JP2020047333A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク位置制御において、複数の外乱成分の振動周波数をフィルタリングして不安定動作を解消する。【解決手段】実施形態によれば、磁気ディスク装置は、ヘッドで読み込まれるディスク上のサーボ情報に基づいてヘッドが存在する位置を示す位置情報を検出し、検出された位置情報とヘッドの目標位置情報との位置誤差情報から複数の外乱成分の周波数を推定して、ヘッドの駆動制御情報から除去するフィルタ処理を行う。フィルタ処理部は、前記位置誤差情報に基づいて前記外乱成分の振動周波数を推定する周波数推定を複数段直列に処理して複数個の推定周波数を取得し、前記複数個の推定周波数に基づいて前記複数の外乱成分の振動周波数を前記ヘッドの駆動信号から並列にフィルタリングする。【選択図】 図４

Description

この発明の実施形態は、磁気ディスク装置に関する。

従来から、適応デジタルフィルタを用いて、外部からの振動周波数に対するフィルタ処理を行い、位置を制御する技術が提案されている。例えば、ハードディスク（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）のヘッドの位置誤差情報に基づいた適応デジタルフィルタを用いて、ボイスコイルモータ（Voice Coil Motor：ＶＣＭ）を制御してヘッドの位置制御を行うフィードバック制御が適用されている。

しかしながら、従来のフィルタ処理では、適応デジタルフィルタの伝達関数が１つの振動周波数だけに対応できず、複数周波数の加振が加わると動作が不安定になる可能性がある。

米国特許出願公開第２０１６／０３４３３９３号明細書

この発明の実施形態の課題は、位置制御の精度向上に際して、特に複数の外乱成分の振動周波数による不安定動作を解消することのできる磁気ディスク装置を提供することにある。

実施形態によれば、磁気ディスク装置は、ヘッドと、位置検出部と、フィルタ処理部とを備える。ヘッドは、ディスク上のサーボ情報を読み込む。位置検出部は、前記ヘッドで読み込まれたサーボ情報に基づいてヘッドが存在する位置を示す位置情報を検出する。フィルタ処理部は、前記位置検出部で検出された位置情報と前記ヘッドの目標位置情報との位置誤差情報から複数の外乱成分の周波数を推定して前記ヘッドの駆動制御情報から除去する。このとき、前記位置誤差情報に基づいて前記外乱成分の振動周波数を推定する周波数推定を複数段直列に処理して複数個の推定周波数を取得し、前記複数個の推定周波数に基づいて前記複数の外乱成分の振動周波数を前記ヘッドの駆動信号から並列にフィルタリングする。

図１は、第１の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）の構成を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態において、磁気ディスクの構成を示す図である。 図３は、第１の実施形態において、ヘッドの位置制御を行うサーボ系の構成を示すブロック図である。 図４は、第１の実施形態において、フィルタ処理部の構成を示すブロック図である。 図５は、第１の実施形態において、フィルタ処理部の周波数推定器単体での周波数特性（推定周波数6000Hzの場合）を示す特性図である。 図６は、第１の実施形態において、フィルタ処理部のヘッド位置決め演算処理の手順を示すフローチャートである。 図７は、第１の実施形態において、フィルタ処理部の周波数推定演算処理の手順を示すフローチャートである。 図８は、第１の実施形態において、2000Hzと8000Hzに外乱成分を持つ場合の、周波数推定誤差を示す波形図である。 図９は、第１の実施形態において、2000Hzと8000Hzに外乱成分を持つ場合の、ヘッド位置誤差を示す波形図である。 図１０は、第２の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）のフィルタ処理部の構成を示すブロック図である。 図１１は、第２の実施形態において、2000Hz, 4000Hz, 6000Hz, 8000Hz，10000Hzに外乱成分を持つ場合の、周波数推定誤差を示す波形図である。 図１２は、第２の実施形態において、2000Hz, 4000Hz, 6000Hz, 8000Hz，10000Hzに外乱成分を持つ場合の、ヘッド位置誤差を示す波形図である。 図１３は、第３の実施形態に係る磁気ディスク装置（ＨＤＤ）のフィルタ処理部の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

本実施形態においては、位置制御装置として磁気ディスク装置を用いた上で、制御対象がヘッドの場合について説明するが、制御対象をヘッドに制限するものではなく、任意の制御対象の位置を制御する位置制御装置であれば良い。
（第１の実施形態）
図１及び図２を参照して、第１の実施形態が適用される磁気ディスク装置（ハードディスクドライブ：以下、ＨＤＤ）の構成を説明する。本実施形態では、磁気ディスク装置の例として、ＨＤＤを用いて説明するが、光ディスクドライブ、ＭＯ(Magneto-Optical)ドライブ等であっても良い。

図１は、本実施形態に係るＨＤＤ（Hard Disk Drive）１００の構成を示すブロック図、図２は、図１の磁気ディスク１１の構成を示した図である。
図１に示すように、ＨＤＤ１００は、磁気ディスク１１、ヘッド１２、アーム１３、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）１４、及びＳＰＭ（SPindle Motor）１５を備える。また、ＨＤＤ１００は、モータドライバ１６、ヘッドＩＣ１７、ＲＯＭ（Read Only Memory）１８、接続Ｉ／Ｆ１９、コントローラ２０を備える。コントローラ２０は、少なくとも、ＲＷＣ（Read Write Channel）２０１、ＣＰＵ２０２、ＲＡＭ２０３、ＨＤＣ（Hard Disc Controller）２０４を含むＳＯＣ（System On Chip）として構成される。なお、コントローラ２０がＲＡＭ２０３を含まず、コントローラ２０の外部にＲＡＭ２０３が接続される構成であってもよい。

図１において、磁気ディスク１１は、ＳＰＭ１５に固定され、ＳＰＭ１５が回転駆動することで回転する。磁気ディスク１１は、図２に示すように、少なくとも一面が、磁気的に情報が記録される記録面とされる。
記録面には、複数のトラック１１１が定義される。トラック１１１は、ディスク回転軸を中心として同心円状に並ぶ記録領域の一つである。各トラック１１１は、円周方向に等分した複数のサーボセクタ１１２を備える。磁気ディスク１１は、サーボセクタ数をＮとすると、円周上に基準セクタを番号０として、回転方向周りに０からＮ−１までの番号がついている。

サーボセクタ１１２は、サーボ領域ＳＢとデータ領域ＤＴとを有する。サーボ領域ＳＢは、各サーボセクタ１１２の先頭に一つだけ配置され、その位置情報が記録されている。磁気ディスク１が一定角速度で回転しているため、一定時間間隔で位置情報がヘッド２に読み込まれる。位置情報は、磁気ディスク１１の記録面上での物理的なアドレス情報及びサーボ情報である。サーボ情報は、トラックに対する半径方向のズレを算出するための情報を含む。データ領域ＤＴは、各サーボセクタ１１２において一定量の情報を格納する領域である。このデータ領域ＤＴには、ＨＤＤ１００への記録対象となる情報が記録される。

図１において、アーム１３は、一方の端部にヘッド１２を備え、他方の端部に軸受部１３ａを備えている。アーム１３は、ＶＣＭ１４への駆動電流（又は駆動電圧）の供給に応じて、軸受部１３ａを中心として回転し、磁気ディスク１１の記録面上でヘッド１２を半径方向に移動させる。

ヘッド１２は、リードヘッド及びライトヘッド（何れも図示せず）を備えている。リードヘッド及びライトヘッドは、磁気ディスク１の半径方向にずらして設置されている。リードヘッドは、磁気ディスク１の記録面に磁気記録された情報を読み取る。読み取られた信号は、ヘッドＩＣ１７に出力される。ライトヘッドは、ヘッドＩＣ１７を介して入力されるライト信号（ライト電流）に応じて、磁気ディスク１１の記録面に情報を磁気的に記録する。

ＶＣＭ１４は、後述するモータドライバ１６から供給される駆動信号（電流又は電圧）に応じて駆動し、アーム１３を回転させる。
ＳＰＭ１５は、モータドライバ１６から供給されるＳＰＭ駆動信号（電流又は電圧）に応じて駆動し、磁気ディスク１１を回転させる。
モータドライバ１６は、コントローラ２０からの制御信号に基づいて、ＶＣＭ１４を駆動するための駆動信号をＶＣＭ１４に供給する。また、モータドライバ１６は、コントローラ２０からの制御信号に基づいて、ＳＰＭ１５を駆動させるための駆動信号（電流）をＳＰＭ１５へ供給する。

ヘッドＩＣ１７は、ヘッド１２に備えられたリードヘッドからアーム１３上の導体パターンを介して入力された信号を増幅し、増幅した信号をリード情報としてコントローラ２０に出力する。またヘッドＩＣ１７は、コントローラ２０から入力された記録情報に応じたライト信号を、ヘッド１２に備えられたライトヘッドへ、アーム１３上の導体パターンを介して出力する。

ＲＯＭ（Read Only Memory）１８は、コントローラ２０のＣＰＵ（Central Processing Unit）２０２が実行するプログラム及びＣＰＵ２０２で実行される処理で利用される各種パラメータを記憶する。
接続インターフェース（Ｉ／Ｆ）１９は、ＨＤＤ１００とホスト装置１１０とを接続し、ホスト装置１１０とＨＤＤ１００との間のデータ及びコマンドの送受に係る通信に利用される。このように、ＨＤＤ１００は、接続Ｉ／Ｆ１９を介して、ホスト装置１１０と接続されていることにより、ホスト装置１１０の記憶モジュールとして機能する。

コントローラ２０において、ＲＡＭ２０３は、ＲＷＣ２０１、ＣＰＵ２０２及びＨＤＣ２０４のワークメモリ（作業領域）とする。ＲＡＭ２０３には、例えば揮発性メモリであるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）が適用される。

接続Ｉ／Ｆ１９が、ＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）規格に準拠したインターフェースとした場合、ＨＤＣ２０４は、ホスト装置１１０との間でＳＡＴＡ規格に準拠した通信制御を行う。本実施形態では、接続Ｉ／Ｆの規格として、ＳＡＴＡ規格を用いる例について説明するが、ＳＡＳ（Serial Attached SCSI）やＰＣＩｅ（Peripheral Component Interconnect express）等の他の規格の接続Ｉ／Ｆを用いても良い。

ＨＤＣ２０４は、ホスト装置１１０との間で情報の送受信を制御する。ＨＤＣ２０４は、ＲＷＣ２０１からの復号化された情報に所定の処理を施して符号化し、符号化した情報をホスト装置１１０に送信する。また、ＨＤＣ２０４は、ホスト装置１１０から受信した受信情報に所定の処理を施して復号化し、復号化した情報を記録すべき情報としてＲＷＣ２０１へ出力する。

また、ＨＤＣ２０４は、ホスト装置１１０から、データの記録を開始する論理アドレス及び記録データ長の情報を含むライトコマンドを受信した場合、受信したライトコマンドから論理アドレス及び記録データ長の情報を抽出する。抽出された論理アドレス及び記録データ長の情報は、ＣＰＵ２０２へ出力される。

ＲＷＣ（位置検出部）２０１は、ヘッドＩＣ１７から入力されたリード情報からサーボ領域ＳＢに対応するサーボ情報を検出し、検出したサーボ情報からアドレス情報および位置情報を抽出する。抽出されたアドレス情報および位置情報はＣＰＵ２０２へ出力される。

また、ＲＷＣ２０１は、リード情報からデータ領域ＤＴに対応する情報を検出し、検出した情報に所定の処理を施して復号化する。復号化された情報は、ＨＤＣ２０４へ出力される。
さらにＲＷＣ２０１は、ＨＤＣ２０４から入力された、記録すべき情報に所定の処理を施して符号化し、符号化した情報を記録情報としてヘッドＩＣ１７へ出力する。ＲＷＣ２０１は、これらの複数の処理のためにＲＡＭ２０３をワークメモリとして利用する。

ＣＰＵ２０２は、ＨＤＤ１００全体を制御するプロセッサとする。例えば、ＣＰＵ２０２は、ＲＯＭ１８に記憶されたプログラムを実行し、ＲＡＭ２０３を作業領域として用いることで、様々な制御を実現する。例えば、ＣＰＵ２０２は、ＶＣＭ１４及びＳＰＭ１５の回転制御、及び磁気ディスク１１からの情報再生処理の制御を行う。他の例としては、ＣＰＵ２０２は、磁気ディスク１１に記録されたサーボ情報から抽出された位置情報に基づいて、磁気ディスク１１の記録面の半径方向に対するヘッド１２の位置制御を行う。本実施形態のヘッド１２の位置制御には、フィードバック制御を用いる。

ＣＰＵ２０２は、フィードバック制御において、磁気ディスク１１からヘッド１２により読み出されたサーボ情報に基づいた、ヘッド１２が存在する実際の位置を示した位置情報と、ヘッド１２の目標となる位置を示した目標位置情報とに基づいて位置誤差情報を算出する。そして、ＣＰＵ２０２は、適応フィルタを用いたフィルタ処理部２０２１で、算出された位置誤差情報に対して外乱の振動周波数を抑制するためのフィルタ処理を行う。

本実施形態のフィルタ処理部２０２１に用いる適応フィルタは、位置誤差情報に対して、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）を用いることなく外乱の不特定の周波数成分（以下、推定周波数と称す）を適応的に推定する。本実施形態では、ＨＤＤ１００のヘッド１２の位置決め制御の適応フィルタとして、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型適応フィルタを用いる。

次に、本実施形態における、ヘッド１２の位置制御を行う構成について説明する。図３は、本実施形態に係るヘッド１２の位置制御を行うサーボ系の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、ＲＷＣ２０１は、信号処理部２０１１と、位置検出部２０１２と、を備える。また、ＣＰＵ２０２は、ＲＯＭ１８に格納されたプログラムを実行して、フィルタ処理部２０２１を実現する。また、ＲＯＭ１８は、フィルタ処理部２０２１の適応フィルタで用いる係数を記憶する係数記憶部１８１を備える。そして、本実施形態では、信号処理部２０１１、位置検出部２０１２、フィルタ処理部２０２１、及びモータドライバ１６により、ヘッド１２の位置制御が行われる。

係数記憶部１８１は、適応フィルタより推定された推定周波数に対応して変化するフィルタ係数に関する情報を記憶する。
ＲＷＣ２０１の信号処理部２０１１は、ヘッドＩＣ１７からのリード情報を入力して処理する。信号処理部２０１１は、入力されたリード情報に対して、復調やエラー訂正などの処理を行う。信号処理部２０１１は、処理されたリード情報を、位置検出部２０１２に出力する。

位置検出部２０１２は、信号処理部２０１１から入力されたリード情報から、サーボ情報を検出する。位置検出部２０１２は、検出したサーボ情報から、ヘッド１２が読み込んでいる位置を示した位置情報を検出する。位置検出部２０１２は、検出した位置情報を、ＣＰＵ２０２に出力する。

ＣＰＵ２０２は、ＲＷＣ２０１の位置検出部２０１２から、位置情報を入力する。そして、ＣＰＵ２０２は、位置情報で示された実際の位置と、ヘッド１２の目標となる位置を示した目標位置と、の差を示した位置誤差情報を算出する。
ＣＰＵ２０２のフィルタ処理部２０２１は、算出された位置誤差情報を入力する。フィルタ処理部２０２１は、入力された位置誤差情報から、ヘッド１２の位置制御に対する外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定する。さらに、フィルタ処理部２０２１は、推定周波数に基づいた特徴的な特性でフィルタリングする。本実施形態においては、推定周波数に基づいた特徴的な特性を導出する際に、係数記憶部１８１に記憶されたフィルタ係数に関する情報を参照する。

上記フィルタ処理部２０２１について詳述する。
図４は本実施形態に係るフィルタ処理部２０２１の構成を示すブロック図である。図４において、ＲＷＣ２０１の位置検出部２０１２で得られた目標位置変動を示す位置情報は、加算器Ａ１で制御対象（ＶＣＭ）のフィードバック情報と加算されて位置誤差情報となる。この位置誤差情報は、フィードバックコントローラＡ２、第１周波数可変コントローラＡ３１、第２周波数可変コントローラＡ３２に送られると共に、第１周波数推定器Ａ４１、第２周波数推定器Ａ４２に送られる。すなわち、磁気ディスク１１は、動作時は一定の角速度で回転し、ヘッド位置はディスク回転角に同期して、各サーボセクタ１１２の先頭のサーボ領域ＳＢから得られる。そこで、フィルタ処理部２０２１は一定時間間隔で制御対象への入力を決定するサンプル値制御系を構成している。

周波数推定器Ａ４１，Ａ４２は、所定の伝達関数を自己適応させる適応フィルタとして、２次のＩＩＲ型適応デジタルフィルタ（以下、ＩＩＲフィルタと記す）を用いる。なお、２次に制限するものではなく高次であれば良い。
本実施形態では、フィルタ処理部２０２１を、フィードバックコントローラＡ２と、２次のＩＩＲフィルタを用いた第１、第２周波数推定器Ａ４１，Ａ４２と、その推定結果をもとにフィードバックコントローラＡ２を補正する第１、第２周波数可変コントローラＡ３１，Ａ３２とで構成する。このように、周波数推定器と周波数可変コントローラのセットを複数持つことで、その数に応じた外乱周波数に対応することができる。

第１、第２周波数推定器Ａ４１，Ａ４２は２次の周波数除去フィルタであり、その除去周波数が入力に応じて変化する。図５に除去周波数が6000Hzの場合の周波数除去フィルタ（＝周波数推定器単体）の周波数特性を示す。
図４に示す第１周波数推定器Ａ４１において、位置検出部２０１２から送られてくる位置誤差（周波数）は、第１加算器Ａ４１１を経て分母値となる。この分母値は、第１遅延器（１／ｚ）Ａ４１２で一次遅れによる一次遅延値となり、さらに第２遅延器（１／ｚ）Ａ４１３で一次遅れによる二次遅延値となる。一次遅れの分母値はＥ１演算器Ａ４１４でゲイン係数Ｅ１と乗算され、二次遅れの分母値はＦ１演算器Ａ４１５でゲイン係数Ｆ１と乗算される。Ｅ１演算器Ａ４１４とＦ１演算器Ａ４１５の各出力は第２加算器Ａ４１６で加算された後、第１加算器Ａ４１１に送られ、入力位置誤差と加算される。

第１加算器Ａ４１１から出力される分母値は、入力位置誤差と共に乗算器Ａ４１７に送れて乗算されたのち、Ｋ１演算器Ａ４１８でゲイン係数Ｋ１と乗算され、積分器（１／（ｚ−１））Ａ４１９で積分される。これにより、分子と分母の１サンプル前の入力と乗算される係数が変更され、第１推定周波数として第１周波数可変コントローラＡ３１に送られる。

また、上記第１加算器Ａ４１１の出力はＰ１演算器Ａ４１１０でゲイン係数Ｐ１と乗算され、第１遅延器（１／ｚ）Ａ４１２の出力はＱ１演算器Ａ４１１１でゲイン係数Ｑ１と乗算され、第２遅延器Ａ４１３の出力はＲ１演算器Ａ４１１２でゲイン係数Ｒ１と乗算される。Ｐ１演算器Ａ４１１０の出力とＱ１演算器Ａ４１１１の出力は第３加算器Ａ４１１３で加算され、さらに第４加算器Ａ４１１４でＲ１演算器Ａ４１１２の出力と加算されて分子値となり、第２周波数推定器Ａ４２に送られる。

第２周波数推定器Ａ４２は、第１周波数推定器Ａ４１で得られた分子値を入力し、この分子値を位置誤差とし、第１加算器Ａ４２１を経て分母値となる。この分母値は、第１遅延器（１／ｚ）Ａ４２２で一次遅れによる一次遅延値となり、さらに第２遅延器（１／ｚ）Ａ４２３で一次遅れによる二次遅延値となる。一次遅れの分母値はＥ２演算器Ａ４２４でゲイン係数Ｅ２と乗算され、二次遅れの分母値はＦ２演算器Ａ４２５でゲイン係数Ｆ２と乗算される。Ｅ２演算器Ａ４２４とＦ２演算器Ａ４２５の各出力は第２加算器Ａ４２６で加算された後、第１加算器Ａ４２１に送られ、入力位置誤差と加算される。第１加算器Ａ４２１から出力される分母値は、入力位置誤差と共に乗算器Ａ４２７に送れて乗算されたのち、Ｋ１演算器Ａ４２８でゲイン係数Ｋ１と乗算され、積分器（１／（ｚ−１））Ａ４２９で積分される。これにより、分子と分母の１サンプル前の入力と乗算される係数が変更され、第２推定周波数として第２周波数可変コントローラＡ３２に送られる。

第１周波数可変コントローラＡ３１は、第１周波数推定器Ａ４１で推定された第１周波数に基づいてその周波数成分を除去するためのパラメータ調整を行う。同様に、第２周波数可変コントローラＡ３２は、第２周波数推定器Ａ４２で推定された第２周波数に基づいてその周波数成分を除去するためのパラメータ調整を行う。周波数可変コントローラＡ３１，Ａ３２で得られたパラメータ調整結果は加算器Ａ５２で加算され、さらに加算器Ａ５３でフィードバックコントローラＡ２の出力と加算され、制御操作量として制御対象であるＶＣＭ制御系に送られる。

ここで、上記第１、第２周波数推定器Ａ４１，Ａ４２のゲイン係数P(n)，Q(n)，R(n)，E(n)，F(n)は、フィルタ番号n（1もしくは2)、周波数除去フィルタの広がりを調整する係数r（例えば値が0.99）、推定周波数w(n)として、
P(n) = 1,
Q(n) = w(n),
R(n) = 1,
E(n) = -r * w(n),
F(n) = -r^2 (1)
と表される。推定周波数w(n)は実周波数fr(n)[Hz]から、
w(n) = -2*cos(2*pi*fr(n)*T) (2)
の関係がある。

周波数推定器Ａ４１，Ａ４２は、分母係数部分の出力と、現在の入力を乗算したのち、ゲインK(n)をかけて積分し、分子と分母の１サンプル前入力と乗算される係数を変更する。適応係数は、例えば以下の値を用いる。
K(n) = -0.00001 (3)
推定周波数の初期値は0とする。

上記フィルタ処理部２０２１の処理手順を図６及び図７に示す。図６は、本実施形態に係るフィルタ処理部のヘッド位置決め演算処理の手順を示すフローチャート、図７は、本実施形態に係るフィルタ処理部の周波数推定演算処理の手順を示すフローチャートである。

図６において、ヘッド１２の位置誤差情報を取得した後（ステップＳ１１）、フィードバックコントローラＡ２の演算（ステップＳ１２）、第１周波数可変コントローラＡ３１の演算（ステップＳ１３）、第２周波数可変コントローラＡ３２の演算（ステップＳ１４）を行い、それぞれ演算された制御操作量を出力する（ステップＳ１５）。次に、図７に示す周波数推定演算を行い（ステップＳ１６）、その結果に基づいて第１周波数可変コントローラＡ３１と周波数可変コントローラＡ３２のパラメータ調整を行う（ステップＳ１７，Ｓ１８）。周波数可変コントローラＡ３１，Ａ３２のパラメータは、推定周波数のＮ次関数としても良いし、複数ある固定パラメータを切り替えても良い。

図７に示す周波数推定演算では、まず１段目の周波数推定器Ａ４１において、分母演算（y1 = PES + E1 * y1'+ F1 * y1''）と分子演算（OUT1 = P1 * y1 + Q1 * y1'+ R1 * y1''）を行った後（ステップＳ２１，Ｓ２２）、周波数推定演算（w1 = w1 + K1 * PES * y1）と内部変数更新（y1'' = y1'，y1'= y1）を行う（ステップＳ２３，Ｓ２４）。次に２段目の周波数推定器Ａ４２において、分母演算（y2 = OUT1 + E2 * y2'+ F2 * y2''）のみを行い（ステップＳ２５）、周波数推定器演算（w2 = w2 + K2 * OUT1 * y2）と内部変数更新（y2'' = y2', y2'= y2）を行う（ステップＳ２６，Ｓ２７）。２段目の周波数推定器Ａ４２の分子演算は、次の３段目がある場合の入力値演算に使われるだけであり、３段目がない本実施形態では不要である。

図８、図９にそれぞれ2000Hzと8000Hzに外乱成分を持つ場合の周波数推定動作とヘッド位置誤差を示す。周波数推定器の初期周波数は、共にw1, w2 = 0であり、実周波数では14000Hzとなっている。時間が経つにつれて、まず8000Hzが見つかり、次に2000Hzも見つかっている。位置誤差も外乱の振動周波数が見つかった時点で振幅が小さくなっている。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る磁気ディスク装置によれば、２つの外乱成分の振動周波数をフィルタリングして不安定動作を解消し、ヘッド位置制御の精度を向上されることができる。
（第２の実施形態）
図１０乃至図１２を参照して、第２の実施形態に係るＨＤＤ１００のフィルタ処理部２０２１の構成を説明する。本実施形態が適用されるＨＤＤ１００は、第１の実施形態の場合と同様であるため重複する説明を省略し、ここでは本実施形態の特徴とするフィルタ処理部２０２１において、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

図１０は、本実施形態に係るフィルタ処理部２０２１の構成を示すブロック図である。図１０に示すフィルタ処理部２０２１では、Ｎ系統の可変周波数制御系を備える。具体的には、第１乃至第Ｎの可変周波数コントローラＡ３１〜Ａ３Ｎと第１乃至第Ｎの周波数推定器Ａ４１〜Ａ４Ｎをそれぞれ組にして、Ｎ個の外乱の振動周波数を推定してフィルタリングする。すなわち、このフィルタ処理部２０２１は、推定周波数が３個以上の場合について、２個の場合の拡張で実現している。ここで、Ｎ段の周波数推定器Ａ４１〜Ａ４Ｎのうち、Ｎ−１段までは分子（Ｐ，Ｑ，Ｒ）と分母（Ｅ，Ｆ）の演算を行い、Ｎ段目だけ分母（Ｅ，Ｆ）の演算を行う。先に述べたように、分子については次段の演算で必要となるからである。周波数可変コントローラもＮ個存在し、各推定結果からパラメータを調整する。

図１１に、本実施形態において、2000Hz, 4000Hz, 6000Hz, 8000Hz，10000Hzに外乱成分を持つ場合の周波数推定誤差を示す。また、図１２に、本実施形態において、2000Hz, 4000Hz, 6000Hz, 8000Hz，10000Hzに外乱成分を持つ場合のヘッド位置誤差を示す。第１の実施形態と同様に、Ｎ個の周波数推定器では、初期の実周波数を14000Hzとして、時間が経つにつれて順次外乱の振動周波数が見つかり、その周波数のフィルタリングによって位置誤差も改善していることが分かる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る磁気ディスク装置によれば、Ｎ個の外乱成分の振動周波数をフィルタリングして不安定動作を解消し、ヘッド位置制御の精度を向上されることができる。
（第３の実施形態）
図１３を参照して、第３の実施形態に係るＨＤＤ１００のフィルタ処理部２０２１の構成を説明する。本実施形態が適用されるＨＤＤ１００は、第１の実施形態の場合と同様であるため重複する説明を省略し、ここでは本実施形態の特徴とするフィルタ処理部２０２１において、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

図１３は、本実施形態に係るフィルタ処理部２０２１の構成を示すブロック図である。図１３に示すフィルタ処理部２０２１では、第１周波数推定器Ａ４１、第２周波数推定器Ａ４２の出力系統にそれぞれ第１周波数判定器Ａ６１、第２周波数判定器Ａ６２を介在させ、第１周波数可変コントローラＡ３１、第２周波数可変コントローラＡ３２の出力系統にそれぞれ第１スイッチＡ７１、第２スイッチＡ７２を介在させている。

すなわち、フィードバック制御において、推定周波数が異常値になった場合に、制御系が暴走して異常駆動が生じ、ＨＤＤが破損してしまう危険性がある。そこで、本実施形態では、周波数判定器Ａ６１、Ａ６２を用いて、推定周波数が異常値となったか判定し、異常と判定した場合に、対応する系統の周波数可変コントローラの出力を切断するようにスイッチＡ７１，Ａ７２に切断制御信号を送る。周波数推定異常の判断基準としては、予め想定した周波数範囲を超えた場合や、周波数推定開始から一定時間の過渡状態の場合や、推定周波数の変動幅が大きく不安定である場合、が挙げられる。第２の実施形態に示したように、Ｎ段の場合についても同様の実施が可能である。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る磁気ディスク装置によれば、推定周波数に異常値が発生したとしても、異常値を検出して制御系の暴走を未然に防止することができる。
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００…磁気ディスク装置、１１…磁気ディスク、１１１…トラック、１１２…サーボセクタ、１２…ヘッド、１３…アーム、１３ａ…、１４…ＶＣＭ、１５…ＳＰＭ、１６…モータドライバ、１７…ヘッドＩＣ、１８…ＲＯＭ、１８１…係数記憶部、１９…接続Ｉ／Ｆ、２０…コントローラ、２０１…ＲＷＣ、２０２…ＣＰＵ、２０３…ＲＡＭ、２０４…ＨＤＣ、２０１１…信号処理部、２０１２…位置検出部、２０２１…フィルタ処理部、Ａ１…加算器、Ａ２…フィードバックコントローラ、Ａ３１…第１周波数可変コントローラ、Ａ３２…第２周波数可変コントローラ、Ａ３Ｎ…第Ｎ周波数可変コントローラ、Ａ４１…第１周波数推定器、Ａ４２…第２周波数推定器、Ａ４Ｎ…第Ｎ周波数推定器、Ａ４１１…第１加算器、Ａ４１２…第１遅延器（１／ｚ）、Ａ４１３…第２遅延器（１／ｚ）、Ａ４１４…Ｅ１演算器、Ａ４１５…Ｆ１演算器、Ａ４１６…第２加算器、Ａ４１７…乗算器、Ａ４１８…Ｋ１演算器、Ａ４１９…積分器（１／（ｚ−１））、Ａ４１１０…Ｐ１演算器、Ａ４１１１…Ｑ１演算器、Ａ４１１２…Ｒ１演算器、Ａ４１１３…第３加算器、Ａ４１１４…第４加算器、Ａ４２１…第１加算器、Ａ４２２…第１遅延器（１／ｚ）、Ａ４２３…第２遅延器（１／ｚ）、Ａ４２４…Ｅ２演算器、Ａ４２５…Ｆ２演算器、Ａ４２６…第２加算器、Ａ４２７…乗算器、Ａ４２８…Ｋ１演算器、Ａ４２９…積分器（１／（ｚ−１））、Ａ５２…加算器、Ａ５３…加算器、Ａ６１…第１周波数判定器、Ａ６２…第２周波数判定器、Ａ７１…第１スイッチ、Ａ７２…第２スイッチ。

Claims (4)

1. ディスク上のサーボ情報を読み込むヘッドと、
   前記サーボ情報に基づいて前記ヘッドが存在する位置を示す位置情報を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部で検出された位置情報と前記ヘッドの目標位置情報との位置誤差情報から複数の外乱成分の周波数を推定して前記ヘッドの駆動制御情報から除去するフィルタ処理部と
   を具備し、
   前記フィルタ処理部は、
   前記位置誤差情報に基づいて前記外乱成分の振動周波数を推定する周波数推定を複数段直列に処理して複数個の推定周波数を取得し、
   前記複数個の推定周波数に基づいて前記複数の外乱成分の振動周波数を前記ヘッドの駆動信号から並列にフィルタリングする
   磁気ディスク装置。
2. 前記フィルタ処理部は、所定の伝達関数を自己適応させる適応フィルタを用いて前記周波数の推定を処理し、推定周波数に基づいて、前記所定の伝達関数に含まれる全てのフィルタ係数を調整する請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 前記複数段直列の周波数推定で、初段から最終前段までは適応フィルタの分子と分母の演算を行って分子演算結果を次段の演算に用い、最終段は分母の演算のみ行う請求項２記載の磁気ディスク装置。
4. 前記フィルタ処理部は、前記複数個の推定周波数それぞれの異常の有無を判定し、異常と判定された系統のフィルタリング処理を停止する請求項１記載の磁気ディスク装置。
   

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