JP2002258902A - 回転記録装置およびその制御方法 - Google Patents

回転記録装置およびその制御方法

Info

Publication number
JP2002258902A
JP2002258902A JP2001053226A JP2001053226A JP2002258902A JP 2002258902 A JP2002258902 A JP 2002258902A JP 2001053226 A JP2001053226 A JP 2001053226A JP 2001053226 A JP2001053226 A JP 2001053226A JP 2002258902 A JP2002258902 A JP 2002258902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control
control signal
head
gain
model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001053226A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Uchida
博 内田
Tetsuo Senba
哲夫 仙波
Akinori Yuzuba
昭典 柚場
Akira Tokizono
晃 時園
Naoyuki Kagami
直行 各務
Kenji Okada
謙二 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Priority to JP2001053226A priority Critical patent/JP2002258902A/ja
Priority to US10/086,204 priority patent/US6831809B2/en
Publication of JP2002258902A publication Critical patent/JP2002258902A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/596—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following on disks
    • G11B5/59605—Circuits
    • G11B5/59622—Gain control; Filters

Landscapes

  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モデル追従型制御で仮定される制御モデルに
内在するモデル化誤差を、ゲインおよび位相を含めて実
用上問題を生じない程度に減少する。 【解決手段】 フィードフォワード系とフィードバック
系を有する制御手段において、フィードフォワード制御
信号Ｕｆｆ０から参照位置データｙｒを生成する制御モ
デルを、原制御モデル２２と補正フィルタ２３に分け
る。また、フィードフォワード制御信号Ｕｆｆ０をゲイ
ン補正手段２４によってゲイン補正を行い補正後のフィ
ードフォワード制御信号Ｕｆｆを生成する。ｙｒをフィ
ードバックコントローラ２５に入力し、その出力である
フィードバック制御信号ＵｆｂとＵｆｆを制御対象２６
に入力する。補正フィルタ２３とゲイン補正手段２４の
係数は、実際のシーク動作によるヘッド軌跡によって補
正を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ装置（以下ＨＤＤという）等の回転記録装置およ
びその制御方法に関し、特にＨＤＤのヘッド位置制御に
モデル追従型制御を採用した場合のヘッドシーク性能の
向上に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＤＤ等、回転記録装置におけるヘッド
位置の制御方法には、フィードバック制御のみを用いる
一自由度制御と、フィードバック信号にフィードフォワ
ード信号を加えた二自由度制御とが知られている。二自
由度制御では主に、フィードフォワード信号によって目
標値応答特性（シーク性能）を実現し、フィードバック
信号によって外乱応答特性（フォロイング性能）を実現
する。したがって両特性が別々に最適化でき、制御性能
あるいは応答性能の向上が図れる。このため、ヘッドシ
ークタイムの短縮要請が強いＨＤＤのヘッド位置制御で
は二自由度制御が採用されつつある。二自由度制御に
は、目標値フィルタ型、フィードフォワード補償型、モ
デル追従型（モデル規範型といわれる場合もある）等の
各種制御方法が知られている。
【０００３】目標値フィルタ型制御は、制御信号のサン
プル（制御周期）ごとに、フィードバック・ループの目
標位置をフィードフォワード信号で変化させる制御方法
である。この制御方法では、サンプルごとに目標位置が
フィードフォワード信号で変化されるので、ヘッド位置
制御がより速くかつより良く実現できる。しかしヘッド
の応答特性（シーク動作の特性）がフィードフォワード
信号だけでなくフィードバック・ループの特性に依存す
るため、最適なフィードフォワード信号の生成が難しい
という欠点がある。
【０００４】フィードフォワード補償型制御は、従来の
速度制御ループに加速度信号をフィードフォワードする
制御方法である。たとえば、減速時に目標速度を微分し
て目標加速度を計算し、それをフィードフォワード信号
として制御ループに加えるものである。この制御方法で
は、フィードフォワード信号にかけるゲインを適応制御
則、学習則などで求めることができる等、その最適化手
法に各種の工夫を加えることができる。しかし、速度制
御から位置制御に切り替えるモード切替が存在するため
に、スムースな切り替えが難しく、セトリングの応答特
性を最適化するのが難しいという欠点がある。
【０００５】モデル追従型制御は、一般に内部に制御対
象をモデル化した制御モデルを持ち、そのモデルを最適
に制御する制御出力や目標軌道を制御対象に与える制御
方法である。つまり、モデル追従型制御では、制御モデ
ルと制御対象に同じ制御目標を入力する（フィードフォ
ワード制御）。モデルが完全であれば制御モデルと制御
対象は同じ制御値を出力する。しかし一般に外乱等の要
素があり、このままでは目標値に収束しないので、制御
対象にフィードバックをかける（フィードバック制
御）。これによりヘッドのシークをフィードフォワード
制御により、ヘッドのフォロイングをフィードバック制
御により、各々分離して制御することが可能になる。
【０００６】モデル追従型制御には、前記した目標値フ
ィルタ型制御およびフィードフォワード補償型制御の欠
点がなく、それら制御方法にはない以下のようなメリッ
トが存在する。すなわち、制御対象と制御モデルが制御
の特性上等しければ（つまりモデル化誤差が存在しなけ
れば）、制御対象は理論上最適に制御される。また、仮
にモデル化誤差が存在しても、そのようなモデル化誤差
の存在によって生じるヘッド位置の定常偏差をフィード
バック・ループによりゼロにすることができる。更に、
フィードバック・ループの影響を受けずに目標値応答特
性（シーク動作の特性）を決めることができる。特にフ
ィードバック・ループの影響を受けずに目標値応答特性
を決定できるメリットは、ＨＤＤのようにシーク動作に
伴う高周波帯域の機械的共振による振動を抑え且つ高速
なシーク動作が要求される場合に効果が大きい。つま
り、ヘッドの機械的共振を抑制しつつ高速なシーク動作
を実現する応答特性を容易に得ることが可能になり、Ｈ
ＤＤのヘッド制御の最適化が理論的に可能になる。
【０００７】制御モデルとして状態推定器を用いるもの
を例示できる。状態推定器で位置、速度、加速度を推定
し、それぞれにフィードフォワード信号を加える制御方
法が採用されている。
【０００８】制御モデルと実際の制御対象との不一致
（モデル化誤差）を補正する方法には以下のような技術
がある。たとえば米国特許６，０３１，６８４号公報に
は、アクチュエータのゲイン変動をシーク動作しながら
同定し、漸近的に最適ゲインに収束させる技術が記載さ
れている。また、特開平１０−３１２６５５号公報に
は、ゲインだけを校正手段によって補正する方法が記載
されている。また、特開平９−１３９０３２号公報およ
び米国特許５，８５９，７４２号公報には、ゲイン以外
の変動要素を第３のフィードフォワード信号としてテー
ブルに格納する技術が記載されている。
【０００９】フィードフォワード制御出力（フィードフ
ォワード信号）は、たとえばボイスコイルモータ（ＶＣ
Ｍ）の電流値や目標加速度として与えられる。できるだ
け速い目標値応答性能を実現するために、フィードフォ
ワード信号にはある程度の高周波成分を含めることが好
ましい。しかし、アーム等ヘッドシークのための機構系
には一般に高周波数の固有振動が存在する。この固有周
波に共振する信号を与えると機械系振動が大きくなりシ
ークタイムを長くする。このため、固有周波数を含まな
い制御出力を生成する必要がある。このような要求を満
たす生成法に関して、たとえば、米国特許６，０３１，
６８４号公報や特開２０００−１２３５０２号公報に
は、サイン関数を用いて高周波帯域の成分を抑える技術
が開示されている。あるいは、米国特許４，９１６，６
３５号公報や米国特５，６３８，２６７号公報には、制
御対象の機械的共振の固有振動数に応じて入力信号にフ
ィルタ処理を施す方法が開示されている。なお、米国特
許５，４６９，４１４号公報には、時間関数の多項式を
用いてフィードフォワード信号を生成する技術が開示さ
れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記したモデ
ル追従型制御を、実際のＨＤＤヘッド位置決め系に適用
すると以下のような問題があることを本発明者らは認識
した。
【００１１】第１にモデル化誤差に起因するシーク速度
の低下の問題である。つまり、ＨＤＤのシーク動作には
高速な時間応答が求められるが、現状のフィードバック
・ループの応答ではそのようなシークの高速動作に追随
できない。フィードバック制御系の最大動作周波数は開
ループのゼロクロス周波数でほぼ決まるが、シーク動作
の周波数成分にこのゼロクロス周波数を超える成分を有
しているのが現状である。一般に制御モデルと実際の制
御対象には不一致（モデル化誤差）が存在し、このモデ
ル化誤差によってヘッドの目標位置と制御位置との間に
偏差を生じる。フィードバック制御系の応答の遅れに起
因する偏差を十分に早く抑圧する事が出来ず、セトリン
グ時においてもヘッド位置の偏差が残ってしまう。この
ため、ヘッドがトラックをフォロイングするまでの時間
（シークタイム）を延ばしてしまう問題がある。モデル
化誤差は、アクチュエータのゲインや位相が個体毎にば
らつくこと、あるいは、使用環境により変化すること等
により必然的に発生する。モデル追従型制御において最
適な制御を実現するためには、制御モデルを如何に同定
し補正するかが、実用上大きな問題である。
【００１２】この問題に対して、既知のいくつかの方法
が適用可能である。たとえば前記米国特許６，０３１，
６８４号公報、特開平１０−３１２６５５号公報、特開
平９−１３９０３２号公報および米国特許５，８５９，
７４２号公報に記載の技術を適用することが可能であ
る。しかしこれら何れの技術も、アクチュエータのゲイ
ン以外の位相遅れなどの複雑なモデル化誤差を考慮して
おらず、セトリング時の応答特性は必ずしも満足できる
ものではない。
【００１３】第２に、機械的共振を生じないフィードフ
ォワード信号の生成に関する問題である。前記米国特許
６，０３１，６８４号公報や特開２０００−１２３５０
２号公報あるいは米国特許４，９１６，６３５号公報や
米国特５，６３８，２６７号公報に記載の技術でシーク
機構系の共振が抑制できることは確かである。しかし、
前記米国特許６，０３１，６８４号公報や特開２０００
−１２３５０２号公報記載の技術は、機械的共振による
振動がもともと少ない場合や最大ＶＣＭ電流値に制限が
ある場合には、高速なシーク動作を行うための最適なフ
ィードフォワード制御出力を生成するものではない。機
械的な共振がない理想的な場合には、いわゆるバンバン
制御を用いたシーク動作が理論的には最速であることが
知られているためである。
【００１４】一方、米国特許４，９１６，６３５号公報
や米国特５，６３８，２６７号公報に記載の技術では、
共振周波数だけを減衰するフィルタを用いるので、信号
に高周波成分を含み得、よって、最大ＶＣＭ電流値に制
限がある場合であっても高速なシーク動作を実現できる
可能性が高い。しかし、この方法は制御対象の特性が判
明しており逆特性が求まる場合に適用が限られ、現実の
個体による共振周波数の変動可能性を考慮すれば、必ず
しもロバスト性の高い方法であるとはいえない。つま
り、特定の周波数のみを減衰させて機械的共振を避ける
この方法では、個体によって共振周波数がずれた場合、
フィルタの特性と一致しなくなり所定の性能を発揮する
ことができなくなる。
【００１５】さらに、前記したフィードフォワード信号
の生成に関する何れの技術に対しても、信号生成のため
の計算量が多くなる問題あがる。特に制御モデルに状態
推定器を用いる場合に計算量増加の影響は顕著である。
ＨＤＤ内の計算機能には、シーク制御のためのサーボ計
算とホストからのコマンド処理とがあるが、近年の簡略
化されたＨＤＤでは、この計算機能を単一のＭＰＵで実
現しようとする。複雑な計算手段を採用して計算量が多
くなると単一ＭＰＵの処理能力の限界を超え、却ってＨ
ＤＤのパフォーマンスを落とす結果を来たす恐れがあ
る。
【００１６】本発明の目的は、モデル追従型制御で仮定
される制御モデルに内在するモデル化誤差を、ゲインお
よび位相を含めて実用上問題を生じない程度に減少する
技術を提供することにある。つまり、実用的で簡便な制
御モデルの同定と補正に関する技術を提供することにあ
る。
【００１７】また、本発明の目的は、最大ＶＣＭ電流値
に制限がある場合であっても速い目標値応答特性を実現
し、かつ高周波の機械的共振を生じないフィードフォワ
ード信号を少ない計算量で生成する技術を提供すること
にある。
【００１８】また、本発明の目的は、これら実用的な制
御モデルとその補正手段、およびフィードフォワード信
号を適用して、シークタイム（トラックフォロイングま
での時間）を短縮し、あるいは応答性能を改善したＨＤ
Ｄを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本願の発明の概略を説明
すれば、以下の通りである。すなわち、本発明の回転記
録媒体は、情報が記録される回転型の記録媒体と、記録
媒体に対して少なくとも情報の読出しを行うヘッドと、
ヘッドを駆動するヘッド駆動手段と、ヘッドの現位置デ
ータを出力するヘッド位置検出手段と、ヘッドの記録媒
体に対する相対位置を制御する制御手段とを有し、制御
手段には、ヘッドの目標位置の入力に対してフィードフ
ォワード制御信号を出力するフィードフォワード制御信
号生成手段と、フィードフォワード制御信号の入力に対
して参照位置データを出力する制御モデルと、参照位置
データおよび負帰還データの入力に対してフィードバッ
ク制御信号を出力するフィードバックコントローラとを
有する。そして、制御手段は、フィードバック制御信号
およびフィードフォワード制御信号をヘッド駆動手段に
入力し、現位置データを負帰還データとし、参照位置デ
ータと負帰還データ（現位置データ）との差をフィード
バックコントローラに入力することにより、ヘッドの位
置を目標位置に制御するものである。制御モデルは、フ
ィードバックコントローラへの入力をバイアスフォース
として補償し且つ負帰還を遮断した補正処理状態におけ
る目標位置の入力に対して、制御周期毎の参照位置デー
タの系列と現位置データの系列とが一致するように補正
したものである。
【００２０】本発明の回転記録装置によれば、実際のシ
ーク動作によるヘッド位置軌跡との比較で制御モデルが
補正される。つまり、実際のヘッド軌跡を測定してモデ
ル化誤差を小さくする。このため、個体ごとに異なる制
御対象に対して制御モデルを良好に一致させることがで
きる。よって、モデル追従型のフィードフォワード制御
においてセトリング時のヘッド位置偏位を極めて小さく
し、トラックフォロイング完了までのシークタイムを短
くすることができる。また、本発明では、制御モデルに
状態推定器を用いず、制御信号は位置信号のみである。
つまり本発明では速度制御を行わず、位置制御のみを行
う。このため、制御系が簡略化されＭＰＵ資源を有効に
活用できる。たとえばサーボアシストと称されるハード
ディスクコントローラのサポートロジックを利用してサ
ーボ系の計算負荷を低減し、単一ＭＰＵでのサーボ制御
を実現できる。また、本発明は位置制御のみであるた
め、速度制御から位置制御へのモード切替が存在せず、
モード切替に起因する高次の機械共振モードの加振をな
くし、セトリング時間を短縮できる。
【００２１】前記制御手段には、フィードフォワード制
御信号のゲインを補正するゲイン補正手段をさらに有
し、ヘッド駆動手段にはゲイン補正手段によるゲイン補
正後のフィードフォワード制御信号が入力され、制御モ
デルは、原制御モデルと補正フィルタとからなり、補正
処理状態において入力された目標位置に対し原制御モデ
ルが出力する制御周期毎のモデル位置データを取得する
手段と、補正処理状態において入力された目標位置に対
しヘッド位置検出手段が出力する制御周期毎の現位置デ
ータを取得する手段と、モデル位置データの系列を入力
とし現位置データの系列を出力とするフィルタを求める
手段と、フィルタをＤＣゲインが１になるフィルタとそ
の他のゲインに分離する手段と、ゲイン補正手段の係数
を、現係数がその他のゲインで除された値に置き換え、
補正フィルタをＤＣゲインが１になるフィルタに置き換
える手段とを有する。
【００２２】すなわち制御モデルを原制御モデルと補正
フィルタに分け、フィードフォワード制御信号のゲイン
を補正するゲイン補正手段を備える。このような構成と
することにより、ゲインのみならず位相を含む複雑な制
御モデルの補正が可能になる。また、本発明によればゲ
イン補正手段によって主にＤＣゲインの補正を行い、補
正フィルタによって残りのゲインと位相を補正する。こ
のように補正機能を分離して調整することにより、補正
フィルタを単純にしても高度な補正が可能になり、補正
計算を簡略化することができる。
【００２３】なお、前記原制御モデルは、フィードフォ
ワード制御信号の入力に対して、入力が２回積分された
値を出力する剛体モデルを採用できる。また、前記補正
を行った後の制御信号データ等をテーブルに記録し、通
常の使用状態においてはこのテーブルに記録されたデー
タを読み出して利用することによりＭＰＵの計算負荷を
低減できる。
【００２４】また、フィードフォワード制御信号は、い
わゆるバンバン制御出力のように、目標位置の入力に対
してヘッドに最大加速および最大減速を与えることとな
る制御信号系列を生成し、この制御信号をゲインが１の
ローパスフィルタに通過させて得ることができる。ロー
パスフィルタのカットオフ周波数は、ヘッド駆動手段が
有する共振周波数より小さくする。ヘッドに最大加速お
よび最大減速を与える制御信号を生成することにより、
ヘッドシークの目標値応答性（シーク性能）を高くする
ことが可能になる。一方ヘッド駆動系の機械振動の原因
になる高周波成分をローパスフィルタで除去できるの
で、ヘッド駆動系の機械振動を抑制し、セトリング時間
を短くしてシークタイムを短くできる。すなわち、本発
明により、機械振動を抑制しつつ速い応答が可能な制御
信号の生成が可能になる。
【００２５】なお、前記制御信号系列が、ヘッドが減速
されることとなる状態にある時には、その減衰過程にあ
る信号変化を滑らかにするようにできる。つまりヘッド
が目標位置に収束しようとする目標値応答の最終段階に
おいてその駆動を抑制し、ヘッド目標位置からのオーバ
ーシュートを少なくする。これによりセトリング開始を
短くできる。
【００２６】また、本発明では、制御モデルのゲイン
を、ヘッド駆動手段のゲインの変化に応じて補正するこ
とができる。具体的には、通常のシーク動作における制
御周期ごとに、フィードフォワード制御信号の二乗値、
および、フィードフォワード制御信号とフィードバック
制御信号の積算値を求め、シーク動作の開始から終了ま
での二乗値および積算値について、各々その累積値を求
め、積算値の累積値を、二乗値の累積値で除し、求めた
値で制御モデルのゲインを補正することができる。
【００２７】このような補正により随時最適なゲインに
補正され、使用環境の変化やディスク位置の相違による
実系とモデル系との相違（モデル化誤差）を随時最適に
補正できる。実際の制御対象のゲインはたとえばボイス
コイルモータ（ＶＣＭ）のゲインであり、このＶＣＭゲ
インは使用環境やシークするディスク位置によって相違
する。一方、ヘッド駆動系の位相は環境変化やディスク
位置の相違によってはあまり変化しない。このようなハ
ードディスク装置の特性を考慮すれば、前記した制御モ
デルの補正の後に、ディスク使用中にゲインのみを調整
する本発明は、ディスク装置に適した簡便且つ高性能な
制御手段である。なお、この装置使用中のゲイン補正は
前記したフィードフォワード制御信号へのゲイン補正手
段によるゲイン補正に適用できる。
【００２８】また、前記した制御手段において、制御信
号（フィードフォワード制御信号およびフィードバック
制御信号）をディジタルフィルタを介して制御対象に入
力できる。このディジタルフィルタの伝送特性を調整す
ることにより、制御モデルのモデル化を精緻化すること
ができる。また、前記補正フィルタを簡略化し、あらゆ
るシークレングスに対してモデル化誤差を少なくするこ
とができる。なお、前記した回転記録装置の発明は、そ
の機能を実現する方法の発明としても把握することが可
能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異な
る態様で実施することが可能であり、本実施の形態の記
載内容に限定して解釈すべきでない。なお、実施の形態
の全体を通して同じ要素には同じ符号を付与するものと
する。
【００３０】（実施の形態１）図１は、本発明の一実施
の形態であるハードディスク装置の一例を示したブロッ
ク図である。本実施の形態のハードディスク装置１は、
磁気記録媒体２、ヘッド３、ボイスコイルモータ（ＶＣ
Ｍ）４、アーム５、ヘッドプリアンプ６、サーボチャネ
ル７、ハードディスクコントローラ８、ＶＣＭドライバ
９、バス１０、ＲＡＭ（random access memory）１１、
ＲＯＭ（read only memory）１２、インタフェイス１３
の各構成要素を有する。
【００３１】磁気記録媒体２は情報が磁気的に記録され
るディスク状の記録媒体であり、たとえばスピンドルモ
ータで回転駆動される。また、磁気記録媒体２には、予
め放射状に位置情報が記録されている。
【００３２】ヘッド３は、磁気記録媒体２に情報を磁気
的に記録し、あるいは記録された磁気的情報を読み出す
機能を持つ。たとえば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利
用して磁気情報を電気信号に変換する。
【００３３】ＶＣＭ４は電流駆動によりアーム５を駆動
し、アーム５の先端に設置されたヘッド３を磁気記録媒
体２の径方向に移動する。ＶＣＭ４とアーム５でアクチ
ュエータを構成する。
【００３４】ヘッドプリアンプ６は、ヘッド３からのア
ナログ信号を増幅し、増幅信号をサーボチャネル７に入
力する。なお、アナログ信号はオートゲインコントロー
ルによって一定レベルに増幅される。
【００３５】ハードディスクコントローラ８は、ディス
ク装置全体を制御するものであり、たとえばサーボチャ
ネル７からのサーボ信号を受けてＶＣＭドライバ９にヘ
ッド制御信号を出力する。
【００３６】ＶＣＭドライバ９はハードディスクコント
ローラ８からのヘッド制御信号を受けてＶＣＭ４を駆動
するための駆動電流を生成する。なお、一般に電源容量
の関係からこの駆動電流には最大電流の制限があり、本
実施の形態におけるＶＣＭドライバ９においても最大電
流の制限がある。
【００３７】ハードディスクコントローラ８は、ＲＡＭ
１１、ＲＯＭ１２、インタフェイス１３とバス１０を介
して接続される。インタフェイス１３はホスト装置１４
とインタフェイスする。ＲＯＭ１２には、ハードディス
クコントローラ８内のＭＰＵで処理されるプログラムが
格納され、ＲＡＭ１１には、たとえば前記プログラムが
ＲＯＭ１２からロードされる。あるいはＲＡＭ１１は、
ホスト装置１４に入出力されるデータのバッファとして
機能する。
【００３８】図２は、前記したハードディスクコントロ
ーラ８の部分とその周辺の部材をさらに詳しく示したブ
ロック図である。前記した部材あるいは手段のほかに、
以下の部材あるいは手段を有する。すなわち、サーボロ
ジック手段１５、位置生成手段１６、入力最適化手段１
７、サーボコントローラ１８、ディジタルフィルタ１
９、ＭＰＵ２０を有する。なお、多くの部材あるいは手
段は、１チップの素子としてハードディスクコントロー
ラ８内に構成されるが、これに限られず、ディスクリー
ト素子として構成されてもよい。
【００３９】磁気記録媒体２には、前記したとおり放射
状に位置情報が記録されている。位置情報はサーボアド
レスマーク（ＳＡＭ）、グレイコード、バーストからな
る。位置情報を含む媒体２上のデータはヘッドにより読
み出され、ヘッドプリアンプ６で増幅されてサーボチャ
ネル７に入力される。
【００４０】サーボチャネル７は、ヘッドプリアンプ６
のアナログ波形からＳＡＭを検出し、ＳＡＭを検出した
時にはそのタイミングでｓｍｆ（servo address mark f
ound）信号をサーボロジック手段１５に送る。また、Ｓ
ＡＭに続くグレイコードをデコードし、バースト信号を
Ａ／Ｄ変換する。これらデータはサーボデータラインを
介してサーボロジック手段１５にシリアル転送される。
サーボチャネル７は、サーボゲート信号によりアクティ
ブにされる。
【００４１】サーボロジック手段１５は、設計されたサ
ンプリング間隔（制御周期）で媒体２に書込まれたサー
ボパターン（位置情報）を読み込むために、サーボチャ
ネル７をアクティブにするタイミング制御を行う。サー
ボチャネル７から得た情報は、位置生成手段１６に転送
する。また、位置情報を取得したタイミングでＭＰＵ２
０に対してサーボ割り込みを発生する。同時にサーボロ
ックのステータスを生成する。なお、サーボロジック手
段１５には、サーボチャネルでのＳＡＭの検出状況をモ
ニタし、定められた時間ウィンドウ内でＳＡＭが検出さ
れない時にはダミーＳＡＭを生成する機能を持たせても
良い。ダミーＳＡＭを生成することにより何らかの原因
でＳＡＭが検出されない場合でも周期的かつ確実にＭＰ
Ｕ２０に対してサーボ割込みをかけることができる。
【００４２】位置生成手段１６は、サーボパターンから
現在の位置を生成する。なお、この位置情報の生成はサ
ーボロジック手段１５で行っても良い。また、位置生成
手段は、生成した現在位置と目標位置とに基づいてフィ
ードバック制御に必要な位置偏差情報を算出する。
【００４３】入力最適化手段１７は、位置生成手段１６
の出力情報を検査し、サーボコントローラ１８が不連続
な出力を行わないようにする機能を持つ。なお、入力最
適化手段１７の機能は、位置生成手段１６あるいはサー
ボコントローラ１８で実現されても良い。
【００４４】サーボコントローラ１８は、シークタイム
が最も短くなるように最適化したフィードバック、フィ
ードフォワードの各パラメータを内蔵する。フィードフ
ォワード制御は後に詳述するように制御モデルを用いて
行う。また、各サンプリング（サーボ割り込み制御）の
ＶＣＭ出力を計算する。なお、サーボコントローラ１８
については後に詳述する。
【００４５】ディジタルフィルタ１９には、機構系の共
振を抑制するノッチフィルタを実装でき、また、後に説
明するように制御モデルを簡略化するためのフィルタを
備える。
【００４６】ＭＰＵ２０は、ＲＡＭ１１あるいはＲＯＭ
１２に記録されたマイクロコードに従い各種制御を行
う。本実施の形態で特に重要な制御機能として、サーボ
ロジックからの割り込み信号に応じてサーボ制御を行う
機能を持つ。
【００４７】図３は、サーボコントローラ１８が実現す
る制御系を示したブロック図である。本実施の形態の制
御系は、フィードフォワード制御信号生成手段２１、原
制御モデル２２、補正フィルタ２３、ゲイン補正手段２
４を含むフィードフォワード系を有する。また、フィー
ドバックコントローラ２５の出力が制御対象２６に入力
され、現在の位置データｙと参照位置信号ｙｒの差がフ
ィードバックコントローラ２５に入力されてフィードバ
ック系を構成する。なお、制御対象２６は、ヘッド位置
決めに関する駆動系および現在位置の取得手段（計測
系）の全てを含む。前記したヘッド３、ヘッドプリアン
プ６、サーボチャネル７、サーボロジック手段１５、位
置生成手段１６、入力最適化手段１７、ＶＣＭドライバ
９、アクチュエータ（ＶＣＭ４）が制御対象に含まれ
る。
【００４８】フィードフォワード制御信号生成手段２１
は、目標位置ｒの入力に対し、フィードフォワード制御
信号Ｕｆｆ０を出力する。フィードフォワード制御信号
Ｕｆｆ０は、ゲイン補正手段２４によってゲインが補正
されゲイン補正された後のフィードフォワード制御信号
としてＵｆｆを出力する。Ｕｆｆが制御対象２６への入
力の一部になる。一方、フィードフォワード制御信号Ｕ
ｆｆ０は原制御モデル２２に入力されモデル位置信号ｙ
ｒ０を生成する。ｙｒ０は補正フィルタ２３に入力さ
れ、参照位置信号ｙｒを出力する。参照位置信号ｙｒは
フィードバック系の入力となり、フィードバックコント
ローラ２５に入力される。フィードバックコントローラ
２５には同時に制御対象２６の出力（現位置データｙ）
の帰還入力が負入力される。フィードバックコントロー
ラ２５はフィードバック制御信号Ｕｆｂを生成し、フィ
ードバック制御信号Ｕｆｂは制御対象２６への入力の一
部になる。
【００４９】つまり、フィードフォワード系で生成され
たフィードフォワード制御信号Ｕｆｆとフィードバック
制御信号Ｕｆｂとが制御信号として制御対象２６に入力
され、現在位置はフィードバックされてその負入力が参
照位置信号ｙｒとともにフィードバック系の入力とな
る。この制御系では、原制御モデル２２と補正フィルタ
２３とからなる制御モデルの伝達関数が制御対象２６の
伝達関数と同一の場合（ゲイン補正手段２４のゲイン係
数を１とする）、参照位置データｙｒと現位置データｙ
とが同じになり、フィードバック制御系による外乱要因
に起因する偏差を制御している場合と同じになる。しか
し、現実には制御モデルの伝達関数と制御対象の伝達関
数は同じにならずモデル化誤差が存在する。本実施の形
態における制御手段では、これら伝達関数の差の補正を
補正フィルタ２３およびゲイン補正手段２４によって行
う。つまり、本実施の形態では、制御モデルを原制御モ
デル２２と補正フィルタ２３に分け、モデル化誤差のう
ちゲインの部分をゲイン補正手段２４によって補正し、
その他の部分を補正フィルタ２３によって補正する。
【００５０】このような構成を採用することにより、原
制御モデル２２には剛体モデルのような簡単なモデルを
採用できる。またハードディスク装置の場合、一般に剛
体モデルに対して遅れを生じるので、補正フィルタ２３
には低次のローパスフィルタで十分である。さらにゲイ
ン補正手段２４における補正はゲイン係数を変更するの
みである。よってフィードフォワード系での制御信号計
算が簡単である。しかもＵｆｆ、ｙｒの値は、シーク距
離に応じて決まる値で事前（また、1サンプリング前）
に求められる。このため、フィードバック制御のみの場
合と比べて、本実施の形態による計算時間の遅れはほと
んどない。
【００５１】次に、このような制御系におけるモデル化
誤差の補正方法について説明する。図４は、本実施の形
態のモデル化誤差の補正処理の一例を示したフローチャ
ートである。まず、シーク動作に伴う高周波帯域の機械
的共振による振動を抑え、且つ高速なシーク動作を行う
ためのフィードフォワード制御出力を生成する。ここで
説明するフィードフォワード制御出力の生成法は、ＶＣ
Ｍ電流が飽和を起こさない範囲で有効である。
【００５２】まず、シーク距離Ｙとシーク時間（サンプ
リング数）Ｔを指定する（ステップ３０）。次に、シー
ク時間Ｔでシーク距離Ｙをシークするバンバン制御の制
御出力系列を生成する（ステップ３１）。ただし、制御
対象を剛体モデルと仮定する。さらに、ＤＣゲインが１
（つまり、０ｄＢ）のローパスフィルタを用いて、ステ
ップ３１で生成した制御出力系列にフィルタリングを施
す（ステップ３２）。これにより、高周波帯域の成分を
抑えた制御出力系列を生成する。
【００５３】図５は、バンバン制御の制御出力系列を８
次のフィルタを用いてフィルタリングし、高周波帯域の
成分が抑制された制御出力系列の生成例を示すグラフで
ある。ライン４０はバンバン制御の制御出力系列であ
り、ライン４１はフィルタリング後の制御出力系列であ
る。フィルタには、sys_FIR = （ｚ８＋ｚ７＋ｚ６＋ｚ
５＋ｚ４＋ｚ３＋ｚ２＋ｚ１）／（８×ｚ８）、の式で
表されるローパスフィルタを用いる。なお、ｚ-1は、１
制御周期の遅れ要素を表す。図６は、バンバン制御の制
御出力系列を４次のフィルタを用いてフィルタリング
し、高周波帯域の成分が抑制された制御出力系列の生成
例を示すグラフである。ライン４０はバンバン制御の制
御出力系列であり、ライン４２はフィルタリング後の制
御出力系列である。フィルタには、sys_FIR = （ｚ４＋
ｚ３＋ｚ２＋ｚ１）／（４×ｚ４）、の式で表されるロ
ーパスフィルタを用いる。
【００５４】ローパスフィルタにより、バンバン制御の
制御出力系列（ライン４０）から高周波帯域の成分の抑
えた方が異なる制御出力系列（ライン４１，４２）を容
易に生成できる。これにより、残留振動が実用上問題に
ならない範囲でバンバン制御の制御出力系列（ライン４
０）に近い、高速シーク動作が可能な制御出力系列を選
ぶことが出来る。
【００５５】また、バンバン制御の制御出力系列の代わ
りに、逆起電力を考慮しＶＣＭ電流が飽和しづらいよう
に変形したバンバン制御の制御出力系列を用いることが
できる。図７は、ＶＣＭ電流が飽和しづらいように変形
したバンバン制御の制御出力系列を４次のフィルタを用
いてフィルタリングし、高周波帯域の成分が抑制された
制御出力系列の生成例を示すグラフである。ライン４３
はそのように変形したバンバン制御の制御出力系列を示
し、ライン４４はフィルタリング後の制御出力系列であ
る。フィルタには、sys_FIR = （ｚ４＋ｚ３＋ｚ２＋ｚ
１）／（４×ｚ ４）、の式で表されるローパスフィルタ
を用いる。このような制御出力系列を用いることで、Ｖ
ＣＭ電流を飽和させずにＶＣＭ電流源の能力をぎりぎり
まで使うことが出来る。
【００５６】ここで、生成された制御出力系列は、ＤＣ
ゲインが１のフィルタを通したためシーク距離Ｙを保っ
ており、機械的共振を励振する高周波帯域の成分をロー
パスフィルタにより任意に減らすことが出来る。また、
ローパスフィルタとして、次数ＮのＦＩＲ(Finite Impl
use Response)フィルタを用いると、シーク時間はバン
バン制御でのシーク時間Ｔに時間Ｎ−１を足した時間
（サンプリング数）で表すことが出来る。そのため、シ
ーク時間を指定してシーク動作が出来るため、ＪＩＴ(J
ust-In-Time)シークを行うのに適している。なお、ＪＩ
Ｔシークは、シーク動作をする際に回転待ち時間を考慮
し、シークする速度を遅くすることにより、パフォーマ
ンスを落とさずに、シーク動作による振動・騒音の抑制
や省電力をするためのシーク方法である。
【００５７】このようにして生成した制御出力信号を用
いてモデル化誤差を補正する方法を、さらに図４を参照
して説明を続ける。
【００５８】次に、フィードバックコントローラ２５
が、バイアスフォースのみを補償し、フィードバック・
ループはオープンな状態を作り出す（ステップ３３）。
つまり、制御系補正処理を行うための状態にする。
【００５９】制御系をこのような状態に置き、生成した
フィードフォワード制御出力で適当なシーク距離につい
てシーク動作を行う（ステップ３４）。これによりヘッ
ドの位置信号ｙを得る（ステップ３５）。図８はフィー
ドフォワード制御出力のみによる１２７トラックのシー
クをした例を示すグラフである。（ａ）は時間に対する
ヘッド位置、つまりヘッド軌跡であり、（ｂ）は時間に
対する制御出力である。
【００６０】次に、その時のモデル軌道信号ｙｒ０を求
める（ステップ３６）。原制御モデル２２としては、ハ
ードディスク装置では制御対象が剛体モデルに近いの
で、剛体モデルとする。ここでは、以下のような２回積
分とする。 vr0(k+1) = vr0(k) + Uff0(k); yr0(k+1) = yr0(k) + vr0(k+1); ただし、ｋはサンプリング時間を表す。フィードフォワ
ード制御信号生成手段２１の出力Ｕｆｆ０の単位は、２
回積分が距離になるように選び、ゲイン補正手段２４で
ＶＣＭ電流値に変換される。なお、ｖｒ０は速度の単位
になる。
【００６１】次に、補正フィルタの同定を行う（ステッ
プ３７）。すなわち、モデル軌道信号ｙｒ０を入力と
し、ヘッドの位置信号ｙを出力とするフィルタを、最小
自乗法またはシステム同定ツールを用いて、同定する。
具体的な方法は例えば、「ディジタル信号処理の理論−
３−推定・適応信号処理」谷萩著、コロナ社に詳しく述
べられている。ハードディスク装置では制御対象が一般
に剛体モデルに比べて位相が遅れていること、および、
フィードフォワード制御出力に機械的共振を大きく振動
させる高周波数帯域の成分が少ないことにより、低次の
ローパスフィルタでフィルタを同定できる。
【００６２】次に、ステップ３７で得られたフィルタ
を、ＤＣゲインが１のフィルタとゲインに分け（ステッ
プ３８）、ゲイン補正手段２４のゲイン係数をそのゲイ
ンで割り、フィードフォワード制御信号Ｕｆｆ０のゲイ
ンを調整してＵｆｆとする。また、ＤＣゲインが１のフ
ィルタを制御モデルの補正フィルタ２３とする（ステッ
プ３９）。この補正フィルタ２３により、剛体モデルの
ような単純な原制御モデル２２では表わせなかった位相
に関しても制御モデルとして取り込むことが出来る。
【００６３】図９は、制御入力に対する補正前のヘッド
位置と補正後のヘッド位置とシミュレーションデータと
をサンプリング（制御周期）について示した図である。
ライン４７は補正後のヘッド位置を、ライン４８はシミ
ュレーションの値を、ライン４９は補正前の位置データ
を示す。補正後のヘッド位置とシミュレーションはほと
んど一致している。
【００６４】同図におけるフィルタは、以下のような２
次のローパスフィルタである。 ＬＰＦ＝（- 0.1107 ｚ２ + 0.782 ｚ）／（ｚ２ - 0.5
318 ｚ + 0.2187 ） なお、サンプリング時間は 0.07 msec である。また、
そのボーデ線図は図１０のようになる。
【００６５】このフィルタのＤＣゲインを１にしたフィ
ルタ部分が補正フィルタ２３であり、残りのゲインはゲ
イン補正手段２４の値を補正するのに用いる。つまり、
ゲイン補正手段２４のゲイン値を、残りのゲインで割
る。
【００６６】以上のようにして補正処理が終了する。こ
のような制御方法により、モデル化誤差を小さくして高
精細なヘッド制御を実現できる。補正後の制御モデルを
用いれば、通常のヘッド制御において、アンダーシュー
トあるいはオーバーシュートのない良好なヘッド制御が
実現でき、シークタイムを短縮できる。
【００６７】本実施の形態による６４トラックのシーク
動作の例を図１１および１２に示す。各図において
（ａ）は時間に対するヘッド位置を示し、（ｂ）はセト
リング時におけるその拡大図である。（ｃ）は時間に対
する制御信号の値である。ここで制御信号はフィードフ
ォワードおよびフィードバックによる制御出力の和であ
る。ライン５０は本実施の形態による制御系によるデー
タであり、ライン５１は高周波成分を抑えないバンバン
制御に近いフィードフォワード出力を与えた場合であ
る。また、ライン５２は位相特性の精度が本実施の形態
より劣るモデルを用いた場合のデータである。
【００６８】図１１および１２より、本実施の形態の制
御系によるデータ（ライン５０）は、シーク動作中にシ
ークモード(速度制御)からフォロイングモード(位置制
御)のようにサーボ・コントローラのモード切り替えがな
いため、制御出力（制御信号）に不連続な箇所が存在し
ないことがわかる。
【００６９】また、高周波成分を抑えないバンバン制御
に近いフィードフォワード出力を与えた場合（ライン５
１）と本実施の形態の場合を比較すると、ライン５１で
は残留振動が生じ、結果的にシーク終了時間（ｔ２）が
延びてしまうのに対し、本実施の形態ではそのような残
留振動はなく、シーク終了時間（ｔ１）が短縮できてい
る。
【００７０】また、位相特性の精度が本実施の形態より
劣るモデルを用いた場合（ライン５２）と本実施の形態
の場合を比較すると、ライン５２ではオーバーシュート
またはアンダーシュートが生じ、結果的にシーク終了時
間（ｔ３）が延びてしまうのに対し、本実施の形態では
そのようなオーバーシュートまたはアンダーシュートは
なく、シーク終了時間（ｔ１）が短縮できている。
【００７１】（実施の形態２）ディスク装置ではヘッド
の位置、たとえばディスクの内側、中央あるいは外側に
よってＶＣＭ４のゲインが異なったり、使用する場所の
温度変化によりＶＣＭ４のゲインが変化する。なお、位
相はゲインに比べて、ヘッド位置や温度に対して変化が
少ない。よって、そのような場合には以下の方法でＶＣ
Ｍゲインのみを補正できる。ただし、実施の形態１の制
御モデルの同定及び補正により、あるヘッド位置やある
温度で制御モデルの位相およびゲインを補正した場合に
以下の方法が適用できる。
【００７２】まず、モデル追従型の制御系のブロック図
を示せば図１３のように表せる。フィードバック系の制
御出力Ｕｂは数１のように表せる。
【００７３】
【数１】 ただし、Ｔ（ｓ）は、クローズ・ループの伝達関数であ
り、数２のようになる。
【００７４】
【数２】 ここで、モデルＭはプラントＰからゲインｋしか違わな
いとすると数３のようになる。
【００７５】
【数３】 実際のｕｆ（ｓ）はサーボコントローラから出力される
制御信号であるが、それは正弦波に近いもので、単一周
波数成分とみなしてよい。よって、周波数ドメインか
ら、時間軸ドメインに簡単に変換できて、フィードフォ
ワードの制御信号ｕｆ（ｔ）とフィードバックの制御信
号ｕｂ（ｔ）の関係が数４の様に単純化される。
【００７６】
【数４】 ここで、念のために制御信号にはバイアス・フォースに
よるＤＣオフセットが含まれると仮定すると、数４は数
５に書きなおされて、
【００７７】
【数５】 となる、ただし、Δｋ０＝Ｔ０Δｋである。
【００７８】以下は最小二乗法でΔｋ０を求めればよ
い。つまり、実測のｕｂ（ｔ）（以降ｕｂ（ｔ）は実測
値とする）はｕｆ（ｔ）の一次関数にある誤差ｅ（ｔ）
が加わっていると考えて数６のように表す。
【００７９】
【数６】 よって、数７のように示されるＱを最小にするΔｋ０を
求めればよい。
【００８０】
【数７】 それにはＱを最小にするΔｋ０はＱの微分がゼロになる
条件を求めれば良い。Ｑの微分は数８のように表される
から、
【００８１】
【数８】 数９のようにΔｋ０が求まる。
【００８２】
【数９】 つまり、ｕｆ（ｔ）とｕｂ（ｔ）とをシーク中にわたっ
て掛け算しながら累積し、あるいは二乗しながら累積
し、あるいは単純に累積しながら、最後に割り算をすれ
ばよい。
【００８３】更に制御信号のＤＣオフセットは取り除か
れている（ｕ０＝０）と仮定すれば、数９は数１０のよ
うに簡略化できる。
【００８４】
【数１０】 結果的にモデルのゲインｋは、数１１で表せる。
【００８５】
【数１１】 ここで、Ｔ０はシーク時に出す制御信号の周波数におけ
るクローズループゲインであるが、ほぼ１と仮定しても
誤差は少ないと考えられる。つまり、シーク中に制御信
号ｕｆの二乗を累積して分母とし、ｕｆとｕｂの積を累
積して分子とし、シーク終了時に両者の割り算を実行す
ればモデルのゲイン誤差が求められる。
【００８６】図１４は、ＶＣＭのゲインのみを変えて６
４トラックシークを行い、前記の方法を用いてｋ値を求
めた一例を示すグラフであり、図１５は、ＶＣＭゲイン
をこの求めたｋ値で割った値（ＶＣＭｇａｉｎ／ｋ）を
示したグラフである。ただし、１／Ｔ０の値は、ＶＣＭ
ｇａｉｎ／ｋが広い範囲で１.０になるように決めた。
【００８７】図１４および１５に示すように、ＶＣＭゲ
インが、プラス、マイナス１０％変化しても、本実施の
形態の補正法により、０.５％以内に補正できることが
わかる。
【００８８】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００８９】たとえば、前記実施の形態１のバンバン制
御の制御出力系列を生成する際に、減速時の制御出力系
列を滑らかに減衰させることが出来る。そのような制御
出力系列にフィルタリングを施すことで、セトリング時
のＶＣＭ電流がより滑らかになるため、セトリング時の
機械的振動を更に低減できる。一例を図１６に示す。
（ａ）は実施の形態１の制御出力系列であり、（ｂ）は
滑らかに減衰させた場合である。減速時の最後の段階で
速度を１から０にするのではなく、ａからａ／４、ａ／
１６のように漸減するように制御信号を生成する。な
お、このように１／４づつ漸減する場合のａの値は0.96
4である。すなわち、１／４＋１／４２＋１／４３＋・
・・＝１／３より、ａ×（９＋１／３）＝９から、ａ＝
０.９６４が求まる。
【００９０】また、前記実施の形態では、Ｕｆｆ及びｙ
ｒの値を計算により求める方法を例示したが、予めＵｆ
ｆ及びｙｒの値を求めそれを表として保持してもよい。
また、それに類する表を保持しその表の値にゲイン（ゲ
インの補正係数やシーク距離など）を掛けてＵｆｆ、ｙ
ｒを生成しても良い。これにより計算量を減らすことが
できる。また、計算量を減らすため表を用いる場合、制
御モデル（原制御モデル２２および補正フィルタ２３）
を用いてヘッドの位置信号ｙの系列を計算して再現する
代わりに、ヘッドの位置信号ｙの系列をそのまま、また
は、平均化やスムージング等を行い、モデルの参照軌道
信号ｙｒの系列に用いることも出来る。
【００９１】また、制御信号に対して、ディジタルフィ
ルタ１９を付加し、そのフィルタのゲイン、位相特性を
調整することにより、上記フィードフォワード系におけ
る制御モデル（原制御モデル２２および補正フィルタ２
３）と実際の制御対象２６との誤差を補正することも可
能である。さらに、デジタルフィルタの特性を調整し、
上記フィードフォワード内の補正フィルタ２３を簡素化
し、あらゆるシークレングスに対してモデル化誤差を少
なくすることもできる。
【００９２】
【発明の効果】本発明で開示される発明のうち、代表的
なものによって得られる効果は、以下の通りである。す
なわち、モデル追従型制御で仮定される制御モデルに内
在するモデル化誤差を、ゲインおよび位相を含めて実用
上問題を生じない程度に減少することができる。実用的
で簡便な制御モデルの同定と補正に関する技術を提供で
きる。また、最大ＶＣＭ電流値に制限がある場合であっ
ても速い目標値応答特性を実現し、かつ高周波の機械的
共振を生じないフィードフォワード信号を少ない計算量
で生成することができる。また、実用的な制御モデルと
その補正手段、およびフィードフォワード信号を適用し
て、シークタイム（トラックフォロイングまでの時間）
を短縮し、あるいは応答性能を改善したＨＤＤを提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるハードディスク装
置の一例を示したブロック図である。
【図２】ハードディスクコントローラの部分とその周辺
の部材をさらに詳しく示したブロック図である。
【図３】サーボコントローラが実現する制御系を示した
ブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるモデル化誤差の補
正処理の一例を示したフローチャートである。
【図５】バンバン制御の制御出力系列を８次のフィルタ
を用いてフィルタリングし、高周波帯域の成分が抑制さ
れた制御出力系列の生成例を示すグラフである。
【図６】バンバン制御の制御出力系列を４次のフィルタ
を用いてフィルタリングし、高周波帯域の成分が抑制さ
れた制御出力系列の生成例を示すグラフである。
【図７】ＶＣＭ電流が飽和しづらいように変形したバン
バン制御の制御出力系列を４次のフィルタを用いてフィ
ルタリングし、高周波帯域の成分が抑制された制御出力
系列の生成例を示すグラフである。
【図８】フィードフォワード制御出力のみによる１２７
トラックのシークをした例を示すグラフである。
【図９】制御入力に対する補正前のヘッド位置と補正後
のヘッド位置とシミュレーションデータとをサンプリン
グ（制御周期）について示した図である。
【図１０】実施の形態１の補正計算によるフィルタのボ
ーデ線図である。
【図１１】実施の形態１による６４トラックのシーク動
作の一例を示したグラフである。
【図１２】実施の形態１による６４トラックのシーク動
作の一例を示したグラフである。
【図１３】モデル追従型の制御系のブロック図である。
【図１４】ＶＣＭのゲインのみを変えて６４トラックシ
ークを行い、ｋ値を求めた一例を示すグラフである。
【図１５】ＶＣＭゲインを求めたｋ値で割った値（ＶＣ
Ｍｇａｉｎ／ｋ）を示したグラフである。
【図１６】制御信号の生成方法の他の例を示す図であ
る。
【符号の説明】
１…ハードディスク装置、２…磁気記録媒体、３…ヘッ
ド、４…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、５…アーム、
６…ヘッドプリアンプ、７…サーボチャネル、８…ハー
ドディスクコントローラ、９…ＶＣＭドライバ、１０…
バス、１１…ＲＡＭ、１２…ＲＯＭ、１３…インタフェ
イス、１４…ホスト装置、１５…サーボロジック手段、
１６…位置生成手段、１７…入力最適化手段、１８…サ
ーボコントローラ、１９…ディジタルフィルタ、２０…
ＭＰＵ、２１…フィードフォワード制御信号生成手段、
２２…原制御モデル、２３…補正フィルタ、２４…ゲイ
ン補正手段、２５…フィードバックコントローラ、２６
…制御対象、Ｔ…シーク時間、Ｔ０…クローズループゲ
イン、Ｕｂ…制御出力、Ｕｆｂ…フィードバック制御信
号、Ｕｆｆ…ゲイン補正後のフィードフォワード制御信
号、Ｕｆｆ０…フィードフォワード制御信号、Ｙ…シー
ク距離、ｋ…ゲイン、ｒ…目標位置、ｙ…位置データ
（位置信号）、ｙｒ…参照位置データ（参照位置信
号）、ｙｒ０…モデル位置信号。
フロントページの続き (72)発明者 内田 博 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本アイ・ ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (72)発明者 仙波 哲夫 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本アイ・ ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (72)発明者 柚場 昭典 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本アイ・ ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (72)発明者 時園 晃 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本アイ・ ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (72)発明者 各務 直行 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本アイ・ ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (72)発明者 岡田 謙二 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本アイ・ ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 Ｆターム(参考） 5D088 PP01 RR03 TT10 UU01 5H004 GA05 GB20 HA07 HB07 KA32 KA54 KB13 KB16 KB22 KB23 KB30 KB32 KC19 KC34 KC35 KC43 KC45 LA13 MA12 MA60

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 情報が記録される回転型の記録媒体と、
    前記記録媒体に対して少なくとも情報の読出しを行うヘ
    ッドと、前記ヘッドを駆動するヘッド駆動手段と、前記
    ヘッドの現位置データを出力するヘッド位置検出手段
    と、前記ヘッドの前記記録媒体に対する相対位置を制御
    する制御手段と、を有する回転記録装置であって、 前記制御手段は、前記ヘッドの目標位置の入力に対して
    フィードフォワード制御信号を出力するフィードフォワ
    ード制御信号生成手段と、前記フィードフォワード制御
    信号の入力に対して参照位置データを出力する制御モデ
    ルと、前記参照位置データおよび負帰還データの入力に
    対してフィードバック制御信号を出力するフィードバッ
    クコントローラと、を有し、 前記制御手段は、前記フィードバック制御信号および前
    記フィードフォワード制御信号を前記ヘッド駆動手段に
    入力し、前記現位置データを前記負帰還データとし、前
    記参照位置データと負帰還データとの差を前記フィード
    バックコントローラに入力することにより、前記ヘッド
    の位置を前記目標位置に制御するものであり、 前記制御モデルは、前記フィードバックコントローラへ
    の入力をバイアスフォースとして補償し且つ前記負帰還
    を遮断した補正処理状態における前記目標位置の入力に
    対して、制御周期毎の前記参照位置データの系列と現位
    置データの系列とが一致するように補正したものであ
    る、 回転記録装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段には、前記フィードフォワ
    ード制御信号のゲインを補正するゲイン補正手段をさら
    に有し、前記ヘッド駆動手段には前記ゲイン補正手段に
    よるゲイン補正後のフィードフォワード制御信号が入力
    され、 前記制御モデルは、原制御モデルと補正フィルタとから
    なり、 前記補正処理状態において入力された前記目標位置に対
    し前記原制御モデルが出力する制御周期毎のモデル位置
    データを取得する手段と、 前記補正処理状態において入力された前記目標位置に対
    し前記ヘッド位置検出手段が出力する制御周期毎の現位
    置データを取得する手段と、 前記モデル位置データの系列を入力とし、前記現位置デ
    ータの系列を出力とするフィルタを求める手段と、 前記フィルタをＤＣゲインが１になるフィルタとその他
    のゲインに分離する手段と、 前記ゲイン補正手段の係数を、現係数が前記その他のゲ
    インで除された値に置き換え、前記補正フィルタを前記
    ＤＣゲインが１になるフィルタに置き換える手段と、 を有する請求項１記載の回転記録装置。
  3. 【請求項３】 前記原制御モデルは、前記フィードフォ
    ワード制御信号の入力に対して、前記入力が２回積分さ
    れた値を出力するものである請求項２記載の回転記録装
    置。
  4. 【請求項４】 前記ゲイン補正手段または前記補正フィ
    ルタの前記補正を実行した後、前記目標位置の入力に対
    する前記ゲイン補正後のフィードフォワード制御信号、
    前記モデル軌道データその他補正処理後のデータをテー
    ブルに記録する手段を有し、 通常のシーク動作において、前記テーブルに記録された
    前記補正処理後のデータを読み出し、または、前記補正
    処理後のデータに演算を施して、前記ヘッドの制御を行
    う請求項２記載の回転記録装置。
  5. 【請求項５】 前記フィードフォワード制御信号生成手
    段には、前記目標位置の入力に対して前記ヘッドに最大
    加速および最大減速を与えることとなる制御信号系列を
    生成する手段と、ゲインが１のローパスフィルタと、を
    有し、 前記フィードフォワード制御信号は、前記制御信号系列
    を前記ローパスフィルタに通過させたものである請求項
    １記載の回転記録装置。
  6. 【請求項６】 前記ローパスフィルタのカットオフ周波
    数は、前記ヘッド駆動手段が有する共振周波数より小さ
    い請求項５記載の回転記録装置。
  7. 【請求項７】 前記フィードフォワード制御信号生成手
    段には、制御信号系列変換手段をさらに有し、 前記制御信号系列変換手段は、前記ヘッドが減速される
    こととなる状態における前記制御信号系列を、その減衰
    過程における変化が滑らかになるよう変換するものであ
    る請求項６記載の回転記録装置。
  8. 【請求項８】 前記制御モデルのゲインが、前記ヘッド
    駆動手段のゲインの変化に応じて補正される請求項１記
    載の回転記録装置。
  9. 【請求項９】 通常のシーク動作における制御周期ごと
    に、前記フィードフォワード制御信号の二乗値、およ
    び、前記フィードフォワード制御信号とフィードバック
    制御信号の積算値を求める手段と、 前記シーク動作の開始から終了までの前記二乗値および
    積算値について、各々その累積値を求める手段と、 前記積算値の累積値を、前記二乗値の累積値で除し、求
    めた値で前記制御モデルのゲインが補正される手段と、 を有する請求項８記載の回転記録装置。
  10. 【請求項１０】 前記フィードフォワード制御信号およ
    びフィードバック制御信号が入力され前記ヘッド駆動手
    段への制御信号を出力するディジタルフィルタをさらに
    有する請求項１記載の回転記録装置。
  11. 【請求項１１】 情報が記録される回転型の記録媒体
    と、前記記録媒体に対して少なくとも情報の読出しを行
    うヘッドと、前記ヘッドを駆動するヘッド駆動手段と、
    前記ヘッドの現位置データを出力するヘッド位置検出手
    段と、前記ヘッドの前記記録媒体に対する相対位置を制
    御する制御手段と、を含み、 前記制御手段には、前記ヘッドの目標位置の入力に対し
    てフィードフォワード制御信号を出力するフィードフォ
    ワード制御信号生成手段と、前記フィードフォワード制
    御信号の入力に対して参照位置データを出力する制御モ
    デルと、前記参照位置データおよび負帰還データの入力
    に対してフィードバック制御信号を出力するフィードバ
    ックコントローラとを有し、前記フィードバック制御信
    号および前記フィードフォワード制御信号を前記ヘッド
    駆動手段に入力し、前記現位置データを前記負帰還デー
    タとし、前記参照位置データと負帰還データとの差を前
    記フィードバックコントローラに入力することにより、
    前記ヘッドの位置を前記目標位置に制御する、回転記録
    装置の制御方法であって、 前記回転記録装置の制御手段を、前記フィードバックコ
    ントローラへの入力をバイアスフォースとして補償し且
    つ前記負帰還を遮断した補正処理状態にするステップ
    と、 前記補正処理状態において前記目標位置を入力し、制御
    周期毎の前記参照位置データおよび現位置データを取得
    するステップと、 前記参照位置データの系列および現位置データの系列が
    一致するように前記制御モデルを補正するステップと、 を含む回転記録装置の制御方法。
  12. 【請求項１２】 前記制御手段には、前記フィードフォ
    ワード制御信号のゲインを補正するゲイン補正手段をさ
    らに有し、前記ヘッド駆動手段には前記ゲイン補正手段
    によるゲイン補正後のフィードフォワード制御信号が入
    力され、前記制御モデルは、原制御モデルと補正フィル
    タとからなり、 前記補正処理状態において前記目標位置を入力し、制御
    周期毎の前記原制御モデルの出力であるモデル位置デー
    タと前記現位置データとを取得するステップと、 前記モデル位置データの系列を入力とし、前記現位置デ
    ータの系列を出力とするフィルタを求めるステップと、 前記フィルタをＤＣゲインが１になるフィルタとその他
    のゲインに分離するステップと、 前記ゲイン補正手段の係数を、現係数が前記その他のゲ
    インで除された値に置き換えるステップと、 前記補正フィルタを、前記ＤＣゲインが１になるフィル
    タに置き換えるステップと、 を有する請求項１１記載の回転記録装置の制御方法。
  13. 【請求項１３】 前記原制御モデルは、前記フィードフ
    ォワード制御信号の入力に対して、前記入力が２回積分
    された値を出力するものである請求項１２記載の回転記
    録装置の制御方法。
  14. 【請求項１４】 前記補正後のフィードフォワード制御
    信号、前記モデル軌道データその他補正処理後のデータ
    をテーブルに記録するステップと、 通常のシーク動作において、前記テーブルに記録された
    前記補正処理後のデータを読み出し、または、前記補正
    処理後のデータに演算を施して、前記ヘッドの制御を行
    うステップと、 をさらに含む請求項１２記載の回転記録装置の制御方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記目標位置の入力に対して前記ヘッ
    ドに最大加速および最大減速を与えることとなる制御信
    号系列を生成するステップと、 前記制御信号系列をゲインが１のローパスフィルタに通
    し、前記フィードフォワード制御信号を生成するステッ
    プと、 をさらに含む請求項１１記載の回転記録装置の制御方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記ローパスフィルタのカットオフ周
    波数は、前記ヘッド駆動手段が有する共振周波数より小
    さい請求項１５記載の回転記録装置の制御方法。
  17. 【請求項１７】 前記制御信号系列を、前記ヘッドが減
    速されることとなる状態での減衰過程において、その変
    化が滑らかになるように変換するステップをさらに含む
    請求項１６記載の回転記録装置の制御方法。
  18. 【請求項１８】 前記制御モデルのゲインを、前記ヘッ
    ド駆動手段のゲインの変化に応じて補正するステップを
    さらに有する請求項１１記載の回転記録装置の制御方
    法。
  19. 【請求項１９】 通常のシーク動作における制御周期ご
    とに、前記フィードフォワード制御信号の二乗値、およ
    び、前記フィードフォワード制御信号とフィードバック
    制御信号の積算値を求めるステップと、 前記シーク動作の開始から終了までの前記二乗値および
    積算値について、各々その累積値を求めるステップと、 前記積算値の累積値を、前記二乗値の累積値で除し、求
    めた値で前記制御モデルのゲインを補正するステップ
    と、 をさらに有する請求項１８記載の回転記録装置の制御方
    法。
JP2001053226A 2001-02-27 2001-02-27 回転記録装置およびその制御方法 Withdrawn JP2002258902A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001053226A JP2002258902A (ja) 2001-02-27 2001-02-27 回転記録装置およびその制御方法
US10/086,204 US6831809B2 (en) 2001-02-27 2002-02-27 Rotary recording apparatus and method of controlling the apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001053226A JP2002258902A (ja) 2001-02-27 2001-02-27 回転記録装置およびその制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002258902A true JP2002258902A (ja) 2002-09-13

Family

ID=18913721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001053226A Withdrawn JP2002258902A (ja) 2001-02-27 2001-02-27 回転記録装置およびその制御方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6831809B2 (ja)
JP (1) JP2002258902A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7460331B2 (en) 2006-09-28 2008-12-02 Fujitsu Limited Seek control method, seek control device and medium storage device
US7524772B2 (en) * 2003-05-09 2009-04-28 Panasonic Corporation Pattern formation method
CN102893226A (zh) * 2010-05-25 2013-01-23 株式会社Ihi 阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法及装置
WO2020070988A1 (ja) * 2018-10-04 2020-04-09 株式会社神戸製鋼所 振動抑制装置、振動抑制方法及びプログラム

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3956120B2 (ja) * 2002-08-23 2007-08-08 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション データ記憶装置、サーボ制御方法およびプログラム
JP4378456B2 (ja) * 2003-05-30 2009-12-09 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ 磁気ディスク装置
JP4891536B2 (ja) * 2004-10-04 2012-03-07 東レ・ダウコーニング株式会社 アミノアリール基含有有機ケイ素化合物の製造方法、並びに、その中間体の製造方法
US7206162B2 (en) * 2004-11-30 2007-04-17 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Seek trajectory generation using adaptive filtering
JP2006202368A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 振動を抑制したヘッドシーク制御方法、及び回転記録再生装置
US7319570B2 (en) 2005-09-19 2008-01-15 Seagate Technology Llc Random vibration and shock compensator using a disturbance observer
JP4509952B2 (ja) * 2006-03-03 2010-07-21 東芝ストレージデバイス株式会社 制御装置、ディスク装置、及びシーク軌道生成方法
DE102006036358A1 (de) * 2006-08-02 2008-02-07 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Scheinwerfer in einem Kraftfahrzeug
US7304817B1 (en) * 2006-09-27 2007-12-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Jerk controlled seek system
JP4976798B2 (ja) * 2006-09-28 2012-07-18 株式会社東芝 二自由度位置制御方法、二自由度位置制御装置および媒体記憶装置
US7486469B1 (en) 2007-10-31 2009-02-03 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Minimizing a mechanical mode excitation utilizing a generated seek trajectory
US7486470B1 (en) * 2007-10-31 2009-02-03 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Hard disk drive vibration cancellation using adaptive filter
US7884566B2 (en) * 2008-05-15 2011-02-08 Honeywell International Inc. Adaptive servo control system and method
DE102009003919B4 (de) * 2009-01-02 2025-12-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Verhinderung der Schwingungsanregung eines durch einen Antrieb bewegbaren Maschinenelements
JP5408036B2 (ja) * 2010-05-25 2014-02-05 株式会社Ｉｈｉ ステップ追従時のオーバーシュート抑制用フィードフォワード項のオートチューニング方法及び装置
US10372185B2 (en) * 2015-07-28 2019-08-06 Western Digital Technologies, Inc. Enhanced power control of data storage arrays
EP3171235B1 (en) * 2015-11-19 2020-04-29 Omron Corporation Control device, control method, information processing program, and recording medium
JP6531682B2 (ja) * 2016-03-11 2019-06-19 オムロン株式会社 モータ制御装置、モータ制御方法、プログラム、および記録媒体
JP2017175890A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 ファナック株式会社 振動を抑制する機能を有するモータ制御装置
EP3754827A4 (en) * 2018-02-16 2021-03-17 Mitsubishi Electric Corporation CONTROL DEVICE OF A POWER CONVERTER
US10943615B2 (en) 2018-12-20 2021-03-09 Marvell Asia Pte, Ltd. Differential interface transmission of fly-height control data

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4916635A (en) 1988-09-12 1990-04-10 Massachusetts Institute Of Technology Shaping command inputs to minimize unwanted dynamics
DE69227434T2 (de) 1991-11-22 1999-03-18 Fujitsu Ltd., Kawasaki, Kanagawa Positionsregelsystem
US5638267A (en) 1994-06-15 1997-06-10 Convolve, Inc. Method and apparatus for minimizing unwanted dynamics in a physical system
JP3875294B2 (ja) 1995-11-17 2007-01-31 富士通株式会社 ディスク装置
JP3871085B2 (ja) 1997-05-12 2007-01-24 富士通株式会社 ディスク装置及びディスク装置の校正方法
US6031684A (en) 1997-06-03 2000-02-29 Seagate Technology, Inc. Servo gain optimization using model reference seeks in a disc drive
US6441988B2 (en) 1998-10-07 2002-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for reducing acoustic noise in a hard disk drive
US6636377B1 (en) * 2000-06-30 2003-10-21 Western Digital Technologies, Inc. Method of tuning feed-forward control in a disk drive

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7524772B2 (en) * 2003-05-09 2009-04-28 Panasonic Corporation Pattern formation method
US7460331B2 (en) 2006-09-28 2008-12-02 Fujitsu Limited Seek control method, seek control device and medium storage device
CN102893226A (zh) * 2010-05-25 2013-01-23 株式会社Ihi 阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法及装置
CN102893226B (zh) * 2010-05-25 2015-04-01 株式会社Ihi 阶跃跟随时的过冲抑制用前馈项的自动调谐方法及装置
WO2020070988A1 (ja) * 2018-10-04 2020-04-09 株式会社神戸製鋼所 振動抑制装置、振動抑制方法及びプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
US20020159187A1 (en) 2002-10-31
US6831809B2 (en) 2004-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002258902A (ja) 回転記録装置およびその制御方法
US5978752A (en) Model validation algorithm for characterizing parameters and uncertainty in a disc drive
US7206162B2 (en) Seek trajectory generation using adaptive filtering
US6166876A (en) Minimizing settling time in a disc drive servo system
JP2003505817A (ja) 適応型加速度計フィードフォワード・サーボを使用したディスク・ドライブのための外乱の排除
JP3751954B2 (ja) ディスク記憶装置及びヘッド位置決め制御方法
KR100585166B1 (ko) 비주기적 외란 보상 제어 장치 및 방법과 이를 이용한디스크 드라이브
Ho Fast servo bang-bang seek control
CN101071575A (zh) 磁盘装置及磁头位置控制方法
JPH08255023A (ja) 位置決め制御方法，位置決め制御装置およびこれを利用したヘッド位置決め制御装置
US9542966B1 (en) Data storage devices and methods with frequency-shaped sliding mode control
JP2006202368A (ja) 振動を抑制したヘッドシーク制御方法、及び回転記録再生装置
JP2002230928A (ja) ヘッド位置決め制御システム及び方法
US8941939B1 (en) Disk drive using VCM BEMF feed-forward compensation to write servo data to a disk
US9058827B1 (en) Disk drive optimizing filters based on sensor signal and disturbance signal for adaptive feed-forward compensation
JP4908378B2 (ja) 磁気ディスク装置及び磁気ヘッドの制御方法
US6970321B2 (en) Automatic model regulation in a disc drive servo system using model reference inverse
JP4109812B2 (ja) 位置決め制御装置
CN116844578B (zh) 盘装置
JP4509952B2 (ja) 制御装置、ディスク装置、及びシーク軌道生成方法
JP4908344B2 (ja) 磁気ディスク装置及び磁気ヘッドの制御方法
US20090316294A1 (en) Head positioning control method, magnetic disk apparatus and feedback control method
JP3779668B2 (ja) ディスク記憶装置及びヘッド位置決め制御方法
JP2003109331A (ja) 回転記録装置およびその制御方法
JPH10269675A (ja) ディスク記憶装置

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050407

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080226

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20080226

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090511