專(zhuān)利名稱(chēng)：使用自調(diào)諧加速度計(jì)前饋伺服系統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的干擾抑制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及減弱旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面上的定位的影響。
背景技術(shù)：
磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器沿磁盤(pán)上形成的各個(gè)同心磁道來(lái)讀、寫(xiě)信息。為了確定磁道上某一特定磁道的位置，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器通常使用磁盤(pán)上的嵌入伺服字段。這些伺服字段由伺服子系統(tǒng)用來(lái)將磁頭定位在特定的磁道上。在制造磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，伺服字段被寫(xiě)到磁盤(pán)上，之后，它們只是由磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器來(lái)讀取，以確定位置。伺服系統(tǒng)按特定的取樣率，對(duì)讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于特殊磁道的位置進(jìn)行取樣，并且調(diào)整磁頭的位置。
在典型的伺服系統(tǒng)中，探測(cè)讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于給定磁道的實(shí)際位置，并與要求的磁頭位置進(jìn)行比較。將代表實(shí)際位置與所要求位置之間的差的位置誤差信號(hào)(PES)提供給伺服控制器。根據(jù)該位置誤差信號(hào)的值，伺服控制器將伺服控制信號(hào)提供至功率放大器，由其放大該伺服控制信號(hào)，并將其提供至音圈電機(jī)。該音圈電機(jī)與傳動(dòng)裝置耦合，該傳動(dòng)裝置根據(jù)所放大的控制信號(hào)被應(yīng)用于音圈電機(jī)的情況而進(jìn)行移動(dòng)。支撐讀/寫(xiě)磁頭的傳動(dòng)臂與該傳動(dòng)裝置耦合。這樣，伺服控制器控制讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面上特定磁道的定位。
隨著磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的區(qū)域密度的增加，對(duì)磁道跟蹤時(shí)更加精確的定位控制的需求也提高了，尤其在存在外部振動(dòng)的情況下更是如此。為了使磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器對(duì)平移振動(dòng)不那么敏感，通常使用一種平衡機(jī)械傳動(dòng)裝置。但是，由于傳動(dòng)裝置必須自由轉(zhuǎn)動(dòng)以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，圍繞平行于樞軸的軸的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響會(huì)相當(dāng)大。當(dāng)所述的另一傳動(dòng)組件正從一個(gè)磁道搜尋到另一個(gè)磁道的時(shí)候，這類(lèi)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)一般是由相同驅(qū)動(dòng)器中另一個(gè)音圈電機(jī)/傳動(dòng)組件所產(chǎn)生的振動(dòng)能量引起的。這類(lèi)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)會(huì)引起位置誤差的非重復(fù)偏轉(zhuǎn)(NRRO)。
許多研究人員已經(jīng)研究了使用加速度計(jì)用于抑制干擾的可行性。Hanks提議使用安裝在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組件上的加速度計(jì)，以減弱干擾(美國(guó)專(zhuān)利5,299,075)。采用被確定為離線(xiàn)的一個(gè)恒定增益，將加速度計(jì)信號(hào)饋送到音圈電機(jī)。Abramovitch使用最小均方(LMS)匹配算規(guī)來(lái)估計(jì)單個(gè)增益的值。沒(méi)有嘗試磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備估計(jì)。Abramovitch、Daniel Y.的“RejectingRotational Disturbances on Small Disk Drives Using Rotational Accelerometers”，(Control Engineering Practice，vol.5，no.11，Nov 1997，p1517-1524)。Kempf使用一種光盤(pán)播放機(jī)上的加速度計(jì)來(lái)控制閱讀透鏡的焦距。將經(jīng)過(guò)濾的x LMS匹配算規(guī)應(yīng)用于控制器參數(shù)。參見(jiàn)位于伯克利的加利福尼亞大學(xué)1994年C.J.Kempf的哲學(xué)博士論文“Design of Servo System for Disturbance Rejection andApplications to Disk File Storage Systems”。
本發(fā)明為這種或那種問(wèn)題提供了一種解決方法，并且相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有其他方面的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明用于減弱旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面上的定位的影響。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種減弱旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)讀/寫(xiě)磁頭定位的影響的方法。按照該方法，測(cè)量磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主體的旋轉(zhuǎn)加速度。將代表測(cè)得的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)提供至自調(diào)諧濾波器。自調(diào)諧濾波器用來(lái)進(jìn)一步接收位置誤差信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)計(jì)算的前饋信號(hào)，用以抵消由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的對(duì)讀/寫(xiě)磁頭位置的干擾。自調(diào)諧濾波器還根據(jù)旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)、位置誤差信號(hào)，以及使實(shí)際位置信號(hào)(代表讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面的實(shí)際位置)與前饋信號(hào)相關(guān)的轉(zhuǎn)換函數(shù)來(lái)調(diào)整其參數(shù)。前饋信號(hào)被提供至伺服環(huán)。脫機(jī)估計(jì)使實(shí)際位置信號(hào)與前饋信號(hào)相關(guān)的轉(zhuǎn)換函數(shù)，并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中由自調(diào)諧濾波器在操作期間進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器伺服系統(tǒng)，它包括傳動(dòng)組件、伺服控制器、旋轉(zhuǎn)加速度傳感器、自調(diào)諧濾波器和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒介。傳動(dòng)組件為確定讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面的位置。伺服控制器接收位置誤差信號(hào)，該信號(hào)代表讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面的實(shí)際位置以及所希望的讀/寫(xiě)磁頭的位置之間的差。然后，伺服控制器根據(jù)位置誤差信號(hào)的值，將伺服控制信號(hào)提供給傳動(dòng)組件。旋轉(zhuǎn)加速度傳感器測(cè)量磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主體的旋轉(zhuǎn)加速度，并產(chǎn)生代表測(cè)得的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)。自調(diào)諧濾波器接收旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)和位置誤差信號(hào)，并將前饋信號(hào)提供給傳動(dòng)組件。該前饋信號(hào)用來(lái)抵消由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的對(duì)讀/寫(xiě)磁頭位置的干擾。自調(diào)諧濾波器根據(jù)旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)、位置誤差信號(hào)，以及使實(shí)際位置信號(hào)(代表讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面的實(shí)際位置)與前饋信號(hào)相關(guān)的轉(zhuǎn)換函數(shù)，來(lái)調(diào)整其參數(shù)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒介保存了使實(shí)際位置信號(hào)與前饋相關(guān)的轉(zhuǎn)換函數(shù)的預(yù)定設(shè)備估計(jì)，并且所述設(shè)備估計(jì)是脫機(jī)估計(jì)的。
通過(guò)閱讀以下詳細(xì)描述以及相關(guān)附圖，讀者將會(huì)對(duì)構(gòu)成本發(fā)明特征的這些和其他各種特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)一目了然。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是適用于本發(fā)明的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器平面圖。
圖2是按照本發(fā)明一種實(shí)施例具有自調(diào)諧控制器的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器伺服機(jī)構(gòu)的方框圖。
圖3是按照本發(fā)明一種實(shí)施例具有自調(diào)諧前饋控制方案的伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)化方框圖。
圖4是典型的LMS自調(diào)諧濾波器方案的方框圖。
圖5是按照本發(fā)明一種實(shí)施例減弱旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)讀/寫(xiě)磁頭定位影響的方法流程圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1是典型的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器110的平面圖。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器110包括盤(pán)片組112，它通過(guò)磁盤(pán)夾114安裝在主軸電機(jī)(未示出)上。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，盤(pán)片組112包括安裝用于圍繞中心軸115作共同旋轉(zhuǎn)的多個(gè)獨(dú)立的磁盤(pán)。其中存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)的每一磁盤(pán)表面有一個(gè)相關(guān)的磁頭平衡環(huán)組件(HGA)116，該磁頭平衡環(huán)組件安裝在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器110中的傳動(dòng)裝置118上。圖1中所示的傳動(dòng)組件是一種旋轉(zhuǎn)移動(dòng)線(xiàn)圈傳動(dòng)裝置，它包括用標(biāo)號(hào)120表示的音圈電機(jī)。音圈電機(jī)120使帶有安裝了磁頭平衡環(huán)組件116的傳動(dòng)裝置118繞樞軸121旋轉(zhuǎn)，以便在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器110內(nèi)電子電路的控制下，將磁頭平衡環(huán)組件116定位在相關(guān)磁盤(pán)表面上所要求的數(shù)據(jù)磁道上。
更具體地說(shuō)，傳動(dòng)裝置118圍繞軸121旋轉(zhuǎn)，以便使磁頭平衡環(huán)組件116通常沿弧線(xiàn)119旋轉(zhuǎn)，這使每個(gè)磁頭平衡環(huán)組件116定位在盤(pán)片組112中磁盤(pán)表面上的一個(gè)所要求的磁道上。磁頭平衡環(huán)組件116可以從位于磁盤(pán)最里面的半徑上的磁道移動(dòng)到最外面半徑上的磁道。每個(gè)磁頭平衡環(huán)組件116具有一個(gè)平衡環(huán)，它相對(duì)于負(fù)載梁彈性支撐著一個(gè)滑塊，使得滑塊可以跟隨磁盤(pán)的外形?；瑝K包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，用來(lái)在它所飛行的磁盤(pán)表面上進(jìn)行編碼反轉(zhuǎn)，以及從該表面上讀取這些反轉(zhuǎn)。
本發(fā)明提供了一種自調(diào)諧前饋控制方案，它采用加速度計(jì)信號(hào)來(lái)提高在振動(dòng)環(huán)境下工作時(shí)磁道跟蹤伺服機(jī)構(gòu)中抑制外部干擾的能力。通過(guò)將未知的干擾動(dòng)態(tài)特征與經(jīng)篩選的x LMS(最小均方)匹配運(yùn)算規(guī)則相匹配，前饋控制器能夠消除外部干擾。這將顯著減小旋轉(zhuǎn)振動(dòng)所引起的不可重復(fù)偏轉(zhuǎn)。
下面針對(duì)單輸入、單輸出(SISO)離散時(shí)間隨機(jī)系統(tǒng)來(lái)描述本發(fā)明。讀者將會(huì)理解，本發(fā)明也可應(yīng)用于其他系統(tǒng)。所有轉(zhuǎn)換函數(shù)和信號(hào)是在離散時(shí)間域中采用取樣時(shí)間指數(shù)k和單位延遲運(yùn)算符q-1，來(lái)表述的。
圖2是按照本發(fā)明一種實(shí)施例的、具有附加自調(diào)諧控制器的磁道跟蹤模式中磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器伺服機(jī)構(gòu)的方框圖。傳動(dòng)組件模型包括數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)與功率放大器200(P1)、音圈電機(jī)120(P2)、傳動(dòng)裝置118(P3)與傳動(dòng)臂206(P4)。檢測(cè)讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于給定磁道的實(shí)際位置ym208，并與磁頭的所要求的位置210(r)作比較。將代表實(shí)際位置與所要求的位置之間的差的位置誤差信號(hào)(PES)212提供至伺服控制器214。根據(jù)位置誤差信號(hào)212的值，伺服控制器214(K)將伺服控制信號(hào)216提供給DAC/功率放大器200，由它將數(shù)字伺服控制信號(hào)216轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，放大該信號(hào)并將其提供給音圈電機(jī)120。音圈電機(jī)120與傳動(dòng)裝置118耦合，該傳動(dòng)裝置根據(jù)被放大的控制信號(hào)應(yīng)用于音圈電機(jī)120的情況而進(jìn)行移動(dòng)。支撐讀/寫(xiě)磁頭的傳動(dòng)臂204與傳動(dòng)裝置耦合。這樣，伺服控制器214控制讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面上特定磁道的定位。
外部扭矩干擾wt218分別通過(guò)未知?jiǎng)討B(tài)特征G2220和G3222，生成對(duì)傳動(dòng)裝置118的扭矩干擾d1，以及對(duì)磁頭位置的干擾d2。它還通過(guò)也是未知的蓋板(deck)G1226和加速度計(jì)S228，生成角加速度信號(hào)wrv224。在一種實(shí)施例中，加速度計(jì)228安裝在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主體上，以便測(cè)量由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的加速度信號(hào)224。作為例證，加速度計(jì)228安裝在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的底部鑄件上。通過(guò)加速度計(jì)228，由角加速度信號(hào)wrv224，只能觀察到外部的振動(dòng)。因此，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)量信號(hào)wrv224與外部干擾d1和d2相互關(guān)聯(lián)。自調(diào)諧FIR濾波器F232從旋轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)量wrv224中生成前饋信號(hào)urv234，以便消除外部干擾d1，和d2。位置誤差信號(hào)212和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)量信號(hào)224用于在適配運(yùn)算230中的FIR參數(shù)調(diào)整。從現(xiàn)存的伺服控制器214添加的前饋信號(hào)urv234和伺服控制信號(hào)u216由 表示，它被饋入DAC和功率放大器200。
圖3是按照本發(fā)明具有自調(diào)諧前饋控制方案的伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)化方框圖。圖2中的外部扭矩干擾wl218由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)量wrv224來(lái)代替，后者用作圖2中的前饋信號(hào)234和外部干擾d(k)的來(lái)源。傳動(dòng)組件模型P300包括數(shù)-模轉(zhuǎn)換器與功率放大器200(P1)、音圈電機(jī)120(P2)、傳動(dòng)裝置118(P3)與傳動(dòng)臂206(P4)。圖3中的傳動(dòng)組件P300可以表述為P＝P1P2P3P4等式(1)未知?jiǎng)討B(tài)特征G302可以表述為 位置誤差信號(hào)212由e(k)表示。干擾項(xiàng)d(k)是外部振動(dòng)對(duì)磁頭位置的總體影響，它等同于d(k)＝P3P4d1(k)+d2(k) 等式(3)從圖3中可見(jiàn)，輔助的前饋信號(hào)urv(k)234和外部干擾d(k)可作為由相同源輸入wrv(k)224進(jìn)行啟動(dòng)。它們的關(guān)系可以被寫(xiě)成urv(k)＝F(k，q-1)wrv(k) 等式(4)d(k)＝G(k，q-1)wrv(k) 等式(5)從圖2中可見(jiàn)，當(dāng)參考輸入r(k)＝0時(shí)，位置誤差信號(hào)e(k)212可以這樣導(dǎo)出
將公式(4)和(5)代入等式(6)，e(k)成為 等式(7)右邊第一項(xiàng)是外部干擾對(duì)位置誤差信號(hào)212的凈影響，第二項(xiàng)是從自協(xié)調(diào)前饋方案中消去的干擾。第二項(xiàng)中的自調(diào)諧濾波器F(k，q-1)的目的是通過(guò)調(diào)整其參數(shù)，來(lái)近似第一項(xiàng)中的未知干擾動(dòng)態(tài)特征；然后取消未知干擾動(dòng)態(tài)特征，以達(dá)到最小的誤差水平。因此，經(jīng)篩選的x最小均方(LMS)自協(xié)調(diào)運(yùn)算規(guī)則被應(yīng)用于F(k，q-1)的參數(shù)匹配，這將在以下章節(jié)中討論。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，LMS自調(diào)諧濾波器是具有可變系數(shù)的分接頭延遲線(xiàn)或由Widrow和Hoff的LMS運(yùn)算規(guī)則產(chǎn)生的分接頭權(quán)重值。這種運(yùn)算規(guī)則在Prentice Hall公司于1996年出版的Bernard Widrow和Eugene Wallach的“Adaptive Inverse Control”作了描述。LMS是基于最速下降法的一種梯度運(yùn)算。圖4是典型的LMS自調(diào)諧濾波器方案的方框圖，其中，x(k)404是輸入信號(hào)，e(k)406是模擬的誤差信號(hào)。未知?jiǎng)討B(tài)特征402用R(k，q-1)表示。N-抽頭的自調(diào)諧FIR濾波器F(k，q-1)的轉(zhuǎn)換函數(shù)取以下形式F(k，q-1)＝f0(k)+f1(k)q-1+…+fN-1(k)q-(N-1)等式(8)其中，時(shí)間k處的參數(shù)fi(k)或分接頭權(quán)重值(tap weights)是通過(guò)LMS運(yùn)算規(guī)則在線(xiàn)調(diào)整的。
從圖4中可見(jiàn)，輸入信號(hào)x(k)404與模擬的誤差信號(hào)e(k)406之間的關(guān)系是這樣導(dǎo)出的e(k)＝[R(k，q-1-F(k，q-1)]x(k) 等式(9)自調(diào)諧FIR濾波器400的目標(biāo)是使用輸入信號(hào)404和反饋誤差信號(hào)406來(lái)調(diào)整分接頭權(quán)重值，以便匹配未知?jiǎng)討B(tài)特征R并產(chǎn)生最小均方誤差。分接頭權(quán)重值的更新規(guī)則由以下公式給出f1(k+1)＝f1(k)+2μ·e(k)·x(k-i)；i＝0，1，…，N-1等式(10)其中，μ是確定收斂速率和最小誤差水平的恒定增益。
為了適合圖4中所示的方框圖以達(dá)到圖2和圖3中自調(diào)諧加速度計(jì)前饋方案中的最小誤差水平，必須一種修改方案，即，經(jīng)篩選的x LMS自調(diào)諧運(yùn)算規(guī)則。這種方案在前述的Widrow和Wallach文章中作了描述，盡管該文章沒(méi)有討論有關(guān)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)的方案。從圖3中可見(jiàn)，實(shí)際位置測(cè)量ym(k)與前饋信號(hào)urv(k)之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)H可以這樣導(dǎo)出 將等式(11)代入等式(7)，e(k)可以表述為 將等式(12)與等式(9)作比較，如果x(k)信號(hào)定義為x(k)＝H(k，q-1)wrv(k) 等式(13)并且符合等式(10)中所示的參數(shù)更新規(guī)則，則自調(diào)諧濾波器F(k，q-1)將能夠調(diào)整其分接頭權(quán)重值，以跟蹤未知?jiǎng)討B(tài)特征-G/P，并使由外部干擾引起的位置誤差信號(hào)212最小。根據(jù)本發(fā)明，H的轉(zhuǎn)換函數(shù)不是在線(xiàn)計(jì)算的。而是脫機(jī)執(zhí)行H的設(shè)備估計(jì)。脫機(jī)計(jì)算設(shè)備H的頻率響應(yīng)，然后制定一個(gè)先驗(yàn)估計(jì)值H。隨后，將設(shè)備估計(jì)值 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用于在自調(diào)諧前饋方案的工作期間由匹配運(yùn)算規(guī)則230訪(fǎng)問(wèn)。在一種實(shí)施例中，所用的設(shè)備估計(jì) 是第四級(jí)系統(tǒng)，這對(duì)于在線(xiàn)執(zhí)行是相當(dāng)容易的。然后，通過(guò)用公式(13)中的設(shè)備估計(jì) 取代轉(zhuǎn)換函數(shù)H，公式(10)中的分接頭權(quán)重值更新規(guī)則中所用的x(k)信號(hào)可以在線(xiàn)存在，并成為 等式(12)中的位置誤差信號(hào)e(k)也被修改成為 脫機(jī)確定設(shè)備估計(jì)值 的另一種辦法是使用第二自調(diào)諧濾波器來(lái)實(shí)時(shí)確定在線(xiàn)的H。但是，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器伺服系統(tǒng)在運(yùn)行復(fù)雜程序時(shí)的存儲(chǔ)空間和時(shí)間通常有限。實(shí)時(shí)確定在線(xiàn)轉(zhuǎn)換函數(shù)H要求有大量的存儲(chǔ)空間并要耗費(fèi)相當(dāng)多的寶貴時(shí)間。經(jīng)篩選的x LMS運(yùn)算規(guī)則要求采用磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)樗群?jiǎn)單并要求進(jìn)行很少的計(jì)算。這主要是由于它使用恒定適配增益和沒(méi)有實(shí)時(shí)設(shè)備鑒別的緣故。注意，使用H的先驗(yàn)估計(jì)值似乎會(huì)破壞適配的目的。但是，已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法證明，即使H的粗劣估計(jì)值一般也是可以接受的。參見(jiàn)Widrow和Wallach的“Adaptive Inverse Control”。關(guān)于經(jīng)篩選的x LMS運(yùn)算規(guī)則的收斂條件H是 必須是正實(shí)數(shù)。
實(shí)驗(yàn)中，使用本發(fā)明經(jīng)篩選的x LMS自調(diào)諧加速度計(jì)前饋方案的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器具有不同的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)分布圖。驅(qū)動(dòng)器能夠提供的平均改善是減少了83％的由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的不可重復(fù)偏轉(zhuǎn)。
圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例減弱旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)讀/寫(xiě)磁頭定位影響方法的流程圖。在步驟500中，使實(shí)際位置信號(hào)208與前饋信號(hào)234關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)H是離線(xiàn)估計(jì)的。在步驟510中，轉(zhuǎn)換函數(shù)的設(shè)備估計(jì)值 被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用于在操作期間由自調(diào)諧濾波器230、232訪(fǎng)問(wèn)。在步驟520中，測(cè)量磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主體110的旋轉(zhuǎn)加速度。在步驟530中，將代表測(cè)得的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)224提供至自調(diào)諧濾波器230、232。自調(diào)諧濾波器230、232用來(lái)進(jìn)一步接收位置誤差信號(hào)212，并產(chǎn)生計(jì)算的前饋信號(hào)234，以抵消由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的對(duì)讀/寫(xiě)磁頭116位置的干擾。自調(diào)諧濾波器230、232根據(jù)旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)224、位置誤差信號(hào)212和設(shè)備估計(jì)值 來(lái)調(diào)整其參數(shù)。在步驟540中，前饋信號(hào)234被提供至伺服環(huán)。
總之，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種方法，用于減弱旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器110中的讀/寫(xiě)磁頭116定位的影響。按照該方法，測(cè)量磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主體110的旋轉(zhuǎn)加速度。將代表測(cè)得的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)224提供至自調(diào)諧濾波器230、232。自調(diào)諧濾波器230、232用來(lái)進(jìn)一步接收位置誤差信號(hào)212，并產(chǎn)生一個(gè)計(jì)算的前饋信號(hào)234，以抵消由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的對(duì)讀/寫(xiě)磁頭116位置的干擾。自調(diào)諧濾波器230、232根據(jù)旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)224、位置誤差信號(hào)212，以及使實(shí)際位置信號(hào)208與前饋信號(hào)234關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)H來(lái)調(diào)整其參數(shù)。將前饋信號(hào)提供至伺服環(huán)。脫機(jī)估計(jì)轉(zhuǎn)換函數(shù)H，并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用于在操作期間由自調(diào)諧濾波器230、232訪(fǎng)問(wèn)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器伺服系統(tǒng)，它包括傳動(dòng)組件300、伺服控制器214、旋轉(zhuǎn)加速度傳感器228、自調(diào)諧濾波器230、232，以及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒介。傳動(dòng)組件300確定讀/寫(xiě)磁頭116相對(duì)于磁盤(pán)表面112的位置。伺服控制器214接收代表讀/寫(xiě)磁頭116相對(duì)于磁盤(pán)表面112的實(shí)際位置與讀/寫(xiě)磁頭116所要求位置之間的差的位置誤差信號(hào)212。然后，伺服控制器214根據(jù)位置誤差信號(hào)212的值，將伺服控制信號(hào)216提供至傳動(dòng)組件300。旋轉(zhuǎn)加速度傳感器228測(cè)量磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主體110的旋轉(zhuǎn)加速度，并產(chǎn)生代表測(cè)得的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)224。自調(diào)諧濾波器230、232接收旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)224和位置誤差信號(hào)212，并將前饋信號(hào)234提供至傳動(dòng)組件。前饋信號(hào)234用來(lái)抵消由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的對(duì)讀/寫(xiě)磁頭位置的干擾。自調(diào)諧濾波器230、232根據(jù)旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)234、位置誤差信號(hào)212，以及使代表讀/寫(xiě)磁頭116相對(duì)于磁盤(pán)表面112的實(shí)際位置的實(shí)際位置信號(hào)208與前饋信號(hào)234關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)H來(lái)調(diào)整其參數(shù)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒介保存轉(zhuǎn)換函數(shù)的預(yù)定設(shè)備估計(jì)值 而轉(zhuǎn)換函數(shù)使實(shí)際位置信號(hào)208與前饋信號(hào)234相關(guān)，設(shè)備估計(jì)值 是脫機(jī)確定的，用于在操作期間由自調(diào)諧濾波器230、232調(diào)整其參數(shù)。
不言而喻，盡管在上文中本發(fā)明的各種實(shí)施例的許多特征和優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)本發(fā)明各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)及功能來(lái)描述其細(xì)節(jié)的，但這些描述僅是描述性的，從本發(fā)明原理上說(shuō)，應(yīng)當(dāng)從權(quán)利要求書(shū)中最寬的范圍來(lái)理解本發(fā)明的各種結(jié)構(gòu)和排列。例如，在不偏離本發(fā)明原理的情況下，根據(jù)經(jīng)篩選的x LMS自調(diào)諧加速度計(jì)前饋方案的特定應(yīng)用，可以變更某些元件。此外，雖然這里描述的較佳實(shí)施例是針對(duì)一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)經(jīng)篩選的x LMS自調(diào)諧加速度計(jì)前饋方案的，但是，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會(huì)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可以將本發(fā)明的原理應(yīng)用于其他系統(tǒng)，例如，光學(xué)驅(qū)動(dòng)器。
權(quán)利要求
1.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器伺服系統(tǒng)中減弱旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)讀/寫(xiě)磁頭定位影響的方法，所述磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器伺服系統(tǒng)包括伺服環(huán)根據(jù)位置誤差信號(hào)來(lái)確定讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面的位置，所述位置誤差信號(hào)代表所述讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于所述磁盤(pán)表面實(shí)際位置與所述讀/寫(xiě)磁頭所要求的位置之間的差值，其特征在于，所述方法包括以下步驟(a)測(cè)量所述磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主體的旋轉(zhuǎn)加速度；(b)將代表所測(cè)得的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)提供至自調(diào)諧濾波器，所述自調(diào)諧濾波器用來(lái)進(jìn)一步接收所述位置誤差信號(hào)，并產(chǎn)生抵消由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的對(duì)讀/寫(xiě)磁頭位置干擾的前饋信號(hào)，所述自調(diào)諧濾波器具有可根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)、位置誤差信號(hào)以及使代表所述讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于所述磁盤(pán)表面實(shí)際位置的實(shí)際位置信號(hào)與所述前饋信號(hào)相關(guān)的轉(zhuǎn)換函數(shù)，來(lái)調(diào)整的參數(shù)；(c)將所述前饋信號(hào)提供至所述伺服環(huán)；(d)估計(jì)使所述實(shí)際位置信號(hào)與脫機(jī)前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)；以及(e)將所述轉(zhuǎn)換函數(shù)的估計(jì)值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用于在操作期間由自調(diào)諧濾波器訪(fǎng)問(wèn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自調(diào)諧濾波器是具有可變分接頭權(quán)重值的分接頭延遲線(xiàn)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述可變分接頭權(quán)重值由一最小均方運(yùn)算規(guī)則來(lái)產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述最小均方運(yùn)算規(guī)則是一種基于最速下降法的梯度運(yùn)算規(guī)則。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述自調(diào)諧濾波器的轉(zhuǎn)換函數(shù)F是F(k，q-1)＝f0(k)+f1(k)q-1+…+fN-1(k)q-(N-1)其中，q--1是單位延遲運(yùn)算符，時(shí)間k處的分接頭權(quán)重fi(k)是通過(guò)最小均方運(yùn)算規(guī)則在線(xiàn)調(diào)整。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述分接頭權(quán)重值是按以下方式更新的f1(k+1)＝f1(k)+2μ·e(k)·x(k-i)；i＝0，1，…，N-1其中，e(k)是由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的實(shí)際干擾與前饋信號(hào)之間的差，x(k)是自調(diào)諧濾波器的輸入，μ是決定收斂速率和最小誤差水平的恒定增益值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述自調(diào)諧濾波器的輸入x(k)是x(k)=H^(k,q-1)wrv(k)]]>其中，wrv(k)是測(cè)得的旋轉(zhuǎn)加速度， 是使所述實(shí)際位置信號(hào)與所述前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)的估計(jì)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，e(k)=(-GP-H^HF)Hwrv(k)]]>其中，G是由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的未知的動(dòng)態(tài)特征，P是傳動(dòng)組件的動(dòng)態(tài)特征，H是使所述實(shí)際位置信號(hào)與所述前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)， 是使所述實(shí)際位置信號(hào)與所述前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)的估計(jì)值。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述伺服環(huán)包括一個(gè)伺服控制器，用來(lái)根據(jù)所述位置誤差信號(hào)的值，將伺服控制信號(hào)提供至傳動(dòng)組件，所述傳動(dòng)組件用來(lái)根據(jù)伺服控制信號(hào)的值，確定讀/寫(xiě)磁頭的位置，其中，步驟(c)包括將所述前饋信號(hào)加到所述伺服控制信號(hào)上。
10.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器伺服系統(tǒng)，其特征在于，它包括傳動(dòng)組件，用于確定讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面上的位置；旋轉(zhuǎn)加速度傳感器，用于測(cè)量所述磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主體的旋轉(zhuǎn)加速度，并產(chǎn)生表示測(cè)得的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)；自調(diào)諧濾波器，用于接收所述旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)和表示所述讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于所述磁盤(pán)表面的實(shí)際位置與所述讀/寫(xiě)磁頭所要求位置之間的差的位置誤差信號(hào)，并向所述傳動(dòng)組件提供前饋信號(hào)，所述前饋信號(hào)用以抵消由所述旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的對(duì)所述讀/寫(xiě)磁頭位置的干擾，所述自調(diào)諧濾波器具有一些參數(shù)，所述參數(shù)可根據(jù)旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)、位置誤差信號(hào)以及使代表所述讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于所述磁盤(pán)表面的實(shí)際位置的實(shí)際位置信號(hào)與所述前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)來(lái)調(diào)整；以及，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒介，用來(lái)保存使所述實(shí)際位置信號(hào)與所述前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)的預(yù)定設(shè)備估計(jì)，所述設(shè)備估計(jì)值是脫機(jī)確定的，用于在操作期間由所述自調(diào)諧濾波器用來(lái)調(diào)整其參數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，它還包括一個(gè)伺服控制器，用來(lái)接收位置誤差信號(hào)，并根據(jù)所述位置誤差信號(hào)，將伺服控制信號(hào)提供至所述傳動(dòng)組件，其中，將所述前饋信號(hào)加到所述伺服控制信號(hào)上。
12.如權(quán)利要求10所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述自調(diào)諧濾波器是具有可變分接頭權(quán)重值的分接頭延遲線(xiàn)。
13.如權(quán)利要求12所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述可變分接頭權(quán)重值是由最小均方運(yùn)算規(guī)則來(lái)產(chǎn)生的。
14.如權(quán)利要求13所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述最小均方運(yùn)算規(guī)則是一種基于最速下降法的梯度運(yùn)算規(guī)則。
15.如權(quán)利要求14所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述自調(diào)諧濾波器的轉(zhuǎn)換函數(shù)F是F(k，q-1)＝f0(k)+f1(k)q-1+…+fN-1(k)q-(N-1)其中，q--1是單位延遲運(yùn)算符，時(shí)間k處的分接頭權(quán)重值fi(k)是通過(guò)最小均方運(yùn)算規(guī)則在線(xiàn)調(diào)整的。
16.如權(quán)利要求15所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述分接頭權(quán)重值是按以下方式更新的f1(k+1)＝f1(k)+2μ·e(k)·x(k-i)；i＝0，1，…，N-1其中，e(k)是由旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的實(shí)際干擾與所述前饋信號(hào)之間的差，x(k)是所述自調(diào)諧濾波器的輸入，μ是確定收斂速率和最小誤差水平的恒定增益。
17.如權(quán)利要求16所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述自調(diào)諧濾波器的輸入x(k)是x(k)=H^(k,q-1)wrv(k)]]>其中，wrv(k)是測(cè)得的旋轉(zhuǎn)加速度， 是使所述實(shí)際位置信號(hào)與所述前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)的估計(jì)值。
18.如權(quán)利要求16所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，e(k)=(-GP-H^HF)Hwrv(k)]]>其中，G是由所述旋轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的未知?jiǎng)討B(tài)特征，P是所述傳動(dòng)組件的動(dòng)態(tài)特征，H是使所述實(shí)際位置信號(hào)與所述前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)， 是使所述實(shí)際位置信號(hào)與所述前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)的估計(jì)值。
19.如權(quán)利要求10所述的伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)加速度傳感器與所述磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的底部鑄件耦連。
20.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，它包括傳動(dòng)組件，用來(lái)確定讀/寫(xiě)磁頭相對(duì)于磁盤(pán)表面上的位置；以及用于減弱旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)所述讀/寫(xiě)磁頭定位影響的裝置。
全文摘要
一種減弱旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(110)中讀/寫(xiě)磁頭(116)定位影響的系統(tǒng)和方法。檢測(cè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器主體(110)的旋轉(zhuǎn)加速度,并應(yīng)用于自調(diào)諧濾波器(230,232),由自調(diào)諧濾波器產(chǎn)生設(shè)計(jì)用來(lái)抵消旋轉(zhuǎn)振動(dòng)影響的前饋信號(hào)(234)。自調(diào)諧濾波器(230,232)根據(jù)旋轉(zhuǎn)加速度信號(hào)(224)、伺服系統(tǒng)(212)的位置誤差信號(hào)(212)以及使實(shí)際位置信號(hào)(208)與前饋信號(hào)(234)相關(guān)的轉(zhuǎn)換函數(shù)來(lái)調(diào)整其參數(shù)。使實(shí)際位置信號(hào)與前饋信號(hào)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換函數(shù)的設(shè)備估計(jì)值是脫機(jī)確定的,并存儲(chǔ)用于在操作期間由自調(diào)諧濾波器(230,232)調(diào)整其參數(shù)。
文檔編號(hào)G11B5/596GK1363086SQ00810698
公開(kāi)日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2000年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月23日
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