JPH04308901A - 状態推定器と磁気ディスク装置の位置決め制御回路 - Google Patents
状態推定器と磁気ディスク装置の位置決め制御回路Info
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- JPH04308901A JPH04308901A JP3099681A JP9968191A JPH04308901A JP H04308901 A JPH04308901 A JP H04308901A JP 3099681 A JP3099681 A JP 3099681A JP 9968191 A JP9968191 A JP 9968191A JP H04308901 A JPH04308901 A JP H04308901A
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- Japan
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- state
- signal
- state estimator
- plant
- stage
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
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- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は状態推定器に関する。ま
た該状態推定器を有する磁気ディスク装置の位置決め制
御回路に関する。
た該状態推定器を有する磁気ディスク装置の位置決め制
御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】状態推定器について説明する前に、一般
の状態フィ−ドバック制御について図面を参照して説明
する。
の状態フィ−ドバック制御について図面を参照して説明
する。
【0003】図2は状態推定器を用いる状態フィ−ドバ
ック制御の例である。
ック制御の例である。
【0004】設定入力14と状態推定信号13とにより
コントロ−ラ15はプラント(制御対象)1の制御信号
7を出力する。制御信号7によりプラント1は状態を変
化させ出力信号9を出力する。状態推定器16は出力信
号9と制御信号7により検出不可能なプラントの状態を
推定する。
コントロ−ラ15はプラント(制御対象)1の制御信号
7を出力する。制御信号7によりプラント1は状態を変
化させ出力信号9を出力する。状態推定器16は出力信
号9と制御信号7により検出不可能なプラントの状態を
推定する。
【0005】制御システムにこの状態推定信号13を用
いることにより、状態空間法に基づき理論的に確立され
ている多くの効果的な制御系設計手法を、現実の制御系
構成にそのまま適用することが可能となる。
いることにより、状態空間法に基づき理論的に確立され
ている多くの効果的な制御系設計手法を、現実の制御系
構成にそのまま適用することが可能となる。
【0006】例えば、磁気ディスク装置の位置決め回路
においては次のように適用される。
においては次のように適用される。
【0007】制御システムの目的としては、磁気ヘッド
を目的の位置に移動することであるので、プラント1は
例えばボイスコイルモ−タで構成され、ボイスコイルモ
−タ駆動電流が制御信号7であり、磁気ヘッドの位置信
号が出力信号9となる。状態推定器16は磁気ヘッドの
速度と外力を推定する。この推定結果を用いることでコ
ントロ−ラ15は速度制御や外力補正を行なうことがで
きる。
を目的の位置に移動することであるので、プラント1は
例えばボイスコイルモ−タで構成され、ボイスコイルモ
−タ駆動電流が制御信号7であり、磁気ヘッドの位置信
号が出力信号9となる。状態推定器16は磁気ヘッドの
速度と外力を推定する。この推定結果を用いることでコ
ントロ−ラ15は速度制御や外力補正を行なうことがで
きる。
【0008】つぎに、従来の状態推定器について図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【0009】図3は従来の状態推定器を示すブロック図
である。
である。
【0010】制御信号7によりプラント1は状態を変化
させ出力信号9を出力する。制御信号7はAD変換器4
によりディジタル変換された制御信号8に変換され、出
力信号9はAD変換器5によりディジタル変換された出
力信号10に変換される。状態推定器16はディジタル
変換された制御信号8とディジタル変換された出力信号
10とにより検出不可能なプラントの状態を推定し状態
推定信号11として出力する。ディジタルな状態推定信
号11はDA変換器によりアナログ変換された状態推定
信号13に変換される。
させ出力信号9を出力する。制御信号7はAD変換器4
によりディジタル変換された制御信号8に変換され、出
力信号9はAD変換器5によりディジタル変換された出
力信号10に変換される。状態推定器16はディジタル
変換された制御信号8とディジタル変換された出力信号
10とにより検出不可能なプラントの状態を推定し状態
推定信号11として出力する。ディジタルな状態推定信
号11はDA変換器によりアナログ変換された状態推定
信号13に変換される。
【0011】図4は状態推定器16の内部機能を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【0012】説明の為ディジタル変換された制御信号8
をu(k)、ディジタル変換された出力信号10をy(
k)、ディレイユニット入力信号23をz(k+1)、
ディレイユニット出力信号24をz(k)、状態推定器
出力信号11をx(k)とする。図4において各信号は z(k+1)=D1 z(k)+E1 u(k
)+J1 y(k) ...■ x(k)
=Pz(K)+Vu(K)
...■に従って処理され
る。
をu(k)、ディジタル変換された出力信号10をy(
k)、ディレイユニット入力信号23をz(k+1)、
ディレイユニット出力信号24をz(k)、状態推定器
出力信号11をx(k)とする。図4において各信号は z(k+1)=D1 z(k)+E1 u(k
)+J1 y(k) ...■ x(k)
=Pz(K)+Vu(K)
...■に従って処理され
る。
【0013】図6は状態方程式■、■で表される状態推
定器のu(k),y(k)の周波数特性を表す。
定器のu(k),y(k)の周波数特性を表す。
【0014】この状態方程式■、■で表される状態推定
器の周波数特性は、高域ではu(k),低域ではy(k
)が支配的になる。y(k)の影響はy(k)とu(k
)の混合周波数fc から高域に離れるにしたがって小
さくなる。ここでプラントの周波数特性の影響を受けて
いる信号はy(k)であるので、プラントに高周波域で
の不安定状態が存在するとき、混合周波数fc がプラ
ントの不安定状態の周波数より低ければ、状態推定信号
にプラントの不安定状態の影響は現れにくい。しかしy
(k)の混合比の減少率に比べプラントの不安定状態に
起因するノイズが大きいときには状態推定信号にその影
響が現れる。一方、プラントのノイズの影響を小さくす
るために、混合周波数fc を低くしy(k)の混合比
を小さくしようとする状態推定器の応答は悪化する。
器の周波数特性は、高域ではu(k),低域ではy(k
)が支配的になる。y(k)の影響はy(k)とu(k
)の混合周波数fc から高域に離れるにしたがって小
さくなる。ここでプラントの周波数特性の影響を受けて
いる信号はy(k)であるので、プラントに高周波域で
の不安定状態が存在するとき、混合周波数fc がプラ
ントの不安定状態の周波数より低ければ、状態推定信号
にプラントの不安定状態の影響は現れにくい。しかしy
(k)の混合比の減少率に比べプラントの不安定状態に
起因するノイズが大きいときには状態推定信号にその影
響が現れる。一方、プラントのノイズの影響を小さくす
るために、混合周波数fc を低くしy(k)の混合比
を小さくしようとする状態推定器の応答は悪化する。
【0015】具体的には、磁気ディスク装置の場合位置
信号による速度推定を行うとき混合周波数はボイスコイ
ルモ−タの可動部の機械的共振周波数より低く設定して
いるが、状態推定器の応答を良くするために混合周波数
を高く設定しているため混合周波数に近い機械的共振の
影響が速度推定信号に現れてしまう。従って、そのよう
な状態推定器による速度推定信号を用いてプラント(ボ
イスコイルモ−タ)を速度制御しようと思うと不安定な
制御システムとなってしまう。
信号による速度推定を行うとき混合周波数はボイスコイ
ルモ−タの可動部の機械的共振周波数より低く設定して
いるが、状態推定器の応答を良くするために混合周波数
を高く設定しているため混合周波数に近い機械的共振の
影響が速度推定信号に現れてしまう。従って、そのよう
な状態推定器による速度推定信号を用いてプラント(ボ
イスコイルモ−タ)を速度制御しようと思うと不安定な
制御システムとなってしまう。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の状態推
定器は、状態推定器の過渡応答を良くしようとすると、
プラント元来の性質として高周波域において不安定状態
の周波数が存在した場合、その影響が状態推定信号に現
れやすいので、状態推定信号を用いたコントロ−ラは制
御システムを安定に制御できなくなる。一方従来の状態
推定器のまま制御システムを安定に制御しようとすれば
状態推定器の過渡応答が悪くなるという欠点がある。
定器は、状態推定器の過渡応答を良くしようとすると、
プラント元来の性質として高周波域において不安定状態
の周波数が存在した場合、その影響が状態推定信号に現
れやすいので、状態推定信号を用いたコントロ−ラは制
御システムを安定に制御できなくなる。一方従来の状態
推定器のまま制御システムを安定に制御しようとすれば
状態推定器の過渡応答が悪くなるという欠点がある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の状態推定器は、
ディジタル変換されたプラントの制御信号とディジタル
変換された該プラントの出力信号とを入力して第一段状
態推定信号を出力する第一段状態推定器と、前述第一段
状態推定器の出力である第一段状態推定信号と前述プラ
ントの制御信号とを入力して第二段状態推定信号を出力
する第二段状態推定器とを有する。
ディジタル変換されたプラントの制御信号とディジタル
変換された該プラントの出力信号とを入力して第一段状
態推定信号を出力する第一段状態推定器と、前述第一段
状態推定器の出力である第一段状態推定信号と前述プラ
ントの制御信号とを入力して第二段状態推定信号を出力
する第二段状態推定器とを有する。
【0018】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【0019】図1は本発明の状態推定器の一実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【0020】制御信号7によりプラント1は状態を変化
させ出力信号9を出力する。制御信号7はAD変換器4
によりディジタル変換された制御信号8に変換され、出
力信号9はAD変換器5によりディジタル変換された出
力信号10に変換される。第一段状態推定器2はディジ
タル変換された制御信号8とディジタル変換された出力
信号10とにより検出不可能なプラントの状態を推定し
第一段状態推定信号11として出力する。第二段状態推
定器3はディジタル変換された制御信号8と第一段状態
推定信号11とにより、プラントの不安定状態に起因す
るノイズに影響されない第二段状態推定信号12を出力
する。状態推定信号12はDA変換器によりアナログ変
換された状態変換信号13に変換される。
させ出力信号9を出力する。制御信号7はAD変換器4
によりディジタル変換された制御信号8に変換され、出
力信号9はAD変換器5によりディジタル変換された出
力信号10に変換される。第一段状態推定器2はディジ
タル変換された制御信号8とディジタル変換された出力
信号10とにより検出不可能なプラントの状態を推定し
第一段状態推定信号11として出力する。第二段状態推
定器3はディジタル変換された制御信号8と第一段状態
推定信号11とにより、プラントの不安定状態に起因す
るノイズに影響されない第二段状態推定信号12を出力
する。状態推定信号12はDA変換器によりアナログ変
換された状態変換信号13に変換される。
【0021】図4は第一段状態推定器の内部機能の一実
施例を示すブロック図である。
施例を示すブロック図である。
【0022】第一段状態推定器2は従来の状態推定器1
6と構造を同じくする。
6と構造を同じくする。
【0023】図5は第二段状態推定器の内部機能の一実
施例を示すブロック図である。
施例を示すブロック図である。
【0024】説明の為ディジタル変換された制御信号8
をu(k),第一段状態推定器の出力信号11をx(k
),ディレイユニット入力信号29をx(k+1),デ
ィレイユニット出力信号12をx(k)とする。図5に
おいて各信号は x(k+1)=D2 x(k)+E2 u(k
)+J2 x(k) ...■に従って処理され
る。
をu(k),第一段状態推定器の出力信号11をx(k
),ディレイユニット入力信号29をx(k+1),デ
ィレイユニット出力信号12をx(k)とする。図5に
おいて各信号は x(k+1)=D2 x(k)+E2 u(k
)+J2 x(k) ...■に従って処理され
る。
【0025】状態方程式■で表される第二段状態推定器
3の周波数特性は、第一段状態推定器2である従来の状
態推定器16と同じく、高域ではu(k),低域ではy
(k)が支配的になり、y(k)の影響は混合周波数か
ら高域に離れるにしたがって小さくなる。
3の周波数特性は、第一段状態推定器2である従来の状
態推定器16と同じく、高域ではu(k),低域ではy
(k)が支配的になり、y(k)の影響は混合周波数か
ら高域に離れるにしたがって小さくなる。
【0026】しかし、本発明の状態推定器が従来の状態
推定器と異なる点は、状態推定器を二段にしたことにあ
る。
推定器と異なる点は、状態推定器を二段にしたことにあ
る。
【0027】図7は本発明の状態推定器のy(k)に関
する周波数特性を示すボ−ド線図である。
する周波数特性を示すボ−ド線図である。
【0028】実線30は本発明の状態推定器のy(k)
に関する周波数特性である。第二段状態推定器の混合周
波数fc2までの実線30と一点破線31は第一段状態
推定器2のy(k)に関する周波数特性であり、破線3
2は第二段状態推定器3が単体で動作するときのy(k
)に関する周波数特性である。
に関する周波数特性である。第二段状態推定器の混合周
波数fc2までの実線30と一点破線31は第一段状態
推定器2のy(k)に関する周波数特性であり、破線3
2は第二段状態推定器3が単体で動作するときのy(k
)に関する周波数特性である。
【0029】すなわち第一段状態推定器2の出力を第二
段状態推定器3の入力としたことで、y(k)の混合比
の減少率が二段階に変化し、高周波域において従来の状
態推定器16よりy(k)の減少率を大きくすることが
可能となる。したがって、従来の状態推定器16におい
てプラントの不安定状態のノイズが大きく状態推定信号
11にその影響が現れるときでも、ノイズに影響されな
い状態推定信号12を出力することができる。この状態
推定信号12によりコントロ−ラは安定な制御を行なう
ことが可能となる。
段状態推定器3の入力としたことで、y(k)の混合比
の減少率が二段階に変化し、高周波域において従来の状
態推定器16よりy(k)の減少率を大きくすることが
可能となる。したがって、従来の状態推定器16におい
てプラントの不安定状態のノイズが大きく状態推定信号
11にその影響が現れるときでも、ノイズに影響されな
い状態推定信号12を出力することができる。この状態
推定信号12によりコントロ−ラは安定な制御を行なう
ことが可能となる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来一段
であった状態推定器を二段に構成することにより、状態
推定器の過渡応答を良くしつつ、状態推定信号を用いた
コントロ−ラによって制御システムを安定に制御するこ
とのできる高精度で高性能な状態推定器を提供すること
ができるという効果がある。
であった状態推定器を二段に構成することにより、状態
推定器の過渡応答を良くしつつ、状態推定信号を用いた
コントロ−ラによって制御システムを安定に制御するこ
とのできる高精度で高性能な状態推定器を提供すること
ができるという効果がある。
【図1】本発明の状態推定器の一実施例を表すブロック
図である。
図である。
【図2】一般の状態推定器を用いる状態フィ−ドバック
制御を表すブロック図である。
制御を表すブロック図である。
【図3】従来の状態推定器を表すブロック図である。
【図4】従来の状態推定器であり本発明においては第一
段状態推定器に相当する状態推定器の内部機能を表すブ
ロック図である。
段状態推定器に相当する状態推定器の内部機能を表すブ
ロック図である。
【図5】第二段状態推定器の内部機能を表すブロック図
である。
である。
【図6】従来の状態推定器の周波数特性を表すボ−ド線
図である。
図である。
【図7】本発明の状態推定器のy(k)に関する周波数
特性を表すボ−ド線図である。
特性を表すボ−ド線図である。
1 プラント
2 第一段状態推定器
3 第二段状態推定器
4,5 AD変換器
6 DA変換器
7 制御信号
8 ディジタル変換された制御信号9 出
力信号 10 ディジタル変換された出力信号11
第一段状態推定信号 12 第二段状態推定信号 13 アナログ変換された状態推定信号14
設定入力 15 コントロ−ラ 16 従来の状態推定器 17、18、19、20、21 第一段状態推定
器の係数 22 第一段状態推定器のディレイユニット23
ディレイユニット22の入力信号24
ディレイユニット22の出力信号25、26、27
第二段状態推定器の係数行列28 第一段状
態推定器のディレイユニット29 ディレイユニ
ット28の入力信号30 本発明の状態推定器の
y(k)に関する周波数特性 31 第一段状態推定器が単体で動作する時のy
(k)に関する周波数特性 32 第二段状態推定器が単体で動作する時のy
(k)に関する周波数特性
力信号 10 ディジタル変換された出力信号11
第一段状態推定信号 12 第二段状態推定信号 13 アナログ変換された状態推定信号14
設定入力 15 コントロ−ラ 16 従来の状態推定器 17、18、19、20、21 第一段状態推定
器の係数 22 第一段状態推定器のディレイユニット23
ディレイユニット22の入力信号24
ディレイユニット22の出力信号25、26、27
第二段状態推定器の係数行列28 第一段状
態推定器のディレイユニット29 ディレイユニ
ット28の入力信号30 本発明の状態推定器の
y(k)に関する周波数特性 31 第一段状態推定器が単体で動作する時のy
(k)に関する周波数特性 32 第二段状態推定器が単体で動作する時のy
(k)に関する周波数特性
Claims (2)
- 【請求項1】 プラントの状態を推定する状態推定器
において、ディジタル変換されたプラントの制御信号と
ディジタル変換された該プラントの出力信号とを入力し
て第一段状態推定信号を出力する第一段状態推定器と、
前述第一段状態推定器の出力である第一段状態推定信号
と前述プラントの制御信号とを入力して第二段状態推定
信号を出力する第二段状態推定器によって構成されるこ
とを特徴とする状態推定器。 - 【請求項2】 前述状態推定器を有することを特徴と
する磁気ディスク装置の位置決め制御回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099681A JPH04308901A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 状態推定器と磁気ディスク装置の位置決め制御回路 |
| EP19920105780 EP0507320A3 (en) | 1991-04-05 | 1992-04-03 | Estimator |
| US07/863,779 US5483438A (en) | 1991-04-05 | 1992-04-06 | Noise reducing estimator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3099681A JPH04308901A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 状態推定器と磁気ディスク装置の位置決め制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04308901A true JPH04308901A (ja) | 1992-10-30 |
Family
ID=14253778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3099681A Pending JPH04308901A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 状態推定器と磁気ディスク装置の位置決め制御回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5483438A (ja) |
| EP (1) | EP0507320A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04308901A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100498151B1 (ko) * | 1996-10-08 | 2005-09-08 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 산업프로세스의미리공지되지않은파라미터를사전계산하기위한방법 |
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| JP3229204B2 (ja) * | 1996-01-26 | 2001-11-19 | シャープ株式会社 | 制御装置および情報記録再生装置 |
| US5949608A (en) * | 1996-06-05 | 1999-09-07 | Mobile Storage Technology Inc. | Time dependent velocity-controlled disk drive actuator system |
| DE19641431A1 (de) * | 1996-10-08 | 1998-04-16 | Siemens Ag | Verfahren und Einrichtung zur Identifikation bzw. Vorausberechnung von Prozeßparametern eines industriellen zeitvarianten Prozesses |
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