JP2014135108A - 磁気ディスク装置および磁気ヘッドの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】サーボパターンのゾーン切替時におけるモデル追従シーク制御の過渡応答を低減する。
【解決手段】サーボエリアSSは、ゾーンZ0〜Z2に分割され、ヘッド位置制御部9Aは、磁気ヘッドH0〜H3を模擬したモデルから求めたモデル位置およびモデル速度に基づいて磁気ヘッドH0〜H3のシーク制御を行い、ゾーンZ0〜Z2の切り替え時に、ゾーンZ0〜Z2間のギャップG0、G1に起因するサンプリング時間の変動が反映されるようにモデル位置およびモデル速度を補正する。
【選択図】図1
【解決手段】サーボエリアSSは、ゾーンZ0〜Z2に分割され、ヘッド位置制御部9Aは、磁気ヘッドH0〜H3を模擬したモデルから求めたモデル位置およびモデル速度に基づいて磁気ヘッドH0〜H3のシーク制御を行い、ゾーンZ0〜Z2の切り替え時に、ゾーンZ0〜Z2間のギャップG0、G1に起因するサンプリング時間の変動が反映されるようにモデル位置およびモデル速度を補正する。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、磁気ディスク装置および磁気ヘッドの制御方法に関する。
磁気ディスク装置では、磁気ヘッドのシーク制御を行うために、制御対象を模擬したモデルを用いて操作量を求めることが行われている(モデル追従シーク制御)。また、ユーザデータがライトされるデータエリアを増やすために、磁気ディスクの内周から外周に向かってサーボパターンを複数のゾーンに分割し、内周側のゾーンに対して外周側のゾーンのサーボパターンの書き込み周波数(基準周波数)を高くする方法がある。
本発明の一つの実施形態は、サーボパターンのゾーン切替時におけるモデル追従シーク制御の過渡応答を低減することが可能な磁気ディスク装置および磁気ヘッドの制御方法を提供することを目的とする。
本発明の一つの実施形態によれば、磁気ヘッドと、書き込み周波数が互いに異なるサーボパターンが複数のゾーンに分割されて記録された磁気ディスクと、前記磁気ヘッドを模擬したモデルから求めたモデル位置およびモデル速度に基づいて前記磁気ヘッドのシーク制御を行う際、前記ゾーンの切り替え時に、前記ゾーン間のギャップに起因するサンプリング時間の変動が反映されるように前記モデル位置および前記モデル速度を補正するヘッド制御部と、を備える。
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る磁気ディスク装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
図1は、第1の実施形態に係る磁気ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
図1において、磁気ディスク装置には、複数の磁気ディスク2、3が設けられ、磁気ディスク2の両面にはディスク面M0、M1がそれぞれ設けられ、磁気ディスク3の両面にはディスク面M2、M3がそれぞれ設けられている。そして、磁気ディスク2、3はスピンドル14を介して一体的に支持されている。
図1は、第1の実施形態に係る磁気ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。
図1において、磁気ディスク装置には、複数の磁気ディスク2、3が設けられ、磁気ディスク2の両面にはディスク面M0、M1がそれぞれ設けられ、磁気ディスク3の両面にはディスク面M2、M3がそれぞれ設けられている。そして、磁気ディスク2、3はスピンドル14を介して一体的に支持されている。
また、磁気ディスク装置には、ディスク面M0〜M3ごとに磁気ヘッドH0〜H3が設けられ、磁気ヘッドH0〜H3は、ディスク面M0〜M3にそれぞれ対向するように配置されている。ここで、磁気ヘッドH0〜H3はアームA0〜A3をそれぞれ介してディスク面M0〜M3上にそれぞれ保持されている。アームA0〜A3は、磁気ヘッドH0〜H3を水平面内でそれぞれスライドさせることができる。
ここで、図2(a)に示すように、例えば、ディスク面M0には、円周方向に沿ってトラックTが設けられている。各トラックTには、ユーザデータがライトされるデータエリアDAおよびサーボデータがライトされたサーボエリアSSが設けられている。ここで、サーボエリアSSは放射状に配置され、サーボエリアSS間にデータエリアDAが配置されている。
サーボエリアSSは、図2(b)に示すように、ゾーンZ0〜Z2に分割され、円周方向にずらして配置されている。この時、ゾーンZ0、Z1はギャップG0を隔てて端部が互いに重なるように配置され、ゾーンZ1、Z2はギャップG1を隔てて端部が互いに重なるように配置されている。なお、図2(b)の例では、サーボエリアSSを3個のゾーンZ0〜Z2に分割する方法について説明したが、2以上の任意の個数にサーボエリアSSを分割してもよい。ゾーンZ0〜Z2は、サーボエリアSSにおける書き込み周波数が互いに異なるように構成することができる。図2(b)の例では、外周側のゾーンZ0では内周側のゾーンZ2に比べてサーボパターンの基準周波数である書き込み周波数を高くすることができる。例えば、ゾーンZ0では書き込み周波数を200MHzに設定し、ゾーンZ1では書き込み周波数を150MHzに設定し、ゾーンZ2では書き込み周波数を100MHzに設定することができる。ここで、外周側では内周側に比べて書き込み周波数を高くすることにより、ゾーンZ0〜Z2の書き込み周波数を一定にした場合に比べて、ゾーンZ0、Z1のスペースを縮小することができ、データエリアDAを増大させることができる。
ここで、サーボエリアSSには、図2(c)に示すように、プリアンブル40、サーボエリアマーク41、セクタ/シリンダ情報42およびバーストパターン43がライトされている。なお、セクタ/シリンダ情報42は、ディスク面M0の円周方向および半径方向のサーボ番地を与えることができ、磁気ヘッドH0を目標トラックまで移動させるシーク制御に用いることができる。バーストパターン43は、磁気ヘッドH0を目標トラックの範囲内に位置決めするトラッキング制御に用いることができる。このバーストパターン43は、ヌル型バーストパターン又は面積型バーストパターンであってもよいし、位相差型パターンであってもよい。
ここで図1に戻り、また、図1に示すように、磁気ディスク装置には、アームA0〜A3を駆動するボイスコイルモータ4が設けられるとともに、スピンドル14を介して磁気ディスク2、3を回転させるスピンドルモータ13が設けられている。なお、ボイスコイルモータ4は、アームA0〜A3を連動して駆動するようにしてもよいし、アームA0〜A3を個別に駆動するようにしてもよい。
そして、磁気ディスク2、3、磁気ヘッドH0〜H3、アームA0〜A3、ボイスコイルモータ4、スピンドルモータ13およびスピンドル14は、ケース1に収容されている。
また、磁気ディスク装置には磁気記録制御部5が設けられ、磁気記録制御部5には、ヘッド制御部6、パワー制御部7、リードライトチャネル8およびハードディスク制御部9が設けられている。ヘッド制御部6には、ライト電流制御部6Aおよび再生信号検出部6Bが設けられている。パワー制御部7には、スピンドルモータ制御部7Aおよびボイスコイルモータ制御部7Bが設けられている。ハードディスク制御部9には、ヘッド位置制御部9Aおよび切り替え位置記憶部9Bが設けられている。
ヘッド制御部6は、記録再生時における信号を増幅することができる。ライト電流制御部6Aは、磁気ヘッドH0〜H3に流れるライト電流を制御することができる。再生信号検出部6Bは、磁気ヘッドH0〜H3にて読み出された信号を検出することができる。パワー制御部7は、ボイスコイルモータ4およびスピンドルモータ13を駆動することができる。スピンドルモータ制御部7Aは、スピンドルモータ13の回転を制御することができる。ボイスコイルモータ制御部7Bは、ボイスコイルモータ4の駆動を制御することができる。リードライトチャネル8は、磁気ヘッドH0〜H3にて再生される信号をホスト12で扱われるデータ形式に変換したり、ホスト12から出力されるデータを磁気ヘッドH0〜H3にて記録される信号形式に変換したりすることができる。このような形式変換としては、DA変換や符号化を挙げることができる。また、リードライトチャネル8は、磁気ヘッドH0〜H3にて再生された信号のデコード処理を行ったり、ホスト12から出力されるデータをコード変調したりすることができる。ハードディスク制御部9は、ホスト12からの指令に基づいて記録再生制御を行ったり、ホスト12とリードライトチャネル8との間でデータの受け渡しを行ったりすることができる。ヘッド位置制御部9Aは、磁気ヘッドH0〜H3を模擬したモデルから求めたモデル位置およびモデル速度に基づいて磁気ヘッドH0〜H3のシーク制御を行うことができる。ここで、ヘッド位置制御部9Aは、ゾーンZ0〜Z2の切り替え時に、ゾーンZ0〜Z2間のギャップG0、G1に起因するサンプリング時間の変動が反映されるようにモデル位置およびモデル速度を補正することができる。切り替え位置記憶部9Bは、ゾーンZ0〜Z2の切り替え位置に対応するセクタ/シリンダ情報42のサーボ番地を記憶することができる。
また、磁気記録制御部5はホスト12に接続されている。なお、ホスト12としては、書き込み指示や読み出し指示を磁気ディスク装置に行うパーソナルコンピュータであってもよいし、外部インターフェースであってもよい。
そして、スピンドルモータ13により磁気ディスク2、3が回転されながら、磁気ヘッドH0〜H3それぞれを介してディスク面M0〜M3から信号が読み出され、再生信号検出部6Bにて検出される。再生信号検出部6Bにて検出された信号は、リードライトチャネル8にてデータ変換された後、ハードディスク制御部9に送られる。そして、ハードディスク制御部9において、再生信号検出部6Bにて検出された信号に含まれるバーストパターン43に基づいて磁気ヘッドH0〜H3のトラッキング制御が行われる。また、再生信号検出部6Bにて検出された信号に含まれるセクタ/シリンダ情報42に基づいて磁気ヘッド2、3のヘッド位置が算出され、磁気ヘッドH0〜H3が目標位置に近づくようにシーク制御が行われる。この時、ヘッド位置制御部9Aは、磁気ヘッドH0〜H3を模擬したモデルから求めたモデル位置およびモデル速度に基づいて磁気ヘッドH0〜H3の速度を推定し、磁気ヘッドH0〜H3が目標位置に近づくように磁気ヘッドH0〜H3の操作量(ボイスコイルモータ4の電流値)を制御することができる。
また、ヘッド位置制御部9Aは、切り替え位置記憶部9Bに記憶されたサーボ番地と、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に含まれるサーボ番地とを比較する。そして、切り替え位置記憶部9Bに記憶されたサーボ番地と、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に含まれるサーボ番地とが一致する場合、ゾーンZ0〜Z2の切り替えがあると判断し、ゾーンZ0〜Z2間のギャップG0、G1に起因するサンプリング時間の変動が反映されるようにモデル位置およびモデル速度を補正する。
図3(a)は、図2(b)のゾーンZ0からゾーンZ1に切り替える時のギャップG0とサンプリング時間Tとの関係を示す図、図3(b)は、図2(b)のゾーンZ1からゾーンZ0に切り替える時のギャップG0とサンプリング時間Tとの関係を示す図である。
例えば、磁気ヘッドH0の操作量は、磁気ヘッドH0を模擬したモデルから求めたモデル位置およびモデル速度に基づいてサンプリング時間Tごとに算出される。サンプリング時間Tは、磁気ヘッドH0〜H3が一定速度で回転するディスク面M0〜M3上のサーボエリアSS上を通過するタイミング間隔を表しており、そのタイミングで制御が行われる。ここで、図3(a)に示すように、磁気ヘッドH0の位置がゾーンZ0からゾーンZ1に切り替わる時は、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ短くなる。また、図3(b)に示すように、磁気ヘッドH0の位置がゾーンZ1からゾーンZ0に切り替わる時は、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ長くなる。ギャップG0は第2図(b)に示すように、ゾーンZ0とゾーンZ1とを隔てるために設けられており、ゾーンが切り替わる際は、このギャップG0分だけサンプリング時間が変動する。この変動分をここではギャップの移動時間と表している。
例えば、磁気ヘッドH0の操作量は、磁気ヘッドH0を模擬したモデルから求めたモデル位置およびモデル速度に基づいてサンプリング時間Tごとに算出される。サンプリング時間Tは、磁気ヘッドH0〜H3が一定速度で回転するディスク面M0〜M3上のサーボエリアSS上を通過するタイミング間隔を表しており、そのタイミングで制御が行われる。ここで、図3(a)に示すように、磁気ヘッドH0の位置がゾーンZ0からゾーンZ1に切り替わる時は、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ短くなる。また、図3(b)に示すように、磁気ヘッドH0の位置がゾーンZ1からゾーンZ0に切り替わる時は、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ長くなる。ギャップG0は第2図(b)に示すように、ゾーンZ0とゾーンZ1とを隔てるために設けられており、ゾーンが切り替わる際は、このギャップG0分だけサンプリング時間が変動する。この変動分をここではギャップの移動時間と表している。
このため、ヘッド位置制御部9Aは、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ短くなった場合には、その短くなった分に対応してモデル位置およびモデル速度を補正し、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ長くなった場合には、その長くなった分に対応してモデル位置およびモデル速度を補正する。
これにより、サンプリング時間Tの変動分をモデル位置およびモデル速度に反映させることができ、モデル追従シーク制御系の過渡応答を減らし、シーク騒音を低下させることが可能となる。なお、磁気ヘッドH0の位置がゾーンZ1とゾーンZ2との間で切り替わるときにも同様の操作が行われる。
これにより、サンプリング時間Tの変動分をモデル位置およびモデル速度に反映させることができ、モデル追従シーク制御系の過渡応答を減らし、シーク騒音を低下させることが可能となる。なお、磁気ヘッドH0の位置がゾーンZ1とゾーンZ2との間で切り替わるときにも同様の操作が行われる。
図4は、図1のヘッド位置制御部の概略構成を示すブロック図である。
図4において、ヘッド位置制御部9Aには、制御対象30を模擬することでモデル位置MPおよびモデル速度MVを算出するモデル24、目標位置TPからモデル位置MPを減算する減算器26、減算器26の減算結果に基づいて目標速度TVを算出する目標速度算出部22、目標速度TVからモデル速度MVを減算する減算器27、減算器27の減算結果が0に近づくようにモデル24にモデル操作量MEを出力する速度フィードバック部23、モデル位置MPからヘッド位置JPを減算する減算器29、減算器29の減算結果が0に近づくようにヘッド位置補正量APを出力する位置フィードバック部21、ヘッド位置補正量APとモデル操作量MEとを加算し、制御対象30にヘッド操作量JEを出力する加算器28、ヘッド位置JPに基づいてゾーン切り替え補正をモデル24に指示するゾーン切り替え補正指示部25が設けられている。なお、制御対象30は、図1の構成では、各磁気ヘッドH0〜H3とアームA0〜A3およびボイスコイルモータ4を含む。また、ヘッド位置制御部9Aの処理はファームウエアにて実行させることができる。
図4において、ヘッド位置制御部9Aには、制御対象30を模擬することでモデル位置MPおよびモデル速度MVを算出するモデル24、目標位置TPからモデル位置MPを減算する減算器26、減算器26の減算結果に基づいて目標速度TVを算出する目標速度算出部22、目標速度TVからモデル速度MVを減算する減算器27、減算器27の減算結果が0に近づくようにモデル24にモデル操作量MEを出力する速度フィードバック部23、モデル位置MPからヘッド位置JPを減算する減算器29、減算器29の減算結果が0に近づくようにヘッド位置補正量APを出力する位置フィードバック部21、ヘッド位置補正量APとモデル操作量MEとを加算し、制御対象30にヘッド操作量JEを出力する加算器28、ヘッド位置JPに基づいてゾーン切り替え補正をモデル24に指示するゾーン切り替え補正指示部25が設けられている。なお、制御対象30は、図1の構成では、各磁気ヘッドH0〜H3とアームA0〜A3およびボイスコイルモータ4を含む。また、ヘッド位置制御部9Aの処理はファームウエアにて実行させることができる。
トラッキング制御では、モデル操作量MEが0に設定され、モデル位置MPが目標位置TPに設定されることで、トラッキング制御系からモデル24が切り離される。そして、磁気ディスク2、3から読み出されたバーストパターン43に基づいて制御対象30のヘッド位置JPが算出される。そして、ヘッド位置JPと目標位置TPとの差分が0に近づくようにヘッド操作量JEが算出され、ヘッド操作量JEに応じてボイスコイルモータ4の電流値が制御されることで、磁気ヘッドH0〜H3が位置決めされる。
一方、シーク制御では、モデル24にてモデル位置MPおよびモデル速度MVが算出され、目標位置TPとモデル位置MPとの差分に基づいて目標速度TVが算出される。そして、目標速度TVとモデル速度MVとの差分が0に近づくようにモデル操作量MEが算出される。
また、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に基づいて制御対象30のヘッド位置JPが算出される。そして、モデル位置MPとヘッド位置JPとの差分が0に近づくようにヘッド位置補正量APが算出され、ヘッド位置補正量APがモデル操作量MEに加算されることでヘッド操作量JEが算出される。そして、ヘッド操作量JEに応じてボイスコイルモータ4の電流値が制御されることで、磁気ヘッドH0〜H3が位置決めされる。
また、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に基づいて制御対象30のヘッド位置JPが算出される。そして、モデル位置MPとヘッド位置JPとの差分が0に近づくようにヘッド位置補正量APが算出され、ヘッド位置補正量APがモデル操作量MEに加算されることでヘッド操作量JEが算出される。そして、ヘッド操作量JEに応じてボイスコイルモータ4の電流値が制御されることで、磁気ヘッドH0〜H3が位置決めされる。
ゾーン切り替え補正指示部25では、切り替え位置記憶部9Bに記憶されたサーボ番地と、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に含まれるサーボ番地とが比較される。そして、切り替え位置記憶部9Bに記憶されたサーボ番地と、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に含まれるサーボ番地とが一致する場合、ゾーンZ0〜Z2の切り替えがあると判断され、モデル位置およびモデル速度を補正するようにモデル24に指示される。
図5は、図3のゾーン切り替え補正指示部の動作を示すフローチャートである。
図5において、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に含まれるサーボ番地を取得することで、制御対象30の位置が取得される(S1)。
図5において、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に含まれるサーボ番地を取得することで、制御対象30の位置が取得される(S1)。
次に、切り替え位置記憶部9Bに記憶されたサーボ番地と、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に含まれるサーボ番地とが比較される。そして、切り替え位置記憶部9Bに記憶されたサーボ番地と、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に含まれるサーボ番地とが一致する場合、ゾーンZ0〜Z2の切り替えがあると判断され(S2、Yes)、モデル位置MPおよびモデル速度MVを補正するようにモデル24に指示される(S3)。
一方、切り替え位置記憶部9Bに記憶されたサーボ番地と、磁気ディスク2、3から読み出されたセクタ/シリンダ情報42に含まれるサーボ番地とが一致しない場合、ゾーンZ0〜Z2の切り替えがないと判断され(S2、No)、モデル位置MPおよびモデル速度MVの補正指示がスキップされる。
図6は、図3のモデルの動作を示すフローチャートである。
図6において、モデル24は、モデル位置MPおよびモデル速度MVを算出する(S11、S12)。このモデル位置MPおよびモデル速度MVは、モデル24が質量のある慣性系で表現されているものとすると、時刻kから時刻k+1に遷移する時の1サンプル当たり、以下の(1)式および(2)式で求めることができる。
MPB(k+1)=MPB(k)+MVB(k)+A1*ME(k)・・・(1)
MVB(k+1)=MVB(k)+A2*ME(k) ・・・(2)
ただし、MPB(k+1)は補正前のモデル位置、MVB(k+1)は補正前のモデル速度、ME(k)はモデル操作量、A1およびA2はゲインである。
図6において、モデル24は、モデル位置MPおよびモデル速度MVを算出する(S11、S12)。このモデル位置MPおよびモデル速度MVは、モデル24が質量のある慣性系で表現されているものとすると、時刻kから時刻k+1に遷移する時の1サンプル当たり、以下の(1)式および(2)式で求めることができる。
MPB(k+1)=MPB(k)+MVB(k)+A1*ME(k)・・・(1)
MVB(k+1)=MVB(k)+A2*ME(k) ・・・(2)
ただし、MPB(k+1)は補正前のモデル位置、MVB(k+1)は補正前のモデル速度、ME(k)はモデル操作量、A1およびA2はゲインである。
次に、ゾーン切り替え補正指示部25から補正指示があるかどうかを判断し(S13)、補正指示がない場合(S13、No)は、S11、S12の処理を繰り返す。
一方、S13において補正指示がある場合(S13、Yes)は、モデル24は、モデル位置MPおよびモデル速度MVを補正する(S14、S15)。このモデル位置MPおよびモデル速度MVの補正では、時刻kと時刻k+1との間でゾーンZ0〜Z2が切り替えられるものとすると、以下の(3)式および(4)式で求めることができる。
MPA(k+1)=MPB(k+1)+MVB(k+1)*dt/T
+A1*ME(k)*(dt/T)2 ・・・(3)
MVA(k+1)=MVB(k+1)+A2*ME(k)*dt/T ・・・(4)
ただし、MPA(k+1)は補正後のモデル位置、MVA(k+1)は補正後のモデル速度を、Tはサンプル時間、dtはギャップ時間である。なお、dtは磁気ヘッドH0〜H3のシーク方向とゾーンZ0〜Z2の配置によって正負の値をとることができる。例えば、図3(a)に示すように、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ短くなる場合はdtは負、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ長くなる場合はdtは正である。
MPA(k+1)=MPB(k+1)+MVB(k+1)*dt/T
+A1*ME(k)*(dt/T)2 ・・・(3)
MVA(k+1)=MVB(k+1)+A2*ME(k)*dt/T ・・・(4)
ただし、MPA(k+1)は補正後のモデル位置、MVA(k+1)は補正後のモデル速度を、Tはサンプル時間、dtはギャップ時間である。なお、dtは磁気ヘッドH0〜H3のシーク方向とゾーンZ0〜Z2の配置によって正負の値をとることができる。例えば、図3(a)に示すように、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ短くなる場合はdtは負、サンプリング時間TがギャップG0の移動時間だけ長くなる場合はdtは正である。
モデル24が質量のある慣性系で表現されている場合には、この(3)式および(4)式を用いることにより、ギャップ時間dtに起因するサンプリング時間Tの変動分をモデル位置MPおよびモデル速度MVに反映させることができる。
なお、(3)式および(4)式のギャップ時間dtは、磁気ヘッドH0〜H3およびゾーンZ0〜Z2に対して共通の値に設定してもよいし、磁気ヘッドH0〜H3ごとまたはゾーンZ0〜Z2の切り替え点ごとにキャリブレーションするようにしてもよい。ここで、磁気ヘッドH0〜H3ごとまたはゾーンZ0〜Z2の切り替え点ごとにギャップ時間dtをキャリブレーションすることにより、ディスク面M0〜M3およびゾーンZ0〜Z2間でギャップG0、G1の間隔が変動する場合においても、モデル位置MPおよびモデル速度MVの補正精度の低下を防止することができる。
(第2実施形態)
上述した第1実施形態では、ギャップ時間dtに起因するサンプリング時間Tの変動分をモデル位置MPおよびモデル速度MVに反映させる方法について説明したが、ギャップ時間dtを用いることなく、プラント変動分だけモデル位置MPおよびモデル速度MVに反映させるようにしてもよい。この時、このモデル位置MPおよびモデル速度MVの補正では、図4の制御対象30の速度が局所的に一定である場合、時刻kと時刻k+1との間でゾーンZ0〜Z2が切り替えられるものとすると、以下の(5)式および(6)式で求めることができる。
MPA(k+1)=MPB(k+1)+JPA(k+1)−JPB(k+1)・(5)
JPB(k+1)=2*JPA(k)−JPA(k−1) ・・・(6)
ただし、JPA(k+1)は制御対象30のヘッド位置、JPB(k+1)は制御対象30の予想位置である。
上述した第1実施形態では、ギャップ時間dtに起因するサンプリング時間Tの変動分をモデル位置MPおよびモデル速度MVに反映させる方法について説明したが、ギャップ時間dtを用いることなく、プラント変動分だけモデル位置MPおよびモデル速度MVに反映させるようにしてもよい。この時、このモデル位置MPおよびモデル速度MVの補正では、図4の制御対象30の速度が局所的に一定である場合、時刻kと時刻k+1との間でゾーンZ0〜Z2が切り替えられるものとすると、以下の(5)式および(6)式で求めることができる。
MPA(k+1)=MPB(k+1)+JPA(k+1)−JPB(k+1)・(5)
JPB(k+1)=2*JPA(k)−JPA(k−1) ・・・(6)
ただし、JPA(k+1)は制御対象30のヘッド位置、JPB(k+1)は制御対象30の予想位置である。
図7は、制御対象の予想位置の算出方法を説明する図である。
図7において、制御対象30の速度が局所的に一定であるとすると、JPA(k)−JPA(k−1)と、JPB(k+1)−JPA(k)は等しくなる。このため、時刻kから時刻k+1に遷移した時の予想位置は、時刻k−1から時刻kに遷移した時の距離を時刻kのヘッド位置に加算することで求めることができ、(6)式が得られる。
図7において、制御対象30の速度が局所的に一定であるとすると、JPA(k)−JPA(k−1)と、JPB(k+1)−JPA(k)は等しくなる。このため、時刻kから時刻k+1に遷移した時の予想位置は、時刻k−1から時刻kに遷移した時の距離を時刻kのヘッド位置に加算することで求めることができ、(6)式が得られる。
ここで、プラント変動分だけモデル位置MPおよびモデル速度MVに反映させることにより、ギャップ時間dtが(5)式および(6)式に現れないようにすることができる。このため、ディスク面M0〜M3およびゾーンZ0〜Z2間でギャップG0、G1の間隔が変動する場合においても、磁気ヘッドH0〜H3ごとまたはゾーンZ0〜Z2の切り替え点ごとにギャップ時間dtをキャリブレーションすることなく、モデル位置MPおよびモデル速度MVの補正精度の低下を防止することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 ケース、2、3 磁気ディスク、M0〜M3 ディスク面、H0〜H3 磁気ヘッド、A0〜A3 アーム、4 ボイスコイルモータ、13 スピンドルモータ、14 スピンドル、5 磁気記録制御部、6 ヘッド制御部、6A ライト電流制御部、6B 再生信号検出部、7 パワー制御部、7A スピンドルモータ制御部、7B ボイスコイルモータ制御部、8 リードライトチャネル、9 ハードディスク制御部、9A ヘッド位置制御部、9B 切り替え位置記憶部、12 ホスト
Claims (7)
- 磁気ヘッドと、
書き込み周波数が互いに異なるサーボパターンが複数のゾーンに分割されて記録された磁気ディスクと、
前記磁気ヘッドを模擬することでモデル位置およびモデル速度を算出するモデルと、
目標位置から前記モデル位置を減算する第1減算器と、
前記第1減算器の減算結果に基づいて目標速度を算出する算出部と、
前記目標速度から前記モデル速度を減算する第2減算器と、
前記第2減算器の減算結果が0に近づくように前記モデルにモデル操作量を出力する速度フィードバック部と、
前記モデル位置からヘッド位置を減算する第3減算器と、
前記第3減算器の減算結果が0に近づくようにヘッド位置補正量を出力する位置フィードバック部と、
前記ヘッド位置補正量と前記モデル操作量とを加算し、前記磁気ヘッドにヘッド操作量を出力する加算器と、
前記ヘッド位置に基づいて前記ゾーン間のギャップに起因するサンプリング時間の変動が反映されるゾーン切り替え補正を前記モデルに指示する補正指示部と、
を備え、
前記モデルは、前記ゾーンの切り替え時に、前記補正指示部からの指示に応じて、前記モデル位置および前記モデル速度を補正する磁気ディスク装置。 - 磁気ヘッドと、
書き込み周波数が互いに異なるサーボパターンが複数のゾーンに分割されて記録された磁気ディスクと、
前記磁気ヘッドを模擬したモデルから求めたモデル位置およびモデル速度に基づいて前記磁気ヘッドのシーク制御を行う際、前記ゾーンの切り替え時に、前記ゾーン間のギャップに起因するサンプリング時間の変動が反映されるように前記モデル位置および前記モデル速度を補正するヘッド制御部と、
を備える磁気ディスク装置。 - 前記モデルが慣性系で表現され、時刻kと時刻k+1との間で前記ゾーンが切り替えられ、補正後のモデル位置をMPA(k+1)、補正後のモデル速度をMVA(k+1)、補正前のモデル位置をMPB(k+1)、補正前のモデル速度をMVB(k+1)、モデル操作量をME(k)、サンプル時間をT、ギャップ時間をdt、A1およびA2をゲインとすると、前記補正後のモデル位置MPA(k+1)、及び、前記補正後のモデル速度MVA(k+1)は、
MPA(k+1)=MPB(k+1)+MVB(k+1)*dt/T
+A1*ME(k)*(dt/T)2
MVA(k+1)=MVB(k+1)+A2*ME(k)*dt/T
という式で与えられる請求項2に記載の磁気ディスク装置。 - 前記ギャップ時間dtは、前記磁気ヘッドのシーク方向と前記ゾーンの配置によって正負を切り替える請求項3に記載の磁気ディスク装置。
- 前記ギャップ時間dtは、前記磁気ヘッドごとまたは前記ゾーンの切り替え点ごとキャリブレーションされる請求項3に記載の磁気ディスク装置。
- 前記モデルが慣性系で表現され、時刻kと時刻k+1との間で前記ゾーンが切り替えられ、補正後のモデル位置をMPA(k+1)、補正前のモデル位置をMPB(k+1)、前記磁気ヘッドのヘッド位置をJPA(k+1)、前記磁気ヘッドの予想位置をJPB(k+1)とすると、前記補正後のモデル位置MPA(k+1)、及び、前記磁気ヘッドの予想位置JPB(k+1)は、
MPA(k+1)=MPB(k+1)+JPA(k+1)−JPB(k+1)
JPB(k+1)=2*JPA(k)−JPA(k−1)
という式で与えられる請求項2に記載の磁気ディスク装置。 - 書き込み周波数が互いに異なるサーボパターンが複数のゾーンに分割されて記録された磁気ディスクを備える磁気ディスク装置の磁気ヘッドの制御方法であって、
前記磁気ヘッドを模擬したモデルから求めたモデル位置およびモデル速度に基づいて前記磁気ヘッドのシーク制御の際、前記ゾーンの切り替え時に、前記ゾーン間のギャップに起因するサンプリング時間の変動が反映されるように前記モデル位置および前記モデル速度を補正する磁気ヘッドの制御方法。
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