JPH1040659A - ハードディスクドライブのヘッド位置決め制御方法 - Google Patents

ハードディスクドライブのヘッド位置決め制御方法

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JPH1040659A
JPH1040659A JP9106951A JP10695197A JPH1040659A JP H1040659 A JPH1040659 A JP H1040659A JP 9106951 A JP9106951 A JP 9106951A JP 10695197 A JP10695197 A JP 10695197A JP H1040659 A JPH1040659 A JP H1040659A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスクの偏心による反復追従誤差成分を補
償する制御方法を提供する。 【解決手段】 トラックのセクターから位置エラー信号
ＰＥＳを得てトラック追従モードを実施するヘッド位置
決め制御方法において、トラック追従モードで得られる
各セクタのＰＥＳを保存し、このＰＥＳ保存後の周期で
セクターを追従するときに、入力される追従中のセクタ
ーのＰＥＳからフィードバック制御アルゴリズムに従い
第１補正値を算出すると共に、前記追従中のセクターの
ＰＥＳ及び前記保存したＰＥＳのうちの追従中のセクタ
ーの前後のセクターのＰＥＳから反復制御アルゴリズム
に従い第２補正値を算出し、これら第１及び第２補正値
に基づき反復追従誤差成分に対する補正値を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブにおけるヘッド位置決め制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータのハードディスクドライブ
（ＨＤＤ）の技術進歩は、ＶＬＳＩとソフトウェア技術
の飛躍的進歩と共に現代情報産業発展の重要な牽引車役
となっている。ディスクドライブの技術は小型化且つ大
容量化する傾向にあって、データ記録密度の面では１０
年毎にほぼ１０倍ずつ増加してきており、この傾向は今
後も続くと予想される。
【０００３】ＨＤＤにおけるヘッドのサーボ制御機構
は、トラック探索(track-seek)モード、トラック停止(t
rack-settle)モード、トラック追従(track-following)
モードの３つのモードで動作するように構成されてい
る。そして、データの記録密度を高めるためにはトラッ
ク幅に対するトラック中央と実際のヘッド位置との差か
ら決まるＴＭＲ(Track Mis Registration)を減少させる
ことが重要であるが、このためには、トラック追従モー
ドでヘッドアーム(head arm)の高精密サーボ制御技術が
必要となる。
【０００４】このようなヘッド位置決め制御は、ＰＥＳ
(Position Error Signal) を検出する方式に従って、サ
ーボ面サーボ方式、データ面サーボ方式に大別される。
サーボ面サーボ方式は、ヘッドの位置情報を記録した専
用のサーボディスクを用いてＰＥＳ信号を検出する方式
である。一方、データ面サーボ方式は、位置情報をデー
タトラックのセクターごとに記録してある方式である。
サーボ面サーボ方式は位置情報を連続して検出できるの
で、データ面サーボ方式よりも大きな帯域幅の位置決め
機構を設計することができるという長所があるが、劣化
によるサーボディスクとデータディスクとの間の不一致
がＴＭＲの原因となる。従って、最近ではデータ面サー
ボ方式が広く使用される傾向にある。サーボ面とデータ
面の併用方式もあるが、この場合もトラック追従モード
はデータ面サーボ方式である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】トラック追従モードに
おけるサーボ制御機構は、データの読出及び書込が可能
なように磁気ヘッドをトラック中央に近接させてＰＥＳ
信号を算出し、ヘッドのオフトラックを補償するＰＩＤ
式で構成されている。従って、ディスクにおけるトラッ
ク円の中心が正確にスピンドル中心と一致していれば、
入力追従誤差成分中に反復する成分はない。しかし、実
際にディスクの中心とスピンドル中心とが正確に一致し
ない場合も稀ではないので、誤差成分のうちにディスク
の回転周波数を基本モードにした周波数成分の反復追従
誤差成分が存在することがあり、これを図６に示す。こ
の図６は、ＰＩＤ制御アルゴリズムだけを使用してＰＥ
Ｓを算出した特性曲線図である。
【０００６】このようにスピンドル中心とディスク中心
の不一致があると、スピンドル軸受と共にＲＲＯ(Repea
table Run Out)エラーを引き起こすという問題点があ
る。そこで本発明の目的は、磁気ディスクの偏心による
反復追従誤差成分を補償することの可能なヘッド位置決
め制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的のために本発明
は、トラックのセクターから位置エラー信号を得てトラ
ック追従モードを実施するハードディスクドライブのヘ
ッド位置決め制御方法において、トラック追従モードで
得られる各セクタの位置エラー信号を保存し、この位置
エラー信号保存後の周期でセクターを追従するときに、
入力される追従中のセクターの位置エラー信号からフィ
ードバック制御アルゴリズムに従い第１補正値を算出す
ると共に、前記追従中のセクターの位置エラー信号及び
前記保存した位置エラー信号のうちの追従中のセクター
の前後のセクターの位置エラー信号から反復制御アルゴ
リズムに従い第２補正値を算出し、これら第１及び第２
補正値に基づき反復追従誤差成分に対する補正値を算出
することを特徴とする。その反復制御アルゴリズムは、
追従中のセクターの位置エラー信号及び保存した位置エ
ラー信号のうちの追従中のセクターの前後のセクターの
位置エラー信号をフィルタリングしてその平均値を演算
し、第２補正値を算出するものとする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
添付の図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】図１は、ハードディスクドライブのブロッ
ク図である。マイクロプロセッサ１０１は、該マイクロ
プロセッサ１０１で遂行する制御プログラムを貯蔵して
いるＰＲＯＭ１０３と、トラックから算出される各セク
ターのＰＥＳを順次に保存するＳＲＡＭ１０５と、をも
っている。インタフェース制御部１２９が、このマイク
ロプロセッサ１０１により制御されて外部データ入力装
置（図示せず）との間でデータを送受信する。
【００１０】記録媒体の磁気ディスク１０９に対しデー
タの読出／書込を行うヘッド１０７は、ＶＣＭ(Voice C
oil Moter)を使用したアクチュエータ１１１により移動
し、位置決めされる。ＶＣＭ１１１はＶＣＭ駆動器１１
５により制御され、ＤＡＣ(Digital/Analog Converter)
１１７が、マイクロプロセッサ１０１によるディジタル
制御信号をアナログ変換してＶＣＭ駆動器１１５へ提供
する。ディスク１０９はスピンドルモータ１１３により
回転駆動され、モータ駆動器１１９が、マイクロプロセ
ッサ１０１の制御を受けてスピンドルモータ１１３を制
御する。
【００１１】前置増幅器１２１は、ヘッド１０７により
読出された信号を増幅し、また書込む信号を増幅してヘ
ッド１０７へ提供する。読出デコーディング＆書込エン
コーディング部１２３は、マイクロプロセッサ１０１に
よる制御で動作し、インタフェース制御部１２９からの
書込データをアナログフラックス(flux)変化信号にエン
コーディングして前置増幅器１２１へ出力し、また前置
増幅器１２１からのアナログ読出信号であるＥＲＤ(Enc
orded Read Data)信号をデコーディングしてディジタル
変換し、インタフェース制御部１２９へ出力する。ゲー
トアレイ１２７は、読出デコーディング＆書込エンコー
ディング１２３からＥＲＤ信号を受け、そのＥＲＤ信号
からディスク１０９におけるサーボ領域内のグレーコー
ドなど各サーボ情報及び検出タイミングクロックなどを
出力する。
【００１２】ＡＤＣ(Analog/Digital Converter)１２５
は、読出デコーディング＆書込エンコーディング部１２
３からアナログのサーボ読出信号を受け、ＰＥＳにディ
ジタル変換してディジタル信号プロセッサ（Digital Si
gnal Processor: ＤＳＰ）１３１へ提供する。ＤＳＰ１
３１は、ＡＤＣ１２５からのＰＥＳ信号を受けて処理
し、これによる補正値をマイクロプロセッサ１０１へ出
力する。
【００１３】図２に示すのは、反復追従誤差用の補正値
を出力するための機能ブロックである。まず、フィード
バック制御アルゴリズム２０３は、追従中のセクターの
ＰＥＳ信号を受け、該入力ＰＥＳ信号を次の３つの演算
アルゴリズムにより比例、微分、積分し、算出された各
値を一定の関数値として加算する。
【数１】比例＝ｋｐ
【数２】微分＝ｋｄ（１−Ｚ-1）
【数３】積分＝ｋｉ／（１−Ｚ-1）
【００１４】反復制御アルゴリズム２０１は、フィード
バック制御アルゴリズム２０３に入力される追従中のセ
クターのＰＥＳ信号と、予めＳＲＡＭ１０５に保存して
あるテーブルから読出された前後セクターのＰＥＳ信号
とを、次の演算アルゴリズムにより低域フィルタリング
してその平均値を算出する。
【数４】 Ｇr （ｚ-1） ＝［〔ｋr Ｑ（Ｚ，Ｚ-1）ＺN2〕／〔ＺN −Ｑ（Ｚ，Ｚ
-1）〕］Ｇf （Ｚ-1）
【数５】 Ｃ（ｋ） ＝〔ｋr Ｑ（Ｚ，Ｚ-1）〕［Ｚ-N1 ／〔１−Ｑ（Ｚ−
Ｎ）〕］ｅ（ｋ）
【００１５】数式５を展開すれば下記の数式６のように
なり、ｋは現在のセクターを、Ｎは７２のセクターを、
Ｎ１とＮ２は追従中のセクターの前後セクターを、Ｑは
フィルタをそれぞれ示す。
【数６】 Ｃ（ｋ）＝ＱＣ（ｋ−Ｎ）＋ｋr Ｑｅ（ｋ−Ｎ-1）
【００１６】図３は、反復追従誤差を補償するヘッド位
置決め制御のフローチャートである。トラック追従モー
ドで目的トラックの各セクターからＰＥＳ信号を算出し
てセクター別にそのＰＥＳ信号を保存した後、次の周期
で特定セクターを追従するとき、当該追従セクターのＰ
ＥＳ信号と前記保存してあるテーブルから読出した前後
セクターのＰＥＳ信号を、ＤＳＰ１３１の反復制御アル
ゴリズムとフィードバック制御アルゴリズムで処理し、
補正値を算出する。
【００１７】図４は、反復追従誤差を補償するために使
用するＤＳＰ１３１の制御アルゴリズムである。追従セ
クターのＰＥＳ信号算出値が入力されると、ＤＳＰ１３
１のフィードバック制御アルゴリズム２０３を通じて比
例、微分、積分演算して第１補正値を算出し、更に並行
して、その追従セクターのＰＥＳ信号及びテーブルから
読出した前後セクターのＰＥＳ信号の３つのＰＥＳ信号
を基に第２補正値を算出する。そして、これら算出され
た第１及び第２補正値を合算して最終的な補正値を出力
する。
【００１８】図５は、各セクターの位置エラー信号ＰＥ
Ｓを検出して保存したテーブルである。トラック追従
時、１番目の周期で１周期７２個のセクターのＰＥＳ信
号を算出し、順次にテーブルに保存する。
【００１９】図６は、従来のＰＩＤ制御アルゴリズムだ
けを使用してＰＥＳを算出した特性曲線図であり、一方
図７は、本例の反復制御アルゴリズムを使用してＰＥＳ
を算出した特性曲線図である。
【００２０】以下、図１〜図７に基づきこの例のヘッド
位置決め制御の特徴につき詳しく説明する。即ち、トラ
ック追従時に目的トラックの１トラックで発生する反復
追従誤差成分を補償する制御方法である。
【００２１】シークを行ってヘッド１０７をディスク１
０９の目的トラックに位置させ、そして図３の２００段
階でトラック追従モードを遂行する。すると２１０段階
でマイクロプロセッサ１０１は、まずヘッド１０７を制
御して目的トラックの各セクターサーボ領域に記録され
たバースト信号を読出す。これにより検出されたバース
ト信号から読出デコーディング＆書込エンコーディング
部１２３及びＡＤＣ１２５を通じて得られるＰＥＳ信号
は、順次、ＳＲＡＭ１０５に図５のようにして保存され
ていく。その後、２２０段階でマイクロプロセッサ１０
１は、７２の１周期のセクターをすべて読出したか判断
する。これにより、１周期の全セクターがまだ読出され
ていないと判断されれば２１０段階へ戻り、次のセクタ
ーのＰＥＳ信号を算出してＳＲＡＭ１０５に保存する。
【００２２】２２０段階で１周期の全セクターが読出さ
れたと判断されると、２３０段階でマイクロプロセッサ
１０１は、ヘッド１０７を制御して次の周期の１番目の
セクターのサーボ領域に記録されたバースト信号を読出
す。その検出されたバースト信号から読出デコーディン
グ＆書込エンコーディング部１２３及びＤＳＰ１２５を
通じてＰＥＳ信号が出され、ＤＳＰ１３１に入力され
る。すると２４０段階でマイクロプロセッサ１０１は、
ＤＳＰ１３１による最終補正値の算出処理を実行させ
る。この２４０段階の処理過程が図４に詳細に示してあ
る。
【００２３】図４の３００段階でＡＤＣ１２５から現在
追従中のセクターのＰＥＳ信号が入力されると、３１０
段階では、ＤＳＰ１３１のフィードバック制御アルゴリ
ズム２０３により、入力されたＰＥＳ信号を上記数式１
〜３の３つの演算アルゴリズムによりそれぞれ比例、微
分、積分し、算出された値を１つの関数値として合算
し、第１補正値を出力する。
【００２４】またこのフィードバック制御アルゴリズム
２０３による第１補正値演算に並行して３２０段階で
は、反復制御アルゴリズム２０１により、フィードバッ
ク制御アルゴリズム２０３に入力された追従セクターの
ＰＥＳ信号と、予めＳＲＡＭ１０５に保存されたテーブ
ルから読出した前後セクターのＰＥＳ信号とを、上記数
式４〜６の演算式によりフィルタリングし、その平均値
を算出して第２補正値を出力する。
【００２５】出された第１及び第２補正値は、３３０段
階で合算されて最終補正値が出力される。
【００２６】最終補正値が出ると、図３の２５０段階で
マイクロプロセッサ１０１は、追従中のセクターが最終
セクターであるか確認し、最終セクターでなければ２６
０段階で次のセクターのＰＥＳ信号を得て２４０段階へ
戻る。一方、最終セクターであれば２７０段階で、追従
の最終周期かどうか確認する。そして、最終周期でなけ
れば２３０段階へ戻って次の周期の１番目のセクターの
ＰＥＳ値を出してＤＳＰ１３１へ入力し、最終周期であ
れば当該フローを終了する。
【００２７】この位置決め制御により、ディスクが１周
期回転した後に反復追従誤差成分が補償されたＰＥＳ信
号は図７のようになる。
【００２８】本例の位置決め制御は、所定のトラックで
判明した反復追従誤差成分が他のトラックにおいても同
じ位置で同様に発生する場合に応用できる。即ち、追従
中のトラックで上記の反復制御アルゴリズムによる補償
をした後に、該トラックから他のトラックへ移動して追
従を実施するときに、前のトラックで算出して保存した
各セクターのＰＥＳ信号テーブルを読出すことにより、
反復制御アルゴリズムを通じて補償することができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、トラック追従モードで
動作中のときに発生する反復追従誤差を抑制することが
できるので、ハードディスクドライブの性能を更に向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハードディスクドライブの構成を示したブロッ
ク図。
【図２】図１中のＤＳＰにおける反復追従誤差制御に関
するブロック図。
【図３】本発明のヘッド位置決め制御方法における反復
追従誤差制御を説明したフローチャート。
【図４】反復追従誤差制御の補正値演算の制御アルゴリ
ズムを説明したフローチャート。
【図５】各セクターの位置エラー信号ＰＥＳを保存する
テーブルを示した説明図。
【図６】従来のＰＩＤ制御アルゴリズムだけを使用した
ＰＥＳ信号の特性曲線図。
【図７】反復制御アルゴリズムを使用したＰＥＳ信号の
特性曲線図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 トラックのセクターから位置エラー信号
    を得てトラック追従モードを行うハードディスクドライ
    ブのヘッド位置決め制御方法において、 トラック追従モードで得られる各セクタの位置エラー信
    号を保存し、この位置エラー信号保存後の周期でセクタ
    ーを追従するときに、入力される追従中のセクターの位
    置エラー信号からフィードバック制御アルゴリズムに従
    い第１補正値を算出すると共に、前記追従中のセクター
    の位置エラー信号及び前記保存した位置エラー信号のう
    ちの追従中のセクターの前後のセクターの位置エラー信
    号から反復制御アルゴリズムに従い第２補正値を算出
    し、これら第１及び第２補正値に基づき反復追従誤差成
    分に対する補正値を算出するようにしたことを特徴とす
    るヘッド位置決め制御方法。
  2. 【請求項２】 反復制御アルゴリズムは、追従中のセク
    ターの位置エラー信号及び保存した位置エラー信号のう
    ちの追従中のセクターの前後のセクターの位置エラー信
    号をフィルタリングしてその平均値を演算し、第２補正
    値を算出する請求項１記載のヘッド位置決め制御方法。
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