JPH09320222A

JPH09320222A - 磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方法およびヘッド位置決め制御システム

Info

Publication number: JPH09320222A
Application number: JP13662496A
Authority: JP
Inventors: Shinji Takakura; 晋司高倉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】外乱やヘッド駆動系のばらつきに対しても良好
なシーク性能が得られ、ロバスト性に優れた磁気ディス
ク装置におけるヘッド位置決め制御システムを提供す
る。【解決手段】磁気ヘッドを磁気ディスクの半径方向に移
動させるＶＣＭ４に対して、ヘッド位置ｙに従ってフィ
ードバック制御するフィードバック制御器１１を含む線
形フィードバック制御系２１と、ヘッド位置および移動
速度の規範応答に対する偏差ｅに従ってスライディング
モードでフィードバック制御するスライディングモード
制御器１４を含むスライディングモード制御系２２を構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はハードディスク装置
などの磁気ディスク装置に係り、特に磁気ヘッドの位置
決め制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置に対する記録容量の増
大の要求は高く、記録密度を上げるためにトラックピッ
チをより狭くする傾向にある。この狭トラックピッチ化
に伴って、耐衝撃性能（ロバスト性）と、磁気ヘッドを
目標トラックに位置決めするシーク動作の高速化が要求
されるようになってきている。

【０００３】磁気ディスク装置の耐衝撃性能を上げるた
めに、衝撃センサを用いて磁気ディスク装置に加わる衝
撃を検知し、その検知出力が所定の閾値を越えると書き
込み動作を停止させる方法が考えられている。しかし、
この方法ではトラックピッチが狭くなると、小さな衝撃
に対してもオフトラックを起こしてしまうので、書き込
み動作を頻繁に停止させなければならず、磁気ディスク
装置の性能が低下するという問題がある。

【０００４】一方、シーク動作に関しては、磁気ヘッド
を磁気ディスクの半径方向に移動させるためのＶＣＭ
（ボイスコイルモータ）などのヘッド駆動系であるの特
性のばらつきによってシーク波形にばらつきが生じてし
まい、シーク速度が低下するという問題がある。

【０００５】これらのことから、狭トラックピッチ化に
伴って、衝撃などの外乱やヘッド駆動系のばらつきに強
いヘッド位置決め制御システムが今後重要となってく
る。しかし、線形フィードバック制御系を用いて構成さ
れる従来のヘッド位置決め制御システムでは、このよう
な要求に応えることが難しい。以下に、その理由を説明
する。

【０００６】図１は、従来のヘッド位置決め制御システ
ムを構成する２自由度制御系の構成を示す図であり、ｒ
は目標値（目標トラック位置）、ｙはヘッド位置、Ｃ₁
(s)はフィードバック制御器の伝達関数、Ｃ₂(s) は目
標値応答特性を改善するための前置補償器の伝達関数、
Ｐ_m(s) はＶＣＭの伝達関数、Ｔ_dは加速度外乱を表
す。この制御系でのヘッド位置ｙは、式（１）で表され
る。

【０００７】

【数１】

【０００８】ここでは、モデル誤差は等価加速度外乱と
して外乱Ｔ_dに含めて考えている。また、図２（ａ）
（ｂ）にフィードバック制御器の伝達関数Ｃ₁のゲイン
および位相の周波数特性を示す。

【０００９】式（１）から分かるように、外乱Ｔ_dがヘ
ッド位置ｙに及ぼす影響はフィードバック制御器の伝達
関数Ｃ₁によって決まる。すなわち、外乱Ｔ_dの影響を
小さくするためには、フィードバック制御系の制御帯域
を広くするか、あるいはフィードバック制御器を外乱Ｔ
_dに対して最適に設計する必要がある。しかし、前者に
ついては信号処理系のサンプリング周波数とＶＣＭの共
振のため、制御帯域の上限を現状の３００Ｈｚ近傍より
も高くすることは困難である。一方、後者については外
乱Ｔ_dの周波数帯域と大きさを適切に見積もることが必
要であり、これも非常に困難である。

【００１０】図３（ａ）（ｂ）に、図１のヘッド位置決
め制御システムのゲインおよび位相のオープンループ周
波数特性を示す。この図から、オープンループのクロス
周波数はおよそ３００Ｈｚになっていることが分かる。
これはＶＣＭの４ｋＨｚ近傍の共振からくるものであ
る。

【００１１】このフィードバック制御系に対して、図１
に示したように２自由度制御系を構成してシーク動作を
行った時のシミュレーション結果を図５の１トラックシ
ーク波形に示す。１トラックシーク波形とは、ある一つ
の目標トラックに対してシーク動作を行った時のヘッド
位置の時間応答を示す波形であり、縦軸のヘッド位置で
は目標トラックのトラック幅方向の中心位置を０で表
し、横軸の時間はシーク動作開始からの経過時間を表し
ている。図５はモデル誤差と外乱のない場合のシーク波
形であり、図４に示す規範応答と良く一致していること
が分かる。

【００１２】次に、この２自由度制御系に外乱（モデル
誤差を含む）を加えた時の１トラックシーク波形を図６
および図７に示す。図６はＶＣＭのばらつきによってル
ープゲインが３ｄＢ下がった時のシーク波形、図７はシ
ーク途中で図８に示すような加速度外乱が加わった時の
シーク波形である。この加速度外乱の大きさは、シーク
時に発生させることのできる最大加速度の約７０％とし
ている。これらのシミュレーション結果から、従来のヘ
ッド位置決め制御システムでは、ＶＣＭのばらつきや外
乱の影響でシーク波形が乱れてシーク時間が長くなり、
十分なロバスト性が得られていないことが分かる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のヘッド位置決め制御システムでは、特にトラックピッ
チが狭くなった場合、外乱やヘッド駆動系のばらつきに
よってシーク性能が低下するという問題があった。

【００１４】本発明は、外乱やヘッド駆動系のばらつき
に対しても良好なシーク性能が得られ、ロバスト性に優
れた磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制御方法
およびシステムを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る磁気ディスク装置におけるヘッド位置
決め制御方法は、ディスク状磁気記録媒体を用いて磁気
ヘッドにより記録再生を行う磁気ディスク装置におい
て、線形フィードバック制御系とスライディングモード
制御系を併用して磁気ヘッドを磁気記録媒体上の目標ト
ラックに位置決め制御することを特徴とする。

【００１６】さらに、本発明に係る磁気ディスク装置に
おけるヘッド位置決め制御システムは、ディスク状磁気
記録媒体を用いて磁気ヘッドにより記録再生を行う磁気
ディスク装置において、磁気ヘッドをディスク状磁気記
録媒体の半径方向に移動させるヘッド駆動手段と、磁気
記録媒体上における磁気ヘッドの位置を検出してヘッド
位置情報を出力するヘッド位置検出手段と、このヘッド
位置検出手段から出力されたヘッド位置情報に従ってヘ
ッド駆動手段をフィードバック制御する線形フィードバ
ック制御手段と、磁気ヘッドの位置および移動速度の偏
差の情報に従ってヘッド駆動手段をスライディングモー
ドでフィードバック制御するスライディングモード制御
手段とを有することを特徴とする。

【００１７】ここで、スライディングモード制御は、非
線形フィードバック制御の一つであり、滑り動作（slid
ing state)とも呼ばれ、例えば「自動制御ハンドブック
基礎編」、社団法人計測自動制御学会編、オーム社発
行（平成４年１１月３０日、第１版第２刷）の第２７２
頁〜第２７３頁に記載されているように、既に良く知ら
れた技術である。このスライディングモード制御では、
非線形フィードバック制御系で偏差空間に切り換え面
（または切り換え線）を設定し、制御の過程で偏差が切
り換え面上に沿って原点（偏差０の点）に向かう際に、
切り換え面上のある途中の点から切り換え面に沿って微
小な振動を行いつつ原点に達する動作（これを滑り動作
という）を行う。

【００１８】本発明では、このようなスライディングモ
ード制御系を線形フィードバック制御系と併用してヘッ
ド位置決め制御を行うことにより、トラックピッチが小
さくなった場合でも、外乱やＶＣＭなどのヘッド駆動系
のばらつきの影響を受けずに良好なシーク動作を実現す
ることができる。すなわち、従来の線形フィードバック
制御系のみによるヘッド位置決め制御では抑圧できなか
った外乱やヘッド駆動系のばらつきの影響がスライディ
ングモード制御系によって抑圧される。

【００１９】さらに、スライディングモード制御系は制
御入力が不連続性を持っているためにチャタリングが起
こりやすい系であるが、線形フィードバック制御系と併
用することにより、このようなスライディングモード制
御系の持つ欠点が緩和され、安定したヘッド位置決め制
御が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００２１】図９は、本発明の一実施形態に係る磁気デ
ィスク装置の全体的な概略構成を示すブロック図であ
る。ディスク状磁気記録媒体（以下、磁気ディスクとい
う）１は、スピンドルモータ２により回転駆動される。
磁気ヘッド３は、例えば誘導型ヘッドからなる記録ヘッ
ドとＭＲヘッド（磁気抵抗型ヘッド）からなる再生ヘッ
ドを一体化した複合ヘッド、または誘導型ヘッドからな
る記録再生兼用ヘッドにより構成される。この磁気ヘッ
ド３は、ヘッドアクチュエータであるＶＣＭ（ボイスコ
イルモータ）４により磁気ディスク１の半径方向に駆動
され、ＶＣＭ４を制御する制御部７により磁気ディスク
１上の目標トラックに位置決めされつつ、リードライト
回路５を介してデータの記録再生を行う。

【００２２】データの記録再生時には、磁気ディスク１
上のトラックに公知の技術に従って予め記録されている
サーボ情報が読み取られ、このサーボ情報から磁気ディ
スク１上の磁気ヘッド３の位置を示すヘッド位置情報が
ヘッド位置検出部６によって検出される。このヘッド位
置検出部６により検出されたヘッド位置情報は、制御部
７に供給される。制御部７は例えばＤＳＰ（ディジタル
信号処理装置）を用いて構成され、ヘッド位置情報に基
づいてディジタル処理によりＶＣＭ４の制御を行う。な
お、制御部７の出力段にはディジタル信号をＶＣＭ４の
駆動入力であるアナログ信号（電圧信号）に変換するた
めのＤ／Ａ変換器が設けられている。

【００２３】図１０は、ＶＣＭ４とヘッド位置検出部６
および制御部７を含むヘッド位置決め制御システムの機
能的構成を示す制御ブロック図である。このヘッド位置
決め制御システムは、フィードバック制御器１１、前置
補償器１２、規範モデル設定器１３およびスライディン
グモード制御器１４を主たる構成要素として含み、フィ
ードバック制御器１１による従来の線形フィードバック
制御系２１に、スライディングモード制御器１４による
スライディングモード制御系２２を組み合わせた制御系
となっている。なお、図１０中に示す各パラメータの定
義は、次の通りである。

【００２４】ｒ：目標値ｙ：ヘッド位置ｖ：ヘッド移動速度Ｐ_m：ＶＣＭ４の伝達関数Ｃ₁：フィードバック制御器１１の伝達関数Ｃ₂：前置補償器１２の伝達関数Ｇ_m：規範モデル伝達関数ｙ_m：ヘッド位置の規範応答ｖ_m：ヘッド移動速度の規範応答ｅ：偏差ｕ：スライディングモード制御入力Ｔ_d：外乱これらの各パラメータについてさらに詳しく説明する
と、目標値ｒは磁気ヘッド３を位置決めすべき磁気ディ
スク１上の位置（目標トラック）であり、外部から与え
られる。ヘッド位置ｙは、ヘッド位置検出部６により検
出された磁気ヘッド３の位置である。ヘッド移動速度ｖ
は、シーク時の磁気ヘッド３の移動速度であり、隣接す
る二つのサンプリング時刻におけるヘッド位置、具体的
には隣接するサーボセクタ上のヘッド位置をｙ₁，ｙ₂
とすれば、ｖ＝ｙ₁−ｙ₂で与えられる。

【００２５】Ｇ_mは規範モデル設定器１３により設定さ
れる規範モデルの伝達関数であり、目標値ｒをこの伝達
関数Ｇ_mに通すことによって、ヘッド位置の規範応答ｙ
_mとヘッド移動速度の規範応答ｖ_mが得られる。偏差ｅ
は規範モデルに対するヘッド位置およびヘッド移動速度
の偏差であり、式（２）で表される。

【００２６】

【数２】

【００２７】スライディングモード制御入力ｕは、スラ
イディングモード制御器１１からフィードバック制御系
２１に入力される制御入力であり、図１０に示すように
フィードバック制御系２１におけるＶＣＭ４の制御入力
に加算される。外乱Ｔ_dは、ヘッド位置決め制御システ
ムに加わる衝撃などの加速度外乱とＶＣＭ４のゲインば
らつきなどのモデル誤差を表し、これもＶＣＭ４の制御
入力に加算される。

【００２８】次に、本実施形態におけるヘッド位置決め
制御システムの作用を説明する。ヘッド位置ｙは、前掲
の式（１）で表される。この式（１）の第１項は、規範
モデル伝達関数Ｇ_mの応答Ｇ_mｒに非常に近いので、式
（１）は近似的に式（３）のように表すことができる。

【００２９】

【数３】

【００３０】また、ヘッド位置ｙの規範応答ｙ_mに対す
る偏差（位置偏差）ｅ₁＝ｙ_m−ｙは、式（４）のよう
に表すことができる。

【００３１】

【数４】

【００３２】この位置偏差ｅ₁に着目すると、図１０の
制御系は図１１（ａ）に示すような等価ブロック図で表
すことができる。図１１（ａ）で偏差ｅが０となるよう
に、スライディングモード制御入力ｕを決める。

【００３３】さらに、図１１（ａ）から加速度外乱Ｔ_d
はスライディングモード制御系２２に対し、フィードバ
ック制御器１１の働きにより感度関数１／（１＋Ｐ_mＣ
₁）を通して影響を与えることが分かる。図１２に、感
度関数１／（１＋Ｐ_mＣ₁）のゲインおよび位相の周波
数特性を示す。また、図１３に相補感度関数Ｐ_mＣ₁／
（１＋Ｐ_mＣ₁）のゲインおよび位相の周波数特性を示
す。

【００３４】図１２から、外乱Ｔ_dはフィードバック制
御器１１の働きで与えられる感度関数１／（１＋Ｐ_mＣ
₁）によって、低周波領域で小さくなる。従って、スラ
イディングモード制御器のみを用いたヘッド位置決め制
御システムに比べて、フィードバック制御器１１とスラ
イディングモード制御器１４を併用した本実施形態のヘ
ッド位置決め制御システムの方が、同じ外乱Ｔ_dに対し
てスライディングモード、すなわち滑り動作から外れに
くいことが分かる。

【００３５】次に、図１４を用いてスライディングモー
ド制御器１４の具体的な実現法について説明する。

【００３６】まず、制御対象であるＶＣＭ４を偏差発生
システムとして式（５）で表す。

【００３７】

【数５】

【００３８】このような誤差システムに対して、スライ
ディングモード制御器１４を最適に構成する。まず、等
価制御を考えてみる。偏差空間での切り換え面は、式
（６）で与えられる。

【００３９】

【数６】

【００４０】式（６）を微分すると、式（７）が得られ
る。

【００４１】

【数７】

【００４２】スライディングモード制御器１４を文献：
野田および田による「スライディングモード制御」、コ
ロナ社、１９９４年に記載された最終スライディングモ
ード制御法により構成する場合、スライディングモード
制御器１４からの出力であるスライディングモード制御
入力ｕは、ｕ＝ｕ_eq＋ｕ_nlで表される。ｕ_eqは等価線形
入力項と呼ばれ、ｕ_nlは非線形制御入力項と呼ばれる。
Ｓはスライディングモード制御系２２における切り換え
面を表すパラメータである。スライディングモードが存
在すると、式（７）は０であるため、Ｓｂ≠０ならば、
等価線形入力項ｕ_eqは式（８）となる。

【００４３】

【数８】

【００４４】また、線形制御入力項ｕ_nlとしては様々な
形式が考えられるが、本実施形態では式（９）で表され
る一般的なものを用いている。なお、ηは不連続入力を
連続関数で近似してチャタリングを除去するための定数
である。

【００４５】

【数９】

【００４６】次に、パラメータＳの設定について述べ
る。図１１（ａ）は、図１１（ｂ）のように書き直すこ
とができる。ここで、Ｃ₁は式（１０）で表される。

【００４７】

【数１０】

【００４８】これから、図１１（ｂ）は式（１１）で表
される。

【００４９】

【数１１】

【００５０】ここで、ｕ_sliにｕ_eqを代入すると、式
（１２）となる。

【００５１】

【数１２】

【００５２】パラメータＳは、式（１２）が安定になる
ように設定すれば良い。

【００５３】次に、本発明の効果を確認するために行っ
たシミュレーション結果および実験結果について説明す
る。

【００５４】図１５および図１６に、スライディングモ
ード制御器のみを用いたヘッド位置制御システムにおい
て、ノミナルモデルに対してシミュレーションを行った
結果を示す。また、図１７および図１８に、図１４に示
したような線形フィードバック制御器１１とスライディ
ングモード制御器１４を併用した本実施形態によるヘッ
ド位置制御システムにおいて、ノミナルモデルに対して
シミュレーションを行った結果を示す。図１５および図
１７は１トラックシーク波形、すなわちある一つの目標
トラックに対するシーク動作を行った時のヘッド位置の
時間応答を示しており、また図１６および図１８は切り
換え関数σの値のシーク時の変化を示している。

【００５５】図１５および図１７に示すように、シーク
時のヘッド位置の時間応答はいずれも図４に示した規範
応答に良く一致しているが、切り換え関数σの値の変化
は図１６と図１８を比較して分かるように線形フィード
バック制御器１１を併用した本実施形態の方が小さい。
これは、スライディングモード制御器１４が線形フィー
ドバック制御器１１で抑圧することのできなかった外乱
やモデル誤差を吸収するように働いていることを示して
いる。また、このように切り換え関数σの値の変化を小
さくできるということは、スライディングモード制御に
特有のチャタリングを起こしにくい制御系となっている
ことをも示している。

【００５６】次に、ＶＣＭ４のモデルに共振を持たせた
時のシミュレーション結果を図１９〜図２２に示す。図
１９および図２０は、スライディングモード制御器のみ
を用いたヘッド位置決め制御システムにおいて、モデル
誤差に４ｋＨｚの共振を持たせた場合の１トラックシー
ク波形と切り換え関数σの値のシーク時の変化をそれぞ
れ示す。同様に、図２１および図２２は、線形フィード
バック制御器１１とスライディングモード制御器１４を
併用した本実施形態によるヘッド位置制御システムにお
いて、モデル誤差４ｋＨｚに共振を持たせた場合の１ト
ラックシーク波形と切り換え関数σの値のシーク時の変
化をそれぞれ表す。

【００５７】図１９および図２１に示すように、ヘッド
位置の時間応答はいずれも図４に示した規範応答に良く
一致しているが、切り換え関数σの値の変化は図２０と
図２２を比較して分かるように、線形フィードバック制
御器１１を併用した本実施形態の方が小さく、スライデ
ィングモード制御に特有のチャタリングが小さくなって
いる。

【００５８】次に、ヘッド位置決め制御システムに図８
に示したような加速度外乱を加えた時のシミュレーショ
ン結果を図２３および図２４に示す。この加速度外乱
は、シーク時のゲインで発生させることのできる最大加
速度の約７０％に相当する。図２３はスライディングモ
ード制御器のみを用いたヘッド位置制御システムにおい
て、上記の加速度外乱を加えた場合の１トラックシーク
波形を示し、図２４は線形フィードバック制御器１１と
スライディングモード制御器１４を併用した本実施形態
によるヘッド位置制御システムにおいて、上記と同じ加
速度外乱を加えた場合の１トラックシーク波形を示して
いる。

【００５９】図２３と図２４を比較すると、線形フィー
ドバック制御器１１とスライディングモード制御器１４
を併用した本実施形態によるヘッド位置制御システムの
方がヘッド位置の偏差が小さく、かつスライディングモ
ード、すなわち滑り動作に速やかに引き込まれているこ
とが分かる。これは線形フィードバック制御器１１の併
用により、外乱が等価的に小さくなっていることによ
る。

【００６０】次に、スライディングモード制御器のみを
用いたヘッド位置制御システムと、線形フィードバック
制御器１１とスライディングモード制御器１４を併用し
た本実施形態によるヘッド位置制御システムについて行
った実験結果について説明する。

【００６１】実験システムに用いた磁気ディスク装置に
ついて簡単に述べると、まず磁気ディスク１としてはオ
ールサーボ情報を記録した磁気ディスクを用いた。セク
タ数は３５０セクタであり、実験ではそれらのうちの１
７５セクタを用いた。磁気ディスク１の回転数は４，２
００ｒｐｍであり、従ってサーボ情報のサンプリング周
波数は１２．２５ｋＨｚとした。制御部７にはＤＳＰ
（ＴＭＳ３２０Ｃ３１）を用い、浮動小数点演算を行っ
た。また、制御部７の出力段に含まれるＤ／Ａ変換器の
出力に外部から疑似的な加速度外乱として電圧信号を加
えることができるようにした。

【００６２】まず、図２５にフィードバック制御器のみ
を用いた図１の従来の２自由度ヘッド位置制御システム
における１トラックシーク波形の実験結果を示す。実験
結果は、約４０回分のシーク波形を重ね書きしたもので
ある。また、この実験結果はモデル誤差および外乱が小
さい場合であり、このような場合は図２５に示されるよ
うにシーク波形は図４に示した規範応答と良く一致して
いる。

【００６３】一方、モデル誤差や外乱が大きくなり、こ
れらの影響をフィードバック制御器で十分に吸収できな
い時は、シーク波形は規範応答から大きくずれてしま
う。その例を図２６および図２７に示す。図２６はルー
プゲインを３ｄＢ下げた時の１トラックシーク波形であ
り、図２７は擬似加速度外乱として３．３ｍｓｅｃ半波
ｓｉｎの電圧波形を制御部７の出力段のＤ／Ａ変換器の
出力に加えた時の１トラックシーク波形である。これら
の結果から、フィードバック制御器のみを用いた従来の
２自由度ヘッド位置制御システムでは、モデル誤差や外
乱の影響を十分に抑圧できないことが分かる。

【００６４】これに対し、線形フィードバック制御器１
１とスライディングモード制御器１４を併用した本実施
形態によるヘッド位置制御システムにおいて、図２６お
よび図２７の場合と同じモデル誤差の下で測定した１ト
ラックシーク波形を図２８および図２９に示す。これら
の結果から、モデル誤差や外乱の影響が良好に抑圧され
ていることが分かる。これは、線形フィードバック制御
器１１によっては抑圧し切れないモデル誤差と外乱の影
響をスライディングモード制御器１４が補償しているた
めである。

【００６５】なお、上記実施形態では磁気ヘッドを磁気
ディスク上の目標トラックに位置決めするシーク動作を
行う場合について述べたが、シーク動作の後に磁気ヘッ
ドを目標トラックに対して追従させるトラッキングサー
ボを行う場合にも、本発明は有効である。トラッキング
サーボ時には、図１０における目標値ｒおよび規範モデ
ル伝達関数Ｇ_mを０とし、ヘッド位置ｙおよびヘッド移
動速度ｖの情報のみをスライディングモード制御器１４
に入力すればよい。

【００６６】その他、本発明は種々変形して実施するこ
とができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればス
ライディングモード制御系を線形フィードバック制御系
と併用して磁気ディスク装置におけるヘッド位置決め制
御を行うことにより、トラックピッチが小さくなった場
合でも、従来の線形フィードバック制御系のみによるヘ
ッド位置決め制御では抑圧できなかった外乱やＶＣＭな
どのヘッド駆動系のばらつきの影響を受けずに良好なシ
ーク動作を実現でき、速やかに目標トラックへの位置決
め制御を行うとともに、オフトラック量を小さくするこ
とも可能となる。

【００６８】さらに、スライディングモード制御系とフ
ィードバック制御系の併用により、スライディングモー
ド制御系の持つチャタリングの問題も解決され、安定し
たヘッド位置決め制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のヘッド位置決め制御システムを構成する
２自由度制御系の構成を示す制御ブロック図

【図２】図１中のフィードバック制御器の伝達関数のゲ
インおよび位相の周波数特性を示す図

【図３】図１のヘッド位置決め制御システムのゲインお
よび位相のオープンループ周波数特性を示す図

【図４】ヘッド位置決め制御システムの１トラックシー
ク時の規範応答を示す図

【図５】図１のヘッド位置決め制御システムにおいてモ
デル誤差と外乱のない場合の１トラックシーク波形を示
す図

【図６】図１のヘッド位置決め制御システムにおいてル
ープゲインが３ｄＢ下がった時の１トラックシーク波形
を示す図

【図７】図１のヘッド位置決め制御システムにおいて加
速度外乱が加わった時の１トラックシーク波形を示す図

【図８】加速度外乱の例を示す図

【図９】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の
全体的な概略構成を示すブロック図

【図１０】同実施形態におけるヘッド位置決め制御シス
テムの機能的構成を示す制御ブロック図

【図１１】図１０を書き直した等価ブロック図

【図１２】図１１中の感度関数のゲインおよび位相の周
波数特性を示す図

【図１３】相補感度関数のゲインおよび位相の周波数特
性を示す図

【図１４】図１０のヘッド位置決め制御システムにおい
てスライディングモード制御器をより具体的に示した制
御ブロック図

【図１５】スライディングモード制御器のみを用いたヘ
ッド位置制御システムのノミナルモデルに対してシミュ
レーションを行った時の１トラックシーク波形を示す図

【図１６】スライディングモード制御器のみを用いたヘ
ッド位置制御システムのノミナルモデルに対してシミュ
レーションを行った時の切り換え関数σのシーク時の変
化を示す図

【図１７】本実施形態によるヘッド位置制御システムの
ノミナルモデルに対してシミュレーションを行った時の
１トラックシーク波形を示す図

【図１８】本実施形態によるヘッド位置制御システムの
ノミナルモデルに対してシミュレーションを行った時の
切り換え関数σのシーク時の変化を示す図

【図１９】スライディングモード制御器のみを用いたヘ
ッド位置制御システムにおいてモデル誤差に４ｋＨｚの
共振を持たせた時の１トラックシーク波形を示す図

【図２０】スライディングモード制御器のみを用いたヘ
ッド位置制御システムにおいてモデル誤差に４ｋＨｚの
共振を持たせた時の切り換え関数σの値のシーク時の変
化を示す図

【図２１】本実施形態によるヘッド位置制御システムに
おいてモデル誤差に４ｋＨｚの共振を持たせた時の１ト
ラックシーク波形を示す図

【図２２】本実施形態によるヘッド位置制御システムに
おいてモデル誤差に４ｋＨｚの共振を持たせた場合の切
り換え関数σの値のシーク時の変化を示す図

【図２３】スライディングモード制御器のみを用いたヘ
ッド位置制御システムにおいて加速度外乱を加えた時の
１トラックシーク波形を示す図

【図２４】本実施形態によるヘッド位置制御システムに
おいて加速度外乱を加えた時の１トラックシーク波形を
示す図

【図２５】フィードバック制御器のみを用いた従来の２
自由度ヘッド位置制御システムにおいてモデル誤差およ
び外乱が小さい時の１トラックシーク波形の実験結果を
示す図

【図２６】フィードバック制御器のみを用いた従来の２
自由度ヘッド位置制御システムにおいてループゲインを
３ｄＢ下げた時の１トラックシーク波形の実験結果を示
す図

【図２７】フィードバック制御器のみを用いた従来の２
自由度ヘッド位置制御システムにおいて擬似加速度外乱
として３．３ｍｓｅｃ半波ｓｉｎの電圧波形を加えた時
の１トラックシーク波形の実験結果を示す図

【図２８】本実施形態によるヘッド位置制御システムに
おいてループゲインを３ｄＢ下げた時の１トラックシー
ク波形の実験結果を示す図

【図２９】本実施形態によるヘッド位置制御システムに
おいて擬似加速度外乱として３．３ｍｓｅｃ半波ｓｉｎ
の電圧波形を加えた時の１トラックシーク波形の実験結
果を示す図

【符号の説明】

１…磁気ディスク２…スピンドルモータ３…磁気ヘッド４…ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）５…リードライト回路６…ヘッド位置検出部７…制御部１１…線形フィードバック制御器１２…前置補償器１３…規範モデル設定器１４…スライディングモード制御器２１…線形フィードバック制御系２２…スライディングモード制御系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスク状磁気記録媒体を用いて磁気ヘッ
ドにより記録再生を行う磁気ディスク装置において、線形フィードバック制御系とスライディングモード制御
系を併用して前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体上の目
標トラックに位置決め制御することを特徴とする磁気デ
ィスク装置におけるヘッド位置決め制御方法。
【請求項２】ディスク状磁気記録媒体を用いて磁気ヘッ
ドにより記録再生を行う磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドを前記ディスク状磁気記録媒体の半径方
向に移動させるヘッド駆動手段と、前記磁気記録媒体上における前記磁気ヘッドの位置を検
出してヘッド位置情報を出力するヘッド位置検出手段
と、このヘッド位置検出手段から出力されるヘッド位置情報
に従って前記ヘッド駆動手段をフィードバック制御する
線形フィードバック制御手段と、前記磁気ヘッドの位置および移動速度の偏差の情報に従
って前記ヘッド駆動手段をスライディングモードでフィ
ードバック制御するスライディングモード制御手段とを
有することを特徴とする磁気ディスク装置におけるヘッ
ド位置決め制御システム。
【請求項３】前記スライディングモード制御手段は、前
記線形フィードバック制御手段による前記ヘッド駆動手
段への制御入力にスライディングモード制御信号を加算
することを特徴とする請求項２に記載の磁気ディスク装
置におけるヘッド位置決め制御システム。