JPH04255972A - ヘッド位置決め適応制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置や磁気
ディスク装置のヘッド位置決め適応制御装置およびその
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディスク装置、例えば磁気ディス
ク装置のヘッド位置決め制御系は、磁気ヘッドの現在ト
ラックと目標トラックとの差に応じて複数の制御系を切
り換えて行うものとなっている。制御系の各補償器は比
例要素、位相進み要素、位相進み遅れ要素などで構成さ
れ、制御対象の動特性をもとに試行錯誤的に最適決定さ
れる。制御系の切り換えは、現在トラックと目標トラッ
クとの差が大のときには、その差に対応した目標速度に
基づく速度制御系による制御を行い、ヘッドが目標トラ
ックに近づくと、今度は現在トラックと目標トラックと
の差に基づく位置制御系による制御が行われる。これは
、高速にかつ高精度に目標トラックへの位置決めを行わ
せるために有効な方法である。

【０００３】しかし、磁気ディスク装置のヘッド位置決
め機構系のループゲインは、環境条件、動作条件によっ
て変動し、しかも事前にその変動分を正確に把握する事
ができない場合が多い。

【０００４】例えば、温度や湿度の変化、ディスク装置
の置き方など、環境条件によってヘッド位置決め機構系
のループゲインは装置間で変動する。

【０００５】そして、装置製造に伴う部品の許容誤差や
組立の際のばらつき、磁気ヘッドのトラック移動に伴う
ボイスコイルモータの力定数の変化、磁気ヘッドの質量
やコア幅やギャップ幅の個体差に伴う位置検出器のゲイ
ンのばらつき、アナログディジタル変換器およびディジ
タルアナログ変換器のゲインのばらつき、位置制御系に
よってヘッドをトラック上に追従させている際の位置検
出器ゲインと速度制御系によってヘッドを高速に移動さ
せている際の位置検出器ゲインの違い、など動作条件に
よってヘッド位置決め機構系のループゲインはトラック
間および制御系間で変動する。さらに、ヘッド位置決め
機構系のループゲインは、経時的変化を受ける。

【０００６】ヘッド位置決め機構系のループゲインの変
動により、速度制御系が最適設計からずれるため、高速
のヘッドの移動が行われない。さらに、速度制御系から
位置制御系に切り換わる際のヘッド速度やヘッド位置が
ばらつき、位置制御系において過渡振動や収束時間の遅
れがみられる。したがって、同じ距離の移動にもかかわ
らず、最適設計によるアクセス時間と機構系のループゲ
イン変動時のアクセス時間とでは異なり、アクセス時間
の低下が問題となっている。

【０００７】また、ヘッド位置決め機構系のループゲイ
ンの変動により、位置制御系が最適設計からずれるため
、位置制御系のヘッドのトラック追従時においてヘッド
の位置決め精度の低下が問題となっている。

【０００８】従来、これらの問題の一部を解決するため
に、ディスク装置のヘッド位置決め機構のループゲイン
の変動を補償する手法がいくつか提案されている。特に
、機構系のループゲインの変動分を自動推定する適応制
御を用いた手法は、例えば、特開昭６３−２３２８０　
号公報に示されている。そこでは、制御対象であるディ
スク装置のヘッド位置決め機構系のループゲインを速度
制御実行中に自動推定し、その推定結果に基づいて速度
制御系と位置制御系の補償要素を調整する設計法が記載
されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、速度制御の加速段階中の１データと減速段
階中の１データのわずか２回の制御信号と位置信号より
ヘッド位置決め機構系のループゲインの推定値を計算し
ているため、ヘッド位置決め機構系のおおまかな推定値
しか得られず、トラック間および制御系間のヘッド位置
決め機構系のループゲインのばらつきを小さくすること
はできなかった。

【００１０】本発明の目的は、ディスク装置間、トラッ
ク間および制御系間のヘッド位置決め機構系のループゲ
インのばらつきを高精度に推定し、それを補償するヘッ
ド位置決め適応制御装置およびその方法を提供すること
で、アクセス時間の短縮と位置決め精度の向上を図るこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ディスク上のヘッドの位
置を検出する手段と、ヘッドの目標位置発生手段と、目
標位置と検出位置との差に基づきヘッドを位置制御する
位置制御系と、目標位置と検出位置との差が所定以上の
とき、ヘッドの速度制御を行う速度制御系と、位置制御
系の利得と速度制御系の利得を推定し、推定値を各制御
系に設定する適応同定手段とを有するヘッド位置決め適
応制御装置において、前記適応同定手段は、前記利得の
推定に際し位置制御系を利用し、位置制御系の前記目標
位置を、前記ヘッドを高速に動かす大振幅の第１の信号
より得て速度制御系の利得を推定し、前記ヘッドを低速
に動かす小振幅の第２の信号より得て位置制御系の利得
を推定するようにしたものである。

【００１２】

【作用】本発明のヘッド位置決め適応制御装置により、
目標位置発生手段から出力される波形の振幅を変化させ
ることで、位置制御系と速度制御系の各々のヘッド位置
決め機構系のループゲインの推定が可能となり、制御系
間のゲインのばらつきを補償することができる。

【００１３】また、目標位置発生手段から出力される正
弦波の中心トラックを移動させることで、ディスクのト
ラック全域にまたがるヘッド位置決め機構系のループゲ
インの推定が可能となり、トラック間のゲインのばらつ
きを補償することができる。

【００１４】さらに、ヘッド位置決め制御中、ヘッドの
トラック移動に伴いゲイン変換手段が先に推定し記憶し
たヘッド位置決め機構系のループゲインを呼び出し、逐
次各制御系のループゲインを最適に設定するため、量産
されるディスク装置のトラック間、ディスク間、制御系
間のヘッド位置決め機構系のループゲインのばらつきの
補償が可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により詳細に
説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例である磁気ディ
スクのヘッド位置決め適応制御装置を示すブロック線図
である。具体的説明に入る前に、図１を用いて本発明の
基本的な構成を示す。

【００１７】図１の閉ループ制御系において、ヘッド位
置決め機構系のループゲインは、ディジタルアナログ（
ＤＡ）変換器７、パワーアンプ６、アクチュエータ５，
１７、位置検出器８、アナログディジタル（ＡＤ）変換
器９のゲインの積で表現される。

【００１８】ヘッド位置決め機構系のループゲインの推
定は、電源投入後および一定時間毎に実行される。マイ
クロプロセッサシステム１４は、サンプル制御信号とサ
ンプル位置信号をもとに修正適応同定器２７により機構
系のループゲインの推定を行う。この時、目標位置発生
器１８は、目標トラックを中心に所要の振幅を有する正
弦波を発生し、その振幅を大きくすることで速度制御器
２０で制御される機構系のループゲインの値を推定し、
その振幅を小さくすることで位置制御器１９で制御され
る機構系のループゲインの値の推定を行う。次に、ゲイ
ンテーブル２６に目標トラックとそこで推定した値を格
納し、目標トラックを順次移動して同様の操作をあらか
じめ指定した代表トラックについて行う。

【００１９】一方、情報をアクセスするためのヘッド位
置決め制御は、従来通りに目標位置発生器１８を目標の
トラックに設定し、速度制御器２０による速度制御から
、位置制御器１９による位置制御に切り換えることで目
標のトラックにヘッドの位置決めを行う。ただし、ヘッ
ドのトラック通過毎に、先に推定した機構系のループゲ
インをゲインテーブル２６から呼び出し、ゲイン変換器
２９により最適な制御系のループゲインに変換して、速
度制御器と位置制御器の可変利得増幅器を逐次設定して
いく。

【００２０】このようにして、量産されるディスク装置
のトラック間、ディスク間、制御系間にヘッド位置決め
機構系のループゲインのばらつきがあっても、その全て
のばらつきの推定を行いそれを記憶するため、常にその
推定値に基づいて最適な制御系に補償することができ、
ヘッドの高精度位置決めと高速アクセスの達成が可能と
なる。

【００２１】（制御装置のハードウエア構成）図２は、
本発明のディジタル位置決め適応制御装置を実現するハ
ードウエアの構成図である。

【００２２】図２において、スピンドルモータ１で駆動
される軸には、複数枚のディスク２が取り付けられてお
り、このディスク２上にヘッド３が設けられている。こ
のヘッド３は、ヘッド支持系４により支持され、ヘッド
支持系４は、アクチュエータ５に固定されている。アク
チュエータ５は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）から成
り、その移動や温度、湿度の変化に伴い力定数が変化す
る。アクチュエータ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ったり
書き込んだりする。ヘッド３の移動は、多くのトラック
を横切る速度制御系（シーク制御系）から目標値手前で
位置制御系へ切り換わり目標トラック上を追従する（フ
ォロイング制御系）。

【００２３】この例では、全てのディスクのトラック上
に間欠的にサーボ情報が記録されており、このサーボ情
報をヘッド３で読み取る。ヘッド３の質量やコアの幅や
ギャップの幅は、個々のヘッドでばらつきがある。この
ばらつきは読み出されたサーボ情報の振幅に影響をあた
えるため、これは位置検出器８のゲイン変動である。

【００２４】また、ロータリー型アクチュエータの場合
、通常、アクチュエータ５の回転中心からヘッド３まで
の距離は全てのヘッドに対し一定だが、ディスク間隔を
狭くするために、ディスク面の上側と下側に対応するヘ
ッド支持部をずらしてアクチュエータに取り付ける方法
もとられている。この場合は、使用ヘッドにより位置検
出器８のゲインが各ヘッドにおいて異なる。

【００２５】さらに、速度制御系においては、ヘッドが
短時間に多くのトラックを横切るため位置検出器８のゲ
インの影響を受けず、逆に位置制御系では、位置検出器
８のゲインの影響を直接受ける。すなわち、速度制御系
と位置制御系の位置検出器８のゲインは異なる。

【００２６】読み出されたサーボ情報は、位置検出器８
において位置信号に変換される。この位置信号をアナロ
グディジタル（ＡＤ）変換器９でサンプル位置信号に変
換し、この位置信号と目標位置信号との偏差が零となる
ようにマイクロプロセッサシステム１４内の速度制御器
と位置制御器を順に実行し、サンプル制御信号を発生す
る。このサンプル制御信号をディジタルアナログ（ＤＡ
）変換器７によりアナログ信号に変換し、パワーアンプ
６で増幅しアクチュエータ５に電流を入力し、アクチュ
エータ５を移動させる。

【００２７】修正適応同定器２７は、マイクロプロセッ
サシステム１４内で実現され前記サンプル位置信号およ
び前記サンプル制御信号の修正した信号をもとにして、
ＤＡ変換器７からパワーアンプ６、アクチュエータ５、
ヘッド支持系４、ヘッド３、位置検出器８およびアナロ
グディジタル（ＡＤ）変換器９までの機構系のループゲ
インの推定を行う。マイクロプロセッサシステム１４は
、マイクロプロセッサ１１がバスライン１０を介して、
ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１２および読み
だし専用メモリ（ＲＯＭ）１３に接続されている。 コマンド発生器１５は、マイクロプロセッサ１１に対し
任意のトラックへ移動するようにというコマンドを発生
する。

【００２８】（制御対象のモデル化）以下では、図１を
用いヘッド位置決め機構系のモデル化を説明する。

【００２９】ブロック１７内のｓはラプラス演算子を表
し、しがたって、１／ｓ２は二重積分である。図におい
て、サンプル制御信号からサンプル位置信号までの離散
時間伝達関数表現は、サンプリング時間をＴとすると次
式となる。ｚ￣１は、遅延演算子である。

【００３０】

【数１】

【００３１】ここで、図１に用いられている記号の物理
的意味と単位は次の通りである。

【００３２】 ｙ（ｋ）：サンプル位置信号　　（Ｖ）ｕ（ｋ）：サン
プル制御信号　　（Ｖ）Ｍ：ヘッドおよびヘッド支持系
の等価質量　　（ｋｇ）ｋＤＡ：ディジタルアナログ（
ＤＡ）変換器のゲイン　　（−） ｋＡ：パワーアンプのゲイン　　（Ａ／Ｖ）ｋＦ（ｙ）
：アクチュエータの力定数　　（Ｎ／Ａ）ｋＰ（ｙ）：
位置検出器のゲイン　　（Ｖ／ｍ）ｋＡＤ：ＡＤ変換器
のゲイン　　（−）上記パラメータは、量産される個々
のディスク装置間で異なり、また、環境条件や動作条件
によって変動する。 さらに、経時的な変化を受ける。特に、アクチュエータ
の力定数ｋＦ（ｙ）と位置検出ゲインｋＰ（ｙ）は、サ
ンプル位置信号ｙ（ｋ）により変動するため、ヘッド位
置決め機構系のループゲインｂ（ｙ）　は図５の様にヘ
ッドのトラック位置に関して変動するパラメータとなる
。

【００３３】また、（制御装置のハードウエア構成）の
項で述べたように、ヘッド支持系のアクチュエータの取
り付け方によっては、図６のようなゲイン変動になる。 ここで、図５と図６は、それぞれ同一装置の第一ヘッド
、第二ヘッドとする。

【００３４】さらに、同じく（制御装置のハードウエア
構成の）項で述べたように、位置検出器ゲインｋＰ（ｙ
）は、速度制御時と位置制御時で異なるため、ヘッド位
置決め機構系のループゲインｂ（ｙ）　は、制御系間で
切替わるパラメータとなる。

【００３５】（修正適応同定器の構成）以下では、図１
の修正適応同定器２７内のブロック線図を基にして、上
記のヘッド位置決め機構系のループゲインを高精度に推
定する修正適応同定器の詳細のアルゴリズムを説明する
。図１のマイクロプロセッサシステム１４内のブロック
線図は、図２のマイクロプロセッサシステム１４内で実
現されるソフトウエアの各要素を表したものである。

【００３６】まず、補償器２４について説明する。ディ
スク装置のヘッド支持系４は、各種の共振モードをもち
、さらに位置信号には雑音が存在する。すなわち、サン
プル位置信号は、高周波成分の不確定要素を含むため何
らかの方法でこれを修正する必要がある。ここでは、サ
ンプル位置信号ｙ（ｋ）とサンプル制御信号ｕ（ｋ）に
ローパス補償を施すことでこれを解決する。

【００３７】補償器２４は、ローパス補償で構成され、
以下の式で補償する。

【００３８】 ｙｆ（ｋ）＝ｆ（ｋ）ｙ（ｋ）　　　　　　　　　・・
・・・・・　（式３）ｕｆ（ｋ）＝ｆ（ｋ）ｕ（ｋ）　
　　　　　　　　・・・・・・・（式４）ただし、

【００３９】

【数２】

【００４０】ローパス補償器数５は、従来から知られて
いるように信号の高周波成分の不確定要素をカットする
役割がある。式５のローパス補償器の設計法に関しては
、例えば、Ｉ．Ｄ．ランダウと富塚「適応制御システム
の理論と実際」（オーム社、１９８１年）に解説されて
いる。

【００４１】次に、本発明では、以下の条件のもと修正
された信号を用いた適応同定器を構成する。これは、ヘ
ッド位置決め機構系のループゲインのトラック間のばら
つきを推定するためである。

【００４２】条件１：機構系のループゲインｂ（ｙ）　
が一定値ｂｙ　とみなせる範囲でサンプル位置信号ｙ（
ｋ）を制御すること。

【００４３】以下では、ｂｙ　の推定方法について述べ
る。ただし、あるディスク上のトラック全域における機
構系のループゲインの推定値ｂｈ（ｙ）の作成と条件１
の達成法は後の（ヘッド位置決め適応制御系の構成の）
項で詳細に述べる。条件１より、ループゲインが一定の
機構系についてまとめた以下の別表現を得る。

【００４４】 　　　ｙｆ（ｋ）＝ｂｙ（ｕｆ（ｋ−１）＋ｕｆ（ｋ−
２））　　　　　　　　　　　　＋（２ｙｆ（ｋ−１）
−ｙｆ（ｋ−２））　　　　　　　　　＝θζ（ｋ）＋
η（ｋ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・・・・・　（式６） ただし、 　　　　　　　θ＝ｂｙ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・
・・・・　（式７）　　　　ζ（ｋ）＝ｕｆ（ｋ−１）
＋ｕｆ（ｋ−２）　　　　　　　　　　　　　　　　　
　・・・・・・　（式８）　　　　η（ｋ）＝２ｙｆ（
ｋ−１）−ｙｆ（ｋ−２）　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・・　（式９） 今、未知パラメータθを推定するために、式６に対して
次式の同定モデル２２を構成する。

【００４５】 　　　　ｙｈ（ｋ）＝θｈ（ｋ−１）ζ（ｋ）＋η（ｋ
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　
（式１０） 　　ここで、同定器誤差をε（ｋ）を次の様に定める。

【００４６】 　　　ε（ｋ）＝ｙｆ（ｋ）−ｙｈ（ｋ）　　　　　　
　　＝［θ−θｈ（ｋ−１）］ζ（ｋ）　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　・・・　（式１１） このとき、適応調整器２３として次のアルゴリズムを用
いてパラメータの更新を行う。

【００４７】

【数３】

【００４８】

【数４】

【００４９】ただし、 ０＜λ１（ｋ）≦１　　　　　　　　　　　　・・・・
・・　（式１４）０≦λ２（ｋ）＜２　　　　　　　　
　　　　・・・・・・　（式１５）Г（０）＞０　　　
　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・　（式１６
）である。

【００５０】式１２から式１６までの調整則は、一般化
された形のもので、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を適当に定
めることにより種々の具体的なアルゴリズムを設定する
ことができる。これは、以下のように設定される。

【００５１】・λ１（ｋ）＝１，λ２（ｋ）＝０とする
と、Г（ｋ）＝Г（０）となる固定ゲインアルゴリズム
となる。・λ１（ｋ）＝１，λ２（ｋ）＜２とすると、
Г（ｋ）≦Г（ｋ−１）となる漸減ゲインアルゴリズム
とな　　る。

【００５２】・λ１（ｋ）＝１，λ２（ｋ）＝１とする
と、最小二乗法アルゴリズムとなる。これは、区間［０
　　ｋ］で蓄積されたデータに対して同定器誤差の二乗
ε２（ｋ）が最小となるようにパラメータを調整する調
整則である。

【００５３】・λ１（ｋ）＜１，λ２（ｋ）＜２とする
と、重み付き最小二乗法となる。これは、過去のデータ
に重みを掛けて、過去の情報を指数関数的に忘却させる
調整則である。　　ここでは、機構系のループゲインｂ
ｙ　の推定を最小二乗法アルゴリズムを用いて行う。こ
の理由は、最小二乗法アルゴリズムは推定パラメータが
時不変で一定値の場合の推定に特に優れているためであ
り、機構系のループゲインの推定には有効であるからで
ある。

【００５４】このとき

【００５５】

【数５】

【００５６】が保証される。すなわち、推定値θｈ（ｋ
）が機構系のループゲインｂｙ　に収束する。

【００５７】ここで、式２０の成立を保証するためには
、以下の条件が必要となる。この条件の達成法は、後の
（ヘッド位置決め適応制御系の構成の）項で詳細に述べ
る。

【００５８】条件２：サンプル制御信号ｕ（ｋ）が持続
的に励振していること。

【００５９】図３は、修正適応同定器の計算手順を示す
フローチャートである。次に、以上述べてきた修正適応
同定器の計算ルーチンを図を用いて説明する。

【００６０】まず、機構系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Г
（０）を決定する（ステップ３０１）。ここでは、θｈ
（０）＝０，Г（０）＝１００と設定し、収束速度を上
げることにする。次に、アナログディジタル　　　（Ａ
Ｄ）変換器９からサンプル位置信号ｙ（ｋ）を取り込み
、上記条件１、条件２を満たすサンプル制御信号ｕ（ｋ
）を作成する（ステップ３０２）。この後、式３のｙｆ
（ｋ）と式４のｕｆ（ｋ）の計算を行う（ステップ３０
３）。この値を基にして、式８のζ（ｋ）と式９のη（
ｋ）の計算（ステップ３０４）、式１０の　　ｙｈ（ｋ
）の計算（ステップ３０５）、式１１のε（ｋ）の計算
（ステップ３０６）を順に行う。そして、式１２の　　
θｈ（ｋ）を計算し機構系のループゲインの推定値を求
め（ステップ３０７）、式１３のГ（ｋ）を更新した後
（ステップ３０８）、ステップを繰り上げて（ステップ
３１０）、ステップ３０２からステップ３１０の計算を
繰り返し実行する。このフローの終了は、ステップ数ｋ
が一定ステップＭＡＸＳＴＥＰ以上であり、かつ同定器
誤差ε（ｋ）が一定値ＭＩＮＥＲＲＯＲ以下となった時
である（ステップ３０９）。その時の機構系のループゲ
インの推定値θｈ（ｋ）をＥＳＴＩとしてゲインテーブ
ル２６に格納し（ステップ３１１）、ルーチンを終了す
る。

【００６１】また、推定パラメータが、ほぼ一定値とな
ってから推定値を数個サンプルし、その値の平均値をＥ
ＳＴＩとしてゲインテーブル２６に格納してもよい。

【００６２】（ヘッド位置決め適応制御系の構成）まず
、図１のブロック線図を用い、修正適応同定器２７以外
のヘッド位置決め適応制御系の個々のブロックの構成法
について説明する。

【００６３】調整可能なループゲイン増幅器を有する速
度制御器２０は、機構系のループゲイン推定時には働か
ず、ヘッド位置決め制御時に働き、多くのトラックを短
時間で横切る速度制御が行われる。その制御方法は、目
標速度発生器３１で出力される目標速度信号と、速度検
出器１６で推定される速度信号との偏差をゲインｇｖ倍
する比例補償からなる。ここで、ゲインｇｖ　が、調整
可能な可変利得増幅器となる。

【００６４】一方、調整可能な可変利得増幅器を有する
位置制御器１９は、機構系のループゲイン推定時とヘッ
ド位置決め制御時に働き、目標位置発生器１８の出力信
号に追従する位置制御が行われる。その制御方法は、目
標位置発生器１８の出力信号ｖ（ｋ）とサンプル位置信
号ｙ（ｋ）との偏差信号の位相を補償する位相進み遅れ
補償からなる。この補償器の構成は、離散時間伝達関数
を用いた入出力表現として次式の形に記述できる。

【００６５】

【数６】

【００６６】ここで、ｚ￣１は遅延演算子を表し、ｐ１
，ｐ２，ｒ０，ｒ１，ｒ２　は位置制御器の周波数特性
を表す定数で、ｇｐ　が調整可能な可変利得増幅値とな
る。

【００６７】目標位置発生器１８は、機構系のループゲ
イン推定時には、（修正適応同定器の構成）の項で述べ
た条件１と条件２を満たすために、ここでは、目標トラ
ックＴＴＲを中心にして一定な振幅ＡＴＲを有する以下
の正弦波ｖ（ｋ）を出力する。

【００６８】 　　　　ｖ（ｋ）＝ＴＴＲ＋ＡＴＲ・ｓｉｎωｋ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　・・・　（式２３） ここで、正弦波の周波数ωは、位置制御系の開ループ特
性のゼロクロス周波数付近に設定するのが望ましい。

【００６９】一方、目標位置発生器１８は、トラック上
のデータを読み書きする位置制御時には、一定値の目標
トラックを発生しヘッドを目標トラック上に追従させる
。

【００７０】ゲイン変換器２９は、ヘッド位置決め制御
時の速度制御中と位置制御中に働き、使用するヘッドお
よびヘッドのトラック通過に伴い、機構系のループゲイ
ン推定時に推定された対応するヘッドおよびトラックの
機構系のループゲインの推定値をゲインテーブル２６か
ら逐次読み出す。そして、その値をもとに速度制御中は
速度制御器２０の可変ゲインｇｖ　を、位置制御中は位
置制御器１９の可変ゲインｇｐ　を次式に従いヘッドの
トラック通過に伴い逐次設定する。

【００７１】

【数７】

【００７２】ここで、ＥＳＴＩｖとＥＳＴＩｐは、それ
ぞれ修正適応同定器２７で推定されゲインテーブルに格
納された、位置制御系と速度制御系の機構系のループゲ
インの推定値である。また、ＧＯＰＥＮｖとＧＯＰＥＮ
ｐは、それぞれ位置制御系と速度制御系のループゲイン
に機構系のループゲインを掛け合わせた開ループ制御系
のゲインである。この開ループゲインは、設計者が、与
えられた仕様（減衰特性と速応性と定常特性）を満たす
ように事前に最適決定しておく。これにより、トラック
間の機構系のループゲインの変動によりヘッド位置決め
制御器の開ループ特性が最適決定値からずれたとしても
、式２４と式２５の変換をヘッドのトラック通過に伴い
逐次設定することにより、常に位置決め制御器の開ルー
プ特性は最適設計された値に修正される。

【００７３】次に、図４を用い電源投入後に実行される
修正適応同定器２７の動作手順を示すヘッド位置決め適
応制御シーケンスのフローを説明する。このシーケンス
は、電源投入後の動作手順について説明してあるが、一
定時間毎にシーケンスを実行することもできる。

【００７４】ここでは、ディスク２のトラック数は１０
００トラックとして説明する。機構系のループゲインの
値は、ディスク２の各トラックごとに変化するだけでな
く、各ディスク間でも異なっていることは今まで述べて
きた。電源投入後のヘッド位置決め適応制御シーケンス
は、修正適応同定器２７を働かせ、あるディスク２上の
複数のトラックと他の複数のディスク２に対し機構系の
ループゲインを推定する手段を与える。なお、ここでは
一例として５０トラックおきに速度制御系の機構系のル
ープゲインと位置制御系の機構系のループゲインを推定
する方法を示す。ただし、他の複数のディスクに対する
機構系のループゲインの推定手段は、他の複数のヘッド
に対しヘッド位置決め適応制御シーケンスを順に実行す
ることで実現できるため特に詳細のフローはここでは示
さない。

【００７５】電源投入後、スピンドルモータ１が一定回
転速度に達し、正常動作開始状態まで待つ　　（ステッ
プ４００）。ここで、ソフトウエアスイッチ３０をＯＮ
状態にして、出荷前にあらかじめゲインＲＯＭ２８内に
用意されている位置制御系の機構系のループゲインの標
準値をゲインテーブル２６にＥＳＴＩｐ　として書き込
む（ステップ４０１）。次に、修正適応同定器２７の実
行回数ｎｕｍを零にクリアし（ステップ４０２）、ソフ
トウエアスイッチ２１を位置制御器１９側とする（ステ
ップ４０３）。

【００７６】まず、位置制御系の機構系のループゲイン
の推定が行われる。ソフトウエアスイッチ　　２５をゲ
イン変換器２９側とし（ステップ４０４）、式２５を計
算し、ｇｐを位置制御器１９にセットする（ステップ４
０５）。 目標位置発生器１８の目標トラック　　ＴＴＲに（　　
５０×ｎｕｍ）トラックをセットし、振幅ＡＴＲに０．
５トラックをセットする（ステップ４０６）。この振幅
は、位置検出器８の影響を直接受けるように、１トラッ
ク以下が望ましい。これにより、この目標位置発生器１
８の出力信号ｖ（ｋ）に追従する制御信号を位置制御器
１９が発生し、この値と位置信号を基にして修正適応同
定器ルーチンが実行される（ステップ４０７）。得られ
た推定値をＥＳＴＩｐ　とし、目標トラックＴＴＲに対
応づけてゲインテーブル２６に格納する（ステップ４０
８）。

【００７７】次に、速度制御系の機構系のループゲイン
の推定が行われる。高精度の推定を行うには、速度制御
系の動作中に修正適応同定器を実行し、速度信号を基に
速度制御系の機構系のループゲインを推定する必要があ
る。しかし、速度制御は制御信号の飽和があり、線形性
が保たれなくなるため正しい推定値を得ることができな
い。そこで、ここでは、目標位置発生器１８の正弦波信
号の振幅を大きくすることで、位置検出器８の影響を減
少させ、速度制御器２０で制御した時の機構系のループ
ゲインの値とみなし、その値を推定する。その推定法は
、まず、目標位置発生器１８の目標トラックＴＴＲに（
５０×ｎｕｍ＋２５）トラックをセットし、振幅ＡＴＲ
に２５トラックをセットする（ステップ４１０）。ただ
し、振幅の大きさは、条件１を満足するように設定する
必要がある。先と同様に、修正適応同定器ルーチンを働
かせ（ステップ４１１）、得られた推定値をＥＳＴＩｖ
　とし、目標トラックＴＴＲに対応づけてゲインテーブ
ル２６に格納する（ステップ４１２）。

【００７８】そして、ｎｕｍを１つ繰り上げて（ステッ
プ４１３）、ステップ４０４からステップ４１３の計算
を繰り返し実行する。このフローの終了は、ｎｕｍが２
０以上となった時である（ステップ４０９）。最後に、
以上得られた位置制御系と速度制御系の機構系のループ
ゲインの推定値をトラック間で補間し、トラック全域に
おけるパラメータの推定値を求め、ゲインテーブル２６
内に記憶させる（ステップ４１４）。そして、マイクロ
プロセッサ１１は、コマンド発生器１５に対し、動作完
了を報告し、コマンド入力待ち状態となる。

【００７９】図７は、機構系のループゲイン推定時に用
いる目標位置発生器１８の出力ｖ（ｋ）の波形図である
。

【００８０】なお、上述した実施例では、磁気ディスク
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。

【００８１】また、上述した実施例では、速度制御系と
位置制御系の２つの制御系を切り替えてヘッドを位置決
めする制御系となっているが、本発明は制御系の数を限
定するものではない。

【００８２】さらに、状態量を推定する状態推定器の内
部モデルや外力量を推定する外力推定器の内部モデルを
本発明を用いて推定することも可能である。また、速度
制御系から位置制御系へ切り換える際の初期値を設定す
る初期値設定器の内部モデルを本発明を用いて推定する
ことも可能である。

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば、各ディスク円板の位置
制御系と速度制御系の機構系のループゲインの値を複数
のトラックおきに高精度に自動推定が可能となり、この
推定値をもとにヘッド位置決め制御系を最適に補償する
ことができる。これにより、量産されるディスク装置の
トラック間、ディスク間、制御系間のヘッド位置決め機
構系のループゲインのばらつきを補償でき、位置決め精
度の向上とアクセク時間の短縮が可能となる。

【００８４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示すヘッド位置決め適応制御系のブロ
ック線図である。

【図２】本発明の一実施例を示す磁気ディスク装置のハ
ードウエアのブロック線図である。

【図３】本発明を示す修正適応同定器の計算手順を説明
するためのフローチャートである。

【図４】本発明を示すヘッド位置決め適応制御系の動作
手順を説明するためのフローチャートである。

【図５】本発明の一実施例を示す磁気ディスク装置のト
ラックに対する機構系のループゲインの変動特性を説明
するための波形図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す磁気ディスク装置の
トラックに対する機構系のループゲインの変動特性を説
明するための波形図である。

【図７】本発明を示す目標発生器の出力波形を説明する
ための波形図である。

【符号の説明】

１…スピンドルモータ、２…ディスク、３…ヘッド、４
…ヘッド支持系、５…アクチュエータ、　　６…パワー
アンプ、７…ディジタルアナログ（ＤＡ）変換器、８…
位置検出器、９…アナログディジタル（ＡＤ）変換器、
１０…バスライン、１１…マイクロプロセッサ、１２…
ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、１３…読みだ
し専用メモリ（ＲＯＭ）、１４…マイクロプロセッサシ
ステム、１５…コマンド発生器、１６・・・速度検出器
、１７…等価質量、１８…目標位置発生器、　　１９…
位置制御器、２０…速度制御器、２１…ソフトウエアス
イッチ、２２…同定モデル、　　　　　　２３…適応調
整器、２４…補償器、２５…ソフトウエアスイッチ、２
６…ゲインテーブル、　　　　　　２７…修正適応同定
器、２８…ゲインＲＯＭ、　　２９…ゲイン変換器、３
０・・・ソフトウエアスイッチ、３１・・・目標速度発
生器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク上のヘッドの位置を検出する手段
   と、該ヘッドの目標位置発生手段と、目標位置と検出位
   置との差に基づき該ヘッドを位置制御する位置制御系と
   、目標位置と検出位置との差が所定以上のとき、該ヘッ
   ドの速度制御を行う速度制御系と、位置制御系の利得と
   速度制御系の利得を推定し、該推定値を各制御系に設定
   する適応同定手段とを有するヘッド位置決め適応制御装
   置において、前記適応同定手段は、前記利得の推定に際
   し位置制御系を利用し、該位置制御系の前記目標位置を
   、前記ヘッドを高速に動かす大振幅の第１の信号より得
   て速度制御系の利得を推定し、前記ヘッドを低速に動か
   す小振幅の第２の信号より得て位置制御系の利得を推定
   することを特徴とするヘッド位置決め適応制御装置。
2. 【請求項２】速度制御系と、位置制御系と、各制御系に
   適切な利得を推定し設定する適応同定手段とを有し、該
   速度制御系と該位置制御系とを切り替えながら高速にヘ
   ッドをディスクの目標トラック上に位置決めするヘッド
   位置決め適応制御装置において、前記適応同定手段は、
   前記位置制御系を用い、該位置制御系の目標位置を変化
   させて夫々の場合の位置制御系の制御実行結果に基づき
   、該速度制御系及び該位置制御系の前記利得を推定する
   ことを特徴とするヘッド位置決め適応制御装置。
3. 【請求項３】前記適応同定手段は、前記ヘッドが位置す
   るトラック位置が異なる２以上の状態での前記ヘッド位
   置決め機構系の利得を推定する手段と、その複数の推定
   値を補間してトラック全域における利得の推定値を求め
   る手段とを有することを特徴とする請求項１記載のヘッ
   ド位置決め適応制御装置。
4. 【請求項４】ディスク上のヘッドの位置を検出するステ
   ップと、該ヘッドの目標位置を発生するステップと、目
   標位置と検出位置との差に基づき該ヘッドを位置制御す
   るステップと、目標位置と検出位置との差が所定以上の
   とき、該ヘッドを速度制御するステップと、位置制御系
   の利得と速度制御系の利得を推定し、該推定値を各制御
   系に設定する適応同定ステップとからなるヘッド位置決
   め適応制御装置の制御方法であって、前記適応同定ステ
   ップは、前記利得の推定に際し位置制御系を利用し、該
   位置制御系の前記目標位置を、前記ヘッドを高速に動か
   す大振幅の第１の信号より得て速度制御系の利得を推定
   するステップと、前記ヘッドを低速に動かす小振幅の第
   ２の信号より得て位置制御系の利得を推定するステップ
   とを特徴とするヘッド位置決め適応制御装置の制御方法
   。
5. 【請求項５】前記適応同定手段が、前記ヘッドが位置す
   るトラック位置の異なる２以上の状態での前記ヘッド位
   置決め機構系の利得を推定するステップと、その複数の
   推定値を補間してトラック全域における利得の推定値を
   求めるステップとを含むことを特徴とする請求項４記載
   のヘッド位置決め適応制御装置の制御方法。