JP2001006305A - 位置決め制御装置 - Google Patents
位置決め制御装置Info
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Abstract
る。 【解決手段】 開示される位置決め制御装置は、ヘッド
移動機構1の微動部から供給される位置誤差信号DEに
基づいて、微動部を位置決めするための出力データD
C1を出力する微動コントローラ24と、出力データD
C1を微動アクチュエータ13の可動範囲に対応した制
限内になるように飽和処理するリミッタ26と、リミッ
タ26の出力データDLと出力データDC1との差に基
づいて、出力データDC1を補正するための出力データ
DAを生成する減算器27及び乗算器28とを備えてな
る。
Description
ータと、この粗動アクチュエータにより駆動される粗動
部の一端に固定された微動アクチュエータとを協調制御
することにより、微動アクチュエータの一端に取り付け
られた微動部の位置決めを行う位置決め制御装置に関
し、特に、光ディスク装置や磁気ディスク装置等のヘッ
ドの位置決め制御を行う位置決め制御装置に関する。
ディスク装置の中には、最近、近年の記憶容量の大容量
化に伴う高記録密度化に対処するため、例えば、特開平
6−96545号公報や特開平9−251739号公報
に開示されているように、2ステージ協調位置決め機
構、あるいは2段アクチュエータと呼ばれるヘッド移動
機構により、光ディスクや磁気ディスクの所定の位置に
ヘッドが位置決めされるものがある。この種のヘッド移
動機構は、可動範囲はセンチメートル・オーダと大きい
が位置決め精度の低い粗動アクチュエータと、この粗動
アクチュエータにより駆動されるアームの一端に固定さ
れ、可動範囲はミリメートル・オーダ又はナノメートル
・オーダと小さいが位置決め精度の高い微動アクチュエ
ータとからなり、これらを協調制御することにより、セ
ンチメートル・オーダの大きな可動範囲とナノメートル
・オーダの高い位置決め精度とを両立させている。
動アクチュエータ及び微動アクチュエータのいずれにも
ボイスコイル・モータを使用しているため、微動アクチ
ュエータを構成するボイスコイル・モータの可動範囲は
数mmであり、30nm程度の位置決め精度を実現して
いる。これに対し、磁気ディスク装置においては、粗動
アクチュエータにはボイスコイル・モータを使用してい
るが、微動アクチュエータにはピエゾ素子等の電歪素子
を使用しているため、微動アクチュエータを構成する電
歪素子の可動範囲は500nm前後と非常に狭く、50
nm以下の位置決め精度を実現している。
ィスク装置のヘッドの位置決め制御においては、通常、
ヘッドの目標位置と実際の位置との誤差がなくなるよう
に、フィードバック制御を行うと共に、外部からの影響
を抑圧するために、そのフィードバック・ループに積分
器を挿入している。この積分器が挿入された制御系は、
応答が遅い傾向がある。したがって、ヘッドを目標位置
に追従させている状態において、外部から加えられる振
動や衝撃が微動アクチュエータの可動範囲を越えた場
合、応答の遅い上記積分器がいわゆるワインドアップを
起こして制御系が発振し、ヘッドが暴走してしまう場合
がある。この制御系が発振するという不都合は、ディス
ク装置のヘッドの位置決め制御だけでなく、微動アクチ
ュエータの可動範囲が実用上制限される機構の位置決め
制御において、一般的に起こり得ることがよく知られて
いる。
は、電動パワーステアリング装置におけるステアリング
ホイールの位置決め制御について、制御系を構成する積
分器の内部状態に補正を加えるアンチ・ワインドアップ
制御が開示されている。しかし、この技術は、1ステー
ジの一般的な位置決め制御に関するものであり、光ディ
スク装置や磁気ディスク装置等のディスク装置のヘッド
の位置決め制御のように、2個のアクチュエータを協調
させてヘッドの位置決めを制御する場合には適用できな
い。
による磁気ディスク装置の外乱抑圧特性向上」(日本機
械学会IIP、’98情報・知能・精密機器部門講演会
講演論文集、No.98−26、pp.27−29)に
は、制御系を構成する積分器の内部状態そのものを観測
し、積分器の出力信号をリミッタを用いて修整すること
により、磁気ディスク装置のヘッドが目標位置近傍に移
動した後の過渡応答の整定を速くする技術が開示されて
いる。しかし、この技術は、ヘッドを目標位置に追従さ
せている状態において、外部から加えられた振動や衝撃
が微動アクチュエータの可動範囲を越えることにより、
上記積分器がワインドアップを起こした場合には、適用
できない。
もので、粗動アクチュエータと、この粗動アクチュエー
タにより駆動される粗動部の一端に固定された微動アク
チュエータとを協調制御して、微動アクチュエータの一
端に取り付けられた微動部を位置決めする場合、外部か
ら加えられる振動や衝撃が微動アクチュエータの可動範
囲を越えても、振動や衝撃の影響を低減して高精度な位
置決め制御をすることができる位置決め制御装置を提供
することを目的としている。
に、請求項1記載の発明は、粗動アクチュエータと、こ
の粗動アクチュエータにより駆動される粗動部の一端に
固定された微動アクチュエータとを協調制御することに
より、微動アクチュエータの一端に取り付けられた微動
部の位置決めを行う位置決め制御装置に係り、上記微動
部から供給される位置誤差信号に基づいて、上記微動部
を位置決めするための微動制御信号を生成する微動制御
手段と、上記微動制御信号を上記微動アクチュエータの
可動範囲に対応した制限内になるように飽和処理して上
記微動アクチュエータに供給する飽和処理手段と、上記
飽和処理手段の出力信号と上記微動制御信号との差に基
づいて、上記微動制御信号を補正するための補正信号を
生成する補正手段とを備えてなることを特徴としてい
る。
載の位置決め制御装置に係り、上記微動制御手段は、上
記微動制御信号を積分補償する積分補償手段を有し、上
記補正信号に基づいて、前段積分補償手段の内部状態を
変更することを特徴としている。
載の位置決め制御装置に係り、上記微動制御手段は、上
記微動制御信号を位相補償する位相補償手段を有し、上
記補正信号に基づいて、前段位相補償手段の内部状態を
変更することを特徴としている。
至3のいずれか1に記載の位置決め制御装置に係り、上
記補正手段は、上記飽和処理手段の出力信号と上記微動
制御信号との差を求める減算器と、該減算器の減算結果
に所定定数を乗算して乗算結果を上記補正信号とする乗
算器とからなることを特徴としている。
至4のいずれか1に記載の位置決め制御装置に係り、上
記補正信号の符号は、上記微動制御信号が上記飽和処理
手段の出力信号より大きい場合には、上記積分補償手段
の内部状態が減少する方向でフィードバックがかかるよ
うに設定され、上記微動制御信号が上記飽和処理手段の
出力信号より小さい場合には、上記積分補償手段の内部
状態が増加する方向でフィードバックがかかるように設
定されていることを特徴としている。
至5のいずれか1に記載の位置決め制御装置に係り、上
記微動制御信号又は上記飽和処理手段の出力信号に基づ
いて、上記粗動アクチュエータに供給するための粗動制
御信号を生成する粗動制御手段を備えてなることを特徴
としている。
至6のいずれか1に記載の位置決め制御装置に係り、上
記粗動アクチュエータはボイスコイル・モータからな
り、上記微動アクチュエータは電歪素子からなり、上記
粗動部はキャリッジアームからなり、上記微動部は磁気
ヘッドからなることを特徴としている。
振動や衝撃が微動アクチュエータの可動範囲を越えた場
合でも、振動や衝撃の影響を低減して高精度な位置決め
制御をすることができる。
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図1は、この発明の一実施例である磁
気ディスク装置のヘッド移動機構1の位置決め制御装置
2の電気的構成を示すブロック図である。ヘッド移動機
構1は、図2に示すように、キャリッジアームからなる
粗動部11と、ボイスコイル・モータからなる粗動アク
チュエータ12と、ピエゾ素子等の電歪素子からなる微
動アクチュエータ13と、サスペンション付きの磁気ヘ
ッドからなる微動部14とから概略構成されている。ま
た、粗動部11は、その一端に粗動アクチュエータ12
が固定されていると共に、その他端に微動アクチュエー
タ13を介して微動部14が取り付けられている。粗動
アクチュエータ12は、位置決め制御装置2から供給さ
れる制御信号SC1に基づいて、粗動部11を駆動する
ことにより、微動アクチュエータ13及び微動部14を
ピボット11aを中心に図中X方向(図示せぬ磁気ディ
スクの半径方向)に移動させる。また、微動アクチュエ
ータ13は、位置決め制御装置2から供給される制御信
号SC2に基づいて図中Y方向に伸縮して、微動部14
を図中X方向に微動させる。微動部14は、位置決めの
対象である磁気ヘッドの位置と目標のトラックの位置と
の誤差を示す位置誤差信号SEを出力し、位置決め制御
装置2に供給する。
の周波数特性の一例を示す。図3は、粗動アクチュエー
タ12の入力端から微動部14の出力端(トラックラン
ナウトを零とした場合は磁気ヘッドの位置に相当)まで
の周波数特性の一例であり、(a)はゲイン特性の一
例、(b)は位相特性の一例である。図3(a)及び
(b)から分かるように、低周波数域のゲイン特性が−
40dB/decの傾きを有し、位相特性が略−180
度であるので、制御信号SC1は、磁気ヘッドの位置の
加速度の次元に相当している。したがって、制御信号S
C1の振幅に制限があった場合でも、それは加速度に対
する制限であり、物理的にストッパーなどにぶつかるま
でが粗動アクチュエータ12の可動範囲となるだけであ
り、事実上、磁気ヘッドの位置の変位には制限が加わら
ない。図4は、微動アクチュエータ13の入力端から微
動部14の出力端(トラックランナウトを零とした場合
は磁気ヘッドの位置に相当)までの周波数特性の一例で
あり、(a)はゲイン特性の一例、(b)は位相特性の
一例である。図4(a)及び(b)から分かるように、
低周波数域のゲイン特性が略水平であり、位相特性が略
0度であるので、制御信号SC2は、直接、磁気ヘッド
の位置の次元に対応していることがわかる。したがっ
て、制御信号SC2の振幅に電源電圧等により制限があ
った場合には、それがそのまま微動アクチュエータ13
の可動範囲の制限となる。以上説明したように、典型的
な磁気ディスク装置の場合では、電源電圧(例えば、±
30Vなど)等による制御信号SC2の振幅の制限は、
微動アクチュエータ13の可動範囲の制限(例えば、±
500nm)となり、非常に狭い。
ように、サンプラ21と、A/D変換器22と、符号反
転器23と、微動コントローラ24と、粗動コントロー
ラ25と、リミッタ26と、減算器27と、乗算器28
と、D/A変換器29及び30と、フィルタ31及び3
2とから概略構成されている。これらのうち、符号反転
器23、微動コントローラ24、粗動コントローラ2
5、リミッタ26、減算器27及び乗算器28は、いず
れもデジタル回路で構成されている。サンプラ21は、
ヘッド移動機構1の微動部14から供給される位置誤差
信号SEを所定周期でサンプリングしてA/D変換器2
2に供給する。A/D変換器22は、サンプラ21の出
力信号を離散的な位置誤差データDEにデジタル変換し
て符号反転器23に供給する。符号反転器23は、位置
誤差データDEの符号を反転して微動コントローラ24
に供給する。
(−DE)に基づいて、磁気ヘッドを磁気ディスクの目
標のトラックに位置決めするための出力データDC1を
生成するものであり、図5に示すように、積分補償器4
1と、位相補償器42と、加算器43とから概略構成さ
れている。積分補償器41は、加算器44と、ユニット
・ディレイ45と、乗算器46とから概略構成されてい
る。加算器44は、乗算器28の出力データDAと、位
置誤差データ(−DE)と、ユニット・ディレイ45の
出力データとを加算して加算結果をユニット・ディレイ
45に供給する。ユニット・ディレイ45は、加算器4
4の出力データを所定時間(1/z)遅延した後、加算
器44及び46に供給する。乗算器46は、ユニット・
ディレイ45の出力データに所定定数(KiF)を乗算
して乗算結果を加算器43に供給する。
加算器51及び52と、ユニット・ディレイ53とから
概略構成されている。乗算器47及び48は、それぞれ
位置誤差データ(−DE)に所定定数(BF)及び(D
F)を乗算して乗算結果を加算器51及び52に供給す
る。加算器51は、乗算器47の出力データと、乗算器
49の出力データとを加算して加算結果をユニット・デ
ィレイ53に供給する。ユニット・ディレイ53は、加
算器51の出力データを所定時間(1/z)遅延した
後、乗算器49及び50に供給する。乗算器49及び5
0は、それぞれユニット・ディレイ53の出力データに
所定定数(AF)及び(CF)を乗算して乗算結果を加
算器51及び52に供給する。乗算器49の所定定数
(AF)は、位相補償器42の極を決定するフィードバ
ック・ゲインである。加算器52は、乗算器48の出力
データと、乗算器50の出力データとを加算して加算結
果を加算器43に供給する。加算器43は、積分補償器
41の出力データと、位相補償器42の出力データとを
加算して加算結果を出力データDC1として粗動コント
ローラ25、リミッタ26及び減算器27に供給する。
図6は、微動コントローラ24の周波数特性の一例であ
り、(a)はゲイン特性の一例、(b)は位相特性の一
例である。図6から分かるように、微動コントローラ2
4は、積分補償を基本的な役割としている。
ラ24の出力データDC1を微動アクチュエータ13の
変位とみなしてこれを零とするように粗動アクチュエー
タ12を駆動するための出力データDC2を生成するも
のであり、図7に示すように、積分補償器61と、位相
補償器62と、加算器63とから概略構成されている。
積分補償器61は、加算器64と、ユニット・ディレイ
65と、乗算器66とから概略構成されている。加算器
64は、微動コントローラ24の出力データD C1と、
ユニット・ディレイ65の出力データとを加算して加算
結果をユニット・ディレイ65に供給する。ユニット・
ディレイ65は、加算器64の出力データを所定時間
(1/z)遅延した後、加算器64及び乗算器66に供
給する。乗算器66は、ユニット・ディレイ65の出力
データに所定定数(KiC)を乗算して乗算結果を加算
器63に供給する。
加算器71及び72と、ユニット・ディレイ73とから
概略構成されている。乗算器67及び68は、それぞれ
微動コントローラ24の出力データDC1に所定定数
(BC)及び(DC)を乗算して乗算結果を加算器71
及び72に供給する。加算器71は、乗算器67の出力
データと、乗算器69の出力データとを加算して加算結
果をユニット・ディレイ73に供給する。ユニット・デ
ィレイ73は、加算器71の出力データを所定時間(1
/z)遅延した後、乗算器69及び70に供給する。乗
算器69及び70は、それぞれユニット・ディレイ73
の出力データに所定定数(AC)及び(CC)を乗算し
て乗算結果を加算器71及び72に供給する。加算器7
2は、乗算器68の出力データと、乗算器70の出力デ
ータとを加算して加算結果を加算器63に供給する。加
算器63は、積分補償器61の出力データと、位相補償
器62の出力データとを加算して加算結果を出力データ
DC2としてD/A変換器29に供給する。図8は、粗
動コントローラ25の周波数特性の一例であり、(a)
はゲイン特性の一例、(b)は位相特性の一例である。
図8から分かるように、粗動コントローラ25は、周波
数500Hz付近で位相を60度程度回復させる位相補
償を基本的な役割としている。
ントローラ24の出力データDC1を微動アクチュエー
タ13を構成するピエゾ素子の可動範囲に対応した制限
内になるように処理し、処理結果を出力データDLとし
てD/A変換器30及び減算器27に供給する。減算器
27は、リミッタ26の出力データDLから微動コント
ローラ24の出力データDC1を減算して減算結果を乗
算器28に供給する。また、乗算器28は、減算器27
の出力データに所定定数(AWG)を乗算して乗算結果
を出力データDAとして、微動コントローラ24を構成
する積分補償器41の内部状態(xF2)を修整するた
めに、微動コントローラ24にフィードバックする。こ
のフィードバックされる出力データDAの符号は、微動
コントローラ24の出力データDC1がリミッタ26の
出力データDLより大きい場合には、微動コントローラ
24を構成する積分補償器41の内部状態(xF2)が
減少する方向でフィードバックがかかるように設定さ
れ、出力データDC1が出力データDLより小さい場合
には、積分補償器41の内部状態(xF2)が増加する
方向でフィードバックがかかるように設定されているも
のとする。
ーラ25の出力データDC2を連続的な信号にアナログ
変換してフィルタ31に供給する。D/A変換器30
は、リミッタ26の出力データDLを連続的な信号にア
ナログ変換してフィルタ32に供給する。フィルタ31
は、D/A変換器29の出力信号の周波数帯域を500
Hz程度に制限して機械共振を減衰させた後、制御信号
SC1としてヘッド移動機構1の粗動アクチュエータ1
2に供給する。フィルタ32は、D/A変換器30の出
力信号の周波数帯域を2kHz前後に制限して機械共振
を減衰させた後、制御信号SC2としてヘッド移動機構
1の微動アクチュエータ13に供給する。
作について説明する。まず、外部から加えられた振動や
衝撃等によって生じる変位が微動アクチュエータ13の
可動範囲内である定常状態時の動作について説明する。
ヘッド移動機構1を構成する微動部14から位置決め制
御装置2に供給された位置誤差信号SEは、サンプラ2
1においてサンプリングされた後、A/D変換器22に
おいて位置誤差データDEに変換され、さらに、符号反
転器23において符号が反転されて位置誤差データ(−
DE)として微動コントローラ24に供給される。これ
により、微動コントローラ24において、位置誤差デー
タ(−DE)に基づいて、磁気ヘッドを磁気ディスクの
目標のトラックに位置決めするための出力データDC1
が生成され、出力データDC1は、粗動コントローラ2
5、リミッタ26及び減算器27に供給される。微動コ
ントローラ24の出力データDC1は、リミッタ26に
おいて、微動アクチュエータ13を構成するピエゾ素子
の可動範囲に対応した制限内になるように処理された
後、出力データDLとしてD/A変換器30及び減算器
27に供給される。リミッタ26の出力データDLは、
D/A変換器30において、アナログ変換された後、フ
ィルタ32において、その周波数帯域が2kHz前後に
制限され、制御信号SC2としてヘッド移動機構1の微
動アクチュエータ13に供給される。これにより、微動
部14を構成するサスペンション付きの磁気ヘッドは、
2kHz前後の帯域で高精度に位置決め制御される。な
お、今の場合、外部から加えられた振動や衝撃等によっ
て生じた変位は微動アクチュエータ13の可動範囲内に
あるので、微動コントローラ24の出力データDC1と
リミッタ26の出力データDLとは等しい。したがっ
て、減算器27の減算結果は零であり、微動コントロー
ラ24には、乗算器28の出力データDAはフィードバ
ックされず、微動コントローラ24を構成する積分補償
器41の内部状態(xF2)は修整されない。
動コントローラ24の出力データD C1に基づいて、微
動アクチュエータ13の変位を零とするように粗動アク
チュエータ12を駆動するための出力データDC2が生
成される。粗動コントローラ25の出力データD
C2は、D/A変換器29において、アナログ変換され
た後、フィルタ31において、その周波数帯域が500
Hz程度に制限され、制御信号SC1としてヘッド移動
機構1の粗動アクチュエータ12に供給される。これに
より、粗動部11を構成するキャリッジアームは、微動
部14を構成するサスペンション付きの磁気ヘッドを追
いかけるように制御される。
撃が微動アクチュエータ13を構成するピエゾ素子の可
動範囲内である定常状態時においては、サスペンション
付きの磁気ヘッドを磁気ディスクの目標のトラックに精
密に位置決めするために移動したピエゾ素子を追いかけ
てボイスコイル・モータによりキャリッジアームが移動
する協調制御が実現される。したがって、本来のピエゾ
素子の可動範囲(キャリッジアームが固定されている場
合に相当)では位置決めできないような大きなトラック
の揺れに対しても、大まかな動きはボイスコイル・モー
タによりカバーされるので、ピエゾ素子の高精度な位置
決め状態が維持できる。また、粗動コントローラ25
は、微動コントローラ24の出力データDC1に基づい
て予見的な制御が可能となるので、リミッタ26におい
て飽和処理された後の出力データDLを利用する場合と
比べて、はるかに制御系の安定度が向上する。
よって粗動アクチュエータ12を構成するボイスコイル
・モータの応答速度では対応できない大きな変位が生
じ、その変位が微動アクチュエータ13を構成するピエ
ゾ素子の可動範囲を越えた場合の動作について説明す
る。ヘッド移動機構1から供給された位置誤差信号SE
は、サンプラ21、A/D変換器22及び符号反転器2
3において順次処理され、その処理結果が位置誤差デー
タ(−DE)として微動コントローラ24に供給され
る。これにより、微動コントローラ24において、位置
誤差データ(−DE)に基づき出力データDC 1が生成
されるので、出力データDC1は、リミッタ26におい
て、ピエゾ素子の可動範囲に対応した制限内になるよう
に処理された後、出力データDLとしてD/A変換器3
0及び減算器27に供給される。出力データDLは、D
/A変換器30において、アナログ変換された後、フィ
ルタ32において、その周波数帯域が2kHz前後に制
限され、制御信号SC2としてヘッド移動機構1の微動
アクチュエータ13に供給される。これにより、微動部
14を構成するサスペンション付きの磁気ヘッドは、2
kHz前後の帯域で高精度に位置決め制御される。
等によって生じた変位は微動アクチュエータ13の可動
範囲外にあるので、微動コントローラ24の出力データ
DC 1の絶対値は、リミッタ26の出力データDLの絶
対値より大きい。したがって、減算器27において、リ
ミッタ26の出力データDLから微動コントローラ24
の出力データDC1が減算され、この減算結果は、乗算
器28において、所定定数(AWG)が乗算された後、
その乗算結果が出力データDAとして微動コントローラ
24を構成する積分補償器41の内部状態(xF2)を
修整するために、微動コントローラ24にフィードバッ
クされる。上記したように、微動コントローラ24の出
力データDC1がリミッタ26の出力データDLより大
きい場合には、微動コントローラ24を構成する積分補
償器41の内部状態(xF2)が減少する方向でフィー
ドバックがかかるように、出力データDAの符号が設定
されているので、このフィードバックにより積分補償器
41の内部状態(xF2)が減少し、微動コントローラ
24の出力データDC1が小さくなる。以上説明した一
連の動作は、減算器27の減算結果が零となるまで繰り
返される。これにより、外部から加えられた振動や衝撃
等によって生じた変位がヘッド移動機構1の微動アクチ
ュエータ13を構成するピエゾ素子の可動範囲外となる
ことにより発生する積分補償器41のワインドアップが
抑制される。したがって、ヘッド移動機構1の微動部1
4を構成する磁気ヘッドの暴走を防止することができ
る。
動コントローラ24の出力データD C1に基づいて、微
動アクチュエータ13の変位を零とするように粗動アク
チュエータ12を駆動するための出力データDC2が生
成される。粗動コントローラ25の出力データD
C2は、D/A変換器29において、アナログ変換され
た後、フィルタ31において、その周波数帯域が500
Hz程度に制限され、制御信号SC1としてヘッド移動
機構1の粗動アクチュエータ12に供給される。これに
より、粗動部11を構成するキャリッジアームは、微動
部14を構成するサスペンション付きの磁気ヘッドを追
いかけるように制御される。
装置のヘッド移動機構1の位置決め制御装置2における
実験結果の一例を示す。図9(a)はヘッド移動機構1
の微動アクチュエータ13から出力される位置誤差信号
SEの特性の一例、図9(b)はヘッド移動機構1の微
動アクチュエータ13に供給される制御信号SC2の特
性の一例である。この実験においては、時刻0からその
約0.01秒後までの間に、磁気ディスク装置の筐体を
叩くなどして人為的に数回衝撃が加えられている。図9
(b)からも分かるように、制御信号SC2の制限は電
圧換算で±30Vであるので、粗動アクチュエータ12
を構成するボイスコイル・モータは、上記衝撃による微
動アクチュエータ13を構成するピエゾ素子の大きな変
位を吸収できない。したがって、上記衝撃が加えられる
ことにより発生した磁気ヘッドの大きな位置誤差は、ピ
エゾ素子を駆動することによってすべて吸収されなけれ
ばならず、微動コントローラ24は値の大きな出力デー
タDC1(制御信号SC2の電圧に換算して±30V相
当以上の値)を出力する。これにより、上記出力データ
DC1はリミッタ26によって±30Vに制限されるの
で、図9(b)から分かるように、制御信号SC2は、
衝撃が加えられた直後瞬時にして、±30Vに飽和して
しまう。また、今の場合、外部から加えられた衝撃によ
って生じた変位は微動アクチュエータ13の可動範囲外
にあるので、位置決め制御装置2は当然本来の位置決め
精度を維持することはできず、離散的な位置誤差データ
DEは、図9(a)から分かるように、3μm以上の誤
差を生じている。しかし、衝撃が加えられた直後から乗
算器28の出力データDAに基づいて微動コントローラ
24を構成する積分補償器41のワインドアップが抑制
されるので、衝撃が加えられた後0.02秒経過したあ
たりからは、本来の位置決め精度100nm以下に復帰
していることが分かる。
装置2において、乗算器28の出力データDAを微動コ
ントローラ24にフィードバックせず、上記と同様の実
験を行った場合の結果の一例を示している。図10
(a)はヘッド移動機構1の微動アクチュエータ13か
ら出力される位置誤差信号SEの特性の一例、図10
(b)はヘッド移動機構1の微動アクチュエータ13に
供給される制御信号SC2の特性の一例である。乗算器
28の出力データDAを微動コントローラ24にフィー
ドバックしないと、衝撃が加えられた直後に積分補償器
41においてワインドアップが発生し、これにより、ピ
エゾ素子が可動範囲内に入っている間に、積分補償器4
1は積分した内部状態(xF2)を放出しきれないため
に、図10(b)から分かるように、制御信号SC2が
±30Vの間で激しく変動するので、制御系が発振し、
磁気ヘッドが暴走してしまう。
ヘッドの暴走の原因となる微動コントローラ24を構成
する積分補償器41のワインドアップを抑制するため
に、減算器27及び乗算器28からなるアンチ・ワイン
ドアップ手段を設けているので、微動部14を駆動する
微動アクチュエータ13の可動範囲が狭い場合でも、外
部からの衝撃などに強い位置決め制御装置を提供するこ
とができる。また、この例の構成によれば、リミッタ2
6により飽和処理される前の出力データDC1を粗動コ
ントローラ25による粗動アクチュエータ12の予見的
な制御に使用しているので、アンチ・ワインドアップ制
御を行う乗算器28の設計範囲を広くすることができ、
安定余裕が大きい。
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の実施例においては、微動コントローラ24の出力デー
タDC1を粗動コントローラ25に供給する例を示した
が、これに限定されず、リミッタ26の出力データDL
を粗動コントローラ25に供給するように構成しても良
い。また、上述の実施例においては、乗算器28の出力
データDAを微動コントローラ24を構成する積分補償
器41だけに供給する例を示したが、これに限定され
ず、微動コントローラ24の位相補償器42を構成する
乗算器49の所定定数(AF)が1に近い場合には、位
相補償器42の内部状態(xF1)の修整を行うために
乗算器28の出力データDAを位相補償器42に供給す
るように構成しても良い。
転器23、微動コントローラ24、粗動コントローラ2
5、リミッタ26、減算器27及び乗算器28をデジタ
ル回路で構成する例を示したが、これに限定されず、こ
れらをいずれもアナログ回路で構成しても良い。この場
合には、A/D変換器22、D/A変換器29及び30
は不要となる。また、上述の実施例においては、この発
明を磁気ディスク装置のヘッド移動機構の位置決め制御
装置に適用する例を示したが、これに限定されない。こ
の発明は、粗動アクチュエータと、この粗動アクチュエ
ータにより駆動される粗動部の一端に固定された微動ア
クチュエータとを協調制御することにより、微動アクチ
ュエータの一端に取り付けられた微動部の位置決めを行
う位置決め制御装置であればどのようなものにも適用す
ることができる。
よれば、微動部から供給される位置誤差信号に基づい
て、微動部を位置決めするための微動制御信号を生成す
る微動制御手段と、微動制御信号を微動アクチュエータ
の可動範囲に対応した制限内になるように飽和処理して
微動アクチュエータに供給する飽和処理手段と、飽和処
理手段の出力信号と微動制御信号との差に基づいて、微
動制御信号を補正するための補正信号を生成する補正手
段とを備えているので、外部から加えられる振動や衝撃
が微動部の可動範囲を越えても、振動や衝撃の影響を低
減して高精度な位置決め制御をすることができる。ま
た、この発明の別の構成によれば、微動制御信号に基づ
いて、粗動アクチュエータに供給するための粗動制御信
号を生成する粗動制御手段を備えているので、粗動アク
チュエータの予見的な制御が可能となり、補正手段を構
成する乗算器の設計範囲を広くすることができ、安定余
裕が大きい。
ヘッド移動機構の位置決め制御装置の電気的構成を示す
ブロック図である。
る。
端までの周波数特性の一例であり、(a)はゲイン特性
の一例、(b)は位相特性の一例である。
端までの周波数特性の一例であり、(a)はゲイン特性
の一例、(b)は位相特性の一例である。
図である。
(a)はゲイン特性の一例、(b)は位相特性の一例で
ある。
図である。
(a)はゲイン特性の一例、(b)は位相特性の一例で
ある。
は微動アクチュエータから出力される位置誤差信号SE
の特性の一例、(b)は微動アクチュエータに供給され
る制御信号SC2の特性の一例である。
トローラにフィードバックせずに実験した場合の結果の
一例であり、(a)は微動アクチュエータから出力され
る位置誤差信号SEの特性の一例、(b)は微動アクチ
ュエータに供給される制御信号SC2の特性の一例であ
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 粗動アクチュエータと、この粗動アクチ
ュエータにより駆動される粗動部の一端に固定された微
動アクチュエータとを協調制御することにより、微動ア
クチュエータの一端に取り付けられた微動部の位置決め
を行う位置決め制御装置において、 前記微動部から供給される位置誤差信号に基づいて、前
記微動部を位置決めするための微動制御信号を生成する
微動制御手段と、 前記微動制御信号を前記微動アクチュエータの可動範囲
に対応した制限内になるように飽和処理して前記微動ア
クチュエータに供給する飽和処理手段と、 前記飽和処理手段の出力信号と前記微動制御信号との差
に基づいて、前記微動制御信号を補正するための補正信
号を生成する補正手段とを備えてなることを特徴とする
位置決め制御装置。 - 【請求項2】 前記微動制御手段は、前記微動制御信号
を積分補償する積分補償手段を有し、前記補正信号に基
づいて、前段積分補償手段の内部状態を変更することを
特徴とする請求項1記載の位置決め制御装置。 - 【請求項3】 前記微動制御手段は、前記微動制御信号
を位相補償する位相補償手段を有し、前記補正信号に基
づいて、前段位相補償手段の内部状態を変更することを
特徴とする請求項2記載の位置決め制御装置。 - 【請求項4】 前記補正手段は、前記飽和処理手段の出
力信号と前記微動制御信号との差を求める減算器と、該
減算器の減算結果に所定定数を乗算して乗算結果を前記
補正信号とする乗算器とからなることを特徴とする請求
項1乃至3のいずれか1に記載の位置決め制御装置。 - 【請求項5】 前記補正信号の符号は、前記微動制御信
号が前記飽和処理手段の出力信号より大きい場合には、
前記積分補償手段の内部状態が減少する方向でフィード
バックがかかるように設定され、前記微動制御信号が前
記飽和処理手段の出力信号より小さい場合には、前記積
分補償手段の内部状態が増加する方向でフィードバック
がかかるように設定されていることを特徴とする請求項
2乃至4のいずれか1に記載の位置決め制御装置。 - 【請求項6】 前記微動制御信号又は前記飽和処理手段
の出力信号に基づいて、前記粗動アクチュエータに供給
するための粗動制御信号を生成する粗動制御手段を備え
てなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1に
記載の位置決め制御装置。 - 【請求項7】 前記粗動アクチュエータはボイスコイル
・モータからなり、前記微動アクチュエータは電歪素子
からなり、前記粗動部はキャリッジアームからなり、前
記微動部は磁気ヘッドからなることを特徴とする請求項
1乃至6のいずれか1に記載の位置決め制御装置。
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Cited By (8)
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JP2006059427A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ディスク装置 |
JP2009104689A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Samsung Electronics Co Ltd | 記録装置、記録方法、および被記録媒体 |
WO2009087841A1 (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Hitachi, Ltd. | 磁気ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置 |
JP2013157063A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Toshiba Corp | 磁気ディスク装置および2段アクチュエータの外乱補償方法 |
CN112859948A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 江南大学 | 基于分布扰动的柔性杆振动抑制方法及*** |
CN112859949A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 江南大学 | 基于Euler-Bernoulli梁的边界抗饱和振动抑制方法及*** |
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-
1999
- 1999-06-16 JP JP17016899A patent/JP3387451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1282115A2 (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Head positioner and information recording/replaying apparatus |
EP1282115B1 (en) * | 2001-07-31 | 2013-05-22 | Panasonic Corporation | Head positioner and information recording/replaying apparatus |
US7031099B2 (en) | 2001-07-31 | 2006-04-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Head positioner and information recording/replaying apparatus |
US7173790B2 (en) | 2004-08-19 | 2007-02-06 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic disk apparatus with dual stage actuator |
JP4495547B2 (ja) * | 2004-08-19 | 2010-07-07 | ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ | 磁気ディスク装置 |
JP2006059427A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ディスク装置 |
JP2009104689A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Samsung Electronics Co Ltd | 記録装置、記録方法、および被記録媒体 |
WO2009087841A1 (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Hitachi, Ltd. | 磁気ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置 |
JP2009170014A (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Hitachi Ltd | 磁気ヘッドスライダ及び磁気ディスク装置 |
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JP2013157063A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Toshiba Corp | 磁気ディスク装置および2段アクチュエータの外乱補償方法 |
CN112859948A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 江南大学 | 基于分布扰动的柔性杆振动抑制方法及*** |
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