KR20080078580A - 헤드 위치 제어 장치 및 매체 기억 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2 자유도 제어를 행하는 현재 옵저버 제어계에 의한 헤드 위치 제어 장치에 있어서, 헤드 전환 후의 시크 파형에 영향을 부여하지 않고, 헤드간의 편심의 상위(相違)에 의한 전류 단차를 방지하는 것을 목적으로 한다.

전환 전의 액추에이터(1)에 공급한 출력 전류와, 전환 후의 다른 헤드의 편심 보정 전류 및 초기 속도로부터, 출력 전류의 전류 단차를 해소하는 보정 궤도의 초기값을 계산하는 궤도 생성부(20, 32)와, 시크 궤도가 입력되는 2자유도 제어계(22)를 포함하고, 초기값에 따르는 보정 궤도를, 2자유도 제어계(22)에 공급한다. 하나의 파라미터로, 초기 속도와 전류 단차의 보정을 행할 수 있고, 각 시크 전류 파형에 대한 전류 단차의 보정 파형의 설계가 용이해지며, 용이하게, 진동이나 소음이 발생하지 않는 시크 제어가 가능해진다.

Description

헤드 위치 제어 장치 및 매체 기억 장치{HEAD POSITION CONTROL DEVICE AND MEDIUM STORAGE DEVICE}

본 발명은, 헤드를 디스크의 편심에 따라서, 편심 제어하는 헤드 위치 제어 장치 및 매체 기억 장치에 관한 것이며, 특히 하나의 헤드로부터 상이한 헤드로의 전환시에 생기는 구동 전류의 단차를 방지하기 위한 헤드 위치 제어 장치 및 매체 기억 장치에 관한 것이다.

자기 디스크 장치나 광 디스크 장치 등의 매체 기억 장치에서는, 복수의 헤드를 다른 디스크면에 대면시켜, 동일한 액추에이터로, 위치 결정된다. 예컨대 헤드를, 대면하는 디스크의 목표 트랙에 이동시키는 시크 제어나 이것에 계속되는 팔로잉 제어를 행하여, 목표 트랙에 위치 결정한다.

도 24에 도시하는 바와 같이, 이 디스크 장치에 있어서는, 디스크의 편심이 존재한다. 예컨대 헤드 A에 대면하는 하나의 디스크면의 서보 신호의 궤적(110)과, 헤드 B에 대면하는 다른 디스크면의 서보 신호의 궤적(112)은, 디스크를 회전하는 스핀들 모터의 회전 중심에 대하여, 편심하고 있다.

헤드는, 서보 신호를 읽고, 위치를 검출하여, 그 위치에 기초하여 서보 신호 에 추종하도록 편심 제어함으로써, 하나의 헤드는, 대면하는 디스크의 서보 신호를 따라, 위치 제어되기 때문에, 이러한 편심은, 하나의 헤드와 대면하는 디스크 사이에서는, 문제가 되지 않는다.

한편, 도 24에 도시하는 바와 같이, 디스크 장치의 모터의 회전 중심에 대한 2개의 디스크면의 서보 신호의 궤적(110, 112)이, 서로 상이한 경우, 즉 헤드 A의 편심량과, 헤드 B의 편심량이 상이한 경우가 있다. 이러한 편심량의 상위가 발생하는 원인으로서는, 디스크에의 서보 신호의 기록을, 장치 조립 전에, 디스크 단체로 행하고, 그 디스크를 장치에 조립하는 방식(미디어 STW라고 함)에서는, 편심이 발생하며, 디스크 사이에서 편심량의 차가 크다. 마찬가지로, 자기 전사에 의해, 디스크의 서보 신호를 기록하는 자기 전사 디스크나, 디스크 기판에 기록 트랙에만 자기 기록층을 형성하는 패턴드 미디어를 사용하는 경우에는, 하나의 디스크의 표리라도, 편심량이 상이하다.

이 디스크면 사이의 편심의 차는, 헤드 전환에 있어서, 전환된 헤드의 편심 추종을 필요로 한다. 즉 헤드 A가, 서보 신호(110)의 궤적에 추종하고 있을 때에, 헤드 B로 전환한 경우는, 헤드 B는, 서보 신호의 궤적(112)에 추종하도록 해야 한다.

도 26은, 헤드 A와, 헤드 B 사이의 편심 궤도에 차가 있는 예를 도시하고, 헤드 A를 어느 트랙[도 24에서는, 궤적(110)] 위에서 위치 결정 제어하고 있는 상태에서, 상이한 디스크면에 있는 헤드 B로 전환한 경우의 전류, 속도, 위치의 변화를 도시한다. 또한, 설명을 간결하게 하기 위해, 도 25에서는, 헤드 A의 디스크면 은, 편심량을 「0」으로 하고, 헤드 B의 디스크면만 편심되어 있는 것으로 하며, 헤드 B의 구동 전류, 속도, 위치를 도시한다.

도 26에 도시하는 바와 같이, 헤드 B의 편심 보정 전류는, 회전 주파수와 동일한 주파수를 갖는 정현파로 도시한다. 도 26에 도시하는 바와 같이, 헤드 A로부터 헤드 B로, 전환 직후, 헤드 A의 디스크면의 편심 보정으로부터, 헤드 B의 디스크면의 편심 보정으로, 편심 보정 전류를 전환한다. 이것에 의해, 상대 전류 U에서, 크기 u0의 단차가 생긴다. 또한 헤드 A와 헤드 B와의 정현파 궤도의 차만큼, 상대 속도 V0의 초기 속도를 갖는다. 또한 상대 위치도 X0 변화한다.

한편, 헤드 전환시의 초기 속도는 0이거나, 또는 이전의 헤드와 동일한 속도를 갖는 것이 가정되어 있었다. 헤드 전환은, 통상 전환된 후, 전환된 헤드의 시크 제어를 행한다. 시크 제어 시작시에, 초기 속도가 「0」이 아니기 때문에, 목표 위치 도달시의 흔들림이 되고, 그 흔들림을 진정시키기 위한 시간이 걸리기 때문에, 시크 시간이 지연되는 원인이 된다.

또한, 편심 보정 전류의 단차 u0이 큰 경우, 헤드 전환시에, 이와 같이 급격하게 전류를 전환하는 것은, 액추에이터가 갖는 공진을 여기하고, 흔들림을 발생시키는 원인이 된다. 따라서, 도 25에 도시하는 바와 같은 초기 전류 u0의 급격한 단차가 생기면, 흔들림을 발생시켜, 시크 시간이 지연되는 원인이 된다.

이 헤드 전환시의 전류 단차를 완화하는 방법으로서, 도 24에 도시하는 바와 같이, 초기 전류 및 전류 단차의 해소 기능을 부여한 제어계가 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

도 25에 도시하는 바와 같이, 편심 보정 기능을 갖는 서보 제어계는, 목표 위치 r과 현재 위치 y와의 위치 오차(r-y)를 계산하는 연산기(140)와, 위치 오차를 없애기 위한 전류를 계산하고, 플랜트인 액추에이터(P)에 출력하는 컨트롤러(C)와, 디스크의 편심에 추종하기 위해, 헤드마다의 편심 보정 전류를 저장하는 테이블(144)과, 테이블(144)로부터의 선택 헤드(디스크면)(Head)에 대응한 편심 보정 전류를, 컨트롤러(C)의 지령 전류에 추가로, 플랜트(P)에 공급하는 가산기(142)로 구성된다.

보정 궤도 생성부(160)는, 전환 전의 헤드(HeadOld)와, 전환 후의 헤드(Head)로부터, 헤드 전환시의 초기 속도, 전류 단차를 구하고, 보정 위치 궤도, 보정 전류를 생성한다. 가산기(162)는, 전환 후 헤드(Head)에서 구한 편심 보정 테이블(144)로부터의 편심 보정 전류에, 전류 보정 궤도를 가산하고, 전환시의 단차를 해소한다. 연산기(164)는 현재 위치 y로부터 위치 보정 궤도를 차감하고, 연산기(140)에 출력한다.

즉, 보정 궤도 생성부(160)는, 초기 속도를 0으로 하기 위한 궤도를, 컨트롤러(C)의 외부로부터 부여한다. 또한 보정 궤도 생성부(160)는, 초기 전류 u0분의 전류 단차를 해소하기 위한 전류를 포함하는 궤도를 계산하고, 편심 보정 전류를 보정한다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-022133호 공보(도 5 내지 도 7)

이 종래의 제안은, 헤드 전환 후, 전환한 헤드를, 즉시 시크 제어하지 않는 경우에는 유효하다. 그러나 전환한 헤드를 즉시 시크하는 경우에는, 시크 전류값과의 관계를 고려해야 한다. 즉, 시크시에는 전류의 포화와 부가되는 고주파 성분에 주의가 필요하다.

속도를 억제하고, 공진을 여기하지 않도록, 속도 보정하기 위해서는, 시크 전류와 합성하여도, 원활해지는 전류 파형을 추가해야 하지만, 종래 기술에서는, 단순히 초기 속도나 전류 단차에 비례한 보상 전류를 개개에 부가하기 때문에, 속도나 단차 전류의 크기에 의해, 파형 형상은 여러 가지로 변화한다. 따라서 도 27에 도시하는 바와 같은 통상의 시크 전류 파형에, 이것들을 부가하면, 도 28과 같이, 시크 초기의 전류값이 급격히 커지고, 도 29에 도시하는 바와 같이, 시크 초기의 전류값이 급격히 작아지며, 시크 초기에 왜곡된 전류 파형이 된다.

이들의 왜곡이, 고주파 성분이 많은 경우에는, 소음이 발생하기 쉽다. 예컨대 크고 수kHz의 고주파수의 성분이 많은 전류를 흘리면, 청각상, 시끄럽다고 느낀다.

소음을 저감하기 위해서는, 파형 형상을 균일하게 하여, 높은 주파수 성분이 포함되지 않도록 해야 한다. 그러나 시크 파형은, 시크 시간(거리)에 의해 변화되기 때문에, 종래 기술에서는, 속도를 억제하고, 공진을 여기하지 않도록, 원활한 전류 파형을, 초기 속도와 전류 단차의 보정용으로, 개개에 오프라인에서 시뮬레이 션하여, 시크 시간에 대응하는 수의 파형을 준비해 두어야 하다.

이러한 설계는, 시간이 걸리고, 시크 시간의 변화에 따른 다수의 파형을 유지하는 것은, 장치의 메모리 용량을 증가시켜, 비용 절감의 장해가 된다.

최근의 디스크 장치의 이용 범위의 확대에 따라, 디스크 장치가 음향기기 등에 탑재되기 때문에, 장치에 정음(靜音) 설계가 요구되고, 가능한 한, 동작음이 작은 것이 요구된다. 이 때문에, 전류 단차에 의한 가청음 발생의 방지를, 간이하게 해결하는 것이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 헤드 전환시에, 편심 보정에 의해 발생하는 전류 단차에 의한 소음의 발생을 방지하기 위한 헤드 위치 제어 장치 및 매체 기억 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 헤드 전환 후에, 즉시 시크 제어하여도, 편심 보정에 의해 발생하는 전류 단차에 의한 소음의 발생을 방지하기 위한 헤드 위치 제어 장치 및 매체 기억 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 헤드의 전환 후, 즉시 시크 제어하여도, 시크 파형에 대응한 전류 단차의 해소를 위한 궤도를 생성하기 위한 헤드 위치 제어 장치 및 매체 기억 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 헤드 전환시에 발생하는 전류 단차를 해소하고, 시크시의 포화 전류를 용이하게 예측하여, 시크 전류의 포화를 방지하기 위한 헤드 위치 제어 장치 및 매체 기억 장치를 제공하는 것에 있다.

본 목적의 달성을 위해, 본 발명의 매체 기억 장치는, 회전하는 기억매체의 각 면의 데이터를 적어도 판독하는 복수의 헤드와, 상기 기억매체의 소정 위치에, 상기 복수의 헤드를 위치 결정하는 액추에이터와, 상기 지정된 헤드에 대면하는 디스크면의 편심 보정 전류에 의해, 상기 액추에이터를 편심 보정하고, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드로부터 얻은 현재 위치 사이의 위치 오차에 따라, 시크 제어를 실행하는 2자유도 현재 옵저버 제어계로 구성된 제어 유닛을 포함하며, 상기 제어 유닛은, 하나의 헤드로부터 다른 헤드로 전환하고, 상기 다른 헤드를 시크할 때에, 상기 전환 전의 상기 액추에이터에 공급한 출력 전류와, 상기 전환 후의 상기 다른 헤드의 상기 편심 보정 전류 및 초기 속도를 얻어, 상기 헤드 전환에 의한 상기 출력 전류의 전류 단차를 해소하는 보정 궤도의 초기값을 계산하며, 시크 궤도가 입력되는 상기 2자유도 제어계에, 상기 초기값에 따르는 보정 궤도를 공급한다.

또한, 본 발명의 헤드 위치 제어 장치는, 회전하는 기억매체의 각 면의 데이터를 적어도 판독하는 복수의 헤드를, 상기 기억매체의 소정 위치에, 위치 결정하는 액추에이터를 위치 제어하는 헤드 위치 제어 장치에 있어서, 지정된 헤드에 대면하는 디스크면의 편심 보정 전류를 저장하는 편심 보정 전류 테이블과, 상기 편심 보정 전류 테이블의 지정된 헤드의 편심 보정 전류에 의해, 상기 액추에이터를 편심 보정하고, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드로부터 얻은 현재 위치로부터 위치 오차에 따라, 시크 제어를 실행하는 2자유도 현재 옵저버 제어계로 구성된 제어 유닛을 포함하며, 상기 제어 유닛은, 하나의 헤드로부터 다른 헤드로 전환하고, 상기 다른 헤드를 시크할 때에, 상기 전환 전의 상기 액추에이터에 공급한 출력 전 류와, 상기 전환 후의 상기 다른 헤드의 상기 편심 보정 전류 및 초기 속도를 얻어, 상기 헤드 전환에 의한 상기 출력 전류의 전류 단차를 해소하는 보정 궤도의 초기값을 계산하며, 시크 궤도가 입력되는 상기 2자유도 제어계에, 상기 초기값에 따르는 보정 궤도를 공급한다.

또한, 본 발명에서 바람직하게는, 상기 제어 유닛은, 상기 시크해야 하는 시크 거리에, 상기 초기값을 가산하여, 가산된 거리의 시크 궤도를 생성하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급한다.

또한, 본 발명에서 바람직하게는, 상기 제어 유닛은, 상기 초기값으로부터 시간 경과에 따라, 「0」이 되는 보정 위치 궤도를 생성하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급한다.

또한, 본 발명에서 바람직하게는, 상기 제어 유닛은, 상기 시크 궤도와 상기 보정 위치 궤도를 가산하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급한다.

또한, 본 발명에서 바람직하게는, 상기 제어 유닛은, 상기 초기값을 초기 전류값으로 변환하고, 상기 초기 전류값으로부터 시간 경과에 따라, 「0」이 되는 보정 전류 궤도를 생성하며, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급한다.

또한, 본 발명에서 바람직하게는, 상기 제어 유닛은, 상기 시크 궤도를 공급된 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계의 전류 출력에, 상기 보정 전류 기동을 가산한다.

또한, 본 발명에서 바람직하게는, 상기 제어 유닛은, 전환 후의 샘플의 현재 위치와, 다음 샘플의 현재 위치를, 상기 헤드의 출력으로부터 취득하고, 상기 현재 속도를 계산한다.

또한, 본 발명에서 바람직하게는, 상기 제어 유닛은, 전환 전의 샘플의 상기 출력 전류와, 전환 후의 상기 편심 보정 전류와의 차로부터, 상기 현재 속도를 계산한다.

또한, 본 발명에서 바람직하게는, 상기 제어 유닛은, 상기 현재 위치와, 상기 현재 옵저버의 현 샘플의 추정 위치와의 추정 위치 오차에 의해, 현 샘플의 추정 위치를 보정하고, 상기 보정된 추정 위치와 현 샘플의 목표 궤도와의 차를 연산하며, 상기 차로부터 상기 액추에이터의 출력값을 연산하고, 상기 보정된 추정 위치와, 상기 현 샘플의 출력값으로부터 다음의 출력값 연산을 위한 추정 위치를 연산한다.

또한, 본 발명에서 바람직하게는, 상기 제어 유닛은, 1 샘플 이전의 출력값과 상기 차로부터 상기 샘플 시점으로부터 소정 시간 진행한 추정 위치를 연산하고, 상기 진행한 추정 위치로부터 상기 액추에이터에의 출력값을 연산하며, 상기 보정된 추정 위치와, 상기 현 샘플의 출력값과, 상기 1 샘플 이전의 출력값으로부터 다음 출력값 연산을 위한 추정 위치를 연산한다.

전환 전의 액추에이터에 공급한 출력 전류와, 전환 후의 다른 헤드의 편심 보정 전류 및 초기 속도로부터, 출력 전류의 전류 단차를 해소하는 보정 궤도의 초기값을 계산하고, 시크 궤도가 입력되는 2자유도 제어계에, 초기값에 따르는 보정 궤도를 공급하기 때문에 2자유도 제어계의 특성으로부터 전류 단차의 해소 궤도의 초기값을 얻어, 전류 단차를 보정할 수 있으며, 하나의 파라미터로, 초기 속도와 전류 단차의 보정을 행할 수 있다. 이 때문에, 각 시크 전류 파형에 대한 전류 단차의 보정 파형의 설계가 용이해지고, 용이하게 진동이나 소음이 생기지 않는 시크 제어가 가능해진다.

이하, 본 발명의 실시형태를, 매체 기억 장치, 위치 제어계의 제1 실시형태, 궤도 생성부, 제2 실시형태, 제3 실시형태, 제4 실시형태, 제5 실시형태, 다른 실시형태의 순으로 설명하지만, 본 발명은, 이 실시형태에 한정되지 않는다.

(매체 기억 장치)

도 1은, 본 발명의 일 실시형태의 매체 기억 장치의 구성도, 도 2는, 도 1의 자기 디스크의 위치 신호의 배치도, 도 3은, 도 1 및 도 2의 자기 디스크의 위치 신호의 구성도, 도 4는, 시크 제어의 제어 천이도이다.

도 1은, 매체 기억 장치로서, 자기 디스크 장치를 도시한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 자기 기억매체인 자기 디스크(4)가, 스핀들 모터(5)의 회전축(2)에 설치되어 있다. 스핀들 모터(5)는, 자기 디스크(4)를 회전한다. 액추에이터(VCM)(1)는, 선단에 자기 헤드(3)를 구비하고, 자기 헤드(3)를 자기 디스크(4)의 반경 방향으로 이동한다.

액추에이터(1)는, 회전축을 중심으로 회전하는 보이스 코일 모터(VCM)로 구성된다. 도면에서는, 자기 디스크 장치에, 2개의 자기 디스크(4)가 탑재되고, 4개의 자기 헤드(3)가, 동일한 액추에이터(1)로 동시에 구동된다.

자기 헤드(3)는, 리드 소자와, 라이트 소자로 이루어진다. 자기 헤드(3)는, 슬라이더에, 자기 저항(MR) 소자를 포함하는 리드 소자를 적층하고, 그 위에 라이트 코일을 포함하는 라이트 소자를 적층하여 구성된다.

위치 검출 회로(7)는, 자기 헤드(3)가 판독한 위치 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환한다. 리드/라이트(R/W) 회로(10)는, 자기 헤드(3)의 판독 및 기록을 제어한다. 스핀들 모터(SPM) 구동 회로(8)는, 스핀들 모터(5)를 구동한다. 보이스 코일 모터(VCM) 구동 회로(6)는, 보이스 코일 모터(VCM)(1)에 구동 전류를 공급하여 VCM(1)을 구동한다.

마이크로 컨트롤러(MCU)(14)는, 위치 검출 회로(7)로부터의 디지털 위치 신호로부터 현재 위치를 검출(복조)하고, 검출한 현재 위치와 목표 위치와의 오차에 따라서, VCM 구동 지령값을 연산한다. 즉 위치 복조와 도 5 이하에서 설명하는 시크, 팔로잉을 포함하는 서보 제어를 행한다. 리드 온니 메모리(ROM)(13)는, MCU(14)의 제어 프로그램 등을 저장한다. 랜덤 액세스 메모리(RAM)(12)는, MCU(14)의 처리를 위한 데이터 등을 저장한다.

하드디스크 컨트롤러(HDC)(11)는, 서보 신호의 섹터 번호를 기준으로 하여, 1주내의 위치를 판단하고, 데이터를 기록·재생한다. 버퍼용 랜덤 액세스 메모리(RAM)(15)는, 리드 데이터나 라이트 데이터를 일시 저장한다. HDC(11)는 USB(Universal Serial Bus), ATA나 SCSI(Small Computer System Interface) 등의 인터페이스(IF)로, 호스트와 통신한다. 버스(9)는, 이들을 접속한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 자기 디스크(4)에는, 외주부터 내주에 걸쳐, 각 트랙에 서보 신호(위치 신호)(16)가, 원주 방향으로 등간격으로 배치된다. 또한, 각 트랙은 복수의 섹터로 구성되고, 도 2의 실선은, 서보 신호(16)의 기록 위치를 도시한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 위치 신호는, 서보 마크(Servo Mark)와, 트랙 번호(Gray Code)와, 인덱스(Index)와, 오프셋 정보(서보 버스트) PosA, PosB, PosC, PosD로 이루어진다. 또한, 도 3의 점선은, 트랙 센터를 도시한다.

도 3의 위치 신호를 헤드(3)로 판독하고, 트랙 번호(Gray Code)와 오프셋 정보 PosA, PosB, PosC, PosD를 사용하며, 자기 헤드의 반경 방향의 위치를 검출한다. 또한 인덱스 신호(Index)를 바탕으로 하여, 자기 헤드의 원주 방향의 위치를 파악한다.

예컨대, 인덱스 신호를 검출하였을 때의 섹터 번호를 0번으로 설정하여, 서보 신호를 검출할 때마다, 카운트업하고, 트랙의 각 섹터의 섹터 번호를 얻는다. 이 서보 신호의 섹터 번호는, 데이터의 기록 재생을 행할 때의 기준이 된다. 또한, 인덱스 신호는, 1주에 하나이고, 인덱스 신호 대신에, 섹터 번호를 설치할 수도 있다.

도 1의 MCU(14)는, 위치 검출 회로(7)를 통하여, 액추에이터(1)의 위치를 확인하여, 서보 연산하고, 적절한 전류를 VCM(1)에 공급한다. 즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 시크 제어는 코어스 제어, 정정 제어 및 팔로잉 제어로 천이함으로써, 목표 위치까지 이동시킬 수 있다. 모두 헤드의 현재 위치를 검출해야 한다. 여기서는, 정정 제어를 팔로잉 제어에 포함하여 설명한다.

이러한, 위치를 확인하기 위해서는, 전술의 도 2와 같이, 자기 디스크(4)상 에 서보 신호를 사전에 기록해 둔다. 즉 도 3에 도시한 바와 같이, 서보 신호의 시작 위치를 도시하는 서보 마크, 트랙 번호를 나타내는 그레이 코드, 인덱스 신호, 오프셋을 도시하는 PosA ∼ PosD라고 하는 신호가 기록되어 있다. 이 신호를 자기 헤드로 독출하고, 이 서보 신호를, 위치 검출 회로(7)가 디지털값으로 변환한다.

(위치 제어계의 제1 실시형태)

도 5는, 본 발명의 위치 제어계의 제1 실시형태의 블록도이고, 도 1의 MCU(14)가 실행하는 위치 결정 제어계의 블록도이다. 도 6은, 도 5의 컨트롤러를 구성하는 2자유도 제어부의 구성도이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(22)는, 플랜트(대상물)(40)[도 1에서는, 액추에이터(1) 및 자기 헤드(3)]를 제어한다. 컨트롤러(22)는, 도 6에서 설명하는 2자유도 제어계로 구성된다. 편심 보정 전류 테이블(24)은, 각 자기 헤드의 편심 보정 전류를 저장한다. 예컨대 편심 보정 전류로서, 정현파를 이용하고, 디스크 1주에 대하여, 각 샘플 시각의 정현파의 진폭값을 저장한다.

궤도 생성부(20)는, 도 7에서 설명하는 바와 같이, 목표 위치(Target)와 현재 위치 y(n)로부터 시크 거리를 계산하고, 시크 거리에 따른 시크 궤도(위치)를 생성한다. 또한 후술하는 바와 같이, 초기 속도를 계산하고, 전환 후의 편심 보정 전류와, 초기 속도와, 전환 전의 출력 전류값으로부터, 전류 단차의 해소 궤도를 생성하고, 시크 궤도에 추가로, 컨트롤러(22)에 출력한다.

다음에, 도 6에 의해, 컨트롤러(22)를 구성하는 현재 옵저버를 사용한 2자유 도 위치 제어계를 설명한다. 자기 디스크 장치의 액추에이터는, 회전형이다. 그러나 다음 식(1)의 형태인 직진형 액추에이터의 상태 방정식으로 변환하여 표현할 수 있다. 또한, x는 위치(m), v는 속도(m/s), u는 전류(Ampere), B1은 힘상수(N/m), m은 등가 질량(kg), u는 출력, s는 라플라스 연산자이다.

샘플링 주기를 T(s), 전류의 최대값을 Imax(Ampere), 트랙 폭을 Lp(m/track)로 두고, 위치의 단위를 track, 속도의 단위를 track/sample, 전류의 단위를, Imax를 「1」로 하는 변환을 행하여, 식(1)을, 디지털의 상태 방정식으로 표현하면, 다음 식(2)를 얻는다.

또는, 현재 위치 y(n)와, 추정 위치 x(n)는, 다음 식(3)의 관계에 있다.

식(2)와, 식(3)을, 간단화하여, 다음 식(4)로 나타낸다.

식(4)는, 식(2), 식(3)의 행렬을, X(n+1), X(n), A, B, C로 나타내어 간단화한 것이다. 식(4)로부터 예측 옵저버는, 다음 식(5)로 나타낸다.

이 식은, 아날로그 제어의 옵저버의 식을 그대로 디지털의 식으로 고친 것이고, L은 상태 추정 게인이며, 위치, 속도의 2개의 상태 추정 게인으로 이루어진다. 또한 F는 피드백 게인이고, 마찬가지로 2개의 피드백 게인으로 이루어진다.

이 식에서는, 관측 위치 y(n)가, 현 샘플의 전류 출력 u(n)에 반영되지 않는다. 즉 예측 옵저버의 형식이기 때문에, 응답이 1샘플 지연한다. 1샘플의 지연을 보충하기 위해, 일반적으로는 현재 옵저버가 이용된다. 현재 옵저버는, 다음 식(6)으로 표현된다. 단지, y(n)는 현 샘플에서의 관측 위치이다.

이와 같이, 1샘플로, 1회의 연산을 행하고, 1회 구동 전류를 변화하기 위한 현재 옵저버를 구성한다. 다음에, 이 현재 옵저버를 바탕으로, 2자유도 제어계를 구성한다.

식(6)에, 2자유도 제어의 피드포워드를 부여하면, 식(7)이 얻어진다.

식(6)에 비해, 식(7)에 도시하는 바와 같이, 출력 u(n)의 계산에, 피드포워드항인 (C^T·r(n))을 더하고 있다. 즉 식(7)과 같이, 추정 위치 Xh(n)와 목표 위치 r(n)과의 차분을 취하고, 상태 피드백 게인(F)을 곱하고 있다. 또한 다음 샘플의 상태 변수 Xb(n+1)의 계산시에는, 목표 위치 r(n)은, 직접 이용되고 있지 않다. 목표 위치 r(n)은, u(n)의 계산시에만 반영되고 있다.

이와 같이, 상태 추정한 위치와 목표 위치와의 차분값에, 상태 피드백 게인을 곱하고, 그 이외의 상태 변수는, 지금까지와 같이 상태 피드백 게인을 곱하며, 합을 취하고, 전류 u(n)를 생성한다.

또한, 식(7)의 C, C^T(C의 전치)는, 하기 식(8), 식(9)로 나타낸다.

도 6의 블록도로 설명한다. 현 샘플 n에서의 관측 위치 y(n)와, 이전 샘플 로 추정한 현 샘플의 예측 위치 C·Xb(n)와의 차분을, 연산 블록(52)에서 연산하고, 추정 위치 오차 er[n]을 생성한다. 승산 블록(54)에서, 이 추정 위치 오차 er[n]에, 추정 게인(L)을 곱하여 보정값을 만든다.

가산 블록(56)에 의해, 이 보정값과, 예측 위치, 예측 속도 등의 Xb[n]과 가산된다. 이것에 의해, 식(7)의 현 샘플에서의 추정 위치·추정 속도 등 Xh(n)를 생성한다. 통상의 상태 피드백이면, 이 추정 상태 Xh(n)의 추정 위치에 게인을 곱하고, 추정 속도에 게인을 곱하여, 양자의 합을 취하고, 상태 피드백 전류를 생성한다.

2자유도 제어에서는, 추정 속도에 게인을 곱한 값을 이용하는 것은 동일하지만, 추정 위치 Xh(n)와 목표 위치 궤도 r(n)과의 차분값을 가산 블록(58)에서 연산하고, 승산 블록(60)에서, 그것에 피드백 게인(F)을 곱한 값을, 상태 피드백에 이용한다. 즉, 식(7)을 연산한다.

한편, 다음 샘플(n+1)의 추정 상태 Xb(n+1)을, 현 샘플의 추정 상태 Xh(n)와 출력값 u(n)로부터 승산 블록(62, 64), 가산 블록(66)에 의해, 식(7)과 같이 계산한다.

여기서, 연산 블록(70)은, 목표 위치 궤도 r(n)에 행렬 C^T를 승산하고, 지연 블록(68)은, 추정 상태 Xb(n+1)를 1샘플 지연한다. 또한 A, B, C, C^T, L, F는 위치 x, 속도 v에 대한 행렬이다. 또한 A, B, L은 상태 추정 게인, F는 피드백 게인이다.

이 식(7) 및 도 6에서 도시되는 현재 옵저버는, 통상의 현재 옵저버에, 목표 궤도 r(n)에, 식(9)의 C^T를 곱하여, 가산하는 것만으로, 2자유도 제어를 실현할 수 있다.

다음에, 도 5에서 설명한 바와 같이, 편심 보정을 행하기 위해, 편심 보정 전류를 피드포워드한다. 편심 보정 전류는, 헤드별로, 헤드 및 반경 위치별로, 미리 측정하여, 편심 보정 전류 테이블(24)에 저장해 둔다.

여기서, 전술의 2자유도 제어의 식(7)에, 편심 보정의 항을 도입하면, 다음 식(10)이 된다. 즉 옵저버의 상태(F)에 의해 생성한 전류 u(n)에 대하여, 헤드마다 상이한 편심 보정 전류 Urro(Head, n)를 추가하여, 액추에이터에 전류 uout(n)를 공급한다.

식(10)에 있어서, u(n)를, 추정 위치 x(n), 추정 속도 v(n)에 전개하면, 식(10)에 있어서의 출력 전류 uout(n)는, 다음 식(11)로 표현된다.

단지, Fx는 위치의 상태 피드백 게인, Fv는 속도의 피드백 게인이다.

이러한 2자유도 제어계로, 전술의 전류 단차를 보정한다. 즉 어떤 헤드로 위치 결정 제어를 하고 있고, 다른 헤드로 전환할 때에는, 전술한 바와 같이, 편심 보정 전류의 단차 및 편심 궤도차를 수반하는 초기 속도가 발생한다. 이에 따라, 헤드 전환 직후에, 전류 단차가 발생한다. 이 전류 단차를, 목표 위치 궤도 r(n)로 보정한다.

시크에 필요한 위치 궤도는, r(n)로서 공급된다. 그것과는 달리, 2자유도 제어계로, 위치 궤도 r2(n)를 공급하는 것을 가정하면, 식(10)은, 하기 식(12)로 변형된다.

식(12)는, 출력 전류 uout를 생성하는 전류 u의 생성식에, 위치 궤도로서, r2(n)를 부가한 것이다.

식(11)과 마찬가지로, 식(12)에 있어서, u(n)를, 추정 위치 x(n), 추정 속도 v(n)에 전개하면, 식(12)에 있어서의 출력 전류 uout은, 다음 식(13)으로 표현된다.

헤드 전환 직후는, 식(13)의 x(n))에는, 목표 위치까지의 위치 오차가, r(n)에도, 동일한 값이 설정되어 있다. 따라서 (x(n)-r(n))은 「0」이다. 즉, 식(13) 은 헤드 전환 직후는, 하기 식(14)가 된다.

전류 단차를 없애기 위해서는, 이 전류 uout(n)가, 헤드 전환 직전의 전류 uout(n-1)과 일치하면 좋다. 즉, 하기 식(15)가 성립하면, 전류 단차를 없앨 수 있다.

식(15)를, 헤드 전환 직후의 궤도 초기값 r2(n)로 풀면, 하기 식(16)을 얻을 수 있다.

식(16)에서, v(n)는 헤드 전환 직후의 초기 속도, Urro(head, n)는, 전환 후의 헤드에서의 편심 보정 전류값이다. 즉 식(16)은 헤드 전환 전의 출력 전류 u(out), 헤드 전환 후의 편심 보정 전류 Urro(head, n), 헤드 전환 후의 시크 시작시의 초기 속도 v(n)를 바탕으로, 전류 단차를 보정하는 궤도의 초기값 r2를 계산하고, 그 r2가 「0」이 되도록, 위치 궤도를 공급한다.

이와 같이, 2자유도 현재 옵저버를 이용하면, 초기 속도를 포함한 전류 단차를 보정하는 위치 정보를 얻을 수 있고, 하나의 파라미터로, 전류 단차를 해소한 출력 전류를 출력할 수 있다. 또한 위치 정보를 위해, 시크 궤도와 합성하여도, 소음이 생기는 시크 전류의 생성을 방지할 수 있다.

다음에, 식(15)로부터, 다른 파라미터로, 헤드 전환 후의 보정 궤도의 초기값 r2(n)을 계산하는 실시형태를 설명한다. 전환 전은, 시크 시작 전의 헤드로 트랙킹을 하고 있기 때문에, 액추에이터의 위치·속도 모두, 거의 「0」에 가까운 값을 취하고 있다. 즉 헤드 전환 전의 전류 uout(n-1)는, 편심 보정 전류 Urro(OldHead, n)로 정해진다.

따라서, 식(16)은, 하기 식(17)로 변형된다.

즉, 편심 보정 전류의 차분과, 초기 속도로부터 단차 해소 궤도 r2의 초기값을 구할 수 있다.

(궤도 생성부)

도 7은, 도 5의 궤도 생성부의 블록도이며, 도 8은, 궤도 생성부의 제1 실시형태의 처리 흐름도, 도 9는, 궤도 생성부의 제2 실시형태의 처리 흐름도이다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 궤도 생성부(20)는 초기 속도 계산부(30)와, 단차 해소 궤도의 초기값 계산부(32)와, 시크 거리 계산부(34)와, 가산부(36)와, 시크 궤도 생성부(38)로 이루어진다. 초기 속도 계산부(30)는, 도 8에서 설명하는 바와 같이, 시크 시작을 1샘플 지연시키고, 전환 후의 헤드로, 2샘플분의 위치를 관측하며, 위치 차분을 구하여, 초기 속도를 계산하며 또는 도 9에서 설명하는 바와 같이, 헤드 전환 전후의 편심 보정 전류의 차분을 진폭·위상, 또는 Sin 및 Cos 의 계수의 형태로 구하고, 그 차분 전류 궤도를, 1층 적분하여 게인을 곱하며, 초기 속도 v(n)를 계산한다.

단차 해소 궤도의 초기값 계산부(32)는, 식(16) 또는 식(17)의 연산을 행하고, 초기값 r2(n)를 계산한다. 시크 거리 계산부(34)는, 목표 위치(Target)로부터 현재 위치 y(n)를 차감하고, 시크 거리(Lseek)를 계산한다. 가산부(36)는, 시크 거리(Lseek)와, 초기값 r2를 가산한다. 시크 궤도 생성부(38)는, 가산된 시크 거리에 따른 시크 위치 궤도를 생성한다.

도 8에 의해, 제1 실시형태의 궤도 생성 처리를 설명한다.

(S10) 우선, 헤드 전환을 포함하는 시크 명령을 수신하면, 헤드 전환을 실시한다. 즉, 도 5의 서보 신호(현재 위치)를 독출하는 헤드를, 시크 명령으로 지정된 헤드로 전환한다. 그리고 전환 전의 출력 전류 uout(n-1)을, 궤도 초기값 계산부(32)가 기억한다.

(S12) 이 헤드 전환 후, 전환한 헤드로부터의 현재 위치를 취득하고, 초기 속도 계산부(30)가 기억한다. 연산기(26)로부터는, 1 샘플 전과 동일한 값의 전류값을, 액추에이터에 출력한다.

(S14) 다음에, 전환한 헤드로부터의 현재 위치를 취득하고, 시크 거리 계산부(34)가, 시크 거리(Lseek)를 계산한다. 동시에, 초기 속도 계산부(30)는, 이 샘플의 현재 위치로부터, 단계 S12에서 얻은 현재 위치를 차감하고, 초기 속도를 계산한다.

(S16) 궤도 초기값 계산부(32)가, 편심 보정 테이블(24)의 헤드 전환 후의 편심 보정 전류로부터, 이 샘플의 편심 보정 전류값 Urro(NewHead, n)를 계산한다. 그리고 궤도 초기값 계산부(32)가, 식(16)에 의해, 전환 전의 출력 전류 uout(n-1), 초기 속도, 편심 보정 전류값 Urro(NewHead, n)로부터 단차 초기값 r2를 계산한다. 가산부(36)에서, 시크 거리(Lseek)와 단차 초기값 r2를 가산하고, 시크 궤도 생성부(38)에 출력한다. 이것에 의해, 시크 궤도가 컨트롤러(22)에 입력되고, 시크가 시작된다.

다음에, 도 9에 의해, 제2 실시형태의 궤도 생성 처리를 설명한다.

(S20) 우선, 헤드 전환을 포함하는 시크 명령을 수신하면, 헤드 전환을 실시한다. 즉 도 5의 서보 신호(현재 위치)를 독출하는 헤드를, 시크 명령으로 지정된 헤드로 전환한다. 그리고 전환 전의 출력 전류 uout(n-1)를, 궤도 초기값 계산부(32)가 기억한다.

(S22) 다음에, 이 헤드 전환 후, 전환한 헤드로부터의 현재 위치를 취득하고, 시크 거리 계산부(34)가, 시크 거리(Lseek)를 계산한다. 동시에, 초기 속도 계산부(30)는, 편심 보정 테이블(24)의 헤드 전환 후의 편심 보정 전류로부터, 이 샘플의 편심 보정 전류값 Urro(NewHead, n)를 계산하고, 헤드 전환 전의 편심 보정 전류값 Urro(OldHead, n)와, 이 샘플의 편심 보정 전류값 Urro(NewHead, n)와의 차를 연산하며, 게인을 곱하고, 가속도로 변환하며, 1계(階) 적분하여 초기 속도를 계산한다.

(S24) 궤도 초기값 계산부(32)가, 편심 보정 테이블(24)의 헤드 전환 후의 편심 보정 전류로부터, 이 샘플의 편심 보정 전류값 Urro(NewHead, n)을 계산한다. 그리고 궤도 초기값 계산부(32)가, 식(16)에 의해, 전환 전의 출력 전류 uout(n-1), 초기 속도, 편심 보정 전류값 Urro(NewHead, n)로부터 단차 초기값 r2를 계산한다. 가산부(36)에서, 시크 거리(Lseek)와 단차 초기값 r2를 가산하고, 시크 궤도 생성부(38)에 출력한다. 이것에 의해, 시크 궤도가 컨트롤러(22)에 입력되고, 시크가 시작된다.

이와 같이, 2자유도 제어계의 특성으로부터 전류 단차의 해소 궤도의 초기값을 얻고, 전류 단차를 보정하기 때문에, 하나의 파라미터로, 초기 속도와 전류 단차의 보정을 행할 수 있다. 이 때문에, 각 시크 전류 파형에 대한 전류 단차의 보정 파형의 설계가 용이해지고, 용이하게, 진동이나 소음이 발생하지 않는 시크 제어가 가능해진다.

또한, 이 실시형태에서는, 시크 거리에, 단차 해소의 초기값을 가산하여, 시크 궤도를 생성하기 때문에, 시크 시간은 변화되지만, 시크 전류는, 단차 보정에 의한 고주파 성분의 영향을 받지 않는다. 즉 이 실시형태는, 초기 위치를 시크 거리에 가산함으로써, 시크 시간으로 조정하기 때문에, 시크 전류 파형의 왜곡이 생기지 않는다. 이 때문에 소음, 진동을 간이한 제어로 억제할 수 있다.

또한, 헤드 전환을 행하는 동시에, 시크 제어의 목표 위치 궤도를, 2자유도 제어에 부여하는 구성을 이용하고 있기 때문에, 헤드 전환에 따르는 전류 단차 해소용의 위치 궤도 r2(n)와, 시크 궤도 r(n)의 계산을 공용하는 것이 가능하게 된다.

도 10은, 본 발명의 실시예의 시크 전류 파형의 설명도, 도 11은, 비교예로 서, 종래 기술에 의한 시크 전류 파형의 설명도이다. 또한 이 실시예는, 2.5 인치의 하드디스크 드라이브를 대상으로 하여, 시뮬레이션에 의해 얻은 것이다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 헤드 전환 후, 종래 기술에서의 단차 전류 보정을 행하면, 시크 초기의 시크 전류 파형의 상승 부분에서, 시크 전류 파형이 고주파 성분의 왜곡을 갖는다. 이 때문에, 이 고주파 성분의 전류 변화에 의해, 소음(가청음)이나 진동이 발생한다.

한편, 도 10에 도시하는 바와 같이, 헤드 전환 후, 본 발명에 의한 단차 전류 보정을 행하면, 시크 초기의 시크 전류 파형의 상승 부분에서도, 시크 전류 파형이 왜곡되지 않는다. 이 때문에 소음(가청음)이나 진동의 발생을 방지할 수 있다.

(다른 궤도 생성부)

도 12는, 도 5의 궤도 생성부의 다른 실시형태의 블록도, 도 13은, 도 12의 단차 보정 목표 위치 궤도의 설명도이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 궤도 생성부(20)는, 도 5와 마찬가지로, 초기 속도 계산부(30)와, 단차 해소 궤도의 초기값 계산부(32)와, 시크 거리 계산부(34)를 갖는다.

또한, 궤도 생성부(20)는, 단차 보정 궤도 생성부(42)와, 가산부(44)와, 시크 궤도 생성부(38)를 갖는다. 초기 속도 계산부(30)는, 도 8에서 설명한 바와 같이, 시크 시작을 1 샘플 지연시키고, 전환 후의 헤드로, 2 샘플분의 위치를 관측하며, 위치 차분을 구하여, 초기 속도를 계산하며 또는 도 9에서 설명한 바와 같이, 헤드 전환 전후의 편심 보정 전류의 차분을 진폭·위상, 또는 Sin 및 Cos의 계수의 형태로 구하고, 그 차분 전류 궤도를, 1층 적분하여 게인을 곱하며, 초기 속도 v(n)를 계산한다.

단차 해소 궤도의 초기값 계산부(32)는, 식(16) 또는 식(17)의 연산을 행하고, 초기값 r2(n)를 계산한다. 시크 거리 계산부(34)는, 목표 위치(Target)로부터 현재 위치 y(n)를 차감하고, 시크 거리(Lseek)를 계산한다. 시크 궤도 생성부(38)는, 계산된 시크 거리에 따른 시크 위치 궤도를 생성한다.

단차 보정 궤도 생성부(42)는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 단차 해소 궤도의 초기값 r2(n)를 받아, 초기값으로부터 시간과 함께, 점차 「0」이 되는 단차 보정 목표 위치 궤도를 생성한다. 가산부(44)는, 시크 궤도와 단차 보정 목표 위치 궤도를 가산하여, 컨트롤러(22)에 출력한다.

이 예에서도, 2자유도 제어계의 특성을 이용하여, 전류 단차의 해소 궤도의 초기값을 얻어, 전류 단차를 보정하기 때문에, 하나의 파라미터로, 초기 속도와 전류 단차의 보정을 행할 수 있다. 이 때문에, 각 시크 전류 파형에 대한 전류 단차의 보정파형의 설계가 용이해지고, 용이하게, 진동이나 소음이 잘 생기지 않는 시크 제어가 가능해진다. 또한 시크 시간을 바꾸지 않기 때문에, 시크 성능에의 영향을 방지할 수 있다.

다음에, 다른(전류) 단차 해소 궤도를 설명한다. 도 14는, 2차 함수 궤도의 예를 도시한다. 도 14에 있어서, 상단이 가속도, 중단이 속도, 하단이 위치인 시간에 대한 특성이다. 2차 함수 궤도는, 구형파를 2회 적분한 것이고, 도 13의 위치의 궤도를 사용할 수 있다. 도 13의 삼각파에 비해, 약간 곡선형인 특성을 도시 하고, 소음이나 진동의 방지에 의해 유효하다.

도 15는, 사다리꼴 궤도의 예를 도시한다. 도 15에 있어서, 상단이 가속도, 중단이 속도, 하단이 위치인 시간에 대한 특성이다. 사다리꼴 위치 궤도는, 도 13의 삼각파에 비해, 보다 곡선형인 위치 특성을 도시하고, 소음이나 진동의 방지에 의해 유효하다.

도 16은, 정현파 궤도를 도시한다. 도 16에 있어서, 상단이 가속도, 중단이 속도, 하단이 위치인 시간에 대한 특성이다. 정현파 위치 궤도는, 도 13의 삼각파에 비해, 보다 곡선형인 위치 특성을 도시하고, 소음이나 진동의 방지에 의해 유효하다.

도 17은, SMART 궤도를 도시한다. 도 17에 있어서, 상단이 가속도, 중단이 속도, 하단이 위치인 시간에 대한 특성이다. SMART 궤도는, 전술의 특허 문헌 1에서 소개되어 있고, 정현파 궤도를 개량한 것이며, 도 13의 삼각파에 비해, 보다 곡선형인 위치 특성을 도시하고, 소음이나 진동의 방지에 의해 유효하다.

도 18은, SMART-Like 궤도를 도시한다. 도 18에 있어서, 상단이 가속도, 중단이 속도, 하단이 위치인 시간에 대한 특성이다. SMART-Like 궤도는, 전술의 특허 문헌 1에서 소개되어 있고, 정현파 궤도를 더 개량한 것이며, 도 13의 삼각파에 비해, 보다 곡선형인 위치 특성을 도시하고, 소음이나 진동의 방지에 의해 유효하다.

이와 같이, 초기값을 r2(n)로 하고, 단차 해소 궤도의 형상을, 필요한 특성에 따라서, 여러 가지의 것을 채용할 수 있다.

(위치 제어계의 제2 실시형태)

도 19는, 본 발명의 위치 제어계의 제2 실시형태의 블록도이며, 도 1의 MCU(14)가 실행하는 위치 결정 제어계의 블록도이다. 도 20은, 도 19의 컨트롤러를 구성하는 2자유도 제어부의 구성도, 도 21은, 도 19의 전류 궤도의 일례의 설명도이다.

도 19의 실시형태는, 단차 보정 신호로서, 위치 대신에, 전류를 2자유도 제어계에 부여하는 것이다. 즉, 전술의 식(16), (17)의 r2(n)는 위치이지만, -Fx를 곱함으로써, 전류의 단위가 된다. 이것을 식으로 나타내면, 하기 식(18)이 성립한다.

이것을 이용하면, 제1 실시형태에서는, 식(12)에 의해, 2자유도 제어계에, 목표 위치 궤도를 공급했었지만, FF 전류 Uff를, Fxㆍr2 대신에 공급하여도 좋다. 따라서 식(12)은, 하기 식(19)로 변형된다.

도 19의 블록도로 설명하면, 도 5와 마찬가지로, 컨트롤러(22)는, 플랜트(대상물)(40)[도 1에서는, 액추에이터(1) 및 자기 헤드(3)]를 제어한다. 컨트롤 러(22)는, 도 20에서 설명하는 2자유도 제어계로 구성된다. 편심 보정 전류 테이블(24)은, 각 자기 헤드의 편심 보정 전류를 저장한다. 예컨대 편심 보정 전류로서, 정현파를 이용하여, 디스크 1주에 대하여, 각 샘플 시각의 정현파의 진폭값을 저장한다.

시크 궤도 생성부(34, 38)는, 도 7에서 설명한 바와 같이, 목표 위치(Target)와 현재 위치 y(n)로부터 시크 거리를 계산하는 시크 거리 계산부(34)와, 시크 거리에 따른 시크 궤도(위치)를 생성하는 시크 궤도 생성부(38)를 갖는다.

또한, 초기값 계산부(30, 32)는, 전술과 같이, 초기 속도를 계산하는 초기 속도 계산부(30)와, 전환 후의 편심 보정 전류와, 초기 속도와, 전환 전의 출력 전류값으로부터, 전류 단차의 해소 위치 궤도의 초기값을 계산하는 궤도 초기값 계산부(32)를 갖는다. 전류 궤도 생성부(48)는, 식(18)에 따라서, 초기값 r2로부터 전류 궤도의 초기값 Uff를 계산하고, 도 21에 도시하는 삼각파 파형과 같이, 초기값으로부터 시간과 함께, 점차 「0」이 되는 단차 보정 전류 기동을 생성하며, 컨트롤러(22)에 출력한다.

한편, 2자유도 제어계(22)는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 식(19)를 실행하는 구성을 갖는다. 즉 도 7에서 설명한 구성에 추가로, 연산기(60)의 출력단에, 연산기(60)의 출력과, 전류 궤도 생성부(48)의 출력을 가산하여, 액추에이터(40)에 출력하는 가산부(72)를 설치한다.

이 예에서도, 2자유도 제어계의 특성을 이용하여, 전류 단차의 해소 궤도의 초기값을 얻어, 전류로 변환하고, 전류 단차를 보정하기 때문에, 하나의 파라미터(전류 궤도)로 초기 속도와 전류 단차의 보정을 행할 수 있다. 이 때문에, 각 시크 전류 파형에 대한 전류 단차의 보정 파형의 설계가 용이해지고, 용이하게, 진동이나 소음이 잘 생기지 않는 시크 제어가 가능해진다. 또한 시크 시간을 바꾸지 않기 때문에, 시크 성능에의 영향을 방지할 수 있다.

(위치 제어계의 제3 실시형태)

도 22는, 본 발명의 위치 제어계의 제3 실시형태의 블록도이고, 컨트롤러(22)를 구성하는 현재 옵저버만 도시되어 있다. 이 실시형태는, 샘플 서보 제어에서는, 샘플 시각으로부터 출력될 때까지, 계산 시간이나 아날로그 드라이버 회로의 지연에 의해 지연한다. 소위 출력 지연이 생긴다.

이 실시형태는, 출력 지연을 고려한 현재 옵저버의 구성을 도시한다. 우선, 샘플 시각 n으로부터 Td만큼 지연한(진행한) 시간에서의 상태 변수 X는, 식(1)과 마찬가지로 구하면, 다음 식(20)으로 표현할 수 있다.

식(20)을, 식(1)과 마찬가지로, 액추에이터의 모델로 나타내면, 식(21)로 표현할 수 있다. 또한 식(21)에 있어서, Td는, 시간 단위를 위해, 샘플수 n으로 변환하기 때문에 샘플링 주기 T로, Td를 나누고, 샘플수 단위로 변환하고 있다.

전술의 현재 옵저버의 식(21)은, 상기 식(6)과 마찬가지로 하여, 다음 식(22)로 변형할 수 있다.

식(22)에 있어서, Xh(n)는, 현 샘플 n에서의 추정 상태, Xh(n+Td/T)는, 현 샘플 n으로부터 Td만큼 진행하였을 때의 추정 상태이다.

식(22)는, 현 샘플 n에서의 추정 상태 Xh(n)를 구하고, 다음에 지연을 고려한 시간 Td만큼 진행한 상태 Xh(n+Td/T)를, 현 샘플 n에서의 추정 상태 Xh(n)와 이전 샘플의 출력값 u(n-1)로부터 계산한다.

여기서, 일반적으로, 다음 샘플의 상태를 추정하기 위해서는, 식(6)과 같이, 현 샘플의 출력 u(n)를 사용하지만, 이 예에서는 싱글레이트 제어, 즉 1샘플로, 1회 출력하기 때문에, 샘플 시점에서는, u(n)가 계산되어 있지 않다. 이 때문에, 이미 계산된 이전 샘플의 출력 u(n-1)를 사용하여, 시간 Td만큼 진행한 상태 Xh(n+Td/T)를 계산한다. 그리고 계산된 시간 Td만큼 진행한 상태 Xh(n+Td/T)로부터, 현 샘플 n에서의 출력 u(n)를 계산한다.

다음 샘플의 추정 상태 Xb(n+1)는, 식(22)에서는, 식(6)과 상이하고, u(n)와 u(n-1)를 사용한다.

식(22)에, 2자유도 제어의 피드포워드를 부여하면, 식(23)을 얻을 수 있다. 즉 식(22)에 비해, Xh(n+Td/T)의 계산에, 피드포워드항인 (C^Tㆍr(n))을 추가하고 있다.

이 경우에, 종래의 2자유도 제어의 식(7)에 따르면 , 출력 u(n)의 계산식에, 직접 피드포워드항을 추가한다. 그러나, 이와 같이 하면, 샘플 시점이 다른 Xh(n+Td/T)로부터 (C^Tㆍr(n))를 빼는 것이 되고, 계산 순서가 복잡해지며, 고속으로 연산하는 것이 어렵다. 또한 상태 추정 순서가 변화되고, 계 전체의 안정성을 유지하는 것이 곤란해질 우려가 있다.

이 때문에, 샘플 시점이 동일한 Xh(n)에 대하여, 피드포워드항인 (C^Tㆍr(n))을 추가하여, 진행한 상태 Xh(n+Td/T)를 계산한다.

또한, 식(23)의 제2식을, 제3식에 대입하여, 식(23)을 간단화하고, 다음 식(24)를 얻는다.

도 22는, 식(24)를 블록화한 구성도이고, 도 7에서 도시한 것과 동일한 것은, 동일한 기호로 도시되어 있다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 현 샘플 n에서의 관측 위치(위치 오차) y(n)를 취입하고, 이전 샘플로 추정한 현 샘플의 예측 위치 C·Xb(n)와 관측 위치 y(n)의 차분을, 연산 블록(52)에서 연산하여 추정 위치 오차 er[n]을 생성한다. 승산 블록(54)은, 이 추정 위치 오차 er[n]에, 추정 게인 L을 곱하여, 보정값을 만든다.

가산 블록(56)은, 이 보정값과, 예측 위치, 예측 속도 등의 현 샘플에서의 추정 상태 Xb[n]를 가산한다. 이것에 의해, 식(24)의 현 샘플에서의 추정 위치·추정 속도 등 추정 상태 Xh(n)를 생성한다.

그리고 2자유도 제어에서는, 추정 상태(위치) Xh(n)와 목표 위치 궤도 r(n)과의 차분값을 가산 블록(58)으로 연산하고, 승산 블록(76)은, 그것에 계수 행렬-F·Ad를 곱한 값을 연산한다. 한편, 지연 블록(82)에서 지연된 1 샘플 전의 출력 u(n-1)에, 승산 블록(78)에서, 계수 행렬-F·Bd를 곱한다. 그리고 가산 블록(80)은, 이 결과와, 승산 블록(76)의 결과를 가산하고, 식(24)의 2번째 식의 출력값 u(n)를 얻는다.

한편, 다음 샘플(n+1)의 추정 상태 Xb(n+1)를, 현 샘플의 추정 상태 Xh(n)와, 출력값 u(n)와, 지연 블록(34)에서 지연된 이전 샘플의 출력값 u(n-1)로부터 승산 블록(62, 64-1, 64-2), 가산 블록(66)에 의해, 식(24)의 3번째의 식과 같이, 계산한다.

또한, 지연 블록(68)은, 다음 샘플(n+1)의 추정 상태 Xb(n+1)를 지연하고, 승산 블록(50)은, 지연 블록(68)의 출력에, C를 곱하여, 현 샘플의 추정 위치 x(n)를 계산한다.

이와 같이, 2자유도 제어의 출력의 지연(연산 지연 및 구동 증폭기, D/A 컨버터 등의 하드 지연)을 고려하여, 샘플 시점으로부터 지연분 진행한 Td의 추정 상태를 연산하고, 이 추정 상태로부터 출력을 연산하기 위해, 샘플 시점으로부터, 계산중에 상태 변화가 있어도, 출력 지연의 영향을 방지하며, 정밀도가 높은 위치 제어가 가능해져, 오버런을 방지할 수 있다.

또한, 동일한 샘플 시각에서, 2자유도 제어항을 계산하고 있기 때문에, 계산 순서가 복잡해지는 것을 방지할 수 있고, 고속으로 연산할 수 있다. 또한 상태 추정 순서를 지킬 수 있고, 계 전체의 안정성을 유지할 수 있다.

(위치 제어계의 제4 실시형태)

도 23은, 본 발명의 2자유도 위치 제어계의 제4 실시형태의 블록도이다. 멀티레이트 제어는, 1 샘플로, 2회 또는 3회, 전류를 변화시키는 것이다. 2회 변화하는 것을 2배의 멀티레이트 구성, 3회 변화하는 것을 3배의 멀티레이트 구성이라고 한다.

이 멀티레이트 제어에는, 상태 추정을 싱글레이트로 행하는 싱글레이트 상태 추정과, 상태 추정을 멀티레이트로 행하는 멀티레이트 상태 추정이 있다. 모두 1 샘플로, 전류를 u(n), u(n+0.5)로 2회 연산하고, 변화한다.

우선, 싱글레이트 상태 추정에서의 멀티레이트 제어를 설명한다. 멀티레이트 제어로는, 1 샘플로, 전류 출력값을 u(n), u(n+0.5)로 출력한다. 이 때문에 기본적으로는, 식(23)을 2회 연산한다. 즉 하기 식(25), 식(26)을 실행한다.

즉, 우선, 출력 u(n)와, 다음 상태 Xb(n+0.5)를 연산하기 위해, 식(25)를 연산한다. 이 식(25)은, 기본적으로, 식(23)과 동일하지만, 1 샘플중에 2회 전류가 변화하기 때문에, Xh(n+Td/T)와 Xb(n+0.5)의 연산에는, u(n-1)와, u(n-0.5)를 사용한다.

그리고, 식(26)과 같이, (n+0.5) 샘플에서의 추정 상태 Xh(n+0.5)를, 식(26)의 추정 상태 Xb(n+0.5)로 한 후에, 목표 궤도 r(n+0.5)을 이용하여, 식(28)과 마찬가지로, 출력 u(n+0.5)와, 다음 상태 Xb(n+1)를 연산한다.

여기서, 식(25), 식(26) 중 계수(B1, B2, B3)는, 지연을 가미한 Td가, T/2(=n+0.5)와의 비교에 의해 바뀌고, Td<T/2인 경우에는, 다음 식(27)에서 정해진 다.

0<=Td＜T/2인 경우

한편, T/2<Td<T인 경우는, 다음 식(28)에서 정해진다.

T/2<Td＜T인 경우

즉, 이 식(27), (28)의 u(n)의 계수가, 식(25), 식(26)의 B1이고, u(n-0.5)의 계수가 B2이며, u(n-1)의 계수가 B3이다. 따라서 Td<T/2인 경우에는, 계수 B3은 「0」, T/2<Td인 경우는, B1은 「0」이 된다.

다음에, 멀티레이트 상태 추정에서의 멀티레이트 제어를 설명한다. 마찬가지로, 멀티레이트 제어에서는, 1 샘플에서, 전류 출력값을 u(n), u(n+0.5)로 출력한다. 이 때문에 멀티레이트 상태 추정에서도, 기본적으로는 식(23)을 2회 연산한다. 즉 하기 식(29), 식(30)을 실행한다.

우선, 출력 u(n)와, 다음 상태 Xb(n+0.5)를 연산하기 위해, 식(29)를 연산한다. 이 식(29)는, 기본적으로, 식(23)과 동일하지만, 1 샘플중에 2회 전류가 변화되기 때문에, Xh(n+Td/T)와 Xb(n+0.5)의 연산에는, u(n-1)와, u(n-0.5)를 사용한다. 또한 추정 위치 오차 e(n)를, (y(n)-CㆍXb(n))로, 따로 연산한다.

그리고, 식(30)과 같이, (n+0.5) 샘플에서의 추정 상태 Xh(n+0.5)를, 식(29)의 추정 상태 Xb(n+0.5)에, 식(29)의 e(n)에 L2를 곱한 값으로 보정한다. 또한 목표 궤도 r(n+0.5)를 이용하여, 식(30)과 마찬가지로, 출력 u(n+0.5)와, 다음 상태 Xb(n+1)를 연산한다.

여기서, 식(29), 식(30) 중 계수(B1, B2, B3)는, 지연을 가미한 Td가, T/2(=n+0.5)와의 비교에 의해 바뀌고, Td<T/2인 경우에는, 식(27), 2/T<Td인 경우는 식(28)에서 정해진다.

식(25), 식(26)의 싱글레이트 상태 추정과 비교하면, 식(30)과 같이, (n+0.5) 샘플에서의 추정 상태 Xh(n+0.5)를, 식(29)의 추정 상태 Xb(n+0.5)로, 식(29)의 e(n)에 L2를 곱한 값으로 보정하고 있는 점이 상위하다.

이와 같이, 1회째와 마찬가지로, 2회째의 추정 상태를, 샘플 시각에 관측한 위치 오차로 보정하는 것이, 멀티레이트 상태 추정이다.

식(29), 식(30)의 Xh(n+Td/T)와 Xh(n+0.5+Td/T)를, 식(29), 식(30) 외의 식에 대입하면, 식(29), 식(30)은 다음 식(31)으로 변형할 수 있다.

식(31)은, 식(29)의 Xh(n+Td/T)를 식(29)의 u(n)의 계산으로 통합하고, 식(30)의 Xh(n+0.5+Td/T)를, 식(30)의 u(n+0.5)로 통합하여 결합한 것이다. 식이 적어지면, 당연히 계산 시간도 줄어들고, 응답이 빨라진다.

또한, 식(31)의 L2를「0」으로 하면, 식(25), 식(26)에서 설명한 싱글레이트 상태 추정식을 나타내고, L2가 「0」이 아니면, 멀티레이트 상태 추정식을 나타낸다.

도 23은, 식(31)을 블록화한 블록도이다. 도 23의 구성은, 기본적으로, 도 22의 구성을 직렬로 2개 연결한 것이다. 도 23에 도시하는 바와 같이, 현 샘플 n에서의 관측 위치(위치 오차) y(n)를 취입하고, 이전 샘플로 추정한 현 샘플의 예측 위치 CㆍXb(n)와 관측 위치 y(n)의 차분을, 연산 블록 52-1로 연산하며, 추정 위치 오차 er[n]을 생성한다. 승산 블록 54-1은, 이 추정 위치 오차 er[n]에, 추정 게인 L1을 곱하여, 보정값을 만든다.

가산 블록 56-1은, 이 보정값과, 예측 위치, 예측 속도 등의 현 샘플에서의 추정 상태 Xb[n]를 가산한다. 이것에 의해, 식(31)의 현 샘플에서의 추정 위치·추정 속도 등 추정 상태 Xh(n)를 생성한다.

그리고 2자유도 제어에서는, 추정 상태(위치) Xh(n)와 목표 위치 궤도 r(n)과의 차분값을 가산 블록 58-1에서 연산하고, 승산 블록 76-1에서, 그것에 계수 행렬-F·Ad를 곱한 값을 연산한다. 한편 출력 u(n-1)에, 승산 블록 78-2에서, 계수 행렬-F·Bd2를 곱하여 출력 u(n-0.5)에, 승산 블록 78-1에서, 계수 행렬-FㆍBd1을 곱한다. 3개의 승산 블록(76-1, 78-1, 78-2)의 출력을 가산 블록 80-1이 가산하고, 식(31)의 3번째의 식의 출력값 u(n)를 얻는다.

한편, 다음의 (n+0.5)의 추정 상태 Xb(n+0.5)를, 현 샘플의 추정 상태 Xh(n)에 승산 블록 62-1에서 계수 행렬 A를 곱한 값과, 승산 블록 64-1에서, 출력값 u(n)에 계수 행렬 B1을 곱한 값과, 승산 블록 64-3과, 출력값 u(n-0.5)에 계수 행렬 B2를 곱한 값과, 지연 블록 82-1에서 지연된 이전 샘플의 출력값 u(n-1)에 승산 블록 64-2에서 계수 행렬 B3을 곱한 값을, 가산 블록 66-1이 가산하여, 식(31)의 4번째의 식과 같이, 계산한다.

다음에, 연산 블록(52)에서 연산한 추정 위치 오차 er[n]에, 승산 블록 54-2에서, 추정 게인 L2를 곱하여, 보정값을 만든다. 가산 블록 56-2는, 이 보정값과, 예측 위치, 예측 속도 등의 현 샘플에서의 추정 상태 Xb[n+0.5]를 가산한다. 이것에 의해, 식(31)의 현 샘플에서의 추정 위치ㆍ추정 속도 등 추정 상태 Xh(n+0.5)를 생성한다.

그리고, 멀티레이트 제어에서는, 추정 상태(위치) Xh(n+0.5)와 목표 위치 궤 도 r(n+0.5)와의 차분값을 가산 블록 58-2가 연산하고, 승산 블록 76-2는, 그것에 계수 행렬-F·Ad를 곱한 값을 연산한다.

한편, 출력 u(n-0.5)에, 승산 블록 78-4는 계수 행렬-F·Bd2를 곱하고, 출력 u(n)에, 승산 블록 78-3은 계수 행렬-F·Bd1을 곱한다. 3개의 승산 블록(76-2, 78-3, 78-4)의 출력을 가산 블록 80-2가 가산하고, 식(31)의 6번째의 식의 출력값 u(n+0.5)를 얻는다.

한편, 다음의 (n+1)의 추정 상태 Xb(n+1)을, 현 샘플의 추정 상태 Xh(n+0.5)에 승산 블록 62-2에서 계수 행렬 A를 곱한 값과, 승산 블록 64-4에서, 출력값 u(n+0.5)에 계수 행렬 B1을 곱한 값과, 승산 블록 64-6에서, 출력값 u(n)에 계수 행렬 B2를 곱한 값과, 지연 블록 82-2에서 지연된 이전 샘플의 출력값 u(n-0.5)에 승산 블록(64-5)에서 계수 행렬 B3을 곱한 값을, 가산 블록(66-2)에 의해 가산하여, 식(31)의 7번째의 식과 같이, 계산한다.

또한, 지연 블록(68)은, 다음의 샘플(n+1)의 추정 상태 Xb(n+1)를 지연하고, 승산 블록(20-1)은, 지연 블록(50)의 출력에, C를 곱하여, 현 샘플의 추정 위치 x(n)를 계산한다.

이와 같이, 동일한 샘플 시각에서, 2자유도 제어항을 계산하고 있기 때문에, 이 멀티레이트 제어로는, 특히 계산 순서가 복잡해지는 것을 방지할 수 있고, 고속으로 연산할 수 있다. 또한 상태 추정 순서를 지킬 수 있고, 계 전체의 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 도 23의 블록에 있어서, 승산 블록 54-2의 L2를 「0」으로 설정하면, 싱글레이트 상태 추정의 구성이 되고, 도 23의 구성은, 싱글레이트, 멀티레이트 상태 추정에 모두 사용할 수 있다.

이 경우에는, 도 5, 도 7 및 도 12에서 설명한 목표 궤도 생성부(20)는, 목표 궤도 r을, 0.5 샘플 시각마다 생성한다. 즉 r(n), r(n+0.5)을 생성한다. 마찬가지로, 전술의 도 12의 전류 단차 해소 궤도 생성부(42)도, 전류 단차 해소 궤도 r'을, 0.5 샘플 시각마다 생성한다. 즉 r'(n), r'(n+0.5)을 생성한다.

(다른 실시형태)

전술의 실시형태에서는, 헤드 위치 제어를, 자기 디스크 장치의 헤드 위치 결정 장치의 적용의 예로 설명하였지만, 광 디스크 장치 등의 다른 디스크 장치에도 적용할 수 있다.

이상, 본 발명을, 실시형태에서 설명하였지만, 본 발명은, 그 취지의 범위 내에서 여러 가지의 변형이 가능하고, 이것을 본 발명의 범위에서 배제하는 것이 아니다.

(부기 1) 회전하는 기억매체의 각 면의 데이터를 적어도 판독하는 복수의 헤드와, 상기 기억매체의 소정 위치에, 상기 복수의 헤드를 위치 결정하는 액추에이터와, 상기 지정된 헤드에 대면하는 디스크면의 편심 보정 전류에 의해, 상기 액추에이터를 편심 보정하고, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드로부터 얻은 현재 위치로부터 위치 오차에 따라서, 시크 제어를 실행하는 2자유도 현재 옵저버 제어계로 구성된 제어 유닛을 포함하며, 상기 제어 유닛은, 하나의 헤드로부터 다른 헤드로 전환하고, 상기 다른 헤드를 시크할 때에, 상기 전환 전의 상기 액추에이터에 공급한 출력 전류와, 상기 전환 후의 상기 다른 헤드의 상기 편심 보정 전류 및 초기 속도를 얻어, 상기 헤드 전환에 의한 상기 출력 전류의 전류 단차를 해소하는 보정 궤도의 초기값을 계산하며, 시크 궤도가 입력되는 상기 2자유도 제어계에, 상기 초기값에 따르는 보정 궤도를 공급하는 것을 특징으로 하는 매체 기억 장치.

(부기 2) 상기 제어 유닛은, 상기 시크해야 하는 시크 거리에, 상기 초기값을 가산하고, 가산된 거리의 시크 궤도를 생성하며, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 매체 기억 장치.

(부기 3) 상기 제어 유닛은, 상기 초기값으로부터 시간 경과에 따라서, 「0」이 되는 보정 위치 궤도를 생성하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 매체 기억 장치.

(부기 4) 상기 제어 유닛은, 상기 시크 궤도와 상기 보정 위치 궤도를 가산하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 3의 매체 기억 장치.

(부기 5) 상기 제어 유닛은, 상기 초기값을 초기 전류값으로 변환하고, 상기 초기 전류값으로부터 시간 경과에 따라서, 「0」이 되는 보정 전류 궤도를 생성하며, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 매체 기억 장치.

(부기 6) 상기 제어 유닛은, 상기 시크 궤도를 공급된 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계의 전류 출력에, 상기 보정 전류 기동을 가산하는 것을 특징으로 하는 부기 5의 매체 기억 장치.

(부기 7) 상기 제어 유닛은, 전환 후의 샘플의 현재 위치와, 다음 샘플의 현재 위치를, 상기 헤드의 출력으로부터 취득하고, 현재 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 매체 기억 장치.

(부기 8) 상기 제어 유닛은, 전환 전의 샘플의 상기 출력 전류와, 전환 후의 상기 편심 보정 전류와의 차로부터, 현재 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 매체 기억 장치.

(부기 9) 상기 제어 유닛은, 상기 현재 위치와, 상기 현재 옵저버의 현 샘플의 추정 위치와의 추정 위치 오차에 의해, 현 샘플의 추정 위치를 보정하고, 상기 보정된 추정 위치와 현 샘플의 목표 궤도와의 차를 연산하며, 상기 차로부터 상기 액추에이터의 출력값을 연산하고, 상기 보정된 추정 위치와, 상기 현 샘플의 출력값으로부터 다음 출력값 연산을 위한 추정 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 매체 기억 장치.

(부기 10) 상기 제어 유닛은, 1 샘플 전의 출력값과 상기 차로부터 상기 샘플 시점으로부터 소정 시간 진행한 추정 위치를 연산하고, 상기 진행한 추정 위치로부터 상기 액추에이터에의 출력값을 연산하며, 상기 보정된 추정 위치와, 상기 현 샘플의 출력값과, 상기 1 샘플 전의 출력값으로부터 다음의 출력값 연산을 위한 추정 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 부기 9의 매체 기억 장치.

(부기 11) 회전하는 기억매체의 각 면의 데이터를 적어도 판독하는 복수의 헤드를, 상기 기억매체의 소정 위치에, 위치 결정하는 액추에이터를 위치 제어하는 헤드 위치 제어 장치에 있어서, 지정된 헤드에 대면하는 디스크면의 편심 보정 전 류를 저장하는 편심 보정 전류 테이블과, 상기 편심 보정 전류 테이블의 지정된 헤드의 편심 보정 전류에 의해, 상기 액추에이터를 편심 보정하고 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드로부터 얻은 현재 위치로부터 위치 오차에 따라서, 시크 제어를 실행하는 2자유도 현재 옵저버 제어계로 구성된 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은, 하나의 헤드로부터 다른 헤드로 전환하며, 상기 다른 헤드를 시크할 때에, 상기 전환 전의 상기 액추에이터에 공급한 출력 전류와, 상기 전환 후의 상기 다른 헤드의 상기 편심 보정 전류 및 초기 속도를 얻어, 상기 헤드 전환에 의한 상기 출력 전류의 전류 단차를 해소하는 보정 궤도의 초기값을 계산하고, 시크 궤도가 입력되는 상기 2자유도 제어계에, 상기 초기값에 따르는 보정 궤도를 공급하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 장치.

(부기 12) 상기 제어 유닛은, 상기 시크해야 하는 시크 거리에, 상기 초기값을 가산하여, 가산된 거리의 시크 궤도를 생성하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 11의 헤드 위치 제어 장치.

(부기 13) 상기 제어 유닛은, 상기 초기값으로부터 시간 경과에 따라서, 「0」이 되는 보정 위치 궤도를 생성하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 11의 헤드 위치 제어 장치.

(부기 14) 상기 제어 유닛은, 상기 시크 궤도와 상기 보정 위치 궤도를 가산하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 13의 헤드 위치 제어 장치.

(부기 15) 상기 제어 유닛은, 상기 초기값을 초기 전류값으로 변환하고, 상 기 초기 전류값으로부터 시간 경과에 따라서, 「0」이 되는 보정 전류 궤도를 생성하며, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 부기 11의 헤드 위치 제어 장치.

(부기 16) 상기 제어 유닛은, 상기 시크 궤도를 공급된 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계의 전류 출력에, 상기 보정 전류 기동을 가산하는 것을 특징으로 하는 부기 15의 헤드 위치 제어 장치.

(부기 17) 상기 제어 유닛은, 전환 후의 샘플의 현재 위치와, 다음 샘플의 현재 위치를, 상기 헤드의 출력으로부터 취득하고, 현재 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 11의 헤드 위치 제어 장치.

(부기 18) 상기 제어 유닛은, 전환 전의 샘플의 상기 출력 전류와, 전환 후의 상기 편심 보정 전류와의 차로부터, 현재 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 부기 11의 헤드 위치 제어 장치.

(부기 19) 상기 제어 유닛은, 상기 현재 위치와, 상기 현재 옵저버의 현 샘플의 추정 위치와의 추정 위치 오차에 의해, 현 샘플의 추정 위치를 보정하고, 상기 보정된 추정 위치와 현 샘플의 목표 궤도와의 차를 연산하며, 상기 차로부터 상기 액추에이터의 출력값을 연산하고, 상기 보정된 추정 위치와, 상기 현 샘플의 출력값으로부터 다음 출력값 연산을 위한 추정 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 부기 11의 헤드 위치 제어 장치.

(부기 20) 상기 제어 유닛은, 1 샘플 전의 출력값과 상기 차로부터 상기 샘플 시점으로부터 소정 시간 진행한 추정 위치를 연산하고, 상기 진행한 추정 위치 로부터 상기 액추에이터에의 출력값을 연산하며, 상기 보정된 추정 위치와, 상기 현 샘플의 출력값과, 상기 1 샘플 전의 출력값으로부터 다음 출력값 연산을 위한 추정 위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 부기 19의 헤드 위치 제어 장치.

전환 전의 액추에이터에 공급한 출력 전류와, 전환 후의 다른 헤드의 편심 보정 전류 및 초기 속도로부터, 출력 전류의 전류 단차를 해소하는 보정 궤도의 초기값을 계산하고, 시크 궤도가 입력되는 2자유도 제어계에, 초기값에 따르는 보정 궤도를 공급하기 때문에 2자유도 제어계의 특성으로부터 전류 단차의 해소 궤도의 초기값을 얻어, 전류 단차를 보정할 수 있으며, 하나의 파라미터로, 초기 속도와 전류 단차의 보정을 행할 수 있다. 이 때문에 각 시크 전류 파형에 대한 전류 단차의 보정 파형의 설계가 용이해지고, 용이하게, 진동이나 소음이 발생하지 않는 시크 제어가 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태를 도시하는 매체 기억 장치의 구성도.

도 2는 도 1의 디스크의 위치 신호의 설명도.

도 3은 도 2의 위치 신호의 상세 설명도.

도 4는 본 발명의 일 실시형태의 시크 제어의 천이도.

도 5는 본 발명의 위치 제어계의 제1 실시형태의 블록도.

도 6은 도 5의 자유도 제어계 컨트롤러의 구성도.

도 7은 도 5의 궤도 생성부의 블록도.

도 8은 도 7의 궤도 생성 처리의 제1 실시형태의 처리 흐름도.

도 9는 도 7의 궤도 생성 처리의 제2 실시형태의 처리 흐름도.

도 10은 본 발명의 실시예의 설명도.

도 11은 본 발명의 비교예의 특성도.

도 12는 도 5의 궤도 생성부의 제2 실시형태의 블록도.

도 13은 도 5의 단차 해소 궤도의 설명도.

도 14는 본 발명의 다른 단차 해소 궤도의 설명도.

도 15는 본 발명의 또 다른 단차 해소 궤도의 설명도.

도 16은 본 발명의 또 다른 단차 해소 궤도의 설명도.

도 17은 본 발명의 또 다른 단차 해소 궤도의 설명도.

도 18은 본 발명의 또 다른 단차 해소 궤도의 설명도.

도 19는 본 발명의 위치 제어계의 제2 실시형태의 블록도.

도 20은 도 19의 2자유도 현재 옵저버의 블록도.

도 21은 도 19의 단차 해소 전류 궤도의 설명도.

도 22는 본 발명의 위치 제어계의 제3 실시형태의 현재 옵저버의 블록도.

도 23은 본 발명의 위치 제어계의 제4 실시형태의 현재 옵저버의 블록도.

도 24는 종래의 헤드 전환시의 편심 보정의 설명도.

도 25는 종래의 편심 보정을 행하는 위치 제어 장치의 블록도.

도 26은 종래의 전환시의 전류 단차의 설명도.

도 27은 시크 전류 파형의 설명도.

도 28은 종래의 전환 제어에 의한 시크 전류 파형의 제1 설명도.

도 29는 종래의 전환 제어에 의한 시크 전류 파형의 제2 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 액추에이터 2: 스핀들 모터의 회전축

3: 헤드 4: 디스크

5: 스핀들 모터 6: 액추에이터의 VCM 구동 회로

7: 위치 복조 회로 8: 스핀들 모터의 구동 회로

9: 버스 10: 데이터의 기록 재생 회로

11: 하드디스크 컨트롤러 12: MCU의 RAM

13: MCU의 ROM 14: 마이크로 컨트롤러 유닛

15: 하드디스크 컨트롤러의 RAM 16: 위치 신호

20: 궤도 생성부 22: 컨트롤러

24: 편심 보정 전류 테이블 26: 가산부

30: 초기 속도 계산부 32: 궤도 초기값 계산부

34: 시크 거리 계산부 36: 가산부

38: 시크 궤도 생성부 40: 플랜트

Claims (10)

1. 회전하는 기억매체의 각 면의 데이터를 적어도 판독하는 복수의 헤드와,

   상기 기억매체의 미리 결정된 위치에, 상기 복수의 헤드를 위치 결정하는 액추에이터와,

   상기 지정된 헤드에 대면하는 디스크면의 편심 보정 전류에 의해, 상기 액추에이터를 편심 보정하고, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드로부터 얻은 현재 위치 사이의 위치 오차에 따라, 시크 제어(seek control)를 실행하는 2자유도 현재 옵저버 제어계로 구성된 제어 유닛을 포함하고,

   상기 제어 유닛은,

   하나의 헤드로부터 다른 헤드로 전환하며, 상기 다른 헤드를 시크할 때에, 상기 전환 전의 상기 액추에이터에 공급한 출력 전류와, 상기 전환 후의 상기 다른 헤드의 상기 편심 보정 전류 및 초기 속도를 얻고, 상기 헤드 전환에 의한 상기 출력 전류의 전류 단차를 해소하는 보정 궤도의 초기값을 계산하며, 시크 궤도가 입력되는 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에, 상기 초기값에 따르는 보정 궤도를 공급하는 것을 특징으로 하는 매체 기억 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은,

   상기 시크해야 하는 시크 거리에, 상기 초기값을 가산하여, 가산된 거리의 시크 궤도를 생성하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으 로 하는 매체 기억 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은,

   상기 초기값으로부터의 시간 경과에 따라, 「0」이 되는 보정 위치 궤도를 생성하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 매체 기억 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은,

   상기 초기값을 초기 전류값으로 변환하고, 상기 초기 전류값으로부터 시간 경과에 따라, 「0」이 되는 보정 전류 궤도를 생성하며, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 매체 기억 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은,

   전환 후의 샘플의 현재 위치와, 다음 샘플의 현재 위치를, 상기 헤드의 출력으로부터 취득하여, 현재 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 매체 기억 장치.
6. 회전하는 기억매체의 각 면의 데이터를 적어도 판독하는 복수의 헤드를, 상기 기억매체의 소정 위치에, 위치 결정하는 액추에이터를 위치 제어하는 헤드 위치 제어 장치에 있어서,

   지정된 헤드에 대면하는 디스크면의 편심 보정 전류를 저장하는 편심 보정 전류 테이블과,

   상기 편심 보정 전류 테이블의 지정된 헤드의 편심 보정 전류에 의해, 상기 액추에이터를 편심 보정하고, 상기 헤드의 목표 위치와 상기 헤드로부터 얻은 현재 위치 사이의 위치 오차에 따라, 시크 제어를 실행하는 2자유도 현재 옵저버 제어계로 구성된 제어 유닛을 포함하며,

   상기 제어 유닛은,

   하나의 헤드로부터 다른 헤드로 전환하고, 상기 다른 헤드를 시크할 때에, 상기 전환 전의 상기 액추에이터에 공급한 출력 전류와, 상기 전환 후의 상기 다른 헤드의 상기 편심 보정 전류 및 초기 속도를 얻어, 상기 헤드 전환에 의한 상기 출력 전류의 전류 단차를 해소하는 보정 궤도의 초기값을 계산하며, 시크 궤도가 입력되는 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에, 상기 초기값에 따르는 보정 궤도를 공급하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제어 유닛은,

   상기 시크해야 하는 시크 거리에, 상기 초기값을 가산하여, 가산된 거리의 시크 궤도를 생성하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 제어 유닛은,

   상기 초기값으로부터의 시간 경과에 따라, 「0」이 되는 보정 위치 궤도를 생성하고, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 제어 유닛은,

   상기 초기값을 초기 전류값으로 변환하고, 상기 초기 전류값으로부터의 시간 경과에 따라, 「0」이 되는 보정 전류 궤도를 생성하며, 상기 2자유도 현재 옵저버 제어계에 공급하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 장치.
10. 제6항에 있어서, 상기 제어 유닛은,

    전환 후의 샘플의 현재 위치와, 다음 샘플의 현재 위치를, 상기 헤드의 출력으로부터 취득하고, 현재 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 헤드 위치 제어 장치.

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