JPH02149986A - 磁気ヘッドの位置決め制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は磁気ディスク装置における磁気ヘッド位置決め
制御装置に関するものである。

（従来の技術） 磁気ディスク装置の磁気ヘッド位置決め制御、特に、ト
ラック追従制御においては、位置誤差検出手段から得ら
れた磁気ヘッドの現在位置と目標データトラック位置と
の位置誤差信号を基に磁気ヘッドを目標トラック位置に
追従させるフィードバック制御系が構成されている。補
償要素としては位相進み及び位相遅れ補償要素が用いら
れ、磁気ヘッドの位置追従制御系の制御帯域として約４
００Ｈｚが実現されている。この制御系は磁気ヘッド駆
動モータ自身が２個の積分要素を持つことから、十分な
低域のフィードバックゲインが確保され、目標入力に対
してはいわゆる２形のサーボ系となっており、定常速度
偏差がゼロになる制御系になっている。しかしながら、
力の外乱に対しては０形であり、外からの外力に対して
弱いことが指摘されていた。これに対して、近年、位置
誤差信号を積分器と係数器を通しそれぞれの出力を加算
し、この加算結果と電子タコメータ等から得られたモー
タの速度信号の負のフィードバック信号とをモータ駆動
アンプに直接人力すると言ういわゆるＰＩＤ制御方式を
用いると言った方法が一般化してきた。

この方法はモータ自身が持つ１個の積分器とＰＩＤ制御
器が持つ１個の積分器により目標人力に対して２形の性
質を保持しながら、力の外乱に対してはＰＩＤ制御器の
１個の積分器の効果により、１形の特性を確保できると
言う方法であり、力の外乱に対する抑制効果を持つ制御
方式である。

（発明が解決しようとする課題） 上述したＰＩＤ制御方式では外乱に対して１形の特性を
持つが、磁気ヘッドの位置追従制御系に対しては、より
一層の外乱抑制効果を持つことが要求されている。力の
外乱に対する抑制効果を向上させる方法としては、外乱
からのサーボ系の形を２形、３形というように大きくす
ることが考えられる。このための方法として、位置誤差
検出器出力に直列に積分要素を挿入することが容易に想
像されるが、この方法では外乱からの形数は大きくでき
るが、反面、制御系の位相余裕が十分にとれず、トラッ
クアクセス等で位置制御系が働き始めるときにはオーバ
ーシュートが大きくなる等の課題があった。

本発明は、上記の課題に鑑み創案されたものであって、
磁気ディスク装置における力外乱からの影響を低減した
磁気ヘッドの位置決め制御装置を提供することを目的に
している。

（課題を解決するための手段） 本発明は磁気ヘッドを追従させるべき目標位置と前記磁
気ヘッド位置との差を示す位置誤差信号を得る位置誤差
検出手段と、前記磁気ヘッドを駆動するモータと前記モ
ータに電流を与えるモータ駆動部と、前記モータの移動
速度を検出する速度検出手段を備えた磁気ディスク装置
において、前記位置誤差検出手段の出力を受けて前記磁
気ヘッドの位置追従制御系の帯域を決める第一の補償手
段と、前記第一の補償手段の出力と前記速度検出手段の
出力とを受けて前記モータ駆動部に指令値を与える第二
の補償手段とからなる磁気ヘッドの位置決め制御装置で
あって、前記第一の補償手段が前記位置誤差検出手段の
出力を積算する第一の積分器と、前記位置誤差検出手段
出力を定数倍する第一の係数器と前記第一の積分器出力
を定数倍する第二の係数器と前記第一及び第二の係数器
の出力を加算する第一の加算器とからなり、前記第二補
償手段が前記第一の加算器の出力と前記速度検出器の出
力との差をとる減算器と前記減算器出力を積算する第二
の積分器と、前記第二の積分器の出力を定数倍する第三
の係数器と前記減算器出力を定数倍する第四の係数器と
前記第三及び第四の係数器の出力を加算する第二の加算
器とからなることを特徴とする磁気ヘッド位置決め制御
装置であり、また、前記第一の補償手段が前記位置誤差
検出手段の出力を積算する第一の積分器と、前記位置誤
差検出手段出力を定数倍する第一の係数器と前記第一の
積分器出力を定数倍する第二の係数器と前記速度検出器
出力を定数倍する第三の係数器と前記第一、第二及び第
三の係数器の出力を加算する第一の加算器とからなり、
前記第二の補償手段が、前記第一の加算器の出力と前記
速度検出器の出力との差をとる減算器と前記減算器出力
を積算する第二の積分器と、前記第二の積分器の出力を
定数倍する第四の係数器と前記減算器出力を定数倍する
第五の係数器と前記第四及び第五の係数器の出力を加算
する第二の加算器とからなることを特徴とする磁気ヘッ
ド位置決め制御装置である。

（作用） 本発明の磁気ヘッド位置決め制御装置は、速度指令及び
力外乱からともに１形の速度フィードバック制御系を磁
気ヘッド位置追従制御系の中にもち、さらに、磁気ヘッ
ド位置追従制御系を積分補償により構成することによっ
て、位相余裕を確保しながら、目標人力及び力外乱から
２形の位置追従制御系を実現し、力外乱の影響を十分に
低減できる磁気ヘッドの制御を可能にする。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。ただし
、以下の説明においては、信号名と信号値を同一の記号
で表わす。

第１図は本発明の一実施例に係わる磁気ディスク装置の
磁気ヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

磁気７ヘツド１により再生された信号Ｘは位置誤差検出
器２により、現在の磁気ヘッド１の位置と目標データト
ラック位置との差を示す位置誤差信号ｅとなる。

第一の補償手段３は位置誤差検出器２の出力ｅと速度検
出手段７の出力Ｖを受けて第二の補償手段４へ磁気ヘッ
ド駆動用モータ６の目標速度である速度指令ａを出力す
る。第二の補償手段４は速度指令ａと速度検出手段７の
出力Ｖを受けてモータ駆動部５ヘモータ駆動信号すを出
力する。モータ駆動部５は第二の補償手段４の出力すに
比例した電流ｉをモータ６に流し、磁気ヘッド１を駆動
し位置決め制御を行なう。第二の補償手段４は磁気ヘッ
ド駆動用モータ６の速度に関する内部ループを構成し、
また、第一の補償手段３は磁気ヘッド位置決め制御系の
サーボ帯域を決めると同時に、制御系の安定化を行なう
。

第２図は、第１図における第二の補償手段４の一構成例
をラプラス変換の演算子Ｓ、係数器に１．に２、加算器
及び減算器を用いて示した図である。この補償器は速度
に関するＰＩ補償になっている。

第３図は、第１図における第一の補償手段３の一構成例
をラプラス変換の演算子Ｓ、係数器に３．　Ｋ４及び加
算器を用いて示した図である。この補償器は位置に関す
るＰＩ補償になっている。

第４図は、第１図における第一の補償手段３の別の構成
例をラプラス変換の演算子Ｓ、係数器に３’＋　Ｋ４’
＋に５及び加算器を用いて示した図である。この補償器
は位置に関するＰＩ補償と速度フィードバック補償にな
っている。第３図の構成は、第４図においてに５を零と
した場合に等しい。

第５図は、モータ６、第一の補償手段３及び第２の補償
手段４のダイナミクスをラプラス変換の演算子Ｓ第４図
の構成及び第２図の構成及び第２図の構成で示した図で
ある。

以下、第５図をもとに、力外乱ｑからの特性及び目標人
力ｒからの特性について説明する。第３図で示した第一
の補償手段の構成は第５図においてに５をゼロと置くこ
とによって実現できるから、ここでは第４図の構成によ
る第一の補償手段を用いた場合について説明する。

第５図において、目標値ｒから磁気ヘッド位置Ｘまでの
伝達関数Ｗｒ−ｙ（ｓ）及び力外乱ｑから磁気ヘッド位
置Ｘまでの伝達関数Ｗ９．（ｓ）は（１）、　（２）式
のようになる。ここで、ＫＦ、　Ｍはそれぞれモータの
力走数、可動部重量を表わす。

ｄ３＝ＫｙＫ１・（１−に５）／Ｍ ｄ２　＝　ＫＦ・（Ｋ１・Ｋ３　＋　Ｋ２・（１−に５
））／Ｍｄ１＝ＫＦ・（Ｋ１・Ｋ４　＋　Ｋ２・Ｋ３／
ＭｄＱ　：　ＫＦ−に２・Ｋ４／Ｍ ｎ２＝ＫＦ・Ｋ１・Ｋ３／Ｍ ｎ２＝１／Ｍ （１）、　（２）式で示した伝達関数から、目標値入力
から２形、力外乱から２形の制御系が構成されているこ
とがわかる。

Ｋ１−に５の決め方を説明するために、ＫＦ：１゜Ｍ＝
１．に５＝０の場合を考える。

位置追従制御系のサーボ帯域をω０とすると、Ｋ１゜Ｋ
２は速度系のサーボ帯域が１０００以上になるように決
める。例えば、ωＱ＝２としたとき、Ｋ１．　Ｋ２は速
度系のサーボ帯域２０として、それぞれＫｌ＝２０、Ｋ
２＝１００となる。

こうすることによって、速度に関する内部ループはその
サーボ帯域が位置のそれに関して十分に広いことから、
速度に関する内部ループの伝達関数を１と近似すること
ができる。従って、位置制御系のパラメータに３．に４
の決定は１／ｓに対して、サーボ帯域を２とするような
ＰＩ制御器を設計するとよい。この結果、Ｋ３＝２．に
４＝１となる。このとき、（１）、　（２）式は次のよ
うになる。

このときの、位相余裕は約７０度、また（４）式のゲイ
ンの最大値は１．５ω０において約−４０ｄＢである。

すなわち、位相余裕を確保しながら、力外乱の影響を１
００分の１以下に押さえ込むことができるわけである。

Ｋ５は（１）式からもわかるように、（１）式の分子の
最高次の係数を調整して（１）式の零点を動かす場合に
有効となる。Ｋ１−に５の中から、Ｋ１あるいはに３を
使って零点を動かし、残りの４個のパラメータで分母を
決めることを行なえば、より細かな位置決め制御系が実
現可能となる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、位置制御ル
ープ内に速度制御ループを積分補償によって構成し、さ
らに位置制御系を積分補償することによって、位置制御
系において十分な位相余裕を確保できると同時に、力外
乱の影響を低減する磁気ヘッドの位置制御系が構成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の実施例における第二の補償手段の構成例を示す
図、第３図は第１図の実施例における第一の補償手段の
構成例を示す図、第４図は第１図の実施例における第一
の補償手段の他の構成例を示す図、第５図は磁気ヘッド
位置決め制御系の構成例をラプラス変換の演算子Ｓを用
いて表わした図である。 図において １・、・磁気ヘッド、２・・１位置誤差検出手段、３・
・・第一の補償手段、４・・・第二の補償手段、５・・
・モータ駆動部、６モ９０．−タ、７・・・速度検出手
段、ａ・・・第一の補償手段出力、ｂ・・・第二の補償
手段出力、ｅ・・・位置誤差信号、ｉ・・・モータ駆動
電流、 Ｋ１．に２．に３．に３′、に４．に４′、に５・・・
定数、ｑ・・・力外乱、ｒ・・、目標データトラック位
置、Ｓ・・・ラプラス変換の演算子、 ■・・・モータの速度、Ｘ・・・磁気ヘッド位置である
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気ヘッドを追従させるべき目標位置と前記磁気
   ヘッド位置との差を示す位置誤差信号を得る位置誤差検
   出手段と、前記磁気ヘッドを駆動するモータと前記モー
   タに電流を与えるモータ駆動部と、前記モータの移動速
   度を検出する速度検出手段を備えた磁気ディスク装置に
   おいて、前記位置誤差検出手段の出力を積算する第一の
   積分器と、前記位置誤差検出手段の出力を定数倍する第
   一の係数器と前記第一の積分器出力を定数倍する第二の
   係数器と前記第一及び第二の係数器の出力を加算する第
   一の加算器とからなる第一の補償手段と、前記第一の加
   算器の出力と前記速度検出器の出力との差をとる減算器
   と前記減算器出力を積算する第二の積分器と、前記第二
   の積分器の出力を定数倍する第三の係数器と前記減算器
   出力を定数倍する第四の係数器と前記第三及び第四の係
   数器の出力を加算する第二の加算器とからなる第二の補
   償手段からなることを特徴とする磁気ヘッド位置決め制
   御装置。
2. （２）磁気ヘッドを追従させるべき目標位置と前記磁気
   ヘッド位置との差を示す位置誤差信号を得る位置誤差検
   出手段と、前記磁気ヘッドを駆動するモータと前記モー
   タに電流を与えるモータ駆動部と、前記モータの移動速
   度を検出する速度検出手段を備えた磁気ディスク装置に
   おいて、前記位置誤差検出手段の出力を積算する第一の
   積分器と、前記位置誤差検出手段の出力を定数倍する第
   一の係数器と前記第一の積分器出力を定数倍する第二の
   係数器と前記速度検出器出力を定数倍する第三の係数器
   と前記第一、第二及び第三の係数器の出力を加算する第
   一の加算器とからなる第一の補償手段と、前記第一の加
   算器の出力と前記速度検出器の出力との差をとる減算器
   と前記減算器出力を積算する第二の積分器と、前記第二
   の積分器の出力を定数倍する第四の係数器と前記減算器
   出力を定数倍する第五の係数器と前記第四及び第五の係
   数器の出力を加算する第二の加算器とからなる第二の補
   償手段からなることを特徴とする磁気ヘッド位置決め制
   御装置。