JPH06176514A - ディスク装置 - Google Patents
ディスク装置Info
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- JPH06176514A JPH06176514A JP35175292A JP35175292A JPH06176514A JP H06176514 A JPH06176514 A JP H06176514A JP 35175292 A JP35175292 A JP 35175292A JP 35175292 A JP35175292 A JP 35175292A JP H06176514 A JPH06176514 A JP H06176514A
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- head
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- phase
- feedforward
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- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
Abstract
とんど誤差なく位置決めできるようにする。 【構成】 フィードバック制御部40によってヘッド1
0の位置決めを行ったときの、ディスク2の1回転分の
制御量データをメモリ62に記憶させ、通常制御時に、
フィードバック制御部40からの制御出力にメモリ62
から読み出された制御量データを加算してVCM14に
供給する。
Description
記憶装置に係り、さらに詳しくは、磁気ディスクおよび
光ディスクなどのディスク装置に関するものである。
例を示す。磁気ディスク2は、スピンドルモータ8によ
って回転駆動される。磁気ヘッド10は、アーム12に
よって支持され、ボイスコイルモータ(VCM)14に
よって回動させられて、磁気ディスク2に対してデータ
の書き込みおよび読み出しを行う。
10の読取出力信号からサーボ信号を再生する。位置信
号生成部30は、サーボ信号を受けて、磁気ヘッド10
の位置を示す位置信号を生成する。フィードバック制御
部40は、位置信号とトラック中心信号とから磁気ヘッ
ド10とトラック4との相対位置誤差信号を導出し、こ
の位置誤差信号が最小になるように駆動部を介してVC
M14を制御する。その結果、磁気ヘッド10は、概ね
トラック4の中心線上を追従して走行する。
来の磁気ディスク装置においては、トラック位置決め精
度を所定精度(例えば、0.5μm)より高くしようとす
るとき、以下のような問題点があった。
はスパイラルにきざまれたデータトラックの中心に対
し、スピンドルモータ10の軸中心がずれている場合に
数十μmのディスクの偏心に相当する外乱がサーボ系に
入ることになる。このとき、閉ループのサーボゲインの
みではトラック位置決め精度を所定精度より高くするこ
とができず、位置決め精度に限界を生ずるという問題点
があった。
て、ディスク偏心が大きい場合でもその偏心をもったト
ラックに対し、ヘッドをほとんど誤差無く位置決めでき
るディスク装置を提供することにある。
を解決するために、偏心を持ったトラックへのヘッドの
位置決め動作が、1回転周期で変化する目標入力に対す
る追従サーボ制御と考えることができることに着目し、
制御対象が目標入力であるトラック偏心に従って動くよ
うな駆動入力を閉ループ外から周期的に供給する手段を
新たに設けて、その際の残差分のみを閉ループ制御系で
抑圧する構成とする。
(例えば、図1の磁気ヘッド10)を位置決めするため
のサーボパターン(例えば、図1のサーボパターン6)
が記録されたディスク(例えば、図1の磁気ディスク
2)と、ヘッドを駆動するアクチュエータ(例えば、図
1のVCM14およびアーム12)と、ヘッドがサーボ
パターンを読み取って発生する再生信号より位置信号を
生成する位置信号生成手段(例えば、図1の位置信号生
成部30)と、位置信号を用いてヘッドを目標トラック
に位置決めするフィードバック制御手段(例えば、図1
のフィードバック制御部40)とを有するディスク装置
であって、データを記憶する記憶手段(例えば、図1の
FFメモリ62)と、フィードバック制御手段によって
ヘッドの位置決め動作を行ったときの、ディスクの1回
転分の制御量データを記憶手段に記憶させ、通常制御時
に、フィードバック制御手段からの制御出力に記憶手段
から読み出された制御量データを加算してアクチュエー
タに供給するフィードフォワード制御手段(例えば、図
1のフィードフォワード制御部60)を備えたことを特
徴とする。
えば、図19の磁気ヘッド10)を位置決めするための
サーボパターン(例えば、図19のサーボパターン6)
が記録されたディスク(例えば、図19の磁気ディスク
2)と、ヘッドを駆動するアクチュエータ(例えば、図
19のアーム12およびVCM14)と、ヘッドがサー
ボパターンを読み取って発生する再生信号より位置信号
を生成する位置信号生成手段(例えば、図19の位置信
号生成部30)と、位置信号を用いてヘッドを目標トラ
ックに位置決めするフィードバック制御手段(例えば、
図19のフィードバック制御部40)とを有するディス
ク装置であって、データを記憶するための記憶手段(例
えば、図19のFFメモリ62A)と、ヘッドを所定位
置に固定する手段と、ヘッド固定手段によりヘッドを所
定位置に固定した状態での1回転分の位置信号(偏心量
に相当する)の測定を行って得られた位置信号データに
対し制御対象であるアクチュエータ−ヘッド系の伝達関
数の逆数に相当するゲインおよび位相の変化を与えたも
のまたはその符号を反転したものををフィードフォワー
ドデータとして記憶手段に予め記憶させておき、通常制
御時に、フィードバック制御手段からの制御出力に記憶
手段から読み出したフィードフォワードデータを加算ま
たは減算してアクチュエータに供給するフィードフォワ
ード制御手段(例えば、図19のフィードフォワード制
御部60A)とを備えたことを特徴とする。
ードフォワード制御手段が、フィードバック制御手段に
よってヘッドの位置決め動作を行ったときの、ディスク
の1回転分の制御量データを記憶手段に記憶させ、通常
制御時に、フィードバック制御手段からの制御出力に記
憶手段から読み出された制御量データを加算してアクチ
ュエータに供給する。従って、偏心を持ったトラック位
置に対しヘッドの位置をほとんど誤差無く位置決めする
ことができる。
フィードフォワード制御手段が、ヘッドを所定位置に固
定した状態での1回転分の位置信号(偏心量に相当す
る)の測定を行って得られた位置信号データに対し制御
対象であるアクチュエータ−ヘッド系の伝達関数の逆数
に相当するゲインおよび位相の変化を与えたものまたは
その符号を反転したものををフィードフォワードデータ
として記憶手段に予め記憶させておき、通常制御時に
は、フィードバック制御手段からの制御出力に記憶手段
から読み出したフィードフォワードデータを加算または
減算してアクチュエータに供給する。従って、偏心を持
ったトラック位置に対しヘッドの位置をほとんど誤差無
く位置決めすることができる。
た場合の一実施例の構成を示す。磁気ディスク2は、ス
ピンドルモータ8によって回転駆動される。磁気ヘッド
10は、アーム12によって支持され、ボイスコイルモ
ータ(VCM)14によって回動させられて、磁気ディ
スク2に対してデータの書き込みおよび読み出しを行
う。
状の多数のトラック4が設定され、トラック4にはヘッ
ド10を位置決めするための粗と精密のサーボパターン
が予め記録されている。スピンドルモータ8の回転軸
は、例えば3600rpmで駆動される。
する感知幅を有する。サーボ信号再生処理部20および
位置信号生成部30は、トラック4と磁気ヘッド10の
相対変位をフィードバック制御部40に出力する。サー
ボ信号処理部20、位置信号生成部30およびフィード
バック制御部40は、公知の構成を有するので、ここど
は詳述しないが、簡単に説明しておくと、サーボ信号再
生処理部20は、磁気ヘッド10がサーボパターンを読
み取って発生するサーボ信号を増幅するR/W増幅器2
1と、この増幅器21の出力を等化するEQ(イコライ
ザ)22と、EQ23の出力から位相を検出するPD
(位相検出器)23と、EQ22の出力からエンベロー
プを検出するエンベロープ検出器24と、検出器24の
出力を積分する積分器25とを備えている。
理部20のPD23からの出力からトラックアドレスを
デコードして出力するトラックアドレスデコーダ32
と、サーボ信号再生処理部20の積分器25からの出力
信号をディジタル信号に変換して出力するA/Dコンバ
ータ34と、アドレスデコーダ32の出力信号とA/D
コンバータ34の出力信号とからトラック4と磁気ヘッ
ド10との相対変位を示す位置信号を出力する位置発生
器36とを備えている。
成部30からの位置信号とトラック中心を示す信号との
差を求めて位置誤差信号を出力する減算器41と、この
位置誤差信号に対してPID動作を行うための構成要素
42、43および44と、これらの構成要素の出力を加
算する加算器45とを備えている。フィードバック制御
部40は、D/Aコンバータ70および駆動増幅器80
を介してVCM14を駆動し、磁気ヘッド10をトラッ
ク4の中心に位置決めする動作を継続する。以上は公知
の技術である。
フォワード制御部60を設けた点と、このフィードフォ
ワード制御部60の出力信号とフィードバック制御部4
0の出力信号とを加算してD/Aコンバータ70に供給
する加算器56を設けた点にある。フィードフォワード
制御部60は、FF(フィードフォワード)メモリ62
と、フィードバック制御部40の出力信号をFFメモリ
62に選択的に供給するためのスイッチ64と、FFメ
モリ62の出力信号を選択的に加算器56に供給するた
めのスイッチ66とを備える。
制御部40、フィードフォワード制御部60および加算
器56は、プロッセッサ100により構成することがで
きる。
示されているように、例えば電源オン毎に、フィードバ
ック制御部40のみを用いて磁気ヘッド10を所定のト
ラック4に位置決めさせる予備トラッキング動作を行う
(ステップS1)。この予備トラッキング動作では、ス
イッチ66はオフ状態に維持され、フィードフォワード
制御部60の出力は0である。なお、位置信号生成部3
0は、粗パターンの再生信号から得たトラックアドレス
と、精密パターンの再生信号から合成したリニアな位置
信号を出力するため、トラック8の偏心が大きい場合で
も、トラッキング制御が外れることはなく安定した位置
決めが実現される。
が、予備トラッキング動作時にはオンとなり、偏心を持
ったトラック4への位置決め動作時のフィードバック制
御部40の制御出力52が、1回転分、メモリ62に記
憶される(ステップS2)。この際、信号の品質を改善
するために、数回転分の制御出力を計測した後に平均演
算を行って1回転分の制御量データとしてもよい。制御
量データの測定頻度は、サーボセクタ毎とするのが簡単
であるが、メモリの容量等を考慮して頻度を減らすこと
もできる。
ルケーブル等により外力を受けるため、フィードバック
制御部40によるトラッキング動作を行った際の制御出
力には、定常オフセットが発生する。外力にたいして
は、別に補正手段を設けるのが一般的であるので、ここ
では、オフセットを除去するため、各データから全デー
タの平均値を減算して得られたデータを制御量データと
する。ただし、磁気ヘッド10が受ける外力が小さい場
合や、ヘッドの半径位置によらず外力がほぼ一定であっ
て別に補正手段を設けない場合においては、この処理は
省略することができる。
ータとしては、上記の平均値を減算した後の制御量デー
タか、この制御量データにフィルタリング処理を施した
結果のデータを用いる(ステップS4)。
説明であり、以下では、通常制御時のヘッド位置決め動
作について説明する。
り、メモリ66に記憶された制御量データが、予備トラ
ッキング動作において計測されたときと同一のタイミン
グで参照され、フィードフォワード制御出力57として
出力される。フィードフォワード制御出力57は、加算
器56によりフィードバック制御部40の出力52に加
算された後、D/Aコンバータ70および駆動増幅器8
0を介してVCM14を駆動する。
キング動作において測定したときと同一のタイミングで
参照するための基準信号としては、ディスク2上に記録
されたサーボパターンをヘッド10が再生した信号や、
スピンドルモータ8の回転角信号などを用いればよい。
生成部30、フィードバック制御部40、D/Aコンバ
ータ70およびVCM駆動増幅器80により構成される
閉ループ制御が目標とするトラック中心位置に対する定
常位置決め偏差を減少させることができる。
平均値を減算した後の制御量データに対して通常のフィ
ルタリング処理を施した結果のデータを記憶させた場
合、元の制御量データに対してメモリ62上の制御量デ
ータの位相がずれるため、制御性能の劣化が生じるとい
う問題がある。
ード制御部60を、図3に示すように、元の制御量デー
タ52に対して位相ずれのない制御量データを得るフィ
ルタリング処理部63を備えるように変形すればよい。
すなわち、フィルタリング処理部63は、図3に示した
ように、元の制御量データ52をフィルタ631(例え
ば、1次のディジタルLPF)に通した後、そのデータ
の時系列を反転部632により反転させてもう一度フィ
ルタ631と同一のフィルタ633に通し、再度データ
の時系列を反転部634により反転させた結果をメモリ
62に記憶させる制御量データとする。
実現することができる。 ( i ) d(k) (k = 0 … n-1) ;原制御量データ52 ( ii) for i = 0 to n-1 f1(i+1) = F1・f1(i) + F2・d(i) ;F1,F2 :フィルタ631(632)の係数 f1(k) :1回目のフィルタリング結果 (iii) for j = n-1 to 0 ;(ii)と計算方向を反転
させる f2(j) = F1・f2(j+1) + F2・f1(j+1) ;f2(k) :2回目のフィルタリング結果をメモリ62に
記憶させる
時定数に起因する初期追従遅れが発生するため、元の制
御量データ52をコピーして2・3周期分に拡張したデ
ータをフィルタ631(633)への入力データとし、
フィルタリング結果のうち追従遅れの残留しない中央部
のデータを取り出してメモリ62に記憶させる制御量デ
ータとすればよい。
本波だけでなく高調波成分についても位相ずれのない制
御量データ52のフィルタリング結果データが得られる
ので、偏心に対する追従残差が発生しない利点がある。
アーム12により支持されている場合、ヘッド10が移
動するとスピンドルモータ8の回転位相に対してヘッド
位置における偏心位相が変化するため、例えばスピンド
ルモータ8の回転角信号をメモリ62の制御量データの
参照タイミングのための基準信号として用いたのでは、
ヘッド10が移動した時に偏心位相と加算制御量57の
出力位相との間にずれを生じてオフトラックが残留する
という問題がある。
にサーボパターン6がディスク2上に放射状に形成され
ている場合には、メモリ62に記憶された制御データ
を、フィードバック制御部40からの制御出力52に加
算する際、ヘッド10がサーボパターン6を再生するタ
イミングを加算制御量57出力時の位相基準として用い
れば良い。
されるサーボセクタが等間隔にn個設けられ、これらの
サーボセクタに0乃至(n−1)までの番号を付するも
のとし(この割当は、例えば、サーボセクタの中で特に
ユニークなものをセクタ0とし、そこから順番に(n−
1)までの番号を付すればよい)、通常制御時にヘッド
10がセクタi(i=1・・・n−1) のサーボパタ
ーンを読み取ったタイミングにおいて、予備トラッキン
グ動作時にヘッド10が同じセクタi上のサーボパター
ンを再生した時刻における制御量データf(i)をメモ
リ62から参照してフィードフォワード制御出力57と
し、フィードバック制御部40の出力52に加算するよ
うにフィードフォワード制御部60を構成すればよい。
クタを放射状に形成した場合、ヘッド位置にかかわら
ず、同一サーボセクタがヘッド10により読み取られる
タイミングとヘッド位置における偏心位相が同期した形
で得られることを利用している。
が最内周(ID)から最外周(OD)へ移動してスピン
ドル回転中心からの位相がΔθだけ変化すると、偏心の
位相がΔθだけ変化するのに対し、図5に示されている
ように、放射状に書かれた同一のサーボセクタがヘッド
10により読み取られるタイミングもまた同じΔθ変化
する。従って、ヘッド10の位置にかかわらず 同一の
サーボセクタにおいては同一位相でフィードフォワード
制御出力57を供給すればよいことがわかる。
ド10が回動アーム12により支持されている場合、ヘ
ッド10が移動するとスピンドルモータ8の回転位相に
対してヘッド位置における偏心位相が変化するため、例
えばスピンドルモータ8の回転角信号をメモリ62の制
御量データの参照タイミングのための基準信号として用
いたのでは、ヘッド10が移動した時に偏心位相と加算
制御量57の出力位相との間にずれを生じてオフトラッ
クが残留するという問題がある。
サーボパターン6がディスク2上にヘッド回動軌跡に合
わせて円弧状に形成されている場合には、ヘッド半径位
置に対する偏心位相の変化を記憶したテーブルを追加
し、メモリ62上の制御量データをフィードバック制御
部44からの制御出力52に加算する際に、円弧状に形
成したサーボパターンをヘッド10が再生するタイミン
グに対し、現在のトラック位置に応じて上記テーブルか
ら引き出した位相変化量だけ位相をずらしたものを、加
算制御量57出力時の位相基準として用いればよい。
クタi(i=1・・・n−1) のサーボパターンを読
み取ったタイミングにおいて、予備トラッキング動作時
にヘッド10が同じセクタi上のサーボパターンを再生
した時刻における制御量データf(i)に対して、現在
のヘッド半径位置xにおける(予備トラッキング動作時
のヘッド位置からの)偏心位相変化に相当するサーボセ
クタ数kx分だけ位相をずらした制御量データf(i−
kx)をメモリ62から参照してフィードフォワード制
御出力57とし、フィードバック制御部40の出力52
に加算するようにフィードフォワード制御部60を構成
すればよい。
ィードフォワード制御手段60中にヘッド半径位置に対
する偏心位相の変化を記憶したテーブル67を例えばR
OMとして設けることにより実現できる。予備トラッキ
ング動作時のヘッド位置をID(最内周)とした場合の
テーブル67内容の一例を図9に示した。これによっ
て、現在のヘッド位置(Track Number:
x)における前述の「偏心位相変化に相当するサーボセ
クタ数kx」が参照される。もちろん、この関係を関数
式として記憶しておくこともできる。
軌跡と同一の円弧状に形成した場合、図6に示したよう
に、ヘッド10が最内周(ID)から最外周(OB)に
移動してスピンドル回転中心からの位相がΔθだけ変化
した時、偏心の位相はΔθ変化するのに対し、サーボパ
ターンがヘッド軌跡と同一であるため、図7に示されて
いるように、同一のサーボセクタがヘッド10により読
み取られるタイミングが変化しないことを利用してい
る。図7から、同一サーボセクタにおいて、ヘッド10
の回転中心からの位相変化分Δθだけフィードフォワー
ド制御出力57の位相をずらす必要のあることがわか
り、予めこの位相変化量Δθをヘッド位置(Track
Number:x)に対応づけてテーブル67中に記
憶しておけばよいことがわかる。
シミュレーションにより確認した結果を示す。
部40のみでの偏心時のトラッキング波形(三周分)を
図10に示す。この例は、偏心量を50[μmp−p]
(±25[μm])としている。なお、サンプリング間
隔を40[μs]、一周を16.8[ms](420s
amples、59.5Hz)とした。また、σ=0.
07[μm]のノイズを観測ノイズとして加算してい
る。
対して、フィードバック制御(PID制御、偏心周波数
におけるループゲイン約43dB)のみで抑圧した場
合、オフトラックが約0.45[μmp−p]残留して
いることが分かり、また、制御電流波形を見ると位置ノ
イズの影響により、正弦波成分の10倍程度の振幅の振
動が重畳しているのがわかる。フィードフォワードのた
めのデータはこの電流波形より抽出しなければならな
い。
3を用いて制御電流の偏心周波数成分の抽出を行う場合
を示す。図11は、図10の制御電流波形の縦軸レンジ
を拡大したものである。信号S/Nを上げるため、3周
分の平均を取ったものをフィルタリングのための原信号
として用いることにする。図11(a)の波形の1周期
目、2周期目、3周期目の各データの同一サンプルにお
ける平均をとると図11(b)となる。(平均によりノ
イズ成分の振幅は約1/(3の平方根)に減少している
のがわかる。)
期追従遅れを考慮してこの平均化した信号を3周期分に
引き伸ばした信号(2,3周期目は1周期目のコピー)
をフィルタリングのための原信号として用いる(図1
2)。この信号を帯域200[Hz]のディジタルLP
Fに通した結果が、図13の実線であり、基本波成分の
位相に遅れが見られるものの、ノイズ成分がかなり除去
できているのがわかる。
同一のフィルタに通した結果が、図14の実線であり、
位相が元に戻った上にかなりきれいな正弦波として抽出
できているのがわかる。
よりゲインが低下したものとなっている。そこでの補償
のため、59.5[Hz]における(2回分の)フィル
タゲインの逆数(この例では1.085)をフィルタリ
ング結果に乗ずる(図15)。
たものが、図16である。1回目のフィルタリング結果
を点で、2回目の結果を波線で、ゲイン補正を行った結
果を実線で示した。1回目のフィルタリング結果は位相
がずれノイズ成分も若干残留しているが、ゲイン補正を
行った後の波形(実線)は若干原ノイズに起因する歪み
はみられるものの、ほぼきれいな正弦波が抽出できてい
ることがわかる。なお、同図からわかるようにフィルタ
の最初の部分および最後の部分にフィルタの追従遅れに
よる原波形からの離脱が生じている。先にフィルタリン
グによって用いる原信号を引き伸ばしたのはこのためで
あり、フィードフォワードデータとしてはこの影響を受
けない2周期目のデータ(各サンプルにおけるゲイン補
正後のデータ)を用いる。すなわち、フィードフォワー
ドデータは、図17となり、トラッキング時はこのフィ
ードフォワードデータに基づく電流を1回転毎に繰り返
し加算して与えることになる。
ワードデータを用いた場合の、偏心抑圧効果を示す。加
算偏心量を図10の場合と同じ50[μmp−p]と
し、図17に示した電流をフィードフォワードデータと
して加算した場合のトラッキング波形を図18に示す。
ただし、ここではフィードフォワードによる残差と他の
要因による残差とを分離するためノイズは加算していな
い。図18に示されているように、オフトラックは0.
049[μmp−p]であり、フィードフォワードを付
加した時のループゲインと合わせたトータルでの抑圧率
は−60.2[dB]である。このことから、本発明に
より偏心に対する抑圧率が、従来のフィードバック制御
のみでの抑圧率−43dBに比べ大幅に改善されること
がわかる。
用した場合の別の実施例を示す。図19中、図1と同一
部分には同一参照番号が付されている。図19の本発明
の実施例の特徴は、フィードフォワード制御部60Aを
設けた点と、このフィードフォワード制御部60Aの出
力信号とフィードバック制御部40の出力信号とを加算
してD/Aコンバータ70に供給する加算器56Aを設
けた点にある。フィードフォワード制御部60Aは、位
置信号生成部30からの位置信号を選択的に入力するた
めのスイッチ65と、このスイッチ65を介して入力さ
れる位置信号からフィードフォワードデータを計算する
フィードフォワードデータ計算部68と、FF(フィー
ドフォワード)メモリ62Aとを備える。
0、フィードフォワード制御部60Aおよび加算器56
Aは、プロッセッサ100Aにより構成することができ
る。
ドフォワード計算部68がフィードフォワードデータを
求める方法を示す。図19の実施例では、磁気ヘッド1
0を所定位置に固定する手段を有する。具体的には、例
えば外周側にメカストッパーを設けておき、VCM14
にバイアス電流を印加して回動アーム12をストッパー
に押し付けることにより磁気ヘッド10を固定する。
このヘッド固定手段を用い、予め、例えば電源投入毎
に、ヘッドを所定位置に固定し(ステップS11)、1
回転分のサーボセクタのそれぞれについて位置信号(偏
心量に相当する)を測定してメモリに記憶し(ステップ
S12)、全サーボセクタについての位置信号データの
平均値を計算し、各サーボデータの位置信号データから
平均値を減算し(ステップS13)、平均値を減算した
位置信号データまたは該データをフィルタリングして得
られた位置信号データに対し、制御対象であるアクチュ
エータ−ヘッド系の伝達関数の逆数に相当するゲイン・
位相の変化を与え(ステップS14)、これにより得ら
れたデータの符号を反転したもの(符号反転は省略可)
をサーボセクタ毎のフィードフォワードデータとしてF
Fメモリ62Aにストアする(ステップS15)。
転分の位置信号を平均したものを1回転分の位置信号デ
ータとしてもよく、また、位置信号データの計測頻度
は、サーボセクタ毎とするのが簡単であるが、メモリの
容量等を考慮して頻度を減らすこともできる。
よるフィードフォワード制御を付加した、通常制御時の
ヘッド位置決め動作について説明する。
たフィードフォワードデータが、上記の1回転分の位置
信号測定動作時と同一のタイミングで参照され、フィー
ドフォワード制御出力57Aとして出力される。フィー
ドフォワード制御出力57Aは、加算器56Aによりフ
ィードバック制御部40の出力52に加算された後、A
/Dコンバータ70を介してVCM駆動増幅器80に供
給され、駆動増幅器80はこれに応じてVCM14を駆
動する。
算時に、符号反転を省略した場合は、加算器56Aを減
算器に置き換え、フィードフォワード制御出力57A
を、フィードバック制御部40の出力52から減算する
構成とすればよい。
ッキング動作において計測したときと同一のタイミング
で参照するための基準信号としては、ディスク2上に記
録されたサーボパターン6をヘッド10が再生した信号
や、スピンドルモータ8の回転角信号などを用いればよ
い。
部30、フィードバック制御部40、D/Aコンバータ
70およびVCM駆動増幅器80で構成する閉ループ制
御が目標とするトラック中心位置に対する定常位置決め
偏差を減少させることができるが、その原理は以下の通
りである。
スク装置の実施例を簡略化したブロック線図である。図
21中、151はコントローラの伝達関数、152は制
御対象であるアクチュエータ−ヘッド系の伝達関数、r
は目標トラック中心、xはヘッド位置、dはトラック偏
心、yは観測位置、であり、これは、公知技術と同一で
ある。Uffは、本発明で新たに付加したフィードフォ
ワード制御出力である。
図21における残留外乱成分は、次の(式1)のように
示すことができる。
フォワードデータによった場合、フィードフォワード制
御出力Uffは、 Uff = − inverse(G(jω))・d ただし、G(jω)・ inverse(G(jω))= 1 となり、これよりd' = 0を得る。
れば、トラック偏心の影響を打ち消すことができ、目標
トラック中心に対する定常位置決め偏差を減少させるこ
とができる。
ドデータ計算において、アクチュエータ−ヘッド系の伝
達関数のゲインおよび位相を固定値とした場合、実際に
は振動振幅が変わるとアクチュエータの軸受のロスが変
化すること等によりアクチュエータ−ヘッド系の伝達関
数のゲインおよび位相も変化する。従って、トラック偏
心の大きさによっては上記(式1)右辺の相殺が完全に
は行われず、制御性能が劣化するという問題があった。
施例のフィードフォワードデータ計算において、アクチ
ュエータ−ヘッド系の伝達関数のゲインおよび位相(図
20における |G(jω)|およびp)を固定値とせず、
ヘッド振動振幅に応じて可変とすればよい。具体的に
は、予め(工場出荷時等に)実機で使用するのと同一の
アクチュエータ−ヘッド系を用い、振幅を変えた正弦波
で駆動して、ヘッド振動振幅をパラメータとしたアクチ
ュエータ−ヘッド系の伝達関数のゲインおよび位相(ま
たはその逆数)をテーブルとして作成し記憶させる。図
23は、アクチュエータ−ヘッド系の伝達関数のゲイン
をヘッド振動振幅に対する関数の形で記憶されるテーブ
ルの一例を示し、図24は、アクチュエータ−ヘッド系
の伝達関数の位相をヘッド振動振幅に対する関数の形で
記憶されるテーブルの一例を示す。
予め例えば電源投入毎に、ヘッドを所定位置に固定した
状態での1回転分の位置信号(偏心量)の計測を行い、
メモリ62Aに記憶させるフィードフォワードデータを
計算する際に、計測した位置信号データの振幅に応じて
上記テーブルを参照して得たゲインおよび位相(または
その逆数)の値を、図20における |G(jω)| および
p(またはその逆数)として用いるように構成すればよ
い。
トラック偏心の大きさによらず(式1)右辺の相殺がほ
ぼ完全に行えるので、制御性能が劣化しない利点があ
る。
において平均値を減算した後の位置信号データに対して
通常のフィルタリング処理を施した結果のデータを用い
てフィードフォワードデータの計算を行った場合、元の
位置信号データに対して抽出偏心量データ(フィルタリ
ング結果データ)の位相がずれるため、(式1)の相殺
結果に残差が生じ、制御性能の劣化が生じるという問題
がある。 図25は、このような問題を解決するため
に、図19の実施例のフィードフォワード制御部60A
を変形した例を示す。この例では、スイッチ65とフィ
ードフォワードデータ計算部68との間にフィルタリン
グ処理部63がを設けたものである。フィルタリング処
理部63は、スイッチ65を介して供給される元の位置
信号データに対して位相ずれのない偏心量データを抽出
するものである。
た元の位置信号データを、例えば1次のディジタルLP
Fからなるフィルタ631Aに通した後、フィルタ63
1Aから出力されるデータの時系列を反転部633Aに
よって反転させて、もう一度フィルタ631Aと同一の
フィルタ633Aに通し、反転部634Aによって再度
データの時系列を反転させて出力する。フィードフォワ
ードデータ計算部68は、フィルタリング処理部65の
出力結果を抽出偏心量データとして、フィードフォワー
ドデータの計算を行う。
えば以下の式計算により実現することができる。 ( i ) d(k) (k = 0 … n-1) ;原位置信号データ ( ii) for i = 0 to n-1 d1(i+1) = F1・d1(i) + F2・d(i) ;F1, F2 : フィルタ631A(633A)係数 d1(k) :1回目のフィルタリング結果 (iii) for j = n-1 to 0 ;(ii)と計算方向
を反転させる d2(j) = F1・d2(j+1) + F2・d1(j+1) ;d2(k) :2回目のフィルタリング結果、フィードフォ
ワードデータ計算に用いる
時定数に起因する初期追従遅れが発生するため、スイッ
チ65を介して入力される元の位置信号データをコピー
して2・3周期分に拡張したデータをフィルタ631A
への入力データとし、フィルタリング結果のうち追従遅
れの残留しない中央部のデータを取り出して抽出偏心量
データとするとよい。
けでなく高調波成分についても位相ずれのない位置信号
データのフィルタリング結果データ(抽出偏心量デー
タ)が得られるので、偏心に対する追従残差が発生しな
いようにできる。
動アーム12により支持されている場合、ヘッド10が
移動するとスピンドルモータ8の回転位相に対してヘッ
ド位置での偏心位相が変化するため、例えばスピンドル
モータ8の回転角信号をメモリ62Aのフィードフォワ
ードデータの参照タイミングのための基準信号として用
いたのでは、ヘッド10が移動した時に偏心位相とフィ
ードフォワードデータの出力位相との間にずれを生じて
オフトラックが残留するという問題がある。
に、サーボパターン6がディスク2上にヘッド回動軌跡
に合わせて円弧状に形成されている場合には、フィード
フォワード制御手段60Aにヘッド半径位置に対する偏
心位相の変化を記憶したテーブルを追加し、円弧状に形
成されたサーボパターン6をヘッド10が再生するタイ
ミングに対し、現在のトラック位置に応じて上記テーブ
ルから引き出した位相変化量だけ位相をずらしたもの
を、メモリ62A上のフィードフォワードデータを出力
する際の位相基準として用いればよい。
されるサーボセクタが等間隔にn個設けられ、これらの
のサーボセクタに対し0から(n−1)までの番号を付
するものとし(この割り当ては、例えば、サーボセクタ
の中で特にユニークなものををセクタ0とし、そこから
順番に(n−1)までの番号を付すればよい)、通常制
御時に、ヘッド10がセクタi(i=1・・・(n−
1))のサーボパターンを読み取ったタイミングにおい
て、予めヘッドを所定位置に固定した状態での位置信号
データから計算した同一時刻 i におけるフィードフォ
ワードデータf(i)に対して、現在のヘッド半径位置
x における位置信号計測時のヘッド固定位置からの偏
心位相変化に相当するサーボセクタ数kx分だけ位相を
ずらした制御量データf(i−kx)をメモリ62Aか
ら参照してフィードフォワード制御出力57Aとし、フ
ィードバック制御部40の出力52に加算する構成とす
る。
フォワード制御部60A中に、ヘッド半径位置に対する
偏心位相の変化を記憶したテーブル67Aを例えばRO
Mとして設ける。図27は、予め1回転分の位置信号の
計測を行う際のヘッド固定位置をID(最内周)とした場
合のテーブル67Aの内容の一例を示す。これによっ
て、現在のヘッド位置 (トラック番号:x) における
前述の「偏心位相変化に相当するサーボセクタ数 k
x」 が参照される。もちろん、この関係を関数式とし
て記憶しておくこともできる。
ーボセクタをヘッド軌跡と同一の円弧状に形成されてい
る場合、ヘッド10が移動してスピンドル回転中心から
の位相がΔθだけ変化した時、偏心の位相はΔθ変化す
るのに対し、図29に示されているように、同一のサー
ボセクタがヘッド10により読み取られるタイミング
は、サーボパターンがヘッド軌跡と同一であるため変化
しないことを利用している。
ヘッド10の回転中心からの位相変化分Δθだけフィー
ドフォワード制御出力57Aの位相をずらす必要のある
ことがわかり、図26に示されたフィードフォワード制
御部60Aは、予めこの位相変化量Δθをヘッド位置
(トラック番号:x )に対応させて記憶する位相変化
テーブル67Aを備えたものである。
のであるが、本発明は、これに限定されず、光ディスク
装置等他のディスク装置にも適用できる。
フィードバック制御手段によってヘッドの位置決め動作
を行ったときの、ディスクの1回転分の制御量データを
記憶手段に記憶させ、通常制御時に、フィードバック制
御手段からの制御出力に記憶手段から読み出された制御
量データを加算してアクチュエータに供給するようにし
たので、データトラックがスピンドルの回転軸に対して
偏心して取り付けられている場合でも、その偏心に対す
る抑圧率を上げることができるので、偏心に起因するオ
フトラックを低減させることができる。
ッドを所定位置に固定した状態での1回転分の位置信号
(偏心量に相当する)の測定を行って得られた位置信号
データに対し制御対象であるアクチュエータ−ヘッド系
の伝達関数の逆数に相当するゲインおよび位相の変化を
与えたものまたはその符号を反転したものををフィード
フォワードデータとして記憶手段に予め記憶させてお
き、通常制御時には、フィードバック制御手段からの制
御出力に記憶手段から読み出したフィードフォワードデ
ータを加算または減算してアクチュエータに供給するよ
うにしたので、データトラックがスピンドルの回転軸に
対して偏心して取り付けられている場合でも、その偏心
に対する抑圧率を上げることができるので、偏心に起因
するオフトラックを低減させることができる。
を示すブロック図である。
をメモリ62に記憶する手順を示すフローチャートであ
る。
相ずれを無くすように構成した場合のフィードフォワー
ド制御部の構成例を示すブロック図である。
と、ヘッド10が最内周から最外周に移動してスピンド
ル回転中心からの位相がΔθだけ変化したときに、偏心
の位相がΔθだけ変化することを示す図である。
変化したときに、放射状に形成された同一サーボセクタ
がヘッド10によって読み取られるタイミングもΔθ変
化することを示す図である。
円弧状に形成されたディスクと、ヘッド10が移動して
スピンドル回転中心からの位相がΔθだけ変化したとき
に、偏心の位相がΔθだけ変化することを示す図であ
る。
化したときに、ヘッド軌跡に合わせて円弧状に形成され
た同一サーボセクタのヘッド10に読み取られるタイミ
ングが変化しないことを示す図である。
位置に対する偏心位相の変化を記憶したテーブルを設け
た例を示すブロック図である。
の変化を記憶するテーブル67の記憶内容の一例を示し
た図である。
みでの偏心時のトラッキング波形(三周分)の一例を示
す波形図である。
示す波形図である。
の原信号の一例を示す波形図である。
ジタルLPFに通した結果を示す波形図である。
フィルタに通した結果を示す波形図である。
分の)フィルタゲインの逆数を乗じて得られた結果を示
す波形図である。
のフィルタリング結果を波線で、図15のゲイン補正を
行った結果を実線で示す拡大波形図である。
図16の2周期目のデータ(各サンプルにおけるゲイン
補正後のデータ)を示す波形図である。
ータとして加算した場合のトラッキング波形の一例を示
す波形図である。
施例を示すブロック図である。
を計測し、その位置信号(偏心量)データを用いてフィ
ードフォワードデータを計算する際の手順を示すフロー
チャートである。
ある。
ク線図である。
ヘッド系の伝達関数のゲインをヘッド振動振幅に対する
関数の形で記憶されるテーブルの一例を示す図である。
ヘッド系の伝達関数の位相をヘッド振動振幅に対する関
数の形で記憶されるテーブルの一例を示す図である。
60Aの別の構成例であって、スイッチ65とフィード
フォワードデータ計算部68との間にフィルタリング処
理部63Aを設けた例を示すブロック図である。
60Aの他の構成例であって、位相変化テーブル67A
を設けた例を示すブロック図である。
の一例である、ヘッド位置に対する偏心位相の変化の一
例を示す図である。
円弧上に形成されたディスクと、ヘッド10が移動して
スピンドル回転中心から位相がΔθだけ変化したとき
に、偏心の位相がΔθだけ変化することを示す図であ
る。
ーンをヘッド10が再生するタイミングの変化を表す図
である。
ク図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 ヘッドを位置決めするためのサーボパタ
ーンが記録されたディスクと、上記ヘッドを駆動するア
クチュエータと、上記ヘッドが上記サーボパターンを読
み取って発生する再生信号より位置信号を生成する位置
信号生成手段と、上記位置信号を用いて上記ヘッドを目
標トラックに位置決めするフィードバック制御手段とを
有するディスク装置において、 データを記憶する記憶手段と、 上記フィードバック制御手段によって上記ヘッドの位置
決め動作を行ったときの、上記ディスクの1回転分の制
御量データを上記記憶手段に記憶させ、通常制御時に、
上記フィードバック制御手段からの制御出力に上記記憶
手段から読み出された制御量データを加算してアクチュ
エータに供給するフィードフォワード制御手段を備えた
ことを特徴とするディスク装置。 - 【請求項2】 上記フィードフォワード制御手段が、上
記フィードバック制御手段によって上記ヘッドの位置決
め動作を行ったときの、原制御量データに対し、フィル
タリング処理を行った後に、データの時系列を反転さ
せ、さらに上記フィルタリング処理を行った後に、再度
データの時系列を反転させた結果を、制御量データとし
て上記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項1
記載のディスク装置。 - 【請求項3】 上記サーボパターンが放射状に形成さ
れ、上記フィードフォワード制御手段が、上記記憶手段
に記憶された制御量データを上記フィードバック制御手
段からの制御出力に加算する際に、上記ヘッドが上記サ
ーボパターンを再生するタイミングを、加算制御量出力
時の位相基準として用いることを特徴とする請求項1ま
たは2記載のディスク装置。 - 【請求項4】 上記サーボパターンが上記ヘッドの回動
軌跡に合わせて円弧状に形成され、上記ヘッドの半径位
置に対する偏心位相の変化を記憶したテーブルをさらに
備え、 上記フィードフォワード制御手段が、上記記憶手段に記
憶された制御量データを上記フィードバック制御手段か
らの制御出力に加算する際に、上記ヘッドが上記サーボ
パターンを再生するタイミングに対し、現在のトラック
位置に応じて上記テーブルから読み出した位相変化量だ
け位相をずらしたものを、加算制御量出力時の位相基準
として用いることを特徴とする請求項1または2記載の
ディスク装置。 - 【請求項5】 ヘッドを位置決めするためのサーボパタ
ーンが記録されたディスクと、上記ヘッドを駆動するア
クチュエータと、上記ヘッドが上記サーボパターンを読
み取って発生する再生信号より位置信号を生成する位置
信号生成手段と、上記位置信号を用いて上記ヘッドを目
標トラックに位置決めするフィードバック制御手段とを
有するディスク装置において、 データを記憶するための記憶手段と、 上記ヘッドを所定位置に固定する手段と、 上記ヘッド固定手段によりヘッドを所定位置に固定した
状態での1回転分の位置信号の測定を行って得られた位
置信号データに対し制御対象であるアクチュエータ−ヘ
ッド系の伝達関数の逆数に相当するゲインおよび位相の
変化を与えたものまたはその符号を反転したものををフ
ィードフォワードデータとして上記記憶手段に記憶させ
ておき、通常制御時に、上記フィードバック制御手段か
らの制御出力に上記記憶手段から読み出したフィードフ
ォワードデータを加算または減算して上記アクチュエー
タに供給するフィードフォワード制御手段とを備えたこ
とを特徴とするディスク装置。 - 【請求項6】 上記フィードフォワード制御手段が、制
御対象であるアクチュエータ−ヘッド系の逆伝達関数ま
たは伝達関数のゲインおよび位相を、ヘッド振動振幅に
対する関数の形で記憶したテーブルを含み、上記ヘッド
を所定位置に固定した状態での1回転分の位置信号の計
測を行った際の位置信号の振幅に応じて上記テーブルを
参照して得たゲインおよび位相の値またはその逆数を、
フィードフォワードデータを計算する際の計測した位置
信号データに対して与えるゲインおよび位相の変化量と
するように構成されていることを特徴とする請求項5記
載のディスク装置。 - 【請求項7】 上記フィードフォワード制御手段が、上
記ヘッドを所定位置に固定した状態での1回転分の位置
信号の測定を行って得られた原位置信号データに対して
所定のフィルタリング処理を施し、時系列を反転させ、
前記所定のフィルタリング処理と同一の処理を施し、時
系列を反転させて得られた位置信号データに対し制御対
象であるアクチュエータ−ヘッド系の伝達関数の逆数に
相当するゲインおよび位相の変化を与えたものをフィー
ドフォワードデータとして記憶手段に記憶するように構
成されていることを特徴とする請求項5記載のディスク
装置。 - 【請求項8】 上記サーボパターンが上記ヘッドの回動
軌跡に合わせて円弧状に形成されており、 上記フィードフォワード制御手段が、ヘッド半径位置に
対する偏心位相の変化を記憶したテーブルを含み、上記
サーボパターンを上記ヘッドが再生するタイミングに対
し、現在のトラック位置に応じて上記テーブルから引き
出した位相変化量だけ位相をずらしたものを、フィード
フォワードデータ出力時の位相基準として用いるように
構成されていることを特徴とする請求項5記載のディス
ク装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35175292A JP3250576B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | ディスク装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35175292A JP3250576B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | ディスク装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06176514A true JPH06176514A (ja) | 1994-06-24 |
JP3250576B2 JP3250576B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=18419364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35175292A Expired - Lifetime JP3250576B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | ディスク装置 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3250576B2 (ja) |
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-
1992
- 1992-12-08 JP JP35175292A patent/JP3250576B2/ja not_active Expired - Lifetime
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---|---|
JP3250576B2 (ja) | 2002-01-28 |
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