JPH0140423B2 - - Google Patents

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JPH0140423B2
JPH0140423B2 JP58206064A JP20606483A JPH0140423B2 JP H0140423 B2 JPH0140423 B2 JP H0140423B2 JP 58206064 A JP58206064 A JP 58206064A JP 20606483 A JP20606483 A JP 20606483A JP H0140423 B2 JPH0140423 B2 JP H0140423B2
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JP
Japan
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error signal
position error
servo
signal
track
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JP58206064A
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JPS59117757A (ja
Inventor
Kuraaku Suchiibunsu Harorudo
Rii Waakuman Maikeru
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPS59117757A publication Critical patent/JPS59117757A/ja
Publication of JPH0140423B2 publication Critical patent/JPH0140423B2/ja
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    • 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
    • G11B5/59633—Servo formatting
    • G11B5/59655—Sector, sample or burst servo format

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、磁気デイスク・フアイル用トラツ
ク・シーキングおよびトラツク追従サーボ装置に
関するものである。
〔先行技術の説明〕
磁気デイスク・フアイル上でデータを読み取
り、または書き込むには、読取り／書込みヘツド
を複数の同心記録トラツクのうちの所要の一本上
に位置決めしなければならない。トラツク間の最
小間隔は、ヘツド位置決めサーボ機構の精度、お
よび読取り／書込みチヤネルがトラツク外れエラ
ーで作動する能力によつて決まる。トラツク密度
（１インチ当りのトラツク数）を増大させるには、
位置決め誤差を減らすことが必要である。
現在、高性能デイスク・フアイルは、単一サー
ボ・ヘツドおよび位置情報が書き込まれる専用サ
ーボ・デイスク面を使用している。データ読取
り／書込みヘツドは、全て機械的にサーボ・ヘツ
ドに連結され、サーボ・ヘツドがトラツク上にあ
るとき、データ・ヘツドもトラツク上にくるよう
になつている。しかし、サーボ・ヘツドと、デー
タ・ヘツドの間の機械的連結は、大きな不整列エ
ラーの一因である。サーボ・ヘツドとデータ・ヘ
ツドの不整列は、ヘツドを担持するキヤリツジ・
アセンブリーの熱漂流および傾斜等の動的および
静的要因によつて生じる。
未来世代のデイスク・フアイルの経済性の研究
から、データ・ヘツドをデータ・トラツクに追従
するための新しい方法が必要なことが判明した。
サーボ・ヘツドとデータ・ヘツドの間のエラーは
非常に大きく、現在のサーボ技術を用いてそれを
なくすのは（それが可能だとしても）費用がかか
る。
より高いトラツク密度という目標を達成するに
は、２種の基本的方法がある。そのうちより複雑
なのはいわゆる埋込みサーボであり、第２のもの
は、セクター式サーボないし抽出データ式サーボ
である。埋込みサーボとは、サーボ位置情報を、
各トラツクに埋め込む、またはデータと共に書き
込む技術の名称である。埋込みサーボでは、追従
しようとするトラツクからの位置情報が来る。埋
込みサーボでは、位置情報を消去することなくト
ラツク上でデータを読み書きする能力、およびデ
ータを読み取りまたは書込みながら位置情報を読
み取る能力という。困難なタスクを伴う。
セクター・サーボ法では、やはり追従すべきト
ラツクから位置決め情報がくるが、代償として一
部のデータ・スペースが失われる。この方法は、
大きなデータ部分の間に小さな位置情報のパツチ
ないしセクターを書き込み、位置情報の各セクタ
ーを後続のデータ部分の間にサーボ装置を制御す
るために使用する。
セクター・サーボ技術は、埋込みサーボ技術ほ
どではないが、その利用によつてこれまでに多く
の問題が解決されている。セクター・サーボを使
用する低容量／低性能デイスク・フアイルが、現
在市販されているが、多数のセクターが必要なた
めに（データ・スペースの50％まで消費する。）
高性能駆動装置にはセクター・サーボ法は利用さ
れていなかつた。
〔発明の概要〕
本発明によれば、データ・スペースの過剰な喪
失や性能の低下なしに、高性能デイスク駆動装置
にセクター・サーボを使用できる。本発明は、デ
イスク・フアイル・アクチユエータとして使用さ
れるボイス・コイル・モータ（VCM）のモデル
を使用して、模擬位置エラー信号SPESを発生
し、この模擬位置エラー信号SPESを用いてサー
ボ制御のための位置エラー信号PESおよび速度出
力を発生する。
〔良好な実施例の説明〕
高性能デイスク・フアイル・サーボ用速度トラ
ンスジユーサは、多くの場合、VCM中の電流な
らびにサーボ・パターンから得られる位置エラー
信号にもとづいて、ヘツド速度の推定値を与える
開ループ・フイルターの形がとられる。
本発明の基本的目的は、現在のアナログ・サー
ボ技術を使用できるサンプリングされた位置情報
から正確な連続的PES信号および速度信号をもた
らすことである。連続的PES信号および速度信号
を生成するために、本発明では、位置セクターに
記憶された情憶ならびに連続的VCM電流信号を
使用する。本発明を使用できる一つのサーボ・パ
ターンは、“Quad Burst PES System for Disk
File Servo”と題する“IBM Technical
Disclosure Bulletin第21巻第２号”、1978年７
月、804〜５頁所載の論文に記載されている、い
わゆる「カツド・バースト（quad burst）」パタ
ーンである。
位置サンプルを使用した４トラツクシーク動作
用の本発明の基本的機能形が、第１図に示されて
いる。２つの入力は、本発明にもとづいてVCM
モデル回路網１１に供給される位置エラーのサン
プル信号PESSおよびVCM電流Ｉである。本発
明では、これらの入力から非常に正確な連続的な
模擬位置エラー信号SPESおよび速度信号VEを
作り出す。位置入力は、抽出しなくてよいことを
脂摘しておく。連続サーボ信号の場合には、本発
明は、その出力（端子）に速度信号およびろ過さ
れた位置エラー信号（SPES）をもたらす。第２
図に機能的に示した連続方式は、高性能サーボ
で、必要とされる速度情報を得るのに有用であ
る。なお、第２図中、PESRは雑音を含む位置エ
ラー信号を示し、SPESRは雑音が除去された
VCMモデル回路網１１からの模擬位置エラー信
号出力を示す。
セーボ・セクターからの位置サンプルの場合、
セクターが読み取られると、その中の位置情報
が、ヘツドのトラツク中心からの距離を表す電圧
に変換される。トラツク・アドレスも、セクター
から読み取られ、ラツチ中に記憶される。アナロ
グ電圧およびトラツク・アドレスが、ヘツド位置
の瞬間的サンプルを表す。連続システムでは、ア
ナログ電圧が連続的に得られるが、これは最も近
いトラツク中心に対するヘツドの相対位置のエラ
ーを表すので、PESと呼ばれる。連続的位置（変
化）Ｘ、位置エラー信号PES、および位置エラー
のサンプル信号PESSをそれぞれ第３図のＡ，
Ｂ、及びＣに、４トラツク・シーク時間の関数と
して示してある。位置エラー信号PESまたは位置
エラーのサンプル信号PESSの目盛係数は、
25400ボルト／cm（10000ボルト／インチ）のオー
ダーであるが、第３図(A)に示した絶対位置信号
は、それを電子回路中で実現するには、（2.54cm
（１インチ）のストローク長に対して）約25.4ボ
ルト／cm（10ボルト／インチ）のスケールにしな
ければならないことに注意されたい。
下記の方程式(1)乃至(4)は、第４図に示した
VCMのモデルを記述するものである。
Ｆ(S)＝KF×Ｉ(S) (1) ACC(S)＝Ｆ(S)／質量 (2) Vel(S)＝ACC(S)／Ｓ (3) Ｘ(S)＝Vel(S)／Ｓ (4) ただし、 KF＝VCMの力の定数 Ｓ＝ラプラス変換演算子 Ｘ＝位置 Ｉ＝VCM電流 VCMからの電流信号が、VCMの電子的モデル
に入力として与えられると、その出力は、第３図
Ａに示した連続的位置信号の近似値となる。しか
し、電子的信号の動的範囲が限定されている場合
は、目盛係数が約25.4ボルト／cm（10ボルト／イ
ンチ）になる。本発明における重要概念は、トラ
ツク公差PES変調を第４図に示したモデルに組み
込むことである。なぜなら、目盛係数を25400ボ
ルト／cm（10000ボルト／インチ）のオーダーに
できるからである。なお、第４図中、ＭはVCM
負荷の質量、Kxは位置信号利得を示す。第５図
のVCMモデルは、積分器１２、第２の積分器１
３およびヒステリシス規定回路１４を含んでい
る。
ヒステリシス規定回路１４は、スイツチ１６お
よび１７を切り換え、積分器１３からの出力位置
信号によつて駆動される。回路１４は、ヘツドが
丁度２つのトラツクの中心線の間にあるとき、ス
イツチ１６および１７を変化させるように働き、
位置信号を最も近いトラツクの中心線が基準とな
るように変化させる。スイツチ１７の出力はアク
チユエータの推定位置Ｘの近似値をとる模擬位置
エラー信号SPESである。回路１４はまた、シン
グル・シヨツト回路２０を介して各推定トラツク
公差に対する推定シリンダ・パルスCPを発生す
るために論理信号SCを出力する。第５図のモデ
ル回路構成の種々の点の波形を、回路の上側に示
す。
克服すべき重大な問題は、VCMモデルがハー
ドウエアに対する大雑把な近似にすぎず、従つ
て、第５図の模擬位置エラー信号SPESは、位置
エラー信号PESと厳密には合致しないことであ
る。しかし、モデル入力は、実際の位置エラー信
号PESと模擬位置エラー信号SPESの比較にもと
づいて訂正できる。これを第６図に示し、サンプ
ルされた信号からのエラー信号の形成を第７図に
示す。第６図において、実際の位置エラー信号
PESおよび模擬位置エラー信号SPESがエラー形
成回路網２１に入力として送られ、回路網２１の
出力が比較エラー信号Ｅとして補償回路網２２に
送られる。補償回路２２は、所期の閉ループ転送
機能をもたらす極とゼロからなる電子的回路網で
ある。補償回路網２２の出力は、加算接点２３で
VCM電流信号Ｉと加算され、第５図に示した
VCMモデル１１に送られる。連続的エラー信号
の帯域幅は低く（2000Hz未満）、その中の情報を
サンプルされたデータ形で使用できる。サンプル
データ方式では、エラーはセクターについて１回
だけ計算されるので、連続位置エラー信号PESの
代りに位置エラーサンプル信号PESSが使用でき
る。第７図において、TNはセクター情報からの
トラツク番号をMTNは推定シリンダ・パルスか
らのモデル・トラツク番号を、SGはセクターゲ
ート信号を、SEはサンプリングされたエラーを、
並びに２１１，２１２及び２１３は加算器をそれ
ぞれ示す。
第８図は、第７図の連続信号バージヨンであ
る。第８図において、CEは連続エラー信号を、
並びに２１４，２１５及び２１６は加算器をそれ
ぞれ示す。位置エラー・サンプル信号PESSが存
在するとき、セクターゲート信号SGがサンプ
ル・ホールド回路２４をサンプリングさせる。セ
クター間でサンプル・ホールド回路２４がサンプ
リングされたエラー信号を保持する。
上記の概念を使用して、位置エラーサンプル信
号PESSおよびVCM電流Ｉを取り込み、連続的
模擬位置エラー信号SPESおよび速度信号を生成
する装置を構成することができる。この装置のサ
ンプリング位置に対するブロツク・ダイアグラム
を第９図に示し、連続位置に対するブロツク・ダ
イアグラムを第１０図に示す。模擬位置エラー信
号SPESは位置エラー信号PESよりもずつと雑音
が少なく、また速度出力信号が非常に正確なの
で、連続動作方式は重要である。
第９図及び第１０図において、SCNはセクタ
ーシリンダー番号を、MDCは機械の差カウンタ
信号を、破線で囲まれた部分は第５図の利得極性
制御回路を、VSFは速度スケールフアクタを、
２１７，２１８，２１９及び２２０は加算器をそ
れぞれ示しKv＝Kf・VSF／Ｍである。これらの
図に示されているように、実際のトラツクないし
シリンタ番号が、モデル中で生成される推定トラ
ツクないしシリンダー番号と比較され、その差が
第７図および第８図に示すように模擬位置エラー
信号SPESと位置エラー・サンプル信号PESSま
たは位置エラー信号PESの差に加えられる。
本発明の機成は、次の二つの事実にもとづくも
のである。(1)位置エラー・サンプル信号PESSが
位置に関する正確な低周波情報を含むが、その高
周波情報は、ナイキスト周波数（サンプリング周
波数の半分）に限定されている。(2)VCM電流が
加速度に関する正確な高周波情報を含むが、低周
波数では、大きな雑音を含む。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は、それぞれサンプリング
されたサーボ入力および連続サーボ入力に対する
本発明によるVCMモデルの機能を示す説明図、
第３図は、本発明の実施例で使用する３種の信号
を示す波形図、第４図は、デイスク・フアイル・
アクチユエータに使用されるVCMモデルの具体
例を示すブロツク図、第５図は、本発明によつて
修正された第４図のモデルを示すブロツク図、第
６図は、模擬位置エラー信号との比較による模擬
位置エラー信号の修正を示すブロツク図、第７図
および第８図は、それぞれ、エラーサンプル信号
および連続エラー信号の形成を示すブロツク図、
第９図および第１０図は、サンプリング動作およ
び連続動作に対する本発明の動作を示すプロツク
図である。 １１……VCMモデル回路網、１２，１３……
積分器、１４……ヒステリシス規定回路、１６，
１７……スイツチ、２０……シングル・シヨツト
回路、２１……エラー形成回路網、２２……補償
回路網、２３……加算接点。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 電気的に駆動されるボイス・コイル・モータ
    のアクチユエータが、一つまたは複数の磁気サー
    ボ・ヘツドを、磁気記録デイスク上の異なる複数
    の同心記録トラツクに移動させ、該トラツクの一
    本の中心線からの該サーボ・ヘツドの変位の測度
    である位置エラー信号を該サーボ・ヘツド中で生
    成するサーボ・パターンが磁気デイスク・フアイ
    ルに記録されている磁気デイスク・フアイル用サ
    ーボ装置において、 前記ボイス・コイル・モータの電気的モデル
    と、模擬位置エラー信号を発生するために前記ボ
    イス・コイル・モータの電流の測定値を前記モデ
    ルに連続的に供給する手段と、 比較エラー信号を発生するために前記模擬位置
    エラー信号と前記位置エラー信号とを比較する手
    段と、 前記模擬位置エラー信号を修正するために前記
    モデルに供給される前記ボイス・コイル・モータ
    の電流の測定値に前記比較エラー信号を組合わせ
    る手段と、 を具備する磁気デイスク・フアイル用サーボ装
    置。
JP58206064A 1982-12-20 1983-11-04 磁気デイスク・フアイル用サ−ボ装置 Granted JPS59117757A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US451582 1982-12-20
US06/451,582 US4575776A (en) 1982-12-20 1982-12-20 Magnetic recording disk file servo control system including an actuator model for generating a simulated head position error signal

Publications (2)

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JPS59117757A JPS59117757A (ja) 1984-07-07
JPH0140423B2 true JPH0140423B2 (ja) 1989-08-29

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EP (1) EP0113815B1 (ja)
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DE (1) DE3375852D1 (ja)

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