Eingangssignale vom Fensterdetektor 1222 und vom Lageanfangsbedingungs-Berechnungsblock 1236. Der Führungsausgleichsblock liefert ein Ausgangssignal an den Wiederholbar-Positionierfehlerausgleichs-Mittkopplungregelblock (RROC) 1230 und den DC-Fehlerausgleichs-Mittkopplungregelblock 1232. Der Führungsausgleichsblock erzeugt auch ein vorläufiges Steueraufwandssignal u(k) für den Beobachter 1242 und den Bandbreitenkompensator 1250. Der Fehlerausgleichsblock 1228 wird nachfolgend mit Bezug zu Fig. 6 detaillierter beschrieben.
Eine Summationsvorrichtung 1234 empfängt das vorläufige Steueraufwandssignal u(k) vom Ausgleichblock, aber stellt es ein durch erhaltene Größen vom wiederholbaren Positionierfehlerausgleich-Mittkopplungregelblock 1230, dem den DC-Fehlerausgleichs-Mittkopplungregelblock 1232 und (während einspuriger Positionierungen) einem Einzelspurpositionierungs-Mittkopplungregeleinrichtung 1238. Der Betrieb des Einzelspurpositionierungs-Mittkopplungregelblocks 1238 wird detaillierter unten und mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben. Die Summationsvorrichtung 1234 gibt das letzte Steueraufwandssignal UT(k) 1240 zum Digital-/Analog-Wandler 114 (Fig. 1A).
Der Beobachterblock 1242 empfängt das letzte PES-Signal an Knoten 1216 und das vorläufige Steueraufwandssignal u(k) und verwendet sie als eine Basis für das Generieren von Fenstern für das Abschirmen von rauschverzerrten PESI - und PESF-Signalen. Besondere von Beobachter 1242 generierte Ausgangssignale sind das PES#-Signal auf Pfad 1244 und das Geschwindigkeitssignal VEL# auf Pfad 1246. Beide dieser Signale sind Eingänge zum Statuseingangsbedingungs-Berechnungsblock 1236; Allein das PES#-Signal 1244 ist Eingangssignal zum Abtastintegritätstestblock 1208.
Der Fensterdetektor 1222 produziert das hoch-niedrig-Sensorverstärkungsignal 134, welches an den Sensorblock 130 gespeist wird (Fig. 1A). Auch gibt Fensterdetektor 1222 Statusinformation zum Master entlang Pfad 1226 aus. Der Betrieb des Fensterdetektorblockes 1222 wird detaillierter unten mit Bezug auf Fig. 23A beschrieben.
Ein statistischer Monitorblock 1218 erhält das letzte Positionierungsfehlersignal von Knoten 1216 und liefert dem Master entlang Pfad 1220 Information.
Eine detailliertere Beschreibung des Funkionierens von den Blöcken der Fig. 2 wird unten nach der Beschreibung der Fig. 4 geliefert.
Fig. 3 erläutert schematisch die von der Positionierungsservosteuereinrichtung ausgeführten Funktionen.
Der ganzzahlige Teil des Positionsfehlersignals PES ist Eingangssignal entlang Pfad 302 und das gebrochene PESF-Signal entlang Pfad 304 für einen Abtastintegritätstester, eine Bereichserweiterung, einen Gleichstromoffsetkompensatorblock 308, die im allgemeinen die gleichen Funktionen ausführen wie Elemente 1208, 1210, 1212 (Fig. 2). Block 308 liefert ein gemeinsames PES- Signal an einen Positionierungsbeobachterblock 342.
Analog zum Führungsbeobachter 1242 (Fig. 2) kann der Positionierungsbeobachter 342 einfach ein geschlossenes mathematisches Schleifenmodell des ganzen Servosystems sein und kann entsprechend Fachleuten bekannten Prinzipien moderner Steuerungstheorie ausgeführt werden. Beobachterblock 342 liefert ein geschätztes Geschwindigkeitssignal VEL# sowohl zum invertierenden Eingang von Summationsvorrichtung 322 als auch von Führungsfangdetektor 326. Der Beobachterblock liefert auch ein geschätztes Positionsfehlersignal PES# zum Referenzgeschwindigkeitsverzögerungs-Ausgleichsblock 346, Führungsfangdetektor 326, dem Abtastintegritätstester in Block 308 und dem invertierenden Eingang von Summationsvorrichtung 314.
Geforderte Spurinformation ist Eingangssignal entlang Pfad 312 zum nicht-inverfierendem Eingang einer summierenden Vorrichtung 314. Ein invertierender Eingang der summierenden Vorrichtung 314 erhält eine Schätzung des Positionsfehlersignals PES# vom Beobachterblock 342. Die summierende Vorrichtung 314 gibt ein Positionsfehlersignal an sowohl einen Referenzgeschwindigkeitsgenerator 316 als auch einen statistischen Leistungsanalyseblock 318 aus. Der statistische Leistungsanalyseblock 318 liefert entlang Pfad 320 Statusinformation zum Master.
Der Referenzgeschwindigkeitsgenerator 316 schließt einen Absolutwertblock 350 ein, welcher das positionelle Fehlersignal empfängt. Der Absolutwert des positionellen Fehlers ist Eingang zu einem Multipliziererblock 352, der einen Verzögerungskoeffizienten "a" entlang eines vom unterhalb beschriebenen Referenzgeschwindigkeitsverzögerungs-Ausgleichblock 346 generierten Pfads 348 erhält. Nachdem es mit Koeffizient "a" multipliziert wurde, ist das kompensierte positionelle Fehlersignal Eingang für einen Quadratwurzelblock 354, bevor es Eingang für einen Vorzeichenblock 356 ist. Der Eingangswert wird entweder mit +1 oder -1 multipliziert, je nach dem Wert eines vom Absolutwertblock 350 entlang eines Pfads 358 passierten Signals. Diese Anordnung stellt sicher, daß das Vorzeichen vom positionellen Fehler nicht innerhalb des Referenzgeschwindigkeitsgenerators 316 verloren wird.
Der Ausgang des Vorzeichenblocks 356 ist die Referezgeschwindigkeit VELREF, die das Ausgangssignal des ganzen Referenzgeschwindigkeitsgenerator 316 enthält. Die Referenzgeschwindigkeit VELREF ist Eingang zum nicht-invertierenden Eingang einer summierenden Vor richtung 322. Summierende Vorrichtung enthält einen invertierenden Eingang, der ein geschätztes Geschwindigkeitssignal VEL# vom Beobachterblock 342 empfängt. Der Summationsblock 322 liefert ein Geschwindigkeitsfehlersignal ERRVEL sowohl zum statistischen Leistungsanalyseblock 318 als auch zu einem Multiplizierer 324. Das Geschwindigkeitsfehlersignal VELREF wird mit einer Konstanten Ks multipliziert, die von dem Positionierungs- uns Führungsservobandbreitenkompensator 1250 (Fig. 2) erzeugt wird.
Multiplizierer 324 liefert einen maßstäblichen Geschwindigkeitsfehler zum Posiotionierausgleichsblock 328, dessen Details unten mit Bezug auf Fig. 9 beschrieben werden. Der Positionierausgleichsblock 328 liefert ein vorläufiges Steueraufwandssignal u(k) zu einer Summationsvorrichtung 334, dem Beobachterblock 342 und dem Referenzgeschwindigkeitsverzögerungs-Ausgleichblock 346.
In einer der Führungsservosteuereinrichtung der Fig. 2 ähnlichen Art empfängt der Summationsblock 334 auch Mittkopplungregelausgleichssignale von einem Fehlermittkopplungregelblock 332 (der Anomalien, die mit der radialen Position der Köpfe variieren, kompensiert) und einem Wiederholbar-Positionierungsfehlerausgleich (RROC)-Mittkopplungregelblock 330 (der Leistungsanomalien kompensiert, die mit der rotierenden Position der Platten variieren). Summationsblock 334 liefert das letzte Steueraufwandssignal Us(k), welches das Ausgangssignal der ganzen innerhalb des digitalen Prozessors 110 (Fig. 1A) ausgeführten Positionierungsservosteuereinrichtung während einer Geschwindigkeitsmoduspositionierung ist.
Der Referenzgeschwindigkeitsverzögerungs-Ausgleichblock 346 empfängt das vorläufige Steueraufwandssignal u(k) vom Positionierungsausgleichsblock 328 und das geschätzte positionelle Fehlersignal PES#. Es generiert ein Verzögerungs- (negative Beschleunigung) Verstärkungsignal "a" auf Pfad 348, das beim Multiplizierer 352 im Hauptdatenpfad vom Referenzgeschwindigkeitsgenerator 316 verwendet wird. Die Details vom Referenzgeschwindigkeitsverzögerungs- Ausgleich 346 werden unterhalb und mit Bezug auf Fig. 10 geliefert.
Weitere Details des Betriebs der Positionierungs-Servosteuereinrichtung in Fig. 3 werden unten nach Diskussion der Fig. 4 geliefert.
Die Verbindung von Fig. 1A, 1B, 2 und 3 werden besser mit Bezug auf das in Fig. 4 gezeigte Betriebsflußdiagramm verstanden. Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Servoschleife von Fig. 1A erläutert.
Nach dem Start, erläutert an 402, passiert Kontrolle entlang eines Pfads 404 zu einem Systemkalibrierungsblock 406. Zur Zeit 406 werden in adaptiven Funktionen der Servoschleife verwendete Parameter kalibriert. Zum Beispiel werden Parameter berechnet für den Gleichstromoffsetaus gleichsblock 1212, den Wiederholbar-Positionierfehlerausgleich-Mittkopplungregelblock 1230, den Gleichstromfehlerausgleichs-Mittkopplungregelblock 1232, die Einzelspur-Positioniermittkopplungregeleinrichtung 1238, den Positionier- und Führungsbandbreitenkompensator 1250 (alle in Fig. 2), und den Referenzgeschwindigkeitsverzögerungs-Kompensator 346 (Fig. 3).
Kalibrierung wird zum Beispiel durch Durchlaufen der Regelstrecke des Antriebs durch ihre Bereiche relevanter Positionen, Geschwindigkeiten und Bewegungen ausgeführt, während Messungen genommen werden, die das Maß an benötigter Kompensation anzeigen. Ein internes Profil kann dann generiert und gespeichert werden, wobei das Profil die erforderliche Kompensation als eine Funktion der zugehörigen unabhängigen Variablen (wie radialer Position, rotierende Position der Platten usw.) zeigt. Parameter (wie Filtermultiplizierer) werden berechnet und gespeichert. Auf Grundlage vom während des Kalibrierungsmodus generierten internen Profil verwendet die entsprechende Ausgleich- oder Steuerungsfunktion diese angepaßten Parameter, um die Systemleistung zu optimieren.
Nachdem die Werte für diese Parameter für einen gegebenen Start berechnet worden sind, läuft das Kontrollsignal entlang Pfad 408 zum Betriebsblock, der allgemein als 410 angezeigt ist (Fig. 4). Die Kontrolle kann entweder zur Führungsservosteuereinrichtung 412 (gezeigt in Fig. 2) oder zur Positionierservosteuereinrichtung 414 (gezeigt in Fig. 3) weiterlaufen. Während des Betriebs kann die Konrolle zwischen der Führungsservosteuereinrichtung 412 und der Positionierservosteuereinrichtung 414 verlaufen, wie allgemein durch den bidirektionalen Pfad 416 angezeigt. Die Kontrolle wechselt entlang Pfad 416 hin und zurück. Wenn zum Beispiel Spurfangdetektor 326 feststellt, daß eine Positionierung sich einem gegebenen Abstand von der Zielspur nähert und die Köpfe sich unterhalb einer gewissen Geschwindigkeit bewegen, wechselt die Kontrolle vom Positioniermodus 414 zum Führungsmodus 412. Wenn umgekehrt der Master einen Befehl gibt, die Köpfe von einer gegebenen Spur weg zu bewegen, wechselt die Kontrolle vom Führungsmodus 412 zum Positioniermodus 414.
Der Betriebsmodus 410 kann für eine Nacheichung verlassen werden, allgemeinen durch Pfad 418 angezeigt, der zum Kalibrierungsblock 406 führt. Szenarien, in denen der Betriebsmodus der Servoschleifensteuereinrichtung vorläufig verlassen werden kann, beziehen die Feststellung einer Herabsetzung der Leistung irgendeiner der adaptiven Algorithmen in den Blöcken 1212, 1230, 1232, 1238, 1250 oder 346 ein. Solche Verschlechterung in Leistung kann zum Beispiel vom Aufheizen von Komponenten, Neuorientierung des Computers, in dem sich das Plattenlaufwerk befindet, oder physikalische Erschütterung oder Vibration verursacht sein. Alternativ kann die Kalibrierung in ausgewählten periodischen Intervallen unter der Annahme auftreten, daß die adapiven Parameter mit fortschreitender Zeit variieren, selbst wenn kein traumatisches Ereignis stattgefunden hat. Bevorzugt wird der Betriebsmodus 410 nicht während eines kritischen Lesegenuß- oder Schreibbetriebs verlassen, aber die Wieder-Kalibrierung wird während einer vom Master 102 geforderten Aktivitätspause ausgeführt (Fig. 1A).
Details von Fig. 2, 3. Die Führungs- und Positionierservosteuereinrichtung von Fig. 2 und 3 wie auch ihr Wechselspiel in Fig. 4, sind oben kurz beschrieben worden. Jetzt wird eine detailliertere Beschreibung bestimmter funktioneller Blöcke den Servosteuereinrichtungen dargestellt.
Fig. 2. Als erstes werden Details des Betriebs der Führungsservosteuereinrichtung der Fig. 2 dargestellt.
Automatische Verstärkungsteuerung (AGC) 1206. Das gebrochene PES-Signal, PESF, wird von der Funktion AGC normiert. Dieser Algorithmus teilt das Differenzsignal (A-B) des Seniors durch das Summensignal (A + B), um Wirkungen variierender Signalstärken aufgrund von Sensorabweichungen über Zeit, Temperatur, Medieneinheitlichkeit usw. zu reduzieren.
Abtastintegritätstester 1208. Dieser Algorithmus stellt fest, wenn die ganzzahligen und gebrochenen Positionsfehlersignale für den Stromabtastwert realistisch sind, verglichen mit der Beobachterschätzung und den physischen Beschränkungen bezüglich der verfügbaren Beschleunigungsumgebung.
Ausdrücklich muß das ganzzahlige PES-Signal PES1 in ein Fenster passen, das gleich der Positionsschätzung des Beobachters ist plus oder minus einer gegebenen Anzahl von Spuren (z. B. 4) Wenn PESI den Test besteht, wird es als Stromabtastwert verwendet; Sonst wird die Positionsschätzung PES# des Beobachters für den PES verwendet. Wenn der PES in einer gegebenen Anzahl aufeinanderfolgender Zeiten (zum Beispiel zweimal) ausfällt, dann wird es für gültig gehalten und wird für den PES verwendet.
Der Integrität des gebrochenen PES, PESF, wird durch Verwenden der zweier Datenmessungen von A-B und A +B getestet. Die separaten Messungen liefern zwei Gleichungen und zwei Unbekannte A, B. A und B werden verglichen, um zu überprüfen, daß, wenn A groß, dann B klein ist, und umgekehrt. Wenn der Test bestanden wird, dann wird der Abtastwert benutzt. Sonst wird der Abtastwert als rauschbelastet angenommen, und die Positionsschätzung PES# des Beobachters wird benutzt.
PES-Linearbereichserweiterung 1210. Der gebrochene PES hat einen linearen Bereich von +/-0,5 Spuren. Während nominaler Führungskonditionen ist dies adäquat; jedoch ist erweiterter linearer PES-Bereich während des Spurfangens oder nach externen Schocks wünschenswert. Der Bereichserweiterungsalgorithmus verwendet ganzzahlige PES-Information, die gleich der geforderten Spur abzüglich der laufenden Spur ist und dieses multipliziert mit der Anzahl von Bits pro Spur, die im gebrochenen PES-Signal inhärent sind. Dieses Produkt ist mit dem gebrochenen PES summiert, nachdem der gebrochene PES richtig mit Vorzeichen versehen worden ist. Das Ergebnis in einer Ausführungsform ist ein linear erweiterter PES mit einem Bereich von +/- mehreren Spuren, wobei die Anzahl von Erweiterungsspuren beschränkt durch die Anzahl von Bits ist, die verwendet werden, um den PES darzustellen. Wenn der PES Grenzen des linear erweiterten Bereichs überschreitet, dann gibt die Steuereinrichtung automatisch eine Positionierung an die gewünschte Spur aus.
Führungskompensotor 1228. Der bevorzugte Führungskompensator (gezeigt in Fig. 6 und unterhalb detaillierter beschrieben) schließt einen doppelten Phasenführungskompensator (zwei Pole und zwei Nullstellen) und einen niederfrequenten Integrator (ein Pol und eine Nullstelle) ein. Die Anordnung der Filter wird mathematisch konfiguriert, so daß der reine Integrator parallel mit dem doppelten Phasenführungskompensator ist. Diese Anordnung erlaubt das Umzuschalten des Integrators nach dem Beruhigen innerhalb eines spezifizierten Führungsfehlers.
Lageanfangsbedingungsberechnung 1236. Der Phasenführungskompensator und Integrator können in einer Zustandsraumdarstellung mit Anfangsbedingungen dargestellt werden, die durch den Lageanfangsbedingungs-Berechnungsblock 1236 bestimmt werden. Die Kompensationskonfiguration wird so strukturiert, daß die Zustände leicht zum Zeitpunkt des Spureinfangens aus einer Geschwindigkeitsmoduspositionierung berechnet werden können, um zu veranlassen, daß die Geschwindigkeit der Köpfe verlangsamt wird, so daß sie am Spurzentrum mit null Geschwindigkeit ankommen.
Der Integrator ist mit null initialisiert. Der Gleichstromfehler-Mittkopplungregelkompensator 1232 minimiert Wirkungen von Fehlerkräften; der Integrator steuert den Rest dieser Fehlerkräfte. Die Anfangslagewerte für den Phasenführungskompensator werden durch Lösen von Filterdifferenzgleichungen wie folgt berechnet. Die Kopfposition und Geschwindigkeit werden am Spurfangübergangspunkt gemessen. Diese Daten werden verwendet, um den erforderlichen Spulenstrom zu berechnen, der bewirkt, daß sich der Kopf zum Spurzentrum bewegt und null Geschwindigkeit hat, wenn er ankommt. Dies wird durch Verwenden einer Newtonschen kinematischen Gleichung der Bewegung erfüllt. Der erforderliche Ausgang des Phasenführungsfilters wird jetzt definiert, und die Gleichung wird für die Zustandswerte gelöst, die den gewünschten Spulenstrom produzieren. Weitere Details über diesen Algorithmus werde unten bereitgestellt.
Fensterdetektoren 1222. Das PES-Signal wird überwacht, um zu bestimmen, wenn die Größe des Fehlersignals abgefallen ist, um stabil innerhalb eines bestimmten Fehlerfensters zu bleiben. Das allgemeine Konzept des Algorithmus für das Erkennen, wenn der Fehler innerhalb des Fensters ist, kann für alle Fenster identisch sein; deshalb genügt es, Fensterdetektion im allgemeinen ohne Referenz zu einem bestimmten Parameter zu beschreiben, der gemessen wird. Es wird für ein Zeitablaufdiagramm einer typischen PES-Kurvenform, die an ein geeignetes Fenster heran geht, auf Fig. 23A Bezug genommen.
Die Größe des Fensters hat Hysterese, um die Wirkungen des Rauschens, den Fensterdetektor falsch ansprechen zu fassen, zu minimieren. Das Verlassen eines Fensters wird vom PES wahrgenommen, der die obere Begrenzung der Grenze plus Hysterese übersteigt. Der Eingang in ein Fenster wird wahrgenommen, wenn die PES-Größe kleiner oder gleich der oberen Grenze des Fensters abzüglich der Hysterese ist. Wenn der PES für ein gegebenes Zeitmaß innerhalb des Fensters geblieben ist, wie durch Zählen von Sektoren gemessen werden kann, (vorzugsweise die Hälfte der natürlichen Periode des geschlossenen Schleifenservosystems), wird das Einstellen innerhalb des Fenster für abgeschlossen erklärt.
Führungsbeobachter 1242. Der Führungsbeobachter liefert ein diskretes Modell der Anlage. Der Ausgang des Beobachters schließt Schätzungen von Geschwindigkeit und Position der Köpfe ein.
Statistischer Monitor 1218. Der statistische Monitor leitet Echtzeitdaten über die Leistung des Führungsservosystems bezogen auf das PES-Signal ab. Mehrere Formen von Daten sind für den Gebrauch beim Bestimmen verfügbar, wenn der Antrieb Re-Kalibrierung erfordert, oder zum Herstellen der Prozeßsteuerung. Minimum-, Maximum-, Haupt- und Standard- Abweichung des PES und Positionierungseinstellzeiten werden bereitgestellt. Die Anzahl von Zeiten, in denen der PES jedes Fenster während der Spureinstellung verlassen hat, wird summiert. Auch wird die Anzahl von schlechten Abtastwerten geliefert.
DC-Eingangsoffsetkomsensator 1212. Der DC-Eingangsoffsetkompensatorblock 1212 liefert nur ein Ausgleichssignal an den Subtrahierer 1214, wenn der Abtastintegritätstester 1208 einen gemessenen Abtastwert PESF eher als den beobachtergenerierten Wert PES# auswählt. Wie von Fachleuten anerkannt werden wird, ist kein Eingangsausgleich erforderlich, wenn der Wert, der eingegeben wird, vom System nicht über den Integritätstester hinaus verwendet wird. Der Pfad zwischen Abtastintegritätstester 1208 und dem Gleichstrom-Eingangs-offsetausgleichblock 1212 erläutert dieses Sperren von letzterem während eines Freilaufmodus. Der Hinweis zum Beobachter auf den Freilaufmodus wird schematisch von einem "Freilauf"-Pfad zwischen dem Abtastintegritätstester 1208 und dem Beobachter 1242 angezeigt.
Die Führungssteuereinrichtung kann einen Offsetwert von der Mastersteuereinrichtung erhalten, um das BER zu verbessern. Die vom Master erhaltene Größe kann dafür entwickelt werden, einem Prozentsatz einer Spurverschiebung in einer angegebenen Richtung zu entsprechen. Die Führungssteuereinrichtung summiert dieses mit dem PES, der zu einem Gleichstromoffset von der Spurzentrumsanzeige des Sensors führt.
Einzelspur-Positioniermittkopplungregeleinrichtung 1238. Die Einzelspur-Positionierung wird von der Führungssteuereinrichtung (Fig. 2) statt der Positioniersteuereinrichtung (Fig. 3) gesteuert, da sie eine schnelle Zugriffszeit wegen ihrer häufigen Verwendung fordert. Ein Mittkopplungregelprofil hilft dem geschlossenen Schleifenführungsservosystem. Der Mittkopplungregelsteuerungspuls schließt einen Beschleunigungspuls und einen Verzögerungspuls ein. Der Beschleunigungspuls verursacht für den ersten Teil der Bewegung eine rasche Verschiebung in Richtung des Zielorts, entsprechend (zum Beispiel) einer halben Spur Verschiebung. Der Verzögerungspuls verhindert Überschwingen während des Rests der Bewegung.
Der Führungsintegratoreneingang wird während der Bewegung gesperrt, um unnötige Überschwingung zu verhindern, aber wird aktiviert am Zielspurzentrum. Der Rest der Führungssteuereinrichtung ist betriebsbereit während dieser Bewegung, um zu helfen, (Ungenauigkeiten der Mittkopplungregelpulsamplitude und -dauer zu kompensieren.
Zusätzliche Details der Einzelspur-Positionierregeleinrichtung werden unten mit spezieller Referenz zu Fig. 7 gezeigt.
Fig. 3. Details des Betriebs von Blöcken innerhalb der Positionierservosteuereinrichtung der Fig. 3 werden jetzt dargestellt.
Referenzgeschwindigkeitsgenerator 31b. Der Referenzgeschwindigkeitsgenerator emuliert eine optimale Bahn durch Lösen der Newtonschen kinematischen Gleichung:
Vf² = Vi² + 2 · a · (xf - xi),
wobei
Vf = (letzte Geschwindigkeit) = 0;
Vi = VELREF = Referenzgeschwindigkeit. ·
a = Beschleunigungskonstante
xi = vorliegende Position
xf = letzte Position.
Zu lösen für VELREF, VELREF = (2 · d * (xf - Xi)), wobei d = Verzögerungskonstante, mit Vorzeichen versehen wie in Fig. 3 bestimmt. Die Verzögerungskonstante "d" ist äquivalent zum Größe-"a- Ausgang durch den Referenzgeschwindigkeitsverzögerungskompensator 346 in Fig. 3. Diese Größe ist ein geeichter Wert, der den Verzögerungsfähigkeiten des besonderen Antriebs entspricht.
In der erläuterten Ausführungsform verursacht das konstante Verzögerung, die sich aus diesem Profil ergibt, einen Konstantspulenstrom während des letzten Teils des Positionierungsbahnprofils. Die Verzögerungskonstante kann vorteilhaft so definiert werden, daß etwa 75% an verfügbarem Spulenstrom gebraucht wird, wobei 25% Überschußkapazität für die Folge während einer Störung übrigbleiben.
Positionierkompensotor 328. Der Eingang zum Kompensator ist der verstärkungeingestellte Geschwindigkeitsfehler ERRvEL. Der Positionierkompensator bezieht zwei Pfade ein, einen Verstärkungspfad und einen kompensierten Pfad, die in Fig. 9 dargestellt und detaillierter unten beschrieben sind. Ein doppelter Phasenführungskompensator liegt in Serie mit einem Integrator im kompensierten Pfad.
Der Verstärkungspfad ist während des Beschleunigungsteils der Positionierung gewählt. Die Phasenführungskompensatorausgang wird während der Beschleunigungsphase überwacht, bis das Ausgangssignal durch Null geht. Der Nulldurchgang tritt auf vor der Überschneidung der Referenz- und Rückmeldegeschwindigkeiten aufgrund der inhärenten differenzierenden Wirkungen des Phasenführungskompensators. Diese Vorwegnahme hilft darin, Überschwingung vom Referenzgeschwindigkeitsprofil zu verhindern.
Der kompensierte Pfad wird in die Schleife statt des Verstärkungpfads an der Nulldurchgangsdetektion umgeschaltet. Jedoch wird der Integratorzustand zuerst auf einen Wert initialisiert, der identischen Spulenstrom liefert als der Verstärkungspfad im Moment des Übergangs haben würde, und minimiert dynamische Übergangsvorgänge. Der Verzögerungsteil der Positionierung macht mit dem ersetzten Pfad weiter, bis die Spurfangkonditionen zufriedenstellend sind.
Positionierbeobachter 342. Ein vorliegender vollständiger Zustandsbeobachter ist im Servosystem ausgeführt. Eine Geschwindigkeitsschätzung VEL# wird für die Rückmeldungsgeschwindigkeit verwendet; eine positionelle Fehlerschätzung PES# wird für den Abtastintegritätstest und die Referenzgeschwindigkeitsgeneration verwendet. Vorteilhaft veranlaßt der Abtostintegritätstester den Beobachter, mit offener Schleife während schlechter Abtastwerte zu arbeiten. Dies liefert überlegene Leistung, vorausgesetzt, daß die Anlage genau modelliert wird, verglichen damit, einer schlechten Abtastung zu erlauben, den Eingang des Beobachters zu beeinflussen.
Spurfangdetektor 326. Der Spurfangdetektor bestimmt, wenn der Geschwindigkeitsmodus, (beherrscht von Fig. 3) verlassen werden sollte und in den Führungsmodus (beherrscht von Fig. 2) eingetreten werden sollte. Der bevorzugte Spurfangalgorithmus erfordert, daß (1) die Kopfposition innerhalb +/-1,0 Spuren vom Zielort ist; und (2), daß die Größe der Kopfgeschwindigkeit weniger als 3,0 Zoll pro Sekunde ist, damit die Steuerung auf Führungsmodus umgeschaltet wird. Die Geschwindigkeitsmodussteuereinrichtung bleibt aktiv, wenn eine diese Konditionen nicht zufriedengestellt sind.
Wenn der Kopf innerhalb des positionellen Fensters ist, aber die Geschwindigkeit immer noch übermäßig ist, wird der Referenzgeschwindigkeitsgenerator dynamisch modifiziert, um als eine lineare Funktion von zu laufenden Spuren zu arbeiten. Dieser lineare Betrieb ersetzt die bevorzugte optimale Parabolfunktion, da die Parabolfunktion inhärent eine bedeutend größere Quantisierung damit verbinden läßt, wenn sie über eine kleine Anzahl von Spuren oszilliert. Diese dynamische Änderung reduziert das in einem Geschwindigkeitsmodusservo inhärente Ausmaß des Grenzzyklus, wenn er zu führen versucht.
Zonenkreuzungsolgorithmus. Weithin enthalten Platten Zonen von verschiedenen Datendichten und Abtastperioden, wobei die verschiedenen Zonen an verschiedenen radialen Standorten angeordnet sind. Wenn er eine Zonengrenze überquert, kann der Positionierungsservo auf unvorhersagbare und manchmal signifikante Abwandlungen in der Abtastperiode stoßen. Diese Änderung in der Abtastperiode kann bewirken, daß dramatische Übergangserscheinungen auftreten, welche letztlich zu einem Kopfabsturz führen könnten. Das Problem ist vorhanden, wenn die Abtastzeit übertrieben lang oder kurz ist, wenn mit nominell verglichen.
Um dieses Problem zu behandeln, wird angenommen, daß die Änderungen von Abtastperioden über Zonengrenzen eine einheitliche Verteilung zwischen 0 und 2 nominalen Abtastperioden zu haben. Ein Zeitnehmer wird verwendet, um die Abtastperiode zu messen, um festzustellen, ob die Abtastzeit übertrieben kurz ist. Die minimale akzeptable Abtastperiode ist 0,5 der nominellen. Wenn die Abtastzeit untragbar kurz ist, dann wird die Abtastung ignoriert; sonst werden die Steuereinrichtungs-Differenzgleichungen berechnet. Die Steuereinrichtungs- und Beobachter-Differenzgleichungen werden im Freilaufmodus ausgeführt, wenn die Abtastzeit untragbar lang wird.
Statistischer Monitor 318. Der statistische Monitor leitet Echtzeitdaten über die Leistung des Positionierungsservosystems ab. Die Minimum-, Maximum-, Mittel- und die Standardabweichung des Geschwindigkeitsfehlers während Geschwindigkeitsmoduspositionierungen sind verfügbare Statusinformation. Geschwindigkeitsmoduspositionierungszeit wird mit einer Polynomkurve verglichen, die die erforderliche Zugangszeit definiert, um zu prüfen, daß das Positionierungsservosystem gemäß Spezifikation leistet. Dies ist ein wertvolles Werkzeug zum Gebrauch in Prozeßsteuerungen der Herstellungslinie.
Zusätzliche Servoalgorithmen. Zusätzlich zu jenen in Fig. 2, und 3 gezeigten Funktionen liefert die bevorzugte Servosteuereinrichtung zusätzliche Funktionen, die hier zur Vollständigkeit gezeigt werden und als Erläuterung der Fähigkeit des DSP, die Anlage unter speziellen Umständen zu kontrollieren.
Kopfladealgorithmus. Der Kopfladealgorithmus leitet einen Steuerungsaufwand der offenen Schleife ein (wie ein Puls- oder andere gesteuerte Wellenform), der eine Kopfbewegung nach OD (äußerer Durchmesser) verursacht unter der Annahme, daß die Köpfe in ID (innerer Durchmesser) geparkt sind. Wenn eine gegebene Anzahl von guten Abtastwerten (zum Beispiel zehn) nach einem vorherbestimmten Zeitraum (zum Beispiel 10 msec) nicht erkannt worden ist, wird die Größe des offenen Schleifenpulses gesteigert. Dieser Prozeß wird wiederholt, bis gute Abtastwerte erkannt sind oder die Größe des offenen Schleifenpulses einen Maximalwert (zum Beispiel 100 mA) übersteigt. Wenn die Größe das Maximum übersteigt, wird ein Versagen, die Köpfe zu laden, bei der Mastersteuereinrichtung gemeldet. Wenn zehn aufeinanderfolgende gute Abtastwerte wahrgenommen werden, wird eine geschlossene Schleifenpositionierung zu einer Kalibrierungsspur initiiert.
Kopfparkalgorithmus. Der Kopfparkalgorithmus umfaßt das Suchen in Richtung der ID mit einer niedrigen Fahrgeschwindigkeit bis die Spurkennung unverändert bleibt (anzeigend, daß der Kopf an der Haltestelle ist) oder bis Abtastwerte abwesend sind. Wenn die Abtastwerte abwesend sind, wird dem Leistungsverstärker ein Offenschleife-Fehlerstrom geliefert, und die Kopfladung ist beendet.
Dynamisch geeichte Ausgleichs- und Steuerungsfunktionen. Mehrere der Ausgleichs- und Steuerungsfunktionen in Fig. 2 und 3 werden auch nach dem Start anfangs geeicht und dann adaptiv während des Betriebs geeicht oder periodisch oder wenn Leistungsüberwachung anzeigt, daß eine Kalibrierung notwendig ist. Details von bestimmten Ausgleichs- und Steuerungsfunktionen in Fig. 2 und 3 werden jetzt gezeigt.
D. C. Fehlerkompensator 1232. Ein Gleichstromfehlerkompensierungsalgorithmus (DCBCA) korrigiert für elektrische und mechanische Fehlerkräfte, die auf das Stellglied wirken, welche Funktionen der radialen Position des Kopfs auf den Platten sind. Elektrische Fehlerkräfte können sich aus Spannungs- und Stromoffsets in den elektrischen Schaltkreisen ergeben. Mechanische Fehler werden normalerweise durch das Flexkabel verursacht.
Dns DCBCA wird bei jedem Start des Plattenlaufwerks angerufen. Das Servosystem sucht den äußeren Durchmesser der Platte (OD) und mißt den an dieser radialen Position geforderten durchschnittlichen Steueraufwand. Mehrfache Positionierungen (normalerweise 10) werden ausgeführt, von welchen jede die Messung der durchschnittlichen Fehlerkraft einschließt. Die Messungen führen zu zwei Vektoren von Daten. Ein niedrigster Quadratmittelwert-(LMS)-Algorithmus wird auf die Daten angewendet, um ein mathematisches Modell von einer geraden Liniengleichung abzuleiten, das die Daten trifft, so daß das Fehlerkriterium des niedrigsten Quadratmittelwert erfüllt wird.
Das gerade Linienmodell wird ständig von der Führungs- und Positionierservosystem als ein Mittkopplungregelungssignal verwendet, das eine Funktion der radialen Position des Kopfes ist.
Im Betrieb überwacht das DSP nach der Anfangsstartkalibrierung ständig den vom Führungsservosystem geforderten Gleichstromsteuerungsaufwand und bestimmt, wenn Re-Kalibrierung der geraden Linie notwendig ist.
D. C. Eingangsoffsetkompensation 1212. Dieser Algorithmus kompensiert Gleichstromoffsets, die am Eingangpositionsfehlersensor 130 inhärent sind.
Die Kalibrierung dieses Kompensators verwendet Offsetkalibrierungsspuren, die sich an der ID und/oder OD der Platte befinden. Die Dibit-Muster von diesen Spuren weichen vom normalen Dibit-Muster ab. Etwa 10% vom Offsetabtastwerte pro Umdrehung haben das A und B Dibit servogeschrieben, so daß sich die A und B Analogsignale identisch verhalten, in Kontrast zum erforderlichen gegenteiligen Benehmen fürs Führen. Wenn normalerweise die Köpfe auf die Spur zentriert werden, ist A = B; wenn sie außerzentrisch sind, in einer Richtung A > B und in der anderen A < B. Die Differenz A - B ist gleich dem positionellen Fehler (PES).
Indem einem kleinen Prozentsatz der A- und B-Dibit-Paaren erlaubt wird, sich in einer vorbestimmten Zeitablaufanordnung identisch zu verhalten, folgt das Servosystem durch Berechnen des Steueraufwands auf die normalen Abtastwerte zufriedenstellend der Spur. Die Dibits an der Offsetabtastung sollten sich identisch benehmen, so daß sie auf dem Spurzentrum A = B, in einer Richtung von der Spur abweichend A = B und in der anderen Richtung von der Spur abweichend A = B sind. Der Unterschied (A - B) am Offsetabtastwert ist gleich dem totalen Eingangsoffset des Sensorsystems. Diese Eingangsoffsetmessung wird gemittelt über mehrfache Abtastungen und Umdrehungen. Der durchschnittliche Offset wird vom PES subtrahiert, um die Sensoroffsets aufzuheben.
Wiederholbarer-Positionierungsfehlerkompensator 1230, 330 (RROC). Von wiederholbaren Posiotionierungsfehler-Kompensationsfunktionen wird geglaubt, daß sie zum Beispiel entsprechend US Patent Nr. 4,788,608 (Tsujisawa), US Patent Nr. 4,135,217 (Jacques et al.) und US Patent Nr. 3,458,785 (Sordello) ausgeführt werden.
In der erläuterten Ausführungsform schließt die Kalibrierung dieses Kompensators die Generation eines mit der Plattenrotation synchronen Profils ein, das an jedem Abtastaugenblick dem durchschnittlichen Steueraufwand gleich ist. Dieses Profil wird als ein Mittkopplungregelsignal an den Ausgang sowohl der Führungs- als auch Positionierungssteuereinrichtung verwendet. Das RROC- Mittkopplungregelungssignal ist ein zeitveränderliches die Signal, während der Gleichstromfeh leroffset-Mittkopplungregelkompensator 1232 Gleichstromwerte einschließt, die eine Funktion radialer Position sind.
Die erste Formulierung vom Profil RROC tritt nach dem Start mit der Anfangskalibrierung auf. Das Servosystem sucht die Mitte jeder Zone (bestimmter Abtastrate.) Der Steuerungsaufwand wird gefiltert, um Hochfrequenzinhalt durch ein Filter zu entfernen, das eine Tiefpass-Frequenzantwort mit konstantem Phasenverzug läßt. Ein wiederholbarer Positionierfehler-Profilvektor wird entwickelt, der eine Dimension hat, die der Anzahl von Abtastungen pro Umdrehung gleich ist. Jede Abtastung ist gleich dem durchschnittlichen Wert des Steueraufwands zu dieser bestimmten Abtastzeit über mehrfachen Umdrehungen der Platte. Wenn alle Profile beendet werden (und alle Zonen charakterisieren), werden sie zeitvorgerückt, um inhärenten Zeitverzug im Filter zu kompensieren.
Der Mittkopplungregeleingang zum Servosystem wird eingeschaltet. Die wiederholbare Komponente des Steueraufwand vom Servosystem wird bedeutend kleiner; jedoch ist eine kleine restliche Komponente anwesend. Das Profil wird ständig optimiert durch Hinzufügen eines gewichteten Maßes des restlichen Steueraufwands zum Profil, während der Mittkopplungregelungskompensator aktiv ist. Das Ergebnis ist ein adaptives Selbstabstimmungs-Mitkopplungssignal.
Schematisch kann der vorhergehende wiederholbare Posiotionsfehlerausgleichprozeß wie in Fig. 8 erläutert werden.
Sich auf Fig. 8 beziehend, ist der unkompensierte Steuerungsaufwand u(k, θj) Eingang auf Pfad 851. In u(k, θj), ist k eine diskrete Zeitvariable, q eine Winkelstellung vom Kopf über der Platte ist, und j ein Subskript ist, das besondere diskrete Winkelorientierungen der Platte von q anzeigt, wobei j bestimmt, über welchen der "S" Plattensektoren der Kopf ist, (j = 1, 2, 3, ....S).
Das u(k, θ)-Signal ist Eingang zu einem Tiefpaßfilter 860, um Hochfrequenzrauschen zu entfernen. Das gefilterte Aufwandssignal uL(k, θj), Ausgang vom Tiefpaßfilter auf Pfad 861, wird als ein Eingang zu einem Adreßdemultiplexer 870 verwendet. Der Auswahleingang zum Adreßdemultiplexer 870 ist ein Sektorsignal 6 auf Pfad 869. Das Sektorsignal 6 kann leicht abgeleitet werden als Ausgangssignal eines Zählers, der zurückgestellt wird mit einem einmal pro Umdrehung Indexpuls und einmal pro Sektor erhöht wird um einen Sektorpuls oder ähnliches.
Basierend auf dem Wert der Winkelorientierungvariablen j der Platte, verursacht der Adressierungsdemultiplexer eine besondere Vektorkomponente in einem wiederholbaren Posiotionierfehler-Profilvektorspeicher 880, die zu modifizieren ist. Die Änderung der Vektorkomponenten wird entsprechend der Formel gemacht:
Σ [uL(k,θ)/n] + FF · α · uL (k, θj)
i = l...n
wobei FF · α · m (k, θj) ein dynamischer Ausdruck ist, der eine gewichtete Steuerungsbemühung an einer entsprechenden Winkelorientierung der Platte darstellt, die dem Kompensator ermöglicht, sich als die wiederholbare Komponente der Steuerungsbemühungsänderungen adaptiv zu optimieren, FF ist eine binäre Mittkopplungpeisung auf ein Flag, das anzeigt, wenn der dynamische Ausdruck verwendet wird, um den Mittkopplungregelaufwand einzustellen, und a ist die vom Entwickler gewählte Bewertungsziffer. [uL(k, θj)/n] ist ein statischer Ausdruck, der einen durchschnittlichen Wert des Steuerungsaufwands an entsprechenden Winkelorientierungen der Platte über n Abtastungen anzeigt.
Das FF-Flag ist aktiv, nachdem die n Abtastungen für die statische Komponente gemittelt worden sind. Sobald die statische Komponente berechnet worden ist, kann die dynamische Komponente zur Kompensation des wiederholbaren Positionierungsfehlers wie folgt verwendet werden.
Die Komponenten des wiederholbaren Positionierungsfehler-Profilvektors werden aus Vektorspeicher 880 von einem Multiplexer 890 in der Reihenfolge herausgelesen. Der Auswahleingang des Multiplexers 890 ist der von einem LPF Verzugsfaktor modifizierte Sektorwert A und kompensiert einen von LPF 860 eingeführten Phasenverzug. Diese Änderung wird schematisch von einem Addierter 892 angezeigt, der sowohl das θ-Signal als auch das LPF Verzugssignal empfängt und einen Auswahleingang zu Multiplexer 890 liefert.
Zuletzt wird ein Schalter 895 von dem oben beschriebenen FF-Flag gesteuert. Das wiederholbare Positionierungsfehlerausgleichsignal RROC wird geliefert, wenn das FF-Flag ist aktiv.

Führungs- und Positionierservobandbreitenousgleich 1250.

Bandbreitenausgleichfunktionen werden als zum Beispiel ausgeführt in Übereinstimmung mit US Potent Nr. 4,835,633 (Edel et al.) und US Patent Nr. 4,890,172 (Watt et al.) angenommen.
In der erläuterten Ausführungsform liefert dieser Kompensator Verstärkungen KT und KS für das Multiplizieren von jeweiligen Positions- und Geschwindigkeitsfehlersignalen vor einer Führungs- und Positionierkompensation.
Ein kleinster- quadratischer- Mittelwert- (LMS)-Systemidentifikationsalgorithmus wird in der Führungssteuereinrichtung ausgeführt, um die Anlagenparameter (D/A, Leistungsverstärkung, Stellglied, Sensor) während des linearen Operationsmodus zu identifizieren.
Um diesen Kompensator zu eichen, werden mehrere Zeitaufzeichnungen von den Eingang- und Ausgangsdaten der Anlage aufgezeichnet für die LMS Verarbeitung. Die entstehenden identifizierten Anlagenparameter werden verwendet, um die Verstärkung der Z-Domänen-Anlagenübertragungsfunktion bei der vorgeschriebene offene Schleifenbandbreite zu berechnen. Der entstehende Verstärkung wird mit einem im Speicher gesicherten nominalen Vergleichswert verglichen.
Die Führungs- und Positionierkompensatorverstärkungen werden vom Verhältnis der gemessenen und Referenzverstärkungswerte skaliert, um die offene Schleifenbandbreite am entworfenen Wert des Kompensators einzuführen. Das entstehende Servosystem hat die gewünschte Stabilität von Phasen- und Verstärkungsrändern.
Der Beobachter wird unter der Annahme nominaler Anlagenverstärkung entworfen. Deshalb wird die Beobachterleistung durch Multiplizieren des Steuerungsaufwandseinganges mit dem Verstärkungsverhältnis verbessert, um einer bestimmten Anlagenverstärkung Rechnung zu tragen.
Referenzgeschwindigkeits-Verzögerungsausgleich 346. Dieser Block stellt sicher, daß ein Verzögerungspuls nicht zu groß in der Höhe ist, um zu bewirken, daß die Anlage die Steuerung nahe dem Ende von Positionierungen verliert. Wenn insbesondere die Referenzgeschwindigkeit zu nahe bei der maximalen negativen Pulsamplitude ist, und ein geringfügiger zusätzlicher Steueraufwand nötig ist, um eine Besonderheit wie einen Vibrationsschock zu kompensieren, kann die maximalen negativen Pulsamplitude nicht groß genug sein für eine effiziente Kompensation. Deshalb ist eine Abwägung zwischen einem großen Amplitudenverzögerungspuls für Geschwindigkeitszwecke und einem kleineren Amplitudenverzögerungspuls wünschenswert, um eine empfindliche Steuerung zu erlauben. Allgemeiner bezieht sich US Patent Nr. 4,835,633 (Edel et al.) darauf, den Steuerungsaufwand in einer optimalen Art einzustellen.
In der erläuterten Ausführungsform wird die Verzögerungs- ("negativer Beschleunigung") Konstante "a", die beim Referenzgeschwindigkeitsprofil verwendet wird, geeicht, um die Zugangszeit für jeden Antrieb zu optimieren. Normalerweise würde die Konstante gewählt werden müssen, um gegenüber der Herstellungsbestückung und der Zeit, Temperatur und Versorgungsspannungsänderungen akzeptabel zu sein. Leider würde dies in potentiell schnellen Antrieben dazu führen, daß sie nicht an ihrem Maximalpotential betrieben werden.
Der vorliegende Algorithmus mißt die Beschleunigungsfähigkeit des Antriebs, wenn eine Positionierung von ausreichender Länge ausgeführt wird. Eine Positionierung, die konstante Beschleunigung über einem Minimum von 15 Abtastwerten erfährt, wird in Länge ausreichend genannt.
Die Beschleunigungskonstante wird berechnet durch:
Accelmeas = Abstand/(Strom*Zeit²).
Diese berechnete Beschleunigung des Antriebs wird über mehreren Messungen gemittelt. Zuletzt wird die Verzögerungskonstante vom Referenzgeschwindigkeitsgenerator durch Vergleichen des durchschnittlichen Werts der gemessenen Beschleunigungen mit einem nominalen Vergleichswert eingestellt:
d = d · Accelref/Accelmeas.
Andere Details des Betriebs. Eine kurze Übersicht über die Führungs- und Positionierungsservosysteme ist gegeben worden ebenso wie Details von den in Fig. 2-3 gezeigten besonderen Blöcken. Jetzt werden immer noch weitere strukturelle und funktionelle Details von Teilen der ersten Ausführungsform präsentiert, um Hintergrund für die obengenannte Beschreibung zu liefern.
Sich jetzt auf Fig. 5A beziehend wird der Servoeingangpositionsfehlersensor 130 (Fig. 1A) detaillierter angezeigt. Sich auch auf Fig. 5B beziehend, wird eine typische Spur 550 erläutert. Eine Spur hat Bereich 552 und Bereich 554 auf Gegenseiten von der Spur aufgenommen. Bereich 552 und Bereich 554 sind longitudinal verschoben, wobei der Kopf sich relativ zu der Spur in einer von Pfeil 556 angezeigten Richtung bewegt. Auf diese Weise stößt der Kopf zuerst auf Bereich 552 an einem Zeitrahmen "A", bevor er auf Bereich 554 an einem Zeitrahmen "B" stößt. Idealerweise sollte der Kopf auf die Spur zentriert sein, an einer von Mittellinie 558 angezeigten Position. Aus einer Vielfalt von Gründen jedoch kann die Spur außerzentrisch in entweder einer ersten Richtung 560 oder einer zweiten Richtung 562 sein. Wenn der Kopf in Richtung verschoben 560 ist, nimmt er ein Signal A* wahr, das größer in der Höhe ist als ein Signal B. Wenn umgekehrt der Kopf in Richtung 562 außermittig ist, nimmt er ein Signal B* wahr, das größer als das Signal A ist. Nur wenn der Kopf exakt auf Linie 558 zentriert ist sind A und B in der Höhe gleich. Diese Signale werden schematisch in Fig. 5B erläutert.
Das von einem der drei in Fig. 5B gezeigten Kurvengraphen dargestellte Analogsignal ist Eingang zum Sensor 130 (Fig. 5A) auf Pfad 502. In Zeitrahmen A und Zeitrahmen B sind jeweilige Abtast-und-Halte-Schaltungen 504 und 506 eingeblendet, so daß die Größe des A- und das B- Pulses aufgezeichnet wird. Der nicht-invertierende Eingang eines Summationsschaltung 508 empfängt den Ausgang der Abtast-und-Halte-Schaltung 504, während sein invertierender Aus gang den Ausgang der Abtast-und-Halte-Schaltung 506 empfängt. Summationsvorrichtung 510 erhält den Ausgang der zwei Abtast-und-Halte-Schaltungen an zwei nicht-invertierenden Eingängen. Die erste Summationsvorrichtung liefert auf diese Art einem Signal A-B, das eine mit Vorzeichen versehene Differenz der Höhe der A- und 8-Pulse ist. Ähnlich liefert die zweite Summationsschaltung ein A + B- Signal, das verwendet werden kann, um die A-B-Differenz im automatischem Verstärkungssteuerungsblock 1206 (Fig. 2) zu normieren.
Das A - B-Differenzsignal ist Eingang für den Multiplizierer mit steuerbarer Verstärkung 512, wo es mit einem hohen oder einem niedrigen Verstärkungswert multipliziert wird, der in dem digitalen Prozessor bestimmt und zum Verstärkungsblock 512 über Pfad 134 zurückgeführt wird. Ein Multiplexer 514 liefert das VERSTÄRKUNG (A - B)-Signal des Verstärkungsmultiplizierers 512 und das A + B- Signal von Summationsvorrichtung 510 als Ausgänge der Sensoreinheit 130 zur Analog-zu-Digital- Wandlung durch ADC 132 (Fig. 1A). Multiplexer 514 liefert sequentiell seine zwei Eingänge zum ADC für den endgültigen Gebrauch durch das AGC 1206; Verwendung des Multiplexers vermeidet unnötige Vervielfältigung von ADC-Schaltkreisen für die zwei Signale.
Spurkennungs-Detektionslogik 520 empfängt Signale vom Kopf, wie der über Spurkennungszonen geht, die für jede Spur spezifisch sind. Vorzugsweise werden benachbarte Spuren mit Hilfe eines Gray-Codes kodiert. Die wahrgenommene Spurkennung, eine digitale Größe, wird direkt dem digitalen Signalprozessor auf Pfad 135 geliefert.
Mit Bezug nun auf Fig. 6 wird der Führungsausgleichblock 1228 von Fig. 2 detaillierter als oben erläutert und beschrieben.
Der skalierte Wert KT*PES ist Eingangssignal zu zwei parallelen Pfaden im Führungsausgleichblock 1228. Entlang des ersten Pfads ist ein erster Schalter 604 am Eingang eines Integrators 606 angeordnet, der eine allgemein als G2 (z) angezeigte Übertragungsfunktion hat. Der Integrator beinhaltet eine Phasenverzögerungsausgleichsfunktion um dem Servosystem Steifigkeit zu Zeiten bereitzustellen, die von Schalter 604 gewählt sind. Der Integrator 606 liefert ein Ausgangsignal sowohl an eine Summationsvorrichtung 612 wie auch an den Fehlermittkopplungregelblock 1232 (Fig. 2).
Im zweiten parallelen Pfad ist der skalierte Wert KT*PES Eingang zu einem Doppelphasenführungskompensator 608, der eine Übertragungsfunktion hat, die allgemein als G1 (z) bezeichnet ist. Ein Schalter 610 wird an dem Ausgang des doppelten Phasenführungskompensators 608 bereitgestellt. Die Ausgang des Schalters 610 speist einen anderen Eingang von Summationsvorrichtung 612. Summationsvorrichtung 612 liefert das vorläufige Steueraufwandssignal u(k) zur Summationsvorrichtung 1234 und zum wiederholbaren Positionsfehlerkompensator 1230 (Fig. 2).
Schalter 604 und 610 werden vom Fensterdetektor 1222 gesteuert, als entlang jeweiliger Pfade 614 und 618 angezeigt wird. Auch werden dem doppelte Phasenführungskompensator 608 Anfangskonditionen entlang Pfad 616 vom Lageanfangsbedingungs-Berechnungsblock 1236 bereitgestellt (Fig. 2).
Wenn im Betrieb das Servosystem vom Positionsmodus zum Führungsmodus wechselt, wird Schalter 610 von seinem offenen Zustand in seine geschlossene Position bewegt, wenn die Köpfe innerhalb eines vorbestimmten Abstands zu ihrer gewünschten Zielposition, wie zum Beispiel eine Spurbreite sind. Diese Bestimmung erfolgt durch den Spureinfangdetektor 326 (Fig. 3). Dies erlaubt dem doppelte Phasenführungskompensator, zum vorläufigen Steueraufwand u(k) beizutragen; es hätte keinen solchen Beitrag zum Positionierungsmodussteueraufwand machen sollen.
Anschließend schließt der Fensterdetektor den Schalter 604, wobei der Integrator wirksam eingeschaltet wird, wenn das positionierte Fehlersignal verifiziert, daß sich die Köpfe stabil nahe beim Zentrum der Spur eingestellt haben. Phasenverzögerungskompensator 606 wird auf diese Art erlaubt, den positionellen Fehler nur zu integrieren, nachdem er auf einem kleineren Wert abgenommen hat, wodurch Überschwingen minimiert wird.
Eine Aufgabe des Phasenverzögerungskompensators 606 ist, bei der Repositionierung der Köpfe zu helfen, wenn sie nicht idealerweise über dem Zentrum der Spur eingestellt sind. Nach dem Einschalten wird eine Tabelle gebildet und im Speicher gespeichert, wobei die Tabelle eine Funktion des Integratorausgangs als eine Funktion des Kopfpositionierungsfehler anzeigt. Ein kleinster quadratischer Mittelwert (LMS), gebildet aus nach Einschalten gemessenen Werten wird zum Gebrauch durch den Mittkopplungregelkompensator gespeichert. Der Integrator paßt sich auf diese Art Situationen an, wenn die Mittkopplungregelblöcke (Fig. 2) nicht genau die zuvor gemessenen geeichten Werte kompensieren per Integrator wird anfangs auf Null gesetzt, wenn die Fehlermittkopplungregelung 1232 an ist, wenn ansonsten die Fehlermittkopplungregelung aus ist, wird der Integrator an seinem vom vorherigen Führen bewahrten Wert gehalten.
Sich jetzt auf Fig. 7 beziehend, wird ein Zeitablaufdiagramm präsentiert, das den Betrieb des Einzelspur-Positionierungsmittkopplungregelblockes 1238 erläutert. Die große Frequenz, mit der Einzelspurpositionierungen in Normalbetrieb von einem Plattenlaufwerk erfahren sind, liefert einen Impuls für diese gewidmete Mittkopplungregelausgleichfunktion. Dieses Diagramm kann Wellenformen ähneln, die mit jedem Positionier-zu-Führung-Übergang verbunden sind, ohne Rücksicht darauf, ob es eine Einzelspur-Positionierung oder eine mehrfache Spurpositionierung ist. Jedoch wird der Anfangsbeschleunigungspuls in Positionierungen außer Einzelspur-Positionierungen nicht allgemein in dem sorgfältigen Artenmerkmal von Einzelspur-Positionierungen profiliert.
In Fig. 7 sind fünf Kurvenformen erläutert. Wellenform 7A erläutert das positionelle Fehlersignal als eine Funktion der Zeit; Kurvenform 7B erläutert die Mittkopplungregelung (die dem Spulenstrom ähnelt) als eine Funktion der Zeit und zeigt zuerst einen Beschleunigungspuls von der Größe ACCEL und einen Verzögerungspuls von Größe DECEL; Kurvenform 7C erläutert den Zustand des Integratorenschalters 604 (Figur b); Kurvenform 7D stellt den Zustand des Differentialschalters 610 dar (Fig. 6); und Kurvenform 7E stellt den Zustand des Schalters 1239 (Fig. 2) am Ausgang des Einzelspur-Positioniermittkopplungregelblockes 1238 dar.
In Fig. 7 wird zwischen Zeit T&sub0; und T&sub1; angenommen, daß die Servoschleife im Führungsmodus ist, so daß das positionelle Fehlersignal im Grunde Null ist. Jedoch wird zu Zeit T&sub1; ein Befehl, die Köpfe von der vorliegenden Spur zu einer benachbarten Spur zu bewegen, vom Master erhalten. Zu dieser Zeit steigt das positionelle Fehlersignal PES sofort von Null zu einem Wert von einer Spurbreite wie durch den steilen Anstieg in Kurvenform 7A angezeigt. Da der Servomechanismus läuft, nähert sich das PES-Signal asymptotisch Null.
Die Herabsetzung des positionellen Fehlersignals wird durch die Anwendung eines Beschleunigungspulses 702 von T&sub1; bis zu T&sub2; erreicht, um das Stellglied von der vorliegenden Spur in Richtung der Zielspur wegzutreiben. Dem Beschleunigungspuls 702 folgt sofort ein Verzögerungspuls 704 von entgegengesetztem Vorzeichen. Wie im allgemeinen Fall irgendeiner Spursuche wird der Verzögerungspuls bestimmt, um die Köpfe zu veranlassen, sich der Zielspur mit einem Geschwindigkeitsprofil zu nähern, das sich im wesentlichen asymptotisch Null zu der Zeit nähert, wenn die Köpfe am Ziel ankommen. Die bevorzugte Art, in der der Beschleunigungspuls 702 und der Verzögerungspuls 704 generiert werde, wird unten beschrieben.
Sofort nach Erhalt des Befehls, um eine Spur zu bewegen, werden Schalter 604 und 610, die zuvor geschlossen worden sind, geöffnet, um der Einzelspurpositionierung-Servosteuereinrichtung zu erlauben, die Generation des vorläufigen Steueraufwands u(k) zu steuern. In jeder Positionierung, ob einspurig oder mehrfachspurige, werden diese Schalter von der geschlossenen Position zur offenen Position zu Zeit T&sub1; in Kurvenformen 7C und 7D geschaltet.
Wie kurz oben beschrieben, verursacht der Fensterdetektor, wie sich der Kopf adäquat nahe dem Zielort nähert, angezeigt zu Zeit T&sub3;, ein Umschalten des Phasenführungskompensatorschalters 610 zurück auf seine geschlossene Position. Der Integratorenschalter 604 wird nicht vor der Zeit T&sub4; geschlossen und erlaubt dem Phasenzeitverzögerungskompensator 606, zur Generation des vorläufigen Steueraufwandssignals u(k) beizutragen. Das Schließen des Schalters 604 wird bis zu Zeit T&sub4; verschoben, so daß Integrator 606 nur den Bereich 706 integriert (unter Kurvenform 7A) statt beide Bereiche 706 und 708 zu integrieren. Integration beider Bereiche 706 und 708 könnte Überschwingen und resultierende Oszillation verursachen, deren Transien ten das letzte Spureinfangen verzögern können. Der Schließverzug bis zu T4 wird normalerweise vom Fensterdetektor bestimmt, der adäquat nahe Führung der Köpfe bestätigt; falls jedoch der Fensterdetektor versagt, wird eine bestimmte Zeitverzögerung den Schalter aktivieren, so daß das System schließlich den Integrator zur Führung verwenden wird. Zusammenfassend wird der Verzögerungspuls, der initiiert wird, wenn der Kopf etwa 0,5 von einer Spur verschoben worden ist, am zeitmarkierenden Schließen des Schalters 610 beendet, während Schalter 604 nur geschlossen wird, wenn der PES sich innerhalb eines vordefinierten Fensters eingestellt hat.
Begrifflicher gesprochen, wird die Führungsservobandbreite durch Abtastrate und mechanischen Resonanzen begrenzt. Die Einzelspur-Positioniermittkopplungregeleinrichtung hilft der Führungssteuereinrichtung, beim raschen Einstellen auf die Zielbahn, um eine reduzierte Zugriffszeit nach der Positionierung zu erreichen. In der oben beschriebenen Art fährt der Ausgang des Integrators fort, das DAC zu treiben, um laufende Fehlerkräfte zu kompensieren. Der Ausgang des doppelten Phasenführungskompensators wird vom Treiben des DAC gesperrt, um die natürlichen Dynamischen des Servosystems daran zu hindern, gegen den Mittkopplungregelsteueraufwand zu arbeiten. Der doppelte Phasenführungseingang fährt fort, das PES- Signal während der Bewegung zu überwachen, um die Anfangskonditionen auf den Lagen richtig einzuführen, wenn die Mittkopplungregeleinrichtung beendet wird.
Umschalter 1239, angeordnet am Ausgang des Einzelspur-Positioniermittkopplungregelblockes 1238 (Fig. 2), wird nur zwischen Zeit T&sub1; und Zeit T&sub5; geschlossen. Dieses Zeitperiode ist die einzige Zeit, in der der Block 1238 zum letzten Steueraufwandsausgangssignal von Summiervorrichtung 1234 beiträgt (Fig. 2). Diese Periode des Schließens reflektiert die Leichtigkeit, mit der die Einzelspur-Positioniersteuereinrichtung aktiviert wird; die Steuerung bleibt während Einzelspurpositionierungen im wesentlichen innerhalb der Führungsservosteuereinrichtung (Fig. 2), anstatt zur Positionierungsservosteuereinrichtung übergewechselt zu werden (Fig. 3).
Beschleunigungs- und Verzögerungs-Pulsamplitudenkalibrierung in Einzelspur-Positionierungen ist wie folgt ausgeführt. Die Amplitude der Pulse für den bestimmten Antrieb und die bestimmte Umgebung werden sowohl durch Ausführen von Einzelspur-Positionierungen und Beurteilen einer Leistungskostenfunktion über eine angemessen dimensionierte (zum Beispiel 2 Zeilen mal n Spalten) Matrix von Pulsamplituden als auch eine entsprechende Matrix der Zeitdauern bestimmt. Die Elemente der Matrix schließen Beschleunigungs- und -Verzögerungs-Pulsamplituden und zu testende entsprechende Zeitdauern ein.
Zum Beispiel enthalten die Reihen die Beschleunigungspulsamplituden, und die Spalten enthalten die Verzögerungspulsamplituden. Deshalb gibt es eine Vielfalt von möglichen Beschleunigungs-/Verzögerungs-Pulskombinationen, aus denen die optimale Kombination gewählt wird. Was optimale Pulsamplituden umfaßt, wird durch Minimieren einer Kostenfunktion bestimmt. Die Kostenfunktion ist:
Kosten (x) = a1 · Σ[Abs (PES (k))] + a² · N
Für K = 1, ..., N, wobei
N = Anzahl von Abtastwerten zum Einstellen ins Führungsfenster;
a¹ = Wichtungskoeffizienten für den Bereich; und
a² = Wichtungskoeffizienten für die Einstellzeit,
wobei die Wichtungskoeffizienten vom Entwickler gewählt werden. Die durchschnittlichen Kosten = X [Kosten (x)]/Y, für x = 1, ...,Y, wobei Y = Anzahl der Einzefspurpositionierungen.
Deshalb liefern die gewählten Pulsamplituden und Dauern die optimale Einzelspur-Positionierungsleistung in bezug auf Einstellzeit (N) und positionellen Fehler (PES). Die optimalen Pulsamplituden für innere und äußere Positionierungsrichtungen können unabhängig berechnet werden, um dem Mangel an Symmetrie in den zwei Positionierungsrichtungen Rechnung zu tragen.
Optimale Kosten werden als ein Vergleichswert für kontinuierliche Überwachung der Einzelspurpositionierungen während des Antriebsbetriebs gesichert. Wenn die Stromkosten die optimalen geeichten Kosten um einen vordefinierten Betrag überschreiten, dann kann eine Re-Kalibrierung automatisch ausgeführt werden.
Das folgende zeigt die Ableitung der Anfangsbedingungsgleichungen für die Zustände des Phasenführungskompensators 608 (Fig. 6) der digitalen Führungsservosteuereinrichtung während des Spurfangens am Ende einer Geschwindigkeitsmoduspositionierung. Die Anfangsbedingungen für den doppelten Phasenführungskompensator werden vom Zustandsanfangsbedingungs- Berechnungsblock 1236 (Fig. 2) berechnet.
Das Führungsservosystem zeigt einen signifikanten Betrag an Überschwingen beim Spurfang. (Zum Zweck dieser Diskussion ist "Spurfang" als der Übergang vom Positionierungsmodus (Fig. 3) zum Führungsmodus (Fig. 2) definiert.) Überschwingen kann eine unannehmbar Einstellzeit verursachen, aber kann minimiert werden durch korrekte Initialisierung der Zustände des Phasenführungskompensators. Wenn die Zustände des Phasenführungskompensators richtig beim Spurfang initialisiert werden, wird ein Strom-Verzögerungspuls generiert, der eine Funktion der Kopfgeschwindigkeit und des Abstands um Spurzentrum ist.
Als ein erläuterndes Beispiel werden die folgenden Annahmen bezüglich nominaler Anlagenparameter gemacht:
Stellgliedträgheit - 6,582 · 1 EH oz-in-sec2 (Unze-Inch-Sekunde²)
Drehmomentkonstante = 12,04 oz-in/amp
Drehpunkt zum Kopf = 2,062 in
Spursteigung - 617* 10&supmin;&sup6; in
DAC/Verstärkerverstärkung = 21 · 10&supmin;&sup6; amp/bit
DSP-Skalierungsfaktoren, die die interne Darstellung von Bits im DSP auf Messungen in der wirklichen Welt beziehen, können wie folgt sein:
Geschwindigkeit 4096 Bv = 40 in /sec
Abstand 200 Ba = 617 · 10&supmin;&sup6; in
wobei Bv, Bd ein Bit bezeichnen.
Der Phasenführungskompensator kann von Gleichungen entsprechend der Zustandsraumtheorie dargestellt werden, deren Anfangskonditionen wie folgt bestimmt werden können. Fachleute sind dazu fähig, von den bekannten Merkmalen der Anlage die gewünschten Z-Bereichs- Übertragungsfunktionen G&sub1;(z) und G&sub2;(z) zu bestimmen, (Fig. 6). Diese Übertragungsfunktionen können zu Zustandsraumdarstellungen transformiert und in einer neuen Struktur wie der Jordanschen kanonischen Form ausgedrückt werden. Im besonderen sind die DSP-Führungs-Phasenführungsfilter-Zustandgleichungen:
x&sub1; (k + 1) = f2a0 · x&sub1; (k) + f2a1 · x&sub2; (k) - KτPES (k)
x&sub2; (k + 1) = f2a0 · x&sub2; (k) + KτPES
Die Ausgangsgleichung ist auf diese Art:
y(k) = f1a0 · x&sub1; (k) + f1a1 · x&sub2; (k) + f1a2 · KTPES (k)
wobei x&sub1; und x&sub2; die Zustandsvariablen sind, und die f-Koeffizienten folgen von der Ableitung von den bekannten Koeffizienten von den Z-Bereichs-Übertragungsfunktionen G&sub1;(z) und G&sub2;(z).
Die Anfangskonditionen können wie folgt gefunden werden.
Angenommen, daß der Spulenstrom ein einfaches Vielfaches vom Filterausgang ist (das heißt, i (k) = a y (k)) und daher:
I = -(J · Vxo2)/(2 · Δx · Kt · R)
(wo J die Stellgliedträgheit ist, Vxo die Anfangsgeschwindigkeit, Δx der Anfangsabstand zur Zielbahn ist, Kt die Drehmomentkonstante (nicht zu verwechseln mit dem Verstärkungfaktor Kr), und R die Entfernung zwischen dem Stellglieddrehpunkt und den Köpfen ist), deshalb ist eine Anfangsbedingung für Zustandsvariable x&sub1; in bezug auf die Stellgliedstruktur:
x1 (0)(-1 /2 f1a0) · [(J · Vxo²) / (2 · a · Δx · Kt · R) + f1a2 · Kt · PES].
Deshalb sind die Anfangskonditionsgleichungen in diesem besonderen Beispiel:
x&sub1; (0) = -(19,514 *vel²/dist + f1a2 · KrPES) / (2 · f1a0)
x&sub2; (0) = -x&sub1; (0)
Wo "vel" ist die Kopfgeschwindigkeit [Bv Bits] vom Beobachter am vorliegenden Abtastaugenblick und "dist" ist der Abstand [Bd Bits] zur Zentrumsspur. Hier entspricht ein positiver Strom einem positiven Versatz "dist".
Dies beendet die Diskussion der Zustandgleichungsanfangsbestimmung für den Phasenführungskompensator.
Der Betrieb des Fensterdetektionsblockes 1222 (Fig. 2) ist ausführlich in Fig. 23A erläutert.
Der bevorzugte Fensterdetektionsalgorithmus wird vorzugsweise in DSP Code ausgeführt, um die Beendigung der Spureinstellung zu detektieren. Das Einstellen könnte von einem Übergang von der Geschwindigkeitsmoduspositionierung zur Positionsmodusführung initiiert werden, oder einfach aufgrund einer externen Störung, die einen Übergangszustand verursacht. Das Ziel des Algorithmus ist, den "eingeschwungenen Zustand" optimal wahrzunehmen, um die verfügbare Zeit für den Antrieb zu maximieren, um Daten auf die Platte zu lesen und zu schreiben. Das Grundproblem der Einstellungsdetektion wird durch ein Übergangsantwortsignal erläutert. Die mit dem erläuterten Signal verbundene Dämpfung ist sehr klein verglichen mit dem Führungsservosystem (50 Grad-Phasenreserve), um das Problem eindeutig zu demonstrieren. Minimale Einstellzeitdetektion kann als ein Bruchteil der natürlichen Frequenz der geschlossenen Schleife des Servosystems definiert werden; ein geeigneter Wert ist die Hälfte eines Zyklus.
Sich auf Fig. 23A beziehend, zeigt eine Kurvenform 802, die einer gedämpften Sinuskurve ähnelt, das positionelle Fehlersignal als eine Funktion der Zeit während einer Spureinstellung. Die Kurvenform 802 des positionellen Fehlersignals wird als sich dem Nullwert nähernd gezeigt, aber reflektiert Auslenkungen über Werfe X und -X, um eine Schwingung der Köpfe um das Zentrum der Spur zu erläutern. Fig. 23A erläutert auch einen Hysteresebereich, den XhySr, die über die +X- und -X-Werte auf der senkrechten PES-Achse zentriert ist. Im unteren Teil der Fig. 23 A, ist ein binärer Fensterdetektionsausgang als eine Funktion der Zeit erläutert.
Von Zeit T&sub0; bis T&sub1; ist der Fensterdetektionsausgang positiv, wodurch er anzeigt, daß sich der PES stabil innerhalb des +X- bis -X-Bereichs befindet. Jedoch verläßt das PES-Signal zu Zeit T1 den Bereich (vielleicht um eine andere Spur zu suchen, oder vielleicht wegen eines physikalischen Schocks), und veranlaßt den Fensterdetektionsausgang, seinen Zustand zu ändern. Der Fensterdetektionsausgang bleibt in seinem negativen Zustand, bis festgestellt wird, daß der PES zu einem stabilen Ort innerhalb des +X- bis -X-Bereichs um das Zentrum der angezeigten Spur zurückgekehrt ist. In Fig. 23 A, ist diese Zeit als T5 erläutert.
Annehmend, daß die Bewegung vom Quellort zur Zielspur einem schwingenden Pfad folgt, geht das gedämpfte Sinussignal durch den Wert X-/Xhysr/2), angezeigt an 804 zur Zeit T2. Zur Zeit T2, wird ein Zähler mit einem vorgesetzten Wert gestartet. Jedoch läuft der Zähler im erläuterten Beispiel nicht ab, bevor die Kurvenform einen gegebenen Bereich verläßt, erläutert an Punkt 806, wo seine Größe -X-(Xnyst/2) ist, wobei dieses Verlassen zu Zeit T5 auftritt. Der Nicht- Ablauf des Zählers zeigt an, daß sich die Köpfe nicht innerhalb des korrekten Abstands vom Zentrum der Spur eingestellt haben, so daß der Fensterdetektionsausgang inaktiv bleibt.
Da die PES-Kurvenform zu Zeit T4 wieder in einen Bereich eintritt, angezeigt an Punkt 808, zählt der Zähler wieder von einem vorgesetzten Wert herunter. In diesem Fall vermindert der Zähler nach Zeit T4 auf Null, stabile Führung innerhalb gewünschter Toleranzen anzeigend. Der Schalter läuft hier zu Zeit T5 ab, welche durch eine Periode TEINSTELL gegen Zeit T4 verzögert ist. Der Fensterdetektionsausgang wird zu Zeit T5 aktiv.
Das positionelle Fehlersignal (PES) hat inhärent zufälliges Rauschen überlagert. Deshalb schließt der Algorithmus ein Hysteresemerkmal ein, um das Rauschen daran zu hindern, unerwünschte Schaltoszillationen während eines Wechsels über eine Fenstergrenze zu verursachen. Um rauschinduzierte Wirkungen zu verhindern, sind Hysteresezonen 810 und 812 vorgesehen, die um jeweilige PES-Werte X und -X zentriert sind. Das Vorsehen der Hysteresezonen 810 und 812 verhindert falsches Auslösen des Zählers, das sonst zu Zeiten wie zu Zeit 814 verursacht werde könnte.
Es soll verstanden werden, daß Fig. 23A eine verallgemeinerte Spureinstellkurvenform für eine Vielfalt von interessierenden Parametern erläutert. Der Einstelldetektionsalgorithmus erfüllt eine Forderung nach mindestens vier ausgeprägten Fenstern. Fenster werden definiert für (1) ein Führungsintegratorenfenster für den Führungsintegrator 606 und seinen Eingangschalter 604 und (2) ein Hochverstärkungsfenster für das Bestimmen, wenn Sensor 130 (Fig. 1A) in hohem Verstärkungmodus sein sollte. Die übrigen zwei Fenster definieren, wenn der Steuereinrichtung Daten (3) lesen oder (4) schreiben kann.
Angenommen, daß Nennwerte wie folgt sind:
Spurdichte = 1620 Spuren/Zoll
Integratorenfenster = +/-4 Spuren
Lesefenster = +/-0,5 Spuren
Hochverstärkungfenster = +/-0,056 Spuren
Schreibfenster = +/-0,04 Spuren
und PES-Empfindlichkeit ist:
Niedrige Verstärkung = 5,3* 10&sup5; Bits/Zoll
Hohe Verstärkung = 3,15* 10&sup6; Bits/Zoll und
Geschlossene Schleife BW = 325 Hz
Plattenrotationsgeschwindigkeit = 3511 U/min
ID Sektoren/Umdrehung = 44 Sektoren/Umdrehung
OD Sektoren/Umdrehung = 54 Sektoren/Umdrehung.
Typische Werte, die bei einem Betriebsszenario für die Bestimmung des X- zu -X- Bereichs verwendet werden können, und die resultierende Einstellzeit, die unter bestimmten Annahmen über die physische Struktur des Plattenlaufwerks gegeben ist, werden in der Tabelle unten geliefert. Natürlich wird verstanden, daß verschiedene Plattenlaufwerke verschiedene Parameter haben; weiterhin bleibt einige Justierung der Entscheidung des einzelnen Entwicklers überlassen. Abwandlungen von den aufgelisteten Werten können entsprechend den Überlegungen von Fachleuten gemacht werden.
Fig. 9 erläutert im Detail die bevorzugte Struktur des Positionierausgleichblockes 328 (Fig. 3). Die Struktur des Blockes wird sofort unten beschrieben; sein Betrieb ist mit Bezug auf Fig. 10 beschrieben.
Der mit dem Koeffizienten Ks von Multiplizierer 324 multiplizierte Geschwindigkeitsfehler tritt auf zwei parallelen Pfade in den Ausgleichblock 328 ein. Ein erster Pfad, ein im wesentlichen unkompensierter Pfad für die Beschleunigungsphase einer Positionierung, läuft zu einem Multiplizierer 902, der das Eingangssignal mit einem Faktor KG multipliziert. Der Eingang speist auch einen doppelten Phasenführungskompensator 904 in einem zweiten Pfad, der ein hoch kompensierter Pfad für die Steuerung während der Verzögerungsphase einer Positionierung ist.
Im ersten Pfad wird der Eingang mit einem Kc zum Gebrauch während des Anfangsteils der Positionierung multipliziert, in der eine konstante Beschleunigung hohen Werts gewünscht wird. Multiplizierer 902 speist den ersten Eingang eines Multiplexers 920 entlang eines Pfads 906, wie er auch entlang eines Pfads 908 Anfangskonditionen an einen Integrator 912 speist.
Im zweiten Pfad wird der Ausgang des doppelten Phasenführungskompensators 904 einem Schalter 910 eingegeben, und der Ausgang des Schalters wird mit dem Eingang eines Integrators 912 verbunden. Der Eingang eines Nulldurchgangsdetektion-Zwischenspeichers 914 erhält den Ausgang des doppelten Phasenführungskompensators entlang Pfads 916 und liefert einem Schaltersteuersignal entlang Pfad 918. Die Position des Schalters 910 wird vom Ausgang des Nulldurchgangsdetektion-Zwischenspeichers 914 bestimmt. Der Nulldurchgangsdetektion-Zwischenspeicher 914 steuert den Auswahleingang des Multiplexers 920 und wählt zuerst den Ausgang des Multiplexer 902 auf Pfad 906 und danach den Ausgang des Integrators 912 auf Pfad 924. Der Ausgang des Multiplexers 920 enthält das vorläufige Steueraufwandssignal u(k).
Sich jetzt auf Fig. 10 beziehend, werden drei Kurvenformen zur Erläuterung des Betriebs des Positionierungsservo-Steuereinrichtungkompensators in Fig. 3 präsentiert.
Graph 10A erläutert das DSP-Steueraufwandsausgangssignal u(k) als eine Funktion der Zeit. Ein Beschleunigungspuls 1002 wechselt zu einer optimal gewählten Zeit TA zu einem Verzögerungspuls 1004.
Graph 10B erläutert den Spulenstrom als eine Funktion der Zeit. Der gezeigte Spulenstrom in Kurvenverlauf 10B folgt dem Steueraufwandssignal in 10A im allgemeinen, obwohl solche Faktoren als Rück-EMF und Induktivität die Kanten der Beschleunigungs- und Verzögerungspulse runden. Graph 100 erläutert Geschwindigkeit als eine Funktion der Zeit für VELREF (die Referenzgeschwindigkeitskurvenform 1002) und VEL# (die Rückmeldungsgeschwindigkeitskurvenform 1004). ReferenZgeschwindigkeitskurvenform 1002 ist jener Ausgang vom Referenzgeschwindigkeitsgenerator 316 (Fig. 3). Rückmeldungsgeschwindigkeit 1004 ist der VEL# -Ausgang vom Beobachter 342. Der Unterschied zwischen diesen zwei Signalen< ERRVEL, Ausgang von Summationsvorrichtung 322, wird auch in Graph 100 erläutert.
Graph 100 erläutert die Annäherung von der Rückmeldungsgeschwindigkeitskurvenform 1004 zur Referenzgeschwindigkeitskurvenform 1002. Vorzugsweise ist die Annäherung asymptotisch, aber kann anders sein, wenn versehentlich oder beabsichtigt unterdämpft oder überdämpft.
Zur Zeit TA wechselt die Referenzgeschwindigkeit von ihrem konstanten Wert auf Abschnitt 1006 zu einem linear abnehmenden Abschnitt 1008. Zur Zeit TA beginnt die Rückmeldungsgeschwindigkeit 1004, welche im wesentlichen linear anwachsend entlang eines Abschnitts 1010 gewesen war, ihre im wesentlichen asymptotische Annäherung auf Referenzgeschwindigkeitssegment 1008, wie von Kurve 1012 angedeutet. Da sich die Köpfe an das Zentrum der Zielspur annähern, werden die Referenzgeschwindigkeit und die Rückmeldungsgeschwindigkeit ununterscheidbar, angedeutet dadurch, daß der ERRVEL-Ausgang der Summationsvorrichtung 322 (Fig. 3) zu nahe null reduziert wird; dies minimiert den Ausgleich, der vom Positionierausgleichsblock 328 geleistet werden muß, (Fig. 3 und 9).
Im Betrieb ist Schalter 910 (Fig. 9) des Positionierkompensators offen während des Anfangsteils der Positionierung, und Multiplexer 920 läßt den eingestellten Geschwindigkeitsfehler auf Pfad 906 als den vorläufigen Steueraufwandausgang passieren. Wenn jedoch der doppelte Phasenführungskompensator 904 sich Null annähert, bewirkt Nulldurchgangsdetektor 914 das Schließen des Schalters 910 und das Umschalten von Multiplexer 920, um den Ausgang des Integrators 912 auswählen. (In der Praxis bewegt sich die zeitliche Ableitung vom Fehlersignal um Null hin und zurück; es ist der erste Durchgang, der bewirkt, daß der Zwischenspeicher seinen Zustand ändert). Gleichzeitig wird der Ausgang des Multiplizierers 902 in den Integrator 912 entlang Pfads 908 als des Integrators Anfangsbedingung geladen; dieses gleichzeitige Schalten von Multiplexer 920 und Laden von Anfangskonditionen in den Integrator 912 sichert wesentliche Kontinuität im Ausgang des Multiplexers 920. Nachdem Nulldurchgangsdetektion-Zwischenspeicher 918 das Schließen von Schalter 910 verursacht, ist der Steueraufwand effektiv der integrierte Ausgang des doppelten Phasenführungskompensators 904.
Sich jetzt auf Fig. 11 beziehend, erläutert ein Blockdiagramm einschließlich mathematischer Modelle des Leistungsverstärkers und Stellglieds den Teil der Anlage, die das Steueraufwandssignal u(k) vom DSP 110 (Fig. 1A) empfängt. Die Anlage schließt DAC 114, Leistungsverstärker 116, Stellgliedspule 118 und Stellgliedmodell 1150 ein.
DAC 114 umfaßt einen seriengeschalteten Digital-zu-Analog-Konverter 1102, Verstärkungsblock 1104 und Sperrfilter 1106. Digital-zu-Analog-Konverter 1102 mit einer begrenzten Wortlänge ist optimiert, um dem Steueraufwandssignal einen geeigneten Dynamikbereich zu liefern. Verstärkungsschaltung 1104 skaliert den analogen Steueraufwandswerfauf einen geeigneten Bereich, bevor er einem Leistungsverstärker 116 eingegeben wird. Sperrfilter 1106 filtert unerwünschte Resonanzen. Eine besondere Ausführungsform vom DAC ist in Fig. 1B erläutert.
Leistungsverstärker 116 kann verstanden werden, als er einen Summationsblock 1108 enthält, der an seinem nichtinvertierenden Eingang eine vom Sperrfilter 1106 ausgegebene Referenzspannung erhält. Der invertierende Eingang der Summationsvorrichtung 1108 erhält eine Spannung, die von einem Stromfühlervorrichtung 1120 ausgegeben wird, wobei die Spannung bezeichnend ist für den Strom durch die Stellgliedspule. Summationsvorrichtung 1108 produziert auf diese Art eine Spannung, die ein laufendes Fehlersignal anzeigt.
Ein konventionelles Ausgleichnetzwerk 1110 empfängt das Fehlersignal und bereitet es für die Leistungsstufe 1112 vor, die die Spannung in einen hohen Strom umwandelt. Der hohe Strom ist spannungsbegrenzt durch Begrenzer 1114, bevor er zum nicht-invertierenden Eingang einer Summationsvorrichtung 1116 eingegeben wird. Summationsvorrichtung 1116 erhält an seinem invertierenden Eingang eine für das Rück-EMF der Spule bezeichnende Größe. Der laufende Ausgang von vorliegender Summationsvorrichtung 1116 treibt die Stellgliedspule. Der Strom in der Stellgliedspule wird von Stromfühlvorrichtung 1120 erfaßt für die Rückmeldung zu Summationsvorrichtung 1108.
Der Spulenstrom auf Pfad 1122 ist auch Eingang zum Stellglied, das wie erläutert nachgebildet ist. Der Strom ist mit einer Drehmomentkonstanten Kt und einem Abstand R multipliziert, der gleich der Entfernung zwischen dem Stellglieddrehpunkt und den Köpfen ist. Der Ausgang des Multiplizierers 1124 ist Eingang zum nicht-invertierenden Eingang einer Drehmomentsummationsvorrichtung 1126. Der Ausgang der Drehmomentsummationsvorrichtung wird einem Multiplizierer 1128 eingegeben, der seinen Eingang durch die Stellgliedträgheit J teilt. Der Ausgang des Teilers 1128 wird von Integrator 1130 integriert. Integrator 1130 speist einen Multiplizierer 1132, der sein Eingangssignal mit einer Rück-EMF-Konstanten Kbemf multipliziert. Diese multiplizierte Größe ist Eingang zum invertierenden Eingang der Summationsvorrichtung 1116, die das BEMF anzeigt.
Der Ausgang des Integrators 1130 ist an den invertierenden Eingang der Drehmomentsummationsvorrichtung 1126 rückgeführt, nachdem er mit einer Viskosdämpfungskonstanten Kx' an Block 1138 multipliziert ist. Der Ausgang von Integrator 1130 speist auch einen zweiten Integrator 1134, dessen Ausgang die absolute Position der Köpfe auf Pfad 1136 anzeigt. Die absolute Kopfposition ist an einen anderen nicht-invertierenden Eingang der Drehmomentsummationsvorrichtung 1106 rückgeführt, nachdem er mit einer Federkonstanten Kx in Block 1140 multipliziert ist.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM. Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist mit spezieller Referenz auf Fig. 12 und 13 beschrieben. Die Beschreibung dieser Ausführungsform wird in der folgenden Reihenfolge geliefert.

Funktionelle Beschreibungen:

Servofeldstruktur (Fig. 16)
DSP-Steuersystem (Fig. 12)
Servozeittest-Offsetkorrektur (Fig. 17A, 17B)
Verstärkungsnormierung (Fig. 18A, 18B)
Inverser Nichtlinearitätsausgleich (Fig. 19)
Bereichserweiterung; Integritätstest (Fig. 20A-20C)
Leistungsverstärkermodell (Fig. 21A, 21B)
Beobachter (Fig. 22)
Fensterdetektoreneinstellung (Fig. 23A, 23B, 23C)
Integralsteuereinrichtung (Fig. 24, 25)
Einzelspur-FF-Steuereinrichtung (Fig. 26A, 268)
Fehlermittkopplungregeleinrichtung (Fig. 27)
Zwischenlängenmittkopplungregeleinrichtung (Fig. 28A, 28B, 28C)
Re-Kalibrierung (Fig. 29)
Dynamikskalierung von Parametern (Fig. 30)

Beschreibung von sequentiellen Schritten:

Höheres Flußdiagramm (Fig. 13)
Höheres Zeitablaufdiagramm (Fig. 14)
Während Positionierungen erprobte Phasen (Fig. 15)
Befehlsroutinen
Steuerungsroutinen
Unterroutinen
Fensterroutinen
Nachverarbeitungsroutinen
Kalibrierungsnachverarbeitungsroutinen
Das Servofeld. Fig. 16 ist ein Magnetbereichsdiagramm eines bevorzugten Servofelds, das radial zwischen Sektoren auf der Platte disponiert ist. Kurz gesagt liefert dieses Servofeld einem Kopf, wenn er darüber geht, positionelle Informationen in der Form von ganzzahligen graukodierten Spurkennungen und Dibit-Paaren, welche die Bestimmung von Teilpositionsinformationen erlauben. Sensorenelement 130 in Fig. 1A und 1B erläutert schematisch die Detektion und Verwendung einiger Teile dieses Servofelds, wobei Fig. 5A, spezieller die Generation von ganzzahligem und positionellem Fehlersignal PESE beziehungsweise PESr zeigt. Fig. 12 zeigt, wie das bevorzugte Servosystem die PES- und PESF-Signale verwendet, um die Servoschleife zu regeln.
Fig. 16 illustriert das Magnetbereichsmuster des Servofelds für vier nebeneinanderliegende Spuren, wobei das Analogsignal in der Nähe des Oberteils der Figur das entsprechende Signal identifiziert, das vom Datenkopf detektiert wird so wie er das Zentrum von Spur 3 passiert, angezeigt als TC3. In einer bevorzugten Ausführungsform eines Plattenlaufwerks mit 120 MB Daten auf zwei Platten sind 44 Servofelder auf der inneren Zone jeder Plattenoberfläche vorgesehen und 54 auf der äußeren Zone.
In Fig. 16, der Kopf geht über die Magnetbereichsoberfläche von links nach rechts in der Figur, entsprechend der folgenden Beschreibung.
Die Präambel ist ein mit niedriger Frequenz abwechselndes Nord-/Süddomänenmuster, das Logikschaltkreisen ermöglicht, den Anfang des Servorahmens wahrzunehmen. Die Frequenz des Präambelmusters wird als ein illegales Datenmuster gewählt, um die Servofelddetektionslogik zu hindern, fälschlich auf ein Datenmuster auslösen.
Synchrone Pulse nach der Präambel liefern eine genaue synchronisierende Markierung für anschließende Operationen.
Eine Codebit, nach dem synchronen Pulsfeld angeordnet, definiert, welcher Satz von A, B Domänen zu wählen ist. Die Bestimmung ist relevant für Verarbeitungsinformationen im PESF Feld, beschrieben unten. Im besonderen ermöglicht die Gegenwart eines Codebits die Selektion de AQ, BQ Dibits, während die Abwesenheit einer Codebits die Selektion von AN, BN Dibits ermöglicht.
Das Indexfeld ist ein Markierer, der in nur einem Servofeld pro Plattenumdrehung anwesend ist. Der Kopf stößt deshalb auf das Indexfeld einmal pro Umdrehung und erlaubt zum Beispiel genaue Motordrehzahlensteuerung.
Der gebrochene Teil des positionellen Fehlersignals, PESF, wird aus der Spitzendetektion des Paars von Dibits AN, BN oder Aa, Ba, identifiziert von dem Codebit, erzeugt. Deshalb:
PESF = AN - ßN, wenn das Codebit nicht anwesend ist oder,
PESF = AQ - SQ, wenn das Codebit anwesend ist.
Die Bestimmung von PESr aus den AN, BN, AQ, BQ Dibits wird entsprechend Fig. 5B gemacht, wie woanders in dieser Spezifikation beschrieben.
In der bevorzugten Ausführungsform sind zwei Offsetkalibrierungsspuren vorgesehen, eine in jeder Zone. In jedem zehnten Servofeld in diesen Offsetkalibrierungsspuren werden Dibits auf dieselbe Seite des Spurzentrums gesetzt, um die Bestimmung des Offsetes zu erlauben. Diese Anordnung wird in Fig. 17B gezeigt und wird hier nicht weiter beschrieben.
Wieder sich auf Fig. 16 beziehend, wird eine eindeutiger Spurkennzahl, TrackID, in der Form eines Gray-Codemusters identifiziert, das dem PESF-Segment unmittelbar folgt. Dieses Muster liefert dem Servosystem Kopfpositionsinformationen an jeder Abtastung, wie mit Bezug auf den Bereichserweiterer in Fig. 20A beschrieben. Der ganzzahlige Teil des Positionsfehlersignals PESI wird durch Subtrahieren der geforderten Spur von der laufenden Spur berechnet, wobei die laufende Spur die in dem Gray-Codefeld gemessene Spurkennzahl ist.
Diese Anordnung unterscheidet die Erfindung von bekannten Systemen, in welchen Spuridentitätsinformation im Verbraucherdatenfeld (im Gegensatz zu dem Servofeld) anwesend sein können. In den bekannten Systemen mußte die Spurinformation durch den Master verarbeitet zu werden (102 in Fig. 1A und 1B) statt unmittelbar zugänglich und schnell im DSP (110 in Fig. 1A und 1B) verarbeitet zu werden. Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden auf diese Art die Verzögerungen bekannter Positionssteuerungssystemen eliminiert, die volle und unmittelbare DSP-Kenntnis von Position und positionellem Fehler im DSP selbst erlaubt.
DSP-STEUERUNGSSYSTEM -- HÖHERES FLUSSDIAGRAMM. Fig. 12 erläutert schematisch eine zweite Ausführung des DSP-Steuerungssystems entsprechend der vorliegenden Erfindung. Wie zuvor beschrieben, sind die Funktionen der zweiten Ausführungsform vom DSP-Block 110 (Fig. 1A und 1B) völlig in Firmware in einem Texas Instruments TMS320C15PEL ausgeführt, so daß die in Fig. 12 gezeigten verschiedenen "Blöcke" in Codeblöcken verkörpert sind. Jeder Codeblock ist nicht unbedingt ein zusammenhängender Block im Speicher. Deshalb sind die verschiedenen in Fig. 12 gezeigten "Blöcke" in den bevorzugten Ausführungsformen nicht physische Elemente, obwohl es innerhalb des Nachdenkens über die Erfindung liegt, daß sie als solche ausgeführt werden könnten.
Darüber hinaus erläutert Fig. 12 nur die allgemeine Beziehung der größeren funktionellen Blöcke. Die innerhalb der größeren Blöcke gezeigten funktionellen Unterblöcke sind in Natur sehr schematisch, und viele Unterblöcke sind aus Gründen graphischer Klarheit weggelassen worden. Die größeren Blöcke, die funktionellen Unterblöcke, die nicht ausdrücklich in Fig. 12 erläuterten zusätzlichen funktionellen Blöcke und der Betrieb von allen diesen Entitäten werden unten mit Bezug auf Fig. 12 bis 30 beschrieben.
In Breite sind die Aufgaben des DSP-Steuerungssystems, den PESF (gebrochene PES) und PES1 (ganzzahlige PES oder Anzahl von Fehlerspuren) enthaltenden Kopfpositions-Fehlerabtastwert zu messen und einen entsprechenden Steueraufwand u(k) zu erzeugen, um die Köpfe auf das Spurzentrum zu zentrieren, was die PES-Messung nach Null konvergieren läßt.
Um diese Aufgaben zu erreichen, verarbeiten die in Fig. 12 gezeigten funktionellen Blöcke die Messung, um sowohl Fehler, die von Offsets und Verstärkungsänderungen im Kopfpositionssensor stammen, als auch Nichtlinearitäten in der Antwort des Sensors zu entfernen oder zu minimieren. Weiter werden die Wirkungen des Rauschens auf einzelne Messungen gefiltert. Das DSP-Steuerungssystem verwendet auch eine Zustandsraumausführung eines Beobachters, um die Dynamik der Anlage zu emulieren (Fig. 1A, Elemente 114-132), um Zugang zum Geschwindigkeitszustand und einem gefilterten positionellen Zustand zu liefern.
Außerdem entfernt das DSP-Steuerungssystem einen Festzustandsfehler, der von systematischen Fehlern eingeführt wird und auf die Köpfe wirkt, und macht Gebrauch von geeichten Meßdaten, um die Servosystemdynamik und statische Leistung zu optimieren.
Sich ausdrücklicher auf Fig. 12 beziehend, werden mehrere Eingänge gezeigt, die in das DSP- Steuerungssystem hineingehen. Ein erstes Eingangssignal ist das vom Spurkennungs-Gray- Codefeld in Fig. 16 abgeleitete ganzzahlige positionelle Fehlersignal PESI auf Pfad 135. PES wird durch Subtrahieren der Spurkennung von einer vom Master gesandten geforderten Spur abgeleitet. Die Subtraktion wird schematisch in Fig. 12 durch einen Addierer 131 erläutert, an dessen nicht-invertierendem Eingang die geforderte Spur durch Befehlsregister 162 (Fig. 1B) erhalten wird. Addierer 131 erhält die Spurkennung an seinem invertierenden Eingang. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Spurkennung aus Servofeldern gelesen, die radial auf der Platte angeordnet sind, verteilt zwischen Sektoren darauf.
Ein zweiter Eingang zum DSP, das gebrochene positionelle Fehlersignal PESF, ist Eingang auf einem Pfad 133. PESF wird auf Pfad 133 von Analog-zu-Digital-Konverter 132 ausgegeben (Fig. 1A, 1B), und wird letztlich abgeleitet durch Verarbeiten von Dibit Signalen A und B (Fig. 16).
Das gebrochene positionelle Fehlersignal PESF ist Eingang zu einem Servoabtast-Zeitablauftestblock 205. Der Zeitablauftestblock weist offenbare Servoabtastwerte zurück, die außerhalb ihres erwarteten Zeitrahmens auftreten, aber läßt die Abtastwerte passieren, die wie erwartet im korrekten Zeitrahmen auftreten.
Annehmend, daß das Servofeld in der richtigen Zeitperiode gefunden wurde, wird das gebrochene positionelle Fehlersignal PESF an einen Offsetkorrekturblock 210 weitergeleitet, von dem mehr Details in Fig. 17A erläutert sind. Der Offsetkorrekturblock 210 liefert ein offsetkorrigiertes positionellen Fehlersignal PESo auf Pfad 211 zu einem Normierungsblock 220. Weitere Details des Normierungsblocks 220 sind in Fig. 18A erläutert. Der Normierungsblock liefert ein normiertes positionelles Fehlersignal PESN auf einem Pfad 221.
Der Normierungsblock 220 empfängt als weitere Eingänge eine vorhergesagte Spurkennung TrackIDP auf Pfad 254 und ein Hochverstärkung/Niedrigverstärkung-Steuersignal auf Pfad 261. Der Ursprung und die Generation dieser zweier Eingangsignale sind unten beschrieben mit Bezug auf Fig. 21A, 22, 23A und 238.
Ein inverser Nichflinearitätsausgleichblock 230 empfängt das normierte positionelle Fehlersignal PESN von Pfad 221. Der inverse Nichtlinearitätsausgleichblock 230 liefert einem linearisiertes positionelles Fehlersignal PESL auf Pfad 231. Details vom inversen Nichtlinearitätsausgleichblock 230 werden unten mit Bezug auf Fig. 19 geliefert.
Das linearisierte gebrochene positionelle Fehlersignal PESL wird in einen Abtastintegritätstester und eine lineare Bereichserweiterung 240 gespeist. Das ganzzahlige positionelles Fehlersignal PES1 wird auch dem Abtastintegritätstester und der linearen Bereichserweiterung 240 auf Pfad 135 geliefert. Ein dritter Eingang zu Abtastintegrifätstester und linearer Bereichserweiterung 240 ist ein vorhergesagtes positionelles Fehlersignal PESP, das auf Pfad 253 bereitgestellt wird. Ein vierter Eingang zu Abtastintegritäfstester und linearer Bereichserweiterung ist ein zweites Zwischen-Steueraufwandssignal u"(k), das auf Pfad 252 bereitgestellt wird. Der Abtastintegritäfstester und die lineare Bereichserweiterung liefern einen vorläufiges positionelles Fehlersignal PES(k) auf Pfad 241. Weitere Details von der Struktur und dem Betrieb des Abtastintegritätstesters und der linearen Bereichserweiterung 240 werden unten mit Bezug auf Fig. 20A und 20B geliefert.
Ein vollständiger Zustandsbeobachter 250 erhält den vorläufige positionelle Fehlersignal PES' (k) auf Pfad 241. Er empfängt auch ein erstes vorläufiges Aufwandssignal u'(k) auf einem Pfad 271. der vollständige Zustandsbeobachter liefert 2(k), eine 1-Spalte-mal-2-Zeilen-Vektorgröße, die P S (k) und V L (k) umfaßt, auf Pfad 251. Weiter der vollständige Zustandsbeobachter das zweite vorläufige Steueraufwandssignal u"(k) über Pfad 252 zum Abtastintegritätstester in Block 240. Der vollständige Zustandsbeobachter liefert auch das vorhergesagte positionelle Fehlersignal PESP auf Pfad 253 zum Abtastintegritätstester. Schließlich liefert der vollständige Zustandsbeobachter eine vorhergesagte Spurkennung TrackIDP (eine Summe der geforderten Spur und des PESP) auf Pfad 254 zum Gebrauch im Normierungsblock 220 und einer Integralsteuereinrichtung 270, (die unten beschrieben wird). Weitere Details vom vollständigen Zustandsbeobachter werden unten mit Bezug auf Fig. 21A, 21B und 22 geliefert.
Der auf Pfad 251 bereitgestellte Vektor 2(k) und das vorläufige positionelle Fehlersignal PES' auf Pfad 241 werden von einem Einstellungsfensterblock 260 empfangen. Einstellungsfensterblock 260 erzeugt zum Gebrauch in dem Normierungsblock 220 ein Hochverstärkungs- /Niederverstärkungssignal auf Pfad 261. Der Einstellungsfensterblock produziert auch verschiedene Fenstersignale für die Steuerung des Betriebs einer Integralsteuereinrichtung (unten beschrieben) und für Lese- und Schreibfreigabe.
Der (k) Vektor auf Pfad 251 wie auch das vorläufige positionelle Fehlersignal PES ' auf Pfad 241 und die vorhergesagte Spurkennung auf Pfad von 254 werden durch eine Integralsteuereinrichtung 270 empfangen. Der Hauptzweck der Integralsteuereinrichtung ist, den Ausgangssteueraufwand u(k) des DSP auf Pfad 112 zu liefern. Die Integralsteuereinrichtung 270 liefert jedoch auch den ersten vorläufigen Steueraufwand u'(k) auf Pfad 271 zum vollständigen Zustandsbeobachter. Weitere Details der Integralsteuereinrichtung 270 werden unten mit Bezug auf Fig. 24 geliefert.
Die Details der Funktionsblöcke der Fig. 12 werden jetzt detaillierter beschrieben.
Servoabtast-Zeitablauftest 205. Der vollständige Zustandsbeobachter 250 und die Integralsteuereinrichtung 270 funktionieren nur richtig, wenn die Abtastperiode einer vollen Abtastzeit entspricht. Wenn eine vermutete "Abtastung" auftritt, bevor sie erwartet wird (wie von der Ge schwindigkeit der Plattenrotation und der Entfernung zwischen Servofeldern zwischen Plattensektoren bestimmt), wird die "Abtastung" ignoriert, und eine nächste Abtastung wird für das Verarbeiten erwartet. Wenn die erwartete Zeit der Ankunft vergeht, ohne daß ein Servofeld wahrgenommen wird, dann läuft die Schleife in "Freilauf"-Modus, wobei die innerhalb des vollständigen Zustandsbeobachters 250 generierten geschätzten Zustandsvariablen die Servosteuereinrichtung während der vorliegenden Abtastzeit beherrschen.
Offsetkorrekturblock 210. Mit Bezug jetzt auf Fig. 17A wird der Offsetkorrekturblock 210 ist im Detail erläutert. Sehr in Kürze mißt der Offsetkorrekturblock die elektrische Offsetkomponente des PESF-Sensors. Diese Messung ist vervollständigt durch Benutzen von Offsetkalibrierung-Dibits, die in einem Nicht-Verbraucherdatenteil der Platte lokalisiert sind.
Im wesentlichen wird der elektrische Offset eines Sensors durch Bezug auf Fig. 5A verstanden. In Fig. 5A werden zwei Pfade für Analogdaten in Sensor 130 erläutert. Ein erster Pfad schließt Abtast-und-Halte-Block 504 und einen Subtrahierer 508 ein. Ein zweiter Pfad schließt einen Abtast- und-Halte-Block 506 und einen Addierer 510 ein. Weil keine zwei Schaltkreise identisch sein können, selbst wenn Pulse identischer Größe in die zwei Abtast-und-Halte-Blöcke 504, 506 eintreten, kann die Analoggröße der Signale, die in Subtrahierer 508 und Addierer 510 eintreten, nicht absolut identisch sein. Dieses Phänomen wird elektrischer Offset genannt. Während des Betriebs bewirken die Unterschiede zwischen den elektrischen Merkmalen des oberen Pfads und unteren Pfads, daß A und B an den Eingängen zu Subtrahierer 508 und Addierer 510 unterschiedlich sind, so daß die davon ausgegebenen Differenz- und Summensignale auch den elektrischen Offset reflektieren. Um diesen elektrischen Offset zu korrigieren, ist der den Offsetkalibrierungsblock 2102 (Fig. 17A) vorgesehen.
Der Fig. 17A Offsetkorrekturblock 210 umfaßt im Grunde genommen einen Mittkopplungregeloffsetkorrektur-Kalibrierungsblock 2102 und einen Addierer 2104. Das gebrochene positionelle Fehlersignal PESF auf Pfad 133 ist Eingang zum Offsetkorrekturkalibrierungsblock 2102, der einen Mittkopplungregelungsoffsetkorrekturwert auf Pfad 2106 produziert. Addierer 2104 erhält an seinem nichtinvertierenden Eingang das gebrochene positionelle Fehlersignal PESF. Addierer 2104 erhält den Mittkopplungregelungsoffsetwert auf Pfad 2106 an seinem invertierenden Eingang. Der Ausgang des Offsetkorrekturblockes 210 ist das offsetkorrigierte positionelle Fehlersignal PES&sub0;.
Der Offsetkorrekturkalibrierungsblock 2102 funktioniert in der folgenden Art. Kurze Referenz wird auf Fig. 16 und 5B gemacht. Während das gebrochene positionelle Fehlersignal PESF von Dibits abgeleitet ist, die auf Gegenseiten des Spurzentrum angeordnet sind (Fig. 5B und die PESF- Region in Fig. 16), wird ein Offsetwert von Dibits bestimmt, die auf derselben Seite des Spurzentrums angeordnet sind (Fig. 17B). Dibits auf derselben Seite des Spurzentrums werden nicht in Fig. 16 erläutert. Solche Gleiche-Seite-Dibits können auf jedem zehnten Servofeld (zehn sind exemplarisch und nicht einschränkend) geliefert werden, so daß 90% der Servofelder Dibits auf Gegenseiten vom Spurzentrum haben, um die genaue Bestimmung von PESF entsprechend Fig. 5B und 16 zu erlauben. Der (unten beschriebene) Beobachter fährt im Freilauf während der Offsetabtastung, um eine Verschlechterung der Führungsleistung zu minimieren.
Fig. 17B erläutert zwei solche aufeinanderfolgende Offsetmessung-Dibits A und B in Isolation. Wenn der Kopf sich über der Hälfte der Spur befindet, die die Dibits, angezeigt durch 2110 hat, werden zwei Pulse 2112 und 2114 großer Höhe produziert. Wenn der Kopf sich im Gegensatz dazu über der Hälfte der Spur befindet, die die Dibits nicht hat, angezeigt als 2120, werden Pulse 2122 und 2124 sehr kleiner Höhe erzeugt. Wenn jedoch der Kopf auf die Spur zentriert wird, angezeigt als 2130, werden zwei Pulse 2132 und 2134 mittlerer Höhe generiert.
Wenn der Kopf sich auf diese Art richtig über der Spur konzentriert, wird erwartet, daß Pulse gebildet werden, die eine im wesentlichen gleiche Höhe wie Pulse 2132, 2134 haben. Der "Offsetwert" für eine gegebene Probe wird als der Wert der Höhe des einen Pulses abzüglich des Werts der Höhe des anderen Pulses definiert; das heißt A - B. Die Offsetproben werden über einer ausreichenden Anzahl von Offset-Dibifs gemittelt, um die Wirkungen jeglichen Rauschens zu reduzieren oder zu entfernen. Der resultierende Durchschnitt von Offsets wird gesichert und vollendet die Kalibrierung auf diese Art. Während des Betriebs ist der gesicherte Durchschnitt Ausgang von Block 2102 auf Pfad 2106, der durch Addierer 2104 vom positionellen Fehlersignal PESF zu subtrahieren ist (Fig. 17A). Die durchschnittlichen "Offsetwerte" korrigieren das oben beschriebene elektrische Offsetphänomen.
Normierungsblock 220. Das offsetkompensierte positionelle Fehlersignal PES&sub0; ist Eingang zum detaillierter in Fig. 18 A erläuterten Normierungsblock 220. In Kürze ist der Zweck des Normierungsblocks die Korrektur von Verstärkungsabänderungen des PESF, die Änderungen in der Höhe der A und B Pulse reflektieren (siehe Fig. 5B).
Die gebrochene PESF-Messung hat signifikante inhärente Verstärkungsänderungen. Zum Beispiel ändert sich PESF als eine Funktion von Kopf, Plattenzone und radialer Position auf der Platte. Die Verstärkungsänderungen ergeben sich zum Beispiel aus spezifischen Eigenschaften von Kopf- und Plattenmedium. Das Servosystem verlangt signifikant große Verstärkungstabilitätsabstände, um Servostabilität bei den hohen Volumina von herstellten Antrieben zu garantieren. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Lösung, die Verstärkungsänderung des Positionssensors normieren. Dies wird durch Messen der totalen Signalstärke (A + B)meas geschaffen, zusätzlich zu dem PESF = A - B und dem passenden skalieren der PESF. Symbolisch
PESN = PES&sub0; · (A + B) REF / (A + B)MEAS,
wobei PESN das normierte positionelle Fehlersignal ist, PES&sub0; das nicht-normierte positionelle Fehlersignal, (A + B) REF ein unten beschriebener Vergleichswert, und (A + B)MEAs entspricht dem laufenden Abtastwert.
Diese Technik funktioniert gut, vorausgesetzt, daß die Messung ein wohlverhaltenes lineares Signal ist, was eine gültige Annahme ist, wenn der Datenkopf nahe bei Spurzenirum positioniert ist. Jedoch verschlechtert sich die PES-Linearität bedeutend, wenn die Kopfposition vom Spurzentrum abweicht. Das erfinderische Regelungssystem schließt einen Mittkopplungregel-PESF- Normierungsalgorithmus ein, der die genauen Verstärkungsänderungsdaten benutzt, die gemessen werden, wenn der Kopf auf dem Spurzentrum ist, um die optimale Normierungsfunktion für Niederverstärkungsmessungen abzuleiten.
Sich ausdrücklicher auf Fig. 18A beziehend, schließt der Normierungsblock 220 einen Hochverstärkungsnormierungsblock 2210 und einen Niederverstärkungsnormierungsblock 2220 ein. Beide Blöcke 2210 und 2220 empfangen das offsetkompensierte positionelle Fehlersignal PES&sub0; auf Pfad 211. Je nachdem, ob die Steuereinrichtung in einem hohen Verstärkungmodus oder einem niedrigen Verstärkungmodus ist, liefert der Hochverstärkungsnormierungsblock 2210 beziehungsweise der Niederverstärkungsnormierungsblock 2220 das normierte positionelle Fehlersignal PESN auf Pfad 211. Die Auswahl zwischen den Ausgängen der Normierungsblocks 2210 oder 2220 wird schematisch durch einen Wählschalter 2230 gezeigt, dessen Steuerungseingang das Hochverstärkungs-/Niederverstärkungsignal vom Einstellfensterblock 260 (Fig. 12) auf Pfad 261 ist.
Wenn zum Beispiel die Steuereinrichtung in niedrigem Verstärkungmodus ist und anzeigt, daß die Köpfe nicht stabil über einem Spurzentrum plaziert sind, wird die Ausgang vom Niederverstärkungsnormierungsblock 2220 von Wählschalter 2230 als das normierte positionelle Fehlersignal PESN gewählt. Wenn umgekehrt die Steuereinrichtung in hohem Verstärkungmodus ist und anzeigt, daß die Köpfe stabil über einem Spurzentrum plaziert sind, wird die Ausgang vom Hochverstärkungsnormierungsblock 2210 von Wählschalter 2230 als das normierte positionelle Fehlersignal PESN gewählt. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Entscheidung, ob ein Kopf sich nahe dem Spurzentrum nähert oder nicht, dadurch bestimmt, ob er sich stabil innerhalb von ± 8% der Spurbreite eingestellt hat, wie vom Fensterdetektionsblock 260 festgestellt wird. Auf diese Weise werden die unerwünschten Änderungen der Sensorverstärkung normiert, sowohl wenn die Steuereinrichtung in niedrigem Verstärkungmodus ist als auch wenn sie in hohem Verstärkungmodus ist.
Der Hochverstärkungsnormierungsblock 2210 erhält auch (A + B)MEAS, ein gemessener Wert von A + B, wobei A und B die Höhen von auf Gegenseiten des Spurzentrum angeordneten Dibits sind, wie in Fig. 5B erläutert. Hochverstärkungsnormierungsblock 2210 multipliziert das offsetkompen sierte positionelle Fehlersignal PESo mit einem Normierungswert. Der Normierungswert ist eine Referenuumme, (A + B)REF, geteilt durch den gemessenen Wert von (A + B)MEnS. (A + B)REF ist effektiv, was (A + B)MEnS sein "sollte" und wird durch Entwurfswahl bestimmt. Wenn auf diese Art (A + B)MEAS das ist, was es sein "sollte" (gleich zu (A + B)REF), dann ist Hochverstärkungnormierungsblock 2210 effektiv ein Multiplizier-mit-1Block, der das offsetkompensierfe positionelle Fehlersignal PES&sub0; durch den Wählschalter 2230 weiterreicht.
Niederverstärkungsnormierungsblock 2220 ist komplexer, um Nichtlinearitäten vom PES zu kompensieren, wenn die Köpfe nicht eng dem Spurzentrum folgen. Block 2220 multipliziert PES&sub0; mit einem Normierungswert, der ausgedrückt werden kann als:
a&sub1; (Zone, Kopf) · TrackIDP + a&sub2; (Zone, Kopf)
wo a&sub1; (Zone, Kopf) und a&sub2; (Zone, Kopf) Parameter sind, die eine Funktion der Zone auf der Platte und des betrachteten Kopfes sind, und die wie unten beschrieben werden. Zum Zweck dieser Diskussion kann angenommen werden, daß eine "Zone" alle Punkte auf der Plattenoberfläche zwischen einem ersten Radius und einem zweiten Radius ist. Insbesondere kann Zone 1 als der ringförmige Plattenoberflächenbereich zwischen dem Innendurchmesser und einem Zwischendurchmesser betrachtet werden, und Zone 2 kann als der ringförmige Bereich auf der Platte zwischen dem Zwischendurchmesser und dem Außendurchmesser angenommen werden. Der Niederverstärkungsnormierungsblock 2220 erhält den vorhergesagten Spurkennwert TrackIDP vom vollständigen Zustandsbeobachter 250 (Fig. 12).
Die zwei Parameter A1 (Zone, Kopf) und A2 (Zone, Kopf) werden im Niederverstärkungsnormierungs-Kalibrierungsblock 2240 in einer in Fig. 18B erläuterten Art bestimmt. Das erfinderische Steuerungssystem verwendet genaue Verstärkungsänderungsdaten, die in hohem Verstärkungmodus gemessen sind, wenn der Kopf zuverlässig über Zentrum positioniert ist. Zuerst werde an mehrfachen radialen Kopfpositionen für eine bestimmte Zone und Kopf viele Werte (A + B)MEAS gemessen und die gemessenen Werte gemittelt. Jeder mit x markierte Punkt im obersten Feld von Fig. 18B stellt einen durchschnittlichen Wert für eine gegebene radiale Position und Kopf dar. Für jeden so berechneten gemittelten Datenpunkt wird ein Verhältnis berechnet, in dem (A + B)REF geteilt wird durch (A + B)MEAs. Dieser Quotient führt zum Satz von in dem unteren Feld der Fig. 18 erläuterten Punkten, gezeigt durch Kreise.
Mit Hilfe von Standardkurvenannäherungsmethoden wird ein Satz Nährungskurven 2242, 2244 bestimmt. Vorzugsweise ist die Kurve eine geradlinige Näherung, die kleinste Fehlerquadrat-Kriterien verwendet, wobei Kurven 2242, 2244 (lineare) Approximationskurven erster Ordnung sind. Die Neigung und der Y-Abschnitt der geradlinigen Näherungen werden als die oben beschriebenen a&sub1; und a&sub2; Parameter bestimmt und gespeichert. Die vorhergehenden Schritte werden wiederholt für jeden Kopf und jede Zone auf der Platte und führen zu verschiedenen Werten von a&sub1; und a&sub2; für jede Kombination von Zone, Kopf und Radius.
Entsprechend der Erfindung kann die Normierung dieser Verstärkungsänderung wiederholt für ein gegebenes Plattenlaufwerk gemacht werden. Auf diese Art hängen die Verstärkungsfaktoren im Niederverstärkungsnormierungsblock 2220 von Werten ab, die während einer Kalibrierungsperiode unmittelbar vor und möglichst auch während des Betriebs abgeleitet werden. Die Anfangskalibrierung und Re-Kalibrierung wird entsprechend unten beschriebenen Prinzipien gemacht.
Inverser Nichtlinearitätsausaleichblock 230. Zusätzlich zu den Verstärkungsnormierungsproblemen, enthält das gebrochene positionellen Fehlersignal PESF inhärente Nichtlinearitäten, die durch Quellen außer jenen, die unmittelbar oben beschrieben sind, verursacht sind. Zum Beispiel ist in bekannten Plattenlaufwerken im allgemeinen die elektrische Breite der Schreib-/Lese- Köpfe weniger als die physische Breite der Spuren. Wenn der Kopf sich sehr leicht außer den Zentrum bewegt, tendiert die Sensorverstärkung dazu, sich im wesentlichen linear als eine Funktion des Versatzes von der Zentrumsspur zu ändern. Wenn jedoch der Kopf an die Kante der Spur herangeht, "sättigt" der Sensor, was bedeutet, daß PESF nicht länger den tatsächlichen gebrochenen positionellen Fehler proportional reflektiert. Wesentliche Nichtlinearitäten entwickeln sich. Wenn unkorrigiert gelassen, verringert solche Nichtlinearität die dynamische Leistung und kann sogar zu Stabilitätsproblemen führen.
Zusätzliche unerwünschte Nichtlinearitäten werden zum Beispiel von Kopfrandfeldwirkungen eingeführt.
Solche Nichtlinearitäten werden im wesentlichen durch den Entwurf des Plattenlaufwerks bestimmt. Deshalb können diese Nichtlinearitäten in Kontrast zur Normierung der von Normierungsblock 220 ausgeführten Sensorverstärkung vor der Herstellung modelliert und im Entwurf des Plattenlaufwerks kompensiert werden. Fig. 19 erläutert schematisch die Übertragungsfunktion eines bevorzugten inversen Nichtlinearitätsblockes 230 (gezeigt auch in Fig. 12), welcher diese Art von Nichtlinearitäten kompensiert.
Kurz gesagt ist der Eingang zum inversen Nichtlinearitätsblock 230 das normierte positionelle Fehlersignal PESN. Der Ausgang des inversen Nichtlinearitätsblockes 230 ist ein linearisiertes positionelles Fehlersignal PESL. Das normierte positionelle Fehlersignal PESN auf der waagerechten Achse ist in vier Regionen 2302, 2304, 2306, 2308 eingeteilt. Die Antwort vom PEM-Ausgang als eine Funktion des PESN-Einganges wird von Antwortkurve 2310 gezeigt. Kurve 2310 ist im wesentlichen symmetrisch bezüglich des Ursprungs, so daß die Kurve nur mit Bezug auf Regionen 2306 und 2308 beschrieben werden muß, mit der Anmerkung, daß die entsprechende Beschreibung für Regionen 2304 beziehungsweise 2302 gilt.
Wie kurz oben beschrieben, zeigt PESL, wenn das normierte positionelle Fehlersignal PESN anzeigt, daß der Kopf nahe bei dem Spurzentrum ist, eine im wesentlichen lineare Antwort aul PESN und würde nicht kompensiert werden müssen. Wie sich der Kopf jedoch weiter vom Spurzentrum wegbewegt, werden Nichtlinearitäten offensichtlicher. Wie der Kopf an die Grenze x in Region 23 06 herangeht, wird die Nichtlinearität der Sensorenantwort signifikant und erfordert den in Fig. 19 gezeigten nichtlinearen Ausgleich. Die Grenze zwischen Region 2306 und Region 2308, gekennzeichnet als x auf der PESN-Achse, bezeichnet den Punkt, an welchem der Sensor "sättigt", also der Sensor im wesentlichen bedeutungslose Information in Region 2308 abgibt.
In der Region zwischen Zentrumsspur und Punkt x (typischerweise 20-50% einer Spurbreite, 40% in der bevorzugten Ausführungsform), folgt die Ausgleichfunktion einer Kurve, die als eine (quadratische) Gleichung zweiter Ordnung ausgeführt werden kann. Im besonderen kann die Gleichung sein:
PESL = f(PESN) = A&sub1; · (PESN)² + A&sub2; · PESN + A&sub3;
in Regionen 2304, 2306 und
PESL = PESN
in Regionen 2302 und 2308. Die quadratische Kurve in Regionen 2304, 2306 ist gemacht, um durch Auswahl dieser Parameter kontinuierlich mit den Teilen der Kurve in Regionen 2302, 2308 zu sein. Die Parameter A&sub1;, A&sub2;, A&sub3; können leicht empirisch von Fachleuten auf Grundlage von zur Zeit des Entwurfs des Plattenlaufwerks gemachten Leistungsdaten bestimmt werden.
Bereichserweiterung und Abtastintearitätstester 240. Der Bereichserweiterungsteil 2421 von Fig. 20A (Elemente 2422-2426) liefert an jeder radialen Position auf der Plattenoberfläche eine Messung der Kopfposition verglichen mit einer Zielspur.
Im allgemeinen sind abgetastete Positionsmessungen aufgrund von Rauschen Gegenstand von Fehlern. Die Abtastintegritätstesterteile der Fig. 20A (grober statischer Fensterberechner und Tester 2420, feiner dynamischer Fensterberechner und Tester 2430 und Wähler 2410) filtern Messungen heraus, die große Rauschpegel enthalten. Die Integritätstester ermöglichen, daß ein minimaler Plattenbereich der servopositionellen Sensorinformation gewidmet wird, indem verhindert wird, daß klar fehlerhafte Messungen Schleifenberechnungen verunreinigen.
Sich jetzt auf Fig. 20A beziehend, werden der Abtastintegritätstester und die lineare Bereichser weiterung 240 detaillierter als in Fig. 12 erläutert. Block 240 schließt einen Wähler ein 2410, die ein vorläufiges positionelles Fehlersignal PES' auf Pfad 241 produziert. Selektionslogik 2410 bestimmt PES' (k) aus zwei möglichen positionellen Fehlersignalen. Das erste dem Wähler zugeführte positionelle Fehlersignal ist das von einem groben statischen Fensterrechner und Testerblock 2420 ausgegebene positionelle Fehlersignal PES1, das auf Pfad 2421 bereitgestellt wird. Das zweite dem Wähllogikblock 2420 zugeführte positionelle Fehlersignal ist ein positionelles Fehlersignal PES2, das durch einen feinen Fensterrechner und Tester 2430 erzeugt und auf einem Pfad 2431 bereitgestellt wird.
Der Ausgang PES1 von groben statischen Fensterrechners und Testers 2420 ist gewählt, daß er entweder das vorhergesagte PESp des Beobachters auf Pfad 253 oder ein linear erweitertes positionelles Fehlersignal PESE auf Pfad 2427 ist. PESE wird von einem Addierer 2426 ausgegeben, dessen jeweilige Eingänge mit einem BPT-(Bits pro Spur)-empfindlichen Multiplizierer 2422 und mit dem Ausgang eines schematisch erläuterten Schalters 2424 verbunden sind. Das ganzzahlige positionelle Fehlersignal PES1 ist Eingang zum BPT-empfindlichen Multiplizierer auf Pfad 135. Das lineare gebrochene positionelles Fehlersignal PESL ist Eingang zu Schalter 2424 auf Pfad 231. Blöcke 2422, 2424 und 2426 dienen in der folgenden Art als eine linearer Bereichserweiterung 2421. Wenn die Entfernung zwischen dem Kopf und einer Zielbahn größer als eine vordefinierte Anzahl von Spuren (zum Beispiel 100) ist, wird angenommen, daß sich der Kopf mit solch einer hohen Geschwindigkeit bewegt, das der gebrochene Teil des positionellen Fehlersignals PESL nicht genau die Kopfposition darstellt. Wenn deshalb der Kopf ist größer als eine vorherbestimmte Anzahl von Spuren von der Zielspur entfernt ist, wird Schalter 2424 von einem groben Auflösungssteuerungseingang auf 0 gesetzt, so daß der Ausgang des Schalters nicht zur der von Addierer 2426 ausgeführten Summation beiträgt. Wenn sich der Kopf jedoch innerhalb der bestimmten Anzahl von Spuren der Zielspur nähert, schließt Schalter 2424 und erlaubt dem gebrochenen positionellen Fehlersignal PESL, der von Addierer 2426 ausgeführten Summation beizutragen.
Der BPT-empfindliche Multiplizierer 2422 multipliziert den ganzzahligen Teil des positionellen Fehlersignals PESI mit einer geeigneten Nummer, zum Beispiel 263 Bits pro Spur. Weil PESI auf Spurkennungsgraucodes in der Servospur beruht (siehe Fig. 16) hat PESE Einheiten von "Spuren". PESL hat schon Einheiten von "Bits". Nachdem deshalb PESI mit 263 Bits/Spur multipliziert ist, sind die Einheiten dieser zwei Eingänge zu Addierer 2426 die gleichen ("Bits"), geeignet für die Verarbeitung innerhalb des Rests der Servoschleife. Auf diese Weise ist der Ausgang PESE des Addierers 2426 ein linear erweitertes positionelles Fehlersignal, das einen positionellen Fehler der Köpfe über dem ganzen Plattenradius ausdrückt.
PESE ist eine Definition der Kopfposition verglichen mit der geforderten Zielspur, irgendwo vom Innendurchmesser (ID) zum Außendurchmesser (OD) der brauchbaren Plattenoberfläche. Fig. 20C erläutert die Art, in der PESLE gebildet wird. Die waagerechte Achse reflektiert die radiale Position auf der Plattenoberfläche mit abgesteckten Halbspurbreiten und vollen Spurbreiten. Die senkrechte Achse stellt die verschiedenen positionellen Fehlergrößen dar. Es versteht sich, daß Fig. 20C nur zwei Spurbreiten erläutert, einen kleinen Bruchteil des radialen Umfangs der Platte, von dem Tausende von konzentrischen Spuren auf einer typischen Platte sind.
In Fig. 20C wiederholt sich PESF mit einer Periode von einer Spurbreite. Aufgrund von Nichtlinearitäten in der Messung der Kopfposition, sind die wiederholten Segmente F1, F2... der PESF-Kurvenform nicht gerade Segmente unter 45 Grad von der waagerechten Achse wie sie in der Abwesenheit von Nichtlinearitäten wären. Stattdessen erläutern sie die oben mit Referenz zum inversen Nichtlinearitätsausgleichblock 230 der Fig. 19 erörterte nichtlineare Meßantwort. Der Bereich zwischen den PESF-Kurven F1, F2... beziehungsweise den 45-Grad-Segmenten L1, L2 reflektiert den vom inversen Nichtlinearitätsausgleichblock 230 von Fig. 19 gelieferten Ausgleich. Auf diese Art wird der Ausgang PESL des inversen Nichtlinearitötsausgleichblocks im Grunde genommen von Segmenten L1, L2.... dargestellt.
Der Wert von PEl, dem ganzzahligen Teil des positionellen Fehlersignals, wird als die Schrittfunktion I1, I2 in Fig. 20C erläutert.
PESF und sein linear kompensierter Wert PESL bleiben überall in der ganzen radialen Dimension der Platte kleiner als eine halbe Spurbreite in der Größe. In Kontrast dazu nimmt TrackID linear mit dem radialen Abstand von einem Wert 0 am Außendurchmesser zu einem Wert von 2¹¹-1 (zum Beispiel) am Innendurchmesser zu.
Wenn PESI und PESL von Addierer 2426 hinzugefügt werden (Fig. 20A), resultiert der gewünschte gemessene Wert von PESE, angezeigt von einer 45-Grad-Linie, die sich vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser der Platte erstreckt. Das heißt, daß PESE idealerweise die Position des Kopfes irgendwo auf der brauchbaren Oberfläche der Platte relativ zur Zielbahn genau reflektiert.
Diese umfassend erfaßte Kopfposition wird von der Gray-Code-Spurkennung ermöglicht, die in den sich radial auf der Platte zwischen benachbarten Sektoren erstreckenden Servofeldern geliefert wird. Fig. 16 erläutert den PESI identifizierenden Spurkennungsgraucode.
Diese wahrgenommene Position über dem ganzen Plattenradius ist in Kontrast zu bekannten Systemen, in denen eine Spurnummer nur in bestimmte Datenfelder eingebettet ist. In bekann ten Systemen wird die in das Datenfeld eingebettete Spurnummer einmal gelesen und von der Zielspurnummer subtrahiert. Der Unterschied wird in einen Zähler geladen. Der Zähler wird jedes Mal vermindert, wenn das gebrochene positionelle Fehlersignal durch 0 geht, was anzeigt, daß der Kopf der Zielspur eine Spur näher gekommen ist. Jedoch verursacht die Gegenwart von Rauschen Fehler, so daß der Wert im Schalter nicht unbedingt die wahre Anzahl von Spuren zwischen der vorliegenden Kopfposition und der Zielbahn reflektiert.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist im Gegensatz dazu eine einzige graukodierte Spurkennung auf jede Spur geschrieben, so daß kein Zähler notwendig ist. Deshalb wird der Gebrauch des Servos des gemessenen Wertes des linear erweiterten positionellen Fehlersignals PESE weniger dem Rauschen unterworfen, insbesondere im Hinblick auf im vollständigen Zustandsbeobachter 250 (unten beschrieben) vorhergesagte Werte.
Sich wieder auf Fig. 20A beziehend, ist möglicherweise, wenn PESLE außerhalb eines gegebenen Fensters (bestimmt wie unten beschrieben) fällt, ein möglicher falsch gemessener Wert gelesen worden. Bei diesem Ereignis wird die Voraussage PESP des Beobachters anstatt des linear erweiterten gemessenen Werts PESE gewählt. Das heißt, PESI auf Pfad 2421 wird gleich PESP von Pfad 253 gesetzt. Diese Ersetzung veranlaßt den Beobachter, in einem "Freilauf"-Modus während der Abtastperiode zu laufen, so daß die Servoeinrichtung effektiv als ein offenes Schleifensystem läuft. Unter diesen Umständen gibt es keine Korrektur vom vorhergesagten PESP des Beobachters, weil diese Situation unmodellierten Ereignissen entspricht wie physischem Schock, von dem nicht erwartet werden kann, daß der Beobachter ihn vorhersagt.
Wenn im Gegensatz der gemessene Wert PESLE in das grobe Fenster fällt (das keine signifikanten Abnormitäten in der Positionsmessung anzeigt), wird PESE als das PESI auf Pfad 2421 gewählt. Unter diesen Umständen wird die Korrektur des vorhergesagten Fehlersignals PESP des Beobachters für die nächste Abtastperiode ist in der üblichen Art ausgeführt.
Um PESLE an PESI weiterzureichen, erfordert der Test im groben statischen Fenster:
PESp-C (PESp) < PESLE < PESP + C (PESp),
wo PESP ist die vorhergesagte Spurkennung des Beobachters und C (PESP) ist die Größe des zulässigen Fehlers. In einer besonderen bevorzugten Ausführungsform ist C (PESP) eine variable Größe. Insbesondere gilt
C (PESP) = C1, wenn PESP > 250 Spuren; und
C (PESP) = C2, wenn PESP < 250 Spuren.
wo C1 und C2 Konstanten sein können, die die Beziehung C1 > C2 erfüllen.
Wenn die Messung außerhalb des auf diese Art bestimmten Fensters fällt, wird die Voraussage des Beobachters für die Messung ersetzt, und ein unechtes Abtast-Flag wird gesetzt. Das Servosystem wird so gegenüber Meßfehlern aufgrund von Rauschen weniger empfindlich gemacht, wenn der Kopf weit von der Zielspur entfernt ist, aus dem Prinzip heraus, daß die Ampelzeit innerhalb der Positionstrajektorie bleibt, um sich von den Meßfehlern zu erholen. Wie oben kurz festgestellt, entspricht, wenn der Abstand des Kopfs von der Zielbahn größer als eine vordefinierte Anzahl von Spuren ist, dieser Abstand einer hohen Kopfgeschwindigkeit, was wiederum den gebrochenen Teil des positionellen Fehlers (PESF) daran hindert, die Kopfposition genau darzustellen. Die Ungenauigkeit von PESF ergibt sich in erster Linie aus der räumlichen Verbindung der Spurkennung und der PESp-Dibits im Servofeld (Fig. 16). Auf diese Art ist zu verstehen, daß in den vorhergehenden Formeln PESE den gebrochenen Teil des gemessenen positionellen Fehlersignals je nach der Entfernung zwischen dem Kopf und der Zielspur einschließen kann oder nicht.
Der Betrieb des feinen dynamischen Fensterrechners und Testers 2430 und zugehöriger Blöcke 2432 und 2434 wird jetzt beschrieben. In Kürze soll der Zweck des feinen dynamischen Fensterrechners sein, Testfenster für gemessene PES-Abtastungen zu liefern, wenn die Köpfe nahe bei der Zielbahn sind. Der feine dynamische Fensterrechner liefert auf diese Art Fenster, wenn die Kopfgeschwindigkeit kleiner in Kontrast zum groben statischen Fensterrechners ist, der auch läuft, wenn die Köpfe weiter von Zielbahn sind und sich schneller bewegen. Weiterhin berechnet der feine dynamische Fensterrechner auf Grundlage einer Rückmeldung des abnehmenden Steueraufwands eine Vielzahl von fortschreitend kleineren (das heißt, dynamisch sich ändernden) Fenstern, wie sich die Köpfe an das Zielspurzentrum annähern.
Das u"(k)-Signal auf Pfad 252, das vom volltändigen Zustandsbeobachter 250 entwickelt wurde, ist Eingang zu einem Absolutwertblock 2432. Der Ausgang des Absolutwertblockes 2432 ist Eingang zu einem Tiefpaßfilterblock 2434. Der Ausgang des Tiefpaßfilterblocks 2434 ist Eingang zu dem feinen dynamischen Fensterrechner und Tester 2430. Andere Eingänge zum feinen dynamischen Fensterrechner und Tester 2430 sind das vorhergesagte positionelle Fehlersignal PESP des Beobachters auf Pfad 253 und das positionelle Fehlersignal PES&sub1; des groben statischen Fensterrechners und Testers auf Pfad 2421. Der feine dynamische Fensterrechner und Tester 2430 liefert sein positionelles Fehlersignal PES&sub2; auf Pfad 2431, welches Eingang zu Wähler 2410 ist. Der Steuerungseingang zu Wähler 2410 ist ein Auflösungssignal, das PES&sub2; nur wählt, wenn das System in feinem oder mittlerem Auflösungsmodus ist.
Das dynamische Fenster, welches Block 2430 berechnet, und welches auf die darin eingehen den Signale PES&sub1; und PESP angewendet wird, ist ein dynamisches Fenster. Das heißt, die Größe des Fensters variiert als eine Funktion der Zeit, bestimmt vom gefilterten Absolutwert des zweiten vorläufigen Steueraufwands u" (k). Der Ausgang PES&sub2; ist entweder (1) PES&sub1; oder (2) PESP ± CL, wobei CL ein unten bestimmter Klemmwert ist.
Die Zeitablaufdiagramme in Fig. 20B zeigen einen beispielhaften Satz von Kurvenformen für u"(k), für den Ausgang des Absolutwertblockes 2432, für den Ausgang des Tiefpaßfilterblockes 2434 und für das feine dynamische Fenster über PESP. Wie in Fig. 20B erläutert, nimmt das zweite vorläufige Steueraufwandssignal u"(k) in der Größe als eine Funktion der Zeit ab, im allgemeinen ein Einstellen näher am Spurzentrum anzeigend. Solch eine Einstellungskurvenform wird angetroffen, da sich das System zum Beispiel von externem Schock oder Vibration erholt. Ableitung der Ausgänge von Blöcken 2432 und 2434 sind Fachleuten leicht offensichtlich.
Zuletzt sorgt das erfinderische System für die Berechnung eines Fensters entsprechend einer Formel, die dynamisch entsprechend Parametern a und b variiert, welche als Teil der Umgebungsspezifikation des Plattenlaufwerks berechnet werden. Insbesondere ist die Größe des von der Fensterfunktion tolerierten Fehlers entsprechend der Formel ausgedrückt:
PESD_(a · u&sub2; + b) < PES&sub1; < PESP + (a · u&sub2; + b),
wo PESP der vom Beobachter vorhergesagte PES ist, uz das vom Tiefpaßfilterblock 2434 ausgegebene Signal ist und a, b Koeffizienten sind, die die dynamische Größe des von der Umgebungspezifikation des Plattenlaufwerks bestimmten Fensters definieren. Der Klemmwert CL, auf den oben verwiesen wird, ist a · u&sub2; + b.
Durch dynamisches Definieren des Fensters als eine Funktion des Steueraufwands (welcher wiederum ein Hinweis auf physische Störung des Kopfs ist), überlagern sich sonst unmodellierte physische Störungen nicht mit der Ablehnung rauschverfälschter Abtastwerte des Fensters. Deshalb verursachen die Fenster eine Ablehnung von Positionsmessungen nur, wenn Sensorrauschen (das eine höhere Frequenz als physische Störungen hat) die Messungen verfälscht. Der Betrieb des dynamischen Fensterrechners und Testers reduziert in Verbindung mit Selektionslogik 2410 die Chancen, daß ein physischer Schock niedriger Frequenz mit Sensorrauschen verwechselt wird.
Der Selektionslogikblock 2410 stellt fest, ob PES1 oder PES2 anschließend von dem vollständigen Zustandsbeobachter 250 und der Integralsteuereinrichtung 270 verwendet wird.
Vollständiger Zustandsbeobachter 250. Sich auf Fig. 21A und 22 beziehend, wird der vollständiger Zustandsbeobachter 250 erläutert. In Kürze ist der Hauptzweck des vollständigen Zustandsbeobachters 250, der Integralsteuereinrichtung 270 einen 2-Zeilen al-1-Spalte-Vektorgröße (k) liefern. Wie oben kurz mit Bezug auf Fig. 12 beschrieben, ist (k) ist eine Vektorgröße, die 45 (k) und VEL (k) enthält. In größerer Breite wird die Vektorgröße (k) vom Signal PES'(k) auf Pfad 241 vom Integritätsiester und der gerade beschriebenen linearen Bereichserweiterung 240 abgeleitet. Die Vektorgröße (k) wird auch entsprechend zweitem vorläufigen Steueraufwandssignal u"(k) bestimmt, das auf Fig. 21A erzeugt ist und das wiederum aus dem ersten von der lntegralsteuereinrichtung 270 auf Pfad 271 rückgeführten vorläufigen Steueraufwandssignal u¹ (k) generiert ist.
Sich zuerst auf Fig. 21A beziehend, ist ein Wähler 2500 vorgesehen, dessen Ausgang das zweite vorläufige Steueraufwandssignal u"(k) auf Pfad 252 ist. Die erfinderische Steuereinrichtung sieht vor, daß das zweite vorläufige Steueraufwandssignal u"(k) normalerweise das gleiche wie das erste vorläufige Steueraufwandssignal u'(k) ist. Jedoch wird während der Anfangsperiode von Positionierungen, in welcher der Leistungsverstärker 16 (Fig. 1A, 1B) gesättigt und deshalb schwerer zu modellieren ist, ein anderes Steuerungssignal, ein "Leistungsverstärker gesättigt"-Steueraufwandssignal auf Pfad 2520 benutzt.
Die oberste Tafel der Fig. 2 erläutert das erste vorläufige Steueraufwandssignal u' (k) und den us(k)-Ausgang vom Leistungsverstärkersättigungsmodell. Diese zwei Signale sind Eingang zu Wählerblock 2500. Die untere Tafel erläutert das zweite vorläufige Steueraufwandssignal u"(k), das der Ausgang des Wählerblockes 2500 ist. Wähler 2500 wählt us(k) während des ersten Teils der Positionierung, wenn u (k) > us (k). Danach wählt er u'(k) wenn die u'(k)-Kurvenform die us (k)-Kurvenform kreuzt, wenn sie abnimmt, das heißt, wenn u'(k) < us(k).
Wählschalter 2500 erläutert schematisch die Selektion von entweder dem us (k)-Ausgang eines Sättigungsmodells 2510 auf Pfad 2520 oder des ersten vorläufigen Steueraufwandssignal u'(k) auf Pfad 271. Der Steuereingang zu Wählschalter 2500 wird von einem Zwischenspeicherblock 2530 getrieben, welcher bestimmt, ob der Absolutwert des vorläufigen Steueraufwandssignal u'(k) größer ist als der Absolutwert des Ausgangs us(k) des Sättigungsmodells 2510. Am Anfang einer Positionierung wird der Zwischenspeicher 2530 von einem "Positionierungs"-Signal zurückgesetzt, so daß der us(k)-Ausgang des Sättigungsmodells 2510 gewählt wird. Jedoch können verschiedene Konditionen bewirken, daß der Zwischenspeicher gesetzt wird und u(k) auswählt, durch Wähler 2500 zu gehen. Besonders auf kurzen Positionierungen nimmt der Steueraufwand u'(k) sehr schnell ab, so daß er bald in der Größe kleiner wird als us(k). Alternativ ist der Leistungsverstärker auf längeren Positionierungen weit genug aus der Sättigung heraus, so daß das System linear arbeitet, wie es an die Zielspur herangeht.
Wie von Fachleuten anerkannt, modelliert die langsamere Anstiegszeit des us(k)-Signals die induktive Wirkung der Spule im Plattenlaufwerksstellglied. Ähnlich modelliert der abwärts abfallende Flankenteil des us (k)-Pulskopfs eng das in solchen Spulen beobachtete Rück-EMF Phänomen. Wenn die Wirkungen der Spuleninduktivität und des Rück-EMF modelliert werden, werden die Vorhersagefähigkeiten des Zustandsvorhersagers (gezeigt in Fig. 22) und der Betrieb des Integritätstesters (gezeigt in Fig. 20A) sogar während der Anfangsphase einer Positionierung verbessert.
Das von der vorliegenden Erfindung vorgestellte Modell muß nicht beschränkt sein, Sättigungsmerkmale von Leistungsverstärkern zu modellieren, die Sprachspulen treiben. Allgemeinener stellt die Erfindung ein Modell vor, das eine modellierte Kurvenform produziert, die sonst für ein Servosystem schwierig vorherzusagen und zu verfolgen wäre.
Das bevorzugte Sättigungsmodell 2510 wird wie folgt ausgeführt. Ein Maximalspannungswert, angezeigt an 2511, wird mit dem Vorzeichen von u'(k) an Mulfipliziererblock 2512 multipliziert. Die mit Vorzeichen versehene Maximalspannung ist Eingang zum nicht-invertierenden Eingang eines Addierers 2513. Der V L k)-Wert vom laufenden Beobachter auf Pfad 251 wird durch einen Rück-EMF-Multiplizierer 2514 multipliziert, wobei der multiplizierte Kbemt*V L (k)-Wert zum invertierenden Eingang des Addierers 2513 eingegeben wird. Addierer 2513 liefert seine Summe sowohl einem zweiten Addierer 2514 als auch zu einem Mittkopplungregelmultipliziererblock 2515. Addierer 2514 treibt einen Verzögerungsblock 2516, der den Abtastwert um eine Abtastperiode entsprechend konventioneller Z-Transformationstheorie verzögert. Die Ausgang des Verzögerungsblockes 2516 treibt sowohl einen zweiten Multipliziererblock 2517 als auch ein Rückmeldungsmultiplizierer 2518. Rückmeldungsmultipliziererblock 2518 speist den zweiten Eingang zu Addierer 2514. Die Ausgänge von den Multipliziererblöcken 2515 und 2517 sind Eingänge zu einem dritten Addierer 2519, der us (k) am Ausgang des Sättigungmodells 2510 produziert.
Blöcke 2514-2519 umfassen effektiv ein Tiefpaßfilter, das die Induktivität und den Wirkwiderstand der Stellgliedspule genau modelliert. Der nichtlineare Betrieb einer Echtweltanlage wird auf diese Art wirksam modelliert, sogar während der Anfangsphase einer Positionierung, wenn eine Anlage normalerweise schwierig zu modellieren wäre.
Der in Fig. 22 erläuterte vollständige Zustandsbeobachter führt vorliegende Beobachterfunktionen mit Hilfe von Differenzgleichungen bei einem vollständigen Zustandsmodell durch. Beobachter sind im allgemeinen Fachleuten bekannt und das allgemeine Konzept muß hier nicht weiter beschrieben werden. Eine besonders bevorzugte Ausführung eines Beobachters, ein vollständiger Zustandsstrombeobachter mit positionellen Fehler- und Geschwindigkeitszustandsvariablen wird beschrieben.
Sehr kurz wird ein vorhergesagter Wert des Zustands generiert, und ein Korrekturausdruck wird produziert, um ihn zu korrigieren. Der Korrekturausdruck liefert eine Korrektur für jeden festen Zustandsfehler, der irrtümlich eine Aus-dem-Fenster-Detektion verursachen würde, wenn der Kopf in der Tat stabil über der Zentrumsspur ausgerichtet ist.
Sich jetzt ausdrücklicher auf Fig. 22 beziehend, fächert das zweite vorläufige Steueraufwandssignal u"(k) auf Pfad 252 aus zu zwei Verzögerungsblöcken 2541, 2542. Verzögerungsblock 2541 ist ein Einperioden-Verzögerungsblock, während Verzögerungsblock 2542 ein Zweiabtastwerteverzögerungsblock ist, der entsprechend konventioneller Z-Transformationstheorie funktioniert. Verzögerungsblöcke 2541, 2542 produzieren verschobene zweite vorläufige Ausgangsignale, die Eingang zu Fpo-Vektormultipliziererblock 2543 beziehungsweise ΓPI-Vektormultipliziererblock 2544 sind. Die Ausgänge der Multipliziererblöcke 2543, 2544 sind 2 · 1-Vektoren als Eingang in einen Addierer 2545. Addierer 2545 erhält einen dritten 2 · 1-Vektoreingang von einem unten beschriebenen 2 · 1-Matrixmultipliziererblock 2546. Die Ausgang des Addieres 2545 ist eine 2 · 1- Zustandvariable xp (k). Die Variable xP (k) kann als ein vorhergesagter Wert der Zustandvarioblen (k) betrachtet werden. Begrifflicher ist der Zweck der Elemente 2541-2544, die messunginhärenten Verzögerungen zu berechnen, um ihnen zu erlauben, durch Berechnen von vorhergesagten Werfen der Zustandvariablen kompensiert zu werden.
Beobachter werden normalerweise verwendet, um die ungemessenen Phänomene in der gesteuerten Anlage zu modellieren; jedoch sind sie auch wertvoll beim Liefern von niedrigrauschenden Schätzwerten eines Zustands, der gemessen wird (wie PES), wenn der Sensor besonders rauscht. Die Fensteralgorithmen des vorliegenden Plattenlaufwerks bestimmen, wenn die Kopfposition zuverlässig auf dem Spurzentrum ist, so daß der PES im jeweiligen Fenster erhalten bleibt. Die positionelle Schätzung des Beobachters wird für die Fensterfunktion verwendet, um Sensorrauschen daran zu hindern, fälschlicherweise eine Aus-dem-Fensterdetektion zu verursachen. Aufgrund des extrem schmalen Schreibfensters (zum ±4% Spuren) ist es unerläßlich, daß die PES des Beobachters keine stationäre Fehlerkomponente hat.
Die vorliegende Erfindung schließt zwei Methoden ein, dieses potentielle stationäre Fehlerproblem zu entfernen. Zuerst wird eine Integralfunktion im Beobachter ausgeführt, um unendliche Verstärkung an DC zu liefern und so den Gleichstromoffset völlig zu entfernen. Zweitens wird die D. C. Komponente des Steueraufwands von der Integralsteuerfunktion (die die Quelle des stationären Zustandsfehlers in Beobachtern ist) geführt, um den Beobachter zu umgehen. Dies reduziert bedeutend die transiente Einstellzeit des Integrators des Beobachters.
Sich wieder auf Fig. 22 beziehend, läuft das vorläufige positionelle Fehlersignal PES' (k), eine skalare Größe vom Abtostintegritätstester und Linearbereichserweiterer 240, auf Pfad 241 zum nicht-invertierenden Eingang eines Addierers 2550. Der invertierende Eingang von Addierer 2550
ist mit dem Ausgang eines Cp-Multiplizierers 2551 verbunden. Multiplizierer 2551 multipliziert die vorhergesagte 2 · 1-Zustandsvariable x(k) mit einem 1 · 2-Koeffizienten CP, um einen skalaren Subtraktionsterm für Addierer 2550 zu erhalten.
Der Ausgang des CP-Multiplizierers ist das vorhergesagte positionelle Fehlersignal PESP (k) auf Pfad 253, das vom Integritätstester in Block 240 verwendet wird (Fig. 20A). PESP (k) ist auch Eingang zu einem 1/BPT("Bits pro Spur")-Einheiteneinstellenden-Multiplizierer 2553. Multiplizierer 2553 liefert an Addierer 2554 ein skaliertes PESP (k) (das Einheiten der "Spur" hat). Addierer 2554 addiert das skalierte PESP (k) mit der geforderten Spur, um die vorhergesagte Spurkennung, Track-IDp, auf Pfad 254 zu formen, die vom Niederverstärkungsnormierungsblock 220 und der Integralsteuereinrichtung 270 verwendet wird.
Der Unterschied, der resultiert, wenn die skalierte vorhergesagte Zustandsvariable xi' (k) vom vorläufigen positionellen Fehlersignal PES (k) subtrahiert wird, kann als ein Beobochterfehler e(k) gedacht werden.
Beobachterfehlersignal e (k), eine skalare Größe, ist Eingang zu einem Niederfrequenzsintegrator 2560. Die vorliegende Erfindung sieht vorteilhaft den nicht in bekannten Beobachtern vorhandenen Niederfrequenzintegrator 2560 vor. Integrator 2560 entfernt stationäre Zustandsfehler durch Liefern eines Korrekturausdrucks aus dem System, der an einem Gleichstromeingang theoretisch unendliche Verstärkung liefert. Spezieller entfernt er Gleichstromoffset zwischen dem dem Beobachter auf Pfad 241 eingegebenen gemessenen positionellen Fehlersignal PES' und der auf Pfad 251 ausgegebenen geschätzten positionellen Fehlerzustandsvariablen PES. Der Niederfrequenzsintegrator 2560 schließt einen skalaren Addierer 2561, einen Eine-Abtastung- Verzögerungsblock 2562 und einen 2 · 1-Vektormultipliziererblock 2563 ein. Addierer 2561 empfängt das Beobachterfehlersignal e(k) und den Ausgang des Verzögerungsblockes 2562, um xi (k + 1) zu produzieren. Der Ausgang x(k) des Verzögerungsblockes 2562 ist Eingang zu einem 2 · 1- Vektormultiplizierer 2564. D-Vektormultipliziererblock 2563 erhält e(k). Die jeweiligen 2 · 1-Ausgänge von Vektormultiplizierern 2563, 2564 sind Eingang zu Vektoraddierer 2565, der den 2xl- Ausgang E(k) von Niederfrequenzsintegrator 2560 formt.
Die 2 · 1-E(k)-Ausgang des Niederfrequenzsintegrators 2560 ist Eingang zu einem 2 X2-Kec-Multiplizierer 2567, der eine Amplitudeneinstellung von E(k) bereitstellt. Der Ausgang des Multipliziererblockes 2567 ist der 2 · 1-Korrekturausdruck, den Addierer 2570 dem vorhergesagten Zustand Wert xP(k) hinzufügt. Addierer 2570 erhält den vorhergesagten Wert xP(k) und den Korrekturausdruck von Mulfipliziererblock 2567, um eine 2 · 1-Korrekturvorhersage zu produzieren. Die korrigierte Voraussage ist Eingang sowohl zu einem Verzögerungs-/Idenfitätsmultipliziererblock 2571 als auch zu einem Multipliziererblock 2572. Der Ausgang des Verzögerungs- /Identitätsmultipliziererblockes 2571 ist Eingang zu oben erwähntem Multipliziererblock 2546. Der Mulfipliziererblock 2572 multipliziert die korrigierte Voraussage mit einem Wert Cel. Der Ausgang des Multipliziererblockes 2572 bildet die Vektorgröße (k), die zur Integralsteuereinrichtung ausgegeben wird.
Die Gleichungen, die die in Fig. 22 gezeigte Beobachterstruktur beherrschen, werden jetzt erörtert. Die Differenzgleichung, die die Dynamischen der Anlage (Leistungsverstärker, Stellglied. Sensor) beschreibt, kann von den elektrischen und mechanischen Parametern der Anlage berechnet werden.
XP (k) = φXe (k - 1) + Γo · u"(k - 1) + Γ&sub1; · u"(k - 2),
wo
Die Beobachterfehlergleichung ist:
e(k) = PES' (k) - CPXP (k)
Die integrale Zustandgleichung ist:
xi(k + 1) = Xi (k) + e (k)
Die Beobachterfehlergleichung mit integralem Ausdruck ist:
ei(k) = e (k) + axi(k),
wobei
a = Ts · 2πfi im Hochverstärkungsmodus, und
a = 0 im Niederverstärkungsmodus,
wobei Ts die Abtastperiode zwischen Servofeldern und t die Durchbruchsfrequenz des Integrators ist.
Der entstehende Fehlerausdruck E (k) in Matrixform ist:
E (k) = Ci · xi (k) + Di · e (k)
wobei
Der Beobachterkorrekturausdruck ist:
Xe (k) = XP (k) + Ke · E (k),
wo
wo Ke1 und Ke2 vorherbestimmte Skalare sind, die die Beobachterfrequenzantwort definieren. Die Beobachterausgangsgleichung ist:
(k) = CeXe (k)
Die vorhergesagte Spurkennung (TrackIDp) wird von PESp, dem vorhergesagten Wert des positionellen Fehlersignals, berechnet wie in Fig. 12 gezeigt:
TracklDP = GeforderteSpur + PESP · 1/BPT.
Die Bestimmung von Werten für die verschiedenen Parameter in Fig. 21A und 22 liegen innerhalb der Fähigkeiten von Fachleuten, in Übereinstimmung mit konventionellen Zustandsraum- Steuereinrichtungstheorie, wie zum Beispiel in Katauhiko Ogatas Lehrbuch Discrete Time Control Systems (Prentice Hall, 1987) gezeigt. Die vorliegende Erfindung verbessert die bekannte Theorie durch Bereitstellen von dynamischem Skalieren von den Parametern, wie unten beschrieben. Einstellungsfensterdetektoren 260. Fig. 23B erläutert schematisch bei einem bevorzugten Fensterdetektorblock 260 (Fig. 12) verwendete Funktionsblöcke. Vor allem ist der erläuterte Fensterdetektor besonders geeignet für das Demonstrieren des Betriebs des Hochverstärkungsfensters (Fig. 12 Pfad 261), des Integratorfensters (Fig. 24 Schalter 2748 beherrschend), und des Lesefensters. Das Schreibfenster, das komplexer ist, wird unten mit Bezug auf Fig. 23C beschrieben.
Fig. 238 wird leichter verstanden mit Bezug auf die Kurvenform in Fig. 23A. In Fig. 23B ist das verarbeitete positionelle Fehlersignal P S Eingang zu einem Absolutwertblock 820, so daß das die Größe des positionellen Fehlersignals betrachtet wird. Die Größe des P S ist Eingang zu zwei Schwellendetektoren 822, 832. Erster Schwellendetektor 822 stellt fest, ob die Größe des P S geringer ist als der niedrige Fenster x - (xHYST/2) (siehe Fig. 23A). Wenn die Größe des P S das niedrige Fenster übersteigt, setzt es Abwärtszähler 824, und lädt einen zu Tsette (Teinstell) proportionalen Einstellwert auf Pfad 828. Während jeder von einem Taktsignal auf Pfad 826 zeitgesteuerten Abtastperiode wird der Abwärtszähler um eins vermindert. Wenn natürlich die Größe des PES fortfährt, größer als das niedrige Fenster zu sein, wird der Wert des Abwärtszähler wiederholt zum geladenen Wert von Tsettle gesetzt, so daß der Abwärtszähler sich nicht seinem Unterlaufwert annähert. Wenn jedoch die Größe des P S unter die niedrigen Schwelle fällt (die anzeigt, daß die Köpfe an die Zielspur herangehen), vermindert das Taktsignal auf Pfad 826 den Abwärtszähler bis zu seinem Unterlaufwert und gibt einen Unterlaufwert auf Pfad 830 aus. Das Unterlauf signal auf Pfad 830 wird von einem "Setz" Eingang erhalten von einem Einstellungsdetektor 836, dessen Ausgang auf Pfad 840 bestimmt, ob das Einstellen beendet worden ist. Unterworfen dem Signal an seinem (unten beschriebenen) "Rücksetz"-Eingang, wenn Detektor 836 den Unterlauf vom Abwärlszähler 824 erhält, wird sein Fenstersignal auf 840 aktiviert.
Die Größe des PES wird auch mit dem hohen Fenster x + (xHYST/2) (siehe Fig. 23A) von Schwellendetektor 832 (Fig. 235) verglichen. Der Ausgang des Schwellendetektors 832 liefert ein Rücksetzsignal zum Einstelldetektor 836. Solange die Größe des PES größer ist als die obere Schwelle, wird der Ausgangpfad 840 von Einstelldetektor 836 in seinem inaktiven Zustand gehalten, was anzeigt, daß die Köpfe nicht innerhalb des gegebenen Fensters über der Zentrumsspur positioniert sind.
Die obenbeschriebenen Blöcke beschreiben in allgemeinen Ausdrücken das Einstellen von Köpfen über eine Zielbahn. Weitere Details von sequentiellen Methoden für die Fensterdetektion werden in der EINSTELLFENSTERDETEKTIONSROUTINEN-Beschreibung geliefert.
In der zweiten Ausführungsform bezieht sich die vorhergehende Beschreibung besonders auf das Hochverstärkungsfenster, das Integratorfenster und das Lesefenster. Jedoch ist es komplexer wegen der Wichtigkeit des Schreibfensters bei der Bestimmung, wenn es für den Kopf sicher ist, Informationen auf die Oberfläche von der Platte zu schreiben. Spezielle Referenz ist auf Fig. 23C genommen, welche sechs Tests für das Schreibfenster ausführt, wobei die Tests als 851-856 gekennzeichnet sind. Der Inhalt von jedem der Testblöcke wird leicht mit Bezug zur Beschreibung der NIEDRIGVERSTÄRKUNGFENSTER-Routine verstanden, die woanders in dieser Spezifikation geliefert wird. Hier muß keine weitere Beschreibung geliefert werden. Jedoch werden der "Fenster"- Block 853 und der Fensterblock innerhalb Block 854 als im wesentlichen so auszuführen verstanden wie in bezug auf Fig. 23A und 23B beschrieben.
Die jeweiligen Ausgänge von jedem der Testblöcke 851-85b werden zu einen schematisch erläuterten Sechs-Eingangs-UND-Gatter 850 eingegeben. Das Fenster am Ausgang von UND-Tor 850 ist nur aktiv, wenn alle seine Eingänge aktiv sind. UND-Tor 850 erläutert, wie der Schreibfensterausgang inaktiv wird, wenn einige der Tests 851-856 fehlschlagen.
Die Schreibfenster-Erzeugungsmethode entsprechend der vorliegenden Erfindung ist empfindlich auf vorhergesagte Bewegung der Köpfe von Zentrumsspur weg und nicht einfach auf die vorliegende Position der Köpfe. Natürlich liegt es innerhalb der Betrachtungsweise der Erfindung, daß weniger als alle Tests 851-856 benutzt werden können, um das Schreibfenster zu definieren, oder daß einer oder mehrere der Tests 851-85b auf andere als das Schreibfenster angewendet werden können.
Integralsteuereinrichtung 270. Fig. 24 erläutert die Integralsteuereinrichtung 270 detaillierter als Fig. 12. Kurz gesagt, wird die Integralsteuereinrichtung 270 in einer Zustandsrückmeldungskonfiguration mit Integralsteuerung ausgeführt, die positionelle Fehler- und Geschwindigkeitszustandvariable erhält und verarbeitet. Die bevorzugte Ausführungsform der Integralsteuereinrichtung hat außerdem mehrere Verbesserungen, die die Steuereinrichtungleistung optimieren, wie unten beschrieben.
Der Zweck des Reglers ist es, vom Beobachter 250 die x(k)-Zustandsvariablen (PES(k) und VEL(k)) zu erhalten, vom Abtastwert-Integritätstester 240 das verarbeitete Positionsfehlersignal PES'(k) und vom Gesamtzustandsbeobachter das vorausgesagte Spursignal Track-IDP, und den abschließenden Regelaufwand u(k) an die Digital/Analogwandler 114 (Fig. 1A, 1B) auf Pfad 112 bereitzustellen, sowie ein Zwischenregelaufwandsignal u'(k) an den Gesamtzustandsbeobachter 250 bereitzustellen.
Das Zustandsschätzsignal x(k) wird in einen Zustandsrückkopplungsregler eingegeben, der allgemein mit 2710 angegeben ist, der auf herkömmliche Weise ausgebildet sein kann. Der Schätzwert PES(k) wird in einen Übertragungsfunktionsblock 2712 eingegeben, welcher die Nichtlinearitäten aufgrund finiten maximalen Regelaufwands kompensiert. Diese Kompensation, deren Übertragungsfunktion in Fig. 25 gezeigt ist, wird auf herkömmliche Weise ausgeführt. Übertragungsfunktionsblock 2712 stellt eine Referenzgeschwindigkeit am nichtinvertierenden Eingang eines Addierers 2714 bereit. Der invertierende Eingang des Addierers 2714 empfängt das Zustandsschätzsignal V L(k) vom Gesamtzustandsbeobachter. Diese Menge wird als Rückkopplungsgeschwindigkeit angesehen, welche von der Referenzgeschwindigkeit abgezogen wird, wobei der Addierer 2714 eine Differenz erzeugt, die als Geschwindigkeitsfehler ev(k) angesehen wird, welcher sowohl während Nachführungs- und Zugriffsoperationen verwendet wird.
Der Geschwindigkeitsfehler V L(k) wird sowohl in einen Multipliziererblock 2762 als auch in einen Längenzugriffszwischenkompensator 2716 eingegeben. Der Ausgang des Multipliziererblocks 2762 wird in einen zweiten Addierer 2764 eingegeben, dessen Ausgang ua(k) auch vom Längenzugriffszwischenkompensator 2760 verwendet wird. Die Einzelheiten des Längenzugriffszwischenkompensators 2760 werden unten angegeben unter Bezugnahme auf Fig. 28A, 28C und 288.
Längenzugriffszwischenkompensator 2760 stellt das erste Regelaufwandszwischensignal u(k) am Beobachter 250 auf Pfad 271 bereit und stellt auch einen ersten Eingang für einen dritten Addierer 2766 bereit. Der dritte Addierer 2766 paßt das Regelaufwandzwischensignal u'(k) an weitere Signale auf den Pfaden 2749 und 2751 in einer Weise an, die unten beschrieben wird, um das Regelaufwandsendsignal u(k) zu erzeugen, welches an den Digital/Analogwandler 114 (Fig. 1A, 1B) ausgegeben wird.
In der Zwischenzeit wird das verarbeitete Positionsfehlermeßsignal PES'(k) auf Pfad 241 sowohl einem Einzelspurzugriffmitkopplungsregler 2720 als auch einem intergrierten Regelaufwandblock 2740 zugeführt. Der Einzelspurzugriffmitkopplungsregler 2720 erzeugt ein Mitkopplungkompensationssignal auf Pfad 2721 zum zweiten Eingang 2764. Auf diese Weise beeinflußt der Einzelspurzugriffmitkopplungsregler sowohl das Regelaufwandzwischensignal u' (k) als auch das Regelaufwandendsignal u(k). Die Einzelheiten des Einzelspurzugriffmitkopplungsregler sind genauer unten beschrieben unter Bezugnahme auf die Fig. 26A und 26B.
Der integrierte Regelaufwandsblock 2740 umfaßt einen Addierer 2742, welcher das verarbeitete Positionsfehlersignal PES' (k) vom Abtastwerfintegritätstester 240 empfängt. Der Ausgang des Addieres 2742 wird sowohl in einen geschalteten Rückführungsverzögerungsblock 2744 als auch in einen Ki-Koeffizientmultipliziererblock 2746 eingegeben. Der Ausgang des geschalteten Rückführungsverzögerungsblocks 2744 wird in den zweiten, nichtinvertierenden Eingang des Addieres 2742 eingegeben. Der Ausgang des Multipliziererblocks 2746, ui(k), ist der Zwischenregelaufwand. Der integrierte Regelaufwand u~(k) kompensiert Gleichspannungsabweichkräfte, die auf die Anlage wirken, wie körperlicher Druck, welcher auf das Stellglied durch das flexible Kabel ausgeübt wird.
Der integrierte Regelaufwand ui(k) wird nur verwendet, wenn die Köpfe sich ganz nahe an die Mittelspur annähern. Ansonsten wird verhindert, daß das Regelaufwandszwischensignal das Regelaufwandsendsignal u(k) beeinflußt, was schematisch durch einen "Schalter" 2748 zwischen dem Ausgang ui(k) des intergrierten Regelaufwandsblocks 2740 und dem Addierer 2766 veranschaulicht ist. Unter Steuerung des Intergratorfensters ist der Schalter 2748 nur "geschlossen", wenn die Köpfe stabil innerhalb eines vorgegebenen Abstandes von den Spuren (z. B. ± 40%) stabil abgesetzt sind. Der Schalter 2748 ist "geöffnet" beispielsweise während der Mehrzahl eines Zugriffs, bevor das Einschwingen erfolgt. Entsprechend schließt das Auflösungssignal den Schalter nur, wenn das System in einem Feinauflösungsmodus oder einem linearen Mittelauflösungsmodus ist.
Innerhalb des integrierten Regelaufwandblockes 2740 hat der Rückführungsverzögerungsblock 2744 wirksamerweise eine Anfangsbedingung-(IC)-Setzfunktion, die durch einen "Momentanschalter" 2743 ausgeführt wird, unmittelbar bevor der Schalter 2748 geschlossen wird. Das Setzen der Anfangsbedingung des intergierten Regelaufwandsblocks stellt auf diese Weise sicher, daß jede angenommene "Gleichstromabweichung", die zu Beginn eines Zugriffs gemessen wird, nicht zum Regelaufwandssignal beiträgt, wenn die Köpfe der Zielspur eng folgen. Die Anfangsbedingungs-Rücksetzfunktion wird schematisch als ein Schalter 2743 dargestellt am Eingang zum Rückführungsverzögerungsblock 2744, wobei der Schalter momentan auf 0 gesetzt ist, unmittelbar bevor der Schalter 2748 geschlossen wird.
Voschubabweichungsregler 2750 empfängt ui(k) vom Zwischenregelaufwandsblock 2740 und empfängt ferner Track-ldp auf Pfad 254 vom Endzustandsbeobachter 250. Kurzgesagt, während einer Kalibrierungsoperation überwacht Mitkopplungsabweichungsregler 2750 ui(k), um eine notwendige Abweichungskompensation zu bestimmen, und sorgt während des Betriebs dafür, daß Kompensation für alle Abweichkräfte erfolgt, die auf die Köpfe wirken. Während des Betriebs ist daher die Mitkopplungabweichungskompensation, die auf Pfad 2751 bereitgestellt wird eine ideale Kompensation, so daß der Wert von ui(k) während des Betriebs auf Pfad 2749 auf nahe 0 verringert wird. Der Mitkopplungabweichungsregler wird kalibriert oder dynamisch rekalibriert in einer Weise, die unter Bezugnahme auf Fig. 27 unten beschrieben wird.
Sowohl (1) die geregelten Ausgänge des integrierten Regelaufwands ui(k) auf Pfad 2749 als auch (2) das Mitkopplungabweichungskompensationssignal auf Pfad 2751 beeinflussen nur das Meßaufwandsendsignal u(k) auf Pfad 112. Sie beeinflussen nicht das Meßaufwandszwischensignal u'(k) auf Pfad 271, welches von dem Endzustandsbeobachter 250 beobachtet wird. Der integrierte Meßaufwand u1(k) wird mit dem Rückführungszustandsregelaufwand nach dem Punkt aufaddiert, von dem der Beobachter den Regelaufwand u'(k) abzweigt. Diese Anordnung minimiert den Fehler des Beobachters im eingeschwungenen Zustand, wenn der Niederfrequenzintegrator (LFI) 2560 inaktiviert ist (im Niedrigverstärkungsmodus), während es auch die damit verbundene Setzzeit für den LFI minimiert, um den Wert im eingeschwungenen Zustand nach dem Einschalten einzurichten (im Große-Verstärkungsmodus).
Unter Bezugnahme nunmehr auf Fig. 26A, werden Meßaufwandspulse veranschaulicht, die während des Betriebs des Einzelspurzugriffmitkopplungsreglers 2720 erzeugt werden. Wie Fachleute leicht verstehen können, treten Befehle für Einzelspurzugriffe (Zugriffe auf eine unmittelbar benachbarte Spur) während des Betriebs oft auf. Solche Einzelspurzugriffsbefehle treten nacheinander in Situationen auf, wenn ein großer Datenblock, welcher auf benachbarten Spuren gespeichert ist, gelesen oder geschrieben wird, also wenn Textdateien zugegriffen wird. Aufgrund der hohen Auftrittsfrequenz von Einzefspurzugriffen, gibt die vorliegende Erfindung einen besonderen Einzelspurzugriffmitkopplungssreglerblock an, um die Zugriffszeit zu minimieren und verbessert auf diese Weise wesentlich insgesamt die Leistung des Plattenlaufwerks.
Wie in Fig. 26A gezeigt ist, umfaßt das Profil eines Einzelspurregelaufwandsignals einen Beschleunigungspuls 2722, der von einem Verzögerungspuls 2724 gefolgt wird. Das Einzelspurmitkopplungsprofil auf Pfad 2721 (Fig. 24) wird im einzelnen durch Werte eines Parametersatzes definiert, welcher einschließt: (1) die Größe des Beschleunigungspulses, (2) die Dauer des Beschleunigungspulses, (3) die Größe des Verzögerungspulses, (4) die Dauer des Verzögerungspulses. Der Kalibrierungsalgorithmus findet den optimalen Parametersatz zur Verwendung im Mitkopp lungsregelaufwandprofil (Fig. 26A). Eine Matrix aus Parameterwerten wird getestet, um den optimalen Satz zu bestimmen.
Die Einzelspurmitkopplunsgsfunktion ist eine Funktion der verschiedenen individuellen Köpfe im Plattenlaufwerk und ferner der Radialposition der Spuren, die am Einzelspurzugriff beteiligt sind. Für jeden der verschiedenen Köpfe und Radialpositionen wird die Form des Einzelspurmitkopplungsprofils 2721 gewählt, um die Kostenfunktion zu minimieren. Die Kostenfunktion kann ausgedrückt werden als:
Kosten = [α PES'(k) ] + βN
wobei N die "Einschwingzeit" darstellt, die Zahl der Abtastwerte, die erforderlich sind, um die Köpfe innerhalb eines vorgegebenen Fensters um den Zielspurmittelpunkt stabil abzusetzen;
PES'(k) stellt den Bereich unterhalb der PES'-Kurve dar, die wiederum Überschwingung darstellt: und
α und β sind vom Entwickler gewählte Bewertungsparameter, die die relative Bewertung der Überschwingungs- und Einschwingzeitbetrachtungen festlegen.
Nachdem ein optimaler Parametersatz gefunden und abgespeichert ist, wird die Leistung der Einzelspurzugriffe fortlaufend überwacht und mit den ursprünglichen optimalen Kosten aus der vorausgehenden Kalibrierung verglichen. Wenn das System wechselt (beispielsweise aufgrund Veränderungen in der Temperatur oder Bauteileverschleiß), erkennt der DSP, daß die Kosten das Optimum um eine vorgegebene Schwelle überschreiten und gibt eine Anforderung heraus, eine neue Kalibrierung vorzunehmen.
Der Einzelspurzugriffsmitkopplungsregler 2720 kann schematisch dargestellt werden, wie in Fig. 26B gezeigt ist. Der Einzelspurzugriffsmitkopplungspulsgenerator 27200 umfaßt eine Einheitsquelle 27201, welche sowohl einen aL-Multiplizierer 27202 und einen dM-Multiplizierer 27203 versorgt. Die Ausgänge der Multiplizierer 27202 und 27203 werden an betreffende ausgewählte Eingänge eines Auswählers 27204 angelegt. Der Auswahleingang des Auswählers 27204 wird mit einem Beschleunigungs/Verzögerungspulsdetektionsblock 27205 verbunden, welcher feststellt, wenn ein Beschleunigungspuls endet und ein Verzögerungspuls beginnt, als Antwort auf das gemessene Positionsfehlersignal PES'. Schließlich verbindet ein Schalter 27206 oder unterbricht den Ausgang des Auswählers 27204 mit bzw. vom Ausgang des Einzelspurmitkopplungsreglers auf Pfad 2721. Kurz gesagt, bestimmt die Größe aL die Größe des Beschleunigungspulses, während dM die Größe des Verzögerungspulses bestimmt, wobei die Zeitteilung dazwischen durch den Block 27205 bestimmt wird. Der Beginn des Beschleunigungspulses und das Ende des Verzögerungspulses werden durch die Zeitvorgaben der Regelung vorgegeben, die in den Schalter 27205 eingegeben werden. Der Regelungseingang in den Schalter 27205 wird durch eine Logik bestimmt, welche die Dauer der Beschleunigungs- und Verzögerungspulse bestimmt.
Die Werte der Parameter OL und dM werden folgendermaßen bestimmt. Zuerst bestimmt ein Leistungsmeßblock 27210 eine Kostenfunktion auf Pfad 27211 für eine Vielzahl von unterschiedlichen möglichen Höhen und Dauern von Beschleunigungs- und Verzögerungspulsen. Insbesondere umfaßt der Leistungsmeßblock 27210 einen Absolutwertblock 27212 in Reihe mit einem Summierblock 27213 und einem α-Multiplizierer 27214, welcher einen Addierer 27215 speist. Das PES'-Signal speist den Absolutwertblock 27212 durch einen Schalter 27216, der durch ein Einzelspurzugriffsflag freigegeben wird. In einem parallelen Pfad werden Abtastwerttaktpulse von einem Zähler 27217 gezählt, wenn er von einem Schalter 27220 freigegeben ist, der von einem Einzelspurzugriffsflag gesteuert wird. Der Ausgang des Zählers 27217 wird in einem Halteregister 27218 abgelegt, welcher wiederum einen Ausgang hat, der von einem β-Multipliziererblock 27219 vervielfältigt wird. Die Ausgänge des α-Multipliziererblocks 27214 bzw. des β-Multipliziererblocks 27219, die Überschwingung und Einschwingzeit in der Kostenfunktion angeben, werden vom Addierer 27215 addiert, um bei einem Kostenwert auf Pfad 27211 anzukommen. Der Kostenwert ist eine Funktion der verschiedenen Indizes, die für Permutationen von verschiedenen Größen und Dauern der Beschleunigungs- und Verzögerungspulse verwendet werden.
Ein Entscheidungsblock 27410 bestimmt, ob eine Einzelspurzugriffsmitkopplungsregler-Kalibrierung im Gange ist. Wenn eine Kalibrierung nicht im Gange ist (was anzeigt, daß der Regler gerade in Betrieb ist), bestimmt der DSP, ob die gegenwärtigen Kosten größer sind als optimale Kosten (wie vorausgehend bestimmt, zusätzlich einer annehmbaren Variation A), wie bei Block 27411 angezeigt ist. Wenn die gegenwärtigen Kosten die optimalen Kosten plus der Variation A übersteigen, schließt der DSP daraus, daß die gegenwärtigen Kalibrierungswerte sich gegenüber dem Optimum ausreichend verschlechtert haben, um zu fordern, daß der Master einen Rekalibrierungsbefehl bei Block 27412 ausgibt.
Wenn jedoch der DSP feststellt, daß eine Kalibrierung gerade durchgeführt wird, ermittelt sie, ob die gegenwärtige Kostenfunktion weniger ist als die optimalen Kosten, die bisher aufgelaufen sind, wie durch Block 27413 angezeigt ist. Wenn die gegenwärtigen Kosten geringer sind als die optimalen Kosten, werden die optimalen Kosten zu den gegenwärtigen Kosten gesetzt, und die neuen Parameter αL und βL ersetzen die vorausgehenden optimalen Parameter, wie durch Block 27414 angezeigt ist. Die Regelung geht weiter zu Block 27415.
Wenn jedoch die gegenwärtigen Kosten nicht geringer sind als die bisher errechneten Kosten, wird der Ersetzungsblock 27414 übersprungen, und die Regelung geht direkt zu Block 27415 weiter. Block 27415 bestimmt, ob die gegenwärtige Kalibrierung vollständig ist. Wenn die gegenwärtige Kalibrierung vollständig ist, verläßt der DSP die Kalibrierungsroutine und setzt das Kali brierung-fertig-Flag, wie in Block 27416 angegeben ist bevor er zur Aufrufroutine zurückkehrt. Wenn jedoch die Kalibrierung unvollständig ist, geht die Regelung weiter zu Block 27417. Im Block 27417 werden die Indizes der aL und dM-Parameter geändert, um das Testen einer neuen Permutation von Werten zuzulassen. Sie werden in betreffenden Blöcken 27202 und 27203 im Pulserzeugungsblock gespeichert.
Unter Bezugnahme nunmehr auf Fig. 27 wird der Betrieb des Mitkopplungsabweichungsreglers 2750 veranschaulicht. Ein besonderer Vorteil, den Mitkopplungsabweichungsregler 2750 in Verbindung mit dem integrierten Regler 2714 vorzusehen, besteht in einer signifikanten Verringerung in der Einschwingdynamik, wenn der integrierte Regler ein- oder ausgeschaltet wird.
Wie in Fig. 27 gezeigt ist, stellt jeder Datenpunkt x einen Durchschnitt verschiedener Werten ui(k) dar, die während einer Kalibrierungsperiode durch den integrierten Meßaufwandreglerblock 2740 (Fig. 24) für eine gegebene Spurposition auf der horizontalen Achse ausgegeben werden. Die gemittelten Werte werden als eine Funktion der Spur zwischen dem Außenseitendurchmesser (OD) und dem Innenseitendurchmesser (ID) geplottet. Die geplotteten durchschnittlichen integrierten Meßaufwandssignale werden durch eine geeignete Kurve verbinden, die durch die Linien angezeigt wird, die die geplotteten Punkte verbindet. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die passende Kurve eine stückweise lineare Annäherung sein, welche die geplotteten Punkte verbindet. Auf diese Weise wird das Mitkopplungsabweichungskompensationssignal BFF auf Pfad 2751 durch eine lineare Interpolation gebildet, wobei die Gesamtheit der Mitkopplungsabweichungsregelungsfunktion auf diese Weise eine stückweise lineare Annäherung an den erforderlichen durchschnittlichen Abweichungskompensationsaufwand ist.
Da die Horizontalachse in Fig. 27 das Track-IDp ist, speichert der Mitkopplungsabweichungsregler Sätze von Lineargleichungsvariablen β&sub1; und ß&sub2; als Funktion von Track-IDp. Die Mitkopplungsabweichfunktion wird als eine stückweise Kombination von Kurvensegmenten definiert, die folgendermaßen definiert sind:
BFF = β&sub1;(Track-IDp)Track-IDp + β&sub2;(Track-IDp)
Die β&sub1;- und ß&sub2;-Werte werden in einer Tabelle während des Kalibrierungsvorgangs gespeichert und werden zur Verwendung aufgerufen gemäß der vorstehenden Formel, wenn ein bestimmter Track-IDp während des Betriebs aufgefunden wird.
Idealerweise sollte der "restliche" integrierte Meßaufwand ui(k) (Fig. 24) im wesentlichen 0 sein während des Betriebs, weil das Mitkopplungsabweichungssignal auf Pfad 2751 die Abweichungseffekte kompensieren sollte, die ursprünglich vom integrierten Meßaufwandblock 2740 während der Kalibrierung festgestellt wurden. Der DSP überwacht jedoch den restlichen inte grierten Maßaufwand ui(k), umfestzustellen ob eine Rekalibrierung notwendig ist. Rekalibrierung ist oft ein Ergebnis eines Faktors, beispielsweise daß die Anlage aufgrund von Temperatur, Zeit, Bauteilverschleiß usw. sich verändert. Sollte der restliche Meßwertaufwand ui(k) eine bestimmte Schwelle während des Betriebs überschreiten, können die β&sub1;- und ß&sub2;-Werte dynamisch rekalibriert werden. Die Rekalibrierung wird genauso wie während der ursprünglichen Kalibrierung durchgeführt: durch wiederholte Kalibrierung der Köpfe, Durchführung von Messungen der Abweichungen unter Verwendung des integrierten Meßaufwandblocks 2740, Bilden eines Durchschnittes der Werte, die dabei ermittelt werden, und Abspeichern der neuen Werte in der β&sub1;- und β&sub2;-Tabelle.
Der Längenzugriffszwischenkompensator 2760 wird in Fig. 28A dargestellt. Zwischenzugriffslängen sind diejenigen, die lang genug sind, um eine beträchtliche Größe von Spulenstrom zu erfordern, aber deren Zeitdauern nicht ausreichend lang sind, um den Leistungsverstärker zu gestatten, sich von der Sättigung zu erholen, bevor er auf der Zielspur ankommt. Daher wird ein Zugriff als "zwischenzeitlich" angesehen, wenn der Zugriff lang genug ist, um den Anlageleistungsverstärker 116 (Fig. 1A, 1B) dazu zu bringen, spannungsgesättigt zu werden, aber nicht lang genug für den Leistungsverstärker, um sich von der Sättigung zu erholen, so daß die Anlage ihrem vorgeschriebenen Profil folgen kann. Ein beträchtliches Problem bei zwischenzeitlichen Längenzugriffen geht auf die finite Spannungsversorgung und die Spuleninduktanz zurück. Das Problem, welches bei Zugriffen von Zwischenlängen auftritt, verursacht eine Systemleistung, die durch Wellenformen gezeigt wird, welche in Fig. 28B dargestellt sind.
Bezieht man sich genauerer auf die Kurven, die in Fig. 28B dargestellt sind, so veranschaulicht die obere Tafel das Referenzgeschwindigkeitsprofil mit der Rückkopplungsgeschwindigkeit. Die mittlere Tafel von Fig. 28 B veranschaulicht den Meßaufwand u(k) als eine Funktion der Zeit, wobei sie einen im wesentlichen rechteckigen Beschleunigungspuls zeigt, der von einem im wesentlichen rechteckigen Verzögerungspuls gefolgt wird. Schließlich zeigt die untere Tafel von Fig. 28B den Strom i(t) der Stellgliedspule als eine Funktion der Zeit. Die langsame Anstiegszeit aufgrund der lnduktanz in der Spule und die langsam abnehmende Spitze des Pulses aufgrund von Rück-elektromagnetischer Kraft (EMF) sind in der Wellenform augenscheinlich.
Während eines zwischenzeitlichen Längenzugriffs geht die Rüchkopplungsgeschwindigkeit in das Referenzgeschwindigkeitsprofil bei einem Übergangspunkt C über. Die Rückkopplungsgeschwindigkeit übersteigt das Referenzgeschwindigkeitsprofil für eine wesentliche Zeit nach dem Übergansgpunkt C, was durch einen "Überschwing"-Bereich angezeigt ist. Dies hat eine Verringerung der Leistung aufgrund der unerwünschten physikalischen Überschwingung der Zielspur durch die Köpfe zur Folge. Diese Überschwingung übersteigt wirksam die Einschwingzeit der Köpfe, und verlangsamt insgesamt die Plattenlaufwerksleistung.
Das Problem, welches in Fig. 28 B gezeigt ist, tritt nicht bei sehr kurzen Zugriffen auf, weil der Leistungsverstärker nie gesättigt wird, was eine annehmbare kleine Auslegung der Anlagenleistung gestattet. Kurze Zugriffe erfordern nicht beträchtliche Größen des Spulenstroms, so daß die finite Spannungsgrenze den Leistungsverstärker nicht davon abhält, den erforderlichen Spulenstrom zu liefern.
Das in Fig. 28B gezeigte Problem tritt auch nicht bei sehr langen Zugriffen auf, weil die Sättigung des Leistungsverstärkers durch Zeitablauf erledigt ist, was es gestattet, die Anlagenleistung insgesamt mit annehmbarer Genauigkeit auszulegen. Genauer gesagt, heißt das, daß während lange Zugriffe große Spulenströme erfordern, welche zu Spannungssättigung während der Beschleunigung und während des Übergangs von Beschleunigung zu Verzögerung führen, die Zeitdauer der Verzögerungsphase des Zugriffs ausreichend lang ist, um dem Leistungsverstärker zu gestatten, sich von der Sättigung zu erholen und im linearen Modus zu arbeiten, um die erforderliche Spulenspannung lang genug vor dem Erreichen der Zielspur zu liefern.
Das heißt zusammengefaßt, der Zwischenzugriffslängenkompensator ist vorprogrammiert, um die Zwischenzugriffslängen zu erkennen, soweit sie zwischen 25 und 125 Spuren weg von der aktuellen Kopfposition sind. Der Kompensator überwacht fortlaufend den Geschwindigkeitsfehler während der Beschleunigungsphase des Zugriffs. Wenn (1) die Größe des Geschwindigkeitsfehlers (Referenzgeschwindigkeit - Rückkopplungsgeschwindigkeit) abnimmt auf eine optimal vorgegebene Schwelle und (2) der Meßaufwand noch in der Beschleunigungsphase ist, dann wird der Beschleunigungsregelungsaufwand an einen Teil des Maximalwertes (z. B. 25%) für den Rest des Beschleunigungspulses geklemmt. Dieses Klemmen bringt den Spulenstrom dazu, vor dem Verzögerungspuls abzunehmen. Wenn die Verzögerungsphase beginnt und der Regelungsaufwand erfordert, daß der Spulenstrom von der Beschleunigungspolarität zur Verzögerungspolarität übergeht, ist die erforderliche Spannung (v = L di/dt) kleiner als sie erforderlich gewesen wäre, wenn die Klemmung nicht durchgeführt worden wäre, weil di/dt nun kleiner ist. Eine signifikante Verringerung oder Eliminierung in der Dauer der Spannungssättigung folgt daraus, welche das Servosystem in die Lage versetzt, den Kopf optimal zur Zielspur in kürzester Zeit zu führen. Wie sich aus einem noch genaueren Bezug auf Fig. 28C ergibt, verändert der erfindungsgemäße Zwischenzugriffslängerkompensator 2760 die Regelaufwandsfunktion u(k) von Fig. 28B, so daß es während des Endbereichs des Beschleunigungspulses geklemmt ist. Wie in der mittleren Tafel der Fig. 28C dargestellt ist, wird der Beschleunigungspuls in seinem Wert von seinem Maximumwert uMAX zu einem geklemmten Wert uCL verringert während einer Klemmperiode TCL am Ende des Beschleunigungspulses. Durch Bildung des ersten Meßaufwandzwischensignals u(k) auf diese Weise wird die Überschwingung der Rückkopplungsgeschwindigkeit in Bezug auf das Referenzgeschwindigkeitsprofil minimiert. Die Verringerung bei der Überschwingung wird durch einen Vergleich der betreffenden oberen Tafeln von Fig. 28C und 28B veran schaulicht. Indem das Regelaufwandssignal auf diese Weise verändert wird, wird der Spulenstrom verändert, so daß er eine Wellenform hat, die in der unteren Tafel von Fig. 28C gezeigt ist.
Die Art, in welcher die Klemmung des Meßaufwandssignals erfolgt, ist schematisch in Fig. 28A gezeigt. Der Ausgang des Addierers 2764 (Fig. 24), u0(k), wird in einen Klemmblock 2770 eingegeben. Ein Auswähler 2772 wählt das ua(k)-Eingangssignal in seiner "normalen" Position, vor und nach der Klemmperiode Ta (Fig. 28C). Während der Klemmperiode wählt der Auswähler 2772 den Ausgang des Klemmblocks 2770 aus. Die Regelung des Auswählers 2772 wird innerhalb des schematisch dargestellten Schaltlogikblocks 2774 festgelegt.
Schaftlogik 2774 antwortet auf diese Weise auf das ua(k)-Signal auf Pfad 2765 sowie auf das Geschwindigkeitsfehlersignal ev(k) auf Pfad 2715 vom Addierer 2714 (Fig. 24). Die Schaltlogik 2774 aktiviert den Auswähler 2772 nur während Zugriffen auf Zwischenlängen, wobei das Antwortverhalten auf die Längenzugriffe schematisch durch das Vorhandensein eines Zugriffslängeneingangs 2776 angegeben ist. Die Länge des Zugriffs ist schließlich bestimmt durch Befehle, die durch das Befehlregister 162 (Fig. 1 B) in einer Weise erhalten werden, die in der Fachwelt bekannt ist.

Rekalibrierung

Die Bereiche des bevorzugten Servosystems, die kalibriert werden und rekalibriert werden können, umfassen den Offset-Korrekturblock 2102, den Niedrigverstärkungsnormierungsblock 2240, den Einzelspurzugriffmitkopplungskompensator 2720 und den Mitkopplungsabweichungsregler 2750. Erfindungsgemäß kann jeder Block, der kalibriert werden soll, auch während des Betriebs rekalibriert werden. Rekalibrierung während des Betriebs stellt sicher, daß insgesamt die Systemleistung allmählich optimiert wird, selbst beim Vorhandensein von solchen Faktoren wie Bauteilalterung, Temperaturänderung, Veränderungen in der physikalischen Ausrichtung des Plattenlaufwerks usw.
Fig. 29 veranschaulicht schematisch die Art, in welcher ein vorgegebener Kompensations- oder Korrekturblock während des Betriebes kalibriert werden kann. Der Kompensations- oder Korrekturblock kann einer der vier ausdrücklich genannten oder ein denkbarer anderer Block sein, welchen ein Entwickler zur dynamischen Rekalibrierung als empfehlenswert ansieht.
Während des Betriebs des Servosystems wird ein passender Leistungsparameter, der als Eingang auf Pfad 2802 angezeigt ist, geprüft. Was der passende Leistungsparameter ist, hängt von dem betreffenden Kalibrierungsblock ab. Wenn beispielsweise der Offset-Korrekturblock in Betracht gezogen wird, ist der Leistungsparameter ein gemessener Offsetwert. Wenn der Kalibrierungsblock, der in Betracht gezogen wird, der Niedrigverstärkungsnormierungsblock ist, ist der Leistungsparameter eine von der vorausgesagten nichtlinearen Verstärkung abweichender Meß wert. Wenn der Kalibrierungssblock, der in Betracht gezogen wird, der Einzelspurzugriffsmitkopplungskompensator ist, ist der Leistungsparameter die Kostenfunktion, wie sie in Fig. 26C gemessen wird. Wenn der Kalibrierungsblock, der in Betracht gezogen wird, der Mitkopplungsabweichungsregler ist, ist der Leistungsparameter der verbleibende Restmeßaufwand ui(k), der von dem integrierten Meßaufwandblock 2740 ausgegeben wird.
Der DSP nimmt den Absolutwert des Leistungsparameters in Block 2810 und beaufschlagt eine Reihe von solchen Absolutwerten mit einer Tiefpaßfilterfunktion, die schematisch als 2812 dargestellt ist. Der Tiefpaßfilter stellt sicher, daß eine einzige vom Normalwert abweichende Messung keine Rekalibrierung erzeugt. Der Zweck der Blöcke 2810 und 2812 besteht darin, sicherzustellen, daß die Mehrzahl einer beachtenswerten Menge von gemessenen Leistungsparametern in Betracht gezogen wird.
Bei Block 2814 vergleicht der DSP die Abweichungen vom Idealwert der gefilterten Absolutwerte der Leistungsparameter mit einer vorgegebenen Leistungstoleranz. Die Toleranz, mir welcher die gefilterten Absolutwerte verglichen werden, verändert sich mit dem betreffenden Kalibrierungsblock, der in Betracht gezogen wird. Wenn beispielsweise der Offset-Korrekturblock in Betracht gezogen wird, ist die Toleranz eine Offset-Abweichung. Wenn der Kalibrierungsblock, der in Betracht gezogen wird, der Niedrigverstärkungsnormierungsblock ist, ist die Toleranz die Toleranz der Verstärkung, die von der vorgegebenen nichtlinearen Verstärkung abweicht. Wenn der Kalibrierungsblock, der in Betracht gezogen wird, der Einzelspurzugriffsmitkopplungskompensator ist, ist die Toleranz ein Kostenfunktionsabweichungswert A, wie er unter Bezug auf Fig. 26C beschreiben wurde. Wenn der Kalibrierungsblock, der in Betracht gezogen wird, der Mitkopplungsabweichungsregler ist, ist die Toleranz eine maximal zulässige Abweichung des Restregelaufwandes ui(k), welcher vom integrierten Meßaufwandblock 2740 ausgegeben wird.
Wenn der gefilterte Absolutwert des Leistungsparameters kleiner oder gleich einer erlaubten Abweichung von einem Idealwert ist, dann fährt der DSP in seiner Verarbeitung fort, ohne eine Rekalibrierung anzufordern, was durch Block 2818 angezeigt ist. Wenn jedoch der gefilterte Absolutwert das Leistungsparameters größer als die erlaubte Abweichung vom Idealwert ist, dann fordert der DSP den Master auf, einen Dekalibrierungsbefehl auszugeben. Die Anforderung nach Rekalibrierung, angezeigt als Block 2816, geht durch den Statuspuffer 160 (Fig. 1 B) in Form einer Statuswortanzeige. Als Antwort kann der Master einen Rekalibrierungsbefehl ausgeben, um den betreffenden Block, der in Betracht gezogen wird, einer Rekalibrierung zu unterziehen.
Auf diese Weise kann das vorliegende System solche Faktoren adaptiv kompensieren wie Bauelementealterung, Temperaturveränderung, Veränderungen in der physikalischen Ausrichtung des Plattenlaufwerks usw., um die Leistung des Plattenlaufwerks kontinuierlich zu optimieren.

Dynamische Skalierung von Parametern

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Werte von verschiedenen Parametern in der Firmware dynamisch skaliert. Das heißt, die Werte von bestimmten Parametern, die vorher als "konstant" beschrieben wurden, können unter bestimmten Umständen gemeinsam sich verändern. Gemäß dynamischer Skalierung wird der Wert der Parameter durch den erwarteten Bereich der Datenmenge, die zur irgendeiner vorgegebenen Zeit auftritt, bestimmt. Beispielsweise nehmen im Endzustandsbeobachter 250 in Fig. 22 die Parameter Γp&sub0;, Γp&sub1;, φp Cp und Ce in den Blöcken 2543, 2544, 2546, 2551 bzw. 2572 gemeinsam verschieden skalierte Sätze von Werten an, abhängig vom Wert der PES und Geschwindigkeitssignale. Ähnlich sind im integrierten Regler 270 in Fig. 24 der Skalarmultiplizierer f(P S(k)), K, Ki in den betreffenden Blöcken 2712, 2762 und 2746 dynamisch skaliert.
Der Vorteil einer dynamischen Skalierung wird besser verstanden durch die Erkenntnis, daß bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein digitaler Signalprozessor implementiert ist, welcher eine 16 Bit mit Ganzzahlarithmetik verwendet. Wörter mit 16 Bit Länge bieten eine adäquate Auflösung nur über einen gegebenen Bereich von gemessenen Werten, soweit wie sie Zahlen repräsentieren können, die von 0 bis 65,536w reichen. Wenn jedoch die Geschwindigkeits- und Positionsmessungen, die durch das ganze DSP-Regelsystem als ein Ganzes (Fig. 12) von Bedeutung sind, Werte annehmen, welche den dynamischen Bereich überschreiten, der nur mit 16 Bit repräsentiert werden kann. Ein Prozessor mit größerer Wortlänge könnte verwendet werden; dies würde jedoch zu höheren Kosten führen. Es könnte jedoch alternativ Fließkommaarithmetik angewendet werden; die Verwendung von Fließkommaarithmetik ist jedoch wesentlich teurer. Deshalb vereinigt die Erfindung die Geschwindigkeit und Einfachheit von Ganzzahiarithmetik mit dem Vorteil der Genauigkeit, die aus einem erweiterten dynamischen Bereich von Parameterwerten folgt.
Erfindungsgemäß ist eine Vielzahl (vorzugsweise drei) Auflösungsmodi vorgesehen: Feinauflösungsmodus, Mittelauflösungsmodus und Grobauflösungsmodus. Die obenstehende Liste von Parametern kann daher drei verschiedene Sätze von Werten annehmen: Feinauflösungswerten, Mittelauflösungswerten und Grobauflösungswerfen. Jeder verschieden Satz von Werten entspricht einem der Auflösungsmodi. Der Mitteiauflösungsmodus kann in Linear- und Nichtlinearmodus für bestimmte Zwecke aufgeteilt werden, wie in Fig. 15 dargestellt ist. Zu jeder gegebenen Zeit wird nur einer der drei Parametersätze in den erwähnten Funktionsblöcken verwendet, die in den Fig. 22 und 24 gezeigt sind. Die Wahl, welcher der drei Parametersätze gewählt wird, wird unter Bezugnahme auf die Größe des Positionsfehlersignals und des Geschwindigkeitsstatussignals getroffen. Zur Vereinfachung wird das Positionsfehlersignal zuerst für sich allein betrachtet. Wenn das Positionsfehlersignal anzeigt, daß der Kopf weniger als (Zum Beispiel) 0.08 Spur von der Zielspur entfernt ist, ist der Regler im Feinauflösungsmodus und der Feinauflösungsparametersatz ist in den erwähnten Blöcken in Fig. 22 und 24 verwendet. Wenn das Positions fehler Signal anzeigt, daß sich die Köpfe in einer Entfernung zur Zielspur von (zum Beispiel) zwischen 0.08 und 100 Spuren befinden, wird der Mittelauflösungsparametersatz in Fig. 22 und 24 verwendet. Wenn schließlich das Positionsfehlersignal eine Entfernung zur Zielspur von größer als (zum Beispiel) 100 Spuren anzeigt, wird der Grobauflösungsparametersatz in Fig. 22 und 24 angewendet.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Entscheidung, welcher Auflösungsparametersatz verwendet wird, auch in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit der Köpfe getroffen. Analog zu den zwei PES-Schwellen von 0.08 Spur und 100 Spuren werden zwei Geschwindigkeitsschwellen gewählt, welche die Grenzen zwischen drei Geschwindigkeitsbereichen definieren. Die zwei Schwellen legen fest, ob die Geschwindigkeit angibt, daß der Auflösungsmodus fein sein sollte (wenn weniger als die untere Schwelle), mittel (wenn zwischen den zwei Schwellen) oder grob (wenn die größer als die große Schwelle). Die Geschwindigkeitsschwellen können vom Fachmann auf der Grundlage des betreffenden Plattenlaufwerks, das in Betracht gezogen wird, ausgewählt werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Geschwindigkeitsschwellen in erster Linie entworfen, um bei dem DSP einen Überlauf aufgrund einer ganzen Zahl mit fester Länge zu verhindern. Die Geschwindigkeitsschwellen zum Eintritt in den Feinauflösungsmodus sind zwingend, um PESF vor Sättigung zu schützen nach dem Eintritt in den Große-Verstärkungsmodus (siehe Fig. 15). Daher wird die Entscheidung zum Umschalten zwischen Grob- und Feinauflösungsparametersätzen getroffen, wenn die Geschwindigkeit 37211 Spuren pro Sekunde übersteigt, unabhängig davon, ob die Köpfe beschleunigen oder verzögern. Die Geschwindigkeitsentscheidungsschwelle zum Eintritt in den Feinauflösungsmodus aus dem Mitelauflösungsmodus ist jedoch strenger als das, was es dem Feinauflösungsmodus erlaubt, in den Mittelauflösungsmodus erregt zu werden. Insbesondere wird der Mittelauflösungsmodus zum Eintritt in den Feinauflösungsmodus bei Verzögerung durch 126 Spuren pro Sekunde erregt. Umgekehrt wird der Feinauflösungsmodus zum Eintritt in den Mittelouflösungsmodus bei Beschleunigung durch 590 Spuren pro Sekunde erregt. Selbstverständlich liegen andere Eintritts- und Austrittsschemata für die Auflösungsmodi im Rahmen der Erfindung.
Der "schlechteste Fall" des Positionsfehlersignalauflösungsmodus und des Geschwindigkeitsauflösungsmodus wird gewählt mit einer Abweichung in Richtung auf den gröberen Auflösungsmodus. Das heißt, wenn das Positionsfehlersignal anzeigt, daß die Position einen Feinauflösungsmodus unterstützt, aber die Geschwindigkeit zwischen der ersten und zweiten Geschwindigkeitsschwelle liegt (was anzeigt, daß ein Mittelauflösungsparametersatz verwendet werden sollte), besteht der "schlechteste Fall" in der Wahl des Mittelauflösungsparametersatzes. Auf diese Weise findet kein "Überfließen" bei den Beobachter- und den intergierten Reglerfunktionen mit Datenwerten statt, die größer als erwartet sind. Auf diese Weise wird der Wertebereich erhöht, welcher von dem DSP-Regler verarbeitet wird. Ohne dynamische Skalierung der erwähnten Parameter würde der DSP durch die Größe der Datenwörter begrenzt sein, und die Genauigkeit seiner Messungen und Berechnungen würde auf einem Kompromiß beruhen aufgrund der Sättigung und/oder von Quantisierungsfehlern bei extremen Datenwerten.
Fig. 30 veranschaulicht schematisch die dynamische Skalierung der oben beschriebenen Parameter. Genauer, das verarbeitet Positionsfehlersignal PSE' und die Geschwindigkeitsstatusvariable VEL gehen in den Positionsschwellendekoderblock 2830 bzw. den Geschwindigkeitsschwellendekoderblock 2832 ein. Diese Dekoderblöcke prüfen ihre betreffenden Eingangssignale und stellen ein Aktivsignal auf genau einen ihrer drei Ausgangspfade bereit, um anzuzeigen, ob das Eingangssignal innerhalb (1) der Feinauflösungsposition oder des Geschwindigkeitsbereichs, (2) die Mittelauflösungsmoduspositon oder des Geschwindigkeistbereiches oder (3) die Grobauflösungsmodusposition oder des Geschwindigkeitsbereiches fällt. Die Dekoder bestimmen, welcher ihrer drei betreffenden Pfade aktiviert werden soll, indem der Eingangswert mit den beiden Schwellen verglichen wird, welche die Grenzen zwischen den drei möglichen Auflösungsmodi festlegen.
Der Schlechteste-Fall-Modus-Auswahlblock 2834 überprüft die zwei aktiven Pfade von den Dekodern und wählt den "schlechtesten" Modus aus. Grobauflösung wird als schlechter angesehen als Mittelauflösung, was wiederum als schlechter angesehen wird als den Feinauflösungmodus. Block 2834 gibt seine Entscheidung aus, welche der zwei Auflösungsmodi schlechter ist, und zwar auf Pfad 2835. Verschiedenen Sätze von Werten von Parametern Γp&sub0;, Γp&sub1;, φp Cp und Ce in den Blöcken 2543, 2544, 2546, 2551 und 2572 (Fig. 22) und für Parameter wie Skalarmultipizierer f(P S(k)), K und Ki in den betreffenden Blöcken 2712, 2762 und 2746 (Fig. 24) werden in einem Grobauflösungsparametersatz-Speicher 2836, Mittelauflösungsparametersatz-Speicher 2837 bzw. Feinautlösungsparametersatz-Speicher 2838. Das "schlechteste Fall"-Auflösungsauswahlsignal auf Pfad 2835 legt fest, welcher Parametersatz in den Funktionsblöcken in den Fig. 22, 24 verwendet wird, was schematisch durch einen Parametersatzauswähler 2839 angezeigt ist. In der Praxis zieht man es vor, daß das "Schlechteste Fall"-Auswahlsignal nur auf einen bestimmten Ort in einer Tabelle zeigt, welche die entscheidenden Parametersätze enthält, damit der DSP eindeutig mitgeteilt wird, welcher der drei Parametersätze verwendet werden soll, wenn die Funktionen in den Funktionsblöcken in Fig. 22 und 24 ausgeführt werden.
Im Betrieb werden typischerweise die Parameter im Grobauflösungsparametersatz-Speicher 2837 im Mittelbereich eines Zugriffs verwendet. Schließlich werden im Feinauflösungsparametersatz-Speicher 2838 die Parameter während des abschließenden Bereich eines Zugriffs verwendet. Störungen, wie physikalische Erschütterungen oder Vibrationen, können dazu führen, daß das Schlechteste-Fall-Signal auf Pfad 2835 vorübergehend in einen schlechteren Auflösungsmodus übergeht, wie vorstehend beschrieben wurde.

Hoch-Pegel-Flußdiagramm

Fig. 13 ist ein Hoch-Pegel-Flußdiagramm, welches den Betrieb des digitalen Signalprozessors 110 angibt unter besonderer Bezugnahme auf das DSP-Regelsystem, welches in Fig. 12 gezeigt ist.
Wenn die Versorgung eingeschaltet wird oder bei einem Reset-Befehl, geht die Regelung vom Versorgung an/Resetblock 160 auf den Systeminitialisierungsblock 161 über. Während der Systeminitialisierung werden die DSP-System-Hardware- und RAM- als auch externe Peripheriegeräte initialisiert. Es wird auch ein Prüfsummenspeichertest des DSP-Programmspeichers durchgeführt. Alle anderen Initialisierungsroutinen, die für irgendein Ausführungsbeispiel erforderlich sind, werden zu dieser Zeit in Übereinstimmung mit bekannten Grundsätzen ausgeführt. Außerdem werden die im erfindungsgemäßen System in den Fig. 12 bis 30 gezeigten Parameter heruntergeladen. Anschließend geht die Regelung auf einen Block 167 über, welcher Teil einer Hauptschleife 164 ist, die die Blöcke 165, 166, 167, 168 umfaßt.
Im Block 167 prüft der DSP das Befehlsregister 162 (Fig. 1 B) nach einem Befehl vom Master. Zuerst prüft der DSP, ob der Befehl (gegebenenfalls) ein neuer Befehl ist. Wenn der Befehl kein neuer Befehl ist, dann geht die Regelung sofort auf Block 168 über. Wenn jedoch ein neuer Befehl vorhanden ist, wird er verarbeitet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Befehlsregister ein 16 Bit-Register. Die oberen vier Bit sind der Befehlscode, welcher später zur Adressierung einer Befehlssprungtabelle verwendet wird. Die Befehlssprungtabelle ist eine Tabelle mit Adressen, welche auf Anfangsorte von betreffenden Folgen von DSP-Befehlen verweist, welche diesen betreffenden Befehl ausführen. Die unteren 12 Bits des Befehlswortes sind Parameter zur Verwendung im betreffenden Befehl. Schließlich wird der Befehl in der Art einer Unterroutine ausgeführt, bevor die Regelung an Block 198 übergeht. Masterbefehle, welche für die Ausführung eines bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispieles wichtig erscheinen, werden unten genauer beschrieben.
Im Block 168 überprüft der DSP die Verfügbarkeit des Statusregisters 160 für den Empfang irgendeines Statusberichts von dem DSP. Wenn der Statuspuffer 160 nicht zur Verfügung steht, oder wenn kein Statuswort zu berichten ist, geht die Regelung sofort an den Beginn der Schleife zu Block 165.
Wenn jedoch der Statuspuffer zur Verfügung steht, ermittelt der DSP, ob der Nachführungsstatus "anhängig" ist. Der Nachführungsstatus ist ein Bericht darüber, zu welchem Grad der DSP glaubt, daß die Köpfe des Plattenlaufwerks die entsprechende Spur verfolgen. Der Nachführstatus ist "anhängig", wenn der DSP einen Nachführstatusbericht zur Weitergabe an den Master hat. In diesem Fall wird der Status an den Regler geschickt, und die Regelung geht auf Block 165 über.
Wenn der Nachführstatus nicht anhängig ist, dann bestimmt der DSP, ob ein Befehlsstatus anhängig ist. Ein Befehlsstatus ist der Bericht des DSP über die Ausführung eines zuvor vom Master erhaltenen Befehls durch den DSP. Wenn ein Befehlsstatus anhängig ist, wird er an den Master gesendet. Wenn er nicht anhängig ist, geht die Regelung auf Block 165 über.
Block 165 bezeichnet allgemein die Ausführung einer DSP-Regelroutine. Fig. 12 veranschaulicht die Regelroutine schematisch. Selbstverständlich können verschiedenen Parameter und Schaltersetzungen in Fig. 12 sich unterscheiden abhängig von Informationen im Servofeld, von vom Master empfangenen Befehlen und internen Variablen, die von einem Verlauf von Eingängen an das System abgeleitet werden. Es werden jedoch, allgemein gesagt, die verschiedenen Firmware-Blöcke, die in Fig. 12 gezeigt sind, in unmittelbarer Antwort auf das Auftreffen des Kopfes auf ein Servofeld ausgeführt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Blöcke, die in Fig. 12 gezeigt sind, in DSP-Firmware implementiert.
Nachdem die Regelroutine in Block 165 ausgeführt wurde, geht die Regelung auf Block 166 über. Im Block 166 werden Nachverarbeitungsroutinen ausgeführt. Die Nachverarbeitungsroutinen betrachten häufig die Ergebnisse der Regelroutine, die gerade ausgeführt wurde, und bestimmen eine geeignete Regelroutine, die während eines folgenden Durchlaufs der Schleife 164 ausgeführt werden soll. Zum Beispiel kann eine Nachverarbeitungsroutine auf der Grundlage eines Statusvariablenwertes und eines vorausgesagten Positionsfehlerwertes, die zum Ende der vorhergehenden Regelroutine berechnet wurden, festlegen, ob dieselbe oder eine neue Regelroutine während des nächsten Durchlaufs der Schleife 164 ausgeführt werden sollte.
Nachverarbeitungsroutinen überprüfen auch, ob eine Kalibrierung irgendeines Parameters notwendig ist. Wenn Kalibrierung notwendig ist, veranlaßt die Nachverarbeitungsroutine die Kalibrierung. Ferner ändern Nachverarbeitungsroutinen die "Schalter", die schematisch in Fig. 12 gezeigt sind, wie den Große-Verstärkung/Kleine-Verstärkungsschalter 2230 (Fig. 18A) und den integrierten Regelaufwand-Schalter 2748 (Fig. 24). Ferner definieren die Nachverarbeitungsroutinen Statuswörter, die gegebenenfalls über Statuspuffer 160 (Fig. 1 B) an den Master gesendet werden sollen.
Die Festlegung, welche Regelroutine oder welche Nachverarbeitungsroutine in einem folgenden Block 165 oder 166 ausgeführt werden soll, wird durch eine Auswahl eines "Regelvektors" oder eines "Nachverarbeitungsvektors" gemacht. Der hier verwendete Ausdruck "Vektor" bezeichnet einen Zeiger, welcher eine Routine angibt. "Vektor" kann auch allgemein verwendet werden zur Bezugnahme auf eine vollständige Routine, die genau angegeben ist. Es wird vorausgesetzt, daß das Ablaufdiagramm in Fig. 13 schematischer Natur ist und daß Abweichungen im veranschaulichten Programmablauf gemacht werden können, während man sich noch im Schutzbereich der Erfindung befindet. Wenn beispielsweise die Nachverarbeitungsroutine eine Notfallsituation festlegt (wie beispielsweise die Abweichung des Kopfes von der Mittelspur während eines Schreibvorgangs), kann sie Aktivitäten veranlassen, die zur Verhinderung des Weiterschreiben sofort ergriffen werden müssen, Aktivitäten, die ansonsten in den Blöcken 165 oder 167 beispielsweise enthalte wären. Daher Fig. 13 den Ablauf, wie er in der Mehrzahl der Servosammelperioden vorliegt, aber muß nicht in jedem Fall alle Anwendungen der vorliegenden Erfindung beschränken.
Fig. 13 demonstriert die Verwendung von modularen Blöcken des DSP-Codes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Während der Ausführung einer Regelroutine (165) kann eine bestimmt Nachverarbeitungsroutine zur unmittelbar anschließenden Ausführung bestimmt werden. Ähnlich kann während der Ausführung einer Nachverarbeitungsroutine (166) eine Regelroutine zur Ausführung in Block 165 während eines folgenden Durchlaufs der Schleife bestimmt werden. Der Master kann jedoch einen Befehl, welcher in Block 167 ermittelt wurde, ausgeben, welche die Regelroutine ändert, die zur Ausführung im nächsten Durchlauf bestimmt ist. Die modulare Natur der Blöcke des Codes gestattet eine schnelle Umleitung der Regelung als Antwort auf eine Vielzahl von Umständen.

Hoch-Pesel-Zeitverhalten

Fig. 14 veranschaulicht schematisch eine typische Spur T mit einer Reihe von Datenfeldern D1, D2, D3, die sich mit Servofeldern S1, S2, S3 abwechseln. Die Servofelder S1, S2, S3 sind vorzugsweise von dem genauer in Fig. 16 veranschaulichten Typ.
Fig. 14 hat auch ein Zeitverhaltendiagramm, welches mit der dargestellten Spur T überlagert ist, was die Übereinstimmung von DSP-Aktivitäten auf die Beaufschlagung des Kopfes mit Servospuren zeigt. Es wird insbesondere offensichtlich, daß die Hauptschleife 164 von Fig. 13 einmal pro Servofeld ausgeführt wird, wie in der Mehrzahl der Sammelperioden. Wenn ein Servofeld gelesen wird, wird die aktuell festgelegte Regelroutine ausgeführt entsprechend Block 165 (Fig. 13). Anschließend wird dann eine Nachverarbeitungsroutine ausgeführt entsprechend Block 166, die innerhalb der Regelroutine oder vor der Regelroutine festgelegt wurde. Anschließend wird das Befehlsregister nach Befehlen vom Master überprüft entsprechend Block 167. Schließlich wird eine Statuswort an den Ausgangspuffer ausgegeben, wenn es angemessen ist, entsprechend an Block 168.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Softwareroutine hinsichtlich der Ausführungsgeschwindigkeit optimiert, so daß der Status ausgegeben wird, rechtzeitig bevor ein folgendes Servofeld von den Köpfen beaufschlagt wird. Dies wird durch den Zwischenraum zwischen "Statusausgabe" und dem folgenden "Lesen S2" angezeigt. Die Ausführung der Schleife von Fig. 13 einschließlich der Regelroutine, Nachverarbeitung, Befehlseingabe und Sta tusausgabe wird für jede Beaufschlagung eines Servofeldes wiederholt. Es wird vorausgesetzt, daß dem in Fig. 14 veranschaulichten Zeitverhalten nicht in allen Sammelperioden gefolgt werden muß, aber es veranschaulicht die Funktion des DSP in den meisten Szenarien. Wenn zum Beispiel das Lesen eines Servofeld-Synchronisationspulses nicht frühzeitig entdeckt wird, dann wird keine solche Schleife ausgeführt. Eine an sich bekannte Wiedererfassungstechnik kann im Falle einer ausreichend großen Zahl von "verlorenen" Servofeldern ausgeführt werden.

Phasen einer typischen Zugriffs

Fig. 15 ist ein Diagramm, weiches verschiedenen Parameter, Modi und Funktionsarten während verschiedener Bereiche eines langen Zugriffs anzeigt. Genauer, die Grafik an der Oberseite von Fig. 15 veranschaulicht einen Referenzgeschwindigkeitsausgang von Block 2712 (Fig. 24) als Funktion der Zeit. Fig. 15 veranschaulicht auch die Rückkopplungsgeschwindgkeit VEL auf Pfad 251 (auch in Fig. 24). Wie der Fachmann leicht verstehen kann aufgrund der zugehörigen Beschreibung, nähert sich die Rückkopplungsgeschwindigkeit der nach unten abfallenden Referenzgeschwindigkeit an, vorzugsweise sobald wie möglich und mit minimaler Überschwingung. (In Fig. 15 ist die Überschwingung zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt). Der Unterschied zwischen der Referenzgeschwindigkeit und der Rückkopplungsgeschwindigkeit, im wesentlichen eine Fehlerfunktion ev auf Pfad 2715 (Fig. 24), nähert sich Null an, wenn der Kopf sich an die Mitte der Zielspur annähert.
Fig. 15 veranschaulicht auch das Große Verstärkung/Kleine Verstärkung-Signal auf Pfad 261 (Fig. 12) des Detektors des Einschwingfensters. Fig. 15 veranschaulicht Bereiche von Positionsfehlersignalen während aufeinanderfolgender Zeitperioden, die den Geschwindigkeitskurven in der Grafik im oberen Bereich von Fig. 15 entsprechen. Ferner ist der Auflösungsmodus im Übergang von der Grobauflösung zur Mittelauflösung demonstriert, und schließlich die Feinauflösung, wenn sich der Kopf der Mitte der Zielspur annähert, was die Verwendung von verschiedenen Parametersätzen in der DSP-Firmware ermöglicht. Fig. 15 veranschaulicht auch, wenn die PES-Fenster (Integrator, Lesen, Schreiben, niedrige/hohe Verstärkung) durch Einschwingfenster-Detektoren in Block 269 (Fig. 12) bestimmt werden. Fig. 15 veranschaulicht, wenn der Grob-Statische-Fensterblock 2420 und der Fein-Dynamische-Fensterblock 2430 (Fig. 20A) zur Bestimmung des verarbeiteten, gemessenen Positionsfehlersignals PES' (k) beitragen. Fig. 15 veranschaulicht, wenn die PESt-Messung während PES-Bestimmungen ignoriert wird. Schließlich veranschaulicht Fig. 15 die Regelroutinen, welche während der aufeinander folgenden Perioden des Zugriffs aktiv sind. Fig. 15 wird wiedergegeben, um bevorzugte Zeitverhalten der Funktionen von verschiedenen Bereichen der DSP-Software zusammen darzustellen, wobei vorausgesetzt wird, daß Abweichungen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Ins Einzelne gehende Beschreibung von aufeinander folgenden Operationen

Die folgenden Abschnitte bieten Beschreibungen von aufeinander folgenden Operationen von verschiedenen bevorzugten Befehlsroutinen, Regelroutinen (einschließlich Unterroutinen und Fensterroutinen) und Nachverarbeitungsroutinen (einschließlich Kalibrierungsnachverarbeitungsroutinen). Diese Beschreibungen unterstützen die gezeigten Flußdiagramme zum Beispiel in Fig. 12 und die Figur, welche ihren Aufbau im einzelnen zeigen.

Flags

In den folgenden Beschreibungen erfolgt eine Bezugnahme auf verschiedene Flags. Zur Bezugnahme werden die folgenden Beschreibungen gegeben.
Das "Schreibflag" wird gesetzt, um anzuzeigen, daß der Kopf innerhalb des Schreibfensters (siehe Fig. 23A, 238, 23C) stabil positioniert ist.
Das "Schreibschutzflag" ist eine Hardwareregellinie, welches, wenn es gesetzt ist, verhindert, daß die Plattenlaufwerks-Hardware Daten auf die Plattenoberfläche schreibt. Allgemein wird das Schreibschutzflag gesetzt, wenn der Kopf nicht stabil innerhalb des Schreibfensters ist, wie oben durch das Schreibflag festgelegt ist.
Das "Leseflag" wird gesetzt, um anzuzeigen, daß der Kopf zuverlässig innerhalb des Lesefensters (Siehe Fig. 23A, 23B) positioniert ist.
Das "Außerspur-Flag" wird gesetzt, um anzuzeigen, daß der Kopf ein passendes Fenster, entweder das Schreibfenster oder das Lesefenster, verlassen hat.
Das "fehlerhafte-Abtastwert-Flag" wird gesetzt, um anzuzeigen, daß ein offensichtlich schlechter Abtastwert angetroffen wurde. Dieses Flag wird gesetzt, um genau ein solches Vorkommen anzuzeigen, das heißt, während einer einzigen Erfassungsperiode. Allgemein wird dieses Flag während aufeinander folgender Erfassungsperioden geprüft. Wenn der folgende Abtastwert als ein schlechter Abtastwert bestimmt wird, weiß der DSP, daß zwei aufeinander folgende, offenbar schlecht Abtastwerte gelesen wurden, und erlaubt eine entsprechende Antwort.

Befehlsroutinen

Verschiedene Befehle vom Master werden nun diskutiert, nämlich zur Veranschaulichung eine bevorzugte erfindungsgemäße Operation des DSP.
Die folgenden Diskussionen setzen voraus, daß der DSP einen Befehl vom Master erhalten hat, in Übereinstimmung mit Block 167 (Fig. 13). Kurz vor dem Ende der meisten Befehlsroutinen wird das Befehlsstatuswort auf einen bestimmten Wert gesetzt, um beispielsweise die Vervollständigung eines nicht vollständigen Befehls anzuzeigen. Es wird angenommen, daß, wenn der Status zur Ausgabe auf den Statuspuffer 160 (Fig. 1B) gesetzt ist, der Befehlsstatus "anhängig" gesetzt wird, analog zum anhängigen Status, wie er oben beschrieben wurde. Derartige kleinere "Buchhaltungs"aufgaben, die vom Fachmann leicht implementiert werden können, werden von der folgenden Beschreibung zur Verkürzung ausgelassen.
Allgemein können die folgenden Routinen aus jeder anderen Routine bei Bedarf aufgerufen werden. Die Beschreibungen dabei legen häufig fest, daß die "Regelung zur Hauptschleife zurückkehrt" in der Annahme, daß im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine derartige Routine höchstwahrscheinlich aus der Hauptschleife aufgerufen wird. Es wird jedoch angenommen, daß bei Aufruf aus einer Routine und nicht aus einer Hauptschleife die Regelung zu der aufrufenden Routine zurückkehren würde und nicht zur Hauptschleife. Wenn ferner gesagt wird, daß die Regelung entweder zur Hauptschleife oder zur aufrufenden Routine zurückkehrt, die Routine als beendet angesehen wird und keine weitere Verarbeitung in diesem Aufruf der Routine erfolgt.

FALSCHER BEFEHL

Wenn der DSP einen Befehl erhält, der ungültig, unzulässig oder aus einem bestimmten Grund nicht erkennbar ist, wird FALSCHER BEFEHL ausgeführt. Ein Befehl zur Suche einer Spur, welche beispielsweise nicht existiert, ist ungültig. Ähnlich verursacht ein Befehl, welcher einen Befehlscode aufweist, der nicht irgendeinem Befehl entspricht, daß diese Routine ausgeführt wird. Die Routine selbst umfaßt das Setzen des Befehlsstatus zu "FALSCHER BEFEHL" und Rückkehr zur Hauptschleife.

KOPFAUSWAHL

Wenn dieser Befehl empfangen wird, legt der DSP fest, ob der DSP mit der Durchführung einer anderen Aufgabe beschäftigt ist oder ob die im Befehlsparameter ausgewählte Kopfzahl ungültig ist. Wenn eine dieser Bedingungen zutrifft, wird die FALSCHER BEFEHL-Routine vor der Rückkehr in die Hauptschleife ausgeführt.
Wenn jedoch keine dieser Bedingungen vorliegt, wählt der DSP einen neuen Kopf aus einer Vielzahl von Köpfen im Plattenlaufwerk aus. Der DSP setzt den Nachführungsstatus zurück (welcher den Grad angibt, zu welchen ein Kopf seine Zielspur verfolgt). Der Kleine-Verstärkungs-Modus wird begonnen in der Annahme, daß die Auswahl eines anderen Kopfes eine Verschlechterung bei der Spurverfolgungsleistung in Bezug auf den neuen Kopf erzeugt, im Vergleich zu dem Kopf, der früher ausgewählt war. Ferner werden die Nachschwingzähler zum Bestimmen der Nachschwingfenster in den Nachschwingfenster-Detektoren 260 (Fig. 12) initialisiert. Schließlich werden die Regelvektoren für den Durchlauf der folgenden Regelroutine in Block 165 und der Nachverarbeitungsvektor für den Durchlauf der folgenden Nachverarbeitungsroutine ausgewählt. Insbesondere wird ein Wenig-Verstärkungs-Verfolgungsvektor (unten beschrieben) als eine folgende Regelroutine ausgewählt, und der NACHSCHWING-NACHVERARBEITUNGSVEKTOR wird für die nachfolgende Nachverarbeitungsroutine ausgewählt. Nach der Auswahl der Regel- und Nachverarbeitungsvektoren kehrt der DSP in die Hauptschleife (Fig. 13) zurück.

SCHNELLE KOPFAUSWAHL

Die SCHNELLE KOPFAUSWAHL-Befehlsroutine speichert einfach den nächsten auszuwählenden Kopf, wie vom Master befohlen. Die SCHNELLE KOPFAUSWAHL-Routine speichert vorab den Kopf, welcher die Suche ausführen soll, und vermeidet auf diese Weise die Ausführung der KOPFAUSWAHL-Routine vor dem aktuellen Zugriffsbefehl. Der Befehlsstatus wird gesetzt, um die "schnelle Kopfauswahl" zu vervollständigen. Selbstverständlich wird die FALSCHER BEFEHL-Routine ausgeführt, wenn der vom Master ausgewählte Kopf ungültig ist.

ZUGRIFF

Der Zugriffbefehl fegt zuerst fest, ob der DSP mit der Ausführung einer anderen Ausgabe beschäftigt ist oder ob die Spurnummer eine ungültige Auswahl ist. In jedem Fall geht die Regelung zur FALSCHER BEFEHL-Routine über, nach welcher die Regelung zur Hauptschleife zurückgegeben wird. Wenn jedoch der DSP nicht mit der Ausführung einer anderen Aufgabe beschäftigt ist und die Spurnummer gültig ist, setzt der DSP den Nachverarbeitungsvektor um anschließend die Nachschwingungs-Routine durchzuführen. Auf diese Weise wird der Nachschwingungs-Nachverarbeitungsvektor nachfolgend auf jeden Vorgang ZUGRIFF, KURZER ZUGRIFF oder GERINGE VERSTÄRKUNUGSNACHFÜHRUNG-Regelroutine (unten beschrieben) ausgeführt.
Dann wird der Nachführungsstatus zurückgesetzt, was anzeigt, daß sich der Kopf nicht länger auf der gewünschten Spur befindet. Das Powerverstärker-Sättigungsmodell 2510 (Fig. 21A) wird initialisiert vor dem Zugriff. Entsprechende Flags werden in der Weise gesetzt, daß sie den Einzelspurzugriffsmitkopplungskompensator (Fig. 24) auswählen oder nicht auswählen, was auf der Grundlage des Unterschieds zwischen der gegenwärtigen Spur und der gewünschten Spur erfolgt. Ein Schreibschutzflag wird gesetzt, um ein Überschreiben von vorher vorhandenen Daten auf der Platte zu verhindern. Der Schalter 2748 am Ausgang des Integrators 2740 (Fig. 24) wird geöffnet, wenn es sich beim Zugriff nicht um einen Einzelspurzugriff handelt, um überlagerte Wirkungen im Integrator während Zugriffen von länger als einer Spur zu vermeiden. Die dynamisch skalierbaren Parameter werden auf der Grundlage der Länge des Zugriffs skaliert. Schließlich wird der Regelungsvektor entweder auf ZUGRIFF oder auf KURZER ZUGRIFF abhängig von der Länge des Zugriffs gesetzt.
Wenn der Zugriff ein KURZER ZUGRIFF ist (kleiner als beispielsweise 100 Spuren), dann endet die ZUGRIFF-Regelungsroutine, wobei die Regelung auf die Hauptschleife übergeht. Wenn es sich jedoch um einen langen Zugriff handelt, geht die Regelung sofort auf die Regelungsroutine über, was durch den Regelungsvektor angezeigt ist, mit der Maßgabe, daß bei längeren Zugriffen ein genaues Zeitverhalten nicht so entscheidend ist wie ein Frühstart. Während langer Zugriffe gibt es für längere Zeit Gelegenheit zur Korrektur irgendwelcher Ungenauigkeiten im Steuerungsversuch.

LADEN DER KÖPFE (MIT SCHNELLER KOPFASUWAHL)

Die LADEN DER KÖPFE-Befehlsroutine stellt zuerst sicher, daß das Stellglied geparkt ist und daß der ausgewählte Kopf gültig ist. Wenn keine dieser zwei Bedingungen erfüllt ist, dann wird die FALSCHER BEFEHL-Routine ausgeführt, bevor zur Hauptschleife zurückgekehrt wird. Der Hauptteil der LADEN DER KÖPFE-Befehlsroutine beginnt mit der Auswahl des neuen Kopfes, welcher während der zuvor ausgeführten SCHNELLER KOPF-Befehlsroutine gespeichert wurde. Ein Anfangsbiasstrom wird gesetzt, welcher das Stellglied auf den Außendurchmesser weg von der Parkposition vorspannt. Der Zugriffsstatus wird gelöscht, was anzeigt, daß sich der bestimmte Kopf außerhalb aller Fenster befindet. Der Regelungsvektor wird in eine Routine gesetzt, welche dazu führt, daß kein Regelungsaufwandausgang am DAC 114 vorhanden ist, so daß keine der schematisch in Fig. 12 dargestellten Routinen ausgeführt wird. Schließlich wird der Nachverarbeitungsvektor gesetzt, um die LADEN DER KÖPFE-Nachverarbeitungsroutine, die unten beschrieben ist, zu setzen. (Die LADEN DER KÖPFE-Nachverarbeitungsroutine enthält den Code, welcher tatsächlich in den DAC schreibt.) Anschließend kehrt die Regelung in die Hauptschleife zurück.

PARKEN DER KÖPFE (MIT SCHNELLER KOPFASUWAHL)

Die PARKEN DER KÖPFE-Befehlsroutine legt fest, ob der ausgewählte Kopf gültig ist, wobei in diesem Fall die FALSCHER BEFEHL-Routine ausgeführt wird. Unter der Annahme, daß der ausgewählte Kopf gültig ist, wird die gewünschte Spur auf 1300 gesetzt (was eine Spur innerhalb des Innendurchmessers (ID) der Platte angibt). Der Nachverarbeitungsvektor wird auf PARKEN DER KÖPFE gesetzt, was nachstehend beschrieben ist. Anschließend wird in die ZUGRIFF-Befehlsroutine eingetreten an einem Punkt, wo der Nachführungsstatus rückgesetzt wird, wobei die nachfolgenden Operationen wie vorstehend beschrieben ausgeführt werden.

DOWNLOAD-KOEFFIZIENTEN

Die Kalibrierungswerte in den Kompensationsblöcken und die in verschiedenen Multipliziererblöcken, die im DSP-Regelungssystem gezeigt sind, werden in Tabellen im Random Access- Speicher (RAM) heruntergeladen, welche mit dem DSP in Verbindung stehen (oder sich bevorzugt im DSP befinden). Diese Befehlsroutine wird beispielsweise ausgeführt, nachdem das Plattenlaufwerk einen Sichere-Versorgung-Modus verläßt, in welchem die Inhalte der flüchtigen RAMs des DSP verloren wurden. Zu Beginn stellt die DOWNLOAD-KOEFFIZIENTEN-Befehlsroutine sicher, daß das Stellglied geparkt ist und daß die vom Master angegebene Datenblocknummer, die heruntergeladen werden soll, gültig ist. Wenn keine dieser zwei Bedingungen erfüllt ist, wird die FALSCHER BEFEHL-Roufine ausgeführt. Unter der Annahme, daß die Kriterien erfüllt sind, stellt der DSP eine Blockstartadresse und Blockzähler auf und sendet einen "Fertig zum Blockempfang"-Status über den Statuspuffer 160 (Fig. 1 B) zum Master. Dann empfängt der DSP den Parameterblock, welcher vom Master heruntergeladen wurde, und sendet danach eine "Schlußwort empfangen"-Statusanzeige an den Master. Auf diese Weise wird das Herunterladen der Koeffizienten vervollständigt, und die Regelung kehrt zur Hauptschleife (Fig. 13) zurück. UPLOAD-KOEFFIZIENTEN
In ähnlicher Weise wie die DOWNLOAD-KOEFFIZIENTEN-Befehlsroutine stellt die UPLOAD-KOEFFIZI- ENTEN-Befehlsroutine sicher, daß das Stellglied geparkt wird und daß die aufzuladende Blocknummer gültig ist, und erzeugt im anderen Fall die Ausführung der FALSCHER BEFEHL-Routine. Die Blockstartadresse und Blockzählung werden gesetzt, und ein "Fertig zum Blockaufladen"-Status wird an den Master gesendet. Der Block ist aufgeladen, nachdem der "Übertragung vollständig"-Status an den Master gesendet ist. Die UPLOAD-KOEFFIZIENTEN-Befehfsroutine wird bevorzugt unmittelbar, bevor die Versorgung unterbrochen wird, ausgeführt, beispielsweise während des Versorgungsstromspar-Modus, so daß die Rekalibrierung vermieden wird, welche ansonsten notwendig würde, nachdem die Versorgung wieder an das Plattenlaufwerk angelegt ist.

KALIBRIERUNG

Die KALIBRIERUNG-Befehlsroutine ermöglicht die Rekalibrierung von Parametern innerhalb verschiedener Funktionsblöcke. Zum Beispiel können der OFFSET-Korrekturkalibrierungsblock 2102 (Fig. 17A), Geringe-Verstärkungs-Normierungs-kalibrierungs-Block 2240 (Fig. 18A), Einzelspurzugriffsmitkopplungskalibrierungsblock 2720 (Fig. 24) und Mitkopplungsabweichungskalibrierungsblock 2750 (Fig. 24) kalibriert werden, wobei die Routinen verwendet werden, die aufgerufen werden, nachdem die aktuelle KALIBRIERUNG-Befehlsroutine aufgerufen wurde.
Zuerst bestimmt der DSP, ob er mit einer anderen Aufgabe beschäftigt ist. Wenn er beschäftigt ist, wird die FALSCHER BEFEHL-Routine ausgeführt, nach welcher die Regelung zur Hauptschleife zurückkehrt. Wenn jedoch der DSP nicht mit einer anderen Aufgabe beschäftigt ist, wird der Kalibrierungsbefehlsparameter vom Master decodiert, um den betreffenden Block zu bestimmen, welcher rekalibriert werden sollte.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die vorstehenden vier Blöcke diejenigen, welche rekalibrierfwerden können. Es liegt jedoch innerhalb des Grundgedanken der Erfindung, daß weniger als diese vier Böcke oder zusätzliche Blöcke zu diesen vier aufgelisteten Blöcken kalibriert werden können. In jedem Fall wird die passende Kalibrierungsroutine, von welchen eine unmittelbar anschließend beschrieben wird, ausgeführt, nachdem der DSP den Kalibrierungstyp-Parameter decodiert.

EINZELSPURZUGRIFFSMITKOPPLUNGSREGLER (2720)-KALIBRIERUNG

Diese Befehlsroutine setzt den Nachverarbeitungsvektor sofort in EINZELSPURZUGRIFFSMITKOPP- LUNG. Der Befehlsstatus wird gelöscht, so daß jeder bestehende Hinweis, daß ein früherer Befehl ausgeführt wurde, gelöscht wird. Der DSP wählt (beispielsweise) Kopf Null und die Zielspur zu Spur 100. Anschließend wird in die ZUGRIFF-Routine eingetreten an einem Punkt, wo der Zugriffsstatus rückgesetzt wird und folgende Operationen wie oben beschrieben ausgeführt werden.

EINGANGS-OFFSET-KALIBRIERUNG (2102)

Diese Kalibrierungsbefehlsroutine setzt zuerst den Nachverarbeitungsvektor zu OFFSET-KALIBRIE- RUNG wie unter beschrieben. Der Befehlsstatus wird gelöscht, und Kopf Null (zum Beispiel) wird ausgewählt. Die Offset-Akkumufierungsvariabfe wird gelöscht, und die Zielspur wird auf 20 gesetzt. Dann wird in die ZUGRIFFS-Befehlsroutine eingetreten an einem Punkt, wo der Spurverfolgungsstatus rückgesetzt wird, und folgende Operationen werden wie oben beschrieben ausgeführt.

GERINGE VERSTÄRKUNGS-NORMIERUNGS-KALIBRIERUNG (2240)

Der Nachverarbeitungsvektor wird auf GERINGE VERSTÄRKUNGS-NORMIERUNGS-KALIBRIERUNG gesetzt (wie unten beschrieben). Der Befehlsstatus wird gelöscht. Der DSP wählt einen Startkopf aus, beispielsweise Kopf Null, und wählt ferner eine Zielspur (zum Beispiel Vierzig) und eine Maximalspur (zum Beispiel 760). Der A + B-Akkumulator wird gelöscht, und ein Zeiger wird gesetzt zur Anzeige einer Stelle in einer Tabelle von linearen Gleichungen, wobei die Stelle eine Funktion von Kopf und Zone ist. Ein Meßwertzähler wird auf einen Anfangswert gesetzt. Dann wird der Regelungsaufwand zu Kalibrierungszwecken um ein Dezibel verringert, wobei die Verringerung irgendeines passenden Parameters im DSP-Regelungssystem erreicht wird. Anschließend wird in die Zugriffsbefehlsroutine eingetreten an eine Stelle, wo der Spurverfolgungsstatus zurückgesetzt wird, und anschließende Operationen werden wie oben beschrieben durchgeführt.

MITKOPPLUNGSABWEICHUNGSKALIBRIERUNG (2750)

Der Nachverarbeitungsvektor wird auf ABWEICHUNGSKALIBRIERUNG gesetzt, wie nachstehend beschrieben. Der Befehlsstatus wird gelöscht, um eine falsche Anzeige zu verhindern, daß ein Befehl ausgeführt wurde. Der Akkumulator zur Durchschnittsbildung der Vorspannungskräftevariablen wird gelöscht, und der Meßwertabwärtszähler, welcher die zur Durchschnittsbildung vorgesehene Zahl der Abtastwerte anzeigt, wird intialisiert. Die Datenmusterzeiger, welche die Datenmuster zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser angeben, werden initialisiert. Schließlich wird die Anfangsspuradresse gewählt. Dann wird in die ZUGRIFFS-Befehlsroutine eingetreten an einem Punkt, wo der Spurverfolgungsstafus rückgesetzt wird, und folgende Operationen werden wie oben beschrieben ausgeführt.
Die unmittelbar vorstehend beschriebenen Befehlsroutinen werden als Teil des Blocks 167 (Fig. 13) ausgeführt. Mit wenigen Ausnahmen, die genau bezeichnet sind, geht die Regelung in den Abtaststatusblock 168 über, in welchem ein Statusbericht über den Statuspuffer 160 (Fig. 1B) an den Master gesendet wird. Nach einer nächsten Servofeld-Meßwertaufnahme (in Fig. 14 darge stellt) wird eine Überprüfungsroutine, die vom einem Regelung-aktiv-Vektor bestimmt wird, im Block 165 (Fig. 13) ausgeführt. Wichtige Regelungsroutinen werden als nächstes beschrieben.

Regelungsroutinen

Fig. 12 veranschaulicht schematisch die Software, die während der Regelungsroutinen ausgeführt werden kann. Für den Zweck dieses Abschnitts werden vier Regelungsroutinen beschrieben, welche den aufeinander folgenden in Fig. 15 aufgelisteten Regelungsroutinen entsprechen. Die vier Regelungsroutinen werden nacheinander während eines Zugriffs von einem Quellort zur einer Zielspur aufgerufen, wobei für die aufeinander folgende Ausführung angenommen wird, daß keine Störungen von außen (wie eine physikalische Erschütterung) das System stören. Es wird angenommen, daß im Fall einer solchen Störung der Spurverfolgungssensor, welcher den Abstand zwischen dem aktuellen Ort des Kopfes und der Zielspur mißt, einen Sprung von einer Routine in eine vorher ausgeführte Routine hervorrufen kann. Es sollte angemerkt werden, daß die unten beschriebenen vier Routinen alle von den in Fig. 12 beschriebenen Funktionsblöcken und Unterblöcken davon ausgeführt werden. Der Unterschied in der Funktion zwischen den vier Routinen kommt zum Beispiel vom Unterschied in der Verstärkung des Systems von Fig. 12, dem Unterschied in der Auslösung und dem entsprechenden Unterschied in den Parametern, die dynamisch skaliert werden, Unterschieden in der Funktion der Einschwingfenster-Detektoren 260 und Integritätstester 240, alles wie in Fig. 15 angegeben ist. Fig. 12 stellt ein umfassendes System dar, welches die Durchführung sowohl von Spurnachführung und Zugriff erlaubt ohne separate Spurnachführungs- und Zugriffsregler.

Die ZUGRIFF-Regelunpsroutine

Die ZUGRIFF-Regelungsroutine beginnt mit dem Setzen des Analog/Digital-Wandlers auf geringe Verstärkung. Dann gibt der DSP die Rohmeßwerte vom Analog/Digital-Wandler ein und verarbeitet sie. Zur dieser Zeit ist der Wert PESF bekannt.
Als nächstes stellt der DSP das Vorhandensein eines zeitrichtigen Synchronisationssignals fest. Beim Vorhandensein eines guten Synchronisationssignals wird die Messung entsprechend einem "Bits pro Spur-Multiplizierer" skaliert, um die Messungen in Einheiten von "Bits" zu bringen, und anschließend wird die GROB-STATISCH-FENSTER-Unterroutine, die unten beschrieben wird, ausgeführt. Wenn das Synchronisationssignal nicht gefunden wurde oder wenn es sich um ein schlechtes Synchronisationssignal handelte, werden der Skalierungsschritt und die Ausführung der GROB-STATISCH-FENSTER-Unterroutine übersprungen.
Der DSP berechnet dann die Ausgangsgleichungen des Beobachters X(k). Auf der Grundlage der vorausgesagten Positions- und Geschwindigkeitszustände einschließlich X(k) erzeugt der DSP die Referenzgeschwindigkeit und Regelungsaufwand u(k). Der DSP gibt den Regelungsaufwand an den Digital/Analog-Wandler 114 (Fig. 1B) aus nach einer passenden Skalierung. Anschließend werden die Beobachter-Update-Gleichungen berechnet.
Der DSP bestimmt dann, ob die Köpfe nahe genug an der Zielspur sind, um die Auflösung von der Grobauflösung zur Mittelauflösung zu verändern. Wenn die Köpfe nahe genug an der Zielspur sind, ersetzt der DSP die Grobauflösungsparameter durch Mittelauflösungsparameter uns setzt den Regelungsvektor auf KURZER ZUGRIFF, was unten beschrieben wird. Unabhängig davon, ob der Kopf nahe genug an der Zielspur ist, berechnet der DSP vorab den Geringe-Verstärkungs-Normierungsfaktor (2240, Fig. 1 2) und den Mitkopplungsabweichungsfaktor für Block 2750 (Fig. 24). Die Regelung kehrt zur Hauptschleife zurück, so daß die EINSCHWING-Nachverarbeitungsroutine ausgeführt werden kann.

Die KURZER ZUGRIFF-Regelungsroutine

Die KURZER ZUGRIFF-Regelungsroutine beginnt mit dem Setzen des Analog/Digital-Wandlers auf niedrige Verstärkung und durch Erfassen und Verarbeiten der Rohmeßwerte daraus. Die Messung wird skaliert, und die GROB-STATISCH-FENSTER-Unterroutine (unten beschrieben) wird ausgeführt. Die Ausgangsgleichungen des Beobachters werden berechnet.
Dann bestimmt der DSP in Übereinstimmung mit Fig. 25, ob das Positionsfehlersignal im Linearbereich ist. Wenn das PES im Linearbereich ist, wird der Regelungsvektor auf NIEDRIGE VERSTÄR- KUNG-SPURVERFOLGUNG gesetzt, und die Regelung geht in die NIEDRIGE VERSTÄRKUNG-SPUR- VERFOLGUNG-Regelungsroutine über an einem Punkt, an welchem der lineare Regelungsaufwand erzeugt wird.
Wenn jedoch das Positionsfehlersignal noch nicht im linearen Bereich ist, werden die Referenzgeschwindigkeit und Regelungsaufwand u(k) erzeugt in Übereinstimmung mit dem Zwischenzugriffslängenkompensator 2760 (Fig. 24). Der Regelungsaufwand wird passend skaliert und an den Digital/Analog-Wandler zur Regelung der Anlage ausgegeben. Die Update-Gleichungen des Beobachters werden dann berechnet.
Der DSP ermittelt dann, ob der Kopf zu weit von der Zielspur für die KURZER ZUGRIFF-Regelungsroutine weg ist. Wenn die Zielspur aus irgendeinem Grund zu weit weg vom aktuellen Ort des Kopfes ist, werden die PES- und VEL-Zustände passend skaliert auf der Grundlage des aktuellen Auflösungsmodus (grob, mittel oder fein), und der Regelungsvektor wird auf die ZUGRIFF-Regelungsroutine gesetzt. In jedem Fall berechnet der DSP vorab den Geringe-Verstärkungs-Normierungsfaktor und die Mitkopplungsabweichungsmenge, bevor sie in die Hauptschleife zurückkehrt.

Die GERINGE VERSTÄRKUNG-SPURVERFOLGUNGS-Reaelungsroutine

Diese Regelungsroutine wird für Mittelauflösung, lineare Regelung während geringer Verstärkungs-Spurverfolgung verwendet. Zuerst wird der Analog/Digital-Wandler auf geringe Verstärkung gesetzt, und der Rohmeßwertausgang daraus wird eingegeben. Meßwertintegritätstest werden durchgeführt in Übereinstimmung mit der Messungsskalierung, GROB-STATISCH-FENSTER und FEIN-DYNAMISCH-FENSTER, wie in Fig. 20A gezeigt. Dann werden die Beobachter-Ausgangsgleichungen berechnet.
Als nächstes bestimmt der DSP, ob das Positionsfehlersignal im linearen Bereich ist, welcher von der Übertragungsfunktion bestimmt wird, die in Fig. 25 dargestellt ist. Wenn das Positionsfehlersignal nicht im linearen Bereich ist, wird der Regelungsvektor auf KURZER ZUGRIFF gesetzt, und es wird in die KURZER ZUGRIFF-Regelungsroutine eingetreten an einem Eintrittspunkt, der mit der Erzeugung der Referenzgeschwindigkeit und des Regelungsaufwands beginnt.
Wenn sich das Positionsfehlersignal im linearen Bereich befindet, bleibt die Regelung in der GE- RINGE VERSTÄRKUNG-SPURVERFOLGUNG-Regelungsroutine. Der Regelungsaufwand, welcher ein linearer Regelungsaufwand ist, wird erzeugt. Der Regelungsaufwand wird passend skaliert und auf den Digital/Analog-Wandler ausgegeben. Dann werden die Update-Gleichungen des Beobachters berechnet.
Die Fensterfunktionen werden dann ausgeführt, jede in einer Art, die mit den Fig. 23A, 23B und 23C konsistent ist. Das Integratortenster, das Lesefenster, das Schreibfenster und das Große-Verstärkungsfenster werden berechnet. Schließlich wird der Geringe Verstärkungs-Normierungsfaktor vorausberechnet, bevor die Regelung zur Hauptschleife übergeht zur Ausführung einer passenden Nachverarbeitungsroutine (normalerweise die EINSCHWING-Nachverarbeitungsroutine).

GRÖßE VERSTÄRKUNG-SPURVERFOLGUNG-Reaelungsroutine

Die GROßE VERSTÄRKUNG-SPUR VERFOLGUNG-Regelungsroutine wird für die hohe Auflösung, lineare Regelung während Spurverfolgung mit hoher Verstärkung verwendet und stimmt mit dem Szenario überein, wenn der Kopf über der Mitte der Spur stabil positioniert ist.
Zuerst wird der Analog/Digital-Wandler auf große Verstärkung gesetzt, und der Rohmeßwertausgang daraus wird vom DSP empfangen. Die Meßwertintegritätstests werden durchgeführt in Übereinstimmung mit dem Grob-Statisch-Fenster-Berechner 2420 und Fein-Dynamisch-Fenster- Kalkulator 2430. Die Ausgangsgleichungen des Beobachters werden berechnet, und der lineare Regelungsaufwand u(k) wird erzeugt, skaliert und an den Digital/Analog-Wandler ausgegeben. Die Update-Gleichungen des Beobachters werden berechnet, und die LESEFENSTER-, SCHREIB- FENSTER- und GERINGE VERSTÄRKUNGS-FENSTER-Routinen werden ausgeführt. Da das Integratorfenster relativ groß ist, braucht die Integratorfensterroutine nicht aufgerufen zu werden.
Schließlich berechnet der DSP den gering Verstärkungs-Normierungsfaktor voraus, bevor die Regelung in die Hauptschleife zur Ausführung einer geeigneten Nachverarbeitungsroutine zurückkehrt (normalerweise die ZUGRIFF-Nachverarbeitungsroutine).

UNTERROUTINEN

Die Regelungsroutinen rufen üblicherweise verschiedene Unterroutinen auf, welche Funktionen auf niedrigerem Niveau implementieren.
Wenn zum Beispiel jedesmal das Regelungssystem von Fig. 12 aufgerufen wird, wird die Servoerfassung und der Test des Zeitverhaltens ausgeführt. In diesem Block 205 wird die Erfassungsperiode gemessen, indem die Zeit bestimmt wird, welche vergangen ist, seit das ganz zuletzt bestätigte Servofeld gelesen wurde. Es ist möglich, daß der Eingangserfassungsschaltkreis fälschlicherweise ein Servofeld ermitteln kann, wenn der Kopf tatsächlich auf das folgende Servofeld noch nicht zugegriffen hat. In diesem Fall verhindert der Servoerfassungszeitverhaltentest 205 die Ausführung des Restes des Funktionsblockes in Fig. 12 und kehrt zurück, um ein Servofeld innerhalb eines erwarteten Zeitfensters nach dem zuvor bestätigten Servofeld zu erwarten.
Alternativ dazu kann das Zeitfenster, innerhalb dessen der Nachweis des folgenden Servofelds erwartet wird, ohne einen solchen Nachweis vorübergehen. Ein solches Auftreten wird normalerweise durch das Nicht-Auftreten eines Synchronisationsfeldes innerhalb eines erwarteten Zeitfensters festgestellt. In diesem Fall kann das System ein "Dummy"-Synchronisationssignal erzeugen, um es den Funktionsblöcken in Fig. 12 zu gestatten, im "Freilauf"-Modus ausgeführt zu werden, in welchem die Servoregelung auf der Grundlage von Voraussagen vom Gesamtzustandsbeobachter 250 arbeitet.
Ähnlich müssen am Ausgang der DSP Routinen dazu verwendet werden, den Regelungsaufwand u(k) an den Digital/Analog-Wandler DAC auszugeben. Im Fall, daß das DAC-Eingangswort kleiner ist als die Potentialgröße u(k), muß u(k) geklemmt werden, um einen Überlauf des DAC zu verhindern. In diesem Fall würde Fig. 24 modifiziert, so daß der Ausgang des Addierers 2766 durch einen Klemmblock hindurchgeht, bevor er als u(k) ausgegeben wird. Das erste Regelungsaufwand-Zwischensignal u'(k) wird dann als u(k) minus des Regelungsaufwands sowohl auf dem Pfad 2749 als auch dem Pfad 2751 bestimmt. In diesen Situationen, wenn der ausgegebene Regelungsaufwand geklemmt wird, muß auch das Leistungsverstärkersättigungsmodell passenderweise skaliert werden. Wie von Fachleuten leicht verstanden wird, hängen diese Unterroutinen in hohem Maß von dem Analog/Digital- als auch Digital/Analog-Wandlern ab, die am Eingang und Ausgang des digitalen Signalprozessors angeordnet sind. Das niedere Niveau dieser Funktionen zeigt jedoch, daß ihre Implementierung deutlich innerhalb der Fähigkeit dieser Fachleute liegt, abhängig von der Wahl der Wandler.
Die bevorzugte GROB-STATISCH-FENSTER-Routine, gezeigt als Block 2420 (Fig. 20A), arbeitet folgendermaßen.
Zuerst wird der Absolutwert der Differenz zwischen dem linear erweiterten Positionsfehlersignal PESLE und dem vorausgesagten Positionsfehlersignal PESP ermittelt. Wenn der Absolutwert kleiner ist als ein vorgegebener geklemmter Wert, wird das Spurerfassungsflag gelöscht (vorausgesetzt, es war in einer früheren Erfassungsperiode gesetzt), ein Spurerfassungszähler wird auf einen Anfangswert gesetzt, und die Regelung geht in die aufrufende Routine zurück.
Wenn jedoch der ermittelte Absolutwert nicht kleiner ist als der geklemmte Wert, legt der DSP fest, ob das Spurerfassungsflag in einer vorausgehenden Erfassungsperiode gesetzt wurde. Wenn das Spurerfassungsflag gesetzt ist (was anzeigt, daß der aktuelle Meßwert der zweite Spurmeßwerfin einer Reihe ist), kehrt die Regelung umgehend in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch das Spurerfassungsflag nicht gesetzt ist, wird der Beobachter während dieser Erfassung als offener Kreis betrieben, wobei PES dem vorausgesagten PES-Wert, PESP, gleichgesetzt wird. Dann wird der Spurerfassungszähler dekrementiert und auf Ablauf geprüft. Wenn der Spurerfassungszähler nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung umgehend in die aufrufende Routine zurück. Wenn die Spurerfassung abgelaufen ist, werden das Spurerfassungsflag und der Spurerfassungszähler gesetzt, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt.
Kurz, der Zweck derjenigen Schritte, welche mit der Bestimmung anfangen, ob das Spurerfassungsflag gesetzt ist, liegt darin, sicherzustellen, daß der vorausgesagte Wert PESp nur einige bestimmte Male (zum Beispiel fünfmal) verwendet wird; Danach sollte der gemessene Wert PESE verwendet werden unter der Annahme, daß die ursprünglich auf Verdacht gemessenen Werte tatsächlich richtig sind und die vorausgesagten Werte nicht länger die wahre Position des Kopfes verfolgen.
Die bevorzugte FEIN-DYNAMISCH-FENSTER-Routine, die als Block 2430 (Fig. 20A) dargestellt ist, arbeitet wie folgt. Zuerst ermittelt der DSP, ob der Absolutwert der Differenz zwischen dem Positionsfehlersignal minus dem vorausgesagten Wert PESP kleiner ist als ein geklemmter Wert. Wenn der Absolutwert dieser Differenz kleiner ist als der Klemmwert, dann wird das Spurerfassungsflag gelöscht, und der Spurerfassungszähler wird gesetzt, bevor sofort in die aufrufenden Routine zurückgekehrt wird. Wenn jedoch der Absolutwert der Differenz nicht kleiner ist als der geklemmte Wert, legt der DSP fest, ob das Spurerfassungsflag während einer vorausgehenden Erfassungsperiode gesetzt ist. Wenn das Spurerfassungsflag gesetzt ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück.
Wenn jedoch das Spurerfassungsflag nicht gesetzt ist, dann wird der Ausgang des Fein-Dynamisch-Fenster-Berechners PES&sub2; gleichgesetzt mit einem vorausgesagten Status PESP ± dem Klemmwert, der gemäß Fig. 20B ermittelt wurde. Der Spurerfassungszähler wird dekrementiert und auf Ablauf geprüft. Wenn der Spurerfassungszähler noch nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch der Spurerfassungszähler abgelaufen ist, werden das Spurerfassungsflag und der Spurerfassungszähler gesetzt, und die Regelung kehrt in die aufrufende Routine zurück. Diese Routine stellt sicher, daß der vorausgesagte Wert nur für eine bestimmte Zahl von Erfassungsperioden verwendet wird, die vom Spurerfassungszähler ermittelt werden, bevor der gemessene Wert PESE an seiner Stelle ausgewählt wird.

EINSCHWING-FENSTER-ERMITTLUNGSROUTINEN

Die Einschwingfenster-Detektoren 260 wurden in allgemeinen Worten unter Bezugnahme auf Fig. 23B und 23C beschrieben. Um jedoch diese allgemeine Beschreibung zu unterstützen, erfolgt die nachfolgende Beschreibung von sequentiellen Methoden.

Das INTEGRATOR-Fenster

Das Intergator-Fenster bestimmt, wann der Schalter 2748 (Fig. 24) am Ausgang des integrierten Regelungsaufwandblockes 2740 offen oder geschlossen ist. Das heißt, dieses Fenster legt fest, ob der Ausgang des integrierten Regelungsaufwandblockes zu einer Bestimmung des Endregelungsaufwandes u(k) auf Pfad 112 beiträgt.
Zuerst legt der DSP fest, ob das Positionsfehlersignal außerhalb des "Hoch-Fensters" liegt. Hier bezeichnet der Begriff "Hoch-Fenster" eine Größe, die größer als x + (xHYsr/2) ist, wie in Fig. 23A gezeigt. Als Hintergrund, die PES kann außerhalb des Hoch-Fensters in frühen Teilen des Zugriffs liegen. Selbst wenn es kleiner ist als das Hoch-Fenster für einige Messungen, kann das Positionsfehlersignal über das Hoch-Fenster anwachsen, beispielsweise wenn das Plattenlaufwerk eine physikalische Erschütterung erhält.
Wenn das Positionsfehlersignal größer ist als das Hoch-Fenster, ist der Einschwing-Rechner zu seinem Anfangswert zurückgekehrt, der Schalter 2748 ist geöffnet, und die Integratorzustände, die gespeichert wurden, wenn die Köpfe in einem früheren Schreibfenster waren, werden nun neu in den Integrator geladen. Danach kehrt die Regelung in die aufrufende Routine zurück (KLEINE VERSTÄRKUNG-SPURVERFOLGUNG oder GROßE VERSTÄRKUNG -SPURVERFOLGUNG).
Wenn oben ermittelt wurde, daß das Positionsfehlersignal nicht außerhalb des Hoch-Fensters war, bestimmt der DSP, ob der Integratorschalter 2748 eingeschaltet ist. Wenn er eingeschaltet ist, kehrt die Regelung in die aufrufende Routine zurück. Wenn der Integratorschalter nicht eingeschaltet ist, dann bestimmt der DSP, ob das Positionsfehlersignal innerhalb des Niedrig-Fensters liegt.
Wenn das Positionsfehlersignal nicht im Niedrig-Fenster liegt, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn das Positionsfehlersignal innerhalb des Niedrig-Fensters liegt, wird der Einschwingzähler dekrementiert, und der DSP legt dann fest, ob der Einschwingzähler abgelaufen ist (was den Ablauf der Einschwingzeit des Zählers anzeigt; siehe Fig. 23A). Wenn er nicht abgelaufen ist (was anzeigt, daß nicht genug Zeit zur Feststellung einer stabilen Einschwingung vergangen ist), kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn der Einschwingzähler jedoch abgelaufen ist (was den Ablauf der Einschwingzeit des Zählers und damit eine stabile Einschwingung anzeigt), wird der Integratorschalter eingeschaltet, was es dem Ausgang des Integrators gestattet, zum Regelungsaufwand beizutragen. Die Regelung kehrt dann in die aufrufende Routine zurück.
Die LESEFENSTER-Routine wird bevorzugt folgendermaßen implementiert.
Die LESEFENSTER-Routine legt fest, wenn das Leseflag gesetzt oder gelöscht werden sollte. Der DSP berichtet den Status des Leseflags an den Master, so daß der Master intelligent Lesebefehle zu einer geeigneten Zeit ausgeben kann.
Zuerst bestimmt die LESEFENSTER-Routine, ob das Positionsfehlersignal innerhalb des "Niedrigfensters" liegt. Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff "Niedrigfenster" eine Größe gleich x- (xHyst/2), wie in Fig. 23A veranschaulicht ist.
Wenn das Positionsfehlersignal innerhalb des Niedrigfensters liegt, wird der Einschwingzähler dekrementiert. Wenn der Einschwingzähler abgelaufen ist, kehrt die Regelung in die aufrufende Routine (GERINGE VERSTÄRKUNGS-SPURVERFOLGUNG oder GROßE VERSTÄRKUNGS-SPURVERFOLGUNG) zurück. Wenn jedoch der Einschwingzähler abgelaufen ist, wird das Leseflag gesetzt, was das Einschwingen des Positionszählersignals für eine ausreichende Zeitspanne, welche das Lesen von Informationen von der Spur erlaubt, anzeigt. Nachdem das Leseflag gesetzt ist, kehrt die Regelung in die aufrufende Routine zurück.
Wenn zu Beginn das Positionsfehlersignal nicht innerhalb des Niedrigfensters liegt, wird der Einschwingzähler auf seinen Anfangswert gesetzt. Dann legt der DSP fest, ob das Positionsfehlersignal innerhalb des Hoch-Fensters liegt. Wenn das Positionsfehlersignal innerhalb des Hoch-Fensters liegt, kehrt die Regelung in die aufrufende Routine zurück.
Wenn jedoch das Positionsfehlersignal nicht innerhalb des Hoch-Fensters liegt, löscht der DSP den Einschwingzähler sowie das Leseflag und das Schreibflag. Schließlich wird das Außerspurflag gesetzt, was anzeigt, daß die Köpfe nicht ausreichend auf der Zielort eingeschwungen sind, um entweder eine Schreib- oder eine Leseaktion zu rechtfertigen. Unmittelbar nachdem die geeigneten Flags gesetzt sind, kehrt die Regelung in die aufrufende Routine zurück. Diese Flags werden von der Nachverarbeitungsroutine verwendet, um entsprechende Statusinformationen an den Master zu senden.
Das KLEINE VERSTÄRKUNGS-SCHREIBFENSTER wird bevorzugt folgendermaßen implementiert. Zuerst überprüft die KLEINE VERSTÄRKUNGS-SCHREIBFENSTER-Routine, ob das Leseflag gesetzt ist. Wenn das Leseflag nicht gesetzt ist, wird sichergestellt, daß das Positionsiehlersignal außerhalb des Lesefensters liegt und durch Implikation außerhalb des kleineren Schreibfensters. Daher löscht die aktuelle Routine das Schreibflag, setzt den Schreibschutz und setzt das Außerspur-Bit vor der Rückkehr in die aufrufende Routine.
Unter der Annahme, daß das Leseflag gesetzt ist, bestimmt der DSP, ob die PES innerhalb des Niedrigfensters liegt, x-(xHyst/2). Wenn das Positionsfehlersignal innerhalb des Niedrigfensters liegt, wird das Spurerfassungsflag gesetzt (wenn es in einem vorausgehenden Meßwert gelöscht wurde), die Zustände des Integrators werden gespeichert, und der Einschwingzähler wird dekrementiert.
Dann prüft der DSP, ob der Einschwingzähler abgelaufen ist. Wenn er nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch der Einschwingzähler abgelaufen ist (was ein stabiles Einschwingen anzeigt), sperrt der DSP den Schreibschutz, setzt die Lese- und Schreibflags und löscht das Zugriffsflag vor der Rückkehr in die aufrufende Routine.
Wenn ursprünglich die PES nicht innerhalb des Niedrigfensters war, setzt der DSP den Einschwingzähler auf seinen Originalwert. Dann bestimmt der DSP, ob das Positionsfehlersignal innerhalb des Hoch-Fensters liegt. Wenn die PES innerhalb des Hoch-Fensters liegt, wird jedes Spurerfassungsflag zurückgesetzt, und die Regelung geht in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch die PES nicht innerhalb des Hoch-Fensters liegt, ermittelt der DSP, ob ein Spurerfassungsflag in einer vorausgehenden Meßwertaufnahme gesetzt wurde. Wenn das Spurerfassungsflag nicht schon gesetzt wurde, wird das Spurerfassungsflag nun in der aktuellen Routine gesetzt vor der Rückkehr in die aufrufende Routine. Wenn jedoch das Spurerfassungsflag·in der vorausgehenden Meßwertaufnahme gesetzt wurde, wird das Schreibflag gelöscht, das Schreibschutz-Bit wird gesetzt, das Außerspur-Bit wird gesetzt und die Regelung geht in die aufrufende Routine zurück.
Die GROßE VERSTÄRKUNGS-FENSTER-Routine bestimmt, wann in den Große Verstärkungs-Modus eingetreten wird. Zuerst bestimmt der DSP, ob das Positionsfehlersignal innerhalb des Niedrigfensters liegt, x-(xHyst/2) in Fig. 23A. Wenn die PES nicht innerhalb des Niedrigfensters liegt, wird der Einschwingzähler gesetzt, und die Regelung kehrt in die aufrufende Routine zurück. Wenn die PES innerhalb des Niedrigfensters liegt, ermittelt der DSP, ob der Geschwindigkeitszustand unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt. Wenn der Geschwindigkeitszustand nicht kleiner ist als die vorgegebenen Schwelle, wird Einschwingzähler gesetzt, und die Regelung kehrt in die aufrufende Routine zurück.
Wenn der Geschwindigkeitszustand klein genug ist, und das Positionsfehlersignal liegt innerhalb des Niedrigfensters, wird der Einschwingzähler dekrementiert. Wenn der dekrementierte Wert des Zählers anzeigt, daß die Einschwingzeit abgelaufen ist, wird der Regelungsvektor auf GROßE-VERSTÄRKUNGS-SPURVERFOLGUNG gesetzt, wie oben beschrieben, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt. Wenn der Einschwingzähler nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück, ohne den Regelungsvektor auf GROßE-VERSTÄRKUNGS-SPURVERFOLGUNG zu setzen.
Die GROßE-VERSTÄRKUNGS-SCHREIBFENSTER-Routine wird begonnen unter der Annahme, daß der Regler bereits im Große Verstärkungs-Zustand ist. Zuerst wird das Leseflag geprüft. Wenn das Leseflag nicht gesetzt ist, liegt das Positionsfehlersignal eindeutig nicht innerhalb des Lesefensters und kann deshalb nicht innerhalb des Schreibfensters liegen. Unter diesen Umständen löscht die vorliegende Routine sofort das Schreibflag, gibt den Schreibschutz frei, setzt das Außerspurflag und kehrt sofort in die aufrufende Routine zurück.
Wenn das Leseflag gesetzt ist, ermittelt der DSP, ob das geschätzte Positionsfehlersignal PES innerhalb des Niedrigschreibfensters liegt. Wenn PES innerhalb des Niedrigschreibfensters liegt, wird das Spurerfassungsflag gelöscht, und die Integratorzustände werden im Fall einer physikalischen Erschütterung des Systems in der nahen Zukunft gespeichert. Dann bestimmt der DSP, ob der Fehlerausgang des Beobachters durch den Addierer 2550 (Fig. 22) klein genug ist. Wenn der Beobachterfehler nicht klein genug ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. wenn jedoch der Beobachterfehler klein genug ist (unterhalb einer vorgegebenen Schwelle), dekrementiert der DSP den Einschwingzähler und ermittelt, ob er abgelaufen ist. Wenn der Einschwingzähler nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch der Einschwingzähler abgelaufen ist (was eine stabile Einschwingung anzeigt), sperrt der DSP den Schreibschutz, setzt das Lese- und Schreibflag und löscht das Zugriffsflag, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt.
Wenn ursprünglich PES nicht innerhalb des Niedrigschreibfensters liegt, wird der Einschwingzähler auf seinen Anfangswert gesetzt. Dann bestimmt der DSP, ob PES innerhalb des Hoch-Fensters liegt. Wenn es innerhalb des Hoch-Fensters liegt (impliziert dies, daß es innerhalb des Hysterese- Bereichs liegt), wird das Spurerfassungsflag gelöscht, und die Regelung kehrt sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch PES nicht innerhalb des Hoch-Fensters liegt, überprüft der DSP, ob das Spurerfassungsflag bereits gesetzt wurde in der vorausgehenden Erfassungsperiode. Wenn das Spurerfassungsflag bereits gesetzt ist (was zwei auseinander folgende Spurerfassungen anzeigt), wird das Schreibflag gelöscht, um die Platte wirkungsvoll schreibzuschützen und die Regelung kehrt in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch das Spurerfassungsflag noch nicht gesetzt wurde, setzt die vorliegende Routine das Spurerfassungsflag, um anzuzeigen, daß das gegenwärtige PES außerhalb des Hoch-Fensters liegt, und die Regelung kehrt in die aufrufende Routine zurück.
Die NIEDRIG-VERSTÄRKUNGS-FENSTER-Routine schließt verschiedene Tests ein, wobei die Routine ermittelt, ob die Regelung in einen Niedrig-Verstärkungs-Modus geändert werden sollte. Diese Routine ist zum schnellen und zuverlässigen Ermitteln ausgelegt, wenn ein Ereignis aufgetreten ist, um den Kopf von einer zuvor stabilen Große-Verstärkungs-Spurverfolgung wegzubewegen. Insbesondere wird jede von mehreren Bedingungen den Regler dazu bringen, den Große-Verstärkungs-Modus zu verlassen. Diese Bedingungen umfassen:
1. Wenn das Positionsfehlersignal an einem maximalen Wert für zwei Erfassungsperioden nacheinander ist, wird angenommen, daß das Positionsfehlersignal gesättigt ist, was einen aktuellen Positionsfehler anzeigt, der zu groß ist, um vom System gemessen zu wird.
2. Das verarbeitete Positionsfehlersignal PES' auf Pfad 241 wird in die Sättigung extrapoliert (übertrifft seinen Maximalwert) auf der Basis einer sehr großen geschätzten Geschwindigkeit VEL. Ein Zustand einer großen geschätzten Geschwindigkeit zeigt an, daß die Anlage nicht schnell genug geregelt werden kann, um die angenommene Sättigung des Positionsfehlers zu kompensieren.
3. Der Zustand des geschätzten Positionsfehlers PES liegt nicht innerhalb seines Fensters.
4. Das Zusammentreffen von zwei Bedingungen: (a) das verarbeitete Positionsfehlersignal PES' liegt nicht innerhalb seines Fensters und (b) das Spurerfassungsflog ist gesetzt, was anzeigt, daß die vorausgehende Meßwerterfassung außerhalb seines Fensters war. Diese zwei Bedingungen bestätigen gemeinsam die Annahme, daß der Positionsfehler zu groß für Große- Verstärkungs-Spurerfassung ist.
5. Das Zusammentreffen von zwei Bedingungen: (a) Das Track-ID aus dem Servofeld ist nicht die gewünschte Spur und (b) das Spurerfassungsflag wird gesetzt um anzuzeigen, daß eine vorausgehende Meßwerterfassung nicht innerhalb ihres Fensters war. Gemeinsam zeigen diese zwei Bedingungen an, daß sich der Kopf nicht über der richtigen Spur befindet.
6. Das Zusammentreffen von zwei Bedingungen: (a) Das Track-ID wird gemessen, als ob es eine Spur von der gewünschten Spur abweicht, und (b) das Positionsfehlersignal befindet sich an einem Sättigungspegel. Gemeinsam zeigen diese zwei Bedingungen an, daß sich der Kopf nicht über der richtigen Spur befindet.
Bevor der Geringe-Verstärkungs-Spurerfassungs-Modus verlassen wird, wird der Regelungsvektor auf KLEINE VERSTÄRKUNGS-SPURERFASSUNG gesetzt, das Schreibflag wird gelöscht und das Außerspur-Bit wird gesetzt.

Nachverarbeitungsroutinen

Es werden nun verschiedene Nachverarbeitungsroutinen, die in Block 166 ausgeführt werden, beschrieben. Die Wahl, welche Nachverarbeitungsroutine ausgeführt wird, wird von dem ganz zuletzt erfolgten Setzen eines Nachverarbeitungvektors vor dem Eintritt in den Block 166 bestimmt. Der Nachverarbeitungsvektor kann beispielsweise entweder im Block 167 (während einer Befehlsroutine), im Block 165 (während einer Regelungsroutine) oder innerhalb Block 166 (während einer vorausgehenden Nachverarbeitungsroutine) bestimmt werden.

PARKEN

Die PARKEN-Nachverarbeitungsroutine wird verwendet, um den Fortschritt einer "Köpfe-Parken"-Befehlsausführung zu überwachen, wie vorstehend beschrieben. Zuerst ermittelt der DSP, ob der Parken-Vorgang abgeschlossen wurde. Wenn er abgeschlossen wurde, kehrt die Regelung in die Hauptschleife zurück. Wenn das Parken nicht abgeschlossen wurde, ermittelt der DSP, ob das Stellglied die hypothetische "Zielspur", Spur 1300, erreicht hat. Wenn "Spur 1300" nicht erreicht wurde, wird ein Zeitablaufzähler auf Ablauf geprüft. Wenn der Zeitablaufzähler abgelaufen ist oder das Stellglied die Spur 1300 erreicht hat, wird eine Vielzahl von Funktionen durchgeführt, bevor in die Hauptschleife zurückgekehrt wird. Wenn jedoch ermittelt wurde, daß der Zeitablaufzähler nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung sofort in die Hauptschleife zurück. Die Funktionen, die vor der Rückkehr in die Hauptschleife ausgeführt werden, wenn das Stellglied die Zielspur 1300 erreicht hat oder der Zeitablaufzähler abgelaufen ist, schließen ein Setzen des Regelungsaufwandes an eine offene Kreisabweichung in Richtung auf den Endstop am Innendurchmesser des Plattenlaufwerks ein. Sowohl der Regelungsvektor als auch der Nachverarbeitungsvektor werden auf NOP gesetzt, die "kein Betrieb"-Routine, welche eine unmittelbare Rückkehr in die aufrufende Routine ohne irgendeine Verarbeitung einschließt. Der Befehlsstatus wird auf "Parken abgeschlossen" zur Weiterleitung an den Master gesetzt.

KOPF LADEN

Die KOPF LADEN-Nachverarbeitungsroutine wird verwendet, um das System während eines Kopflade-Vorgangs zu überwachen. Kurz, umfaßt die KOPF LADEN-Routine das Inkrementieren des Stellgliedstromes in der Art einer offenen Schleife, bis das Stellglied aus seiner Parkposition in Richtung auf die Spur nahe dem Außendurchmesser, zum Beispiel wie Spur 100, vorgespannt ist.
Die KOPF LADEN-Routine beginnt mit einer Ermittlung, ob das Laden abgeschlossen ist. Diese Ermittlung wird unter Bezugnahme darauf gemacht, ob der Kopf stabil innerhalb des Lesefensters von beispielsweise Spur 100 positioniert ist. Wenn das Laden abgeschlossen ist nach diesem Kriterium, kehrt die Regelung sofort in die Hauptschleife zurück. Wenn das Laden jedoch nicht abgeschlossen ist, ermittelt der DSP, ob der Servo noch in der Art einer offenen Schleife arbeitet. Wenn der Servo nicht in der Art einer offenen Schleife arbeitet, geht das System in einen "geschlossene Schleife-Bereich", der KOPF LADEN-Routine, wobei dieser Bereich unten beschrieben wird.
Wenn das Laden als nicht vollständig bestimmt wird und der Servo als im Betrieb in der Art einer offenen Schleife bestimmt wird, dann ermittelt der DSP, ob dort 10 aufeinanderfolgende gute Synchronisationssignale empfangen wurden. In diesem Fall, welcher anzeigt, daß man mit dem Betrieb im offenen Schleif-Modus beginnen kann, wird die Zielspur = 100 gesetzt, und die ZU- GRIFF-Befehlsroutine, wie oben beschrieben, wird an einem Ort begonnen, wo der Spurnachführstatus rückgesetzt ist.
Wenn jedoch der DSP feststellt, daß keine 10 guten Synchronisationssignale in einer Reihe vorhanden waren, wird der offene Schleifenstrom, welcher das Stellglied auf den Außendurchmesser vorspannt, aufwärts inkrementiert, und der Strompegel wird mit einem Maximalwert verglichen. Wenn die Stromschwelle noch nicht den Maximalwert erreicht hat, kehrt die Regelung sofort in die Hauptschleife zurück, damit der neue, höhere Strompegel eine Wirkung auf das Stellglied haben kann.
Wenn jedoch der Strompegel den Maximalwert erreicht hat, zeigt der DSP ein "Versagen des Kopf laden"-Befehlsstatus an zur Weitergabe an den Master, und legt eine offene Schleife-Vorspannung in Richtung auf den inneren Durchmesserstop an, um zu versuchen, das Stellglied vor der Rückkehr in die Hauptschleife zu parken.
Der "geschlossene Schleife-Bereich" der KOPF-LADEN-Routine umfaßt die folgenden Schritte. Zuerst ermittelt der DSP, ob das Laden abgeschlossen ist in der Weise, als ob festgestellt wird, ob die Köpfe innerhalb des Lesefensters von Spur 100 stabil eingeschwungen sind. Wenn das Laden abgeschlossen ist, zeigt der DSP für den Master den "Kopf Laden abgeschlossen"-Status an und kehrt sofort in die Hauptschleife zurück. Wenn jedoch das Laden aufgrund dieser Kriterien als nicht abgeschlossen angezeigt wird, ermittelt der DSP, ob der Zeitablaufzähler abgelaufen ist. Wenn der Zeitablaufzähler nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung sofort in die Hauptschleife zurück. Wenn jedoch der Zeitablaufzähler abgelaufen ist, wird die Zielspur von 100 aus inkrementiert unter der Annahme, daß etwas mit der Spur 100 falsch war, daß aber die KOPF LADEN- Routine noch nicht als Fehler angesehen wird. Um sicherzustellen, daß dieser Vorgang des Inkrementierens der Zielspur nicht unendlich fortgeführt wird, ermittelt der DSP, ob die Zielspur zu groß geworden ist (zum Beispiel größer als Spur 105). Wenn die Zielspur nicht zu groß geworden ist, wird die Regelung auf den Bereich der ZUGRIFFS-Befehlsroutine übergeben und beginnt dort, wo der Befehlsstatus zurückgesetzt wird. Wenn die Zielspur zu groß geworden ist, zeigt der DSP "Kopf Laden-Versagen" beim Master an und wendet eine offen Schleifen-Vorspannung in Richtung auf den Innendurchmesserstop im Plattenlaufwerk an, um zu versuchen, die Köpfe vor der Rückkehr in die Hauptschleife zu parken.

EINSCHWINGEN

Die EINSCHWINGEN-Nachverarbeitungsroutine wird verwendet, um den Einschwingzustand für Zugriffe und für Kopfauswahlen zu überwachen. Der EINSCHWINGEN-Nachverarbeitungsvektor wird während des Anfangsbereichs der EINSCHWINGEN-Befehlsroutine ausgewählt, wie oben beschrieben wurde.
Zuerst bestimmt der DSP, ob es einen Wechsel im Zustand der Lese- oder Schreibfenster gegeben hat. Das heißt, der DSP ermittelt, ob ein Lese- oder Schreibfenster verlassen oder betreten wurde, seit dem letzten Mal, als der Zustand überprüft wurde. Wenn keine Zustandsveränderung des Lese- oder Schreibfensters erfolgt ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch ein Zustandswechsel im Lese- oder Schreibfenster erfolgt ist, wird jeder vorausgehende Außerspur-Zustand für den Master gelöscht, und der neue Spurnachführungszustand wird dem Master angezeigt. Dann ermittelt der DSP, ob der Kopf innerhalb des Schreibfensters eingeschwungen ist. Wenn der Kopf nicht innerhalb des Schreibfensters eingeschwungen ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück.
Wenn jedoch des Schreibfensters eingeschwungen ist, wird der Nachverarbeitungsvekfor auf SPUR gesetzt aus dem Prinzip heraus, daß das Schreibfenster das schmalste Fenster ist, was garantiert, daß der Kopf stabil über der Spurmitte eingeschwungen ist. Nachdem der Nachverarbeitungsvektor auf SPUR gesetzt ist, kehrt die Regelung in die aufrufende Routine zurück.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die EINSCHWINGEN-Nachverarbeitungsroutine aufgerufen, wenn die EINSCHWINGEN-Regelungsroutine den Nachverarbeitungsvektor auf EINSCHWINGEN setzt. Auf diese Weise wird die EINSCHWINGEN-Routine wiederholt, während der Meßwerfaufnahmeperioden des ersten Bereichs der Zugriffe aufgerufen. Wenn der Kopf stabil über der Spurmitte eingeschwungen ist, wird der Nachverarbeitungsvektor auf SPUR für den Rest des Zugriffs gesetzt.

SPUR

Die SPUR-Nachverarbeitungsroutine beginnt mit der Ermittlung, ob es eine Statusveränderung des Lesefensters oder des Schreibfensters gegeben hat, analog zu dem Test, welcher in der EIN- SCHWINGEN-Nachverarbeitungsroutine durchgeführt wurde. Wenn es keine Veränderung in diesem Zustand gibt, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn es jedoch einen Zustandswechsel des Lese- oder Schreibfensters seit der letzten Zustandsüberprüfung gegeben hat, wird jeder vorausgehende Außerspur-Zustand für den Master gelöscht, ein neuer Spurverfolgungsstatus wird an den Master gesendet, und die Regelung kehrt in die aufrufende Routine zurück.

KALIBRIERUNGS-NACHVERARBEITUNGSROUTINEN

Verschiedene Kalibrierungs-Nachverarbeitungsroutinen sind entsprechend den oben beschriebenen Kalibrierungs-Befehlsroutinen vorgesehen. Diese umfassen die Vorspannungs-Kalibrierungs-Nachverarbeitungsroutine, die Normierungs-Kalibrierungs-Nachverarbeitungsroutine, die Offset-Kalibrierungs-Nachverarbeitungsroutine und die Einzelspurzugriffsmitkopplungs-Kalibrierungs-Nachverarbeitungsroutine.

VORSPANNUNGSKALIBRIERUNG

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die stückweise lineare Vorspannungsmitkopplungsregelung dadurch kalibriert, daß ein Durchschnitt aus einer Vielzahl von Messungen bei einer Gruppe von Kopfpositionen gebildet wird, die zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser verteilt sind, wie in Fig. 27 gezeigt ist. Bevorzugte aufeinander folgende Schritte, die bei dem Datensammeln mitumfaßt sind, das Bilden von Durchschnittswerten daraus und das Verarbeiten von ihnen, um Vorspannungsmitkopplungswerte zu erhalten, werden nun beschrieben.
Die VORSPANNUNGS-KALIBRIERUNGS-Nachverarbeitungsroutine beginnt mit der Ermittlung, ob die Kalibrierung abgeschlossen ist. Wenn die Kalibrierung abgeschlossen ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn die Kalibrierung nicht abgeschlossen ist, wird die Verarbeitung wie folgt fortgesetzt.
Der DSP ermittelt, ob der Kopf innerhalb eines Schreibfensters eingeschwungen ist. Wenn der Kopf nicht innerhalb des Schreibfensters eingeschwungen ist, wird der Einschwingungs-Zeitablaufzähler überprüft, um festzustellen, ob er abgelaufen ist. Wenn der Einschwingungs-Zeitablaufzähler nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch das Schreibfenster nicht betreten wurde und der Einschwingungs-Zeitablaufzähler nicht abgelaufen ist, werden Schritte unternommen, um sicherzustellen, daß das System nicht unendlich versucht, zu Durchschnittsmeßwerten zu kommen. In diesem Fall wird der Vorspannungskraft-Durchschnittsbilder gelöscht, der Meßwertzähler wird zurückgesetzt, und die Zielspur wird für einen folgenden Versuch zur Vorspannungskalibrierung inkrementiert. Wenn dieser inkrementierte Wert der Zielspur zu groß ist, wird der Befehlsstatus auf "Kalibrierung versagt" zur Weiterleitung an den Master gesetzt, der DAC-Regelungsaufwand wird gelöscht, der Regelungsvektor wird auf NOP(keine Operation) gesetzt, und die Köpfe werden geparkt, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt. Wenn jedoch die inkrementierte Zielspur nicht zu groß ist, wird in die ZUGRIFF-Befehlsroutine eingetreten an einem Punkt, wo der Spurnachführungsstatus zurückgesetzt wird.
Wenn vorstehend ermittelt wurde, daß sich der Kopf innerhalb des Schreibfensters befindet, wird die Vorspannungskrafterfassung an die Summe zur Duchschnittsbildung übergeben, und ein Meßwerterfassungszähler entsprechend der Zahl der Meßwerte, von welchen der Durchschnitt gebildet werden soll, wird dekrementiert. Dann ermittelt der DSP, ob der Meßwerterfassungszähler abgelaufen ist und kehrt in die aufrufende Routine zurück, wenn er abgelaufen ist. Wenn der Meßwerferfassungszähler jedoch nicht abgelaufen ist, ermittelt der DSP, ob der aktuelle Datenpunkt ein zuerst genommener Datenpunkt ist.
Wenn dies zuerst kein zuerst genommener Datenpunkt ist, werden der Abfall und die Y-Abfangstelle zwischen der Strommessung und der vorausgehenden Messung berechnet, und der Abfall und die Y-Abfangstelle werden dann in einer Tabelle gespeichert. Wenn dies nur der erste genommenen Datenpunkt ist, werden die unmittelbar beschriebenen Berechnungs- und Speicherschritte übersprungen.
Dann ermittelt der DSP, ob dies der letzte Meßwerterfassungspunkt ist. Wenn dies der letzte Meßwerterfassungspunkt ist, wird der Integrator gelöscht, und der Vorspannungsmitkopplungsschalter wird eingeschaltet. Der Befehlsstatus wird gesetzt, um "Vorspannungskalibrierung abgeschlossen" anzuzeigen und den Abschluß der Routine an den Master zu berichten, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt.
Wenn dies jedoch nicht der letzte Meßwerterfassungspunkt ist, wird die gegenwärtige Messung für eine folgende Meßwerterfassungsperiode gespeichert in der Annahme, daß ein Abfall und eine Y-Abfangstelle zukünftig berechnet werden müssen. Der Vorspannungskraft-Durchschnittsbildner wird gelöscht, und der Meßwerterfassungszähler wird zurückgesetzt. Dann wird die Zielspur inkrementiert, und es wird in die ZUGRIFF-Befehlsroutine an einem Punkt eingetreten, wo der Spurnachführungszustand rückgesetzt wird.

GERINGE VERSTÄRKUNGS-NORMIERUNGS-KALIBRIERUNG

Die GERINGE VERSTÄRKUNGS-NORMIERUNGS-KALIBRIERUNG-Nachverarbeitungsroutine wird folgendermaßen implementiert. Wie oben im Zusammenhang mit Fig. 18B beschrieben wurde, werden verschiedenen Werte gemessen, wenn der Kopf an einer Vielzahl von Positionen zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser der Platte angeordnet ist, von den Werfen wird der Durchschnitt gebildet, und eine lineare Fehlerquadratapproximierung bezüglich der verarbeiteten Durchschnitte wird für jede Zone auf der Platte bestimmt. Der Ablauf der Operationen kann folgendermaßen sein:
Zuerst bestimmt der DSP, ob die Kalibrierung vollständig ist. Wenn sie vollständig ist. Kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn sie nicht vollständig ist, wird die Verarbeitung wie folgt fortgesetzt.
Der DSP ermittelt, ob sich der Kopf innerhalb des Schreibfensters befindet, und wenn nicht, ob der Einschwing-Zeitablaufzähler abgelaufen ist. Wenn der Kopf innerhalb des Schreibfensters ist und der Einschwing-Zeitablaufzähler nicht abgelaufen, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Ist jedoch der Kopf nicht innerhalb des Schreibfensters und der Einschwing-Zeitablaufzähler ist nicht abgelaufen, ergreift der DSP Maßnahmen, um sicherzustellen, daß er nicht unendlich oft zu kalibrieren versucht, wobei eine bestimmte Spur verwendet wird, die auf irgendeine Art defekt sein kann. Insbesondere löscht der DSP den "A + B"-Akkumulator, setzt den Meßwerterfassungszähler zurück und inkrementiert die Zielspur, so daß eine neue Spur für die Normierungskalibrierung verwendet werden kann. Wenn die neue, inkrementierte Zielspur nicht zu groß ist, geht die Regelung auf die ZUGRIFF-Befehlsroutine an einem Punkt über, wo der Spurerfassungszustand zurückgesetzt wird. Wenn die Zielvorgabe zu groß ist, geht die Regelung auf einen "zweiten Bereich", der GERINGE VERSTÄRKUNGS-NORMIERUNGS-Kalibrierungsroutine über, wie unten beschrieben.
Kehren wir zu der oben erwähnten Entscheidung zurück, ob sich der Kopf innerhalb des Schreibfensters befindet, wird ein anderer "A + B"-Dibit-Meßwert der Summe zur Durchschnittsbildung zugeschlagen, und ein Meßwerterfassungszähler wird dekrementiert, wenn festgestellt wird, daß der Kopf sich innerhalb des Schreibfensters befindet. Der DSP ermittelt dann, ob der Meßwertzähler abgelaufen ist. Wenn der Meßwerterfassungszähler nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch der Meßwerferfassungszähler abgelaufen ist, berechnet der DSP (A + B)REF/(A + B)MEAS. Der Meßwert wird in einer Tabelle gespeichert, zusammen mit einer entsprechenden Track-ID. Wenn die neue inkrementierte Zielspurnummer nicht zu groß ist (was anzeigt, daß der Bereichsrand noch nicht erreicht ist), wird die ZUGRIFF-Befehlsroutine an einem Punkt eingeleitet, wo der Spurverfolgungszustand rückgesetzt ist.. Wenn die neue inkrementierte Zielspurnummer zu groß ist, wird der "zweite Bereich" der oben erwähnten KLEINE VERSTÄRKUNGS-NORMIERUNGS-Kalibrierungsroutine eingeleitet.
Der "zweite Bereich" der oben erwähnten KLEINE VERSTÄRKUNGS-NORMIERUNGS-Kalibrierungsroutine umfaßt die folgenden Schritte.
Zuerst ermittelt der DSP, ob es wenigstens sieben (zum Beispiel) Datenpunkte gibt. Wenn es jedoch noch keine sieben Datenpunkte gibt, wird der Befehlsstatus auf "Kleine Verstärkungs-Normierungs-Kalibrierungs-Fehler" zur Weiterleitung an den Master gesetzt. Der Regelungsaufwand an die DAC wird gelöscht, und die Köpfe werden geparkt. Schließlich wird die gewünschte Spur auf die gegenwärtige Spur gesetzt, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt.
Wenn jedoch festgestellt wurde, daß es mindestens sieben Datenpunkte gibt, kann die Verarbeitung in der KLEINE VERSTÄRKUNGS-NORMIERUNGS-Kalibrierungsroutine weitergehen. Insbesondere wird ein lineares Ausgleichsverfahren auf die Datenpunkte errechnet, und der Abfall und die Y-Abfangstelle für diesen Kopf und diese Zone werden bestimmt. Wenn dieser Bereich der Berechnungen vollständig ist, werden die Zeiger für die Meßwertpuffer zurückgesetzt, und der Meßwertzähler wird auf seinen Anfangswert gesetzt, um Vorbereitungen zu treffen für eine Dekrementierung in einem folgenden Durchlauf der Kalibrierungsschleife.
Dann ermittelt der DSP, ob der innere Bereich (unter der Annahme, daß es zwei Bereiche gibt) noch Bedarf hat, für den gegenwärtigen Kopf vorbereitet zu werden. Wenn es vorbereitet werden muß, wird die gewünschte Spur auf die Bereichsgrenze + 20 gesetzt, und die Maximalspur wird auf 1240 gesetzt, so daß der Bereich "eingeklammert" wird. Dann wird die ZUGRIFF-Befehlsroutine an dem Punkt begonnen, wo der Spurnachführungsstatus zurückgesetzt wird.
Wenn jedoch der DSP feststellt, daß der innere Bereich nicht für diesen Kopf vorbereitet werden muß, wird ein Bereichsoffset zur Y-Abfangstelle zu dem inneren Bereich addiert, um den Unterschied in "Y-Abfangstellen" zwischen der rechten und linken Seite von Fig. 18B auszugleichen. Dann ermittelt der DSP, ob der Kalibrierungsvorgang für alle Köpfe durchgeführt wurde. Wenn der Vorgang nicht für alle Köpfe durchgeführt wurde, wird die Kopfzahl inkrementiert, die gewünschte Spur wird auf 40 gesetzt, die Maximalspur wird auf 760 gesetzt, um den Bereich "einzuklammern", und die ZUGRIFF-Befehlsroutine wird an einem Punkt begonnen, wo der Spurnachführungszustand rückgesetzt wird.
Wenn jedoch der DSP feststellt, daß die Kalibrierungsroutine für alle Köpfe abgeschlossen wurde, wird der Befehlsstatus auf "Kleine Verstärkungs-Normierungs-Kalibrierung vollständig" zur Weiterleitung an den Master gesetzt. Eine Leistungsverstärker-Verstärkung wird auf einen Nominalwert gesetzt, und die gewünschte Spur wird auf die gegenwärtige Spur gesetzt, bevor in die aufrufende Routine zurückgekehrt wird.

EINGANGSOFFSET

Die bevorzugte EINGANGSOFFSET-Kalibrierungs-Nachverarbeitungsroutine umfaßt die folgenden Schritte, die unter Bezugnahme auf Fig. 17B gemacht werden. Zuerst bestimmt der DSP, ob die Kalibrierung abgeschlossen wurde. Wenn die Kalibrierung abgeschlossen wurde, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück.
Wenn die Kalibrierung nicht abgeschlossen wurde, wird die Verarbeitung wie folgt fortgesetzt.
Zuerst ermittelt der DSP, ob der Kopf innerhalb des Schreibfensters ist, und wenn nicht, ob der Einschwing-Zeitablaufzähler abgelaufen ist. Wenn der Kopf nicht innerhalb des Schreibfensters ist, aber der Einschwing-Zeitablaufzähler abgelaufen ist, ergreift der DSP Maßnahmen in der Annahme, daß er nicht unendlich mit dem Versuch auf einer möglicherweise fehlerhaften Spur zu kalibrieren fortfährt. Insbesondere setzt der DSP den Befehlsstatus auf "Kalibrierung fehlerhaft" zur Weiterleitung an den Master. Der DSP löscht den DAC-Regelungsaufwand und parkt die Köpfe. Der Regelungsvektor wird auf NOP (keine Operation) gesetzt, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt.
Wenn jedoch der DSP feststellt, daß der Kopf nicht innerhalb des Schreibfensters ist, sondern der Einschwing-Zeitablaufzähler noch nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück, ohne die vorstehend erwähnten Schritte auszuführen.
Wenn vorstehend entschieden wurde, daß der Kopf innerhalb des Schreibfensters war, dann ermittelt der DSP, ob dies ein Offset-Kalibrierungsbereich ist. Wie vorstehend in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist jeder zehnte Sektor ein Offset-Kalibrierungssektor, was bedeutet, daß die Dibits in der PESF-Region des Servofeld (Fig. 16) auf eher auf derselben Seite der Spurmitte liegen als auf der anderen Seite der Spurmitte. Wenn es sich hier nicht um einen Kalibrierungssektor handelt, sollten die Dibits wirkungsvoll ignoriert werden. Der DSP ermittelt, ob dieser Sektor unmittelbar einem Offset-Kalibrierungssektor vorausgeht. Wenn es sich nicht um einen Sektor handelt, der einem Offset-Kalibrierungssektor unmittelbar vorausgeht, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn jedoch der DSP feststellt, daß der gegenwärtige Sektor unmittelbar einem Offset-Kalibrierungssektor vorausgeht, setzt der DSP ein "Freilauf-nächster Sektor"-Bit, um sicherzustellen, daß während der Ausführung der nächsten Regelungsroutine in den Freilaufmodus eingetreten wird, so daß die Offset-Dibits, die sich auf derselben Seite der Spurmitte (Fig. 17B) befinden, die Spurverfolgungsfunktion nicht beeinträchtigen, die nur nach der Beaufschlagung eines Servofelds mit Dibits auf gegenüberliegenden Seiten der Spurmitte (Fig. 5B) ausgeführt werden sollte. Nachdem das "Freilauf-nächster Sektor"- Bit gesetzt ist, kehrt die Regelung in die aufrufende Routine zurück.
Wenn vorstehend bestimmt wurde, daß der vorliegende Sektor ein Offset-Kalibrierungssektor ist, wird ein Positionsfehlersignol zum Offset-Akkumulator addiert, und ein Meßwertzähler wird dekrementiert. Der DSP bestimmt dann, ob dies der letzte zu nehmende Meßwert ist. Wenn nicht, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück.
Wenn jedoch festgestellt wird, daß dies nicht der letzte Meßwert ist, wird der Wert im Offset-Akkumufator durch die Meßwertzählsumme dividiert, so daß man an einem Durchschnitt ankommt. Das Ergebnis dieser Division wird in einer Offset-Variablen gespeichert, was den Berechnungsteil der Kalibrierung abschließt. Schließlich wird der Befehlsstatus auf "Offset-Kalibrierung vollständig" zur Weiterleitung an den Master gesetzt, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt.

EINZELSPUR-ZUGRIFFS-KALIBRIERUNG

Die bevorzugte EINZELSPUR-ZUGRIFFS-KALIBRIERUNG-Nachverarbeitungsroutine umfaßt die folgenden Schritte. Besondere Bezugnahme erfolgt auf die Fig. 24, 26A und 26B.
Zuerst ermittelt der DSP, ob die Kalibrierung vollständig ist. Wenn die Kalibrierung vollständig ist, kehrt die Regelung sofort in die aufrufende Routine zurück. Wenn die Kalibrierung noch nicht vollständig ist, wird die Verarbeitung folgendermaßen fortgesetzt.
Der DSP ermittelt, ob der Kopf zur Zeit innerhalb des Schreibfensters ist und, falls nicht, ob der Schwingungszeitablaufzähler abgelaufen ist. Unter diesen Umständen arbeitet der DSP unter der Annahme, daß beim Versuch zu kalibrieren eine unzulässige Zeitspanne vergangen ist und beendet die Kalibrierungsroutine frühzeitig. Insbesondere setzt der DSP den Befehlsstatus auf "Kalibrierungsfehler" zur Weiterleitung an den Master und parkt die Köpfe, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt. Wenn jedoch der DSP feststellt, daß der Kopf nicht innerhalb des Schreibfensters ist, aber der Schwingungszeitablaufzähler noch nicht abgelaufen ist, wird ein Sektorzähler inkrementiert und die aktuelle PES wird einem akkumulierten Wert zugeschlagen, bevor die Regelung in die aufrufende Routine zurückkehrt. Die Akkumulierung der PES auf diese Weise steht in Zusammenhang mit dem Inkrementieren des Wertes der Kostenfunktion.
Wenn der DSP vorstehend feststellt, daß der Kopf innerhalb des Schreibfensters eingeschwungen ist, wird die Verarbeitung folgendermaßen fortgesetzt. Die DSP ermittelt, ob es mehr Zugriffe gibt, über welche während dieser besonderen Parameterkombination der Durchschnitt gebildet werden muß. Wenn es mehr Zugriffe gibt, über welche der Durchschnitt gebildet werden muß, wird das niedrigwertigste Bit der gewünschten Track-ID festgehalten, und es wird in die ZUGRIFF-Befehlsroutine an einem Punkt angetreten, wo der Spurverfolgungsstatus rückgesetzt wird. Das Festhalten des niedrigwertigsten Bits der gewünschten Track-ID führt dazu, daß ein folgender Zugriff in einer Gegenrichtung zu dem aktuellen Zugriff ausgeführt wird.
Wenn oben ermittelt wurde, daß über keine weiteren Zugriffe der Durchschnitt für diese besondere Parameterkombination gebildet werden muß (Beschleunigungs- und Verzögerungspulsgröße und -dauer) berechnet der DSP das Leistungsmaß für beide Zugriffsrichtungen. Die Leistung wird als Funktion des Sektorzählers gemessen (was die erforderliche Zahl zum Eintritt in das Schreibfenster anzeigt). Die Leistung wird auch als Funktion der akkumulierten PES gemessen, welche mit einer Berechnung der Kostenfunktion übereinstimmt. Die DSP vergleicht auch die Leistungsmaße für beide Zugriffsrichtungen mit zuvor abgespeicherten besten Leistungsmaßen, wie sie mittels der zuvor berechneten minimalen Kostenfunktion bestimmt wurden. Auf der Grundlage dieser Vergleichsleistung ermittelt der DSP, ob die Leistung für den nach innen gerichteten Zugriff oder den nach außen gerichteten Zugriff besser ist als die zuvor abgespeicherten Maße. Wenn die gegenwärtige Leistung besser ist, werden die gegenwärtigen Leistungsmaße gespeichert, sowie die besonderen Pulskonfigurationen (Beschleunigungspulsdauer und - höhe; Verzögerungspulsdauer und -höhe). Wenn die gegenwärtigen Leistungsmaße, schlechter sind als diejenigen, die zuvor als die zuvor besten Leistungsmaße ermittelt wurden, werden die gegenwärtige Leistung und Pulscharakteristiken selbstverständlich nicht gespeichert.
Dann ermittelt der DSP, ob es noch irgendwelche weitere Mitkopplungskombinationen zum Ausprobieren in diesem Bereich gibt. Wenn es noch mehr Kombinationen zum Ausprobieren gibt, verändert der DSP die Mitkopplungs-Pulskombination (entweder die Pulsdauer - oder Pulshöhenparameter). Die DSP löscht die Sektorzähler bezüglich Zugriffe in beide Richtungen und ferner den PES-Akkumulator für beide Richtungen. Der Zugriffszähler wird auf seinen Anfangswert gesetzt und das niedrigwertigste Bit der gewünschten Spur wird festgehalten, so daß ein Zugriff in eine Gegenrichtung zu der gegenwärtigen Suche zugelassen wird. Dann wird in die ZUGRIFF- Befehlsroutine an einem Punkt eingetreten, wo der Spurzugriffsstatus rückgesetzt wird.
Wenn oben der DSP ermittelt, daß es keine weiteren Mitkopplungskombinationen zum Ausprobieren in diesem Bereich mehr gibt, ermittelt der DSP, ob es noch irgendwelche weiteren Bereiche auf der gesamten Platte zum Kalibrieren gibt. Wenn es noch mehr Bereiche zum Kalibrieren gibt, wird die Zielspur auf eine Einzelspur-Zugriffskalibrierung im nächsten Bereich gesetzt, und die ZUGRIFF-Befehlsroutine wird an einem Punkt gestartet, wo der Spurzugriffsstatus rückgesetzt wird.
Wenn jedoch der DSP ermittelt, daß es keine weiteren Bereiche mehr zur Bearbeitung gibt, setzt sie den Befehlsstatus auf "Einzelspur-Zugriffkalibrierung vollständig" zur Weiterleitung an den Master. Der Einzelspur-Zugriffsmitkopplungsblock, dessen Ausgang zuvor vom System abgetrennt war, wird zur Verwendung während der Bearbeitung aktiviert. Schließlich kehrt die Regelung in die aufrufende Routine zurück.

SCHLUßFOLGERUNG

Modifikationen und Abweichungen von den vorstehend beschriebenen Erfindungen sind möglich, wie die Fachleute im Hinblick auf die vorstehende Lehre verstehen werden. Es ist daher festzustellen, daß innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche und ihrer Äquivalente auch anders als im einzelnen beschrieben ausgeführt werden kann. Insbesondere brauchen Begriffe wie Vorrichtung, System, Kompensator, Block nicht in der oben beschrieben Weise implementiert zu werden, um in den Schutzumfang der Erfindung zu fallen. Sie sind jedoch so zu verstehen, daß sie alles umfassen, was vernünftigerweise so verstanden werden kann, daß es unter den Wortlaut der Ansprüche fällt.

Claims

1. Eine Informationsspeichereinrichtung mit einem Aufzeichnungsmedium und einer Lese-Einrichtung zum Lesen von Information von dem Aufzeichnungsmedium, einer Anordnung zur Steuerung der Position der Lese-Einrichtung relativ zum Aufzeichnungsmedium mittels Verarbeitung von Positionsabtastwerten, die in jeweiligen Abtastintervallen aufgefunden werden, und zum Bereitstellen eines Aufwandsignals (U(k)) vor einem nachfolgenden Abtastintervall zum Steuern der Position der Lese-Einrichtung relativ zum Aufzeichnungsmedium, aufweisend:

a) wenigstens einen Positionsinformationsbereich (Fig. 16) der zwischen einer Information auf dem Aufzeichnungsmedium eingebettet ist, wobei der Positionsinformationsbereich einen Bruchteils-Positionsinformationsbereich (PESF) umfaßt, welchen die Lese-Einrichtung nur einmal pro Abtastintervall auffindet und welcher wenigstens ein Dibit-Paar (AN, AQ) umfaßt, welches die Bestimmung der Position der Lese-Einrichtung mit einer im wesentlichen höheren Präzision als einer Breite der Informationsspur (T0, T1, T2, T3) auf dem Aufzeichnungsmedium erlaubt; und

gekennzeichnet durch

b) eine Positionssteuerungseinrichtung, welche auf nur eine Dibit-Messung pro Abtastintervall von nur einem Dibit- Paar pro Abtastintervall von der Lese-Einrichtung reagiert, wobei die Positionssteuerungseinrichtung umfaßt:

b-1) eine Vorrichtung (Fig. 12; 210-240) zur Vorverarbeitung der Dibit-Messung, um nicht ideale Charakteristiken der Dibit-Messung zu kompensieren und zum Erzeugen eines Vor verarbeitungsignals für jede Dibit-Messung, wobei die Vorrichtung zur Vorverarbeitung umfaßt:

b-1-1) eine Vorrichtung (Fig. 12; 220) zur Kompensation des Verstärkungsfaktors der Lese-Einrichtung als eine Funktion ihrer Position relativ zum Aufzeichnungsmedium, als Antwort auf die einzige Dibit-Messung pro Abtastintervall; und

b-2) eine Vorrichtung (Fig. 12; 112), welche auf das vorverarbeitete Signal reagiert, zur Erzeugung des Aufwandsignals (U(k)).

2. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher eine Vielzahl von Positionsinformationsbereichen gemeinsam eine Vielzahl von im allgemeinen radial angeordneten Servofeldern bilden, welche im allgemeinen keilförmige Datenbereiche auf einem plattenförmigem Aufzeichnungsmedium voneinander trennen.

3. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher die Servofelder eine Vielzahl von Dibit-Paaren umfassen, wobei jedes Dibit-Paar zu einem aus einer Vielzahl von im allgemeinen konzentrischen Datenaufzeichnungspfaden zugeordnet ist, wodurch nur ein Dibit-Paar pro Aufzeichnungsspur zwischen benachbarten keilförmigen Bereichen ist.

4. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Positionssteuerungseinrichtung (Fig. 12) umfaßt:

eine Vorrichtung zur Verarbeitung der Positionsabtastwerte, welche von der Dibit-Messung ermittelt wurden, wobei die Vorrichtung zur Verarbeitung rechtzeitig einen Vergleich zwischen vorliegenden Positionsabtastwerten und einer angeforderten Position für die Vorrichtung zur Erzeugung des Aufwandsignals vervollständigt, um das Aufwandsignal zu erzeugen bevor die Aufzeichnungseinrichtung auf ein nachfolgendes Servofeld trifft.

5. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung zur Vorverarbeitung umfaßt:

eine Einrichtung (Fig. 12; 205) zur Bestimmung ob ein angetroffenes Signal mit einem Zeitfenster korrespondiert, in welchem vorhergesagt wurde, daß die Lese-Einrichtung ein Dibit-Paar antrifft.

6. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung zur Vorverarbeitung umfaßt:

eine Vorrichtung (Fig. 12; 210) zur Korrektur eines elektrischen Offset zwischen Pfaden, welche jeweilige Signale verarbeiten, die vom ersten und zweiten Bit des Dibits erhalten wurden.

7. Eine Informationspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung zur Vorverarbeitung umfaßt:

eine Vorrichtung (Fig. 12; 230, Fig. 19) zur Kompensation einer Leseantwort der Lese-Einrichtung als eine Funktion ihrer Position relativ zu einer Informationsspur auf dem Aufzeichnungsmedium mittels Bereitstellen einer Transferfunktion, wobei

a) die Transferfunktion im wesentlichen linear bezüglich der relativen Position variiert, wenn sich die Lese-Einrichtung innerhalb eines Bereichs um die Spur befindet,

und

b) die Transferfunktion in einer Weise variiert, die im wesentlichen nicht-linear ist, wenn sich die Lese-Einrichtung jenseits des Bereichs befindet.

8. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung zur Vorverarbeitung umfaßt:

eine Einrichtung zur Verminderung von Auswirkungen falscher Positionsabtastwerten auf die Positionssteuerungseinrichtung, wobei die Vorrichtung zur Reduzierung der Auswirkungen umfaßt:

a) eine Vorrichtung (Fig. 20A-20C) zum Testen ob die Positionsabtastwerte innerhalb eines erlaubten Bereichs liegen, wobei der erlaubte Bereich auf vorherigen Positionsabtastwerten und vorherigen Aufwandsignalen basiert; und

b) einer Vorrichtung (Fig. 20A-20C) zum Bereitstellen eines auf die Richtigkeit getesteten Positionsfehlersignals an die Vorrichtung zur Erzeugung des Aufwandsignals, als Antwort auf das Testen.

9. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung zur Vorverarbeitung umfaßt:

eine Einrichtung (Fig. 20A-20C) zum Erhalten eines erweiterten relativen Positionswertes lediglich von

(1) den momentanen Positionsabtastwerten und

(2) einer angeforderten Position,

wobei der erweiterte relative Positionswert eine Position der Lese-Einrichtung relativ zu der angeforderten Position über den im wesentlichen gesamten Bewegungsbereich der Lese- Einrichtung bestimmt.

10. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung zur Erzeugung des Aufwandsignals umfaßt: einen Abstandzustandsbeobachter (Fig. 22) welcher Zustandsvariablen umfaßt, die eine Position und Geschwindigkeit der Lese-Einrichtung bezüglich des Aufzeichnungsmediums wiedergeben.

11. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung zur Erzeugung des Aufwandsignals umfaßt: eine Integralsteuerung (Fig. 24, 25), welche auf vorverarbeitete Positionsabtastwerte von der Vorrichtung zur Vorverarbeitung reagiert, zur Erzeugung des Aufwandsignals, um die Position der Lese-Einrichtung relativ zum Aufzeichnungsmedium zu steuern.

12. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher: das Aufzeichnungsmedium der Informationsspeichereinrichtung eine Speicherdichte äquivalent zu zweiseitigen Platten mit 8,89 cm (3,5 Inch) im Durchmesser hat mit einem gesamten formatierten Speicherkapazität von 120 Megabytes.

13. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher: das Aufzeichnungsmedium Informationen auf Spuren speichert, wobei ungefähr 638 Spuren pro cm (1620 Spuren pro Inch) vorgesehen sind.

14. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher: das Positionsinformationsfeld Information (Fig. 16, PE- 51) beinhaltet, welche die relative Position der Lese- Einrichtung bezüglich einer angeforderten Position über den gesamten Bereich des Aufzeichnungsmediums bestimmt.

15. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung zur Vorverarbeitung umfaßt: eine Vorrichtung (Fig. 19) zum Kompensieren von nichtlinearen Amplitudenschwankungen der Dibit-Messungen als eine Funktion des Lese-Einrichtungsabstandes von einer Mitte der Spuren auf dem Aufzeichnungsmedium.

16. Eine Informationsspeichereinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher: die Positionsinformationsbereiche zwischen Informationen auf dem Aufzeichnungsmedium eingebettet sind, so daß es die Lese-Einrichtung der Positionssteuerungseinrichtung erlaubt nur eine Dibit-Messung pro Datensektor zu verarbeiten.