JP3787762B2 - 磁気ディスク装置および回転同期振動の制御方法 - Google Patents
磁気ディスク装置および回転同期振動の制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置に係り、特に、データを記録・再生するための磁気ヘッドを目標トラックに位置決めするに好適な磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置は、コンピュータの外部記録装置として用いられており、この磁気ディスク装置は、回転している磁気ディスク面上の目的とするトラックに磁気ヘッドが移動してデータの記録・再生を行っている。磁気ディスク装置の高トラック密度化を実現するためには、振動源の振幅低減および耐外乱性の向上が必須である。この中で円板の回転に同期した振動（同期振動ＲＲＯ）は、サーボのための位置情報の書き込み（サーボトラックライト：ＳＴＷ）時の円板振動、ヘッドアクチュエータ振動がディスク上に書き込まれたものが主であり、振幅の大きい振動周波数が２ｋＨｚ近傍に存在しており、サーボの抑圧性能が最も悪い周波数帯に存在している。
【０００３】
すなわち、磁気ディスクを記憶装置として用いるに際しては、外部アクチュエータ、レーザ測長系などを用いてディスク面上にサーボのための位置情報の書き込みが行われるが、このサーボトラックライト時には円板振動、ヘッドアクチュエータ振動を伴って、位置情報が書き込まれるため、この位置情報は、真円（本来あるべき望ましいヘッドの軌跡に相当）からずれた値となる。
【０００４】
そこで、米国特許第６０９７５６５号に記載されているように、同期振動の影響を低減するために、円板に書き込まれたサーボ信号の、真円からの位置変動を、サーボ特性の逆特性（逆感度関数）を用いて演算処理することで推定し、さらにその推定値を、その符号を反転させて測定位置に加算することで、ヘッドが追従する目標位置信号を真円の軌道に変更する同期振動（ＲＲＯ）補償するものが提案されている。
【０００５】
具体的には、ヘッドの動き（ＰＯＳ）と目標トラック（ＲＲＯ）との位置誤差（ＰＥＳ）を生成し、この位置誤差を基にサーボ制御部（Ｃ）で操作量（ＤＡＣ）を求め、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータ（Ｐ）によりヘッドを位置決め制御する制御系において、位置誤差（ＰＥＳ）を位置誤差信号としてセクタごとに収集し、収集した位置誤差信号をセクタごとに平均して位置誤差の回転に同期した成分（ＲＰＥＳ）を求め、この成分に対して、逆感度関数（一巡伝達特性Ｐ０Ｃ（Ｐ０はヘッドアクチュエータのモデルを示す。）に１を加算した伝達特性）による畳み込み積分処理を行って同期振動推定値を算出する。そして、この同期振動推定値を、ディスクに記録された位置信号に近接して付加データとして記録し、データの記録・再生時に、同期振動推定値をサーボ情報とともに再生し、再生した同期振動推定値の符号を反転して位置誤差信号（ＰＥＳ）に加算し、同期振動推定値と位置誤差信号との偏差を同期振動補償後の制御量として求め、この制御量に基づいて操作量（ＤＡＣ）を求め、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータを駆動することで、ヘッドが追従する目標位置信号を真円の軌道に変更する同期振動補償が行われるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、同期振動推定値を算出するに際しては、位置誤差信号から回転同期成分を抽出するための処理と、抽出された回転同期成分に対して逆感度関数による畳み込み積分処理を行っており、回転同期成分を抽出するための同期振動学習において、補償性能を落とさずに学習をできるだけ短い時間で終了させることが生産設備に対するコスト低減の観点から重要である。それには、学習時の同期振動抽出のための平均処理回数を減らすことが最も有効である。しかし、平均回数を減らすことは処理の過程で非同期成分が十分に圧縮されず、平均処理後の同期振動に非同期成分が重畳することになる。
【０００７】
すなわち、位置誤差信号には回転同期成分と非同期振動成分が含まれており、位置誤差信号に対して平均処理回数を多く、例えば、１０回以上にすると、非同期振動成分が０に近づくのに対して、平均処理回数を少なく、例えば、３回以下にすると、非同期振動成分が十分に圧縮されず、平均処理後の同期振動に非同期振動成分が重畳することになる。特に、平均処理回数を少なくすると、低周波数域における非同期振動成分が大きくなり、この成分の影響によって同期振動推定値の精度が低下し、誤推定値となる。またサーボ系の誤差圧縮特性（１／（１＋ＰＣ））は、特に回転１〜数次成分に対して大きいため、誤推定された低次回転成分に追従することで、隣接トラック間のクロストークが悪化する。
【０００８】
なお、特開平７−９８９４８号公報に記載されているように、同期振動推定値に対してフィルタ処理を施す方法を採用することも考えられるが、同期振動推定値に対して、フィルタ処理を単に施しても精度の高い学習値を得るには十分ではない。
【０００９】
本発明の課題は、位置誤差信号に対する平均化処理を少なくしても同期振動推定値に関する学習値として精度の高いものを得ることができる磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、磁気ディスクに対して情報の記録または再生を行う磁気ヘッドと前記磁気ディスクに予め記録された位置情報との相対位置を示す位置信号と前記磁気ヘッドの目標位置との差を示す位置誤差信号を前記磁気ヘッドの再生情報に従って算出する位置誤差信号算出手段と、前記位置誤差信号を基に操作量を算出する操作量算出手段と、前記操作量に従って前記磁気ヘッドを所定の位置に位置決めする位置決め制御手段と、前記位置誤差信号に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、前記フィルタ処理された位置誤差信号に対して平均化処理を行い、前記平均化処理された信号を基に前記磁気ディスクの回転に同期した同期振動成分の推定値を示す同期振動推定値を同期振動学習値として算出する同期振動学習値算出手段とを備え、前記フィルタ処理手段は、低周波領域の非同期成分を除去するフィルタとして直線位相特性のフィルタを備え、前記フィルタの入力信号に対して、フィルタ処理後の信号を前記フィルタによる遅延時間分過去の値としてストアする磁気ディスク装置を提案する。
【００１１】
本発明は、また、同期振動学習過程の平均化処理の後段においてフィルタ処理を行うものとして、磁気ディスクに対して情報の記録または再生を行う磁気ヘッドと前記磁気ディスクに予め記録された位置情報との相対位置を示す位置信号と前記磁気ヘッドの目標位置との差を示す位置誤差信号を前記磁気ヘッドの再生情報に従って算出する位置誤差信号算出手段と、前記位置誤差信号を基に操作量を算出する操作量算出手段と、前記操作量に従って前記磁気ヘッドを所定の位置に位置決めする位置決め制御手段と、前記位置誤差信号に対して平均化処理を行い、前記平均化処理された信号を基に前記磁気ディスクの回転に同期した同期振動成分の推定値を示す同期振動推定値を算出する同期振動推定値算出手段と、前記同期振動推定値に対してフィルタ処理を施して同期振動学習値を算出するフィルタ処理手段とを備え、前記フィルタ処理手段は、低周波領域の非同期成分を除去するフィルタとして直線位相特性のフィルタを備え、前記フィルタの入力信号に対して、フィルタ処理後の信号を前記フィルタによる遅延時間分過去の値としてストアする磁気ディスク装置を提案する。
【００１２】
前記各ディスク装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００１３】
（１）前記同期振動推定値算出手段は、平均化処理すべき信号として同一セクタの信号に対して平均化処理を行って磁気ディスクの回転に同期した位置誤差信号を求め、この位置誤差信号に対して、前記磁気ヘッドアクチュエータのモデルと前記サーボ制御部から定まる逆感度関数モデルによる畳込み積分を行って前記同期振動推定値を算出する。
【００１４】
（２）前記フィルタ処理手段は、ハイパスフィルタを備える。
【００１５】
（３）前記フィルタ処理手段は、バンドパスフィルタを備える。
【００１６】
（４）前記フィルタ処理手段は、ハイパスフィルタとバンドストップフィルタとを備える。
【００１７】
（５）前記磁気ディスク上に記録された位置情報に近接した位置に対する前記同期振動学習値の記録を前記磁気ヘッドに指令する学習値記録指令手段を備える。
【００１８】
（６）前記磁気ヘッドの再生情報から得られた同期振動学習値と前記位置誤差信号との偏差を算出する偏差算出手段を備え、前記操作量算出手段は、前記偏差を同期振動補償後の制御量として操作量を算出する。
【００１９】
前記した手段によれば、同期振動学習過程の平均化処理の前段または後段において、位置誤差信号に対してフィルタ処理を施したり、あるいは同期振動推定値に対してフィルタ処理を施したりして同期振動学習値を算出するようにしているため、位置誤差信号に含まれる低周波域の非同期成分を除去することができ、位置誤差信号に対する平均化処理の回数を少なくしても精度の高い同期振動学習値（同期振動推定値に関する学習値）を求めることができ、生産設備に対するコスト低減を図ることができる。
【００２０】
また、フィルタ処理を行う場合、直線位相特性を有するフィルタを用いることで精度の高い同期振動学習値を算出することができる。すなわち、直線位相特性を有するフィルタは群遅延時間ＭＴが全周波数で一定であるため、入力信号ｕ（ｋＴ）に対してフィルタ処理後の信号Ｙを遅延時間分過去の値ｙ（ｋＴ−ＭＴ）としてストアすることにより、入出力信号ｕ−ｙ間の時系列データの関係は零位相誤差となり、位置誤差信号から精度の高い回転同期成分を抽出することができ、同期振動学習値の精度を高めることができる。
【００２１】
また、同期振動学習値を磁気ディスク上の位置情報に近接した位置に記録した場合、磁気ヘッドの再生情報から得られた同期振動学習値と位置誤差信号との偏差を求め、この偏差を同期振動補償後の制御量として操作量を求め、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータを駆動することで、ヘッドが追従する目標位置信号は真円の軌道になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御系の構成図である。図１において、所定の速度で回転するスピンドルモータ１０はベース（図示省略）に固定されており、このスピンドルモータ１０には、記録媒体である磁気ディスク１２が固定されている。スピンドルモータ１０に保持された磁気ディスク１２の側面側には、ピボット軸受１４が、スピンドルモータ軸に平行となるように設けられている。ピボット軸受１４にはキャリッジ１６が揺動自在に固定されており、キャリッジ１６の先端側にはヘッド支持ばね１８を介して磁気ヘッド２０が連結されている。キャリッジ１６の基端側には磁気ヘッド２０を移動させるための駆動力を発生するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２２が固定されている。ピボット軸受１４、キャリッジ１６、ヘッド支持ばね１８、ボイスコイルモータ２２は磁気ヘッド２０を所定の位置に位置決めするヘッドアクチュエータの一要素として構成されており、磁気ヘッド２０はヘッド信号増幅器２４、サーボ信号復調器２６、ＡＤ変換器２８を介してバス３０に接続され、ボイスコイルモータ２２はパワーアンプ３２、ＤＡ変換器３４を介してバス３０に接続されている。
【００２３】
バス３０には、演算器を構成するＭＰＵ３６、ＭＰＵ３６で実行するシーク制御を含む各種制御プログラムを格納するメモリとしてのＲＯＭ３８、演算データなどを記憶するためのメモリとしてのＲＡＭ４０が接続されているとともに、インターフェイスコントローラ４２が接続されている。ＭＰＵ３６、ＲＯＭ３８、ＲＡＭ４０、バス３０はコントロールユニットとして構成されており、インターフェイスコントローラ４２には、ホスト側コントローラから各種のコマンドが入力されるようになっている。インターフェイスコントローラ４２は各種コマンドにしたがってＭＰＵ３６に対してリード、ライトのアクセス要求を出力するようになっている。
【００２４】
一方、磁気ディスク１２には、複数のサーボセクタ４４が放射状に設定されており、各サーボセクタ４４には、サーボ情報が記録されている。各サーボ情報は、磁気ヘッド２０が、ヘッドアクチュエータの駆動に伴って磁気ディスク１２上を移動する過程で再生されるようになっている。このサーボセクタ４４には、図２に示すように、位置情報としてプリアンブル４４ａ、サーボＩＤ４４ｂ、サーボ信号４４ｃが記録されるようになっており、このサーボセクタ４４に近接した位置には、同期振動の学習制御が行われたあと、同期振動学習値が同期振動データ４４ｄとして記録されるようになっている。プリアンブル４４ａはサーボ情報の読み出しを示し、サーボＩＤ４４ｂはシリンダ番号、セクタ番号を示し、サーボ信号４４ｃは振幅復調などによる詳細位置情報を示す。
【００２５】
磁気ヘッド２０によって再生されたサーボ情報はヘッド信号増幅器２４で増幅されたあとサーボ信号復調器２６によって復調され、この復調によってトラック番号、ヘッド位置信号などが生成される。サーボ情報が復調されると、これらの信号はＡ／Ｄ変換器２８によってディジタル信号に変換されてコントロールユニットに入力される。
【００２６】
コントロールユニットにおけるＭＰＵ３６は、入力されたディジタルデータを基に、位置誤差信号を算出し、この位置誤差信号をもとに操作量を算出し、この操作量にしたがった操作信号をＤＡ変換器３４に出力するようになっている。ＤＡ変換器３４は、ディジタルの操作信号を電流指令値としてのアナログ信号に変換するようになっており、この電流指令値はパワーアンプ３２で増幅されたあとボイスコイルモータ２２に供給される。パワーアンプ３２の出力電流によってボイスコイルモータ２２が駆動されると、磁気ヘッド２０は、ボイスコイルモータ２２から発生する駆動力にしたがって所定の位置に位置決めされるようになっている。すなわち、ＭＰＵ３６は、位置誤差信号生成手段および操作量算出手段として構成され、ヘッドアクチュエータは位置決め制御手段として構成されている。
【００２７】
ここで、磁気ヘッド２０を用いてデータの記録・再生を行うに先立って、磁気ディスク１２にはサーボのための位置情報（サーボ情報）が書き込まれており、この位置情報は、磁気ディスク１２の回転に同期した振動（同期振動：ＲＲＯ）として検出されるため、位置誤差信号から同期振動成分を抽出するための学習処理を行うこととしている。
【００２８】
具体的には、同期振動の学習制御系は、図３に示すように、減算器４４、位相補償器（Ｃ）４６、ヘッドアクチュエータ４８、平均化処理部５０、５２、ヘッドアクチュエータ４８のモデル（Ｐ０）を示すモデルブロック５４、加算器５６、フィルタ処理部５８を備えて構成されている。
【００２９】
同期振動の学習制御系においては、磁気ディスク１２に予め記録された位置情報と磁気ヘッド２０の位置（ＰＯＳ）との相対位置を示す位置誤差信号（ＰＥＳ）を求め、この位置誤差信号と、トラックの位置を示す目標値との偏差を減算器４７で求め、この偏差を基に位相補償器４６で操作量（ＤＡＣ）を算出し、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータ４８を駆動し、磁気ヘッド２０の位置決め制御を行う。この場合、同期振動の学習制御においては、磁気ヘッド２０を同一のトラックに固定するためのトラックフォロイング制御が行われる。この過程で位置誤差信号（ＰＥＳ）が求められると、この位置誤差信号に対して平均化処理部５２において平均化処理が行われる。さらに位相補償器４６の出力による操作量（ＤＡＣ）に対しても平均化処理部５０において平均化処理が行われる。各平均化処理部５０、５２においては、回転同期成分を抽出するために、操作量または位置誤差信号を回転インデックスに同期して収集し、各サーボセクタに対応づける。そしてサーボセクタに対応して収集したデータに対してセクタごとに平均化処理を行う。平均化処理部５０の処理によって得られた回転同期成分はＲＤＡＣとして出力され、平均化処理部５２の処理によって得られた回転同期成分はＲＰＥＳとして出力される。回転同期成分ＲＤＡＣに対してはモデルブロック５４の定数Ｐ０が乗算され、モデルブロック５４の出力と平均化処理部５２の出力ＲＰＥＳとが加算器５６によって加算され、目標値（ＲＲＯ）に関する推定値として同期振動推定値ＲＲＯｅｓｔが求められる。すなわち、同期振動推定値ＲＲ０ｅｓｔは、次の数１の計算を行うことにより、各サーボセクタに対応した時系列データとして求められる。
【００３０】
【数１】
数１におけるＰ０は二重積分特性で近似されるが、必要な推定帯域に応じて、モデルの近似度をさらに高めることができる。
【００３１】
数１を用いて得られた同期振動推定値ＲＲ０ｅｓｔはフィルタ処理部５８でフィルタ処理され、位置誤差信号に含まれる低周波数領域の非同期振動成分が除去され、フィルタ処理部５８からは、精度の高い同期振動学習値が算出される。
【００３２】
この場合、フィルタ処理部５８においては、同期振動学習値算出手段として、直線位相特性のハイパスフィルタを用いて低周波数域の振動成分を除去するための処理が実行される。このハイパスフィルタＨ（ｚ）は、次の数２に示すように、有限インパルス応答型として、そのインパルス応答ｈ（ｎＴ）は偶対称として、Ｈ（ｚ）に直線位相特性を持たせている。ここで、ｚは数値を一つ進ませるオペレータ（演算子）、Ｔはサンプリング周期、ｎＴはサンプリング時刻、Ｎはフィルタのタップ数を表す。
【００３３】
【数２】
直線位相特性を有するハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うと、フィルタ処理後の信号の遅延時間ＭＴは全周波数で一定となるため、入力信号ｕ（ｋＴ）に対して、フィルタ処理後の信号ｙは遅延時間分過去の値ｙ（ｋＴ−ＭＴ）としてストアすれば、すなわち、入力信号に対してフィルタ処理後に信号ｙを遅延時間分シフトすることで、入出力信号ｕ−ｙの時系列データの関係は常に零位相誤差となる。すなわち入出力信号間の位相誤差を０に抑制することができる。本処理を次の数３で表わす。この場合、時刻ｋＴに対応した配列番号をｋとする。
【００３４】
【数３】
同期振動推定値ＲＲＯｅｓｔに対してフィルタ処理部５８でハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うと、低周波数域の振動成分が除去されるため、平均化処理部５０、５２における平均化処理の処理回数を少なくしても精度の高い同期振動学習値を求めることができる。
【００３５】
図４に本実施形態で用いたハイパスフィルタのゲイン、位相特性を示す。図４から、直線位相特性のハイパスフィルタを用いることで、信号の通過域において零位相誤差になることが分かる。
【００３６】
ここで、同期振動推定値に関する学習値（同期振動学習値）の周波数スペクトルを測定したところ、平均化処理回数を３回行った場合、図５（ａ）に示すような結果が得られた。これに対して、従来技術のものを用いて平均処理回数を３回行った場合、図５（ｂ）に示すような結果が得られた。
【００３７】
図５から、直線位相特性のハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うことで、同期振動学習値の低周波数域における成分が低下し、非同期振動成分による推定誤差が十分に減じていることが分かる。
【００３８】
同期振動学習値が求められたあとは、この同期振動学習値は、サーボセクタ４４に記録された位置信号に近接した位置に、付加データ４４ｄとして記録される。この場合、磁気ディスク装置では、ライト用ヘッドとリード用ヘッドが機能ごとに分かれているため、リードヘッドによる位置信号復調後、ライトヘッドで同期振動学習値が書き込まれる。
【００３９】
同期振動学習値が書き込まれたあとは、コントロールユニットにおいては、図６に示すように、同期振動補償後の制御系が構成される。すなわち、位相補償器４６の手前に減算器６１が挿入され、減算器６１において同期振動学習値と位置誤差信号（ＰＥＳ）との偏差が求められ、すなわち位置誤差信号ＰＥＳに対して同期振動学習値の符号を反転した値を加えて同期振動補償後の制御量ＰＥＳ＊が求められ、この制御量にしたがって操作量（ＤＡＣ）が求められ、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータが駆動されることになる。この結果、磁気ヘッド２０が追従する目標位置信号はハイパスフィルタの通過域における振動成分が除去される。
【００４０】
ここで、同期振動補償を適用しないときの位置誤差（ＰＥＳ）の同期振動の波形を図７（ａ）に示し、平均化処理を３回行ったときの同期振動補償時における位置誤差（ＰＥＳ※の同期振動）に関する波形を図７（ｂ）に示し、同じく平均化処理を３回行ったときの同期振動学習値に関する波形を図７（ｃ）に示す。
【００４１】
図７から、ハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うことで、平均処理回数が３回でも、改善率３０〜５０％とする結果が得られ、同期振動学習値においても、低周波数域における非同期成分の減少に伴って誤推定分が減じており、期待通りの結果が得られることが分かる。
【００４２】
前記実施形態においては、同期振動の学習制御系を構成するに際しては、同期振動学習過程の平均化処理の後段において直線位相特性を有するハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うものについて述べたが、図８に示すように、同期振動学習過程の平均化処理の前段において直線位相特性を有するハイパスフィルタでフィルタ処理を行うことができる。
【００４３】
すなわち、図８に示すように、平均化処理回路５０、５２の前段にフィルタ処理部６０、６２を設けることでも、前記実施形態と同様に平均化処理回数を３回としても、精度の高い同期振動学習値を求めることができる。この場合、平均化処理する前に平均化処理回路に入力される信号の低周波成分がフィルタ処理部６０、６２によってカットされるため、前記実施形態のものよりもモデルブロック５４で行う畳込み積分の整定待ち時間を少なくすることが可能である。
【００４４】
また、同期振動学習制御系を構成するに際しては、図９に示すように、位相補償器４６の手前に回転同期成分抽出回路６４を接続し、回転同期成分抽出回路６４の出力側に逆感度関数モデル６６を接続し、この逆感度関数モデル６６の出力をフィルタ処理部５８に接続する構成を採用することもできる。この場合、求められた位置誤差信号（ＰＥＳ）に対して回転同期成分抽出回路６４において回転同期成分を抽出する。この後、逆感度関数モデル６６において、抽出された回転同期成分に対して、磁気ヘッドのモデルＰ０と操作量から定まる一巡伝達特性に１を加算した伝達特性を用いて畳み込み積分を行って同期振動推定値を求め、この同期振動推定値に対して、フィルタ処理部５８でフィルタ処理を行って同期振動学習値を求める。この場合にも、同期振動推定値ＲＲＯｅｓｔに対してフィルタ処理部５８でハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うと、低周波数域の振動成分が除去されるため、回転同期成分抽出回路６４における平均化処理の処理回数を少なくしても、低周波域の非同期成分が除去された精度の高い同期振動学習値を求めることができる。
【００４５】
なお、フィルタ処理部５８を逆感度関数モデル６６の出力側に配置する代わりに、フィルタ処理部５８を回転同期成分抽出回路６４の入力側に配置しても、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、前記各実施形態においては、フィルタ処理部５８、６０、６２において低周波数域の非同期成分を除去するためのフィルタとして、直線位相特性のハイパスフィルタを用いたものについて述べたが、フィルタの入力信号に対してフィルタ処理後の信号を前記フィルタによる遅延時間分過去の値としてストアするフィルタであれば、ハイパスフィルタの代わりに、直線位相特性のバンドパスフィルタを用いたり、あるいは直線位相特性のハイパスフィルタとバンドストップフィルタを用いることもできる。
【００４７】
図１０（ａ）、（ｂ）は、フィルタとしてバンドパスフィルタを用いたときの周波数特性を示す。この場合、同期振動が特に大きい周波数帯域に限定して同期振動を学習することにより、少ない平均回数で同期振動補償効果を得ることが可能になる。さらに、同一シリンダや、同一ヘッドの間で通過域周波数の振動成分の振幅と位相が比較的よく一致している場合には、同じ補償値を共用することが可能になる。
【００４８】
図１１（ａ）、（ｂ）は、フィルタとしてバンドパスとバンドパスストップフィルタを用いたときのフィルタの周波数特性を示す。この場合、特定の周波数において非同期振動が大きく、少ない平均処理では非同期振動成分の影響が除去できない場合には、その周波数帯域の信号をバンドストップパスフィルタにより除去することで、同期振動学習を行わないことにより、平均回数を減じても精度の高い同期振動学習値を得ることが可能である。
【００４９】
以上述べたように、同期振動学習過程の前段または後段において直線位相特性を有するフィルタを用いて低周波数域の振動成分を除去し、さらにフィルタ入力信号に対してフィルタ処理後の信号をフィルタによる遅延時間分過去の値としてストアすることにより、入出力信号の時系列データ間の位相誤差を０とするようにしたため、少ない平均化処理回数でも信号通過帯域の同期振動を位相誤差なく学習し、低周波数域の誤推定を回避することが可能になる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、同期振動学習過程の平均化処理の前段または後段において、位置誤差信号に対してフィルタ処理を施したり、あるいは同期振動推定値に対してフィルタ処理を施したりして同期振動学習値を算出するようにしているため、位置誤差信号に含まれる低周波域の非同期成分を除去することができ、位置誤差信号に対する平均化処理の回数を少なくしても精度の高い同期振動学習値を求めることができ、学習時間短縮により生産設備に対するコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御系の構成図である。
【図２】サーボセクタの構成図である。
【図３】本発明に係る同期振動の学習制御系のブロック構成図である。
【図４】ハイパスフィルタのフィルタ特性図である。
【図５】（ａ）は本発明に係る同期振動推定値のスペクトル波形図、（ｂ）は従来例による同期振動推定値のスペクトル特性図である。
【図６】本発明に係る同期振動補償制御系のブロック構成図である。
【図７】（ａ）は、同期振動補償がないときの位相誤差（ＰＥＳ）の同期振動波形図、（ｂ）は、同期振動補償を行ったときの位相誤差（ＰＥＳ※）の同期振動波形図、（ｃ）は、同期振動補償を行ったときの同期振動学習値の波形図である。
【図８】本発明に係る同期振動学習制御系の第２実施形態を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る同期振動学習制御系の第３実施形態を示すブロック構成図である。
【図１０】バンドパス特性を有するフィルタのフィルタ特性図である。
【図１１】ハイパス特性とバンドパスストップ特性を有するフィルタのフィルタ特性図である。
【符号の説明】
１２ 磁気ディスク
１６ キャリッジ
１８ ヘッド支持ばね
２０ 磁気ヘッド
２４ ヘッド信号増幅器
２６ サーボ信号復調器
２８ ＡＤ変換器
３２ パワーアンプ
３４ ＤＡ変換器
３６ ＭＰＵ
４６ 位相補償器
４７ 減算器
４８ ヘッドアクチュエータ
５０、５２ 平均化処理部
５４ ヘッドアクチュエータのモデルブロック
５６ 加算器
５８、６０、６２ フィルタ処理部
６４ 回転同期成分抽出回路
６６ 逆感度関数発生器
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置に係り、特に、データを記録・再生するための磁気ヘッドを目標トラックに位置決めするに好適な磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置は、コンピュータの外部記録装置として用いられており、この磁気ディスク装置は、回転している磁気ディスク面上の目的とするトラックに磁気ヘッドが移動してデータの記録・再生を行っている。磁気ディスク装置の高トラック密度化を実現するためには、振動源の振幅低減および耐外乱性の向上が必須である。この中で円板の回転に同期した振動（同期振動ＲＲＯ）は、サーボのための位置情報の書き込み（サーボトラックライト：ＳＴＷ）時の円板振動、ヘッドアクチュエータ振動がディスク上に書き込まれたものが主であり、振幅の大きい振動周波数が２ｋＨｚ近傍に存在しており、サーボの抑圧性能が最も悪い周波数帯に存在している。
【０００３】
すなわち、磁気ディスクを記憶装置として用いるに際しては、外部アクチュエータ、レーザ測長系などを用いてディスク面上にサーボのための位置情報の書き込みが行われるが、このサーボトラックライト時には円板振動、ヘッドアクチュエータ振動を伴って、位置情報が書き込まれるため、この位置情報は、真円（本来あるべき望ましいヘッドの軌跡に相当）からずれた値となる。
【０００４】
そこで、米国特許第６０９７５６５号に記載されているように、同期振動の影響を低減するために、円板に書き込まれたサーボ信号の、真円からの位置変動を、サーボ特性の逆特性（逆感度関数）を用いて演算処理することで推定し、さらにその推定値を、その符号を反転させて測定位置に加算することで、ヘッドが追従する目標位置信号を真円の軌道に変更する同期振動（ＲＲＯ）補償するものが提案されている。
【０００５】
具体的には、ヘッドの動き（ＰＯＳ）と目標トラック（ＲＲＯ）との位置誤差（ＰＥＳ）を生成し、この位置誤差を基にサーボ制御部（Ｃ）で操作量（ＤＡＣ）を求め、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータ（Ｐ）によりヘッドを位置決め制御する制御系において、位置誤差（ＰＥＳ）を位置誤差信号としてセクタごとに収集し、収集した位置誤差信号をセクタごとに平均して位置誤差の回転に同期した成分（ＲＰＥＳ）を求め、この成分に対して、逆感度関数（一巡伝達特性Ｐ０Ｃ（Ｐ０はヘッドアクチュエータのモデルを示す。）に１を加算した伝達特性）による畳み込み積分処理を行って同期振動推定値を算出する。そして、この同期振動推定値を、ディスクに記録された位置信号に近接して付加データとして記録し、データの記録・再生時に、同期振動推定値をサーボ情報とともに再生し、再生した同期振動推定値の符号を反転して位置誤差信号（ＰＥＳ）に加算し、同期振動推定値と位置誤差信号との偏差を同期振動補償後の制御量として求め、この制御量に基づいて操作量（ＤＡＣ）を求め、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータを駆動することで、ヘッドが追従する目標位置信号を真円の軌道に変更する同期振動補償が行われるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、同期振動推定値を算出するに際しては、位置誤差信号から回転同期成分を抽出するための処理と、抽出された回転同期成分に対して逆感度関数による畳み込み積分処理を行っており、回転同期成分を抽出するための同期振動学習において、補償性能を落とさずに学習をできるだけ短い時間で終了させることが生産設備に対するコスト低減の観点から重要である。それには、学習時の同期振動抽出のための平均処理回数を減らすことが最も有効である。しかし、平均回数を減らすことは処理の過程で非同期成分が十分に圧縮されず、平均処理後の同期振動に非同期成分が重畳することになる。
【０００７】
すなわち、位置誤差信号には回転同期成分と非同期振動成分が含まれており、位置誤差信号に対して平均処理回数を多く、例えば、１０回以上にすると、非同期振動成分が０に近づくのに対して、平均処理回数を少なく、例えば、３回以下にすると、非同期振動成分が十分に圧縮されず、平均処理後の同期振動に非同期振動成分が重畳することになる。特に、平均処理回数を少なくすると、低周波数域における非同期振動成分が大きくなり、この成分の影響によって同期振動推定値の精度が低下し、誤推定値となる。またサーボ系の誤差圧縮特性（１／（１＋ＰＣ））は、特に回転１〜数次成分に対して大きいため、誤推定された低次回転成分に追従することで、隣接トラック間のクロストークが悪化する。
【０００８】
なお、特開平７−９８９４８号公報に記載されているように、同期振動推定値に対してフィルタ処理を施す方法を採用することも考えられるが、同期振動推定値に対して、フィルタ処理を単に施しても精度の高い学習値を得るには十分ではない。
【０００９】
本発明の課題は、位置誤差信号に対する平均化処理を少なくしても同期振動推定値に関する学習値として精度の高いものを得ることができる磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、磁気ディスクに対して情報の記録または再生を行う磁気ヘッドと前記磁気ディスクに予め記録された位置情報との相対位置を示す位置信号と前記磁気ヘッドの目標位置との差を示す位置誤差信号を前記磁気ヘッドの再生情報に従って算出する位置誤差信号算出手段と、前記位置誤差信号を基に操作量を算出する操作量算出手段と、前記操作量に従って前記磁気ヘッドを所定の位置に位置決めする位置決め制御手段と、前記位置誤差信号に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、前記フィルタ処理された位置誤差信号に対して平均化処理を行い、前記平均化処理された信号を基に前記磁気ディスクの回転に同期した同期振動成分の推定値を示す同期振動推定値を同期振動学習値として算出する同期振動学習値算出手段とを備え、前記フィルタ処理手段は、低周波領域の非同期成分を除去するフィルタとして直線位相特性のフィルタを備え、前記フィルタの入力信号に対して、フィルタ処理後の信号を前記フィルタによる遅延時間分過去の値としてストアする磁気ディスク装置を提案する。
【００１１】
本発明は、また、同期振動学習過程の平均化処理の後段においてフィルタ処理を行うものとして、磁気ディスクに対して情報の記録または再生を行う磁気ヘッドと前記磁気ディスクに予め記録された位置情報との相対位置を示す位置信号と前記磁気ヘッドの目標位置との差を示す位置誤差信号を前記磁気ヘッドの再生情報に従って算出する位置誤差信号算出手段と、前記位置誤差信号を基に操作量を算出する操作量算出手段と、前記操作量に従って前記磁気ヘッドを所定の位置に位置決めする位置決め制御手段と、前記位置誤差信号に対して平均化処理を行い、前記平均化処理された信号を基に前記磁気ディスクの回転に同期した同期振動成分の推定値を示す同期振動推定値を算出する同期振動推定値算出手段と、前記同期振動推定値に対してフィルタ処理を施して同期振動学習値を算出するフィルタ処理手段とを備え、前記フィルタ処理手段は、低周波領域の非同期成分を除去するフィルタとして直線位相特性のフィルタを備え、前記フィルタの入力信号に対して、フィルタ処理後の信号を前記フィルタによる遅延時間分過去の値としてストアする磁気ディスク装置を提案する。
【００１２】
前記各ディスク装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００１３】
（１）前記同期振動推定値算出手段は、平均化処理すべき信号として同一セクタの信号に対して平均化処理を行って磁気ディスクの回転に同期した位置誤差信号を求め、この位置誤差信号に対して、前記磁気ヘッドアクチュエータのモデルと前記サーボ制御部から定まる逆感度関数モデルによる畳込み積分を行って前記同期振動推定値を算出する。
【００１４】
（２）前記フィルタ処理手段は、ハイパスフィルタを備える。
【００１５】
（３）前記フィルタ処理手段は、バンドパスフィルタを備える。
【００１６】
（４）前記フィルタ処理手段は、ハイパスフィルタとバンドストップフィルタとを備える。
【００１７】
（５）前記磁気ディスク上に記録された位置情報に近接した位置に対する前記同期振動学習値の記録を前記磁気ヘッドに指令する学習値記録指令手段を備える。
【００１８】
（６）前記磁気ヘッドの再生情報から得られた同期振動学習値と前記位置誤差信号との偏差を算出する偏差算出手段を備え、前記操作量算出手段は、前記偏差を同期振動補償後の制御量として操作量を算出する。
【００１９】
前記した手段によれば、同期振動学習過程の平均化処理の前段または後段において、位置誤差信号に対してフィルタ処理を施したり、あるいは同期振動推定値に対してフィルタ処理を施したりして同期振動学習値を算出するようにしているため、位置誤差信号に含まれる低周波域の非同期成分を除去することができ、位置誤差信号に対する平均化処理の回数を少なくしても精度の高い同期振動学習値（同期振動推定値に関する学習値）を求めることができ、生産設備に対するコスト低減を図ることができる。
【００２０】
また、フィルタ処理を行う場合、直線位相特性を有するフィルタを用いることで精度の高い同期振動学習値を算出することができる。すなわち、直線位相特性を有するフィルタは群遅延時間ＭＴが全周波数で一定であるため、入力信号ｕ（ｋＴ）に対してフィルタ処理後の信号Ｙを遅延時間分過去の値ｙ（ｋＴ−ＭＴ）としてストアすることにより、入出力信号ｕ−ｙ間の時系列データの関係は零位相誤差となり、位置誤差信号から精度の高い回転同期成分を抽出することができ、同期振動学習値の精度を高めることができる。
【００２１】
また、同期振動学習値を磁気ディスク上の位置情報に近接した位置に記録した場合、磁気ヘッドの再生情報から得られた同期振動学習値と位置誤差信号との偏差を求め、この偏差を同期振動補償後の制御量として操作量を求め、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータを駆動することで、ヘッドが追従する目標位置信号は真円の軌道になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御系の構成図である。図１において、所定の速度で回転するスピンドルモータ１０はベース（図示省略）に固定されており、このスピンドルモータ１０には、記録媒体である磁気ディスク１２が固定されている。スピンドルモータ１０に保持された磁気ディスク１２の側面側には、ピボット軸受１４が、スピンドルモータ軸に平行となるように設けられている。ピボット軸受１４にはキャリッジ１６が揺動自在に固定されており、キャリッジ１６の先端側にはヘッド支持ばね１８を介して磁気ヘッド２０が連結されている。キャリッジ１６の基端側には磁気ヘッド２０を移動させるための駆動力を発生するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２２が固定されている。ピボット軸受１４、キャリッジ１６、ヘッド支持ばね１８、ボイスコイルモータ２２は磁気ヘッド２０を所定の位置に位置決めするヘッドアクチュエータの一要素として構成されており、磁気ヘッド２０はヘッド信号増幅器２４、サーボ信号復調器２６、ＡＤ変換器２８を介してバス３０に接続され、ボイスコイルモータ２２はパワーアンプ３２、ＤＡ変換器３４を介してバス３０に接続されている。
【００２３】
バス３０には、演算器を構成するＭＰＵ３６、ＭＰＵ３６で実行するシーク制御を含む各種制御プログラムを格納するメモリとしてのＲＯＭ３８、演算データなどを記憶するためのメモリとしてのＲＡＭ４０が接続されているとともに、インターフェイスコントローラ４２が接続されている。ＭＰＵ３６、ＲＯＭ３８、ＲＡＭ４０、バス３０はコントロールユニットとして構成されており、インターフェイスコントローラ４２には、ホスト側コントローラから各種のコマンドが入力されるようになっている。インターフェイスコントローラ４２は各種コマンドにしたがってＭＰＵ３６に対してリード、ライトのアクセス要求を出力するようになっている。
【００２４】
一方、磁気ディスク１２には、複数のサーボセクタ４４が放射状に設定されており、各サーボセクタ４４には、サーボ情報が記録されている。各サーボ情報は、磁気ヘッド２０が、ヘッドアクチュエータの駆動に伴って磁気ディスク１２上を移動する過程で再生されるようになっている。このサーボセクタ４４には、図２に示すように、位置情報としてプリアンブル４４ａ、サーボＩＤ４４ｂ、サーボ信号４４ｃが記録されるようになっており、このサーボセクタ４４に近接した位置には、同期振動の学習制御が行われたあと、同期振動学習値が同期振動データ４４ｄとして記録されるようになっている。プリアンブル４４ａはサーボ情報の読み出しを示し、サーボＩＤ４４ｂはシリンダ番号、セクタ番号を示し、サーボ信号４４ｃは振幅復調などによる詳細位置情報を示す。
【００２５】
磁気ヘッド２０によって再生されたサーボ情報はヘッド信号増幅器２４で増幅されたあとサーボ信号復調器２６によって復調され、この復調によってトラック番号、ヘッド位置信号などが生成される。サーボ情報が復調されると、これらの信号はＡ／Ｄ変換器２８によってディジタル信号に変換されてコントロールユニットに入力される。
【００２６】
コントロールユニットにおけるＭＰＵ３６は、入力されたディジタルデータを基に、位置誤差信号を算出し、この位置誤差信号をもとに操作量を算出し、この操作量にしたがった操作信号をＤＡ変換器３４に出力するようになっている。ＤＡ変換器３４は、ディジタルの操作信号を電流指令値としてのアナログ信号に変換するようになっており、この電流指令値はパワーアンプ３２で増幅されたあとボイスコイルモータ２２に供給される。パワーアンプ３２の出力電流によってボイスコイルモータ２２が駆動されると、磁気ヘッド２０は、ボイスコイルモータ２２から発生する駆動力にしたがって所定の位置に位置決めされるようになっている。すなわち、ＭＰＵ３６は、位置誤差信号生成手段および操作量算出手段として構成され、ヘッドアクチュエータは位置決め制御手段として構成されている。
【００２７】
ここで、磁気ヘッド２０を用いてデータの記録・再生を行うに先立って、磁気ディスク１２にはサーボのための位置情報（サーボ情報）が書き込まれており、この位置情報は、磁気ディスク１２の回転に同期した振動（同期振動：ＲＲＯ）として検出されるため、位置誤差信号から同期振動成分を抽出するための学習処理を行うこととしている。
【００２８】
具体的には、同期振動の学習制御系は、図３に示すように、減算器４４、位相補償器（Ｃ）４６、ヘッドアクチュエータ４８、平均化処理部５０、５２、ヘッドアクチュエータ４８のモデル（Ｐ０）を示すモデルブロック５４、加算器５６、フィルタ処理部５８を備えて構成されている。
【００２９】
同期振動の学習制御系においては、磁気ディスク１２に予め記録された位置情報と磁気ヘッド２０の位置（ＰＯＳ）との相対位置を示す位置誤差信号（ＰＥＳ）を求め、この位置誤差信号と、トラックの位置を示す目標値との偏差を減算器４７で求め、この偏差を基に位相補償器４６で操作量（ＤＡＣ）を算出し、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータ４８を駆動し、磁気ヘッド２０の位置決め制御を行う。この場合、同期振動の学習制御においては、磁気ヘッド２０を同一のトラックに固定するためのトラックフォロイング制御が行われる。この過程で位置誤差信号（ＰＥＳ）が求められると、この位置誤差信号に対して平均化処理部５２において平均化処理が行われる。さらに位相補償器４６の出力による操作量（ＤＡＣ）に対しても平均化処理部５０において平均化処理が行われる。各平均化処理部５０、５２においては、回転同期成分を抽出するために、操作量または位置誤差信号を回転インデックスに同期して収集し、各サーボセクタに対応づける。そしてサーボセクタに対応して収集したデータに対してセクタごとに平均化処理を行う。平均化処理部５０の処理によって得られた回転同期成分はＲＤＡＣとして出力され、平均化処理部５２の処理によって得られた回転同期成分はＲＰＥＳとして出力される。回転同期成分ＲＤＡＣに対してはモデルブロック５４の定数Ｐ０が乗算され、モデルブロック５４の出力と平均化処理部５２の出力ＲＰＥＳとが加算器５６によって加算され、目標値（ＲＲＯ）に関する推定値として同期振動推定値ＲＲＯｅｓｔが求められる。すなわち、同期振動推定値ＲＲ０ｅｓｔは、次の数１の計算を行うことにより、各サーボセクタに対応した時系列データとして求められる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
数１を用いて得られた同期振動推定値ＲＲ０ｅｓｔはフィルタ処理部５８でフィルタ処理され、位置誤差信号に含まれる低周波数領域の非同期振動成分が除去され、フィルタ処理部５８からは、精度の高い同期振動学習値が算出される。
【００３２】
この場合、フィルタ処理部５８においては、同期振動学習値算出手段として、直線位相特性のハイパスフィルタを用いて低周波数域の振動成分を除去するための処理が実行される。このハイパスフィルタＨ（ｚ）は、次の数２に示すように、有限インパルス応答型として、そのインパルス応答ｈ（ｎＴ）は偶対称として、Ｈ（ｚ）に直線位相特性を持たせている。ここで、ｚは数値を一つ進ませるオペレータ（演算子）、Ｔはサンプリング周期、ｎＴはサンプリング時刻、Ｎはフィルタのタップ数を表す。
【００３３】
【数２】
【００３４】
【数３】
【００３５】
図４に本実施形態で用いたハイパスフィルタのゲイン、位相特性を示す。図４から、直線位相特性のハイパスフィルタを用いることで、信号の通過域において零位相誤差になることが分かる。
【００３６】
ここで、同期振動推定値に関する学習値（同期振動学習値）の周波数スペクトルを測定したところ、平均化処理回数を３回行った場合、図５（ａ）に示すような結果が得られた。これに対して、従来技術のものを用いて平均処理回数を３回行った場合、図５（ｂ）に示すような結果が得られた。
【００３７】
図５から、直線位相特性のハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うことで、同期振動学習値の低周波数域における成分が低下し、非同期振動成分による推定誤差が十分に減じていることが分かる。
【００３８】
同期振動学習値が求められたあとは、この同期振動学習値は、サーボセクタ４４に記録された位置信号に近接した位置に、付加データ４４ｄとして記録される。この場合、磁気ディスク装置では、ライト用ヘッドとリード用ヘッドが機能ごとに分かれているため、リードヘッドによる位置信号復調後、ライトヘッドで同期振動学習値が書き込まれる。
【００３９】
同期振動学習値が書き込まれたあとは、コントロールユニットにおいては、図６に示すように、同期振動補償後の制御系が構成される。すなわち、位相補償器４６の手前に減算器６１が挿入され、減算器６１において同期振動学習値と位置誤差信号（ＰＥＳ）との偏差が求められ、すなわち位置誤差信号ＰＥＳに対して同期振動学習値の符号を反転した値を加えて同期振動補償後の制御量ＰＥＳ＊が求められ、この制御量にしたがって操作量（ＤＡＣ）が求められ、この操作量にしたがってヘッドアクチュエータが駆動されることになる。この結果、磁気ヘッド２０が追従する目標位置信号はハイパスフィルタの通過域における振動成分が除去される。
【００４０】
ここで、同期振動補償を適用しないときの位置誤差（ＰＥＳ）の同期振動の波形を図７（ａ）に示し、平均化処理を３回行ったときの同期振動補償時における位置誤差（ＰＥＳ※の同期振動）に関する波形を図７（ｂ）に示し、同じく平均化処理を３回行ったときの同期振動学習値に関する波形を図７（ｃ）に示す。
【００４１】
図７から、ハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うことで、平均処理回数が３回でも、改善率３０〜５０％とする結果が得られ、同期振動学習値においても、低周波数域における非同期成分の減少に伴って誤推定分が減じており、期待通りの結果が得られることが分かる。
【００４２】
前記実施形態においては、同期振動の学習制御系を構成するに際しては、同期振動学習過程の平均化処理の後段において直線位相特性を有するハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うものについて述べたが、図８に示すように、同期振動学習過程の平均化処理の前段において直線位相特性を有するハイパスフィルタでフィルタ処理を行うことができる。
【００４３】
すなわち、図８に示すように、平均化処理回路５０、５２の前段にフィルタ処理部６０、６２を設けることでも、前記実施形態と同様に平均化処理回数を３回としても、精度の高い同期振動学習値を求めることができる。この場合、平均化処理する前に平均化処理回路に入力される信号の低周波成分がフィルタ処理部６０、６２によってカットされるため、前記実施形態のものよりもモデルブロック５４で行う畳込み積分の整定待ち時間を少なくすることが可能である。
【００４４】
また、同期振動学習制御系を構成するに際しては、図９に示すように、位相補償器４６の手前に回転同期成分抽出回路６４を接続し、回転同期成分抽出回路６４の出力側に逆感度関数モデル６６を接続し、この逆感度関数モデル６６の出力をフィルタ処理部５８に接続する構成を採用することもできる。この場合、求められた位置誤差信号（ＰＥＳ）に対して回転同期成分抽出回路６４において回転同期成分を抽出する。この後、逆感度関数モデル６６において、抽出された回転同期成分に対して、磁気ヘッドのモデルＰ０と操作量から定まる一巡伝達特性に１を加算した伝達特性を用いて畳み込み積分を行って同期振動推定値を求め、この同期振動推定値に対して、フィルタ処理部５８でフィルタ処理を行って同期振動学習値を求める。この場合にも、同期振動推定値ＲＲＯｅｓｔに対してフィルタ処理部５８でハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を行うと、低周波数域の振動成分が除去されるため、回転同期成分抽出回路６４における平均化処理の処理回数を少なくしても、低周波域の非同期成分が除去された精度の高い同期振動学習値を求めることができる。
【００４５】
なお、フィルタ処理部５８を逆感度関数モデル６６の出力側に配置する代わりに、フィルタ処理部５８を回転同期成分抽出回路６４の入力側に配置しても、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、前記各実施形態においては、フィルタ処理部５８、６０、６２において低周波数域の非同期成分を除去するためのフィルタとして、直線位相特性のハイパスフィルタを用いたものについて述べたが、フィルタの入力信号に対してフィルタ処理後の信号を前記フィルタによる遅延時間分過去の値としてストアするフィルタであれば、ハイパスフィルタの代わりに、直線位相特性のバンドパスフィルタを用いたり、あるいは直線位相特性のハイパスフィルタとバンドストップフィルタを用いることもできる。
【００４７】
図１０（ａ）、（ｂ）は、フィルタとしてバンドパスフィルタを用いたときの周波数特性を示す。この場合、同期振動が特に大きい周波数帯域に限定して同期振動を学習することにより、少ない平均回数で同期振動補償効果を得ることが可能になる。さらに、同一シリンダや、同一ヘッドの間で通過域周波数の振動成分の振幅と位相が比較的よく一致している場合には、同じ補償値を共用することが可能になる。
【００４８】
図１１（ａ）、（ｂ）は、フィルタとしてバンドパスとバンドパスストップフィルタを用いたときのフィルタの周波数特性を示す。この場合、特定の周波数において非同期振動が大きく、少ない平均処理では非同期振動成分の影響が除去できない場合には、その周波数帯域の信号をバンドストップパスフィルタにより除去することで、同期振動学習を行わないことにより、平均回数を減じても精度の高い同期振動学習値を得ることが可能である。
【００４９】
以上述べたように、同期振動学習過程の前段または後段において直線位相特性を有するフィルタを用いて低周波数域の振動成分を除去し、さらにフィルタ入力信号に対してフィルタ処理後の信号をフィルタによる遅延時間分過去の値としてストアすることにより、入出力信号の時系列データ間の位相誤差を０とするようにしたため、少ない平均化処理回数でも信号通過帯域の同期振動を位相誤差なく学習し、低周波数域の誤推定を回避することが可能になる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、同期振動学習過程の平均化処理の前段または後段において、位置誤差信号に対してフィルタ処理を施したり、あるいは同期振動推定値に対してフィルタ処理を施したりして同期振動学習値を算出するようにしているため、位置誤差信号に含まれる低周波域の非同期成分を除去することができ、位置誤差信号に対する平均化処理の回数を少なくしても精度の高い同期振動学習値を求めることができ、学習時間短縮により生産設備に対するコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御系の構成図である。
【図２】サーボセクタの構成図である。
【図３】本発明に係る同期振動の学習制御系のブロック構成図である。
【図４】ハイパスフィルタのフィルタ特性図である。
【図５】（ａ）は本発明に係る同期振動推定値のスペクトル波形図、（ｂ）は従来例による同期振動推定値のスペクトル特性図である。
【図６】本発明に係る同期振動補償制御系のブロック構成図である。
【図７】（ａ）は、同期振動補償がないときの位相誤差（ＰＥＳ）の同期振動波形図、（ｂ）は、同期振動補償を行ったときの位相誤差（ＰＥＳ※）の同期振動波形図、（ｃ）は、同期振動補償を行ったときの同期振動学習値の波形図である。
【図８】本発明に係る同期振動学習制御系の第２実施形態を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る同期振動学習制御系の第３実施形態を示すブロック構成図である。
【図１０】バンドパス特性を有するフィルタのフィルタ特性図である。
【図１１】ハイパス特性とバンドパスストップ特性を有するフィルタのフィルタ特性図である。
【符号の説明】
１２ 磁気ディスク
１６ キャリッジ
１８ ヘッド支持ばね
２０ 磁気ヘッド
２４ ヘッド信号増幅器
２６ サーボ信号復調器
２８ ＡＤ変換器
３２ パワーアンプ
３４ ＤＡ変換器
３６ ＭＰＵ
４６ 位相補償器
４７ 減算器
４８ ヘッドアクチュエータ
５０、５２ 平均化処理部
５４ ヘッドアクチュエータのモデルブロック
５６ 加算器
５８、６０、６２ フィルタ処理部
６４ 回転同期成分抽出回路
６６ 逆感度関数発生器
Claims (9)
- 磁気ディスクに対して情報の記録または再生を行う磁気ヘッドと前記磁気ディスクに予め記録された位置情報との相対位置を示す位置信号と前記磁気ヘッドの目標位置との差を示す位置誤差信号を前記磁気ヘッドの再生情報に従って算出する位置誤差信号算出手段と、
前記位置誤差信号を基に操作量を算出する操作量算出手段と、
前記操作量に従って前記磁気ヘッドを所定の位置に位置決めする位置決め制御手段と、
前記位置誤差信号に対してフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理された位置誤差信号に対して平均化処理を行い、前記平均化処理された信号を基に前記磁気ディスクの回転に同期した同期振動成分の推定値を示す同期振動推定値を同期振動学習値として算出する同期振動学習値算出手段とを備え、
前記フィルタ処理手段は、低周波領域の非同期成分を除去するフィルタとして直線位相特性のフィルタを備え、前記フィルタの入力信号に対して、フィルタ処理後の信号を前記フィルタによる遅延時間分過去の値としてストアすることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 磁気ディスクに対して情報の記録または再生を行う磁気ヘッドと前記磁気ディスクに予め記録された位置情報との相対位置を示す位置信号と前記磁気ヘッドの目標位置との差を示す位置誤差信号を前記磁気ヘッドの再生情報に従って算出する位置誤差信号算出手段と、
前記位置誤差信号を基に操作量を算出する操作量算出手段と、
前記操作量に従って前記磁気ヘッドを所定の位置に位置決めする位置決め制御手段と、
前記位置誤差信号に対して平均化処理を行い、前記平均化処理された信号を基に前記磁気ディスクの回転に同期した同期振動成分の推定値を示す同期振動推定値を算出する同期振動推定値算出手段と、
前記同期振動推定値に対してフィルタ処理を施して同期振動学習値を算出するフィルタ処理手段とを備え、
前記フィルタ処理手段は、低周波領域の非同期成分を除去するフィルタとして直線位相特性のフィルタを備え、前記フィルタの入力信号に対して、フィルタ処理後の信号を前記フィルタによる遅延時間分過去の値としてストアすることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項１または２に記載の磁気ディスク装置において、
前記同期振動推定値算出手段は、平均化処理すべき信号として同一セクタの信号に対して平均化処理を行って磁気ディスクの回転に同期した位置誤差信号を求め、この位置誤差信号に対して、前記磁気ヘッドのモデルと前記操作量から定まる逆感度関数モデルによる畳込み積分を行って前記同期振動推定値を算出することを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の磁気ディスク装置において、
前記フィルタ処理手段は、ハイパスフィルタを備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の磁気ディスク装置において、
前記フィルタ処理手段は、バンドパスフィルタを備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の磁気ディスク装置において、
前記フィルタ処理手段は、ハイパスフィルタとバンドストップフィルタとを備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項１、２、３、４、５または６のうちいずれか１項に記載の磁気ディスク装置において、
前記磁気ディスク上に記録された位置情報に近接した位置に対する前記同期振動学習値の記録を前記磁気ヘッドに指令する学習値記録指令手段を備えることを特徴とする磁気ディスク装置。 - 請求項７に記載の磁気ディスク装置において、
前記磁気ヘッドの再生情報から得られた同期振動学習値と前記位置誤差信号との偏差を算出する偏差算出手段を備え、前記操作量算出手段は、前記偏差を同期振動補償後の制御量として操作量を算出することを特徴とする磁気ディスク装置。 - 回転する円板の所定の位置に位置決めする位置決め対象と予め円板上に登録された位置情報との相対位置を表わす位置信号と目標位置との差信号である位置誤差信号を求め、前記位置誤差信号および同期振動学習値に基づいて前記位置決め対象を備えるアクチュエータが前記位置決め対象を位置決めする回転同期振動の制御方法において、
低周波数域の非同期成分を除去する直線位相特性のフィルタにより前記フィルタの入力信号に対してフィルタ処理後の信号を前記フィルタによる遅延時間分過去の値としてストアするフィルタ処理と、前記フィルタ処理の前段または後段での平均化処理とを前記位置誤差信号に行い、同期振動学習値を算出することを特徴とする回転同期振動の制御方法。
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