JP3248220B2 - ディスク装置及びその制御方法 - Google Patents
ディスク装置及びその制御方法Info
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- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
ッドを有する磁気ディスク装置や光ディスク装置に関
し、特に高密度記録に好適な磁気ディスク装置および光
ディスク装置に関する。
では、高密度記録の達成のためデータ記録面のセクタの
先頭に記録された位置基準信号に基づいてデータヘッド
の位置決めを行うセクタサーボ方式、あるいはそれに準
拠したサーボ方式が一般に用いられている。セクタ信号
に基づいたこれらのサーボ方式は、高精度にヘッドを目
標のトラック中心に位置決めするのに適している。これ
らのサーボ方式の補償器は、位置信号が離散的に得られ
るためマイクロプロセッサ内にディジタルフィルタを構
成し制御対象の動特性を基に決定される。ここで、制御
対象の動特性とは、補償器の制御信号から補償器への検
出位置信号までのループゲインであって、ボイスコイル
モータのゲイン、アンプのゲイン、ヘッドの等価質量、
位置検出ゲインおよびサンプリング時間の二乗の積で与
えられる。
公差、動作条件、動作環境、経時変化によりばらつく。
特に、ボイスコイルモータのゲインと位置検出ゲインが
以下の理由によりばらつき、高速なヘッドの移動や高精
度なヘッドの位置決め動作を妨げ、装置性能の低下を引
き起こす。
イル両端の磁束のもれが原因でヘッドの動作トラック位
置によりその力定数が変化する。すなわち、ディスクの
内周と外周で力定数が小さくなり、その中間では力定数
が大きくなる。
るディスクの周速、ヘッドのディスク面からの浮上量お
よびヘッドのコア幅のばらつきによりゲインが変化す
る。
きいため磁束の変化が大きく、ヘッドの読み取り電圧が
大きくなり、位置検出ゲインが大きくなる。ヘッドの浮
上量が小さいときも読み取り電圧が大きくなり、位置検
出ゲインが大きくなる。さらに、ヘッドのコア幅が設計
の基準値より大きければ読み取り電圧が大きくなり、位
置検出ゲインが大きくなる。
が提案されている。例えば、ボイスコイルモータの力定
数の変化の補正方法としては、特開昭63-274395号公報
に記載されている。また、上記の問題をトータル的に解
決する手段の一例として、特開昭63-23280号公報に、機
構系のループゲインを特別な2つの速度制御中に自動推
定し、その結果に基づいて制御系の補償要素を調整する
方法が記載されている。さらに、ボイスコイルモータや
位置検出ゲインを含む開ループの一巡のループゲインを
求める方法が、特開平2-94187号公報に記載されてい
る。
特開昭63-274395号公報に記載のものは、ヘッドの位置
に対応する補正係数を制御装置に設けた記憶部にテーブ
ルとして記憶しておき、ヘッドの移動に対応してテーブ
ルから補正係数を引き出し、補償器のゲインを変化させ
る方法を用いている。しかし、この方法においては、出
荷前に既に補正係数をテーブルに記憶しておくため、装
置毎のボイスコイルモータのゲインのばらつきを補正す
ることが出来なかった。
3280号公報に記載のものは速度制御の加速段階中の1デ
ータと減速段階中の1データの2回の制御信号と位置信
号より機構系のループゲインの推定値を計算しているた
め、おおまかな推定値しか得られず、トラック間及びヘ
ッド毎のループゲインのバラツキを小さくすることはで
きなかった。
は、ディスク円板の周速とヘッド浮上量の変化に伴う読
み取り電圧の変化を補正する自動利得制御(AGC)ア
ンプを用いる方法が知られている。しかし、この方法で
は、ヘッド毎のコア幅の製造公差に伴う位置検出ゲイン
のばらつきを補正することが出来なかった。
7号公報に記載のものは、零クロス周波数の330Hzの正弦
波外乱をサーボ制御ループ内に加算し、その加算点の前
後の正弦波状の信号の振幅の比が1になるまで、ループ
内のゲインを繰り返し調整する周波数応答法の自動化法
であり、これにより、開ループの一巡ループゲインを零
クロス周波数で0dBにできる。そして、この従来例で
は、この方法を全てのヘッドに対し実施することが示さ
れている。しかし、この方法ではヘッドの動作トラック
位置によるボイスコイルモータの力定数の変動を補正す
ることはできない。
前後の出力信号が定常状態におちつくまでのステップ、
信号のノイズ成分を除去するため、外乱正弦波を印加し
た状態での330Hzの加算点前後の正弦波状の信号の各々
の振幅を測定し、その測定値から外乱正弦波を印加しな
い状態での330Hzの加算点前後の信号の振幅を差し引く
ステップ、さらに上記作業に対し外乱正弦波330Hzの信
号成分だけを抽出するために加算点前後の各々の信号に
対し離散時間フーリエ変換を施すステップ、これらの各
ステップに多くの時間が必要なことから、前記周波数応
答法の自動化を複数のヘッドに対し実施することは時間
と精度の点で問題があった。
高密度実装化・高精度位置決め・高転送速度化を図るた
めに解決されるべき重要な課題である。
セクタ信号に基づいたサーボ方式によって達成される
が、トラックの狭小化には、ヘッドのコア幅の狭小化が
必要である。ヘッドのコア幅の狭小化に伴い、ヘッドコ
ア幅に対する製造公差の比率が増大し、従って位置検出
ゲインのばらつきが増大するという課題が生じる。
実装することで達成されるが、ディスク面のセクタ信号
に基づいたサーボ方式では、セクタ信号が記録されたデ
ィスク面の数だけ位置決めヘッドが存在し、個々のヘッ
ドの位置検出ゲインがばらつく。
である3.5インチ磁気ディスク装置では、位置決めヘ
ッドの数はディスク装置の高さが41.3mmの場合、
10個から14個存在し、個々の位置決めヘッドのコア
幅の製造公差はトラック間隔2000TPI(トラック/イ
ンチ)で20%程度存在する。さらに、ボイスコイルモ
ータの力定数は、ディスクの外周と中間でゲインが10
%程度異なる。すなわち、高記録密度化と高密度実装化
により一個のディスク装置内における制御対象のゲイン
変動は、最大で30%程度存在することになる。しかも
今後のディスク装置の高記録密度化・高密度実装化に伴
い制御対象のゲイン変動は増大する傾向にある。
ドを目的のトラックの中心へ高速かつ高精度に位置決め
することによって達成されるが、そのためには制御対象
のゲイン変動(30%程度)を±4%にまで抑える必要
がある。特に、高速かつ高精度に位置決めするために
は、制御対象モデル化し、そのモデルに基づき制御手段
を設計する現代制御理論の適用が有力であるが、高速高
精度に位置決めするためには、制御対象のモデルを事前
に正確に知る必要がある。
ディスク面に記録されている各データを全てのヘッドが
同時に読み書きすることによって達成されるが、そのた
めには、ボイスコイルモータで全てのヘッドを一体に動
かした後、各ヘッドを目的のトラック中心に位置決めす
るために各ヘッド毎にピエゾアクチュエータを用い独立
に位置決めすることが必要である。その場合、ヘッド毎
のピエゾ素子のゲイン特性がばらつき高速高精度に位置
決めすることが困難となる。また、ヘッド毎のピエゾ素
子のゲイン特性を同時に推定する必要がある。
ディスク装置内で位置決めを行う異なる2つ以上のトラ
ック間および2つ以上のヘッド毎の制御信号から検出位
置信号までの制御対象のモデルの値を正確に求め、その
ばらつきを見かけ上一定とするディスク装置を提供する
ことにある。
内で位置決めを行う異なる2つ以上のトラック間および
異なる2つ以上のヘッド毎の制御信号から検出位置信号
までの制御対象のモデルのばらつきを高速かつ高精度に
推定し、その推定値に基づき制御手段あるいは種々の状
態推定手段を補償するディスク装置およびその制御方法
を提供することにある。
に、本発明は、情報が記録される円板と、該円板との間
で情報の読みだしまたは書き込みを行うヘッドと、該ヘ
ッドの位置を検出し検出位置信号を出力するヘッド位置
検出手段と、該ヘッドを目標位置に位置決めする目標位
置信号を発生する目標位置発生手段と、該目標位置信号
と該検出位置信号との差に基づき該ヘッドの制御信号を
発生し該ヘッドを制御する制御手段と、該制御信号から
該検出位置信号までの利得を同定する利得同定手段と、
該利得同定手段で同定した該利得を記憶する記憶手段と
を備えたディスク装置において、前記ヘッドを前記円板
の記録面毎に設け、前記記憶手段は前記利得同定手段が
同定した前記各々のヘッドがそれぞれ複数のトラック位
置に位置したときの前記利得を記憶し、前記制御手段に
該記憶された利得に基づいて制御信号を補正する補正手
段を設けたものである。
の間で情報の読みだしまたは書き込みを行うヘッドと、
該ヘッドの位置を検出し検出位置信号を出力するヘッド
位置検出手段と、該ヘッドを目標位置に位置決めする目
標位置信号を発生する目標位置発生手段と、該目標位置
信号と該検出位置信号との差に基づき該ヘッドの制御信
号を発生し該ヘッドを制御する制御手段と、該制御信号
から該検出位置信号までの利得を同定する利得同定手段
と、該利得同定手段で同定した該利得を記憶する記憶手
段とを備えたディスク装置において、前記ヘッドを前記
円板の記録面毎に設け、前記それぞれのヘッド毎に前記
利得同定手段を設けたものである。
の間で情報の読みだしまたは書き込みを行うヘッドの目
標位置信号を発生するステップと、該ヘッドの位置を検
出し検出位置信号を出力するステップと、該目標位置信
号と該検出位置信号との差に基づき該ヘッドの制御信号
を発生するステップと、該目標位置信号から該検出位置
信号までの利得を同定するステップと、該利得を記憶手
段に記憶するステップとを含むディスク装置の制御方法
であって、前記利得を同定するステップは、複数の前記
ヘッド毎に前記複数のトラック位置で利得を同定するス
テップとしたものである。
との間で情報の読み出しまたは書き込みを行うヘッドを
目標位置に位置決めする複数のヘッドを備えたディスク
装置の制御方法において、ディスク面のフォーマット終
了後に、前記ヘッドの目標位置信号を発生し、該ヘッド
の位置を検出し検出位置信号を出力し、該目標位置信号
と該検出位置信号との差に基づき該ヘッドの制御信号を
発生し、該目標位置信号から該検出位置信号までの利得
を前記ヘッド毎に複数のトラック位置で同定し、該利得
を前記円板上に形成された記憶面に記憶し、装置の電源
を投入後に、前記円板上の記憶面に記憶した前記利得を
記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶した該利得に基づ
き前記各々のヘッドの制御信号を補正して、複数のヘッ
ドの複数のトラック位置で、前記制御信号から前期検出
位置信号までの利得が一定となるようにしたものであ
る。
動時、又は適宜時にサーボトラックライタによりディス
クの位置情報をディスクに記録する。次に、ディスクの
半径方向に複数個所、および、その位置のトラック又は
その近傍位置のトラックで合わせて複数回、ディスク装
置の機構系のループゲインの推定を行う。これにより、
半径方向代表位置におけるゲイン推定値のばらつきに起
因する推定精度の低下を防止できる。このとき同定モデ
ルとして、制御対象のループ利得のみを推定パラメータ
とする同定モデルを用い、また目標位置信号として、零
クロス周波数付近またはそれ以下の周波数であって、前
記制御対象が線形に動作する範囲の周波数をもつ正弦波
状の目標位置信号を用いることにより、制御対象のルー
プゲインを高速、高精度に推定することができる。さら
に、この半径方向代表位置のゲイン推定値を各トラック
位置で最小2乗法等で補間することにより、各トラック
位置のゲインを高精度で推定できる。
コンピュータ等によるヘッド位置決め制御信号と指令さ
れたヘッドの検出位置信号とを比較し、機構系のループ
ゲインが見かけ上一定となるように、制御手段の出力を
制御して行う。これにより、位置検出信号のゲインを、
ディスクの半径方向どの位置でも等しく入力信号に対応
づけることができ、信号の読み取り精度を向上できる。
さらに、上述の操作を同一の制御手段を用いて各ヘッド
について行うことにより、どのヘッドについても、等し
く信号の読み取り精度を向上できる。
機構系のループゲインの推定を終了した後は、ループゲ
インの推定値をメモリ又はディスク上に記録する。これ
により、電源切断があっても、記録された推定値を呼び
だすことにより、ヘッドの位置決めを迅速にできると共
に、信号の読み取り精度を低下させることが無い。
説明する。
スクのヘッド位置決め制御装置のブロック線図である。
具体的説明にはいる前に、図1を用いて本発明の基本的
な構成を示す。この実施例の実行手順は、位置決め制御
時とゲイン推定時の2つに分かれ、コマンドの発生によ
り両者を区別する。
される軸には、複数のディスク2が取り付けられてお
り、ディスク面上をヘッド3が僅かにすき間を置いて浮
上している。ヘッド3は、ヘッド支持系4により支持さ
れ、ヘッド支持系4は、ボイスコイルモータ5に固定さ
れている。ボイスコイルモータ5の移動に伴いヘッド3
は、ディスク2の外周から内周方向あるいはその逆方向
へ移動し、ディスク2のトラック上に記録された情報を
読み取りまたは書き込みする。
のため全てのディスクのトラックのセクタの先頭に記録
された位置基準信号をヘッド3で読み取り位置決めを行
うセクタサーボ方式を採用している。したがって、全て
のヘッド3が、データヘッドとなる。
信号は、ヘッド毎に設けたヘッドとヘッドからの信号を
処理する演算部を備えた位置検出手段8により位置信号
に変換される。ヘッド切換え手段9は、コマンドが発せ
られた目的のヘッド番号20を選択する。目的のヘッド
の位置検出手段8から発生した位置信号は、AD(アナ
ログディジタル)変換器10によりディジタル信号に変
換され、検出位置信号11となる。目標位置発生手段1
8は、コマンドが発せられた目的のトラック番号19を
選択し、目標位置信号を発生する。
きは、スイッチ16を開き、スイッチ17を閉じる。こ
の時、利得同定手段15は制御信号12と検出位置信号
11を用いて目的のトラックに目的のヘッドが位置決め
されたときのトラック番号に対応した制御対象のループ
ゲインを推定する。ここで、制御対象のループゲイン
は、DA変換器7からパワーアンプ6、ボイスコイルモ
ータ5、ヘッド支持系4、ヘッド3、位置検出手段8お
よびAD変換器10までのゲインとサンプリング時間の
関数である。さらに、利得同定手段15は、推定したル
ープゲインを用いて制御手段13のゲインを決定する。
メモリ14はコマンドが発生したトラック番号19とヘ
ッド番号20に対応してトラック番号19とヘッド番号
20とゲイン推定値に基づいた制御手段13のゲインを
格納する。
いる時は、スイッチ16を閉じ、スイッチ17を開く。
この時、メモリ14はコマンドが指令した目的のトラッ
ク番号19とヘッド番号20に対応した制御系のゲイン
を選択し、制御手段13に設定する。制御手段13は、
検出位置信号11と目標位置信号との偏差が零となるよ
うに制御信号12を発生する。この制御信号12をDA
(ディジタルアナログ)変換器7でアナログ信号に変換
し、パワーアンプ6で増幅しボイスコイルモータ5に制
御信号に応じた電流を入力し、ボイスコイルモータ5を
移動させる。
ドウエア構成とその実行手順を説明する。
するハードウエアの構成図である。マイクロプロセッサ
システム24では、マイクロプロセッサ21がバスライ
ン27を介して、RAM(ランダムアクセスメモリ)2
2、ROM(読みだし専用メモリ)23に接続されてい
る。ROM23は、制御手段13、目標位置発生手段1
8および利得同定手段15のプログラムを格納する。R
AM22は、ゲイン推定値に基づいた制御系のゲイン
と、その時選択されたトラック番号19とヘッド番号2
0を一時格納する。
ゲイン推定時かのコマンドを発生し、ヘッド番号20と
トラック番号19を決定する。
基づいた制御手段のゲインとその時選択するトラック番
号とヘッド番号をディスク面上のユーザが使用しない領
域に記録する。この記録は、上書きするまで保存され、
電源投入後にRAM22内に格納される。このディスク
面への記録は、全てのディスク面に対し同一の情報を記
録することが望ましく、そうすることによりある一面の
情報がなんらかの原因で破壊した場合において他のディ
スク面の情報を読み出すことが可能となる。
明するフローチャートである。ディスク装置の組立(ス
テップ300)後、サーボトラックライターにより全て
のディスク面にセクタ信号を記録(ステップ301)
し、ディスク面のエラーテストと論理・物理フォーマッ
トを従来通りの手順で実行する(ステップ302)。フ
ォーマット終了時に、コマンドはゲイン推定のコマンド
を発生し、制御対象のループゲインの推定を実行する
(ステップ303)。ゲイン推定手順の詳細は図4で説
明する。フォーマット終了時にゲイン推定を実行するこ
とにより、ディスク装置が定常状態となったとき、すな
わち制御対象が安定したときのループゲインの推定が可
能となる。ゲイン推定値を、制御手段のゲインに変換
し、対応するトラック番号とヘッド番号と共にディスク
面メモリに格納する(ステップ304)。以上が終了し
た後に、ディスク装置を出荷する(ステップ305)。
(ステップ306)、まず、ディスク面メモリから、ゲ
イン推定値より求めた制御手段のゲインと、対応するト
ラック番号とヘッド番号をRAMに書き込む(ステップ
307)。位置決め制御のコマンドが発生されると、ト
ラック番号とヘッド番号が選択され、それに対応する制
御手段のゲインが制御手段に設定され(ステップ30
8)、ヘッド位置決め動作が実行される(ステップ30
9)。
らステップ309までをユーザの初期電源投入時に行っ
ているが、出荷前工場内で実行することも可能である。
また、ユーザの電源投入毎に実行することも可能であ
る。さらに、ユーザが電源投入中、制御対象のループゲ
イン推定をヘッドあるいはトラックに関し個別に順に実
行し、ディスク面に記録した情報を新しく更新すること
も可能である。
いて、制御対象のループゲインの推定を行う手順を説明
するフローチャートである。ここでは、説明の簡略化の
ためディスク装置のトラック数は1005トラック、ヘ
ッド数は4本とする。ループゲインの推定は、全トラッ
クで実行するのではなく、代表する0トラック(最外
周)、250トラック、500トラック(中央のトラッ
ク)、750トラック、1000トラック(最内周)で
実行し、予め測定したボイスコイルモータのトラック位
置に対する変化のカーブからトラック間を曲線または直
線で補間する。このループゲインの推定は、全ヘッドに
対し実行する。次に、ループゲインの推定の詳細を以下
に述べる。
る(ステップ400)。コマンドから、ヘッド番号に0
番ヘッドを(ステップ401)、トラック番号に代表ト
ラック番号を発生する(ステップ402)。この時点
で、0番ヘッドは0トラックに位置決めしている。利得
同定アルゴリズムを実行し、制御信号と検出位置信号か
ら0番ヘッド、0トラックにおける制御対象のループゲ
インを推定する(ステップ403)。利得同定アルゴリ
ズムの詳細を図5に示す。ここで推定した値を0トラッ
ク(最外周)における制御対象の利得推定値としてもよ
いが、ここでは数回の利得推定値の平均を推定値とす
る。
ラックに0番ヘッドを位置決めし(ステップ404)、
403ステップ、404ステップをトラック番号が4ト
ラックになるまで繰り返す(ステップ405)。得られ
た5つのゲイン推定値の最大値と最小値を取り除き、残
りの3つの推定値から平均値を算出し、0トラック、0
番ヘッドの制御対象のループゲインとする。この様に実
行することで推定時間はかかるが、推定値の信頼性が向
上する。特に、なんらかの原因である特定のトラックだ
けその周りのトラックより制御対象のループゲインが低
い、あるいは高い場合、推定値の最大値および最小値を
取り除くことで推定精度を向上させることができる。次
に、このゲイン推定値を制御手段のゲインに変換する。
RAMには、0トラック、0番ヘッドおよびゲイン推定
値に基づいた制御手段のゲインを格納する(ステップ4
06)。制御手段のゲインを格納することでコマンドが
位置決め制御を選択した際に、制御対象のゲイン推定値
を変換することなく位置決め制御が可能となる。
ドで0トラックに位置決めし(ステップ407)、上記
401ステップから406ステップまでを実行し、次い
で全ヘッドに対し同様に401ステップから406ステ
ップまでを実行する(ステップ408)。
ック番号を250トラックとし、上記401ステップか
ら408ステップまでの手順を実行する(ステップ40
9)。そして、代表トラック番号が1000トラックの
ときの推定後に、ゲイン推定を終了する(ステップ41
0)。
にトラック番号を横軸にした制御手段の設定ゲインの二
次元テーブルが作成される。上記説明では、RAMに制
御対象の推定ゲインから算出した制御手段の設定ゲイン
を格納しているが、制御対象の推定ゲインを直接格納
し、位置決め制御時に制御手段のゲインに変換してもよ
い。
ズムの計算手順を説明するためのフローチャートであ
る。
手順を示す。図1では、ヘッド支持系に働く例えばリー
ド線(flexible printed circuit)FPCの剛性により生
じる外力を記載していない。外力は事前に外力推定器な
どにより推定を完了し、外力を相殺する入力を発生して
いるものとして説明する。また、モデル化の際に制御対
象を線形2次系と仮定している。この仮定は、ゲイン推
定時に発生する目標位置信号の周波数を、零クロス周波
数付近かあるいはそれ以下に設定することで多くのディ
スク装置に対して成立するものである。
信号y(k)までのモデル化した離散時間伝達関数は、サ
ンプリング時間をTとすると次式で表される。ただし、
z ̄1は遅延演算子、kはステップ数とする。
で与えられる。
的意味と単位は次の通りである。
的は、y(k)、ζ(k)およびη(k)からθのよい近似値
(推定値)であるθh(k)を推定することである。ここで
は、最小二乗法により、θの推定を行う。最小二乗法
は、制御信号u(k)と検出位置信号y(k)が雑音成分を含
むため、θの高精度な推定に有効である。そのために、
数3に対して次式の同定モデルを構成する。
ラメータ推定値θh(k)の更新を行う。
いて示す。
0)、ステップ数kを0ステップとする(ステップ50
1)。制御対象のループゲインの推定パラメータの初期
値θh(0)と調整則の更新値の初期値γ(0)を決定する(ス
テップ502)。θh(0)は、任意の値をとれるが、γ(0)
は推定値の収束速度を決定するパラメータとなってい
て、大きくとるほど収束速度が速くなる。ここでは、θ
h(0)=0,γ(0)=100と設定し、収束速度を上げる。
を取り込み、制御手段により制御信号u(k)を作成する
(ステップ503)。ここで、目標位置信号発生器は、コ
マンドが指示したトラックを中心にした微小振幅の正弦
波状の目標位置信号を発生する。目標位置信号の周波数
は、制御対象が線形な周波数帯域である必要がある。通
常零クロス周波数付近かそれ以下の周波数に設定する。
ここでは、400Hzに設定する。また、目標位置信号の
振幅は、位置信号の線形な範囲で大きい方が望ましい。
ここでは、±(トラック間隔/4)μmとする。この値を
基にして、式4のζ(k)と式5のη(k)の計算(ステップ
504)、式6のyh(k)の計算(ステップ505)、式7
のε(k)の計算(ステップ506)を順に行う。そして、
式8のθh(k)を計算し制御対象のループゲインの推定値
を求め、式9のγ(k)を更新した後(ステッフ゜507)、ステップ
を一つ繰り上げて(ステップ508)、ステップ503か
らステップ508の計算を繰り返し実行する。
が約2/3回転)以上となったとき、繰り返し回数を一
つ繰り上げて(ステップ510)、ステップ501から
ステップ510の計算を繰り返し実行する。得られた5
個のゲイン推定値の最大値と最小値を取り除き残りの3
つの推定値から平均値を算出し、ゲイン推定値θh(100)
としてRAMに格納する(ステップ512)。この繰り
返し回数の設定は、ゲイン推定の時間に直接かかわって
くるが、推定時間を短縮する場合には繰り返しを行わな
い。本実施例の場合、ステップ数kが50ステップにな
った時点で推定値θh(k)はほぼ収束する。本発明者らの
実験によれば、100ステップにおいて±2%の精度で
推定を完了することが確かめられた。この推定値を基に
トラック間を補間することで異なる2つ以上のヘッド毎
かつトラック毎の制御信号から検出位置信号までのルー
プゲインのばらつきを±4%に維持できることを確認し
ている。
ック間およびヘッド間の零クロス周波数における開ルー
プゲインである。特定トラックに対し4つのヘッド毎に
開ループゲインが最大2dB程度ばらついていることが分
かる。これは、ヘッドのコア幅の加工公差がばらつくた
めである。また、外周(0トラック)と内周(1000
トラック)でゲインが低く、中周(500トラック)で
ゲインが1dB程度高いことが分かる。これは、ボイスコ
イルモータの力定数のトラック位置による変動のためで
ある。一方、図7は、本発明の方法を実施した後のトラ
ック間およびヘッド間の零クロス周波数における開ルー
プゲインである。利得同定手段を用いて、各ヘッド毎、
代表トラック毎に制御対象のループゲインを高速、高精
度に推定し、各ヘッド毎、代表トラック毎に零クロス周
波数において開ループゲインが0dBになるように制御手
段のゲインを設定している。代表トラック間のトラック
については、事前に把握しているボイスコイルモータの
力定数を、トラック番号を変数にした関数とし、これを
基にトラック間を曲線または直線で補間する。これによ
り、ディスク装置内で位置決めを行う複数の各ヘッドの
全トラックに対する開ループゲインを、零クロス周波数
において一定にすることができる。
ィスクのヘッド位置決め制御装置のブロック線図であ
る。図8において、各ヘッド3を目的のトラック中心に
位置決めするため、ボイスコイルモータ5にヘッドの数
だけピエゾアクチュエータ28が取り付けられている。
このピエゾアクチュエータ28は、ボイスコイルモータ
5と各ヘッド3間にあればどこに取り付けてあっても良
い。これにより、複数のディスク面に記録されている各
データを全てのヘッドが同時に読み書きすることが可能
となる。その手順は、ボイスコイルモータ5で全てのヘ
ッド3を一体に動かした後、各ヘッド3を目的のトラッ
ク中心に位置決めするため、各ヘッド独立にピエゾアク
チュエータ28を用いて位置決めを行う。
は、各ヘッド毎の制御信号12と検出位置信号11を用
いて、同時に各ヘッド毎独立に実施される。
は、スイッチ16を開き、スイッチ17を閉じる。この
時、利得同定手段15は制御信号12と検出位置信号1
1を用いて、目的のトラック番号19に対応した制御対
象のループゲインを推定する。ここで、制御対象のルー
プゲインは、DA変換器7からパワーアンプ6、ボイス
コイルモータ5、ピエゾアクチュエータ28、ヘッド支
持系4、ヘッド3、位置検出手段8およびAD変換器1
0までのゲインとサンプリング時間の関数とからなる。
さらに、利得同定手段15は、推定したループゲインに
基づき制御手段13のゲインを決定する。メモリ14は
コマンドが指示したトラック番号19に対応して、トラ
ック番号19とゲイン推定値に基づいた制御手段13の
ゲインとを格納する。
に行う。ただし、ピエゾ素子の特性を含む制御対象のゲ
インを推定する場合には、正弦波状の目標位置信号の周
波数をピエゾ素子が有効に働く高周波数、例えば1kHz
に設定する必要がある。また、ピエゾ素子の特性を含ま
ない制御対象のゲインを推定する場合には、第一の実施
例と同様に正弦波状の目標位置信号の周波数を中域の周
波数、例えば400Hzに設定する必要がある。
装置を取り上げたが、本発明は他の記録媒体、例えば光
ディスクを用いる場合にも同様に実現が可能である。
段を取り上げ、推定値に基づきその制御手段を補正する
構成となっているが、本発明は制御手段の数を限定する
ものではない。
部モデルや、外力量を推定する外力推定器の内部モデル
や、ディスク偏芯量を推定する偏芯推定器の内部モデル
など、制御対象に基づいた種々の推定器の内部モデルを
本発明の方法を用いて推定することも可能である。ま
た、本発明の方法を用いて推定することにより、推定精
度が向上することが確かめられている。
トラックに位置決めされたときに、制御対象のループゲ
インを推定する。そして、各ヘッド毎に、複数トラック
位置でこの推定を行い、その推定値を補間して、全トラ
ックでのループゲインを得ている。これにより、位置決
めを行うヘッドの制御信号から検出位置信号までの利得
が、全てのヘッド、全てのトラックでほぼ一定となるデ
ィスク装置を提供できる。また、高速なヘッドの移動や
ヘッドの位置決め動作のばらつきを低減することが可能
となる。また同定モデルとして、制御対象のループ利得
のみを推定パラメータとする同定モデルを用い、また目
標位置信号として、零クロス周波数付近またはそれ以下
の周波数であって、前記制御対象が線形に動作する範囲
の周波数をもつ正弦波状の目標位置信号を用いることに
より、制御対象のループゲインを高速、高精度に推定す
ることができる。
図である。
アのブロック線図である。
チャートである。
するためのフローチャートである。
説明するためのフローチャートである。
ヘッド毎の零クロス周波数における開ループゲインの図
である。
ヘッド毎の零クロス周波数における開ループゲインの図
である。
ック線図である。
ド、4・・・・ヘッド支持系、5・・・・ボイスコイルモータ、
6・・・・パワーアンプ、7・・・・DA変換器、8・・・・位置検
出手段、9・・・・ヘッド切換え手段、10・・・・AD変換
器、11・・・・検出位置信号、12・・・・制御信号、13・・
・・制御手段、14・・・・メモリ、15・・・・利得同定手段、
16・・・・スイッチ、17・・・・スイッチ、18・・・・目標位
置発生手段、19・・・・トラック番号、20・・・・ヘッド番
号、21・・・・マイクロプロセッサ、22・・・・RAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)、23・・・・ROM(読み出し専
用メモリ)、24・・・・マイクロプロセッサシステム、2
5・・・・コマンド発生器、26・・・・ディスク面メモリ、2
7・・・・バスライン、28・・・・ピエゾアクチュエータ。
Claims (6)
- 【請求項1】トラック中心線を規定する位置情報が予め
記録されている円板と、前記円板の回転中に前記位置情
報を読み取るヘッドと、前記ヘッドとそれを支持する部
材を移動させるためのアクチュエータと、前記アクチュ
エータを駆動するためのアンプと、前記ヘッドによって
読み込まれた位置情報を一定のサンプリング時間毎に検
出する位置検出手段と、前記位置検出手段の出力信号を
AD変換し検出位置信号を生成するAD変換器と、前記
ヘッドを目的の位置に位置決めする目標位置信号を発生
する目標位置発生手段と、前記目標位置信号と前記検出
位置信号との差に基づき前記ヘッドの制御信号を発生す
る制御手段と、前記制御信号をDA変換し、前記アンプ
に前記制御信号を供給するDA変換器とを備えたディス
ク装置において、 前 記DA変換器から前記アンプ、前記アクチュエータ、
前記ヘッド、前記位置検出手段を含み、前記AD変換器
までの制御対象をモデル化した、前記制御対象のループ
利得のみを推定パラメータとする同定モデルと、 前記検出位置信号と前記同定モデルの出力信号との差を
同定誤差信号とし、前記同定誤差信号が時間の経過に伴
って減少するように前記同定モデルのループ利得を繰り
返し調整する適応調整手段と、 前記適応調整手段によって調整された後の前記同定モデ
ルのループ利得を記憶するための記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された利得に基づいて前記制御手段
の利得を補正するループ利得補正手段とを有し、 前記目標位置発生手段は、あるトラックを中心とした、
零クロス周波数付近またはそれ以下の周波数であって、
前記制御対象が線形に動作する範囲の周波数をもつ正弦
波状の目標位置信号を発生し、前記適応調整手段は、こ
の目標位置信号に基づいて前記アクチュエータを駆動し
たときに前記AD変換器で生成される検出位置信号に基
づいて、ループ利得を調整する ことを特徴とするディス
ク装置。 - 【請求項2】前記同定モデルでは、前記検出位置信号の
1サンプル過去の信号と、2サンプル過去の信号と、前
記制御信号の1サンプル過去の信号と、2サンプル過去
の信号とを用いて同定モデルのループ利得を算出ことを
特徴とする請求項1に記載のディスク装置。 - 【請求項3】前記適応調整手段によって調整される前記
同定モデルの前記調整可能なループ利得は、前記調整可
能なループ利得の1サンプル過去の信号に、前記同定誤
差信号に基づく演算によって得られた信号を加算するこ
とによって求めることを特徴とする請求項1に記載のデ
ィスク装置。 - 【請求項4】複数の円板と、前記円板毎に回転中に前記
位置情報を読み取る複数のヘッドと、前記位置検出手段
の出力信号を切り換えるヘッド切り換え手段と、前記ヘ
ッド切り換え手段へ選択するヘッド番号を指令するヘッ
ド番号発生手段と、前記目標位置発生手段へ前記ヘッド
番号発生手段により選択されたヘッドの移動先のトラッ
ク番号を指令するトラック番号発生手段とを備え、 前記AD変換器は、 前記ヘッド切り換え手段によって選
択された位置情報をAD変換して検出位置信号を生成
し、 前 記目標検出位置発生手段は、前記トラック番号発生手
段により選択されたトラックを中心とした正弦波状の目
標位置信号を発生し、前記記憶手段は、 前記ヘッド番号発生手段によって選択
されたヘッドのヘッド番号と、前記トラック番号発生手
段によって選択されたトラックの前記トラック番号と、
前記ヘッドを用いて前記トラックにおける前記同定モデ
ルの前記適応調整手段によって調整された後の利得とを
一対の組にして記憶することを特徴とする請求項1に記
載のディスク装置。 - 【請求項5】前記同定モデルでは、前記検出位置信号の
1サンプル過去の信号と、2サンプル過去の信号と、前
記制御信号の1サンプル過去の信号と、2サンプル過去
の信号とを用いて同定モデルのループ利得を算出するこ
とを特徴とする請求項4に記載のディスク装置。 - 【請求項6】前記トラック位置において算出した前記同
定モデルのループ利得と、前記トラック位置の周辺の複
数のトラック位置において算出した複数のループ利得か
ら、最大のループ利得と最小のループ利得を取り除き、
残りのループ利得の平均の値を前記トラックの前記同定
モデルのループ利得とすることを特徴とする請求項4に
記載のディスク装置。
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