JP2616746B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents
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- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
Description
位置決め装置のヘッド切り替えに関するものである。特
に、ヘッド切り替え時に動作ヘッドを目標トラックに整
定させる時間を短縮する技術に関するものである。
ルタまたは、PID補償器等の位相補償フィルタを用い
たヘッド位置決め制御系により磁気ヘッドをディスク面
上のトラックに追従している。従来の磁気ディスク装置
では、位相補償フィルタを用いた閉ループ系で十分な制
御帯域を取ることにより、必要なヘッド位置決め精度か
ら決められるランナウトの低次回転同期成分に対する圧
縮率を確保してきた。ただし、トラヒックピッチの狭小
化、位置誤差信号サンプル時間の延長等によりランナウ
トの低次回転同期成分の圧縮率を確保する事が難しくな
ってきているため、回転同期ランナウト圧縮フィルタと
して内部原理を応用し、閉ループ内に正弦波モデルをい
れて回転同期成分のゲインをあげることにより、ループ
特性としての回転同期成分の周波数の圧縮率特性を向上
する周波数整形フィルタを用いる方法が提案されている
(アイイーイーイー トランザクションズ オン マグ
ネティクス(IEEE TRANSACTIONS O
N MAGNETICS,VOL.31,NO.2,M
ARCH 1995)“Advanced Metho
ds for Repeatable Runout
Compensation”。
スク装置では、アクチュエータの機械的動作を少なく
し、データを高速に読み出すため同一シリンダ上のデー
タを動作ヘッドを切り替えることにより連続的に読み出
す方法がとられている。
用いた場合に、圧縮しようとする特定周波数に閉ループ
減衰極が生じるため、過渡特性の悪化を招く。また、動
作ヘッドを切り替える場合に各ディスク間のオフトラッ
クが大きい場合には、切り替え後のデータの記録再生が
できず、動作ヘッドを目標トラックのデータの読み書き
が可能な範囲に整定させる時間が必要になる。この整定
時間の短縮がディスク装置の性能をあげる上で課題とな
っている。
じる整定時間を短縮する事である。
面のトラックに追従している時の前記周波数整形フィル
タの状態量を正弦波と仮定し、離散フーリエ級数により
計算される前記正弦波の振幅及びディスク面上に記録さ
れたインデックスに対する位相ずれ情報を含む係数をあ
らかじめ記憶しておく周波数整形フィルタの状態量推定
器を有し、同一シリンダ上の異なるディスク面の情報を
読み書きするために動作磁気ヘッドの切り替えを行う際
に、前記ヘッド切り替え直前の前記インデックスからの
ヘッド位置を基に、前記周波数整形フィルタの状態量推
定器により前記ヘッド切り替え後に読み書きを行うトラ
ックに追従したときの前記周波数整形フィルタの状態量
の予測値を計算する。
テップ応答としたときの前記周波数整形フィルタの状態
量と前記周波数整形フィルタの状態量の予測値との二乗
誤差積分を最小化するように前記位相補償フィルタと前
記周波数整形フィルタの状態量を再設定する。
は同じで、前記ヘッド切り替え後に周波数整形フィルタ
の状態量を予測値に変更すると共に周波数整形フィルタ
の入力を切り離し、周波数整形フィルタのフィードフォ
ワード出力と周波数整形フィルタの入力としていた値を
直接的に制御器に入れ、一定サンプル時間後周波数整形
フィルタに入力を入れるとともに、制御器に直接入れて
いた周波数整形フィルタの入力を切り離すことにより元
のフォロー制御系に戻す。
え動作において切り替え後の周波数整形フィルタの状態
量の目標値と実際のヘッドの状態量の誤差積分値が最小
になるように状態量再設定を行う。すなわち、状態量誤
差が短時間で圧縮できるように状態量の再設定を行う。
フォワード制御により、周波数整形フィルタにより生じ
る低周波数の減衰モードを消し、ヘッド切り替え直後の
過渡応答を抑制する事によりトラックのオフトラックず
れにより生じる整定時間を短縮する。
図である。
領域21にサーボ信号が書かれてあり、磁気ヘッド2で
サーボ信号を読み出すことにより、ディスク1と磁気ヘ
ッド2との相対位置を示す位置誤差信号14が得られ
る。位置誤差信号14はADC3によりディジタル信号
に変換されて制御器に読み込まれる。位置誤差信号14
は周波数整形フィルタ4により回転同期成分のゲインを
上げて位相補償フィルタ5に送られる。位相補償フィル
タ5では制御系の安定性を確保し、位相補償フィルタの
出力信号である制御信号15はDAC6によりアナログ
信号に変換されてアクチュエータの制御入力16とな
る。ただし、制御域より高い周波数にある機械共振等の
影響は制御系では抑えられないため、ノッチフィルタ7
により共振周波数のゲインを落としてからパワーアンプ
8に送られる。パワーアンプ8では、電圧で与えられる
アクチュエータの制御入力16をアクチュエータを動作
する駆動電流17に変換してアクチュエータ9を駆動す
る。
3によりディジタル信号に変換された位置誤差信号14
とアクチュエータを制御する制御信号15を入力として
ヘッド速度を推定する。状態推定器11では、後述する
方法によりあらかじめ計算しておいた係数と周波数整形
フィルタの状態量20によりヘッド切り替え後の周波数
整形フィルタの状態量の予測値19を計算する。
再設定命令13により設定状態生成器12では周波数整
形フィルタの状態量の予測値19とヘッド速度推定値1
8により、周波数整形フィルタと位相補償フィルタの状
態量の再設定値を計算し、周波数整形フィルタ4と位相
補償フィルタ5のフィルタの状態量を設定する。
定器11の計算内容を説明する。
すと数式1になる。
なる。このときの状態量は数式2のようになる。
量は数式3のように示す。
の状態量についてあらかじめ測定しておくことにより、
ヘッド切り替え後のディスク面の情報とインデックスか
らのサーボ情報の番号により以下の式で予測値が計算で
きる。
in(ωkt) また、周波数整形フィルタの状態量予測値の計算法の別
の方法としては、数式5〜7の方法がある。
式7によりヘッド切り替え後の周波数整形フィルタの状
態量を求めることができる。
フーリエ級数の係数を求める正弦波として利用し、結果
としてヘッド切り替え前後の振幅比と位相差を求めてい
る。
フィルタ及び位相補償フィルタの再設定値の計算方法に
ついて説明する。
(状態Xc )及び周波数整形フィルタ(状態Xf )を含
む制御器の閉ループ方程式は、状態を
るので、位置誤差の整定時間と比較して無視できる程度
に時定数の大きな減衰要素
方程式をつくると数式10になる。
量を高速に整定させることを目的に評価関数を設定す
る。
式で示すと数式12になる。
ィルタの状態量及び目標軌道を出力するためのマトリッ
クスである。これを用いて、
て、離散時間Lyapunov方程式を解くことにより
数式14が得られる。
t PAext −P=−Qext
てディスク間のオフトラックが大きい場合にはext←
ext2とし、逆の場合にはext←ext3とする。
ルタの状態量を合わせて書き直すと数式15になる。
て、評価関数を極小化する初期値を求める。
+p23Xr [0]) 以上のように、ヘッド切り替え直後、状態量をオンライ
ンで求められた再設定に変更することにより図2に示す
ように、ヘッド切り替え特性の改善をはかることが可能
となる。すなわち図2では、状態再設定を行った場合と
行わない場合の整定時におけるヘッドの位置誤差(a)
とヘッドの速度誤差(b)の収束を示している。横軸で
時間経過を示しており、図2(a)の縦軸が位置誤差
を、図2(b)の縦軸が速度誤差を示している。また、
実線が状態再設定をした場合を示し、点線が状態再設定
をしない場合を示している。この図を見ると位置誤差も
速度誤差も実線の方が早く0付近に収束していることが
わかる。
5、図6に示す制御系ブロックにより説明する。図4は
この方式の概要図である。モード切り替え器22により
図5に示したフォローモードと図6に示した整定モード
を切り替える。ヘッドがトラックに追従している状態で
はフォローモードになっており、図1を用いて前述した
制御系とほぼ同等である。
切り替え命令23が生じモード切り替え器22により整
定モードに切り替わる。また周波数整形フィルタの状態
推定器11により前述した方法と同様にして周波数整形
フィルタの予測値19を求め、周波数整形フィルタの状
態量を予測値19に変更する。同時に、図6に示すよう
にADC3の信号を周波数整形フィルタ4から切り離
し、位相補償フィルタ5に直接入れる。周波数整形フィ
ルタ4の信号はフィードフォワード信号としてADC3
の信号と加算して位相補償フィルタ5に入力する。位相
補償フィルタ5以降はフォローモードと同様な信号経路
を通りアクチュエータ9を駆動する。
23により、モード切り替え器22で周波数整形フィル
タ4にADC3出力を入れ、図5に示すフォローモード
に戻す。以上により前記方法と同様に整定時間の短縮を
はかることが可能である。
ィスク装置での状態量再設定または、周波数整形フィル
タによるフィードドワード制御により、同一シリンダ上
で動作ヘッド2を切り替えるヘッド切り替え動作におい
て、ヘッド切り替え前後に追従するトラックのオフトラ
ックずれにより生じる整定時間を短縮することができ
る。
ある。
た図である。
て用いた場合のブロック図である。
r 4 周波数整形フィルタ 5 位相補償フィルタ 6 Digital Analog Converte
r 7 ノッチフィルタ 8 パワーアンプ 9 アクチュエータ 10 ヘッド速度推定器 11 状態量推定器 12 状態再設定器 13 状態量再設定命令 14 位置誤差信号 15 制御信号 16 アクチュエータ制御入力 17 アクチュエータ駆動電流信号 18 ヘッド速度推定値 19 状態量予測値 20 周波数整形フィルタ状態量 21 サーボ領域 22 モード切り替え器 23 モード切り替え命令
Claims (4)
- 【請求項1】複数個の同一半径上にヘッド位置情報を書
き込むスプリットデータフィールド方式を用い、その一
つにインデックス情報が書き込まれてある複数枚の磁気
ディスク媒体と、ディスク面にデータの記録再生をおこ
なう複数の磁気ヘッドと、 前記複数の磁気ヘッドと同時に移動させる回転型アクチ
ュエータと、 前記磁気ヘッドの位置決め安定性を確保するための位相
補償フィルタと回転同期成分の位置誤差を圧縮するため
に正弦波発生モデルを内部に持つ周波数整形フィルタと
を用いたヘッドの位置決め制御器と、前記ヘッドの移動
速度を求めるヘッド速度推定器と、 各ディスク面のトラックに追従している時の前記周波数
整形フィルタの状態量を正弦波と仮定し、離散フーリエ
級数により計算される前記正弦波の振幅及びディスク面
上に記録された前記インデックス情報に対する位相ずれ
情報を含む係数をあらかじめ計算して記憶し、同一シリ
ンダ上の異なるディスク面のデータを記録再生するため
に動作ヘッドの切り替えを行う際に、前記ヘッド切り替
え直前の前記インデックス情報からのヘッド位置を基
に、前記周波数整形フィルタの状態量推定器により前記
ヘッド切り替え後にデータの記録再生を行うトラックに
追従したときの前記周波数整形フィルタの状態量の予測
値を計算する周波数整形フィルタの状態量推定器と、 前記ヘッド切り替えを閉ループ制御系のステップ応答と
したときの前記周波数整形フィルタの状態量と前記周波
数整形フィルタの状態量の予測値との二乗誤差積分を最
小化するように前記位相補償フィルタと前記周波数整形
フィルタの状態量を再設定する周波数整形フィルタの状
態量再設定器とを有することにより前記ヘッド切り替え
により生じるヘッド整定時間を短縮することを特徴とす
る磁気ディスク装置。 - 【請求項2】前記周波数整形フィルタの状態量推定器に
かえて、各々の2面のディスク面間の周波数整形フィル
タの状態量の振幅比及び位相差をあらかじめ計算して記
憶し、前記ヘッド切り替え直前の前記周波数整形フィル
タの状態量を基にして前記ヘッド切り替え後にデータの
記録再生を行うトラックに追従したときの前記周波数整
形フィルタの状態量の予測値を計算する周波数整形フィ
ルタの状態量推定器を有することを特徴とする請求項1
記載の磁気ディスク装置。 - 【請求項3】複数個の同一半径上にヘッド位置情報を書
き込むスプリットデータフィールド方式を用い、その中
の一つにインデックス情報が書き込まれてある複数枚の
磁気ディスク媒体と、ディスク面にデータの記録再生を
おこなう複数の磁気ヘッドと、前記複数の磁気ヘッドを
同時に移動させる回転型アクチュエータと、 前記磁気ヘッドの位置決めの安定性を確保するための位
相補償フィルタと回転同期成分の位置誤差を圧縮するた
めに正弦波発生モデルを内部に持つ周波数整形フィルタ
とを用いたヘッドの位置決め制御器と、前記ヘッドの移
動速度を求めるヘッド速度推定器と、 各ディスク面のトラックに追従している時の前記周波数
整形フィルタの状態量を正弦波と仮定し、離散フーリエ
級数により計算される前記正弦波の振幅及びディスク面
上に記録された前記インデックス情報に対する位相ずれ
情報を含む係数をあらかじめ計算して記憶し、同一シリ
ンダ上の異なるディスク面のデータを記録再生するため
に動作ヘッドの切り替えを行う際に、前記ヘッド切り替
え直前の前記インデックス情報からのヘッド位置を基
に、前記周波数整形フィルタの状態量推定器により前記
ヘッド切り替え後にデータの記録再生を行うトラックに
追従したときの前記周波数整形フィルタの状態量の予測
値を計算する周波数整形フィルタの状態量推定器と、 前記ヘッド切り替え後に周波数整形フィルタに入力を入
れず、周波数整形フィルタのフィードフォワード出力
と、フォロー制御系で周波数整形フィルタの入力となる
値をフィードバック値として足し合わせて制御系にい
れ、一定サンプル時間後に周波数整形フィルタに入力を
入れると共に前記フィードバック入力を切り、元のフォ
ロー制御系に戻すモード切替器とを有することにより前
記ヘッド切り替えにより生じるヘッド整定時間を短縮す
ることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 【請求項4】前記周波数整形フィルタの状態量推定器に
かえて、各々の2面のディスク面間の周波数整形フィル
タの状態量の振幅比及び位相差をあらかじめ計算して記
憶し、前記ヘッド切り替え直前の前記周波数整形フィル
タの状態量を基にして前記ヘッド切り替え後に読み書き
を行うトラックに追従したときの前記周波数整形フィル
タの状態量の予測値を計算する周波数整形フィルタの状
態量推定器を有することを特徴とする請求項3記載の磁
気ディスク装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7144441A JP2616746B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 磁気ディスク装置 |
US08/662,147 US5867342A (en) | 1995-06-12 | 1996-06-12 | Tracking servo system for magnetic disc drive with reduced head-settling time |
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JP7144441A JP2616746B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 磁気ディスク装置 |
Publications (2)
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JPH08339648A JPH08339648A (ja) | 1996-12-24 |
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ID=15362295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7144441A Expired - Fee Related JP2616746B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 磁気ディスク装置 |
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-
1995
- 1995-06-12 JP JP7144441A patent/JP2616746B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-06-12 US US08/662,147 patent/US5867342A/en not_active Expired - Lifetime
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