JP4769141B2 - ヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置およびディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスク装置のヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置及びディスク装置に関し、特に、オブザーバ制御を用いて、外乱（ＮＲＲＯ）による位置ずれを抑制するためのヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置及びディスク装置に関する。

ディスク装置、例えば、磁気ディスク装置や光ディスク装置において、ヘッドを目標トラックに正確に位置決めすることが記録密度向上のために極めて重要である。

この位置決め制御において、外乱が、位置決め精度へ影響することが、知られている。このような外乱を制御系で抑圧するため、従来、図２６乃至図２８の制御系が提案されている。図２６の第１の従来技術は、目標位置ｒと、プラント１０８の現在位置ｙとの位置誤差ｅを演算ブロック１００で演算し、コントローラ１０２に入力し、コントローラ１０２が、位置誤差ｅを低減するような制御量を演算し、プラント１０８を駆動するフィードバック制御系に、並列に、ノッチフィルタの逆特性形態のフィルタ１０４を付与して、位置誤差の特定の周波数近傍の成分（ＲＲＯ成分）を抑圧する（特許文献１参照）。

第２の従来技術は、図２７に示すように、図２６のフィードバックループのコントローラ１０２に直列に、フィルタ１０４を設け、コントローラ１０２の制御量の特定の周波数近傍の成分を抑圧する（非特許文献１参照）。

更に、第３の従来技術は、図２８に示すように、図２６のフィードバックループに、外乱オブザーバと称して、現在位置ｙをブロック１１０で、プラント１０８の伝達関数Ｐで割った値、即ち、位置誤差の２階微分値と，演算ブロック１０６からの指令電流値との差分を、演算ブロック１１２でとり、バンドパスフィルタ（Ｑフィルタとも呼ぶ）１１４を通して、演算ブロック１０６にフィードバックする（非特許文献１参照）。

又、この周期性外乱（ＲＲＯ）であるディスクの偏心に対応するために、偏心推定オブザーバを用いて、偏心を補正する方法が提案されている（例えば、特許文献２または特許文献３）。

このような偏心推定オブザーバは、状態推定ゲインＡ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｌを使用して、実際の位置誤差と、推定した位置誤差との誤差から、アクチュエータの制御値を計算し、次サンプルの状態量（位置、速度、バイアス値、偏心量を計算する。

ここで、推定ゲインＬは、位置推定ゲインＬ１，速度推定ゲインＬ２，バイアス推定ゲインＬ３，偏心推定ゲインＬ４，Ｌ５からなる。そして、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、コントローラ自体の特性であり、Ｌ４，Ｌ５は、周期性外乱である偏心に対する応答特性を示す。
ＵＳＰ ６，４８７，０２８Ｂ１公報 R. J. Bickel and M. Tomizuka, 論文"Disturbance observer based hybrid impedance control"（Proceedings of the American Control Conference 1995, pp.729-733） 特開平７−５００７５号公報 特開２０００−２１１０４号公報

このようなオブザーバを利用して、偏心成分（ＲＲＯ成分）以外の外乱に追従するような位置決め制御が望まれている。即ち、ディスク装置の記録密度の高密度化に伴い、微小な振動によるヘッドの位置決め精度への影響が無視できなくなっている。特に、媒体の振動や、媒体の回転でヘッドが受ける風圧が、ヘッドのＮＲＲＯ（Non Repeatable Run Out）外乱として、無視できなくなり、ヘッドの位置決め精度に影響する。

前述の従来技術の外乱抑圧方法では、偏心補正など、特定の周波数域を選択的に抑圧する補償器を付加する場合に、抑圧域の幅を極めて狭くすることにより、元の制御系の特性に影響を与えず、実装できる。しかしながら、近年の種々の外乱周波数に適応するという要求に対し、抑圧幅を広くとる場合や、パラメータに応じて、抑圧周波数を変更する場合には、元のコントローラの特性に影響を与え、所望の外乱抑圧機能を付加するのが、困難である。

又、従来技術では、１つのオブザーバを設計した後、後から外乱抑圧機能を付与する場合には、制御系全体の特性、例えば、極配置が大きくずれてしまい、オブザーバ全体の再設計が必要となる。即ち、従来は、外乱モデルを決めてから、コントローラと外乱抑圧機能を含めたオブザーバを設計するため、後で、特定の外乱抑圧機能を付与する場合には、全体に影響し、再設計が必要である。このため、抑圧特性を変更する系の構成は、設計での試行錯誤を繰り返す必要があり、極めて困難である。

従って、本発明の目的は、オブザーバの制御特性を損なうことなく、ＮＲＲＯ外乱を抑圧するためのヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置及びディスク装置を提供することにある。

又、本発明の他の目的は、制御特性を損なうことなく、ヘッド位置に応じて、変動するＮＲＲＯ外乱を有効に抑圧して、ヘッドの振動を防止するためのヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置及びディスク装置を提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、オブザーバの制御特性を損なうことなく、ＮＲＲＯ外乱の抑圧特性を変更して、ヘッドの追従性能を向上するためのヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置及びディスク装置を提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、オブザーバの制御特性を損なうことなく、ヘッドが受ける風圧によるＮＲＲＯ外乱の抑圧特性を変更して、ヘッドのリード／ライト特性を改善するためのヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置及びディスク装置を提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、オブザーバの制御特性を損なうことなく、媒体やサスペンションの振動によるＮＲＲＯ外乱の抑圧特性を変更して、ヘッドのリード／ライト特性を改善するためのヘッド位置制御方法、ヘッド位置制御装置及びディスク装置を提供することにある。

本発明のヘッド位置制御方法は、ディスク記憶媒体の所定位置に、アクチュエータによりヘッドを位置決め制御するヘッド位置決め制御方法において、前記ヘッドの目標位置と前記ヘッドから得た現在位置とから位置誤差を演算するステップと、前記位置誤差とオブザーバの推定位置との推定位置誤差を演算するステップと、前記推定位置誤差に従い、前記オブザーバの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算するステップと、前記ヘッドの目標位置に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバに設定して、外乱抑圧周波数を変更するステップとを有する。

又、本発明のディスク装置は、ディスク記憶媒体のデータを少なくとも読み取るヘッドと、前記ディスク記憶媒体の所定位置に、前記ヘッドを位置決めするアクチュエータと、前記ヘッドの目標位置と前記ヘッドから得た現在位置とから位置誤差を演算し、前記位置誤差とオブザーバの推定位置との推定位置誤差を演算し、前記推定位置誤差に従い、前記オブザーバの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算する制御ユニットと、前記ヘッドの目標位置に対応する推定ゲインを格納するテーブルとを有し、前記制御ユニットは、前記テーブルから前記目標位置に対応する前記推定ゲイン引き出し、前記オブザーバに設定して、外乱抑圧周波数を変更する。

又、本発明のヘッド位置制御装置は、ディスク記憶媒体のデータを少なくとも読み取るヘッドを、アクチュエータを制御して、前記ディスク記憶媒体の所定位置に位置決めするヘッド位置制御装置において、前記ヘッドの目標位置と前記ヘッドから得た現在位置とから推定位置誤差を演算し、前記位置誤差とオブザーバの推定位置との推定位置誤差に従い、オブザーバの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算する制御ユニットと、前記ヘッドの目標位置に対応する推定ゲインを格納するテーブルとを有し、前記制御ユニットは、前記テーブルから前記目標位置に対応する前記推定ゲイン引き出し、前記オブザーバに設定して、外乱抑圧周波数を変更する。

更に、本発明は、好ましくは、前記変更ステップは、ＮＲＲＯ（Non Repeatable Run Out）外乱の抑圧周波数特性を変更するステップからなる。

更に、本発明は、好ましくは、前記変更ステップは、前記ヘッドの前記ディスクの半径方向の位置に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバの風外乱の抑圧周波数特性を変更するステップからなる。

更に、本発明は、好ましくは、前記変更ステップは、前記ヘッドの前記ディスク面の位置を示すヘッド番号に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバの抑圧周波数のピークを変更するステップからなる。

更に、本発明は、好ましくは、前記制御値を演算するステップは、コントローラの推定ゲインと、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインとを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を含む前記制御値を演算するステップからなる。

更に、本発明は、好ましくは、前記制御値を演算するステップは、前記推定位置誤差に従い、前記コントローラの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算するステップと、前記推定位置誤差に従い、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値外乱抑圧値を演算するステップと、前記制御値と前記外乱抑圧値とを加算して、前記アクチュエータの駆動値を演算するステップを有する。

更に、本発明は、好ましくは、前記外乱抑圧値を演算するステップは、前記感度関数を、所望の外乱周波数に応じて整形するフィルタの前記分子の零点を極に持つ外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を演算するステップからなる。

更に、本発明は、好ましくは、前記外乱抑圧値を演算するステップは、感度関数を、所望の外乱周波数に応じて整形する１次又は２次のフィルタの前記分子を分母とした外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を演算するステップからなる。

外乱抑圧機能有するオブザーバの推定ゲインを、ヘッドの位置に応じて変更し、外乱抑圧周波数特性を変更するため、ヘッドの半径方向やディスク間の位置に応じて、外乱抑圧特性を最適化でき、高密度化しても、ヘッドの振動を防止でき、位置決め精度を向上できる。

以下、本発明の実施の形態を、ディスク装置、位置決め制御系の第１の実施の形態、位置決め制御系の設計、第１の実施の形態のテーブルの説明、位置決め制御系の第２の実施の形態、他の実施の形態の順で説明するが、本発明は、この実施の形態に限られない。

（ディスク装置）
図１は、本発明の一実施の形態のディスク装置の構成図、図２は、図１の磁気ディスクの位置信号の配置図、図３は、図１及び図２の磁気ディスクの位置信号の構成図、図４は、図１のシーク動作の遷移図、図５は、図１の位置決め制御系のブロック図である。

図１は、ディスク装置として、磁気ディスク装置を示す。図１に示すように、磁気記憶媒体である磁気ディスク４が、スピンドルモータ５の回転軸２に設けられている。スピンドルモータ５は、磁気ディスク４を回転する。アクチュエータ（ＶＣＭ）１は、先端に磁気ヘッド３を備え、磁気ヘッド３を磁気ディスク４の半径方向に移動する。

アクチュエータ１は、回転軸を中心に回転するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）で構成される。図では、磁気ディスク装置に、２枚の磁気ディスク４が搭載され、４つの磁気ヘッド３が、同一のアクチュエータ１で同時に駆動される。

磁気ヘッド３は、リード素子と、ライト素子とからなる。磁気ヘッド３は、スライダに、磁気抵抗（ＭＲ）素子を含むリード素子を積層し、その上にライトコイルを含むライト素子を積層して、構成される。

位置検出回路７は、磁気ヘッド３が読み取った位置信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。リード／ライト（Ｒ／Ｗ）回路１０は、磁気ヘッド３の読み取り及び書込みを制御する。スピンドルモータ（ＳＰＭ）駆動回路８は、スピンドルモータ５を駆動する。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）駆動回路６は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１に駆動電流を供給し、ＶＣＭ１を駆動する。

マイクロコントローラ（ＭＣＵ）１４は、位置検出回路７からのデジタル位置信号から現在位置を検出（復調）し、検出した現在位置と目標位置との誤差に従い、ＶＣＭ駆動指令値を演算する。即ち、位置復調と図５以下で説明する外乱抑圧を含むサーボ制御を行う。リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１３は、ＭＣＵ１４の制御プログラム等を格納する。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２は、ＭＣＵ１４の処理のためのデータ等を格納する。

ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）１１は、サーボ信号のセクタ番号を基準にして，１周内の位置を判断し，データを記録・再生する。バッファ用ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１５は、リードデータやライトデータを一時格納する。ＨＤＣ１１は、ＵＳＢ，ＡＴＡやＳＣＳＩ等のインターフェイスＩＦで、ホストと通信する。バス９は、これらを接続する。

図２に示すように、磁気ディスク４には、外周から内周に渡り、各トラックにサーボ信号（位置信号）１６が、円周方向に等間隔に配置される。尚、各トラックは、複数のセクタで構成され、図２の実線は、サーボ信号１６の記録位置を示す。図３に示すように、位置信号は，サーボマークＳｅｒｖｏ Ｍａｒｋと、トラック番号Ｇｒａｙ Ｃｏｄｅと、インデックスＩｎｄｅｘと、オフセット情報（サーボバースト）ＰｏｓＡ，ＰｏｓＢ，ＰｏｓＣ，ＰｏｓＤとからなる。尚、図３の点線は、トラックセンターを示す。

図３の位置信号をヘッド３で読み取り、トラック番号Ｇｒａｙ Ｃｏｄｅとオフセット情報ＰｏｓＡ，ＰｏｓＢ，ＰｏｓＣ，ＰｏｓＤを使い，磁気ヘッドの半径方向の位置を検出する。さらに、インデックス信号Ｉｎｄｅｘを元にして，磁気ヘッドの円周方向の位置を把握する。

例えば，インデックス信号を検出したときのセクタ番号を０番に設定し、サーボ信号を検出する毎に、カウントアップして、トラックの各セクタのセクタ番号を得る。このサーボ信号のセクタ番号は，データの記録再生を行うときの基準となる。尚、インデックス信号は、１周に１つである、又、インデックス信号の代わりに、セクタ番号を設けることもできる。

図１のＭＣＵ１４は、位置検出回路７を通じて、アクチュエータ１の位置を確認して，サーボ演算し、適切な電流をＶＣＭ１に供給する。即ち、図４に示すように、シーク制御は、コアース制御、整定制御及びフォローイング制御と遷移することで，目標位置まで移動させることができる。いずれも、ヘッドの現在位置を検出する必要がある。

このような，位置を確認するためには，前述の図２のように、磁気ディスク上にサーボ信号を事前に記録しておく。即ち、図３に示したように、サーボ信号の開始位置を示すサーボマーク，トラック番号を表すグレイコード，インデックス信号，オフセットを示すＰｏｓＡ〜ＰｏｓＤといった信号が記録されている。この信号を磁気ヘッドで読み出し、このサーボ信号を、位置検出回路７が、デジタル値に変換する。

図５に示すように、図１のＭＣＵ１４が実行する位置決め制御系は、演算ブロック３０と、外乱抑圧機能を持つコントローラ２０と、目標位置に対応して、外乱抑圧コントローラ２０の内部変数を変更するテーブル２２とを有する。

演算ブロック３０は、ヘッド３が読み取った前述のサーボ情報を復調して得た観測位置ｙ［ｋ］から目標位置ｒを差し引き、実位置誤差ｅｒ［ｋ］を演算する。外乱抑圧コントローラ２０は、内部変数に応じて、実位置誤差から、プラント２６（図１のアクチュエータ１）の制御量を演算し、プラント２６を駆動する。

本発明では、目標位置（ヘッドのシリンダ位置又はヘッド番号）に対応した内部変数を格納するテーブル（変換手段）２２を設け、目標位置に応じて、テーブル２２から外乱抑圧コントローラ２０の外乱抑圧内部変数を変更する構成を有する。即ち、コントローラ２０は、内部変数に応じて、外乱抑圧特性を変更できるように構成され、且つ目標位置に応じて、コントローラ２０の内部変数を変更する変更手段２２を有する。

（位置決め制御系の第１の実施の形態）
図６は、図５の外乱を抑圧する位置決め制御系の第１の実施の形態のブロック図である。この位置決め制御系は、外乱周波数を検出し、外乱を適応制御により、抑圧するためのオブザーバ制御系である。

図６に示すオブザーバは、下記式（１）、（２）、（３）で示されるバイアス補償を含む現在オブザーバである。

即ち、この実施の形態は、コントローラのモデルと外乱モデルを含むオブザーバによる位置決め制御系の例である。図６において、図５で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。図６において、第１の演算ブロック３０は、ヘッド３が読み取った前述のサーボ情報を復調して得た観測位置ｙ［ｋ］から目標位置ｒを差し引き、実位置誤差ｅｒ［ｋ］を演算する。第２の演算ブロック３２は、実位置誤差ｅｒ［ｋ］からオブザーバの推定位置ｘ［ｋ］を差し引き、推定位置誤差ｅ［ｋ］を演算する。

状態推定ブロック３４は、この推定位置誤差ｅ［ｋ］と、内部変数である推定ゲインＬ（Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５）を用いて、推定修正値（式（１）の右辺）を、演算する。そして、加算ブロック３６は、この推定修正値と、遅延ブロック４６から状態量（式（１）の左辺）ｘ［ｋ］，ｖ［ｋ］、ｂ［ｋ］，ｚ１［ｋ］，ｚ２［ｋ］とを加算し、式（１）のように、推定位置ｘ［ｋ］，推定速度ｖ［ｋ］、推定バイアス値ｂ［ｋ］，推定外乱抑圧値ｚ１［ｋ］，ｚ２［ｋ］を得る。尚、式（１）では、推定位置誤差ｅ［ｋ］を、（ｙ［ｋ］−ｘ［ｋ］）で表示する。

この推定値は、第４の演算ブロック３８で、状態フィードバックゲイン（一Ｆａ＝Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５）を乗算され、式（２）のように、アクチュエータ１の駆動値ｕ［ｋ］を得る。一方、加算ブロック３６からの式（１）の推定値は、第５の演算ブロック４２で、推定ゲインＡａ（式（３）の左辺の行列）を乗じられ、第４の演算ブロック３８の駆動値ｕ［ｋ］は、第６の演算ブロック４０で、推定ゲインＢ（式（３）のｕ［ｋ］に乗じる値）を乗じられる。両乗算結果は、加算ブロック４４で、加算され、式（３）の次のサンプルの推定状態量ｘ［ｋ＋１］，ｖ［ｋ＋１］、ｂ［ｋ＋１］，ｚ１［ｋ＋１］，ｚ２［ｋ＋１］を得る。

この次のサンプルの推定状態量は、前述のように、遅延ブロック４６に入力し、状態推定ブロック３４で、推定修正値で、修正される。そして、加算ブロック３６からの式（１）の推定値は、第７の演算ブロック４８で、推定位置ｘ［ｋ］が取り出され、前述の第２の演算ブロック３２に入力する。

一方、目標位置ｒは、変換テーブル２２に入力する。図１７以下で説明するように、変換テーブル２２は、目標位置ｒに対応する、推定ゲインＬ、Ａ行列、フィードバックゲインＦを、格納する。そして、変換テーブル２２は、目標位置ｒに対応する推定ゲインＬ、Ａ行列、フィードバックゲインＦを、引き出し、且つブロック３４，４２，３８に設定する。これにより、オブザーバの外乱抑圧特性を、位置に応じて、変更する。

このオブザーバは、外乱推定ゲインを変更しても、元のコントローラの特性に影響を与えない構成である。以下、その設計手法を説明する。

（位置決め制御系の設計方法）
次に、この外乱モデルを含むオブザーバの設計方法を、図７及び図８を用いて、説明する。

先ず、図７により、第１の設計方法を説明する。

（Ｓ１０）元となるコントローラを、オブザーバ制御にて，設計する。即ち、制御対象のモデルを設定する。

（Ｓ１２）その上で，整形したいフィルタ形状を決める。即ち、整形フィルタの個数と、個々のフィルタの極、零点を設定する。ただし、整形したいフィルタ形状は、１次または２次フィルタで、分子と分母の次数が同一であることが必要である。

（Ｓ１４）次に，整形フィルタの零点を用い、フィルタの分子の式を，分母に持つ外乱モデルを構成する。

（Ｓ１６）この外乱モデルを、ステップＳ１０のオブザーバのモデルに付加する。この外乱モデルを付加することは，感度関数の零点を指定することになる。

（Ｓ１８）次に，オブザーバ制御系全体の極を指定する。この極は，元々の設計で用いていた極と，整形するためのフィルタの極とを含めたものである。即ち、整形フィルタの極を含めて、拡大モデル（全体モデル）の極配置を行い、オブザーバの推定ゲインＬ１〜Ｌ５，Ａ行列を設計する。

（Ｓ２０）制御対象モデルのみの極配置を行い、状態フィードバックゲインＦを設計する。

（Ｓ２２）状態フィードバックゲインに外乱モデルの出力ゲインを付加し、統合モデルのフィードバックゲインを設計する。このようにして外乱モデルを含むオブザーバを設計する。

即ち、本発明では、位置外乱や外部の振動、打撃を抑圧する性能を、感度関数や加速度外乱特性により、判断する。このため、感度関数や加速度外乱特性の形状を設計することにより、所望の外乱抑圧機能を付与する。

以下、例を挙げて設計手順を説明する。先ず、アクチュエータ１を２重積分モデルとしたときの、オブザーバ制御系は、次式（４）のアナログ式で示される。

式（４）において、ｓは、ラプラス演算子、ｘは、推定位置、ｖは、推定速度、ｙは、現在位置、ｒは、目標位置、Ｌ１，Ｌ２は、各々位置、速度の推定ゲイン、ｕは、駆動電流、Ｂｌ／ｍは、アクチュエータ１の力定数である。

次に、この制御系は、１／（１＋ＣＰ）の感度関数を持つが、この感度関数に対して、外乱抑圧を、次式（５）の1次フィルタで定義し、この1次フィルタで感度関数を、整形する。

即ち、このフィルタを与えた時の感度関数は、１／（１＋ＣＰ）に、式（５）を乗じた形状となる。

このとき、外乱モデルとして、上記（５）式のフィルタの分子を、分母として持つとなる下記式（６）の伝達関数のモデルをオブザーバに実装する。

一方、式（５）のフィルタの分母（ω２）は、極配置に用いる。

この外乱モデルを式（４）のオブザーバに実装することにより、式（４）から、次式（７）が得られる。

上記の式（７）のｂは、外乱推定値であり、ここでは、定常バイアス推定値のパラメータで示している。式（７）において、オブザーバの推定ゲインＬ１，Ｌ２，Ｌ３を設計するには、式（４）の元のオブザーバの設計に用いた極とともに，式（５）の整形フィルタの極（分母）：−ω2を指定する。

また，式（７）において、フィードバックゲインは、（Ｆｘ，Ｆｖ）のみ設計する。外乱モデルは、可観測ではあるが、可制御ではないため，外乱モデルのフィードバックゲインは変更できない。外乱モデルとしてオブザーバの推定ゲイン設計に用いたものと同じものを指定することになる。式（７）では、外乱モデルのフィードバックゲイン（出力ゲイン）は、Ｋ＝ｍ／Ｂｌである。

このように、元となるコントローラをオブザーバ制御で設計し、抑圧する外乱周波数に応じた整形したいフィルタ形状を決める。ここで、整形フィルタは、１次又は2次のフィルタであり、分子と分母の次数が同一であることが必要である。

フィルタの分子と分母の次数が異なる場合には、例えば、分母の次数が、分子の次数より大きい場合（ω１／（ｓ＋ω２））には、このフィルタの周波数特性は、高域程、ゲインが低下し、元の感度関数に乗じた場合には、元の感度関数（即ち、コントローラの特性）が、大幅に変わってしまうからである。

そして、フィルタの分子の式を、分母に持つ外乱モデルを構成し、オブザーバのモデルに付加する（式（７））。この外乱モデルを付加することは、感度関数の零点を指定することになる。

次に、前述のように、オブザーバ制御系全体の極を指定する。この極は、元のコントローラのモデルで用いた極と、整形するためのフィルタの極（−ω２）を含めたものとなる。

換言すれば、外乱抑圧のため、導入したい周波数特性を、整形フィルタで定義し、整形フィルタの分子の式を分母に持つ外乱モデルを構成し、元のオブザーバのモデルに付加する。これにより、外乱抑圧機能を、抑圧幅を広くとる場合や高い周波数域の外乱を抑圧する場合でも、元のコントローラの特性に影響を与えず、実装できる。

又、１つのオブザーバを設計した後、後から外乱抑圧機能を付与する場合でも、制御系全体の特性のずれが小さく、オブザーバ全体の再設計も必要ない。

次に，整形フィルタを、2次フィルタとした場合を、説明する。2次フィルタとして，下記（８）式で定義する。

前述のように、外乱モデルは、整形フィルタの分子の式を分母に持つため、次式（９）で表される。

次に、この外乱モデルを、元のコントローラのオブザーバ（式（４））に実装する方法として３通りの方法が考えられる。

第1の方法は、式（７）と同様に、式（９）の外乱モデルをそのまま実装する。即ち、２次フィルタのため、外乱の状態推定量をｚ１，ｚ２とし、外乱の推定ゲインをＬ３，Ｌ４とすると、式（１０）で表される。

次に、第２の方法は、ω１の二乗の項を、分散させ、式（１０）を変形して、式（１１）を得る。

第３の方法は、式（１１）のω１の符号を反転したものであり、式（１２）で表される。

いずれの方法を採用しても、設計が可能になる。第２の方法及び第３の方法は、特にデジタル制御系へ上記モデルを変換したときに有効である。即ち、２つの状態変数ｚ１，ｚ２のバランスがとれ，２つの状態変数用のオブザーバの推定ゲインＬ３、Ｌ４の大きさが離れすぎずに、実装できる。

このときに，極は、式（８）の整形フィルタの極（式（８）の分母＝０から導かれる）と，もとのオブザーバ制御系の設計に用いた極とをあわせて，指定して、推定ゲインＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の値を設計する。

更に、この２次フィルタ整形と、従来の定常バイアス推定とをあわせたオブザーバ制御系は、次式（１３）で表される。

このように，最初に整形したいフィルタ形状を考えた上で，外乱モデルをオブザーバに付加し，設計することが可能になる。したがって，元々の外乱モデルの物理的応答特性に拘束されることなく，自由な形状の整形が可能になった。

図７は、アナログ設計における説明であった。一方，デジタル制御系を設計するには、図８の設計フローに従う。

図８において、図７で示したステップと同一のステップは、同一の記号で示してある。図８に示すように、ステップＳ１６で、外乱モデルをアナログ空間にてモデル化して拡大モデルを構成する。次に，ステップＳ３０で、拡大モデルをデジタル空間に変換した（離散化した）後、ステップＳ１８の極配置を、デジタル空間で指定する。

更に、２次フィルタの特性を外乱モデルとして持つ場合に、拡大モデルを離散系に変換すると，オブザーバの推定ゲインを設計するためのＡ行列の中に、外乱モデルの２変数ｚ１，ｚ２ともに、アクチュエータ１に影響を与える形となってしまう。

そこで，外乱モデルの一方の変数のみが、アクチュエータ１に影響を及ぼすように、具体的には、アナログ設計と同じ変数のみが、アクチュエータ１に影響を及ぼすように修正する。即ち、離散化した後、ステップＳ３２で、拡大モデルを修正する。

具体的に説明すると、２次フィルタを使用した式（１１）の形のアナログモデルを離散化（所謂、ｚ変換して、ＳＩ単位に変換）すると、次式（１４）の形になる。

式（１４）において、ｚは、Ｚ変換子、Ｔは、サンプリング周期である。ここで，着目すべきは、Ａ行列であるＡ１３，Ａ１４，Ａ２３，Ａ２４である。離散化しただけでは、Ａ１４，Ａ２４は，いずれも「０」にはならない。即ち、オブザーバの推定ゲインを設計するためのＡ行列の中に、外乱モデルの２変数ｚ１，ｚ２ともに、アクチュエータ１に影響を与える形となってしまう。

そこで，アナログモデルを離散化した上で，さらに、Ａ行列中の外乱モデルの状態変数ｚ１，ｚ２が、アクチュエータ１に影響を与える係数を置換する。

式（１４）の例では、Ａ行列を、下記式（１５）のように、修正する。

また，デジタル制御系においては，距離の単位がトラック，電流値は最大電流を「１」と正規化，さらに、速度や加速度も秒ではなく、サンプル周波数で正規化することも必要になる．
同様にして、式（１３）のアナログ形式のオブザーバを、現在オブザーバの形式に変換すると、前述の式（１）、（２）、（３）となり、図６の構成が得られる。

このように，最初に整形したいフィルタ形状を考えた上で，外乱モデルをオブザーバに付加し，設計することが可能になる。したがって，オブザーバは、元々の外乱モデルの物理的応答特性に拘束されることなく，自由な形状の整形が可能になった。

次に、具体的な構成例を説明する。図９及び図１２は、本発明の第1の実施例の説明図であり、図９は、整形フィルタの特性図、図１０は、開ループ特性図、図１１は、感度関数の特性図、図１２は、加速度外乱特性図である。

図９乃至図１２は、１６００Ｈｚをノッチ状に抑圧する例である。このような高域を抑圧する必要性は、ディスク媒体の振動や、ヘッドサスペンションの振動により、高域の周波数が外乱として、印加される場合である。特に、ディスク媒体の回転数が高速化すると、トラック密度が高い装置では、このような高域の周波数外乱による影響が顕著である。

このような高域では、コントローラにノッチフィルタの逆特性を直列に挿入しても、実現が難しい。又、位相特性で明らかなように、下げた後上げるという特性を実現するには、フィルタ係数の調整に試行錯誤が必要となる。

本実施の形態では、図９に示すように、特定周波数のみを抑圧する整形フィルタを設計する。この整形フィルタは、式（８）で示した２次フィルタで設計する。式（８）において、ω１＝２π＊１６００，ω２＝ω１、ζ１＝０．０２５、ζ２＝０．０５としたものである。

この整形フィルタの周波数特性については、図９の上段に、周波数対ゲイン特性、下段に周波数対位相特性に示すように、ゲインは、１６００Ｈｚ付近で抑圧され、位相は、１６００Ｈｚ付近で、一旦下がり、その後上がる特性である。

このように設計された整形フィルタを用いて、前述のオブザーバを構成する。この時のオブザーバで構成される制御系の開ループ特性については、図１０の上段に、周波数対ゲイン特性、下段に周波数対位相特性に示すように、ゲインを、１６００Ｈｚで下げ、位相を１６００Ｈｚ付近で上げる操作を行う。

このため、制御系の感度関数については、図１１の周波数対ゲイン特性に示すように、ゲインは、１６００Ｈｚ付近で抑圧される。又、制御系の加速度外乱特性についても、図１２の周波数対ゲイン特性に示すように、ゲインは、１６００Ｈｚ付近で抑圧される。

図１３及び図１６は、本発明の第２の実施例の説明図であり、図１３は、整形フィルタの特性図、図１４は、開ループ特性図、図１５は、感度関数の特性図、図１６は、加速度外乱特性図である。

図１３乃至図１６は、低域を一律に抑圧する例である。このような低域を一律に抑圧する必要性は、ディスク媒体の偏心に加え、ディスク媒体のインナーとアウターとの風圧による影響がある場合である。特に、低域の外部振動成分は多く存在し、その影響が顕著である。このような低域の抑圧幅を広くすることは、従来のオブザーバでは、実現が難しい。

本実施の形態では、図１３に示すように、低域を広範囲で抑圧する整形フィルタを設計する。この整形フィルタは、式（８）で示した２次フィルタで設計する。式（８）において、ω１＝２π＊２００，ω２＝2π＊４００、ζ１＝０．５、ζ２＝０．５としたものである。

この整形フィルタの周波数特性については、図１３の上段に、周波数対ゲイン特性、下段に周波数対位相特性に示すように、ゲインは、低域の下限（１００Ｈｚ）を越えると徐々に増加し、低域の上限（ここでは、５００Ｈｚ近傍）でほぼ一定となり、位相は、低域の下限（１００Ｈｚ）から低域の上限（ここでは、５００Ｈｚ近傍）の間で山を形成する特性である。

このように設計された整形フィルタを用いて、前述のオブザーバを構成する。この時のオブザーバで構成される制御系の開ループ特性については、図１４の上段に、周波数対ゲイン特性、下段に周波数対位相特性の太線に示すように、ゲインを、低域で上げ、位相を低域付近で上げる操作を行う。

このため、制御系の感度関数については、図１５の周波数対ゲイン特性の太線に示すように、ゲインは、低域付近で抑圧される。又、制御系の加速度外乱特性についても、図１６の周波数対ゲイン特性の太線に示すように、ゲインは、低域で抑圧される。

この実施例のように、従来困難であった高域の抑圧や、低域の広い幅の外乱抑圧オブザーバを容易に実現できる。

（第１の実施の形態のテーブルの説明）
図１７は、本発明の一実施例の説明図、図１８は、その周波数対ＮＲＲＯパワーの関係図である。図１７に示すように、矢印Ｂ方向に回転するディスク４に対し、ヘッド３は、アクチュエータにより、ディスク４の半径方向に移動する。ディスク４は、その回転により、風を発生し、その風は、ヘッド３に外乱として、影響する。即ち、ディスク４のインナー側の風圧ＷＩとアウター側の風圧ＷＯとで異なり、ヘッド位置による風外乱の増減がある。ヘッド３が、ディスク４の内周側に位置するときには，アクチュエータ１が受ける風の影響が大きくなる。これは，低い周波数成分にあらわれる。

次に，ヘッド３を支持するサスペンションや、ディスク４は、振動している。この振動は、位置誤差として観測され、回転周波数には同期しないＮＲＲＯとして現れ、各ヘッドにより、特性は異なる。

これらのＮＲＲＯの様子を図示すると，おおむね、図１８のように示される。図１８に示すように、ＮＲＲＯパワーは、風外乱により、低周波域で、インナー側のＮＲＲＯ（点線）は、アウター側のＮＲＲＯ（実線）より大きい。

又、図１８に示すように、サスペンションやディスク４の振動も、ヘッド毎に、変化する。即ち、ピーク状のＮＲＲＯのピークの変化や周波数の変化として表れ、点線は、第１のヘッド、実線は第２のヘッドを示す。

このような問題に対応するために，本発明は、ヘッド番号やトラック位置（即ち、目標位置）に応じて、コントローラの周波数特性を最適化し、変化した外乱を抑圧する。このため、目標位置に応じて、コントローラの周波数特性パラメータを格納するテーブル２２を設け、コントローラの周波数特性を変更する。

図１９は、低域の風外乱を、位置に応じて抑圧するためのテーブル２２の構成例を示す図、図２０は、その開ループ特性図、図２１は、その感度関数の特性図である。

まず、低域の風外乱を抑圧する例として、図１８に示すように、インナー側が、アウター側より、ＮＲＲＯパワーが大きいとし、ＮＲＲＯに対するインナー側の低域ゲインを、アウター側の低域ゲインより落とす。先ず、整形フィルタとして、式（８）の２次モデルを使う。そして、アウター側のモデルを、モデル１とし、インナー側のモデルをモデル２とし、式（８）のパラメータを、下記のように、設定する。

モデル１ ζ1=ζ2=0.5, ω1=2π・100, ω2=2π・300
モデル２ ζ1=ζ2=0.5, ω1=2π・100, ω2=2π・400
この場合のテーブル２２の内容は、図１９のようになる。ここでは、モデル１と２の式（８）の分子を同じとしている（ζ1, ω1）としたため、Ａ行列は一致しており、ゲインＦも共通であるが、推定ゲインＬが、インナー及びアウターで異なる。即ち、Ａ行列およびＦは共通とし、Ｌのみが値を違えることで，図１８の低域ゲインの増減に対応できる。

この推定ゲインＬによる開ループ特性および感度関数は、図２０及び図２１に示される。図２０及び図２１において、細線が、モデル１（アウター側），太線がモデル２（インナー側）である。

詳細に説明すると、前述の整形フィルタを用いて、前述のオブザーバを構成する。この時のオブザーバで構成される制御系の開ループ特性を、図１４と同様に、図２０の上段の、周波数対ゲイン特性図、下段の周波数対位相特性図に示す。開ループ特性では、モデル１の細線より、モデル２の太線の場合には、ゲインが、低域で大きくなっている。

このため、制御系の感度関数については、図１５と同様に、図２１の周波数対ゲイン特性の太線（モデル２：インナー側）、細線（モデル１：アウター側）に示すように、ゲインは、低域付近で、アウター側よりインナー側がより抑圧される。

従って、図１９に示すように、テーブル２２に、インナー及びアウターの推定ゲインを格納し、目標位置ｒにより、テーブル２２を参照して、目標位置ｒが、インナーかアウターかにより、いずれかの対応ゲインを、オブザーバに設定することにより、図１８に示した低域の風外乱を抑圧する図２０、図２１の周波数特性をオブザーバに設定することができる。

次に、高域のヘッドの振動を防止する例を説明する。図１８に示したように、ＮＲＲＯに対する第１のヘッドと第２のヘッドの周波数が異なる場合に、第１のヘッドと第２のヘッドの抑圧周波数を変える。先ず、整形フィルタとして、式（８）の２次モデルを使う。そして、第１のヘッドのモデルを、モデル１とし、第２のヘッドのモデルをモデル２とし、式（８）のパラメータを、下記のように、設定する。

モデル１ ζ1=0.01 ζ2=0.1, ω1=2π・1500, ω2=2π・1500
モデル２ ζ1=0.015 ζ2=0.15, ω1=2π・1200, ω2=2π・1200
この場合のテーブル２２の内容は、図２２のようになる。ここでは、モデル１（第１のヘッド）の抑圧周波数を１５００Ｈｚ，モデル２（第２のヘッド）の抑圧周波数を１２００Ｈｚとして、異なる抑圧周波数を設定しているため、ゲインＦは共通であるが、推定ゲインＬとＡ行列が、第１のヘッドと第２のヘッドとで異なる。即ち、Ｆは共通とし、行列Ａと推定ゲインＬの値を違えることで，図１８の高域の周波数の変化に対応できる。

この推定ゲインＬ及び行列Ａによる開ループ特性および感度関数は、図２３及び図２４に示される。図２３及び図２４において、細線が、モデル１（第１のヘッド），太線がモデル２（第２のヘッド）である。

詳細に説明すると、前述の整形フィルタを用いて、前述のオブザーバを構成する。この時のオブザーバで構成される制御系の開ループ特性を、図１４と同様に、図２３の上段の、周波数対ゲイン特性図、下段の周波数対位相特性図に示す。開ループ特性では、モデル１（第１のヘッド）の細線より、モデル２（第２のヘッド）の太線の場合には、抑圧周波数のピークが、低くなっている。

このため、制御系の感度関数については、図１５と同様に、図２３の周波数対ゲイン特性の太線（モデル２：第２のヘッド）、細線（モデル１：第１のヘッド）に示すように、抑圧周波数は、第２のヘッドの方が、第１のヘッドより低くなり、低い周波数で抑圧される。

従って、図２２に示すように、テーブル２２に、第１のヘッド及び第２のヘッドの推定ゲインＬ，行列Ａを格納し、目標位置ｒ（ここでは、ヘッド番号）により、テーブル２２を参照して、目標位置（ヘッド番号）ｒが、第１のヘッドか第２のヘッドかにより、いずれかの対応ゲイン、行列Ａを、オブザーバに設定することにより、図１８に示した高域の異なるＮＲＲＯのピーク周波数を抑圧するような、図２３、図２４の周波数特性をオブザーバに設定することができる。

（位置決め制御系の第２の実施の形態）
図２５は、図１のＭＣＵ１４が実行する外乱を抑圧する位置決め制御系の第２の実施の形態のブロック図である。この位置決め制御系は、外乱を適応制御により、抑圧するためのオブザーバ制御系であり、図６の外乱モデルを、コントローラから分離して、実装した適応制御系である。

図２５において、図６で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。このオブザーバは、外乱モデルを分離可能な構成に設計した場合であり、式（１）、（２）、（３）を変形して、下記式（１６）、（１７）、（１８）、（１９）、（２０）で表したものである。

即ち、式（１６）乃至式（２０）と式（１）乃至（３）を比較すると、式（３）のコントローラのモデルを独立させたものが、式（１９）であり、外乱モデル５０を分離した式が、式（２０）となる。又、式（１６）と式（１）は、同じであるが、式（１９）と式（２０）を分離したため、式（３）の出力式は、式（１７）と式（１８）に分離される。

図２５で説明すると、この実施の形態は、コントローラのモデルから外乱モデル５０を分離した適応制御系の例である。図２５において、第１の演算ブロック３０は、ヘッド３が読み取った前述のサーボ情報を復調して得た観測位置ｙ［ｋ］から目標位置ｒを差し引き、実位置誤差ｅｒ［ｋ］を演算する。第２の演算ブロック３２は、実位置誤差ｅｒ［ｋ］からオブザーバの推定位置ｘ［ｋ］を差し引き、推定位置誤差ｅ［ｋ］を演算する。

コントローラモデルでは、この推定位置誤差ｅ［ｋ］は、状態推定ブロック３４に入力され、コントローラの推定ゲインＬａ（Ｌ１，Ｌ２）を用いて、推定修正値（式（１６）の右辺）が、演算される。そして、遅延ブロック４６から状態量（式（１６）の左辺）ｘ［ｋ］，ｖ［ｋ］と加算ブロック３６で加算され、式（１６）のように、推定位置ｘ［ｋ］，推定速度ｖ［ｋ］を得る。尚、式（１６）では、推定位置誤差ｅ［ｋ］を、（ｙ［ｋ］−ｘ［ｋ］）で表示する。

この推定値のｘ［ｋ］，ｖ［ｋ］は、第４の演算ブロック３８で、状態フィードバックゲイン（一Ｆａ＝Ｆ１，Ｆ２）を乗算され、式（１７）のように、アクチュエータ１の第１の駆動値ｕ［ｋ］を得る。一方、加算ブロック３６からの式（１）の推定値ｘ［ｋ］，ｖ［ｋ］は、第５の演算ブロック４２で、推定ゲインＡａ（式（１９）の２×２の（１，０）の行列）を乗じられ、第４の演算ブロック３８の駆動値ｕ［ｋ］は、第６の演算ブロック４０で、推定ゲインＢａ（式（１９）のｕ［ｋ］に乗じる値）を乗じられる。両乗算結果は、加算ブロック４４で、加算され、式（１９）の次のサンプルの推定状態量ｘ［ｋ＋１］，ｖ［ｋ＋１］を得る。

この次のサンプルの推定状態量は、前述のように、遅延ブロック４６に入力し、状態推定ブロック３４で、推定修正値で、修正される。そして、加算ブロック３６からの式（１６）の推定値は、第７の演算ブロック４８で、推定位置ｘ［ｋ］が取り出され、前述の第２の演算ブロック３２に入力する。

一方、外乱モデル５０では、推定位置誤差ｅ［ｋ］が、外乱の状態推定ブロック５１に入力され、推定ゲインＬｄ１（Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５）を用いて、推定修正値（式（１６）の右辺）が、演算される。そして、遅延ブロック５２から状態量（式（１６）の左辺）と、加算ブロック５６で加算され、式（１６）のように、推定バイアス値ｂ［ｋ］，推定外乱抑圧値ｚ１［ｋ］，ｚ２［ｋ］を得る。

この推定値ｂ［ｋ］，ｚ１［ｋ］，ｚ２［ｋ］は、第８の演算ブロック５８で、状態フィードバックゲイン（Ｆｄ１＝Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５）を乗算され、式（１８）のように、アクチュエータ１の外乱抑圧駆動値を得る。一方、加算ブロック５６からの式（１６）の推定値のｂ［ｋ］，ｚ１［ｋ］，ｚ２［ｋ］は、第９の演算ブロック５４で、推定ゲインＡｄ１（式（２０）のｂ［ｋ］のゲイン及び２×２のＡ行列のゲイン）を乗じられ、遅延ブロック５２に入力し、次のサンプルの推定値ｂ［ｋ＋１］，ｚ１［ｋ＋１］，ｚ２［ｋ＋１］を得る。

そして、加算ブロック６０で、駆動値ｕ［ｋ］に、外乱抑圧駆動値を差し引き、式（１８）の出力駆動値ｕｏｕｔ［ｋ］を得る。

即ち、推定ゲインＬを、コントローラモデルと外乱モデルで分離し、且つフィードバックゲインＦを、コントローラモデルと外乱モデルで分離し、コントローラモデルと外乱モデルを分離して、設計する。

この例でも、図６乃至図２４で示したように、各外乱モデルを整形フィルタで設計して、同様に、拡大モデルを設計し、同様に、テーブル２２により、ヘッド位置に応じて、推定ゲインＬ，行列Ａ，フィードバックゲインを変更して、周波数特性を位置に応じて、最適化する。

（他の実施の形態）
前述の実施の形態では、外乱オブザーバ制御を、磁気ディスク装置のヘッド位置決め装置の適用の例で説明したが、光ディスク装置等の他のディスク装置にも適用できる。又、図１９の例では、位置を、インナーとアウターに分類しているが、ディスクの半径方向の３つ以上の領域（ゾーン）に分類して、外乱抑圧周波数特性をテーブル２２に設定しても良い。

同様に、図２２の例では、１台の装置に２つのヘッドを搭載する例で説明したが、３つ以上のヘッドを搭載する場合には、各ヘッドの外乱抑圧周波数特性をテーブル２２に設定しても良い。更に、図２２のものと、図１９のものを組み合わせることもできる。

更に、外乱周波数の数は、必要に応じて、適宜採用でき、それに応じて、外乱モデルの数も適宜採用できる。同様に、２次フィルタで実施例を説明したが、１次フィルタや、１次フィルタと２次フィルタの組み合わせを、必要な抑圧周波数に応じて、使用することもできる。

以上、本発明を、実施の形態で説明したが、本発明は、その趣旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これを本発明の範囲から排除するものではない。

（付記１）ディスク記憶媒体の所定位置に、アクチュエータによりヘッドを位置決め制御するヘッド位置決め制御方法において、前記ヘッドの目標位置と前記ヘッドから得た現在位置とから位置誤差を演算するステップと、前記位置誤差とオブザーバの推定位置との推定位置誤差を演算するステップと、前記推定位置誤差に従い、前記オブザーバの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算するステップと、前記ヘッドの目標位置に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバに設定して、外乱抑圧周波数を変更するステップとを有することを特徴とするヘッド位置決め制御方法。

（付記２）前記変更ステップは、ＮＲＲＯ（Non Repeatable Run Out）外乱の抑圧周波数特性を変更するステップからなることを特徴とする付記１のヘッド位置決め制御方法。

（付記３）前記変更ステップは、前記ヘッドの前記ディスクの半径方向の位置に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバの風外乱の抑圧周波数特性を変更するステップからなることを特徴とする付記２のヘッド位置決め制御方法。

（付記４）前記変更ステップは、前記ヘッドの前記ディスク面の位置を示すヘッド番号に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバの抑圧周波数のピークを変更するステップからなることを特徴とする付記２のヘッド位置決め制御方法。

（付記５）前記制御値を演算するステップは、コントローラの推定ゲインと、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインとを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を含む前記制御値を演算するステップからなることを特徴とする付記１のヘッド位置決め制御方法。

（付記６）前記制御値を演算するステップは、前記推定位置誤差に従い、前記コントローラの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算するステップと、前記推定位置誤差に従い、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値外乱抑圧値を演算するステップと、前記制御値と前記外乱抑圧値とを加算して、前記アクチュエータの駆動値を演算するステップを有することを特徴とする付記５のヘッド位置決め制御方法。

（付記７）前記外乱抑圧値を演算するステップは、前記感度関数を、所望の外乱周波数に応じて整形するフィルタの前記分子の零点を極に持つ外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を演算するステップからなることを特徴とする付記６のヘッド位置決め制御方法。

（付記８）前記外乱抑圧値を演算するステップは、感度関数を、所望の外乱周波数に応じて整形する１次又は２次のフィルタの前記分子を分母とした外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を演算するステップからなることを特徴とする付記６のヘッド位置決め制御方法。

（付記９）ディスク記憶媒体のデータを少なくとも読み取るヘッドと、前記ディスク記憶媒体の所定位置に、前記ヘッドを位置決めするアクチュエータと、前記ヘッドの目標位置と前記ヘッドから得た現在位置とから位置誤差を演算し、前記位置誤差とオブザーバの推定位置との推定位置誤差を演算し、前記推定位置誤差に従い、前記オブザーバの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算する制御ユニットと、前記ヘッドの目標位置に対応する推定ゲインを格納するテーブルとを有し、前記制御ユニットは、前記テーブルから前記目標位置に対応する前記推定ゲイン引き出し、前記オブザーバに設定して、外乱抑圧周波数を変更することを特徴とするディスク装置。

（付記１０）前記制御ユニットは、前記オブザーバのＮＲＲＯ（Non Repeatable Run Out）外乱の抑圧周波数特性を変更することを特徴とする付記９のディスク装置。

（付記１１）前記制御ユニットは、前記ヘッドの前記ディスクの半径方向の位置に対応する推定ゲインを前記テーブルから引き出し、前記オブザーバの風外乱の抑圧周波数特性を変更することを特徴とする付記１０のディスク装置。

（付記１２）前記制御ユニットは、前記ヘッドの前記ディスク面の位置を示すヘッド番号に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバの抑圧周波数のピークを変更することを特徴とする付記１０のディスク装置。

（付記１３）前記制御ユニットは、コントローラの推定ゲインと、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインとを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を含む前記制御値を演算することを特徴とする付記９のディスク装置。

（付記１４）前記制御ユニットは、前記推定位置誤差に従い、前記コントローラの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算し、前記推定位置誤差に従い、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値外乱抑圧値を演算し、前記制御値と前記外乱抑圧値とを加算して、前記アクチュエータの駆動値を演算することを特徴とする付記１３のディスク装置。

（付記１５）前記制御ユニットは、前記感度関数を、所望の外乱周波数に応じて整形するフィルタの前記分子の零点を極に持つ外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を演算することを特徴とする付記１４のディスク装置。

（付記１６）前記制御ユニットは、感度関数を、所望の外乱周波数に応じて整形する１次又は２次のフィルタの前記分子を分母とした外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を演算することを特徴とする付記１４のディスク装置。

（付記１７）ディスク記憶媒体のデータを少なくとも読み取るヘッドを、アクチュエータを制御して、前記ディスク記憶媒体の所定位置に位置決めするヘッド位置制御装置において、前記ヘッドの目標位置と前記ヘッドから得た現在位置とから推定位置誤差を演算し、前記位置誤差とオブザーバの推定位置との推定位置誤差に従い、オブザーバの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算する制御ユニットと、前記ヘッドの目標位置に対応する推定ゲインを格納するテーブルとを有し、前記制御ユニットは、前記テーブルから前記目標位置に対応する前記推定ゲイン引き出し、前記オブザーバに設定して、外乱抑圧周波数を変更することを特徴とするヘッド位置制御装置。

（付記１８）前記制御ユニットは、前記オブザーバのＮＲＲＯ（Non Repeatable Run Out）外乱の抑圧周波数特性を変更することを特徴とする付記１７のヘッド位置制御装置。

（付記１９）前記制御ユニットは、前記ヘッドの前記ディスクの半径方向の位置に対応する推定ゲインを前記テーブルから引き出し、前記オブザーバの風外乱の抑圧周波数特性を変更することを特徴とする付記１８のヘッド位置制御装置。

（付記２０）前記制御ユニットは、前記ヘッドの前記ディスク面の位置を示すヘッド番号に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバの抑圧周波数のピークを変更することを特徴とする付記１８のヘッド位置制御装置。

（付記２１）前記制御ユニットは、コントローラの推定ゲインと、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインとを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を含む前記制御値を演算することを特徴とする付記１７のヘッド位置制御装置。

（付記２２）前記制御ユニットは、前記推定位置誤差に従い、前記コントローラの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算し、前記推定位置誤差に従い、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値外乱抑圧値を演算し、前記制御値と前記外乱抑圧値とを加算して、前記アクチュエータの駆動値を演算することを特徴とする付記２のヘッド位置制御装置。

（付記２３）前記制御ユニットは、前記感度関数を、所望の外乱周波数に応じて整形するフィルタの前記分子の零点を極に持つ外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を演算することを特徴とする付記２１のヘッド位置制御装置。

（付記２４）前記制御ユニットは、感度関数を、所望の外乱周波数に応じて整形する１次又は２次のフィルタの前記分子を分母とした外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を演算することを特徴とする付記２１のヘッド位置制御装置。

外乱抑圧機能有するオブザーバの推定ゲインを、ヘッドの位置に応じて変更し、外乱抑圧周波数特性を変更するため、ヘッドの半径方向やディスク間の位置に応じて、外乱抑圧特性を最適化でき、高密度化しても、ヘッドの振動を防止でき、位置決め精度を向上できる。

本発明の一実施形態を示すディスク装置の構成図である。 図１のディスクの位置信号の説明図である。 図２の位置信号の詳細説明図である。 図１のシーク制御の遷移図である。 本発明の位置決め制御系のブロック図である。 本発明の位置決め制御系の第１の実施の形態のブロック図である。 図６の外乱オブザーバのアナログ設計手順の説明図である。 図６の外乱オブザーバのデジタル設計手順の説明図である。 図６の実施の形態の第１の実施例の整形フィルタの特性図である。 図６の実施の形態の第１の実施例の開ループ特性図である。 図６の実施の形態の第１の実施例の感度関数の特性図である。 図６の実施の形態の第１の実施例の加速度外乱特性図である。 図６の実施の形態の第２の実施例の整形フィルタの特性図である。 図６の実施の形態の第２の実施例の開ループ特性図である。 図６の実施の形態の第２の実施例の感度関数の特性図である。 図６の実施の形態の第２の実施例の加速度外乱特性図である。 図６の実施の形態の外乱抑圧周波数特性の変更のための説明図である。 図１７のＮＲＲＯ特性の説明図である。 図６の実施の形態のテーブルの説明図である。 図１９のテーブルの開ループ特性図である。 図１９の実施の形態の感度関数の特性図である。 図６の実施の形態の他のテーブルの説明図である。 図２２のテーブルの開ループ特性図である。 図２２の実施の形態の感度関数の特性図である。 本発明の第２の実施の形態の位置決め制御系のブロック図である。 第１の従来技術の説明図である。 第２の従来技術の説明図である。 第３の従来技術の説明図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
２ スピンドルモータの回転軸
３ ヘッド
４ ディスク
５ スピンドルモータ
６ アクチュエータのＶＣＭ駆動回路
７ 位置復調回路
８ スピンドルモータの駆動回路
９ バス
１０ データの記録再生回路
１１ ハードディスクコントローラ
１２ ＭＣＵのＲＡＭ
１３ ＭＣＵのＲＯＭ
１４ マイクロコントローラユニット
１５ ハードディスクコントローラのＲＡＭ
１６ 位置信号
５０ 外乱オブザーバ

Claims (10)

1. ディスク記憶媒体の所定位置に、アクチュエータによりヘッドを位置決め制御するヘッド位置決め制御方法において、
   前記ヘッドの目標位置と前記ヘッドから得た現在位置とから位置誤差を演算するステップと、
   前記位置誤差とオブザーバの推定位置との推定位置誤差を演算するステップと、
   前記推定位置誤差に従い、前記オブザーバの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算するステップと、
   前記ヘッドの目標位置に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバに設定して、外乱抑圧周波数を変更するステップとを有する
   ことを特徴とするヘッド位置決め制御方法。
2. 前記変更ステップは、ＮＲＲＯ（Non Repeatable Run Out）外乱の抑圧周波数特性を変更するステップからなる
   ことを特徴とする請求項１のヘッド位置決め制御方法。
3. 前記変更ステップは、前記ヘッドの前記ディスクの半径方向の位置に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバの風外乱の抑圧周波数特性を変更するステップからなる
   ことを特徴とする請求項２のヘッド位置決め制御方法。
4. ディスク記憶媒体のデータを少なくとも読み取るヘッドと、
   前記ディスク記憶媒体の所定位置に、前記ヘッドを位置決めするアクチュエータと、
   前記ヘッドの目標位置と前記ヘッドから得た現在位置とから位置誤差を演算し、前記位置誤差とオブザーバの推定位置との推定位置誤差を演算し、前記推定位置誤差に従い、前記オブザーバの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算する制御ユニットと、
   前記ヘッドの目標位置に対応する推定ゲインを格納するテーブルとを有し、
   前記制御ユニットは、前記テーブルから前記目標位置に対応する前記推定ゲイン引き出し、前記オブザーバに設定して、外乱抑圧周波数を変更する
   ことを特徴とするディスク装置。
5. 前記制御ユニットは、前記オブザーバのＮＲＲＯ（Non Repeatable Run Out）外乱の抑圧周波数特性を変更する
   ことを特徴とする請求項４のディスク装置。
6. 前記制御ユニットは、コントローラの推定ゲインと、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインとを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値を含む前記制御値を演算する
   ことを特徴とする請求項４のディスク装置。
7. 前記制御ユニットは、前記推定位置誤差に従い、前記コントローラの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算し、前記推定位置誤差に従い、感度関数を整形する分母と分子の次数が同一のフィルタの前記分子を分母とした伝達関数で定義された外乱モデルの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの外乱抑圧値外乱抑圧値を演算し、前記制御値と前記外乱抑圧値とを加算して、前記アクチュエータの駆動値を演算する
   ことを特徴とする請求項６のディスク装置。
8. ディスク記憶媒体のデータを少なくとも読み取るヘッドを、アクチュエータを制御して、前記ディスク記憶媒体の所定位置に位置決めするヘッド位置制御装置において、
   前記ヘッドの目標位置と前記ヘッドから得た現在位置とから推定位置誤差を演算し、前記位置誤差とオブザーバの推定位置との推定位置誤差に従い、オブザーバの推定ゲインを用いて、状態情報を生成し、前記状態情報から前記アクチュエータの制御値を演算する制御ユニットと、
   前記ヘッドの目標位置に対応する推定ゲインを格納するテーブルとを有し、
   前記制御ユニットは、前記テーブルから前記目標位置に対応する前記推定ゲイン引き出し、前記オブザーバに設定して、外乱抑圧周波数を変更する
   ことを特徴とするヘッド位置制御装置。
9. 前記制御ユニットは、前記オブザーバのＮＲＲＯ（Non Repeatable Run Out）外乱の抑圧周波数特性を変更する
   ことを特徴とする請求項８のヘッド位置制御装置。
10. 前記制御ユニットは、前記ヘッドの前記ディスク面の位置を示すヘッド番号に対応する推定ゲインをテーブルから引き出し、前記オブザーバの抑圧周波数のピークを変更する
    ことを特徴とする請求項９のヘッド位置制御装置。

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