WO1997027588A1

WO1997027588A1 - Appareil a disque magnetique

Info

Publication number: WO1997027588A1
Application number: PCT/JP1996/000095
Authority: WO
Inventors: Takashi Yamaguchi; Katsuhiro Tsuneta; Katsumoto Onoyama; Tsuyoshi Arai; Yoshikatsu Fujii; Hidehiko Numasato; Yosuke Hamada; Masahito Kobayashi
Original assignee: Hitachi, Ltd.
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 1997-07-31
Also published as: EP0877373A4; US6335845B1; EP0877373A1

Description

明細書

磁気ディスク装置技術分野

本発明は、磁気ディスク装置などの情報記憶装置に関し、特に位置決め精度の向上に適した磁気へッド位置決め制御系に関する。背景技術

従来の磁気ディスク装置へッド位置決め制御系は、磁気ディスク面上にサーボ信号をあらかじめ書き込みこれを磁気へッドが読み取り、磁気へッドの位置を制御していた。磁気ディスク面上にサ一ボ信号を書き込む方法は種々あるが、近年の磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴い、すべての磁気ディスク面上にサーボ信号を間欠的に書き込むセクタサーボ方式が主流となっている。

一方、磁気ディスク面上のサーボ信号の他にセンサを設けて、より多くの状態量を検出することによって制御性を向上させる試みも多く提案されている。これらには第一に装置の筐体やべ一ス、カバ一、回路基板などに加速度計を取り付けて、装置の外部からの振動や衝撃を検知してデータの記録動作を中断させたり、シーク時の駆動力に対する反カを検知して制御系にフィードバックしたりする方法と、第二に制御対象であるァクチユエ一夕、キヤリッジ、または磁気へッドにセンサを付設して制御対象の状態量を検出フィードバックする方法とがある。後者の方法には以下のようなものが開示されている。

特開昭 6 0 - 1 3 6 9 7 2号には、磁気へッドスライダに加速度計をとりつけて状態フィードバック制御をおこなう方法が開示されている。特開昭 6 3 - 4 2 0 7 3号では、ロータリキヤリッジのピヴォット部の機構共振を除去するためにキヤリッジ部に加速度計を付設して状態フィードバックする方法が開示されている。また、特開平 2— 2 2 6 5 6 0号には、アーム部の曲げ振動を検出するセンサおよびァクチユエ一夕を設けてアーム部の剛性を制御的に向上させる方法が開示されている。更に、特開平 3— 7 6 0 6 4号および特開平 3 - 1 9 2 5 8 5号には、セクタサーボ方式においてキヤリッジまたは磁気へッド近傍に加速度計を設けて、アナログのマイナループを構成してループゲインを向上させたり、セクタサーボのサンプリング周波数より高い周波数で加速度計の信号を取り込んでサーボ信号と合成してフィードバック用位置信号として、サーボル一プのサンプリング周期をセクタサーボの周期より短くする方法が開示されている。

磁気ディスク装置の記憶容量の増加と小形化の要求は、記録密度の向上とデータ面の効率向上とを必要としている。まず記録密度の向上のためにはトラック幅をより狭くする必要がある。トラック幅の狭小化には、磁気へッドの幅が狭くても十分な記録再生特性にすること、および位置決め精度を向上することが重要である。位置決め精度の向上のためには、制御系のサ一ボ帯域を十分に高くとらなければならない。しかし、現状のセクタサーボ方式ではデータ領域の一部にサーボ信号を書き込むため、十分な速さでサーボ信号のサンプリングがおこなえるほどのサーボ信号を書き込むことはデータ面の効率を著しく損い、したがって通常ではサーボ帯域も十分にとりえない。

本発明では、磁気ディスク面上のデータ効率を損なわずに、高精度な制御系を提供することを目的としている。特に、加速度計を利用したサーボ制御アルゴリズムを提供することを目的とする。発明の開示

本発明では、磁気へッドまたはキヤリッジ上に磁気へッドの位置決め方向の加速度を検出する加速度計を付設し、以下の制御系を構成す o o

第 1に、加速度計の出力信号をサーボ信号の検出周期より短い周期でサンプリングする A D変換器と、検出された加速度計からの信号をフィードバックして、キヤリツジとァクチユエ一夕の動特性を改善するための補償器を有するマイクロプロセッサを設ける。

第 2に、マイクロプロセッサに、制御対象モデルと制御対象モデルを制御するための第 1の補償器とフィードバックループとを含むモデル制御系を有し、制御対象モデルの変位及び加速度と、サーボ信号及び加速度計の検出信号とをそれぞれ比較し、それぞれの誤差信号が零となるように作用する第 2の補償器と、制御対象モデルへの入力信号と第 2の補償器の出力とを合わせてァクチユエ一夕への駆動信号とするループとからなるモデル追従制御系を構成する。第 3に、加速度計からの信号とサーボ信号とから速度信号を算出する手段とを有する。

第 4に、磁気へッドを目標トラックに移動させるためのシ一クサ一ボモ一ドと、磁気へッドをトラック中心に位置決めさせるためのフォロイングサーボモードと、シークサーボモ一ドからフォロイングサーボモ一ドへ切り換えるときに、フォロイングサ一ボモ一ドに含まれる補償器の内部変数に初期値を設定する手段と、初期値を切り換え時のサーボ信号と加速度計からの信号とから計算する手段とを含む。

第 5に磁気へッドを目標トラックに移動させるためのシークサーボモードと、磁気へッドをトラック中心に位置決めさせるためのフォロイングサーボモードと、シークサーボモードからフォロイングサーボモードへ切り換えるときに、サーボ信号と加速度計からの信号とを用いたィンパルス列入力を与える手段とを含む。

第 6にサ一ボ信号と加速度計からの信号とから磁気ディスクの加速度を計算する手段と、磁気ディスク加速度計からの信号からトラック一周の変動を計算する手段と、変動を記憶する手段と、変動を位置決め制御ループに付加する手段とを有する。

第 7に、 D A変換器から加速度計までの伝達特性を測定する手段と、測定された伝達特性に応じて位置決め制御系の補償器を調整する手段とを有する。

これら各手段はそれぞれ別々に設けてもよいし、組み合わせて用いてもよい。

本発明では、制御対象である磁気へッドまたはこれを支持するキャリッジの加速度計からの信号を任意のサンプリング周期で検出する。このサンプリング周期は、サーボ信号のサンプリング周期より短く、加速度計からの信号及びサーボ信号の 2種類の状態量が異なつたサンプリング周期でマイクロプロセッサに入力される。マイク口プロセッサでは、得られた信号を用いて、上記課題を解決するための手段を以下実施例で詳述するような演算処理にて行う。

図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1の実施例の構成を示す図である。図 2は磁気ディスク装置の構成を示す図である。図 3は回路系のプロック線図である。図 4は制御系の基本的なブロック線図である。図 5は制御対象の周波数特性のボード線図である。図 6は本発明の第 2の実施例の構成図である。図 7は本発明の第 3の実施例の構成図である。図 8は本発明の第 4の実施例の構成図である。図 9は本発明の第 5の実施例の構成図である。図 1 0は本発明の第 6の実施例の構成図である。図 1 1は本発明の第 7の実施例の構成図である。

発明を実施するための最良の形態

図 2に磁気ディスク装置の構成を示す。磁気ディスク 1面上に数千のデータトラック 2が書き込まれている複数の磁気ディスクがスピンドル軸 3に積層されモータにより回転する。ァクチユエ一夕は、固定部の永久磁石 4とヨーク 5及び可動部に取り付けられたコイル

6からなるボイスコイルモータ 7であり、コイルに通電することにより推力を発生する。磁気へッド及びスライダ 8と、これを磁気デイスク面に垂直方向に荷重を与えるロードアーム 9と、これを支持するキャリッジ 1 0は、ァクチユエ一夕の推力により回転軸回りに揺動運動する。これにより磁気へッドは磁気ディスク面上を移動し、磁気ディスク面上の目的データトラックに移動する。

これら機構部は筐体内に組み立てられ、筐体のベースの背面には図示していない回路基板がとりつけられている。この回路基板とフレキシブルフラットケーブルを介して、磁気へッドからの信号伝達ゃァクチユエ一夕への電流の供給が行われている。

磁気ディスク面上のトラックには、一定間隔毎に位置情報であるサーボ信号が予め書き込まれ、磁気へッドは、磁気ディスクの回転数と一周あたりのサーボ信号の数の積できまるサンプリング周波数でサーボ信号を検出する。サ一ボ信号は、トラック番号情報を表わすグレイコード、トラック内の位置情報を表わすバースト信号などから構成される。 '

図 4に制御系の基本的なブロック線図を表わす。よく知られているように磁気ディスク装置の磁気へッド位置決め制御系は、磁気へッドを目標トラックに高速に移動させるためのシークサーボモード 2 1、磁気へッドをスムーズに目標トラック中心に位置決めするセ卜リングサ一ボモード 2 2、そしてデータの記録再生をおこなうために目標トラック中心に磁気へッドを位置決め、追従させるためのフォロイングサーボモード 2 3からなり、目標トラックと磁気へッドの位置との偏差によって、これらのモードは順次、切り換えスイッチ 2 4により切り換えられる。ここで制御対象 2 5は、ボイスコイルモータ 7、キャリッジ 1 0、ロードアーム 9、磁気へッド 8 である。図 5に制御対象の周波数特性をボード線図で表わす。ここで主共振は、キャリッジ 1 0の摇動軸部分の剛性に起因するものであり、それより高い共振モードはロードアーム 9及びその先の磁気へッド 8部分の共振である。

図 3に、回路系のブロック線図を示す。サーボ信号 1 4は A D 変換器 1 3を介してマイクロプロセッサ 1 2に入力する。一方、キャリッジ 1 0の揺動軸より磁気へッド 8側に磁気へッド 8の位置決め方向の加速度を検出するセンサ 1 7が取り付けられている。この加速度計 1 7の出力信号 1 9は同様にフレキシブルフラットケ一ブルによって回路基板に伝わり A D変換器 1 8を介してマイクロプロセッサ 1 2に入力される。以上のようにマイクロプロセッサ 1 2への入力信号は、磁気へッドと磁気ディスクとの相対変位を表わすサ —ボ信号 1 4と加速度計 1 7からの信号 1 9である。マイクロプロセッサ 1 2は、これらの信号と、シ—クサーボモード、セトリングサーボモ一ド及びフォロイングサ一ボモードの制御アルゴリズムによって目標トラックの位置と磁気へッドとの偏差に応じたァクチュェ一夕への操作量を計算する。マイクロプロセッサ 1 2からの出力信号は、 D A変換器 1 5を介してパワーアンプ 1 6に供給され、ノ、。ヮーアンプによって電流増幅され、フレキシブルケーブルを介してァクチユエ一夕に電流が供給され、ァクチユエ一夕への操作量 2 0 として伝えられる。

サーボ信号 1 4のサンプリング周期は既述したように磁気ディスクの回転周波数とサーボ信号 1 4の数によって一意に決められる。例えば 5 4 0 O rpmで、一周あたり 7 4のサーボ信号が書き込まれているとすれば 6. 7Hzのサンプリング周波数であり、サンプリング周期は 150usである。このサンプリング周期でサ一ボ信号 1 4はマイク口プロセッサ 1 2に入力される。

一方、加速度計 1 7からの信号は 50usのサンプリング周期で A D変換器を介してマイクロプロセッサに取り込むことができる。サーボ信号 1 4の入力のタイミングは加速度計 1 7からの信号 1 9の入力のそれと一致している。従って、 50usのサンプリング周期でみると 3回に 1回の割合で 2つの信号が入力される。また、マイク口プロセッサ 1 2からの出力のサンプリング周期は 50usである。以上よりサ一ボ制御系は 50usのサンプリング周期をもつディジタル制御系である。

図 1に本発明の第 1の実施例を示す。図 1ではフォロイングサ一ボモード 2 3のブロック線図を示しており、切り換えスィツチ及び他のモードは省いた。 50us毎のサンプリング周期で加速度計からの信号 1 9が A D変換器 1 8を介してマイクロプロセッサ 1 2に入力され、 150usのサンプリング周期でサーボ信号 1 4がアンプで増幅された後復調回路 1 1で位置に比例した出力電圧に変換され、 A D変換器 1 8を介してマイクロプロセッサ 1 2に入力される。

マイクロプロセッサ 1 2は、制御対象の状態量を推定する状態推定器 3 0を含み、状態推定器 3 0により推定された状態量 3 3に適当な伝達関数であるフィードバック伝達関数 2 8を掛けてフィードバックし、補償器 2 9の出力と比較し演算するいわゆるマイナーループと、サーボ信号 1 4を補償器 2 9に入力して演算するメインループとからなる構成となっている。

状態推定器 3 0には、 D A変換器 1 5からキヤリッジ 1 0の加速度状態量までの伝達関数の制御対象モデル 2 6が含まれている。

ここで制御対象モデル 2 6は、例えば、次のように表される。【数 1】 y ₌ , ω²

u ms² 5 - + 2ζω5 + ω²

ここで、 yはへッドの変位、 uは操作量、 mは制御対象の質量、 sはラプラス演算子、 ^は機構共振の減衰係数、 ωは機構共振の固有角周波数である。即ち、ここでは剛体モードにキャリッジの回転軸の剛性と可動部の質量からなる共振モードが加わったモデルを与えている ο

状態推定器 3 0は、実際の操作量に等価な信号を状態推定器 3 0に与え、推定された加速度 3 1 と検出された加速度計からの信号 1 9 を比較し、誤差を適当な係数 3 2を掛けて制御対象モデル 2 6にフィ一ドバックするような構成と、サーボ信号 1 4と推定された変位 3 4を比較し、誤差を加速度計からの信号 1 9と同様に適当な係数 3 2を掛けて制御対象モデル 2 6にフィードバックするような構成と力、らなっている。

状態推定器 3 0の演算は 50us毎に行われ、推定された状態量 3 3は適当な伝達関数 2 8を掛けてフィードバックされる。

ここでは、 4次のモデルを用いており、磁気へッドの状態量として変位と加速度は検出できているので、残りの 2つの状態量が推定器によって推定される。なお、伝達関数 2 8を含むフィ一ドバックループは、操作量から加速度までの伝達特性を変化させることが目的である。【数 1】を変形して操作量から加速度までの伝達関数を求めると次式となる。

【数 2】

これにより状態推定器 3 0の状態量の帰還された位置からキヤリッジの加速度までの伝達関数が、 10kHzのサンプリング周波数以下で望ましい伝達関数、たとえばキヤリッジの機構共振のピーク値を低減したり、数十 Hz程度の固有振動数の特性変動に影響を与える粘性を低減したような特性に変更することができる。

以上のことを数式で表現する。 D A変換器 1 5からキャリッジ 1 0の加速度状態量までの伝達関数を A(s )、推定された状態量 3 3をフィ一ドバックするときに掛ける伝達関数を F(s )とすれば、フィードバックル一プを設けることによって得られる推定器の状態量の帰還された位置からキヤリッジの加速度までの伝達関数は、【数 3】

l + A(s)F(s) となる。これより、この伝達関数の特性方程式の中に F( S )が含まれるために、 F(s )の与え方によって本来の機構系の伝達特性 A(s) を変化させることができ、望ましい特性とすることが可能である。

本実施例ではサーボ信号 1 4は 150usのサンプリング周期で状態推定器 3 0に入力されるため、状態推定器 3 0の演算のサンプリング周期 50usに対して 3回に 1回のみ、検出されたサーボ信号 1 4 と推定された変位 3 4が比較される。残りのサンプリング時刻では、誤差をフィードバックするループは計算されない。なお、サーボ信号 1 4と推定された変位 3 4を比較し、誤差を加速度計からの信号 1 9と同様に制御対象モデル 2 6にフィードバックするループを設けないで加速度計からの信号 1 9のみを用いて状態推定を行う方法も容易に考えられる。

なお、通常のメインループであるフォロイングサーボモードは 1 50usのサンプリング周期で演算される。従ってフォロイングモードの補償器 2 9は 150usのサンプリング周期で演算され、一方、状態推定器 3 0及びフィードバック伝達関数 2 8は 50usのサンプリング周期で演算される。そこで、 D A変換器 1 5には、 50usのサンプリング周期でフィ一ドバック伝達関数 2 8の更新された出力信号と、 150usのサンプリング周期でフォロイングモードの補償器 2 9の更新された出力信号との、それぞれの加算値が入力される。なお、この状態推定器 3 0及びフィードバック伝達関数 2 8の演算処理は、本実施例のほかに例えばシークサ一ボモードのような他のモードのときでも常時作用させることができる。

本実施例では、いわゆるマイナループを設け、これをメインループより短い周期で演算処理させることにより、セクタサーボのサンプリング周波数より高い周波数の成分も含めてマイナループの伝達特性を望ましい特性となるように変化させることができる効果がめる。

図 6は本実施例において加速度計からの信号をハイパスフィルタ 3 5を介して A D変換器に入力し、サーボ信号をローパスフィス夕 3 6を介して入力する例の構成図である。これらのフィルタは、例えば次式のような伝達関数で表現されるものでもよい。【数 4】

ω

s² + 2ςω$ + ω² ここで、 sはラプラス演算子、 ^は減衰係数、 ωは固有角周波数である。これにより加速度計のドリフトの除去と、サーボ信号のァリァスノイズの除去ができるという効果がある。

図 7に本発明の他の実施例を示す。 50usのサンプリング周期で駆動されるマイクロプロセッサ 1 2は、さらに、制御対象モデル 3 7と制御対象モデルを制御するための第 2の補償器 3 8とフィードバックループ 3 9とを含むモデル制御系を有する。一方、制御対象の状態推定器 3 0を設け、 150us毎に検出されるサーボ信号 1 4を入力させて 50us毎のサ一ボ信号 3 3を推定する。そして、制御対象モデル 3 7の変位 4 0及び加速度 4 1と、推定されたサーボ信号 3 3と検出された加速度計の信号 4 2とをそれぞれ比較し、それぞれの誤差信号をフォロイングサ一ボモ一ドの補償器 2 9に入力する _t この補償器の出力にモデル制御系の操作量 4 3を加えた信号を実際の操作量として D A変換器 1 5により出力する。

以上の構成を以下、数式で表現する。第 1の補償器 3 8の伝達関数を Cm(s)、制御対象モデル 3 7を Pm( s )、フォロイングサ一ボモードの補償器 2 9を C( s )、パワーアンプ 1 6と制御対象 2 5の伝達関数を P( s)、目標値を R、モデル制御系の操作量 4 3を Um、制御対象モデル 3 7の変位 4 0及び加速度 4 1を Yra、制御対象の変位と加速度を Y、とすると、目標値 Rから Υまでの伝達関数は次式で表わされる。【数 5】

P PC

Y= U_m+ Y_m

1+PC ^m l + PC ^m

P C_m „ PC P_mC_m

l+PCl+P_mC_m l + PCl + P_mC„

P(l+CP_m)C_{m D}

(l + P (l + P_mC_m) ここで、 P=Pm+ 0、すなわち実際の制御対象と制御対象モデルと（：

5の差異があるとする。このとき上式は次式で表現される。

【数 6】

(l + (P_m + S)C)(l+P_mC_m) 二こで、 (5 = 0のときは、

【数 7】

】,一 P_m{\ + CP_m)C_{m R}

(l + P_mC)(l+P_mC_m)

F

R

1+ となり、モデル制御系の伝達特性に従って動作することがわかる従ってモデル制御系の補償器 3 8の伝達関数 Cmは【数 7】の特性が望ましいように設定すればよい。

一方、 όが 0でない場合、 Ymと Υの誤差は次式で表わされる。【数 8】

P_mC„ P(l+ CP_m)C_n

γ - γ R R

1+ C_w (l + PC)(l+ P_mC_m)

R

(l + P (l + P_mC_m)

(P_m - P) _m

R

(l + P (l + P_mC_my ここで、 Pm=Pならば偏差は常に 0となるが、そうでない場合は【数 8】で表わした偏差が生じる。そこでフィードバック制御系の補償器 2 9 (C) の特性は、【数 8】の伝達特性が小さくなるように設計すればよい。

以上より、モデル制御系の第 1の補償器 3 8の伝達関数 Cm( s )、及びフォロイングサーボモードの補償器 2 9の C( s )の伝達関数の設計が行なえる。具体的な設計は例えば極指定法や H無限大制御理論などの公知の制御理論に基づいて行なえばよい。

本実施例は、通常の磁気ディスク装置サーボ系のシ一クサーボモードに適用しうるが、シークサーボモードとフォロイングサ一ボモードを一体化した制御系としての適用も可能である。

以上より、本実施例ではモデル制御系を設け、シーク及びフォロイング時の目標値を与えたときの磁気へッド変位とキヤリッジ加速度の両方をモデルの出力に合わせるように制御するので特にキヤリッジ加速度の振動を抑制することができる効果がある。

図 8に本発明のさらに他の実施例を示す。シークサーボモードからフォロイングサーボモードへモードを切り換えるとき、フォロイングサーボモードの補償器 2 9の内部変数に初期値を設定する手段は、第 1の公知例の特願平 2— 9 0 3 2 9、及び第 2の公知例の山口、宍田、遠山、平井の「モ-ド切り換え型制御の初期値補償設計と磁気ディスク装置への適用」計測自動制御学会論文集， Vol. 31， No. 6， pp780 /788 ( 1995 )にて開示されている。このときの問題は第 2の公知例に示されているようにモード切り換え時の制御対象の状態量、すなわち変位と速度信号の検出精度が十分でないとき望ましい過渡応答が得られないという点である。特に速度信号は直接観測できないため、誤差を伴いやすい。従来の方式ではサーボ信号すなわち変位から求めていた。

本実施例では、前記実施例と同様に 50usのサンプリング周期で動作する状態推定器を用い、これに 50usのサンプリング周期で加速度計からの信号 1 9を入力させ、 150usのサンプリング周期でサーボ信号 1 4を入力させる。状態推定器の推定信号は 50usのサンプリング周期で計算されるので、これに基づきフォロイングサーボモードの補償器 2 9を計算する。そして、 50usのサンプリング周期で D A変換器を動作させる。この状態推定器はシークサ一ボモードでも動作させる。

シークサーボモードからフォロイングサーボモードにモードを切り換えるとき、 50usのサンプリング周期で得られた推定変位及び速度信号 4 4にそれぞれ適当な係数を掛ける手段 4 5を介して初期値 4 6を求め、補償器 2 9の内部変数に入力する。初期値の計算手段は特に第 2の公知例に開示されているので詳細は省略するが、次式で表わされる。

【数 9】 Xc (0) = K Xp (Q) ここで、 Xc ( 0 )は補償器 2 9のモード切り換え時の初期値、 Xp( 0 ) はモード切り換え時の制御対象 2 5の状態量でこの場合着目する状態量は変位 Xpl ( O )と速度 Xp2(0 )である。また Kは係数行列である。ここで、変位 Xpl (O )と速度 Xp2 ( 0 )を、状態推定器 3 0の推定信号 4 4から求めて【数 9】の右辺に代入する。

本実施例では初期値補償に用いられる速度信号を高精度に推定することが可能であり、かつサーボ信号のサンプリング周期より短い周期でフォロイングサーボモードを演算させるため、モード切り換え後の過渡応答を改善できる効果がある。

図 9は本実施例にシークサ一ボモードからフォロイングサーボモードへモードを切り換えるとき、フォロイングサーボモードに付加入力を与える手段を加えた例の構成図である。シークサーボモードからフォロイングサ一ボモードへモードを切り換えるとき、フォロィングサ一ボモ一ドに付加入力を与える手段は、特願平 6— 2 7 6 2 5 0に開示されている。このときの問題は第 3の実施例で述べたことと同様にモード切り換え時の制御対象の状態量、すなわち変位と速度信号の検出精度が十分に得られないとき望ましい過渡応答が得られないという点である。特に速度信号は直接観測できないため、誤差を伴いやすい。そこで、第 3の実施例と同様に、状態推定器 3 0を用いて速度信号 4 4を推定する。これとサーボ信号 1 4とをィンパルス応答計算手段 4 7に入力し、ィンパルス応答列 4 8を算出する。この応答列をフォロイングサーボモードへの切り換え時にサーボループに加え、切り換え後の過渡応答を改善する。インパルス応答列の算出は上記公知例に開示されているので詳細は省略するが. 次式で表わされる。

【数 1 0】 r_m = -^- Xp (0) ここで、 rmはインパルス応答列 4 8、 nr/drはインパルス応答計算手段 4 7、 Xp(0 )はモード切り換え時の制御対象 2 5の状態量でこの場合着目する状態量は変位 Xpl ( O )と速度 Xp2 (0 )である。ここで、変位 XpK O )と速度 Xp2(0 )を、状態推定器 3 0の推定信号 4 4から求めて【数 1 0】の右辺に代入する。

これにより、より正確な状態量を推定できるため、モード切り換え後の過渡応答を改善できる効果がある。

図 1 0に A D変換された加速度計の出力をマイクロプロセッサ内で 2階積分して磁気ヘッドの変位を算出する手段 4 9と、この変位とサーボ信号との差を算出する手段 5 0を有し、更に代表的な磁気ヘッド、トラックにおいて、この差をトラック一周にわたって数周分求める手段 5 1と、平均する手段 5 2と、この平均値を記憶させるメモリ 5 3を有する例の構成を示す。この差は磁気ディスクの変動をあらわす。この平均値はトラックの回転同期振動であるから、フォロイング中に、メモリ 5 3からトラックの周方向に対応させて、得られた平均値をフォロイングサーボモードのループに付加すれば回転同期振動を相殺することができ、フォロイングサーボモードの外乱抑圧特性に依存しない回転同期振動の低減が行える。本実施例では、磁気へッドの状態を加速度計 1 7によって測定できるため磁気ディスクの変動を分離でき、したがって回転同期振動を抑圧できるという効果がある。更にこの回転同期振動の抑圧にフォロイングサーボモードのフィードバック特性、つまり外乱抑圧特性は支配的に寄与しないですむため、フィードバック特性は他の制御特性、例えば口バスト安定特性を更に改善できるといった効果も併せ持つ。図 1 1に、フォロイングサーボモードにおいて、 D A変換器 1 5 から加速度計 1 7までの伝達特性を測定する手段と、測定された伝達特性に応じて位置決め制御系の補償器を調整する手段とを有する例の構成を示す。まず、 D A変換器 1 5から加速度計 1 7までの伝達特性を測定する手段は、正弦波加振信号をマイクロプロセッサ內で生成しァクチユエ一夕に印加する手段 6 0と、加振信号の振幅と加速度計からの信号の振幅を比較する手段 6 1と、 D A変換器から加速度計までのゲインを算出する手段 6 2であり、ゲインを算出する方法は例えば、小林、山口、平井、常田、荒井、小野山の「磁気ディスク装置ディジタルサ—ボシステムの適応制御」日本機械学会第 70期通常総会講演会， No. 930 - 9, 2511， pp613/615 ( 1993 )に開示されている。また、フォロイングサーボモードの補償器を調整する手段は、得られた D A変換器から加速度計までのゲインに基づいて、この補償器にかかる係数のゲインを変化させ、補償器から加速度計までのゲインを一定にする。本実施例では、制御対象の D A 変換器からキヤリッジの加速度までの伝達特性が、加速度計により直接測定できるため、この伝達特性のゲインを高精度に同定できるという効果がある。

以上の各実施例の他に、加速度計を磁気へッドに併設させるように配置して、上記のサーボ制御系を構成することも本発明の範囲に含まれる。産業上の利用可能性

以上のように本発明では、磁気へッドまたは磁気へッドを支持する部材たとえばキヤリッジに加速度計を付設して加速度量を検出できるようにするため、従来の制御方式の問題点、例えばキヤリッジの機構共振振動の発生を低減でき、また速度信号の検出精度を向上させることができ、制御性能を改善する効果がある。

Claims

請求の範囲

1 . 磁気記録媒体面上のトラックに書き込まれたサ一ボ信号を磁気へッドにより読みとり磁気へッドの位置決め制御を行う磁気ディスク装置において、

磁気へッドまたは該磁気へッドを支持するキヤリッジに、当該磁気へッドまたはキヤリッジの加速度を検出するための加速度計を有し、該加速度計の出力信号の検出周期は前記サーボ信号の検出周期より短く、検出された加速度計の出力信号をフィ一ドバックして磁気へッドの位置決めを行う手段を有する磁気ディスク装置。

2 . 磁気記録媒体面上のトラックに書き込まれたサーボ信号を磁気へッドにより読みとり磁気へッドの位置決め制御を行う磁気ディスク装置において、

磁気へッドまたは該磁気へッドを支持するキヤリッジに、当該磁気へッドまたはキヤリッジの加速度を検出するための加速度計を付設し、該加速度計の出力信号の検出周期は前記サーボ信号の検出周期より短く、前記サーボ信号のサンプリング時刻には前記加速度計の出力と前記サーボ信号とを観測量として磁気へッドの状態量を計算し、前記加速度計からの入力のサンプリング時刻には前記加速度計の出力を観測量として磁気へッドの状態量を計算して磁気へッドの状態量を推定する手段と、前記磁気へッドの推定された状態量をフィ一ドバックする手段からなる磁気ディスク装置。

3 . 前記磁気へッドの状態量を推定する手段は磁気へッドの変位を推定し、該推定された状態量と検出されたサーボ信号を比較し誤差信号が零となるように作用する補償器を有する請求の範囲第 2項記載の磁気ディスク装置。

4 . 制御対象モデル、前記制御対象モデルを制御するための第 2の補償器及びフィードバックループを含むモデル制御系と、前記制御対象モデルの変位と加速度、前記サーボ信号及び前記加速度計の検出信号とをそれぞれ比較しそれぞれの誤差信号が零となるように作用する第 1の補償器と、前記制御対象モデルへの入力信号と前記第 1の補償器の出力とを合わせて前記ァクチユエ一夕への駆動信号とする手段とからなる請求の範囲第 2項記載の磁気ディスク装置。

5 . 前記加速度計の出力信号前記サーボ信号とから磁気へッドの速度信号を推定する手段とを有する請求の範囲第 2項記載の磁気ディスク装置。

6 . 前記磁気ヘッドを目標トラックに移動させるためのシークサーボモ一ドから前記磁気へッドを目標トラックの中心に位置決めさせるためのフォロイングサーボモードへ切り換えるときに、モード切り換え時のフォロイングサーボモードに含まれる前記補償器の内部変数に初期値を設定する手段と、該初期値を前記推定された磁気へッドの速度信号から計算する手段とを含む請求の範囲第 5項記載の磁気ディスク装置。

7 . 前記磁気へッドを目標トラックに移動させるためのシークサーボモードから前記磁気へッドを前記トラック中心に位置決めさせるためのフォロイングサーボモードへ切り換えるときに、モード切り換え時のフォロイングサーボモードに含まれる前記補償器にィンパルス列を加える手段と、前記サーボ信号と前記速度信号とからィンパルス列を算出する手段とを含む請求の範囲第 5項記載の磁気ディスク装置。

8 . 磁気記録媒体面上のトラックに書き込まれたサーボ信号を磁気へッドにより読みとり磁気へッドの位置決め制御を行う磁気ディスク装置において、

磁気へッドまたは該磁気へッドを支持するキヤリッジに、当該磁気へッドまたはキヤリッジの加速度を検出するための加速度計を付設し、該加速度計の出力信号の検出周期は前記サーボ信号の検出周期より短く、前記加速度計からの信号から磁気へッドの変位を計算する手段と、該計算された変位と検出されたサーボ信号からトラック一周の磁気ディスクの変動を計算する手段と、前記変動を記憶する手段と、前記変動を位置決め制御ループに付加する手段とからなる磁気ディスク装置。

1 0 . サーボ信号がトラックに書き込まれた磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対向した記録再生のための磁気へッドと、前記磁気へッドを支持するキヤリッジと、前記キヤリッジを駆動するァクチユエ一夕と、前記ァクチユエ一夕を制御するマイクロプロセッサ、 A D変換器、 D A変換器を含む制御回路と、前記磁気へッドまたはキヤリツジに設けられた当該磁気へッドまたはキヤリッジの加速度を検出するために加速度計とを有するセクタサーボ方式の磁気ディスク装置において、前記 D A変換器から前記加速度計までの伝達特性を測定する手段と、前記測定された伝達特性に応じて位置決め制御系の補償器を調整する手段とを有し、該 D A変換器から前記加速度計までの伝達特性を測定する手段は、正弦波加振信号を前記マイクロプロセッサ内で生成し前記ァクチユエ一夕に印加する手段と、前記加振信号の振幅と前記加速度計からの信号の振幅を比較する手段と、前記 D A変換器から前記加速度計までのゲインを算出する手段であり、前記補償器を調整する手段は、前記ゲインに基づいて前記補償器にかかる係数のゲインを変化させ、前記補償器から前記加速度計までのゲインを一定にする手段である磁気ディスク装置。