JPH027103A - オーバシュート補正制御方式 - 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】 〔概要〕 磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御等に於けるオー
バシュートを補正するオーバシュート補正制御方式に関
し、 自動的に制御ループの最適ゲインを設定してオーバシュ
ートを補正することを目的とし、駆動部により駆動され
る被制御部と、該被制御部の位置を検出する位置検出部
と、該位置検出部による位置と指令位置との位置誤差に
基づいて前記駆動部に供給する駆動電流を算出する駆動
制御部とを備え、該駆動制御部により前記駆動部を駆動
する制御ループのゲインの初期値を設定して位置決め制
御を行い、前記被制御部を移動させる移動モードから位
置決めする位置決めモードに移行する時の減速駆動に於
いて再加速を必要とするか否か判定し、該再加速を行う
必要がなく、且つ前記位置誤差の積分値が所定範囲内と
なるように、前記ゲインを逐次近似により算出し、該ゲ
インを設定するように構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御等に
於けるオーバシュートを補正するオーバシュート補正制
御方式に関するものである。

磁気ヘッド等の被制御部の位置決め制御に於いて、その
制御ループのゲインを大きくすると、オーバシュートが
生じ、反対に小さくすると、アンダシュートが生じる。

従って、制御ループの最適なゲインを設定することが必
要となる。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置に於いては、駆動部としてボイスコイ
ル型モータが比較的多く用いられ、そのモータによって
位置決め制御される被制御部としての磁気ヘッドの位置
は、サーボトラックの読取信号を用いて検出する構成が
一般的である。又工作機械等に於いては、回転型のモー
タを駆動部として、工具等の被制御部を位置決め制御し
、その被制御部の位置を、光学的或いは磁気的なエンコ
ーダを用いて検出する構成が一般的である。

モータ等の駆動部に駆動電流を供給する駆動制御部は、
指令位置と被制御部の現在位置との差の位置誤差に対応
して、加速、定速、減速の駆動を行う為の駆動電流を算
出し、その駆動電流をモータ等の駆動部に供給して、指
令位置に被制御部を位置決めするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

モータ等の駆動部を制御して、指令位置に磁気ヘッド等
の被制御部を位置決めする制御ループのゲインが大き過
ぎると、指令位置を通り越すオーバシュートが生じる。

この場合は、指令位置を通り越すので後戻りさせる制御
が必要となり、位置決め制御を高速化できないことにな
る。

このようなオーバシュートを防止する為に、制御ループ
のゲインを小さく設定すれば良いことになるが、このゲ
インが小さ過ぎると、指令位置に位置決めする為に減速
駆動した時に、指令位置に被制御部が到達する前に停止
するような低速度となるから、再加速制御を行う必要が
生じる。従って、位置決めに要する時間が長くなる欠点
があった。

その為、従来は、制御ループのゲインを、磁気ヘッド等
の被制御部の位置決め動作を観測して、オーバシュート
が生じないように調整するものであり、その調整が複雑
であると共に、比較的長時間を要する欠点があった。

本発明は、自動的に制御ループの最適ゲインを設定して
オーバシュートを補正することを目的とするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のオーバシュート補正制御方式は、位置誤差積分
値を判定し、且つ減速駆動に入った後の再加速の有無を
判定して、制御ループのゲインを順次最適値に収束させ
るものであり、第１図を参照して説明する。

モータ等の駆動部１により駆動される磁気ヘッド等の被
制御部２と、この被制御部２の位置を検出する位置検出
部３と、この位置検出部３による位置と指令位置との位
置誤差に基づいて駆動部１に供給する駆動電流を算出す
る駆動制御部４とを備え、この駆動制御部４により駆動
部１を駆動する制御ループのゲインの初期値を設定した
位置決め制御を行い、被制御部２を指令位置に向かって
移動させる移動モードから、指令位置に位置決めする位
置決めモードに移行する時の減速駆動に於いて再加速を
必要とするか否か判定し、再加速を必要しないと共に位
置誤差の積分値が所定範囲内となるようにゲインを順次
更新し、収束されたことを判定した時に、そのゲインを
設定するものである。

〔作用〕

制御ループのゲインが小さ過ぎると、減速駆動に於ける
再加速制御が必要となるから、ゲイン設定値を大きくし
、又制御ループのゲインが大き過ぎると、位置誤差積分
値が太き（なり、オーバシュートが発生したと判断する
ことができるから、ゲイン設定値を小さくする。この位
置決め制御を複数回繰り返すことにより、ゲイン設定値
が前回の値と同一となり、収束したと判断することがで
きるから、その時のゲインを制御ループに設定するもの
であり、自動的にオーバシュート及びアンダシュートが
生じないゲインに設定できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の実施例のブロック図であり、磁気ディ
スク装置に適用した場合を示す。同図に於いて、１１は
ボイスコイル型モータ、１２は磁気ヘッドを移動させる
アクチュエータ、１３はサーボトラックの読取りを行う
サーボヘッド、１４はマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）　
、１５はＤ／Ａ変換器、１６は増幅器、１７は復調回路
、１８゜１９はＡ／Ｄ変換器、２０はメモリ（ＭＥＭ）
である。

ボイスコイル型のモータ１１が第１図に於ける駆動部１
に相当し、アクチュエータ１２が被制御部２に相当し、
サーボヘッド１３と復調回路１７とが位置検出部３に相
当し、マイクロプロセッサ１４や増幅器１６等が駆動制
御部４に相当する。

モータ１１に増幅器１６から駆動電流が供給されて、ア
クチエエータ１２が駆動され、アクチュエータ１２に取
付けられた磁気ヘッドの位置決め制御が行われる。その
時、サーボヘッド１３の読取信号が復調回路１７により
復調されて位置信号となり、Ａ／Ｄ変換器１８によりデ
ィジタル位置信号に変換されてマイクロプロセッサ１４
に加えられる。又増幅器１６からの駆動電流に対応した
信号がＡ／Ｄ変換器１９によりディジタル信号に変換さ
れてマイクロプロセッサ１４に加えられる。

メモリ２０に、制御ループのゲインや駆動電流算出のプ
ログラム等が格納されており、プロセッサ１４は、指令
位置信号と、Ａ／Ｄ変換器１８゜１９からのディジタル
位置信号及びディジタル駆動電流信号を基に、駆動電流
を算出して、アクチュエータ１２を指令位置に位置決め
制御するものである。

第３図は位置決め制御の説明図であり、モータ１１に加
える駆動電流と、サーボヘッド１３による位置信号とサ
ーボトラック中心との位置誤差とを示し、正極性の駆動
電流を供給することにより加速され、負極性の駆動電流
を供給することにより減速される。又位置誤差は、トラ
ックの中心位置に対して右側か左側かにより正負の極性
となり、位置誤差が零となるように位置決めされるもの
である。又移動モードは、加速、定速、減速の制御によ
り指令位置にアクチュエータ１２を移動させるモードで
あり、位置決めモードは、指令位置にアクチュエータ１
２が到達して静止させるモードである。

例えば、現在位置から４トラツク目に位置決め制御する
場合、時刻ｔ１に正極性の加速駆動電流がモータ１１に
供給されて、アクチュエータ１２は加速駆動された後、
定速駆動される。又トランクを通過する毎に位置誤差の
極性が反転し、指令位置の２〜３トラツク前に移動した
ことにより、負極性の減速駆動電流が供給されて、アク
チュエータ１２は減速駆動され、時刻ｔ２に位置誤差が
零、即ち、指令位置に到達する。

この時、制御ループのゲインが最適値に設定されている
と、位置誤差が零となった位置でアクチュエータ１２は
静止し、駆動電流も零となるものであるが、ゲインを大
きくしていることにより、位置決めモードに移行しても
位置誤差が斜線を施して示すように大きくなり、それに
対応して駆動電流が供給される。即ち、オーバシュート
が生じる。

又制御ループのゲインを小さく設定して、現在位置から
４トラツク目に位置決め制御する場合、時刻ｔ３に正極
性の加速駆動電流がモータ１１に供給され、指令位置の
数トラツク前に移動した時に、負極性の減速駆動電流が
供給され、アクチュエータ１２は減速駆動される。しか
し、位置誤差が零にならないことから、再加速駆動電流
が供給され、時刻ｔ４に位置誤差が零、即ち、指令位置
に到達することになる。即ち、アンダシュートが生じる
。

このような位置決め制御に於ける速度制御は、第４図に
示す構成によって行われるものであり、この構成の機、
能は、マイクロプロセッサ１４によって実現することが
できる。モータ１１　（第２図参照）に加える駆動電流
はゲイン設定部２１を介して速度信号成分として加算器
２３に加えられ、又サーボヘッド１３等による位置信号
は、微分回路２２により微分されて速度信号となり、加
算器２３に加えられる。加算器２３により加算された速
度信号は、ローパスフィルタ２４を介して加算器２５に
加えられ、目標速度信号との差が速度誤差信号となり、
この速度誤差信号が零となるように、駆動電流がモータ
１１に供給される。従って、目標速度信号が、加速、定
速、：＄ｉ速の所定のパターンからなる場合に、それに
対応した駆動電流がモータ１１に供給される。

本発明に於いては、前述の制御ループのゲインを自動的
に設定するものであり、第５図はそのフローチャートを
示す。先ず、ゲイン上限値Ｋａとゲイン下限値Ｋｂとの
初期値を、例えば、メモリ２０（第２図参照）に設定し
■、マイクロプロセッサ１４に指令位置を与えて位置決
め制御を行う■。その場合の制御ループのゲインＫｃは
、ゲイン上限値Ｋａとゲイン下限値Ｋｂとによる平均値
を用い、サーボヘッド１３による位置信号と指令位置信
号との差の位置誤差信号に対応し、且つ第４図に於ける
目標速度信号との差の速度誤差信号に対応して、マイク
ロプロセッサ１４により駆動電流が算出されて、モータ
１１に供給される。

この位置決め制御に於ける位置決めモードに移行する前
の減速中に再加速を行ったか否か判定する■。第３図の
時刻ｔ３〜ｔ４に於けるように、再加速を行った場合は
、その時のゲインＫｃが小さ過ぎるので、このゲインＫ
ｃを新たなゲイン下限値Ｋｂとする■。又再加速熱しの
場合は、位置決めモードに移行した後の位置誤差の積分
値Ｓと判定値Ｓｔとの差が零より大きいか否か判定する
■。即ち、オーバシュートが生じると、第３図の時刻ｔ
２〜ｔ３に於けるように、位置誤差の積分値Ｓが大きく
なる。

この位置誤差の積分値Ｓは、例えば、指令位置信号と検
出位置信号との差を、２０μｓ程度の間隔でサンプリン
グし、２ｍＳ程度の一定期間内で積算することにより得
ることができる。この積算値Ｓと判定値Ｓｔとが、５−
Ｓｔ≦０の場合はオーバシュートが生じない場合であり
、ステップ■に示すように、その時のゲインＫｃを新た
なゲイン下限値Ｋｂとする。又ｓ−ｓ　ｔ　＞ｏの場合
はオーバシュートが生じた場合であり、その時のゲイン
Ｋｃを新たなゲイン上限値Ｋａとする■。そして、更新
されたゲイン上限値Ｋａとゲイン下限値Ｋｂとの平均値
を新たなゲインＫｃとする■。

この新たなゲインＫｃが収束したか否か判定し■、収束
していない場合は、新たなゲインＫｃを用いて位置決め
制御を繰り返す。即ち、ステップ■〜■を繰り返して、
ゲイン上限値Ｋａとゲイン下限値Ｋｂとによる平均値を
新たなゲインＫｃとする逐次近似により、自動的にゲイ
ンＫｃを算出する。

又ゲインＫｃが収束したか否かは、前回のゲインＫ　Ｃ
（ｔ−１１と、今回のゲインＫ　Ｃ（ｔ）　　とを比較
し、同一となった場合、或いは所定の差以下となったこ
とにより判定することができる。通常は５〜１０回程度
の位置決め制御を繰り返すことより収束する。そして、
ゲインＫｃが収束したと判定すると、そのゲインＫｃを
制御ループのゲインとして、メモリ２０等に設定する。

前述のようにゲインの設定を自動的に行うことができる
もので、工場出荷時に於いて行うことは勿論、運転中の
所定期間毎に再設定することも可能である。又磁気ディ
スク装置のみでなく、他の位置決め制御する装置に於い
ても適用可能であることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、駆動制御部４によりモ
ータ等の駆動部１を駆動する制御ループのゲインの初期
値を設定して位置決め制御を行い、磁気ヘッド等の被制
御部３を移動させる移動モードから位置決めする位置決
めモードに移行する時の減速駆動に於いて再加速制御を
行うか否か判定し、再加速制御を行う必要がなく、且つ
位置誤差の積分値Ｓが所定範囲内となるように、ゲイン
を逐次近似により算出し、そのゲインが収束した時に設
定するものであり、自動的にオーバシュート及びアンダ
シュートが生じないような制御ループのゲイン設定を行
うことができる。即ち、最適化されたゲインを自動的に
設定して、位置決め制御の高速化を図ることができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
のブロック図、第３図は位置決め制御の説明図、第４図
は速度制御の要部説明図、第５図は本発明の実施例のフ
ローチャートである。 １は駆動部、２は被制御部、３は位置検出部、４は駆動
制御部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 駆動部（１）により駆動される被制御部（２）と、該被
   制御部（２）の位置を検出する位置検出部（３）と、該
   位置検出部（３）による位置と指令位置との位置誤差に
   基づいて前記駆動部（１）に供給する駆動電流を算出す
   る駆動制御部（４）とを備え、 該駆動制御部（４）により前記駆動部（１）を駆動する
   制御ループのゲインの初期値を設定して位置決め制御を
   行い、前記被制御部（２）を移動させる移動モードから
   位置決めする位置決めモードに移行する時の減速駆動に
   於いて再加速を必要とするか否か判定し、該再加速を行
   う必要がなく、且つ前記位置誤差の積分値が所定範囲内
   となるように、前記ゲインを逐次近似により算出し、該
   ゲインを設定することを特徴とするオーバシュート補正
   制御方式。