JP2003346439A - データ記憶装置、制御装置、オフトラック制御方法及び制御方法 - Google Patents
データ記憶装置、制御装置、オフトラック制御方法及び制御方法Info
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Abstract
り、センサ出力に基づく補正操作における誤操作の発生
を効果的に防止する。 【解決手段】 記録媒体に対してデータの読み書きを行
うためのヘッドのシークに対するサーボループを構成す
るサーボ制御部10と、所定のセンサの出力に基づいて
このサーボ制御部10による制御を補正するための補正
信号を生成する補正信号生成部20と、この補正信号を
サーボループに注入した場合の効果を予測し、予測結果
に応じてこの補正信号をサーボループに注入するか否か
を制御する補正信号制御部30とを備える。また、かか
る予測結果に応じてセンサのゲインを動的に制御する。
Description
に基づいて被制御系の制御を行う方法に関し、特に複数
のセンサの出力信号に基づく制御方法に関する。
録媒体にデータを記録するデータ記憶装置(以下、ディ
スクドライブ)では、振動により発生するオフトラック
に対処する手段が必須である。例えば、オフトラックが
問題となるのは、データ書込み中のオフトラックにより
目的のデータトラック以外のデータトラックに記録され
ているデータを書換えてしまうことであるので、振動衝
撃に対するセンサをディスクドライブに設けておき、振
動を検出した際にデータの書込みを中断する制御を行う
方法がある。また、センサが振動を検出した際に、ディ
スクドライブのアクチュエータに対するサーボループ
に、当該振動に比例する大きさの補正信号を加えること
により、ヘッドがトラックの中心を追従するように制御
を行う方法がある。
ック密度が上昇し、ディスクドライブ自体がヘッドをシ
ークすることによって発生する振動や、ディスクアレイ
のようなシステムにおいて隣接するディスクドライブが
発生する振動によっても、オフトラックが発生しやすく
なっている。したがって、上述した振動発生時にデータ
の書込みを中断する制御方法では、ディスクドライブの
パフォーマンスの低下を招来してしまう。
トラックの対処手段として、サーボループに補正信号を
加える制御方法を考える。ハードディスク装置では、ヘ
ッドを指示するアームがボイス・コイル・モータ(VC
M)にて回転軸の周りに回動することにより、ヘッドを
記録媒体の所望のトラックへシークする。そのため、デ
ィスクドライブをアームの回動面に平行に回転させる振
動(以下、回転方向の振動)により、VCMと記録媒体
のトラックとの相対位置が変化し、オフトラックが発生
することとなる。したがって、ディスクドライブには回
転方向の振動を検出するセンサが設けられる。回転方向
の振動を検出するセンサとしては、通常、回転加速度を
直接感知する回転加速度センサ、または直線方向の加速
度を感知する直線加速度センサを2つ組合せて構成され
たセンサが用いられるが、コストの観点から2つの直線
加速度センサを組合せて用いる場合が多い。
るセンサを示す概略図であり、図10(A)は2つの直
線加速度センサを組合せた構成、図10(B)は回転加
速度センサを示す。図10(A)において、ディスクド
ライブ1010が直線的な方向へ振動すると(図中のL
v)、センサ1011、1012はそれぞれ同じ加速度
を感知するため、その差分は0となる。一方、ディスク
ドライブ1010が回転方向に振動すると(図中のR
v)、センサ1011、1012の感知する加速度が差
分を生じるため、ディスクドライブ1010に対して回
転方向の振動が与えられたことが検出される。図10
(B)において、ディスクドライブ1020が回転方向
に振動すると、センサ1021における回転電極が回転
することにより、固定電極と回転電極との間の静電容量
が変化するため、ディスクドライブ1020に対して回
転方向の振動が与えられたことが検出される。
線加速度センサを組合せて回転方向の振動を検出する場
合、理論的には上述したように正確に回転方向の振動が
検出される。しかし実際には、直線加速度センサのゲイ
ンのばらつきによって直線方向の振動を回転方向の振動
として検出してしまう場合がある。すなわち、2つの直
線加速度センサのゲインが同じでない場合、直線的な方
向の振動であっても、当該2つの直線加速度センサの感
知する加速度が異なり、その差分を回転方向の振動とし
て検出してしまう。この直線加速度センサのゲインのば
らつきは、直線加速度センサの製造過程で発生するもの
であり、完全に取り除くことは困難である。
たディスクドライブの基板のたわみ等に基づく固有振動
のために、直線方向の振動が回転方向の振動に変換され
たり、2つの直線加速度センサに正しいレベルで振動が
伝わらなかったりすることが起こり得る。このような場
合にも、センサにて検出される振動に、直線方向の振動
の成分が含まれてしまう。
クドライブの回転方向の振動を検出する場合であって
も、回転加速度センサの製造工程等における誤差のため
に回転電極の重心と回転中心とが正確に一致していない
場合には、回転加速度センサが直線方向の振動に対して
ある程度の感度を持ってしまう。
振動に直線方向の振動の成分が含まれていると、ディス
クドライブのアクチュエータに対するサーボループにこ
の振動検出に基づく補正信号を加えた場合に、実際には
オフトラックに影響しない直線方向の振動に基づく補正
を行ってしまうために、逆にオフトラックを発生する原
因となってしまう。なお、以上の説明は、ディスクドラ
イブがハードディスク装置であり、回転方向の振動を検
出することが要求される場合を例としたが、ディスクド
ライブの種類によっては回転方向以外の信号を検出する
ことが要求される場合もあるし、ディスクドライブ以外
の対象において種々の振動を検出することが要求される
場合もある。そこで本発明は、センサのゲインを動的に
制御することにより、センサ出力に基づく補正操作にお
ける誤操作の発生を効果的に防止することを目的とす
る。
め、本発明は、次のように構成されたデータ記憶装置と
して実現される。すなわち、このデータ記憶装置は、記
録媒体に対してデータの読み書きを行うためのヘッドの
支持及び移動を行うアクチュエータと、このヘッドにて
記録媒体を走査して得られる位置誤差信号をフィードバ
ックしアクチュエータの動作を制御するサーボ制御部
と、このサーボ制御部による制御を補正するための補正
信号を生成する補正信号生成部と、この補正信号生成部
にて生成された補正信号をサーボループに注入した場合
の効果を予測し、予測結果に応じてこの補正信号をサー
ボループに注入するか否かを制御する補正信号制御部と
を備えたことを特徴とする。
数のセンサによりデータ記憶装置の振動を感知して得ら
れた出力信号に基づいて補正信号を生成する。そして、
補正信号制御部は、複数のセンサの出力信号を用いて、
補正信号をサーボループに注入した場合の効果を予測す
る。さらに詳細には、補正信号生成部は、複数のセンサ
の出力信号に基づいて、個々のセンサにおける適切なゲ
インを計算し、得られた各センサの適切なゲインに基づ
いて補正信号をサーボループに注入した場合の効果を予
測する。
ッドを支持するアクチュエータと、ヘッドにて記録媒体
を走査して得られる位置誤差信号をフィードバックしア
クチュエータの動作を制御するサーボ制御部と、データ
記憶装置の振動を感知し、サーボ制御部による制御を補
正するセンサとを備える。そして、このセンサの出力信
号及び位置誤差信号に基づいて、このセンサの適切なゲ
インが計算され、計算結果に基づいて、このセンサのゲ
インが動的に制御されることを特徴とする。ここで、こ
のセンサは、データ記憶装置の回転振動を検出するため
に設けられた複数の直線加速度センサとすることができ
る。そして、この複数の直線加速度センサの出力信号及
び位置誤差信号に基づいて、個々の直線加速度センサの
適切なゲインが計算される。
は、複数のセンサの出力信号を用いて所定の被制御系を
制御する制御信号を生成する制御信号生成手段と、この
複数のセンサの出力信号に基づいて制御信号を被制御系
に供給した場合の効果を評価し、この評価に基づいて制
御信号を供給するか否かを制御する制御信号供給制御手
段とを備えたことを特徴とする。ここで、より好ましく
は、制御信号供給制御手段は、複数のセンサの出力信号
に基づいて計算された個々のセンサにおける所定のゲイ
ンに基づいて、制御信号を被制御系に供給した場合の効
果を評価する。
出力信号を用いて所定の被制御系を制御する制御信号を
生成する制御信号生成手段と、センサの出力信号に基づ
いて計算されたゲインの計算値に基づいて、このセンサ
のゲインを動的に制御するセンサ制御手段とを備えたこ
とを特徴とする。ここで、この制御信号生成手段は、複
数のセンサの出力信号に基づいて制御信号を生成し、セ
ンサ制御手段は、この複数のセンサの出力信号に基づい
て、個々のセンサにおけるゲインの計算を行い、計算結
果に基づいて個々の当該センサのゲインを動的に制御す
る。
のデータトラックを走査することによりデータの読み書
きを行う、次のようなオフトラック制御方法として実現
される。このオフトラック制御方法は、データ記憶装置
の振動を検出するセンサの出力信号に基づいて、ヘッド
を支持するアクチュエータに対する駆動制御を補正する
補正信号を生成するステップと、この補正信号をアクチ
ュエータのサーボループに注入した場合の効果を予測す
るステップと、かかる予測の結果に応じて補正信号をサ
ーボループに注入するか否かを制御するステップとを含
むことを特徴とする。
るステップでは、複数の直線加速度センサの出力信号に
基づいて、回転振動に対する補正信号を生成する。そし
て、補正信号を注入した場合の効果を予測するステップ
は、複数の直線加速度センサの出力信号に基づいて、個
々の直線加速度センサにおける適切なゲインを計算する
ステップと、得られた直線加速度センサの適切なゲイン
に基づいて補正信号を前記サーボループに注入した場合
の効果を予測するステップとを含む。
は、データ記憶装置の振動を検出するセンサの出力信号
と、ヘッドにて記録媒体を走査して得られる位置誤差信
号とに基づいて、センサの適切なゲインを計算するステ
ップと、計算結果に基づいてセンサのゲインを動的に制
御するステップと、ゲインを制御されたセンサの出力信
号に基づいて、ヘッドを支持するアクチュエータに対す
る駆動制御を補正するステップとを含むことを特徴とす
る。より好ましくは、このセンサの適切なゲインを計算
するステップでは、前記データ記憶装置の回転振動を検
出するために設けられた複数の直線加速度センサの適切
なゲインを個別に計算する。
うな制御方法としても実現される。すなわち、複数のセ
ンサの出力信号を用いて所定の被制御系を制御する制御
信号を生成するステップと、複数のセンサの出力信号に
基づいて、個々のセンサにおける適切なゲインを計算す
るステップと、得られた各センサの適切なゲインに基づ
いて制御信号を被制御系に供給した場合の効果を評価す
るステップと、かかる評価に基づいて制御信号を供給す
るか否かを制御するステップとを含む。この制御方法
は、計算により得られた各センサの適切なゲインに基づ
いて、個々のセンサのゲインを動的に制御するステップ
をさらに含む構成とすることができる。
ードディスク装置を例にして詳細に説明する。本実施の
形態は、振動を検出するセンサの信号とヘッドの位置信
号とをモニターし、ヘッドのオフトラックを防止するよ
うにアクチュエータを制御するための制御信号である補
正信号を生成する。そして、この補正信号をサーボルー
プに加えた場合に得られる効果を予測して評価し、セン
サのゲインを変化させるか否か、補正信号をサーボルー
プに加えるか否かといった判断を、当該予測結果に基づ
いて動的に行う。
ドウェア構成を説明する。図9は、ハードディスク装置
91の主要部を示すブロック図である。ハードディスク
装置91は、スピンドルモータ93によって回転駆動さ
れる磁気ディスク92上を磁気ヘッド94がシークしか
つ所定のトラック(位置)に留まって磁気ディスク92
に対してデータを書き込み、または磁気ディスク92に
書き込まれたデータを読み出すデータ記憶再生装置であ
る。磁気ディスク92は、必要に応じて単数または複数
搭載されるが、図9においては、単数の例を示してい
る。
91が動作しているとき、スピンドルモータ93のスピ
ンドル軸を中心にして回転駆動され、ハードディスク装
置91が非動作のとき、回転停止(静止)する。磁気ヘ
ッド94は、アクチュエータ95の先端部に磁気ディス
ク92の表裏面に対応して2つ保持されており、磁気デ
ィスク92に対してデータの書き込みおよび読み出しを
実行する。アクチュエータ95は、デジタル/アナログ
変換器(DAC)97及びボイス・コイル・モータ(V
CM)ドライバ98を介してMPU(Micro Processing
Unit)912に制御されたボイス・コイル・モータ
(VCM)96によって駆動される(すなわち、アクチ
ュエータ95に対する駆動手段である)。
み/書き処理を実行する。つまり、HDC(ハードディ
スク・コントローラ)913を介してホスト・コンピュ
ータから転送された書き込みデータを書き込み信号(電
流)に変換して磁気ヘッド94に供給する。磁気ヘッド
94は、この書き込み電流に基づいて磁気ディスク92
に対してデータの書き込みを実行する。一方、磁気ディ
スク92から読み出した読み出し信号(電流)をデジタ
ル・データに変換してHDC913を介してホスト・コ
ンピュータに出力する。
のインターフェースとしての機能を有している。その機
能の1つとして、ホスト・コンピュータから転送された
書き込みデータを受けると共にリード/ライト回路91
1に転送する。また、リード/ライト回路911から転
送される読み出しデータをホスト・コンピュータに転送
する。さらに、ホスト・コンピュータからの指示コマン
ド等を受けてMPU912に転送する。MPU912
は、ハードディスク装置91の制御を担う。その機能と
して、本実施の形態では、スピンドルモータ93を制御
し、磁気ディスク92の高精度な回転制御を行う。
に生じた振動を検出するための振動センサであり、本実
施の形態では、2つの直線加速度センサにて構成され、
ハードディスク装置91における回転方向の振動を検出
する。センサ914の出力は、アクチュエータの動作を
補正してヘッドがトラックの中心を追従するように制御
させるための補正信号に変換されてVCM96に供給さ
れる。
ク装置91において、アクチュエータの制御機構に関す
る構成を示すブロック図である。図1を参照すると、本
実施の形態のハードディスク装置91は、アクチュエー
タ95に対するサーボループを構成するサーボ制御部1
0を備えると共に、当該サーボループの補正手段とし
て、ハードディスク装置91の振動によるオフトラック
を防止するようにアクチュエータ95の動作を補正する
ための補正信号を生成する補正信号生成部20と、補正
信号生成部20にて生成された補正信号をアクチュエー
タ95に供給するか否かを制御する補正信号制御部30
及びスイッチ40とを備える。
ヘッド94が磁気ディスク92に記録されている位置情
報を読み取ることにより得られるヘッド位置の誤差を示
す信号(Pes)を入力し、当該Pesに基づいて当該
ヘッド位置を適宜修正するようにアクチュエータ95の
制御を行う。補正信号生成部20は、センサ914の出
力、すなわち2つの直線加速度センサの出力の差分を、
ノイズ除去のためのフィルタ(デジタルフィルタ)21
を介した後に補正信号としてVCM96へ供給する。補
正信号制御部30は、センサ914を構成する2つの直
線加速度センサの出力と、磁気ヘッド94にて得られる
Pesとを入力してセンサ914の適切なゲイン(以
下、最適ゲイン)を計算し、計算結果に基づいて補正信
号生成部20にて生成された補正信号のVCM96への
供給を制御する。
ブロック図である。図2を参照すると、補正信号制御部
30は、センサ914を構成する2つの直線加速度セン
サ31、32と、補正信号生成部20におけるフィルタ
21と同じ性質のフィルタ(デジタルフィルタ)33
と、ハードディスク装置91自体の機械特性が持つ伝達
関数と同等の伝達関数を持つフィルタ(デジタルフィル
タ)34と、フィルタ34の出力及びPesを入力して
センサ914の最適ゲインを計算する最適ゲイン計算部
35とを備える。直線加速度センサ31、32の出力
は、それぞれ独立にフィルタ33、34を経て最適ゲイ
ン計算部35に入力される。本実施の形態における補正
信号制御部30は、最適ゲイン計算部35にて計算され
た直線加速度センサ31、32の最適ゲインに基づい
て、当該直線加速度センサ31、32のゲインを動的に
設定するセンサ制御手段として機能すると共に、計算さ
れた直線加速度センサ31、32の最適ゲインに基づい
て、補正信号をサーボループに注入した場合の効果を評
価してスイッチ40を制御し、補正信号の供給制御手段
として機能する。
正信号生成部20にて生成された補正信号の供給のみに
よって、アクチュエータの動作制御の補正を行う場合に
ついて考える。なお、以下の説明において、記号Dは外
部からの振動が磁気ヘッド94と磁気ディスク92との
相対位置関係に及ぼす機構系特徴を意味するドライブダ
イナミクス(伝達関数)、記号Pはアクチュエータ95
の伝達関数、記号Cはサーボ制御部10の伝達関数、記
号Fは補正信号生成部20を構成するフィルタ21の伝
達関数をそれぞれ意味している。
ときのハードディスクの位置誤差信号(Pes)に現れ
る成分は、回転振動Rvだけの影響を受けて、伝達関数
D、P、Cを用いた下記の数1式によって表される。
場合は、センサ914からの信号(センサのゲインをそ
れぞれg1とg2と仮定)を、フィルタ21を通してVC
M電流(VCM96の出力電流)に加算すると、振動か
らPesまでの伝達関数は、数2式で表される。
セルされ、数2式は、
で、回転振動の影響が全く位置誤差にならない。しか
し、センサ914のゲインg1とg2が一致しない場合、
直線振動成分Lvを検出してしまうため、数2式のLv
に比例した信号がPesに現れ、逆にオフトラックを生
じる原因になる。また、D=2g1・Fが成り立たない
ときは、回転振動の影響が完全にゼロにならないため、
アクチュエータの制御に対する改善度合いが低い。
加速度センサのゲインにばらつきがない場合に、サーボ
ループに注入する補正信号のレベルを変えて、Pesの
振幅変化を示した図である。図3において、W/o vibは
振動のない状態でのPesの値であり、X-Vib、Y-Vi
b、Z-Vibは、それぞれ直交する3方向(X、Y、Z方
向)の振動に対するPesの値を示す。図3を参照する
と、直線加速度センサのゲインが大きいほど、直線振動
の影響を受けやすいことがわかる。つまり、直線振動が
存在する条件下では、Pesの振幅を最小にするゲイン
の設定は、必ずしも直線振動が存在しない場合と同じで
はないことになる。かかる条件下では、やや小さめのゲ
インとすることが望ましい。また、センサ914は、出
力において必ずノイズを発生するので、回転振動がない
場合に、当該ノイズに基づいて生成された補正信号をサ
ーボループに注入すると、Pesの振幅は悪化してしま
う。さらに、ハードディスク装置91の製造時と使用時
とでは、発生する振動が異なるので、製造時に補正信号
の信号レベルを調整するのではなく、動作時(使用時)
にも調整できる機構が必要である。このための補正信号
の調整手段としては、実際に補正信号を注入してみて、
最適ゲインの探索や効果を確認する方法も考えられる
が、ハードディスク装置91の動作(データの読み書
き)を中断させることになるので、望ましくない。
部30により、補正信号生成部20にて生成された補正
信号を実際にはサーボループに注入せず、注入すること
によって得られる効果を予測して評価する。そして、こ
の評価に応じてスイッチ40のオンオフを切り替えるこ
とにより、センサ914のゲインを最適な範囲に留まる
ように制御する。図2に示した補正信号制御部30の構
成を参照しながら、センサ914のゲインの制御手法に
ついて説明する。なお、以下の説明において、記号D、
P、Cはそれぞれ上述した伝達関数であり、記号Hはフ
ィルタ34の伝達関数を意味する。
にセンサ914からの信号は加えないで、2つの直線加
速度センサ31、32の出力信号をそれぞれフィルタ3
3及びフィルタ34に通した信号を、yc1、yc2とす
る。この信号yc1、yc2とPesとを比較し、係数k
1、k2を用いて Pes−k1・yc1+k2・yc2 を計算する。ただし、Hは、予めサーボの特性から、
立つ。
Fの時にこの式の計算値は0になり、同時に数3式の計
算値も0になるので、図1に示したハードディスク装置
91におけるアクチュエータ95の動作制御は有効に機
能する。
Vを Pes−k1・yc1+k2・yc2 の標準偏差の自乗とし、その値を最小とする係数k1、
k2を特定のアルゴリズムで求め、特定の条件が整った
時に、スイッチ40のオンオフを切り替えて補正信号生
成部20から出力された補正信号をVCM96に供給し
補正を行う。特定の条件とは、例えば、当該アルゴリズ
ムでの計算結果から補正信号注入の効果が大きいと予想
された場合や、ハードディスク装置91の電源投入直後
でユーザーのコマンドが入力されない時間があるとき、
あるいは、読み書きのエラーが検出されたときなどであ
る。また、ハードディスク装置91は常に読み書き(R
ead/Write)のオペレーションを実行してお
り、特に書込オペレーションは外部振動の影響を受けや
すい。そこで、書込オペレーション当りのオフトラック
方向へのヘッドの位置ずれによるエラーの割合を常に制
御マイクロプロセッサにて監視し、エラーの発生頻度に
応じてスイッチ40のオンオフを切り替えたり、前記ア
ルゴリズムにて補正信号を注入するか否かの判断や注入
ゲインの最適化を行ったりすることもできる。
の伝達関数Hを示す図である。図4に示した伝達関数H
を計算式で表すと、例えば次の数6式のようになる。
(伝達関数)Dを等価的にシミュレートするフィルタ3
3は、利用帯域でゲインがほぼ1の特性であるので、伝
達関数Hの特性に含めて考えてよい。したがって、各直
線加速度センサ31、32の出力信号に、この伝達関数
Hのフィルタ34を通してyc1とyc2を得る。各直線
加速度センサ31、32の出力信号のゲインを可変にし
て、最適なゲインを推定するには、評価関数Vに関して
次の数7式を計算し、値が最小になるゲイン(係数
k1、k2)を推定すれば良い。
当該評価関数Vをk1とk2とで偏微分し、値0になる条
件を求めれば良いから、
最適ゲインは、次の数10式のようになる。
られる。
号(Pes)の大きさに相当し、第2項は補正信号によ
る効果を示している。そこで、最適ゲインが本来あるべ
き値に近く、なおかつ数11式の第2項が大きければ、
サーボループに補正信号を加えた場合の補正効果が大き
いと判断することができる。
は、常にPesと直線加速度センサ31、32の出力信
号とを監視し、数6式にて示される伝達関数Hのフィル
タ34を通してyc1とyc2を計算し、かつ次の数12
式にて得られる6要素を計算し、ハードディスク装置9
1に設けられたキャッシュメモリ等の記憶装置に蓄えて
おく。
であるので、適当な時間間隔で総和を取り、スイッチ4
0の切り替え制御を行うことにより、常にハードディス
ク装置91の最新状態が反映されるようにする。直線加
速度センサ31、32の最適なゲインと評価関数は、蓄
えられている数12式を数10式、数11式に代入し、
次の数13式を計算することによって求めることができ
る。
幅にずれていないとすると、回転振動成分は次の数14
式、直線振動成分は次の数15式でそれぞれ近似的に求
めることができ、後述する条件判断に利用することがで
きる。
態によるスイッチ40のオンオフの切り替えは次のよう
にして行う。下記の8つの条件のORまたはANDから
なる条件が成立したときに最適ゲインk1 optとk2 opt
とを、補正信号生成部20におけるセンサ914(直線
加速度センサ31、32)のゲインg1とg2とし、補正
信号制御部30の制御によりスイッチ40をオンにし
て、当該補正信号による補正を有効にする。 1)ハードディスク装置91に電源が投入されたとき。 2)ハードディスク装置91が何らかのエラー状態のと
き。 3)読み書き(Read/Write)のどちらか、ま
たは両方のコマンドに対するドライブ内部でのエラーの
発生頻度が統計的に高くなってきて、設定した基準を超
えた場合。 4)ハードディスク装置91が目的のデータを読めなか
ったり、書けなかったりした場合。 5)保持されている上記要素m1〜m5の値から計算した
最適ゲインが予定の範囲内、すなわち k1 min≦k1 opt≦k1 max、k2 min≦k2 opt≦k
2 max である(ゲインの推定が妥当である)場合。 6)数11式の第2項が、予め決められた基準値s1よ
り大きい(補正信号をサーボループに注入することによ
る効果がある)とき。
より大きい(オフトラックしていて何らかの補正が必要
である)とき。 8)保持されている上記要素m3〜m5に基づくm4+m5
−2m3の値が、基準値s3 maxより大きい(センサ91
4から検出される回転振動成分が大きい)とき。
注入制御を行う動作を説明するフローチャートである。
図5には、所定の時間間隔ごとに行われる1回の処理
(タスク)が記載されている。所定時間が経過すると、
まず、サーボ制御部10におけるサーボサンプリングが
中断され(ステップ501)、上述した6要素m0〜m5
が計算される(ステップ502)。そして、算出された
6要素m0〜m5がキャッシュメモリ等の記憶装置にセー
ブされる(ステップ503)。ここで、上述した条件に
基づいて、オフトラックエラー復旧プロセス(図5では
「エラー復旧処理」と表示)に移行するかどうかを判断
し、移行しない場合は、そのまま処理を終了して次の処
理サイクル、すなわちサーボサンプリングを再開して所
定時間の経過を待つ(ステップ504)。
移行した場合は、まず直線加速度センサ31、32の最
適ゲインk1 opt、k2 optと評価関数Vの標準偏差V2
とを求める(ステップ504、505)。そして、算出
された最適ゲインk1 opt、k2 optが適切な範囲(k
1 min≦k1 opt≦k1 max、k2 min≦k2 opt≦
k2 ma x)かどうかを調べ、適切な範囲でなければ補正
の必要はないので、当該タスクにおける処理を終了する
(ステップ506)。算出された最適ゲインk1 opt、
k2 optが適切な範囲の値であったならば、次に、補正
信号をサーボループに注入する効果が十分に(基準値s
1を超えて)大きいかどうかを調べ、効果が大きくない
ならば補正の必要はないと判断し、当該タスクにおける
処理を終了する(ステップ507)。これに対し、補正
信号注入の効果が大きい場合は、補正信号生成部20に
おけるセンサ914(直線加速度センサ31、32)の
ゲインを最適ゲインに設定し、補正信号制御部30によ
りスイッチ40をオンにして補正信号をサーボループに
注入する(ステップ508)。
からなる条件が成立したときに補正信号制御部30の制
御により、スイッチ40をオフにして補正信号の供給を
停止する。 1)保持されている上記要素m1〜m5の値から計算した
最適ゲインが予定の範囲内、すなわち k1 min≦k1 opt≦k1 max、k2 min≦k2 opt≦k
2 max である(ゲインの推定が妥当でない)場合。 2)数11式の第2項があらかじめ決められた基準値s
2より小さい(補正信号をサーボループに注入しても効
果があまりない)とき。
より小さい(オフトラックしていないので補正の必要は
ない)とき。 4)保持されている上記要素m4の値が、基準値m4 min
より小さい(センサ914から検出される振動が大きく
ない)とき。 5)保持されている上記要素m5の値が、基準値m5 min
より小さい(センサ914から検出される振動が大きく
ない)とき。 6)保持されている上記要素m3〜m5に基づくm4+m5
+2m3の値が、基準値s4 maxより大きい(センサから
検出される直線振動成分が大きい)とき。これらの条件
に応じて、図5に示した場合に準じた手順でサーボルー
プへの補正信号の注入が停止される。
ー復旧プロセスに移行するかどうかを判断する前に要素
m0〜m5を計算しているが、オフトラックエラー復旧プ
ロセスに移行した後に、要素m0〜m5を計算してキャッ
シュメモリ等の記憶装置に格納するようにしても良い。
また、要素m0〜m5の計算は、数12式を用いる代わり
に、次に示すような時間移動平均を取ることにより、計
算を簡単化することが可能である。 m0(n)=(1−q0)・m0(n−1)+q0・Pes(n)2 m1(n)=(1−q1)・m1(n−1)+q1・Pes(n)・
yc1(n) m2(n)=(1−q2)・m2(n−1)+q2・Pes(n)・
yc2(n) m3(n)=(1−q3)・m3(n−1)+q3・yc1(n)・
yc2(n) m4(n)=(1−q4)・m4(n−1)+q4・yc1 2(n) m5(n)=(1−q5)・m5(n−1)+q5・yc2 2(n) ただし、0<qi<1である。
いて説明する。ハードディスク装置91の製造段階にお
いて2つの直線加速度センサ31、32のゲインを調
べ、その一致が保証されている場合は、補正信号制御部
30における処理を大幅に簡略化して最適ゲインの推定
し、スイッチ40の適切なオンオフ切り替え制御を行う
ことができる。図6は、本実施の形態におけるハードデ
ィスク装置91において、アクチュエータの制御機構に
関する構成を示すブロック図、図7は、その補正信号制
御部50の構成を示す図である。図7の補正信号制御部
50は、図2に示した補正信号制御部30と同様に、2
つの直線加速度センサ31、32の出力を、フィルタ3
3、34を介して最適ゲイン計算部35に入力させる。
ただし、補正信号制御部30では直線加速度センサ3
1、32の出力を個別にフィルタ33、34に通してい
たのに対し、補正信号制御部50では直線加速度センサ
31、32の出力の差分(2つの直線加速度センサ3
1、32はゲインが一致しているので、この差分には回
転方向の振動に基づく成分のみが含まれている)をフィ
ルタ33、34に通している。
いて、センサ914のゲインkを求めるとすると、Pe
sは次の数18式で表される。
このゲインkを用いてPes−k・ycを最適ゲインの
評価に用いると、次の数19式のようになる。
最小になる。そこで、次の数20式で表される評価関数
V2を導入する。
∂k=0で与えられるので、数20式をkで偏微分する
と、次の数21式が得られる。
ば、数21式から随時最適ゲインkopt=−m1/m2を
計算することができる。
態によるスイッチ40のオンオフの切り替えは次のよう
にして行う。下記の8つの条件のORまたはANDから
なる条件が成立したときに上述した最適ゲインk
optを、補正信号生成部20におけるセンサ914(直
線加速度センサ31、32)のゲインとし、補正信号制
御部50の制御によりスイッチ40をオンにして、当該
補正信号による補正を有効にする。 1)ハードディスク装置91に電源が投入されたとき。 2)ハードディスク装置91が何らかのエラー状態のと
き。 3)読み書き(Read/Write)のどちらか、ま
たは両方のコマンドに対するドライブ内部でのエラーの
発生頻度が統計的に高くなってきて、設定した基準を超
えた場合。 4)ハードディスク装置91が目的のデータを読めなか
ったり、書けなかったりした場合。 5)保持されている上記要素m1〜m5の値から計算した
最適ゲインが予定の範囲内、すなわち kmin≦kopt≦kmax である(ゲインの推定が妥当である)場合。 6)数22式の第2項が、予め決められた基準値s1よ
り大きい(補正信号をサーボループに注入することによ
る効果がある)とき。
より大きい(オフトラックしていて何らかの補正が必要
である)とき。 8)保持されている上記要素m2の値が、基準値s2 max
より大きい(センサから検出される回転振動成分が大き
い)とき。
注入制御を行う動作を説明するフローチャートである。
図8には、所定の時間間隔ごとに行われる1回の処理
(タスク)が記載されている。所定時間が経過すると、
まず、サーボ制御部10におけるサーボサンプリングが
中断され(ステップ801)、上述した要素m0〜m2が
計算される(ステップ802)。ここで、上述した条件
に基づいて、オフトラックエラー復旧プロセスに移行す
るかどうかを判断し、移行しない場合は、そのまま処理
を終了して次の処理サイクル、すなわちサーボサンプリ
ングを再開して所定時間の経過を待つ(ステップ80
3)。
移行した場合は、まずセンサ914の最適ゲインkopt
とを求める(ステップ803、804)。そして、算出
された最適ゲインkoptが適切な範囲(kmin≦kopt≦
kmax)かどうかを調べ、適切な範囲でなければ補正の
必要はないので、当該タスクにおける処理を終了する
(ステップ805)。算出された最適ゲインkoptが適
切な範囲の値であったならば、次に、補正信号をサーボ
ループに注入する効果が十分に(基準値s1を超えて)
大きいかどうかを調べ、効果が大きくないならば補正の
必要はないと判断し、当該タスクにおける処理を終了す
る(ステップ806)。これに対し、補正信号注入の効
果が大きい場合は、補正信号生成部20におけるセンサ
914(直線加速度センサ31、32)のゲインを最適
ゲインに設定し、補正信号制御部50によりスイッチ4
0をオンにして補正信号をサーボループに注入する(ス
テップ807)。
からなる条件が成立したときに補正信号制御部50の制
御により、スイッチ40をオフにして補正信号の供給を
停止する。 1)保持されている上記要素m1〜m5の値から計算した
最適ゲインが予定の範囲内、すなわち kmin≦kopt≦kmax である(ゲインの推定が妥当でない)場合。 2)数22式の第2項が、予め決められた基準値s2よ
り小さい(補正信号をサーボループに注入することによ
る効果がある)とき。
より小さい(オフトラックしていないので補正の必要は
ない)とき。 4)保持されている上記要素m2の値が、基準値m2 min
より小さい(センサ914から検出される振動が大きく
ない)とき。 これらの条件に応じて、図8に示した場合に準じた手順
でサーボループへの補正信号の注入が停止される。
センサのゲインを動的に制御することにより、センサ出
力に基づく補正操作における誤操作の発生を効果的に防
止することができる。
いて、アクチュエータの制御機構に関する構成を示すブ
ロック図である。
を示すブロック図である。
線加速度センサのゲインにばらつきがない場合に、サー
ボループに注入する補正信号のレベルを変えて、Pes
の振幅変化を示した図である。
る。
を行う動作を説明するフローチャートである。
ディスク装置において、アクチュエータの制御機構に関
する構成を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
を行う動作を説明するフローチャートである。
図である。
略図である。
3、34…フィルタ、30、50…補正信号制御部、3
1、32…直線加速度センサ、35…最適ゲイン計算
部、40…スイッチ、91…ハードディスク装置、92
…磁気ディスク、93…スピンドルモータ、94…磁気
ヘッド、95…アクチュエータ、96…VCM(ボイス
・コイル・モータ)、97…DAC(デジタル/アナロ
グ変換器)、911…リード/ライト回路、912…M
PU、913…HDC(ハードディスク・コントロー
ラ)、914…センサ
Claims (15)
- 【請求項1】 記録媒体に対してデータの読み書きを行
うためのヘッドの支持及び移動を行うアクチュエータ
と、 前記ヘッドにて前記記録媒体を走査して得られる位置誤
差信号をフィードバックし前記アクチュエータの動作を
制御するサーボ制御部と、 前記サーボ制御部による制御を補正するための補正信号
を生成する補正信号生成部と、 前記補正信号生成部にて生成された前記補正信号を前記
アクチュエータ及び前記サーボ制御部にて形成されるサ
ーボループに注入した場合の効果を予測し、当該予測結
果に応じて当該補正信号を当該サーボループに注入する
か否かを制御する補正信号制御部とを備えたことを特徴
とするデータ記憶装置。 - 【請求項2】 前記補正信号生成部は、複数のセンサに
より前記データ記憶装置の振動を感知して得られた出力
信号に基づいて前記補正信号を生成し、 前記補正信号制御部は、前記複数のセンサの出力信号を
用いて、前記補正信号を前記サーボループに注入した場
合の効果を予測することを特徴とする請求項1に記載の
データ記憶装置。 - 【請求項3】 前記補正信号生成部は、前記複数のセン
サの出力信号に基づいて、個々の当該センサにおける適
切なゲインを計算し、得られた各センサの適切なゲイン
に基づいて前記補正信号を前記サーボループに注入した
場合の効果を予測することを特徴とする請求項2に記載
のデータ記憶装置。 - 【請求項4】 記録媒体の所定の位置にヘッドを移動し
て当該記録媒体に対してデータの読み書きを行うデータ
記憶装置において、 前記ヘッドを支持するアクチュエータと、 前記ヘッドにて前記記録媒体を走査して得られる位置誤
差信号をフィードバックし前記アクチュエータの動作を
制御するサーボ制御部と、 前記データ記憶装置の振動を感知し、前記サーボ制御部
による制御を補正するセンサとを備え、 前記センサの出力信号及び前記位置誤差信号に基づいて
当該センサの適切なゲインが計算され、当該計算結果に
基づいて当該センサのゲインが動的に制御されることを
特徴とするデータ記憶装置。 - 【請求項5】 前記センサは、前記データ記憶装置の回
転振動を検出するために設けられた複数の直線加速度セ
ンサであり、 前記複数の直線加速度センサの出力信号及び前記位置誤
差信号に基づいて個々の当該直線加速度センサの適切な
ゲインが計算されることを特徴とする請求項4に記載の
データ記憶装置。 - 【請求項6】 複数のセンサの出力信号を用いて所定の
被制御系を制御する制御信号を生成する制御信号生成手
段と、 前記複数のセンサの出力信号に基づいて前記制御信号を
前記被制御系に供給した場合の効果を評価し、当該評価
に基づいて当該制御信号を供給するか否かを制御する制
御信号供給制御手段とを備えたことを特徴とする制御装
置。 - 【請求項7】 前記制御信号供給制御手段は、前記複数
のセンサの出力信号に基づいて計算された個々の当該セ
ンサにおける所定のゲインに基づいて、前記制御信号を
前記被制御系に供給した場合の効果を評価することを特
徴とする請求項6に記載の制御装置。 - 【請求項8】 センサの出力信号を用いて所定の被制御
系を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段と、 前記センサの出力信号に基づいて計算された当該センサ
におけるゲインの計算値に基づいて当該センサのゲイン
を動的に制御するセンサ制御手段とを備えたことを特徴
とする制御装置。 - 【請求項9】 前記制御信号生成手段は、複数のセンサ
の出力信号に基づいて前記制御信号を生成し、 前記センサ制御手段は、前記複数のセンサの出力信号に
基づいて、個々の当該センサにおけるゲインの計算を行
い、当該計算結果に基づいて個々の当該センサのゲイン
を動的に制御することを特徴とする請求項8に記載の制
御装置。 - 【請求項10】 ヘッドが記録媒体のデータトラックを
走査することによりデータの読み書きを行うデータ記憶
装置のオフトラック制御方法において、 前記データ記憶装置の振動を検出するセンサの出力信号
に基づいて、前記ヘッドを支持するアクチュエータに対
する駆動制御を補正する補正信号を生成するステップ
と、 前記補正信号を前記アクチュエータのサーボループに注
入した場合の効果を予測するステップと、 前記予測の結果に応じて前記補正信号を前記サーボルー
プに注入するか否かを制御するステップとを含むことを
特徴とするオフトラック制御方法。 - 【請求項11】 前記補正信号を生成するステップで
は、複数の直線加速度センサの出力信号に基づいて、回
転振動に対する前記補正信号を生成し、 前記補正信号を注入した場合の効果を予測するステップ
は、 前記複数の直線加速度センサの出力信号に基づいて、個
々の当該直線加速度センサにおける適切なゲインを計算
するステップと、 得られた前記直線加速度センサの適切なゲインに基づい
て前記補正信号を前記サーボループに注入した場合の効
果を予測するステップとを含むことを特徴とする請求項
10に記載のオフトラック制御方法。 - 【請求項12】 ヘッドが記録媒体のデータトラックを
走査することによりデータの読み書きを行うデータ記憶
装置のオフトラック制御方法において、 前記データ記憶装置の振動を検出するセンサの出力信号
と、前記ヘッドにて前記記録媒体を走査して得られる位
置誤差信号とに基づいて、当該センサの適切なゲインを
計算するステップと、 計算結果に基づいて前記センサのゲインを動的に制御す
るステップと、 ゲインを制御された前記センサの出力信号に基づいて、
前記ヘッドを支持するアクチュエータに対する駆動制御
を補正するステップとを含むことを特徴とするオフトラ
ック制御方法。 - 【請求項13】 前記センサの適切なゲインを計算する
ステップでは、前記データ記憶装置の回転振動を検出す
るために設けられた複数の直線加速度センサの適切なゲ
インを個別に計算することを特徴とする請求項12に記
載のオフトラック制御方法。 - 【請求項14】 複数のセンサの出力信号を用いて所定
の被制御系を制御する制御信号を生成するステップと、 前記複数のセンサの出力信号に基づいて、個々の当該セ
ンサにおける適切なゲインを計算するステップと、 得られた各センサの適切なゲインに基づいて前記制御信
号を前記被制御系に供給した場合の効果を評価するステ
ップと、 前記評価に基づいて当該制御信号を供給するか否かを制
御するステップとを含むことを特徴とする制御方法。 - 【請求項15】 前記計算により得られた各センサの適
切なゲインに基づいて、個々の当該センサのゲインを動
的に制御するステップをさらに含むことを特徴とする請
求項14に記載の制御方法。
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