KR100540094B1 - 디스크 장치 - Google Patents
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Abstract
고주파수 회전 동기 진동 성분은 인접 트랙 사이에서의 상관이 작기 때문에, 이 회전 동기 진동 성분을 추종함으로써, 최악의 경우 미리 기록되어 있는 데이터를 파괴할 가능성이 있다. 그래서 추종 제어 루프 내에, 저주파 동기 회전 진동 성분을 추종하는 추종형 반복 제어부와, 고주파 회전 동기 진동 성분을 캔슬하는 비추종형 반복 제어부를 설치하여, 불필요하게 고주파의 회전 동기 진동을 추종하지 않도록 한다.
회전 동기 진동 성분, 데이터, 고주파수 회전 동기 진동 성분, 트랙
Description
도 1은 제1 실시 형태의 추종 제어계의 블록도.
도 2는 서보 제어계를 도시한 블록도.
도 3은 동기 성분 보상기의 구성을 도시한 도면.
도 4는 추종형 반복 제어부의 블록도.
도 5는 저역 통과 필터의 보드선도.
도 6은 세틀링 동기 성분 보상기의 블록도.
도 7은 고역 통과 필터의 보드선도.
도 8은 회전 주기 외란으로부터 추종 필터 입력으로 전달 함수의 보드선도.
도 9는 추종 제어계의 개방 루프의 보드선도.
도 10은 추종 제어계의 감도 함수의 게인 특성도.
도 11은 본 실시 형태에 따른 수정 위치 오차 신호의 시간 파형, RRO 스펙트럼을 도시한 도면.
도 12는 일반적인 기술에 따른 위치 오차 신호의 시간 파형, RRO 스펙트럼을 도시한 도면.
도 13은 반복 제어를 이용하지 않는 경우의 위치 오차 신호의 시간 파형, RRO 스펙트럼을 도시한 도면.
도 14는 제2 실시 형태의 추종 제어계의 블록도.
도 15는 자기 디스크와 자기 헤드를 도시한 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 서보 제어부
12 : 감산기
100 : 자기 디스크
101 : 자기 헤드
103:액추에이터
본 발명은 헤드를 고속 고정밀도로 목표의 트랙에 위치 결정 제어를 행하는 디스크 장치의 위치 결정 제어에 관한 것이다.
디스크 장치의 하나인 자기 디스크 장치에서는 자기 헤드를 자기 디스크 상의 데이터 트랙에 위치 결정하여, 데이터의 기입/판독을 행하고 있다.
데이터를 기록하는 면에 서보 신호가 간헐적으로 기록된 서보 패턴에 기초하여 자기 헤드의 위치 결정 제어를 행하는 섹터 서보 방식이 주류이다. 그 때문에 제어 장치는 서보 섹터에 따른 인터럽트 신호에 동기하여 자기 헤드를 제어하기 위한 제어 입력을 연산하여, 자기 헤드의 위치 결정 제어를 행하고 있다.
자기 디스크 장치의 위치 결정 제어계는 목표 트랙에 대하여 자기 헤드를 고 속 이동하는 씨크 모드와 목표의 서보 트랙에 자기 헤드를 추종시키는 추종 모드로 대별할 수 있다.
자기 헤드가 추종해야 할 트랙은, 디스크 편심, 디스크 왜곡이나 서보 트랙 기입 시의 스핀들 모터 진동 등에 따라 항상 변동하고 있다. 이들은, 자기 헤드의 위치 결정 제어계에서는 회전 동기 진동으로서 작용한다. 그리고 이들은 자기 헤드 위치 결정 정밀도 악화의 하나의 요인으로 되어 있다. 그래서 회전 동기 진동을 저감시키는 위치 결정 제어 기술의 개발이 필수 사항으로 되어 있다.
이러한 위치 결정 제어 기술의 일례로서, 추종 제어 시에 1 회전 주기분을 지연시킨 위치 오차 신호를 필터에 입력하고, 필터 출력에 게인을 실은 보정 명령을 지연시키지 않는 위치 오차 신호에 가산하여 새로운 조작량을 생성하고, 회전 동기 진동을 추종하여 위치 오차를 압축시키는 방식(반복 제어 방식)이 일본 특개2001-126421호 공보에 개시되어 있다.
일본 특개2001-126421호 공보에 개시된 기술은, 저주파의 동기 진동 성분에 대하여 양호한 압축 효과를 갖는다. 그러나 이 기술은 반복 제어부 내에 설치된 저역 통과 필터에 의해, 고주파의 동기 진동 성분에 대한 압축율이 저하된다. 여기서 저역 통과 필터의 차단 주파수를 높게 설정하면, 추종 제어계의 안정성을 손상시킬 우려가 있다. 그 때문에 전체 주파수 대역에 걸쳐 회전 동기 진동을 압축하는 것은 곤란하다.
일반적으로 저주파수 성분은 인접 사이에서 상관이 있다. 그 때문에 서보 트랙의 저주파 성분을 추종해도, 인접 트랙과의 상대 거리는 거의 일정해진다. 상대 거리가 일정하면 인접 트랙 데이터를 덮어쓰기하여, 파괴될 가능성은 적다. 그러나, 서보 패턴의 기록 개시와 기록 종료의 불연속 부분과 같이 주파수가 높은 회전 동기의 진동 성분은 인접 트랙 사이에서의 상관이 작다. 일본 특개2001-126421호 공보에 개시된 바와 같은 반복 제어에서는 고주파 성분도 추종한다. 그 때문에, 인접 트랙간 거리가 좁아진다. 그리고 최악의 경우, 미리 기록되어 있는 데이터를 파괴할 가능성이 있다.
또한, 일본 특개2001-126421호 공보에 개시된 반복 제어 방식에서는, 1회전 전의 위치 오차 신호를 이용하여 회전 동기 진동을 압축하는 제어 출력을 생성한다. 그 때문에 반복 제어가 동작하여, 1회전 동안에는 반복 제어부의 효과는 나타나지 않는다.
본 발명에 따르면, 인접 트랙의 데이터를 파괴하지 않고 회전 동기 진동에 대한 압축율을 개선하여, 회전 동기 진동이 큰 경우에도 성능을 저하시키지 않음으로써, 고속 고정밀도의 헤드의 위치 결정이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 1회전의 대기 시간을 필요로 하지 않고 회전 동기 신호를 압축하는 제어 출력을 생성하는 것이 가능해진다.
구체적으로는, 추종 제어 루프 내에 저차의 동기 회전 진동 성분을 추종하기 위한 추종형 반복 제어부와, 고차의 회전 동기 진동 성분에는 응답하지 않는 비추종형 반복 제어부를 설치하도록 하였다. 이러한 구성으로 함으로써, 불필요하게 고주파의 회전 동기 진동을 추종함으로써 생기는 인접 트랙 데이터 파괴를 방지한 다. 또한, 비추종형 반복 제어부에 의해 고차의 회전 동기 성분을 캔슬할 수 있다. 이들 효과에 의해 고정밀도의 자기 헤드 위치 결정 제어가 가능해진다.
또한, 디스크 편심 성분 등의 회전 동기 진동이 큰 경우에 장치 성능을 열화시키지 않기 위하여, 추종 제어계에 회전 주기와 같은 주파수에서 게인 피크를 갖는 대역 통과 필터를 추종형 반복 제어부 및 비추종형 반복 제어부와 병용하도록 하였다. 이러한 구성으로 함으로써, 추종 제어계로 전환한 후 대역 통과 필터가 작용하여 편심을 압축한다. 그리고 세틀링 시의 과도 특성을 개선함으로써, 고속이면서 또한 고정밀도의 헤드의 위치 결정 제어가 가능해진다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 디스크 장치를 자기 디스크에 적용한 실시예로서 설명한다. 또한, 본 발명은 자기 디스크 장치뿐만 아니라, 광 디스크 장치, 광 자기 디스크 장치와 같이 회전형 매체를 이용한 기록 재생 장치로의 적용이 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예를 도시한 자기 디스크 장치의 위치 결정 제어계의 블록도를 도시하고 있다. 도 2에서 제어 대상 P(z)(1)은 자기 디스크 장치의 자기 헤드 구동계를 도시한다. 자기 헤드 구동계는 파워 증폭기, 음성 코일 모터(VCM), 헤드 지지 기구, 위치 신호 복조계 등으로 구성된다. 도 2 등에 도시한 제어계는 서보 마이크로컴퓨터에 의해 제어된다. 제어의 방법으로는 프로그램 등의 소프트웨어를 이용하는 것이 일반적이다. 소프트웨어를 대신하여 하드웨어에 의해 기계적으로 제어할 수도 있다.
도 15에 도시한 바와 같이, 자기 디스크 장치에서는 기록 매체인 자기 디스크(100)가 스핀들 모터(도시하지 않음)에 부착되어 있다. 이 스핀들 모터는 일정 속도로 회전한다. 자기 디스크(100)는 매체 표면에 다수의 동심원 형상의 트랙(105)을 형성하고 있다. 각 트랙(105)은 복수의 섹터로 분할되어 있다. 각 섹터에는 서보 정보가 기록된 서보 영역(104)이 배치되어 있다.
아암(102)은 그 선단에서 자기 헤드(101)를 지지하고 있다. 액추에이터(103)는 아암(102)을 이동시킴에 따라 자기 헤드(101)를 자기 디스크(100) 위의 목표로 하는 트랙(이하 목표 트랙)에 포지셔닝시킨다.
본 실시예는, 목표 트랙에 자기 헤드(101)를 이동시킬 때에 속도 제어계에서 목표 트랙의 근방으로 이동시키는 씨크 제어계와, 목표 트랙 근방에서 위치 제어계인 추종 제어계로 전환하는 모드 전환형 제어계를 포함한다. 이하에서 서보 섹터의 인터럽트 횟수를 k라고 정의한다.
도 2에 도시한 서보 제어부(10)는 위치 오차 신호 PES(k)로부터 액추에이터를 구동하는 조작량을 생성한다. 서보 제어계(10)는 씨크 제어계에서 이용되는 씨크 제어계(3), 추종 제어로 이용되는 추종 제어계(2)로 이루어져 있다.
위치 오차 신호 검출 수단으로서 이용하는 감산기(12)는 목표 트랙 ty(k)와 자기 헤드 위치 y(k)와의 편차로부터 위치 오차 신호 PES(k)를 구한다.
씨크 제어계(3)는 우선 제어 대상(P(z))(1)에의 입력 u(k)와 위치 오차 신호 PES(k)를 이용하여 자기 헤드 속도 v(k)를 생성한다. 이어서 씨크 제어계(3)는 자기 헤드 위치 y(k)와 목표 트랙 ty(k)와의 남은 거리에 기초하여 목표 속도 tv(k) 를 구한다. 그리고 씨크 제어계(3)는 이 목표 속도 tv(k)와 앞서 생성한 자기 헤드 속도 v(k)와의 편차를 구한다. 또한 씨크 제어계(3)는 이 편차에 비례한 조작량을 연산한다. 그리고 씨크 제어계(3)는 이 조작량과 목표 속도 tv(k)로부터 구해진 가속도 피드포워드량을 가산한다. 가산 결과는 씨크 제어 시의 제어 입력으로서, 제어 대상 P(z)(1)에 추가된다.
자기 헤드 위치 y(k)와 목표 트랙 ty(k)와의 편차 PES(k)가 기정값 r0 미만(PES(k)<r0)이 되면, 스위치(20)는 선택하는 신호를 씨크 제어계(3)로부터 추종 제어계(2)로 전환하여 이행한다. 여기서 추종 제어계(2)에 이용되는 추종 필터(11)에는 위상 진행 지연 보상기 등의 제어기를 이용한다.
추종 제어계(2)는 도 1에 도시한 바와 같이, 추종 필터(11), 동기 성분 보상기(7), 추종형 반복 제어부(6), 비추종형 반복 제어부(5), 스위치(8, 9), 감산기(13), 가산기(15)에 의해 구성한다.
동기 성분 보상기(7)는 스핀들 모터(도시하지 않음) 회전에 동기한 진동 성분을 압축하는 보상기이다. 그리고 동기 성분 보상기(7)는 스핀들 모터 회전 주파수의 정수배의 주파수에서 게인 피크를 갖는 특성의 필터이다. 후술하는 추종형 반복 제어부(6) 및 비추종형 반복 제어부(5)는 1회전 전의 위치 오차 신호 PES(k)를 이용한다. 그 때문에, 회전 동기 외란에 대한 압축 효과가 나타나는 것은 동작 개시 후 디스크 1회전 이후로 된다. 그래서 본 실시예에서는 씨크 시의 과도 특성을 개선하기 위해, 동기 성분 보상기(7)를 이용하고 있다. 본 실시예의 동기 성분 보상기(7)의 구성을 도 3에 도시한다.
도 3에 도시한 바와 같이 동기 성분 보상기(7)는 스핀들 모터 회전 주파수에 동기한 외란(편심)을 압축하는 회전 1차 동기 대역 통과 필터(30), 스핀들 모터 회전 주파수의 2배의 주파수 외란을 압축하는 회전 2차 대역 통과 필터(31), 또한 스핀들 모터 회전 주파수의 3배의 주파수 외란을 압축하는 회전 3차 대역 통과 필터(32)를 병렬로 배치한 구성이다.
회전 1차 동기 대역 통과 필터(30)는 입력된 PES(k)의 회전 1차 주파수에 상당한 주파수 성분(본 실시 형태에서는 70㎐ 성분)을 강조한 신호 ub1(k)을 출력한다. 마찬가지로 회전 2차 대역 통과 필터(31) 및 회전 3차 대역 통과 필터(32)는 각각 PES(k)의 회전 주파수의 2배, 3배에 상당한 주파수 성분(본 실시 형태에서는 각각 140㎐, 210㎐ 성분)을 강조한 신호 ub2(k) 및 ub3(k)을 출력한다. 그리고 가산기(33)는 ub1(k), ub2(k) 및 ub3(k)을 가산하여, 신호 ub(k)를 출력한다.
스위치(9)는 동기 성분 보상기(7)로부터의 출력 ub(k)가 추종 제어 모드로 이행한 후이며, 위치 오차 신호 PES(k)가 기정값 r1(단, r0>r1) 미만, 즉 PES(k)<r1이 된 경우에 그 신호를 출력하도록 온/오프를 전환한다. 가산기(15)는 이 조건을 충족시킨 경우에 출력되는 ub(k)를 추종 필터(11)의 출력에 가산하여 제어 대상 P(z)(1)에 추가한다.
스위치(9)가 온으로 전환한 후, 카운터(도시하지 않음)는 서보 섹터 인터럽트 횟수를 카운트한다. 스위치(8)는 이 카운트값이 기정값 이상으로 된 경우에 온 상태로 되어, PES를 추종형 반복 제어부(5) 및 비추종형 반복 제어부(6)에 입력한다.
추종형 반복 제어부(6)는 도 4에 도시한 바와 같이 지연 기억 소자(63), 가산기(62), 승산기(61), 저역 통과 필터(64)로 구성되어 있다.
승산기(61)는 추종형 반복 제어부(6)에 입력된 PES에 상수α를 곱한다. 본 실시예에서는 α=0.2로 하였다. 그리고 가산기(62)는 승산기(61)의 출력과 저역 통과 필터(64)로부터의 출력을 가산하여 출력 신호(65)를 생성한다.
지연 기억 소자(63)는 가산기(62)로부터 출력되는 신호를 순차적으로 기억한다. 그리고 지연 소자(63)는 이 신호를 N 샘플 지연시킨 후 저역 통과 필터(64)에 출력한다. 여기서, Z-1는 1 서보 샘플 지연시키는 연산자이다. 또한, N은 자기 디스크 1회전당 샘플 수, 즉 서보 섹터 수이다. 본 실시예에서는 N=108이다. 신호를 N 샘플 지연시켜, 저역 통과 필터(64)에 출력하는 것은, 1회전 전의 동일 서보 섹터 인터럽트 시의 신호를 저역 통과 필터(64)에 출력하는 것과 등가가 된다.
지연 연산자는 서보 섹터 번호와 그 때의 신호를 대응하여 메모리에 기억해 둔다. 그리고 지연 연산자는 자기 디스크가 1회전한 후, 그 서보 섹터 번호에 대응한 메모리의 값을 출력한다. 따라서, 본 실시예에서는 N이 108이므로, 지연 기억 소자(63)는 108개의 메모리를 구비한다.
저역 통과 필터 출력(65)은 추종형 반복 제어부(6)로부터의 출력이 된다. 가산기(14)는 이 출력을 수정 위치 오차 신호 PES2에 가산한다.
저역 통과 필터(64)는 이하와 같은 전달 함수로 정의된 제로 위상차형(전체 주파수 영역에서 위상 지연이 없음) FIR(유한 임펄스 응답형) 필터이다.
본 실시예에서는 저역 통과 필터(64)를 (수학식 2)로 나타낸 3차의 FIR 필터와 같이 선택하였다.
도 5에 이 때의 저역 통과 필터(64)의 주파수 특성을 도시한다. 이 도 5에 도시한 바와 같이, 전체 주파수 영역에서 위상 지연은 보이지 않는다(위상=0°).
이어서, 도 6을 이용하여 비추종형 반복 제어부(5)에 대하여 설명한다. 비추종형 반복 제어부(5)는 승산기(51, 53), 가산기(52), 고역 통과 필터(54), 지연 기억 소자(55)로 구성되어 있다.
승산기(51)는 비추종형 반복 제어부(5)에 입력된 PES에 상수 β를 곱한다. 본 실시예에서는 β=0.2로 하였다. 가산기(52)는, 승산기(51)의 출력 신호와 승산기(53)의 출력 신호를 가산하고, 비추종형 반복 제어부(5)의 출력 신호(56)를 생성한다.
지연 기억 소자(55)는 출력 신호(56)를 순차적으로 기억한다. 그리고 지연 기억 소자(55)는 출력 신호(56)를 N 샘플 지연시킨 후, 고역 통과 필터(54)에 출력한다. 승산기(53)는 고역 통과 필터(54)로부터의 출력 신호에 상수(1-β)을 곱하여 가산기(52)에 출력한다.
비추종형 반복 제어부(5)의 지연 기억 소자(55)는 추종형 반복 제어부(6)의 지연 기억 소자(63)와 마찬가지로, 서보 섹터 번호에 대응하여 출력 신호(56)를 메모리에 기억한다. 그리고 지연 기억 소자(55)는 1회전으로 서보 섹터 수에 대응하는 메모리값을 출력하는 연산자이다. 그 때문에, 서보 섹터 수와 동일한 메모리에 의해 실현할 수 있다.
고역 통과 필터(54)는 수학식 1과 마찬가지의 전달 함수로 표시되는 제로 위상차 FIR 필터이다. 본 실시예에서는, 고역 통과 필터(54)로서 (수학식 3)에 나타낸 9차 FIR 필터를 선택하였다.
본 실시예의 고역 통과 필터(54)의 주파수 특성은 도 7과 같이 표시된다. 상측 종축에 게인을 채용한 도면(게인 특성)은, 주파수가 약 2 ×103보다 큰 경우에 게인을 제로 데시벨[㏈]로 한다. 그것보다도 작은 경우에는 완만하게 게인이 작아진다. 또한, 위상이 플러스인 경우에는 위상이 진행되고 있는 것을 나타내며, 마이너스인 경우에는 지연되고 있는 것을 나타낸다. 그 때문에 하측의 종축에 위 상을 채용한 도면(위상 특성)은, 전체 주파수 영역에 걸쳐 위상 지연이 없는 (위상 = 0°)것을 나타내고 있다.
감산기(13)는 위치 오차 신호 PES로부터 비추종형 반복 제어부(5)의 출력 신호(56)를 감산하여, 수정 위치 오차 신호 PES2를 생성한다.
추종 필터(11)는 입력된 필터 입력(16)으로부터 자기 헤드(101)를 구동하는 신호를 생성한다.
여기서, 도 1에 도시한 추종 제어계에서, 회전 동기 진동 R로부터 필터 입력값(16)까지의 전달 함수 CREP(Z)는 (수학식 4)에 나타내는 식과 같이 표시된다.
이 전달 함수 CREP(z)의 주파수 특성(게인 특성)을 도 8에 나타낸다. 본 실시예에서는, 자기 디스크(100)의 회전 주파수는 70㎐이다.
도 8 상측의 도면에서 종축에 게인을 채용한 주파수 특성(게인 특성)을 도시하고 있다. 도 8 하측의 도면에서 종축에 위상을 채용한 주파수 특성(위상 특성)을 나타내고 있다. 상측의 도면으로부터 알 수 있듯이, 약 1㎑까지의 주파수에서는 디스크 회전 주파수의 정수배(70㎐, 140㎐, 210㎐, …)의 주파수에서, 게인이 피크 특성(게인이 급격히 커지는 특성)으로 되어 있다. 또한, 1㎑ 이상의 주파수에서는 디스크 회전 주파수의 정수배의 주파수에서 노치 특성(게인이 급격히 작아 지는 특성)으로 되어 있다.
일반적으로 서보 제어계에서는, 게인 피크값이 클수록 외란 압축 효과가 높다. 즉, 본 실시 형태의 서보계에서는 1㎑ 이하의 주파수가 낮은 대역에서, 위치 오차 신호에 포함되는 회전 동기 성분을 피크 특성에 의해 강조함으로써 회전 동기 진동에 응답하도록 (회전 동기 진동을 압축함) 제어 출력을 생성한다. 한편, 1㎑ 이상의 고주파 대역에서는, 회전 동기 진동 성분을 노치 특성에 의해 저감시킴으로써 회전 동기 주파수에는 응답하지 않는 (회전 동기 진동을 무시함) 제어 출력을 생성한다.
즉, 추종 제어계(2)를 추종형 반복 제어부(6) 및 비추종형 반복 제어부(5)를 구비함으로써, 저주파의 회전 동기 진동에는 응답 및 추종하고, 고주파의 회전 동기 진동에는 응답도 하지 않고 또한 추종도 하지 않고 자기 헤드(101)의 위치 결정이 가능해진다. 그 결과, 고주파의 회전 동기 진동에 필요 이상으로 추종함에 따른 인접 트랙 상의 데이터 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에서는, 추종형 반복 제어부(6)의 저역 통과 필터, 및 비추종형 반복 제어부(5)의 고역 통과 필터의 특성을 바꿈으로써, 추종 또는 비추종해야 할 회전 동기 진동의 주파수 대역을 설정할 수 있다. 즉, 더 높은 주파수의 회전 동기 진동을 추종시키려는 경우에는 저역 통과 필터의 차단 주파수를 높이면 된다. 낮은 주파수의 회전 동기 진동만 추종시키려는 경우에는 저역 통과 필터의 차단 주파수를 낮게 설정하면 된다.
도 9에 도 1의 추종 제어계(2)에서, 도 1의 A점에서 루프를 절단했을 때의 개방 루프의 보드선도(게인 특성, 위상 특성)를 도시한다. 게인 특성에 주목하면, 본 실시 형태의 추종 제어계(2)의 게인 특성은 약 1㎑ 이하의 주파수 대역에서 디스크 회전 주파수의 정수배의 주파수에서 피크 특성을 갖고, 약 1㎑ 이상의 주파수 대역에서 회전 주파수의 정수배의 주파수에서 노치 특성을 가지고 있다.
일반적으로 저주파의 회전 동기 진동은, 인접 트랙 사이에서 상관이 있기 때문에, 회전 동기 성분을 추종하도록 한다. 또한, 고주파의 회전 동기 진동은 인접 트랙 사이에서의 상관이 낮으므로 추종하지 않도록 한다. 그로 인한 본 실시예에서는 저역 통과 필터의 차단 주파수를 고역 통과 필터의 주파수보다 작게 설정하고 있다. 그 결과, 도 9의 보드선도(게인 특성)에 도시한 바와 같이, 게인 피크 주파수는 게인 노치 주파수보다 작아지고 있다.
도 10에 도 1의 추종 제어계에서의 회전 동기 진동 R(주기 외란)로부터 수정 위치 오차 신호 PES2에의 전달 특성(감도 함수)을 도시한다. 이 도면에서는 디스크 회전 주파수의 정수배(70㎐, 140㎐, 210㎐, …)의 주파수에서, 게인이 노치 특성을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 1과 같은 서보계를 구성함으로써, 회전 동기 진동 R의 수정 위치 오차 신호 PES2에의 영향을 작게 할 수 있다.
도 11에 본 실시 형태에 따른 수정 위치 오차 신호의 시간 파형(태선: 평균값(RRO), 세선: 엔벨로프) 및 RRO의 스펙트럼 파형을 도시한다. 도 12에 일반 기술과 같이 추종형 반복 제어만 이용한 경우의 위치 오차 신호의 시간 파형, RRO 스펙트럼을 도시한다. 도 13에 반복 제어를 이용하지 않는 경우의 위치 오차 신호의 시간 파형, RRO 스펙트럼을 도시한다. 도 11은 1㎑ 이하의 주파수 대역에서는 회전 동기 성분을 포함시킨 모든 요인에 대하여 추종 제어를 행하고, 그 이상의 주파수 대역에서는 회전 동기 성분에 대해서는 추종 제어를 행하지 않는 경우의 시간 파형(상측 도면)과 RRO의 스펙트럼 파형(하측 표)을 나타내고 있다. 도 12는 모든 주파수 대역에서 모든 요인에 대하여 추종 제어를 행하는 경우(동기 성분 보상기(7)와 추종형 반복 제어부를 구비한 구성)의 시간 파형(상측 도면)과 RRO의 스펙트럼 파형(하측 표)을 도시하고 있다. 도 13은 모든 주파수 대역에서 전혀 추종 제어를 행하지 않는 경우(동기 성분 보상기(7)만을 구비한 구성)의 시간 파형(상측 도면)과 RRO의 스펙트럼 파형(하측 표)을 도시하고 있다.
우선 각도의 시간 파형을 비교한다. 도 11에서는 평균값이 0㎚에 가까운 값을 도시하고 있는데 비하여, 도 12는 평균값이라도 꽤 오차가 남아 있다. 도 13에서는 도 12보다도 오차는 더 크다.
이어서 RRO의 스펙트럼 파형을 이용하여 도 13에 도시한 반복 제어를 행하지 않는 경우에 특히 위치 오차가 큰 7차(490㎐)와 18차(1260㎐)에서의 도 12에 도시한 종래 기술과 본 발명과의 결과를 비교한다. 1㎑를 초과하지 않는 7차 주파수 성분에 대해서는, 도 12도, 도 11도 위치 결정 오차가 0.3㎚ 정도로 개선할 수 있다. 그러나, 1㎑를 초과하는 18차 주파수 성분에서는 도 12에서는 1.4㎚ 정도의 오차가 남아 있는 데 비하여, 도 11에서는 0.3㎚ 정도까지 개선되어 있다.
즉 본 발명에서는, 1㎑ 이하의 저주파수 성분에 대해서는 추종형 반복 제어부에 의해 회전 동기 진동을 추종한다. 또한 1㎑ 이상의 고주파 성분에 대해서는 비추종형 반복 제어부에 의해 회전 동기 진동에 응답하지 않는다. 이들의 특성에 의해 수정 위치 오차 신호를 대폭 개선할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 자기 디스크 장치의 추종 제어계의 블록도를 도시하고 있다. 제1 실시 형태와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있다.
앞서 설명한 제1 실시 형태에서는 추종형 반복 제어부(6)와 비추종형 반복 제어부(5)가 병렬로 구성되어 있었다. 이 실시 형태의 추종 제어계는 추종형 반복 제어부(24)와 비추종형 반복 제어부(23)가 직렬로 구성되어 있다.
제2 실시 형태에서는 동기 성분 보상기(7)로부터의 출력과 추종 필터(11)의 출력을 가산기(15)에서 가산한다. 그 후 카운터에서 서보 섹터 인터럽트 횟수를 카운트한다. 스위치(21)는 이 카운트값이 기정값 이상으로 된 경우에 위치 오차 신호 PES를 비추종형 반복 제어부(23)에 입력한다.
감산기(25)는 위치 오차 신호 PES로부터 비추종형 반복 제어부(23)로부터의 출력 신호를 감산하여, 수정 위치 오차 신호 PES2를 생성한다.
스위치(22)는 스위치(21)와 마찬가지로, 앞의 카운트값이 기정값 이상으로 된 경우에 PES2를 추종형 반복 제어부(24)에 입력한다.
비추종형 반복 제어부(23)는 앞의 실시 형태에 사용한 비추종형 반복 제어부(5)와 마찬가지이며, 도 6에서 설명한 구성으로 되어 있다. 또한, 추종형 반복 제어부(24)도 앞의 실시 형태에 사용한 추종형 반복 제어부(6)와 마찬가지이며, 도 4에서 설명한 구성으로 되어 있다.
가산기(26)는 수정 위치 오차 신호 PES2와 추종형 반복 제어부(24)의 출력을 가산하여, 추종 필터(11)에 입력한다.
이와 같이, 추종형 반복 제어부(22)와 비추종형 반복 제어부(23)를 직렬 결합한 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어져, 수정 위치 오차 신호 PES2의 개선이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 추종 제어 루프 내에 저차의 동기 회전 진동 성분을 추종하기 위한 추종형 반복 제어부와, 고차의 회전 동기 진동 성분에는 응답하지 않는 비추종형 반복 제어부를 설치함으로써, 불필요하게 고주파의 회전 동기 진동을 추종함으로써 생기는 인접 트랙 데이터 파괴를 방지하고, 고정밀도의 자기 헤드 위치 결정 제어가 가능해진다.
또한, 추종 제어계에 회전 주기와 같은 주파수에서 피크를 갖는 대역 통과 필터를, 추종형 반복 제어부 및 비추종형 반복 제어부와 병용함으로써, 추종 제어계로 전환한 후, 디스크 1회전 대기 시간이 필요가 없고, 편심을 추종해야 할 조작량을 생성할 수 있고, 고속이면서 또한 고정밀도의 자기 헤드의 위치 결정 제어가 가능해진다.
이 때문에, 미리 서보 패턴을 기록한 자기 디스크를 내장하는 방식의 자기 디스크 장치에서의, 서보 패턴이 기록되어 있는 원주의 중심과 디스크 회전의 중심이 일치하지 않고 십수 ㎛의 편심이 발생하는 문제에 대해서도 디스크 1회전 대기 시간이 필요없으며, 편심 압축 효과를 낸 고정밀도의 위치 결정 제어가 가능해진다.
Claims (18)
- 디스크 장치에 있어서,디스크 상에 기록되어 있는 정보를 판독하고, 및/또는 상기 디스크에 기록하는 정보를 기입하는 헤드,상기 헤드를 구동하는 액추에이터,상기 헤드의 위치와 목표 트랙의 위치로부터 위치 오차 신호를 검출하는 감산기 및상기 목표 트랙의 회전 동기 성분에 응답하는 추종형 반복 제어부와 상기 회전 동기 성분에 응답하지 않는 비추종형 반복 제어부로 이루어지며, 상기 감산기로부터 검출된 위치 오차 신호에 따라 상기 자기 헤드를 상기 목표 트랙에 위치 결정하는 제어 장치를 포함하는 디스크 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제어 장치는, 상기 추종형 반복 제어부와 상기 비추종형 반복 제어부를 병렬로 배치하는 디스크 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제어 장치는, 상기 추종형 반복 제어부와 상기 비추종형 반복 제어부를 직렬로 배치하는 디스크 장치.
- 제1항에 있어서,상기 추종형 반복 제어부는 저역 통과 필터를 구비하는 디스크 장치.
- 제4항에 있어서,상기 저역 통과 필터는 제로 위상형 FIR 필터인 디스크 장치.
- 제1항에 있어서,상기 비추종형 반복 제어부는 고역 통과 필터를 구비하는 디스크 장치.
- 제6항에 있어서,상기 고역 통과 필터는 제로 위상형 FIR 필터인 디스크 장치.
- 디스크 장치에 있어서,디스크 상에 기록되어 있는 정보 또는 상기 디스크에 기록하는 정보를 기입 및 판독하는 헤드,상기 헤드를 구동하는 액추에이터,상기 헤드 위치와 목표 트랙 위치로부터 위치 오차 신호를 검출하는 감산기 및상기 디스크의 회전 수의 정수배의 주파수에서 게인 피크를 갖는 대역 통과 필터와, 상기 목표 트랙의 회전 동기 성분에 응답하는 추종형 반복 제어부와 상기 회전 동기 성분에 응답하지 않는 비추종형 반복 제어부 중 적어도 어느 한쪽으로 이루어지며, 상기 감산기로부터 검출된 위치 오차 신호에 따라 상기 자기 헤드를 목표 트랙에 위치 결정하는 제어 장치를 포함하는 디스크 장치.
- 제8항에 있어서,상기 대역 통과 필터는, 상기 회전 수의 1배의 주파수에서 게인 피크를 갖는 대역 통과 필터인 디스크 장치.
- 제8항에 있어서,상기 대역 통과 필터는, 상기 회전 수의 2배의 주파수에서 게인 피크를 갖는 대역 통과 필터인 디스크 장치.
- 제8항에 있어서,상기 대역 통과 필터는, 상기 회전 수의 3배의 주파수에서 게인 피크를 갖는 대역 통과 필터인 디스크 장치.
- 제8항에 있어서,상기 대역 통과 필터는, 상기 회전 수의 1배의 주파수에서 게인 피크를 갖는 대역 통과 필터와, 상기 회전 수의 2배의 주파수에서 게인 피크를 갖는 대역 통과 필터와 상기 회전 수의 3배의 주파수에서 게인 피크를 갖는 대역 통과 필터를 병렬로 배치하는 디스크 장치.
- 제8항에 있어서,상기 추종형 반복 제어부는 저역 통과 필터를 구비하는 디스크 장치.
- 제13항에 있어서,상기 저역 통과 필터는 제로 위상형 FIR 필터인 디스크 장치.
- 제8항에 있어서,상기 비추종형 반복 제어부는 고역 통과 필터를 구비하는 디스크 장치.
- 제15항에 있어서,상기 고역 통과 필터는 제로 위상형 FIR 필터인 디스크 장치.
- 디스크 장치에 있어서,디스크 상에 기록되어 있는 정보를 판독하고, 및/또는 상기 디스크에 기록하는 정보를 기입하는 헤드,상기 헤드를 구동하는 액추에이터,상기 헤드의 위치와 목표 트랙으로부터 위치 오차 신호를 검출하는 감산기,추종 제어계의 개방 루프 특성의 측정 시에, 디스크 회전 수의 정수배의 주파수에서, 개방 루프의 게인 특성에 피크 및 노치 특성을 갖고 상기 감산기로부터 검출된 위치 오차 신호에 따라, 상기 헤드를 목표 트랙에 위치 결정하는 제어 장치를 포함하는 디스크 장치.
- 제17항에 있어서,상기 추종 제어계의 개방 루프 특성의 측정 시에 측정되는 상기 게인 특성의 피크 주파수가 노치 주파수보다도 낮은 디스크 장치.
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