KR100408288B1 - 편심 보상을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템 및 외란보상 방법 - Google Patents

편심 보상을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템 및 외란보상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편심 보정을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템 및 편심 보정 방법에 관한 것으로서, 디스크에 존재하는 편심을 보상하기 위한 디스크 드라이브 서보 시스템은, 액튜에이터의 실제 위치와 명령된 소정 기준 위치 사이의 차이인 위치 에러를 검출하기 위한 오차 검출부; 오차 검출부로부터의 위치에러를 보상하기 위한 제1제어값을 생성하여 출력하는 피드백부; 적어도 하나 이상의 배속에 대해 각 배속마다 외란을 보상하기 위한 제2제어값을 산출, 저장 및 출력하는 학습제어부; 및 액튜에이터의 배속에 따른 응답 특성에 따라 학습제어부의 제2제어값에 대해 이득 및 위상 보상 정보를 제공하는 이득 및 위상 조정부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 디스크에 존재하는 편심 등에 대해 효과적으로 대응함으로써 편심이 존재하는 디스크 에 대한 액튜에이터의 인입 성능, 추종 성능 및 고속 탐색 성능이 향상된다.

Description

편심 보상을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템 및 외란 보상 방법{Disk servo system for eccentricity compensation and method thereof}
본 발명은 디스크 드라이브 시스템의 편심 보상에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스크 드라이브 시스템에 존재하는 편심등의 주기적인 외란을 보상하기 위해 주기적인 반복 학습과 액튜에이터의 주파수 응답 특성을 바탕으로 배속에 따른 보상값을 반영한 테이블을 만들어 이용하는 디스크 드라이브 시스템의 편심 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 광 디스크 드라이브 시스템의 편심에 의한 트래킹 에러 신호의 일례를 도시한 것이다. 광 디스크 드라이브 시스템에서 나타나는 편심은 디스크를 회전시키는 스핀들의 회전축과 디스크의 트랙 중심이 일치하지 않음으로써 나타나는 현상이다. 광 디스크 드라이브 시스템에 있어서는 이러한 편심이 주요한 주기적 외란 성분으로 작용해 왔고, 배속이 높아질 수록 편심의 영향은 더욱 커지는 양상을 보이고 있다. 이러한 편심을 보상하지 않으면, 정밀한 트랙 추조을 할 수가 없으므로, 종래의 시스템은 이러한 편심을 보상하기 위해 다양한 보상 방법을 사용해 왔다.
도 2는 일반적인 광 기록/재생 장치의 픽업헤드(PUH) 위치 제어 시스템의 블록도로서, 픽업 헤드(미도시)의 바람직한 위치를 지시하는 위치 명령을 입력 신호로 한다. 픽업 헤드의 위치를 이동시키는 광 디스크 드라이브의 액튜에이터(220)의 실제 위치를 나타내는 신호가 음의 방향으로 피드백 되어 가산기(200)를 통해서 위치 명령 신호와 더해진다. 가산기(200)로부터 출력된 에러 신호(e)는 제어기(210)로 입력되고, 제어기(210)는 그 에러 신호(e)를 보상하는 소정 알고리즘을 수행하고 그에 따라 보상된 제어기 출력 신호를 액츄에이터(220)에 인가한다. 액튜에이터(220)는 제어기(210)로부터 입력된 보상 신호에 따라 픽업헤드(미도시)의 위치를 이동시킨다. 이러한 동작들이 반복되어 픽업헤드의 위치를 조정하게 되나, 이러한 제어 시스템으로는 무시할 수 없는 크기의 편심 등의 외란에 대해 대응이 불가능하다.
도 3은 도 2의 제어 시스템에 대해 외란 보상을 수행하는 루틴을 추가한 종래 기술의 일실시예이다. 이 시스템에서는 A라는 편심 크기를 가지고, ω의 디스크 회전 주파수를 가지며, ψ라는 편심 위상을 가지는 완전한 정현파 Asin(ωt+ψ)를 편심 신호로 가정하여 보상을 수행(300)하며, 이러한 방법은 미국 특허 5,892,742에 개시되어 있다. 도 3의 시스템 동작을 설명하면, 우선 트랙킹 제어 시작 전, 도 1과 같이 나타나는 에러 파형으로부터 피드포워드(feedforward) 입력을 산출한다. 즉, 도 1에 보이는 트랙 일회전(한 주기)시에 나타나는 트랙 에러의 수를 이용하여 편심의 크기를 결정하고 편심 위상은 1회전을 나타내는 액튜에이터 구동 스핀들 인덱스 기준 신호와 트랙 에러의 주기가 가장 크게 나오는 위치까지의 지연 시간으로부터 편심의 위상을 결정한다. 이렇게 계산된 피드포워드 제어 입력을 도 2의 제어기(210) 출력에 더해지도록 인가한다. 이러한 외란 보상 방법은 그 구현이 매우 간단하므로 적용하기 쉽다는 장점이 있으나, 기존의 서보(액튜에이터)제어 시스템의 응답 특성을 고려하지 않는 일종의 오픈 루프(open loop) 방법이고 편심을 포함한 주기적인 외란은 완전한 정현파로 근사화되지 않으므로 그 성능에 한계가 있다.
도 4는 도 2의 제어 시스템에 대해 외란 보상을 수행하는 루틴을 추가한 종래 기술의 다른 실시예이다. 도 4의 시스템은 미국 특허 5,550,685에 개시되어 있는 것으로, 하드 디스크 드라이브 시스템에 적용된다. 이 제어 시스템에서는 우선 제어 시작 전에, 트랙 에러 신호를 이용하여 고정된 피드포워드 제어 입력을 구하여 테이블(400)로 저장해 놓고 제어시 이 저장된 제어 입력을 이용하여 외란으로 인한 에러 보상을 수행한다. 또한, 드라이브 시스템 가동시 외부 요인에 의해 주기적인 런아웃(RRO;Repeatable RunOut)의 특성 변화가 발생하는 것에 대비해 별도로 적응(adaptive) 피드포워드 제어부(410)를 추가로 구성하여 시스템에 인가한다. 이를 위해 위치 에러 신호(PES;Position Error Signal)로부터 특정 주파수 성분을 추출하기 위해 이산 퓨리에 변환(DFT)을 수행하고 다시 역이산 퓨리에 변환(IDFT)을 수행하여 그로부터 특정 주파수 성분 신호를 구한다. 구해진 특정 주파수 성분 신호를 PES 신호에 더해 기존의 서보 제어 루프의 에러 입력에 가산시킨다. 이러한 방법을 통해 에러 보상 제어가 수행될 수 있게 된다. 도 4의 시스템은 전체적인 폐루프(closed-loop) 응답 특성을 고려하여 구현하는 것으로 복잡하지만 도 3과 같은 방식보다는 효과적인 외란 보상 시스템이라 할 수 있다. 그러나, 이 경우에 있어서는, 실제로 디스크 드라이브 시스템의 제어 영역에 존재하는 여러 가지 주파수의 외란 성분을 전체적으로 고려하기 보다는 특정 주파수 성분의 외란만을 고려하고 있고, 배속 변화와 같은 주기 변화에 대해 대응이 어렵다는 문제점을 가진다.
디스크 드라이브 서보 시스템에 존재하는 편심은 디스크의 재생 속도가 변화할 때 그 크기는 일정하지만 주파수 성분이 변화하는 특징을 갖는다. 한편, 액튜에이터의 주파수 응답 특성에 따라 디스크의 재생 속도가 변화함에 따라서 시스템에 미치는 편심의 영향이 달라지므로 디스크의 재생속도가 변화하는 경우 그에 따른 제어값의 보상이 필요하게 된다. 특히, 편심의 영향이 큰 경우에, 디스크의 재생 속도가 낮을 때는 편심 보상이 가능하나 디스크의 재생 속도가 증가함에 따라서 시스템의 안정성이 보장되지 않게 된다. 최근과 같은 디스크 드라이브 시스템의 고배속화에 따라 디스크의 재생 속도는 점차로 증가하고 있으므로 이에 대한 효과적인 대응이 반드시 필요하게 된다. 고편심 디스크의 경우 디스크 드라이브 시스템의 재생 속도가 증가함에 따라 편심의 영향이 더욱 크게 나타나 트랙킹 제어시 인입조차 불가능한 상황이 발생하게 되므로 이를 보완하기 위해서 통상 디스크 드라이브 시스템에서는 편심량에 따라 최대 재생 속도를 제한하게 된다.
따라서 이러한 문제점들을 해결하기 위해, 디스크 드라이브 시스템과 같은 주기적 시스템에 있어서, 고성능 외란 보상을 위하여 편심 성분 뿐만 아니라 제어 영역내의 모든 주파수 성분을 고려하여 그에 따른 제어 입력을 계산할 필요가 있으며, 디스크 드라이브 시스템의 고배속화에 효과적으로 대응할 수 있는 새로운 외란 보상 방법 및 장치가 필요로 된다.
본 발명의 목적은 고편심 디스크를 고배속에서 재생하기 위하여 먼저 편심의영향이 적게 나타나는 저배속에서 반복학습을 통하여 편심 보상을 위한 제어 입력 정보를 얻고 이를 바탕으로 고배속에서 이득과 위상 보상을 통해 제어 입력값을 수정하고 이를 초기값으로 새롭게 반복 학습을 다시 수행하여 편심 디스크에 대한 고배속 디스크 드라이브 서보 시스템의 인입 성능, 추종 성능 및 고속 탐색 성능을 개선하는 디스크 드라이브 서보 시스템 및 그 편심 보상 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 광 디스크 드라이브 서보 시스템의 편심에 의한 트래킹 에러 신호의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 일반적인 기록/재생 장치의 픽업헤드 위치 제어 시스템의 블록도이다.
도 3은 도 2의 제어 시스템에 대해 외란 보상을 수행하는 루틴을 추가한 종래 기술의 일실시예이다.
도 4는 도 2의 제어 시스템에 대해 외란 보상을 수행하는 루틴을 추가한 종래 기술의 다른 실시예이다.
도 5는 본 발명의 디스크 드라이브 서보 시스템의 블록도이다.
도 6의 (a)~(b)는 각각, 주파수에 대한 액튜에이터의 이득 응답 특성 및 위상 응답 특성의 예를 보인 그래프이다.
도 7의 (a)~(b)는 각각 학습제어부의 메모리 수단에 저장되는 초기 제어값, 이득 및 위상 보상이 이뤄진 상태의 제어값들을 저장한 테이블의 예를 보인 것이다.
도 8은 본 발명의 디스크 드라이브 서보 시스템의 편심 보정 방법의 흐름도이다.
상기 과제를 해결하기 위한, 디스크에 존재하는 편심을 보상하기 위한 디스크 드라이브 서보 시스템은, 액튜에이터의 실제 위치와 명령된 소정 기준 위치 사이의 차이인 위치 에러를 검출하기 위한 오차 검출부; 상기 오차 검출부로부터의 위치에러를 보상하기 위한 제1제어값을 생성하여 출력하는 피드백부; 적어도 하나 이상의 배속에 대해 각 배속마다 외란을 보상하기 위한 제2제어값을 산출, 저장 및 출력하는 학습제어부; 및 상기 액튜에이터의 배속에 따른 응답 특성에 따라 상기 학습제어부의 제2제어값에 대해 이득 및 위상 보상 정보를 제공하는 이득 및 위상 조정부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 학습제어부는, 각 배속별로 외란 보상을 위한 한 주기의 제2제어값을 각각 저장하는 메모리 수단; 상기 위치 에러 검출부로부터의 위치에러를 필터링하는 제1필터부; 및 상기 메모리 수단의 제2제어값을 필터링하는 제2필터부를 포함하고, 이때 기본 배속에서의 상기 제2제어값은 제1필터부의 출력과 제2필터부의 출력을 더한 값으로 갱신되며, 상기 제2제어값이 소정의 수렴값이 될 때까지 그러한 갱신 동작을 반복 수행하는 학습 제어에 따라 정해짐이 바람직하다.
제2제어값은 갱신 횟수가 길어질 수록 수렴하는 결과가 되도록 제1필터부와 제2필터부의 제어 특성 계수가 정해짐이 바람직하다.
상기 메모리 수단은 기본 배속에 대한 한 주기 분의 편심 보상 제어값을 소정 샘플링 개수만큼 저장하고, 기본 배속의 n 배속에 대한 한 주기 분의 편심 보상 제어값을 그 주기내 샘플링 개수만큼 저장함이 바람직하다.
상기 n배속에 대한 편심 보상 제어값은 학습제어에 의해 결정된 상기 기본 배속에 대한 편심 보상 제어값으로부터 n개의 간격 마다 취한 제어값임이 바람직하다.
상기 n배속에 대한 편심 보상 제어값은 상기 이득 및 위상 조정부로부터 이득 및 위상 보상값을 받아 갱신됨이 바람직하다.
상기 n배속에 대한 편심 보상 제어값은 상기 학습 제어에 의해 갱신됨이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위한, 디스크 구동 시스템의 편심 보정 방법은, 기본 배속(pause 배속)에 대해 편심 보정을 위한 피드포워드 제어값을 산출하는 단계; pause 배속에 대한 제어값을 이용하여 n x (pause 배속)에 대한 편심 보정을 위한 피드포워드 제어값을 산출하는 단계; 상기 n x (pause 배속)의 제어값을, n x (pause 배속)에서의 디스크 구동 액튜에이터의 응답 특성에 따른 이득 및 위상 보상값을 반영하여 갱신하는 단계; 및 상기 각 배속에 대한 편심 보정 피드포워드 제어값을 해당 배속에서의 액튜에이터 구동시 입력 제어값으로서 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 기본 배속에 대한 피드포워드 제어값은, 상기 오차검출부의 출력과 이전 시점의 피드포워드 제어값을 각각 필터링한 결과를 더함으로써 그 더한 결과가 수렴된 어떤 값을 가질 때까지 갱신되는 과정을 반복하는 학습 제어에 의해 정해짐이 바람직하다.
상기 n x (pause 배속)의 피드포워드 제어값의 최종값의 결정은, 상기 pause 배속의 제어값으로부터 n 간격 마다 취한 것을 제어값으로 가지는 단계; 액튜에이터 구동 응답 특성에 따른 이득 및 위상 값에 따라 상기 제어값을 보정하는 단계; 및 상기 보정된 제어값을 초기값으로 하고, 액튜에이터의 위치 에러와 이전 시점의 피드포워드 제어값을 각각 필터링한 결과를 더함으로써 그 더한 결과가 수렴된 어떤 값을 가질 때까지 n x (pause 배속)의 피드포워드 제어값이 갱신되는 과정을 반복하는 학습 제어를 수행하는 단계를 포함함이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위한, 디스크 드라이브 서보 시스템의 편심 보정 방법은, 기본 배속(pause 배속)에 대해, 액튜에이터의 위치 에러와 이전 시점의 피드포워드 제어값을 각각 필터링한 결과를 더함으로써 그 더한 결과가 수렴된 어떤 값을 가질 때까지 갱신되는 과정을 반복하는 학습 제어 과정을 통해 편심 보정을 위한 피드포워드 제어값을 산출하는 단계; pause 배속에 대한 제어값을 이용하여 n x (pause 배속)에 대한 편심 보정을 위한 피드포워드 제어값을 산출하는 단계; 상기 n x (pause 배속)의 제어값을, n x (pause 배속)에서의 상기 액튜에이터 주파수 응답 특성에 따른 이득 및 위상 보상값을 반영하여 갱신하는 단계; 상기 이득 및 위상 보상된 n x (pause 배속) 제어값을 상기 학습 제어에 따라 재갱신하는 단계; 및상기 각 배속에 대한 편심 보정 피드포워드 제어값을 해당 배속에서의 액튜에이터 구동시 입력 제어값으로서 제공하는 단계를 포함함이 바람직하다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 편심 보정을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템의 블록도로서, 이 편심 보정 장치는 액튜에이터(500), 오차검출부(510), 피드백 제어부(520), 학습 제어부(530) 및 이득/위상 조정부(540)를 포함한다.
액츄에이터(500)는 광 기록 매체 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 헤드(픽업 헤드 등)의 위치를 변경하기 위한 것이다.
오차검출부(510)는 상기 기록매체 상의 기준 위치와 헤드의 실제 위치 사이의 차이(위치 에러)를 검출한다.
피드백 제어부(520)는 오차검출부(510)으로부터 위치 에러 출력값을 받아 그에 따라 위치 에러를 줄이기 위한 소정의 알고리즘을 적용하여 액츄에이터를 구동할 출력값을 생성한다.
학습제어부(530)는 디스크 드라이브 서보 시스템 구동시의 각각의 소정 배속에 있어서, 편심 등의 외란에 따른 액튜에이터의 위치에러를 보상할 수 있는 피드포워드 제어값들을 생성 및 저장한다. 학습제어부(530)는 메모리 수단(531), 제1필터부(532) 및 제2필터부(533)을 포함한다. 메모리 수단(531)은 디스크 가 구동되는 각각의 소정 배속 마다 편심 등으로 인한 액튜에이터(500)의 위치 에러를 보상하기 위한 제어값을 저장한다. 제1필터부(532)는 오차검출부(510)로부터 나온 위치 에러값을 소정 특성에 따라 필터링한다. 제2필터부(533)는 메모리 수단(531)에 저장된 값을 다른 소정 특성에 따라 필터링한다. 제1필터부(532)과 제2필터부(533)로부터 출력된 각각의 값들이 더해져 메모리 수단(531)에 저장된 값을 대체하며, 이러한 동작은 메모리 수단(531)에 저장될 값들이 소정 값으로 수렴될 때까지 반복된다. 디스크 의 한 트랙 회전에 대한 제어를 한 번의 제어과정이라고 할 때, k 번째 시도된 제어값의 결과가 uk(t), 이때 측정된 트래킹 에러가 ek(t)라고 하면, k+1번째 시도에서 얻을 수 있는 제어값 uk+1(t)는 다음의 수학식 1과 같이 얻어질 수 있다.
Uk+1(s)=P(s)Uk(s)+Q(s)Ek(s)
수학식 1에서 Uk(s), Uk+1(s), Ek(s)는 각각 uk(t), uk+1(t), ek(t)의 라플라스 변환된 항이고, P(s)와 Q(s)는 각각 Uk(s)와 Ek(s) 신호 처리가 이뤄지는 제1필터(532)와 제2필터(533)의 제어 특성 계수들이다. 이렇게 이전에 발생된 제어 입력과 그에 따른 에러 보상 결과(위치 에러로서 나타나는)를 반복적으로 더한 값을 취함으로써 가장 적합한 제어 입력을 결정하는 것을 학습 제어라고 할 수 있다. 제1필터부(532)과 제2필터부(533)의 제어 특성 계수는, 상술한 학습 제어 과정에서, 그 반복 회수가 길어질 수록 결과가 수렴될 수 있도록 정해진다. 학습 제어부(530)는 상술한 학습 제어를 통해 한 트랙 주기에 대한 기본 배속(또는 pause 배속)에서의 편심 등의 외란 보정을 위한 액튜에이터 구동 피드포워드 제어값을 산출하여 저장한다. 저배속에서의 피드포워드 제어값으로부터 고배속에 대한 피드포워드 제어값을 산출하며, 이 제어값은 이득/위상 조정부(540)로부터 제공된 이득 및 위상 보상값에 따라 일차 변환된 후, 그 변환된 값을 초기값으로 사용한 상기 학습제어 과정을 통해 최종 피드포워드 제어값으로 변환된다. 학습 제어부(530)의 메모리(531)는 이러한 저배속 및 고배속에서의 제어값들을 테이블화하여 저장하고, 액튜에이터를 본격적으로 구동하면서 이들 제어값들을 각각의 배속에 있어서의 외란 보정에 대한 피드포워드 입력값으로서 제공한다.
이득/위상 조정부(540)는 각각의 배속에 있어 액튜에이터의 주파수 응답 특성에 따른 이득 및 위상 보상값을 제공한다. 이득/위상 조정부(540)가 제공하는 이득 및 위상 보상값은 메모리 수단(531)에 저장되는 각 배속마다의 제어값에 인가되어 학습 제어시에 초기값으로 사용된다. 메모리 수단(531)의 제어값은 이득 및 위상 보상이 이뤄진 후, 상술한 학습 제어 과정을 통해 최종적으로 안정되게 편심을 포함한 외란을 효과적으로 억제할 수 있는 제어값을 갖게 된다.
도 6의 (a)~(b)는 각각, 주파수에 대한 액튜에이터의 이득 응답 특성 및 위상 응답 특성의 예를 보인 그래프이다. 주파수가 소정 값 이상을 넘는 순간부터 이득이 점차로 감소하고 위상차 역시 커짐을 알 수 있다. 이러한 액튜에이터의 이득 및 위상에 대한 응답 특성 정보는 도 5의 이득/위상 조정부(540)에 저장되고, 주파수에 상응하는 어떤 배속들에 대해 필요한 이득 및 위상 보상값이 제공된다.
도 7의 (a)~(b)는 각각 학습제어부(530)의 메모리 수단(531)에 저장되는 초기 제어값, 이득 및 위상 보상이 이뤄진 상태의 제어값들을 저장한 테이블의 예를보인 것이다. (a)의 테이블은 기본 배속과 기본 배속에 대한 2배속, 3배속 및 4배속에서의 초기 제어값이 저장된 상태를 보인다. 여기서 각각의 제어값은 디스크 의 한 트랙 회전 주기 동안 발생된 에러, 특히 편심 등의 외란으로 인한 에러에 대해, 그 에러의 샘플링 개수와 동일한 개수로 발생된 것이다. 기본 배속에서 외란으로 인한 에러를 억제하기 위한 제어값이 각각 m0, m1, m2,....., m(n-1)(한 트랙 회전 주기에 대한 샘플링 개수가 n일 때)이라면, 기본 배속의 2배속에서의 제어값은 기본 배속에서의 제어값으로부터 m0, m2, m4,...m(n-2)를 저장한다. 기본 배속에서의 제어값들에서 2i(i=0~(n-1))번째의 제어값을 취한다. 3배속과 4배속에서의 제어값 역시 기본 배속(pause 배속)에서의 제어값으로부터 각각 3i 및 4i번째의 제어값을 가져와 취한다. (b)의 테이블은 도 5의 이득/위상 보상부(540)로부터 제공된 각 배속에 대한 이득 및 위상 보상값이 반영되어 바뀌어진 제어값들을 도시하고 있다. 가령, 기본 배속의 2배속일 때, 이득/위상 조정부(540)로부터 그 속도에 상응하는 이득 보상값 α와 위상 보상 각도 β(360x2/n)도가 제공될 때, 2배속의 초기 제어값 m0, m1, m2..는 αx m2, αx m4,...,αx m0로 바뀌게 된다. 나머지 배속들의 제어값들 역시 이득/위상 조정부(540)에서 제공된 이득 및 위상 보상값들을 반영하여 새로이 산출된 제어값들로 바뀌게 된다. (b)의 각 배속들 마다의 제어값들은, 각각 학습 제어시 초기값으로 사용되며, 학습제어를 통해 결정된 최종값을 이후의 액튜에이터 제어시 사용한다.
도 8은 본 발명의 디스크 드라이브 서보 시스템의 편심 보정 방법의 흐름도로서, 먼저 디스크 장착 후 고정된 배속(pause 배속)에서 학습 제어를 이용해 디스크 시스템에 존재하는 편심을 보상하는 최적의 피드포워드 제어값을 산출한다(800단계). 디스크 의 한 트랙 회전에 대한 제어를 한 번의 제어과정이라고 할 때, k 번째 시도된 제어값의 결과가 uk(t), 이때 측정된 트래킹 에러가 ek(t)라고 하면, k+1번째 시도에서 얻을 수 있는 제어값 uk+1(t)는 수학식 1과 같이 얻어질 수 있다. 수학식 1에서 Uk(s), Uk+1(s), Ek(s)는 각각 uk(t), uk+1(t), ek(t)의 라플라스 변환된 항이고, P(s)와 Q(s)는 각각 Uk(s)와 Ek(s) 신호 처리가 이뤄지는 소정의 제어 특성 계수들이다. 이렇게 이전에 발생된 제어 입력과 그에 따른 에러 보상 결과(위치 에러로서 나타나는)를 반복적으로 더한 값을 취함으로써 가장 적합한 제어 입력을 결정하는 것을 학습 제어라고 할 수 있다. 반복 횟수가 길어질 수록 더한 값의 결과가 수렴되어 지도록 필터링 계수를 정해야 한다. 학습 제어를 통해 얻어진 pause 배속에서의 제어값은 트랙 회전 한 주기에 대한 샘플링 개수에 상응하는 개수를 가지고 메모리에 테이블화된다. pause 배속에 대한 제어값 테이블을 토대로 각각의 배속별 피드포워드 제어값의 테이블을 만든다(810단계). 가령 pause 배속의 2배속에 대한 제어값은 810단계에서 구한 pause 배속의 제어값으로부터 2i(i=0,..n) 번째 샘플링 위치의 제어값을 취한 것이 된다. 즉, 배속별 제어값 테이블의 형성은 pause 배속에 대한 제어값을 이용하여 각 배속별 주기에 해당하는 샘플링 개수의 제어값을 구하는 것이다. 각 배속별 제어값 테이블이 만들어지면, 미리 저장된 배속(또는 주파수)별 이득 및 위상 응답 특성에 따라 각 배속에 대한 테이블내 제어값의 이득 및 위상값을 보정한다(820단계). 본 발명에서 제어할 액튜에이터는 보통 소정 배속(또는 소정 주파수) 이상에서 응답 특성이 현저히 저하되는 특징을 보인다. 810단계에서 구한 각 배속에 대한 액튜에이터의 피드포워드 제어값은 이러한 응답 특성을 전혀 고려하지 않고 기본 배속(pause 배속)에 대한 제어값으로부터 만들어진 것이므로, 액튜에이터의 응답 특성에 맞는 추가 이득 및 위상 보상이 필요하다. 배속별로 액튜에이터의 주파수 응답 특성을 고려한 제어값 보상이 이뤄진 상태에서 그러한 제어값을 초기값으로 하여, pause 배속을 제외한 나머지 배속에 대해 학습 제어를 수행하고 그에 따라 최종 제어값을 산출한다(830단계). 각 배속에 대한 학습 제어는 800단계에서 설명된 방식과 동일하게 진행된다. 이 마지막 학습 제어 과정은 디스크 드라이브 서보 시스템에 존재하는 액튜에이터의 주파수 응답 특성의 편차에 효과적으로 대응할 수 있게 하기 위한 것이다. 각 배속에 대한 편심 보정 피드포워드 제어값을 해당 배속에서의 액튜에이터 구동시 입력 제어값으로서 제공함으로써(840단계) 디스크 드라이브 서보 시스템의 편심 보상이 이뤄지게 된다.
본 발명에 의하면, 상대적으로 편심의 영향이 적게 나타나고 선형 제어기 만으로 충분히 제어가능한 저배속에서는 시스템에 존재하는 편심 등의 외란 정보를 검출하여 학습 제어에 따른 피드포워드 제어값을 계산한다. 고배속에서의 제어값은, 저배속에서 산출된 제어값으로부터 해당 배속의 주가에 맞는 샘플링 개수 만큼의 제어값을 소정 규칙에 따라 산출하고, 산출된 값에 배속에 따른 액튜에이터 응답 특성을 고려한 보상을 행한다. 이와 같이 산출된 고배속에서의 제어값을 초기값으로 하여 저배속에서 행한 바와 같은 학습 제어를 다시 수행함으로써 액튜에이터의 주파수 응답 특성의 편차에 대응을 할 수 있도록 하였다. 이와 같은 방법에 따라 고배속 디스크 드라이브 시스템에 있어서 편심 디스크에 대한 트래킹 제어기의 인입 성능 및 추종 성능, 그리고 고속 탐색 성능을 개선할 수 있다.
본 발명에 의하면, 디스크 에 존재하는 편심 등에 대해 효과적으로 대응함으로써 편심이 존재하는 디스크 에 대한 액튜에이터의 인입 성능, 추종 성능 및 고속 탐색 성능이 향상된다.

Claims (12)

  1. 디스크에 존재하는 편심을 보상하기 위한 디스크 드라이브 서보 시스템에 있어서,
    상기 액튜에이터의 실제 위치와 명령된 소정 기준 위치 사이의 차이인 위치 에러를 검출하기 위한 오차 검출부;
    상기 오차 검출부로부터의 위치에러를 보상하기 위한 제1제어값을 생성하여 출력하는 피드백부;
    적어도 하나 이상의 배속에 대해 각 배속마다 외란을 보상하기 위한 제2제어값을 산출, 저장 및 출력하는 학습제어부; 및
    상기 액튜에이터의 배속에 따른 응답 특성에 따라 상기 학습제어부의 제2제어값에 대해 이득 및 위상 보상 정보를 제공하는 이득 및 위상 조정부를 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 학습제어부는,
    각 배속별로 외란 보상을 위한 한 주기의 제2제어값을 각각 저장하는 메모리 수단;
    상기 위치 에러 검출부로부터의 위치에러를 필터링하는 제1필터부; 및
    상기 메모리 수단의 제2제어값을 필터링하는 제2필터부를 포함하고,
    이때 기본 배속에서의 상기 제2제어값은 제1필터부의 출력과 제2필터부의 출력을 더한 값으로 갱신되며, 상기 제2제어값이 소정의 수렴값이 될 때까지 그러한 갱신 동작을 반복 수행하는 학습 제어에 따라 정해짐을 특징으로 하는 디스크 드라이브 서보 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    제2제어값은 갱신 횟수가 길어질 수록 수렴하는 결과가 되도록 제1필터부와 제2필터부의 제어 특성 계수가 정해짐을 특징으로 하는 편심 보정을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 메모리 수단은
    기본 배속에 대한 한 주기 분의 편심 보상 제어값을 소정 샘플링 개수만큼 저장하고,
    기본 배속의 n 배속에 대한 한 주기 분의 편심 보상 제어값을 그 주기내 샘플링 개수만큼 저장함을 특징으로 하는 편심 보정을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 n배속에 대한 편심 보상 제어값은 학습제어에 의해 결정된 상기 기본 배속에 대한 편심 보상 제어값으로부터 n개의 간격 마다 취한 제어값임을 특징으로 하는 편심 보정을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 n배속에 대한 편심 보상 제어값은 상기 이득 및 위상 조정부로부터 이득 및 위상 보상값을 받아 갱신됨을 특징으로 하는 편심 보정을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 n배속에 대한 편심 보상 제어값은 상기 학습 제어에 의해 갱신됨을 특징으로 하는 편심 보정을 위한 디스크 드라이브 서보 시스템.
  8. 디스크 드라이브 서보 시스템의 편심 보정 방법에 있어서,
    기본 배속(pause 배속)에 대해 편심 보정을 위한 피드포워드 제어값을 산출하는 단계;
    pause 배속에 대한 제어값을 이용하여 n x (pause 배속)에 대한 편심 보정을 위한 피드포워드 제어값을 산출하는 단계;
    상기 n x (pause 배속)의 제어값을, n x (pause 배속)에서의 디스크 드라이브 서보 시스템의 액튜에이터의 응답 특성에 따른 이득 및 위상 보상값을 반영하여 갱신하는 단계; 및
    상기 각 배속에 대한 편심 보정 피드포워드 제어값을 해당 배속에서의 액튜에이터 구동시 입력 제어값으로서 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 편심 보정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기본 배속에 대한 피드포워드 제어값은, 액튜에이터의 위치 에러와 이전 시점의 피드포워드 제어값을 각각 필터링한 결과를 더함으로써 그 더한 결과가 수렴된 어떤 값을 가질 때까지 갱신되는 과정을 반복하는 학습 제어에 의해 정해짐을 특징으로 하는 편심 보정 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 n x (pause 배속)의 피드포워드 제어값의 최종값의 결정은,
    상기 pause 배속의 제어값으로부터 n 간격 마다 취한 것을 제어값으로 가지는 단계;
    액튜에이터 구동 응답 특성에 따른 이득 및 위상 값에 따라 상기 제어값을보정하는 단계; 및
    상기 보정된 제어값을 초기값으로 하고, 액튜에이터의 위치 에러와 이전 시점의 피드포워드 제어값을 각각 필터링한 결과를 더함으로써 그 더한 결과가 수렴된 어떤 값을 가질 때까지 n x (pause 배속)의 피드포워드 제어값이 갱신되는 과정을 반복하는 학습 제어를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 편심 보정 방법.
  11. 디스크 구동 시스템의 편심 보정 방법에 있어서,
    기본 배속(pause 배속)에 대해, 액튜에이터의 위치 에러와 이전 시점의 피드포워드 제어값을 각각 필터링한 결과를 더함으로써 그 더한 결과가 수렴된 어떤 값을 가질 때까지 갱신되는 과정을 반복하는 학습 제어 과정을 통해 편심 보정을 위한 피드포워드 제어값을 산출하는 단계;
    pause 배속에 대한 제어값을 이용하여 n x (pause 배속)에 대한 편심 보정을 위한 피드포워드 제어값을 산출하는 단계;
    상기 n x (pause 배속)의 제어값을, n x (pause 배속)에서의 디스크 드라이브 서보 시스템의 액튜에이터의 응답 특성에 따른 이득 및 위상 보상값을 반영하여 갱신하는 단계;
    상기 이득 및 위상 보상된 n x (pause 배속) 제어값을 상기 학습 제어에 따라 재갱신하는 단계; 및
    상기 각 배속에 대한 편심 보정 피드포워드 제어값을 해당 배속에서의 액튜에이터 구동시 입력 제어값으로서 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 편심 보정 방법.
  12. 제11항에 있어서, pause 배속으로부터 상기 n x (pause 배속)에 대한 편심 보상 제어값을 취하는 단계는, 학습제어에 의해 결정된 상기 pause 배속에 대한 편심 보상 제어값으로부터 n개의 간격 마다 존재하는 제어값을 취하는 것임을 특징으로 하는 편심 보상 방법.
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