JPH03122877A - 磁気デイスク装置の制御装置 - 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いて磁気ヘッドを目標１
へラックに引き込むセトリング制御のための制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来の制御装置におけるセトリング制御方式として、以
下の３例をあげることができる。

（１）磁気ヘッドを目標トラックに位置決めする磁気デ
ィスク装置については、例えば特開昭５７−１２４５５
号公報に記載されているものがある。これによれば、磁
気ヘッドを目標トラックに移動されるシーク制御と目標
トラックに引き込むためのセトリング制御と目標トラッ
クに追従させるフオロイング制御とから成っており、そ
れぞれの制御方式が記載されている。このうちセトリン
グ制御については、位置信号と速度信号とから作成され
た過渡制御用のフィードバック信号を用いるようになっ
ていた。これは、速度信号による位相進みをねらいとし
、過渡特性の向上を図ったものと考えられる。

（２）また、プロシーデインゲス　オブ　ザ　ナインス
　インターナショナル　コンブレス　オンサイドネテイ
ツクス（１９８０）第３９７頁から４１１頁において、
セトリング制御の記載がある。ここでは、セトリング制
御の過渡特性を改害しオーバーシュー１〜を防止するた
め積分器あるいは位相遅れ要素と使用せず１段位相進み
フィルタのみを用いる。そしてセトリング制御によって
目標トランクに引き込んだあと、積分器あるいは位相遅
才し要素と位相進みフィルタを用いるようになっていた
。

（３）また、昭和５６年度電子通信学会総合全国大会１
５５４　（１９８１年）第６−１４３頁において、同じ
位相進みフィルタを２重にした２段位相進みフィルタの
記載がある。これはセトリング制御に使用するのではな
くフオロイング制御に使用するものとして述へられてい
るが、位相進みを大きくとれるのでセトリング制御に使
用した場合にも残留振動を抑圧することができることが
推察される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、セクタサーボ方式によって磁気ヘッド
を目標トランク・に位置決めする磁気ディスク装置の制
御装置にも適用することができるが、いずれの方式も次
のような欠点があり、セトリング制御の方式として適当
ではない。

（１）セクタサーボ方式においては、位置信号が離散的
にしか得られない。このためこれから速度信号を生成し
たときに実際の速度からの時間的な遅れが大きくなる。

したがって、位置信号と速度信号とから生成された過渡
制御用のフィードバック信号によって、良好な位相進み
特性を実現できない。このためセトリング制御の過ｃｌ
印特性を向上できないという問題があった。

（２）セクタサーボ方式においては、離散時間で制御動
作を行うことになるので、操作量を決める計算時間と、
その操作量がセクタ間でホールドされることによる遅れ
時間とによって大きな位相遅れが生ずる。したがって、
１段位相進みフィルタで十分な位相進みを得るためには
、低域折れ点と高域折れ点を広く離す必要がある。しか
し、セクタ間隔で決まるサンプル周波数があるので高域
側折れ点をむやみに高くすることはできない。また、低
域のゲインが低下することにより定常偏差が出るので、
低域側折れ点をむやみに低くすることはできない。この
ため、セトリング制御の過渡特性を向上できないという
問題があった。

（３）１段位相進みフィルタに比べて、２段位相進みフ
ィルタは低域折れ点と高域折れ点をそれほど広く離さな
くても十分な位相進みを得ることができる。しかし、こ
のフィルタを使用した場合には、低域折れ点と高域祈れ
点の２個の設計パラメータしか無いので過渡特性を良好
ならしめるための設計の自由度が少ない。また、位相進
みの範囲を広くすると位相余有は大きくなるがゲイン余
有が少なくなるので、わずかの物理的なパラメータの変
化でカットオフ周波数が変化する。これらの点から期待
されるほどセトリング制御の過渡特性を向上できないと
いう問題があった。

本発明の目的は、セクタサーボ方式の磁気ディスク装置
のセトリング制御のフィルタとして、設計の自由度が高
く、こ扛によって過渡特性が良好なフィルタから成る制
御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、セクタサーボ方式によって
磁気ヘッドを目標１−ラックに移動させるシーク制御と
、目標トラックに引き込むためのセトリング制御と、目
標トラックに追従させるフオロイング制御とからなる磁
気ディスクの制御装置において、セトリング制御のディ
ジタルフィルタは低域用と高域用の一次位相進みフィル
タを直列に結合したものとし、かつ低域側フィルタの上
側折れ点の低周波数側に高域側フィルタの下側折れ点が
来るようにしたものである。

〔作用〕

本発明の磁気ディスク装置の制御装置において、セトリ
ング制御のディジタルフィルタは低域用と高域用の一次
位相進みフィルタを直列に結合したものであるのでそれ
ぞれ位相進みを適切に選ぶことができる。また、低域側
フィルタの上側折れ点の低周波側に高域フィルタの下側
折れ点があるのでこの重なりの程度を適切に選ぶことが
できる。

これによって、全体として位相余有を適切に選ぶことが
できる。このとき同時にカットオフ周波数。

ゲイン余有、定常偏差適切に選ぶことができるので過渡
特性を良好ならしめるための設計の自由度が多い。この
結果、１」標トラックに引き込むセトリング時間を短縮
し、目標トランクからのオーバーシュートを抑止するこ
とができ、セトリングの過渡特性が向上する。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図は１本発明を適用した磁気ディスク装置の全体構
成を示すブロック図である。１は磁気記録するためのデ
ィスク円板であり、各面にはデータ信号を記録するため
の複数個の扇状のセクタ２に等間隔に分割しである。セ
クタの境界には、トラック番号とポジション信号から成
るディスクの半径方向の特定の位置に磁気ヘッド４を位
置決めするためのセクタサーボ信号をあらかじめ記録し
たセクタサーボ信号部３を設けである。この円板ｌはス
ピンドルモータ（図示せず）によって、定回転数で回転
される。この円板１に対向して浮上する磁気ヘッド４が
設けられており、これによって所定のトラックからデー
タ信号とセクタサーボ信号を読み取る。このセクタサー
ボ信号は、円板１上に数百μｓおきに離散的に書き込ま
れているので、磁気ヘッド４で読み取られる信号はサン
プル時点毎にのみ存在する離散時間信号である。

この信号はトラック番号復調回路５とポジション信号復
調回路６とＡＤ変換器７によって復調されて、現サンプ
ル時点の位置が求められる。切替制御８ではこの現在位
置と目標１−ラックの偏差に応じて、シーク制御９．セ
トリング制御１ｏ、フォロイング制御１１の順序で制御
動作を切替える。

まずシーク制御９は、目標トラック近傍まで速度制御に
よって磁気ヘッドを移動させる。つぎにセトリング制御
１０は目標トラックに位置制御によって引き込む。最後
にフオロイング制御１１は、データを読み書きする間目
標トラックに追従位置決めする。これらの制御において
計算された操作量は切替スイッチ１２によって切替えら
れて。

ｆ）　Ａ変換器１３から出力される。この出力は、バク
アンプ１４によって増幅され、ボイスコイルモータ１５
を駆動制御する。これによってキャリジ１６が移動し、
磁気ヘッド４を目標トラックに位置決めする。

第２図は、第１図におけるセトリング時間のブロック線
図である。１７は位置決め機構の慣性を表わすモデルで
あり、この出力は磁気ヘッドの現在位置を表わしている
。セトリング制御においては、この磁気ヘッドの現在位
置と［１椋トラック位置の位置偏差を減算器１８のよう
に求め、これが零になるように位置フィードバック制御
をする。

このループ内に位相進みフィルタ１９を直列に入れて操
作量ｍを出力しＩ！＆構の位相遅れを補償することによ
って系を安定化する。さらに、この位相進みフィルタ１
９のフィルタ特性を選ぶことによって、このループによ
って決まるセトリング制御の連応性、減衰性及び定常特
性を適切に決めることができる。位相進みフィルタ１９
として、本発明では次の（１）（２）（３）式の伝達関
数で表わされるものとする。Ｇ１は低域用−次位相進み
フィルタ。

Ｇ２は高域用−次位相進みフィルタであり、Ｇｃはこれ
らを直列に結合したものである。

Ｇｃ（Ｓ）＝　Ｋｃ−Ｇｔ−Ｇ２　　　　　　−（１）
Ｔ　ａ　Ｓ　＋　１ Ｔ４Ｓ＋１ ここで　Ｋｃ・・・ゲイン Ｔｚ・・・このフィルタの時定数 Ｔ３・・・このフィルタの時定数 Ｔｚ・・・このフィルタの時定数 Ｔ４・・・このフィルタの時定数 第３図は、（１）式で表わされる位相進みフィルタ１９
の周波数特性である。低域用フィルタＧ＋の上側折れ点
１／Ｔ３の低周波数側に高域用フィルタＧ２の下側折れ
点１／Ｔ２が来るようにして１／Ｔ２〜１／Ｔ８の間を
部分的に重ね合せて直列に結合し、位相進みフィルタＧ
ｃ　を構成する。この位相進みフィルタＧｃのゲイン特
性をみると、−次位相通みフィルタとしては上側と下側
の折れ点の間が広く、また−次位相通みフィルタと違っ
て上側と下側の折れ点の間に傾きが大きい部分がある。

このため１位相特性をみると、−次位相通みフィルタと
しては位相進みが大きい領域が広く、また−次位相通み
フィルタと違って上側と下側の折れ点の間で位相進みが
十分大きい部分がある。

これらの特性は、フィルタの４つの定数Ｔ１〜Ｔ４を選
ぶことができるので自由度が高く、適切な特性を実現で
きる。

第４図は、第２図に示したセトリング制御ループの開ル
ープ周波数特性である。実線は、第２図の位置決め機構
の慣性１６．１７の部分の周波数特性であり、位相遅れ
が一１８０°であるから、不安定要素である。これに対
して、第３図に示した特性の位相進みフィルタ１９を直
列に入れて、機構の位相遅れを補償することによって系
を安定化すると、破線のような開ループ周波数特性とな
る。このとき、開ループ周波数特性のゲインが零となる
カットオフ周波数ｆｃ付近に、位相進みの最大値が来る
ように位相進みフィルタＧｃのゲインＫｃ　を決めてお
く。ゲイン特性をみると、カットオフ周波数ｆｃ付近で
ゲイン零の領域があるがさほど広くはなく、この低周波
数側と高周波数側にゲインの傾きのなだらかな領域が広
がっており、さらにこの低周波数側と高周波数側のゲイ
ンは、位置決め機構の慣性と等しい傾きになっている。

したがって、位相特性をみると、カットオフ周波数ｆｃ
を中心として広い領域で位相進みが大きく、位相余有が
十分に得られている。また、位相が一１８０’となる周
波数ｆ、におけるゲインが。

十分小さく、ゲイン余有が十分に得られている。

このような良好な開ループ周波数特性は、良好な閉ルー
プ周波数特性を示唆しており、ひいては閉ループの過渡
応答の性能を向上できることになる。

すなわち、セトリング制御において、目標トラックにす
ばやく近づきしかもオーバーシュートが少なくダンピン
グがよいのでセトリング時間を短縮できる。

ただしく１）式で表わされる伝達関数は、連続時間領域
での位相進みフィルタの伝達関数である。

セクタサーボ方式においては、セクタ間隔で決まるサン
プル周期で処理を行う離散時間領域の位相進みフィルタ
、いわゆるディジタルフィルタを用いる。このため、（
１）式を連続時領域から離散時間領域に変換しなければ
ならないが、例えば（４）式で表わされる双一次変換に
よって機械的に行うことができる。

これによって、（１）式で表わされる位相進みフィルタ
１９は次のように表わされる。

ここで、ａｌ＋　８２．ａ３　、ｂｚ＋　ｂａはこのフ
ィルタの定数。

これはマイクロコンピュータなどにより、容易にソフト
ウェア化される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、セトリング制御の位相進みフィルタの
自由度が高い。

したがって、セトリング制御の過渡特性を向上させるた
めのカットオフ周波数１位相余有、ゲイン余有等を適切
に設定することができるので、目標１〜ラツクに引き込
むセトリング時間を短縮し目標トラックからのオーバー
シュートを小さく抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の磁気ディスク装置の制御
装置の全体構成を示すブロック線図、第２図は本発明の
制御装置のセトリング制御系の構成を示すブロック線図
、第３図ないし第４図は本発明の制御装置の特性を説明
するための周波数応答である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セクタサーボ方式によつて磁気ヘッドを目標トラッ
   クに移動させるシーク制御と、目標トラックに引き込む
   ためのセトリング制御と、目標トラックに追従させるフ
   オロイング制御とからなる磁気ディスク装置の制御装置
   において、セトリング制御のディジタルフィルタは低域
   用と高域用の一次位相進みフィルタを直列に結合したも
   のとし、かつ低域用フィルタの上側折れ点の低周波数側
   に高域用フィルタの下側折れ点が来るようにしたことを
   特徴とする磁気ディスク装置の制御装置。