專利名稱：速度控制制動器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種速度控制制動器系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種在速度反饋環(huán)路中準確地再生反電動勢的速度控制制動器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著高性能計算機系統(tǒng)的小型化，磁盤驅(qū)動器的尺寸也隨之縮小了2.5英寸和1.5英寸的。這些小型磁盤驅(qū)動器適用于膝上型電腦和個人數(shù)字助理設備中。磁盤驅(qū)動器尺寸的減小使得其中的制動器和慣性變小，為了克服由此而帶來的問題，就需要重新設計磁盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)。同時，可以通過引入新的讀寫程序和降低磁頭的懸浮高度來提高存儲容量。
為了使磁頭的懸浮高度最小，最新的發(fā)展趨勢是使用無織紋介質(zhì)。但是，使用這種介質(zhì)對于接觸式啟/停的磁頭載入方式存在嚴重的靜摩檫的問題，要消除該問題的一種方法是使用動態(tài)磁頭載入技術(shù)。
要在在小型的磁盤驅(qū)動器中成功的使用動態(tài)磁頭載入技術(shù)，就必須使得磁頭在載入和卸載的過程中不接觸、不損壞介質(zhì)，因此載入和卸載時速度必須慢且處于精確的控制中。但是因為在載入的過程中磁頭沒有懸浮在介質(zhì)的上方，所以磁頭中無傳感反饋信號，也就無法利用傳感反饋信號來控制速度。
現(xiàn)有用來控制速度的一種方法是利用制動器的反電動勢作為一種反饋信號，該方法有兩個缺點第一，反電動勢并非直接明顯的；第二，對于速度低和力矩小且恒定的制動器而言反電動勢非常小。
在業(yè)界利用再生反電動勢來控制制動器速度是眾所周知的，現(xiàn)有再生反電動勢技術(shù)的一個問題是假設制動器電阻Ract為已知，假設載入干擾為可忽略的，但對于使用動態(tài)載入的磁盤驅(qū)動器而言，不適合將這種載入干擾假設為可忽略的。
而且使用在再生反電動勢中的制動器的參數(shù)值是隨制造公差、溫度及老化度而變化的。如果不考慮這些變化，反電動勢的再生是不可靠的。同樣，再生反電動勢中的任何錯誤可能會因為低速而被放大，因為這些小幅度的反電動勢信號乘上一個增益系數(shù)而放大為可利用的反饋信號。
請參閱圖1，其中列有更為詳細的物理過程，制動器輸入電壓VACT提供到連接加法器30的正輸入端的線路10上，線路20上的制動器的電流iACT乘上制動器電阻Ract且乘積輸入到加法器30的負輸入端。加法器30的輸出信號為反電動勢Vemf。該反電動勢信號被單元40中的恒定的增益K放大，以產(chǎn)生一個能在速度控制制動系統(tǒng)中可利用的反饋信號。
為了詳細地理解現(xiàn)有技術(shù)中的速度控制制動系統(tǒng)，請參考以下表達式(1)和(2)所給出的制動器的電子特性及機械特性。
Vact(t)＝Ract(t)*iact(t)+Lact*diact(t)/dt (1)其中Vact(t)表示電壓與時間的函數(shù)關(guān)系Ract(t)表示制動器的電阻與時間的函數(shù)關(guān)系iact(t)表示為制動器電流與時間的函數(shù)關(guān)系Lact(t)表示制動器的感應系數(shù)；且d/dt表示關(guān)于時間的微分Jact(t)dω(t)/dt＝Tact(t)-Tload(t)-Bact*ω(t) (2)其中，Jact表示制動器的慣性；ω(t)表示制動器角速度與時間的函數(shù)關(guān)系；Tact(t)表示制動器的力矩與時間的函數(shù)關(guān)系；Tload(t)表示制動器的載入力矩與時間的函數(shù)關(guān)系；Bact表示粘性摩擦力。
表達式(1)和(2)是一般的可用于任何速度控制制動系統(tǒng)中的關(guān)系式，但是，這些制動器的特征式在小規(guī)格的磁盤驅(qū)動器中的含義與大規(guī)格驅(qū)動器不同，在小規(guī)格的磁盤驅(qū)動器中這些制動器裝置的尺寸限制了可以使用的線圈的數(shù)量，也限制了磁鐵的大小。這些限制導致制動器具有較小的力矩常數(shù)Kt和較小的制動器感應系數(shù)Lact。這樣就使得制動器電阻Ract比制動器的感應系數(shù)Lact大得多。如果這樣，表達(1)右邊的第二項相對于第一項而言可忽略不計，因此該制動器電壓可進一步取近似值，如表達式(3)Vact(t)＝Ract(t)*iac(t) (3)在小型制動器中粘性摩擦系數(shù)Bact比慣性Jact小得多。這樣就使得等式(2)右邊的第三項在小型磁盤驅(qū)動器中可忽略不計，因此表示式(2)可變成Jact(t)dω(t)/dt＝Tact(t)-Tload(t) (4)為了在符合表達式(3)和(4)的速控控制動系統(tǒng)中利用反電動勢Vbemf來實現(xiàn)速度反饋，重新檢討反電動勢Vbemf(t)和角速度ω(t)間的關(guān)系式ω(t)＝(1/Kb)*Vbemf(t) (5)請參考圖2，該圖是為了進一步證明速控制動系統(tǒng)的原理，請參考制動器電壓Vact(t)，制動器電流iact(t)，制動器電阻Ract和反電動勢Vbemf(t)的關(guān)系，所以Vbemf(t)＝Vact(t)-Ract(t)*iact(t)(6)結(jié)合表達式(5)和(6)可以得到一個關(guān)于角速度的表達式ω(t)＝(1/Kb)(Vact(t)-Ract(t)*iact(t)) (7)請參閱圖3，該圖是速控制動系統(tǒng)電壓實現(xiàn)表達式(3)和速度反饋信號實現(xiàn)表達式(5)的速控制動系統(tǒng)的原理圖。圖3中具有三個反饋環(huán)路一物理反電動勢電壓反饋環(huán)路310、一制動器電流反饋環(huán)路320和一速度反饋環(huán)路330。
在該種速控制動系統(tǒng)中，一參考輸入電壓ωref提供給加法器301的正輸入端。該電壓反饋回路330的輸出信號提供到加法器301的負輸入端。加法器301的輸出信號驅(qū)動第一個傳輸函數(shù)G1(s)，該傳輸函數(shù)301接著驅(qū)動第二個加法器302的正輸入端。一般來說，傳輸函數(shù)G1(s)用來控制速度反饋環(huán)路的閉環(huán)特征。
電流反饋環(huán)路320的輸出信號驅(qū)動加法器302的負輸入端，加法器302的輸出信號驅(qū)動第二傳輸函數(shù)G2(s)。一般而言，傳輸函數(shù)G2(s)用來控制電流反饋環(huán)路的閉環(huán)特征。傳輸函數(shù)G2(s)的輸出信號驅(qū)動加法器303的正輸入端和速度反饋環(huán)路330中的加法器304的正輸入端。
第二傳輸函數(shù)G2(s)的輸出信號是制動器電壓Vact(t)。來自反電動勢電壓反饋環(huán)路310的物理反電動勢電壓驅(qū)動加法器303的負輸入端。加法器303的輸出信號在單元305中被制動器電阻Ract所除而產(chǎn)生制動器電流iact(t)。
制動器電流iact(t)驅(qū)動電流反饋環(huán)路320中的反饋傳輸函數(shù)H2(s)，且H2(s)的輸出信號輸入到加法器302的負輸入端，制動器電流iact(t)也驅(qū)動單元306，該單元306使得制動器電流乘以力矩常數(shù)Kt而獲得一個代表制動器力矩的信號Tact。此外，制動器電流iact(t)也驅(qū)動反饋環(huán)路330中的單元331。
該制動器力矩信號Tact輸入到加法器307的正輸入端，該制動器的載入力矩信號Load(t)輸入到加法器307的負輸入端，這樣加法器307的輸出信號為這兩個力矩之差。
代表該兩個力矩之差的信號在單元308中被制動器的慣性Jact與拉普拉斯轉(zhuǎn)換變量s的乘積所除后得到角速度ω(t)。角速度ω(t)在單元311中乘以反電動勢增益Kb，而得到輸入到加法器303的負輸入端的反電動勢Vbemf。因此，反饋環(huán)路310可實現(xiàn)表達式(5)。在單元309中，角速度ω(t)被拉普拉斯轉(zhuǎn)換變量s所除，結(jié)果經(jīng)取整后獲得一個角度位置信號θ。其中，加法器303和307，單元305、306、308、309和311是代表現(xiàn)有技術(shù)中制動器的物理操作。
反饋環(huán)路330的單元331用估計的制動器電阻REQ乘以制動器電流iact(t)，從而產(chǎn)生的一信號輸入到加法器304的負輸入端。如圖3所示，加法器304的正輸入端被制動器電壓Vact所驅(qū)動。單元305的輸出信號在單元332中被反電動勢增益Kb所除而產(chǎn)生一個再生的角速度ω’(t)。因此，反饋環(huán)路330可實現(xiàn)表達式(7)。角速度ω’(t)在單元333中被傳輸函數(shù)H1(S)處理，處理結(jié)果輸入到加法器301的負輸入端。
速度控制制動器系統(tǒng)330需要表達式(3)至(7)的等式右邊的變量和常量。在現(xiàn)有技術(shù)中，制動器電流iact(t)和制動器電壓Vact(i)是顯而易知的。但是，制動器電阻Ract和反電動勢增益Kb假定為已知且不變。如果速度控制制動系統(tǒng)330中使用SI單元，反電動勢增益Kb和力矩增益常量Kt是相等的，因為力矩增益常量Kt能測量得到，所以反電動勢增益Kb可以用實驗方法得到。
請參閱圖4，該圖是現(xiàn)有技術(shù)中的利用反電動勢的速度控制制動器系統(tǒng)的一個實施例。來自數(shù)模轉(zhuǎn)化器DAC的輸入電壓VIN經(jīng)一5kΩ的電阻401連接到運算放大器410的負輸入端。該運算放大器410的負輸入端也連接著參考輸入電壓VR1，且在該參考輸入電壓VR1和放大器410的負輸入端間串聯(lián)著一5kΩ的電阻402和一1kΩ的電阻404。運算放大器410的正輸入端通過一5kΩ的電阻403連接著參考輸入電壓VR1。而且，來自運算放大器420的再生的反電動勢TACH通過一5kΩ的電阻421連接到運算放大器410的正輸入端。該運算放大器410的輸出信號為制動器電壓ACT-。而制動器電壓ACT+從電阻404輿電阻402間取得。
再生的反電動勢電壓TACH是利用制動器電壓ACT+和ACT-產(chǎn)生的，制動器電壓ACT+連接到運算放大器420的正輸入端。而制動器電壓ACT-通過5kΩ的電阻423連接到運算放大器420的負輸入端。參考電壓VR1通過可變電阻REQ連接到運算放大器420的負輸入端。
那么電路400中的制動器電阻Ract是固定不變的，且可通過可變電阻REQ來校準。那么再生的反電動勢電壓可近似為Vbemf(t)＝Vact(t)-(REQ*iact(t) (8)或者，根據(jù)電路400可得到TACH＝5(Vact-(5/REQ)*iact) (9)4.5＜Ract＜6，Ract＝(5/REQ)，且Vact＝(ACT+)-(ACT-)可變電阻REQ可用三個開關(guān)來調(diào)整，這樣Ract可估計在0.50Ω范圍內(nèi)。特別是，為了校準電阻REQ，有一個100mA的電流通過制動器。然后轉(zhuǎn)動電阻REQ上的開關(guān)直到信號TACH近似為零。在動態(tài)磁頭的載入期間，這種反電動勢的校準和再生是適當?shù)?。但是，當產(chǎn)生信號TACH的電路的增益很大時而磁頭的移動很慢速時，反電動勢的校準和再生會使得電路出錯。
特別是，假設可變電阻REQ為REQ＝Ract+Rδ (10)其中，Rδ為在假定制動器電阻不變時的誤差電阻，再生的反電動勢Vbest(t)為Vbest(t)＝Vact(t)-((Ract+Rδ)*iact(t))或Vbest(t)＝(Vact(t)-Ract*iact(t))-Rδ*iact(t)Vbest(t)＝Vbemf(t)-Rδ*iact(t) (11)因此，當誤差電阻Rδ近似為零時，在表達式(11)中，再生的反電動勢Vbest(t)是反電動勢電壓Vbemf(t)的估計量。但是，0.50Ω精度的校準表明誤差電阻Rδ并非近似為零，以下述的磁盤驅(qū)動器為例ω(t)＝3rad/sec；Ract＝10.5Ω，REQ＝10Ω，Kb＝20mV/rad/sec。
請參考圖5，該圖是反電動勢電壓Vbest(t)對制動器電流的圖，其中y軸為再生的反電動勢電壓Vbest(t)，x軸為制動器電流。圖中實線表示實際的反電動勢電壓，虛線表示再生的反電動勢。
盡管制動器電阻Ract估計在真實值的5％的范圍內(nèi)，但是對于大的電流來說再生的反電動勢電壓存在很大的誤差。因為制動器電流iact大于120mA時，制動器移動的方向估計是不正確的。這些大的電流是因為是在速度低、高載入的情況下產(chǎn)生的，例如當磁盤驅(qū)動器在動態(tài)磁頭載入情況下穿過坡道，所以，先前速度控制制動系統(tǒng)不適合在這種情況中使用。如果反電動勢電壓要成功地利用在這些低速度、高載入的情況中，就需要一種新的校準方法和一種新的速度控制制動器系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能準確地再生反電動勢的速度控制制動器系統(tǒng)。
本實用新型的目的是通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型速度控制制動器系統(tǒng)包括一制動器信號線、一連接到該制動器信號線的模仿速度信號產(chǎn)生器和一連接到該制動器信號線的模仿跟隨器，其中該模仿速度信號產(chǎn)生器包括一反電動勢模仿信號產(chǎn)生器，該模仿速度信號產(chǎn)生器接收該制動器信號線上的信號作為輸入信號，且響應該信號產(chǎn)生一個模仿反饋信號；其中模仿跟隨器接收到該制動器信號線上的信號作為輸入信號，且響應該輸入信號產(chǎn)生一模仿誤差補償信號，當該模仿反饋信號與該模仿誤差補償信號結(jié)合時，便產(chǎn)生一用于該磁盤驅(qū)動器的控制中的反饋信號。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型速度控制制動器系統(tǒng)能實時地調(diào)節(jié)磁盤驅(qū)動器系統(tǒng)的參數(shù)，從而在速度反饋環(huán)路中更準確地再生反電動勢，可應用于在動態(tài)磁頭載入中遇到的低速度、高載入的情形下。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生反電動勢的一種方法。
圖2列舉了各種用于說明反電動勢電壓時涉及到的多個因素。
圖3是關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)中速度控制制動系統(tǒng)的原理圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)中速度控制制動器電路的示意圖。
圖5顯示了圖4所示的模仿速度反饋環(huán)路遇到非正常載入情況時產(chǎn)生的誤差信號。
圖6是具有本實用新型速度控制制動器系統(tǒng)的磁盤驅(qū)動器框圖。
圖7是圖6中的模仿信號產(chǎn)生器和模仿跟隨器的詳細的電路圖。
圖8A至H是描繪圖，顯示本實用新型有模仿信號跟隨器和無模仿信號跟隨器的情況下的速度控制制動器系統(tǒng)的性能。
圖9是本實用新型速度控制制動器系統(tǒng)的第一實施例。
圖10是本實用新型速度控制制動器系統(tǒng)的第二實施例。
圖11是本實用新型速度控制制動器系統(tǒng)的第三實施例。
圖12A是圖11中的模擬模仿信號發(fā)生器的示意圖。
圖12B是圖12A的等效電路圖。
圖13是確定圖11的數(shù)字補償器產(chǎn)生的誤差信號的校準程序的流程圖。
圖14是本實用新型速度控制制動器系統(tǒng)的第四實施例。
圖15是決定圖14中的數(shù)字補償器產(chǎn)生的誤差信號的校準程序的流程圖。
具體實施方式根據(jù)本實用新型，一個速度制動器控制系統(tǒng)650包括一個模擬跟蹤系統(tǒng)660。該模擬跟蹤系統(tǒng)660允許制動器控制系統(tǒng)650在遇到高載入干擾的非正常工作期間和正常的工作期間都能利用精確的速度反饋控制。
在硬盤驅(qū)動器600中的制動器控制系統(tǒng)650內(nèi)，一制動控制器610驅(qū)動制動器驅(qū)動器601，制動器驅(qū)動器601接著驅(qū)動制動器602，制動器602在正常工作期間可使傳感器604在磁盤603的上方移動，且在非正常工作期間使得傳感器604從坡道605上載入或卸載。
在磁盤驅(qū)動器600的工作期間，模仿信號產(chǎn)生器661接收到提供給制動器驅(qū)動器601的一個或多個驅(qū)動信號，其在處理該輸入信號后能產(chǎn)生一模仿信號輸入到模仿跟隨器662。模仿跟隨器662除接受該模仿信號外還接受到來自制動器602的實際信號。
實際信號與模仿信號間之差即誤差信號，代表制動器602的實際性能與模仿性能間的變化。模仿跟隨器662處理誤差信號并產(chǎn)生一誤差補償信號至制動器控制器610。例如，在制動器的正常工作期間，來自模仿信號產(chǎn)生器661的模仿信號是一估計的角速度，或一估計的制動器電流，或者兩者皆有。在制動器正常工作期間，模仿跟隨器662所接收到的模仿信號和實際信號相互跟蹤，因此，模仿跟隨器662產(chǎn)生一個類似于現(xiàn)有技術(shù)中的速度控制反饋環(huán)路300所提供的誤差補償信號。
但是，在制動器的非正常工作期間，模仿跟隨器662所接收到的模仿信號與實際信號相互偏離。在這種情形下，誤差信號向模仿跟隨器662表示一個非正常工作正在處理之中。所以模仿跟隨器662將會根據(jù)誤差信號的等級來糾正錯誤補償信號，因此制動器602的速度在非正常工作期間將會得到精確的控制。
模仿跟隨器系統(tǒng)660的運作和使用與在某些磁盤驅(qū)動器中用來補償脫離穩(wěn)態(tài)所產(chǎn)生的影響的前饋控制有很大區(qū)別。那些前饋控制系統(tǒng)在制動器控制器中產(chǎn)生一個大的已知信號。該信號接近脫離穩(wěn)態(tài)的行為進而接著減小由于該行為產(chǎn)生的位置誤差信號。因為具有更小的位置誤差信號的微分，可以更準確地定位傳感器。但是，前饋過期補償所需要的抽樣與其他操作會影響到系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。相對而言，模仿跟蹤系統(tǒng)660只需檢測影響制動器602的移動的外部干擾且在不影響系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性的條件下對外部干擾做出補償即可。這是在假設外部干擾的測量沒有錯誤的前提下，例如，傳感器的噪音能影響模仿跟蹤系統(tǒng)660的整體穩(wěn)定性。
請參閱圖7，該圖表示了更具體的模型跟蹤系統(tǒng)660。其中傳輸函數(shù)721在本實施例中表示增益Ki，圖7中還列出了制動器控制器610中的加法器701、電壓傳輸函數(shù)711與加法器710。該加法器710的輸入信號由制動器控制器610以傳統(tǒng)的方式產(chǎn)生。制動器驅(qū)動器601在圖7中表示為制動器放大傳輸函數(shù)702，制動器602由各種具有制動器602的特征的加法器和單元表示于圖7中。特別是制動器602內(nèi)的加法器603和607、單元605、606、608和609分別類似于加法器303和307、單元305、306、308和309，所以，在此可以結(jié)合參考上文對加法器303和307、單元305、306、308和309的說明。
模仿信號產(chǎn)生器661在本實施例中具有一類似于實際的物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。尤其是模仿信號產(chǎn)生器661中的模仿加法器或單元與實際的物理系統(tǒng)中的單元具有相同的參考標號數(shù)字，數(shù)字后的“m”代表模仿。電壓傳輸函數(shù)711的輸出信號提供到加法器701和模仿加法器701m的正輸入端。模仿制動器電流驅(qū)動單元721m以增益Kmi調(diào)節(jié)制動器電流im，并將結(jié)果輸入到模仿加法器701m的負輸入端。
在單元702m中，來自模仿加法器701m的輸出信號被模仿放大器增益Kmamp調(diào)節(jié)，其結(jié)果輸入到模仿加法器703m的正輸入端。該模仿加法器703m的負輸入端接收到一個來自單元709m的模仿反電動勢電壓，該模仿反電動勢通過增益Kmb調(diào)節(jié)模仿角速度ωm而獲得的。
該模仿加法器703m的輸出電壓是一模仿制動器電壓，該模仿制動器電壓在單元705m中被模仿制動器電阻所除而產(chǎn)生一個模仿制動器電流im。在模仿單元706m中，模仿制動器電流im被模仿力矩常量增益Kmt所調(diào)節(jié)，且該結(jié)果在單元708m中被Jms所除來產(chǎn)生一個模仿角速度ωm。因此，在實施例中，模仿信號產(chǎn)生器661產(chǎn)生一個模仿角速度ωm和一個模仿跟隨器662的輸入信號模仿制動器電流im。
模仿跟隨器662也接收到作為輸入信號的實際的制動器電流iact和角速度ω，其中角速度ω是從磁盤驅(qū)動器的近似信號中分離出來。這種用來產(chǎn)生角速度ω的特殊方法并非本實用新型的必要方面。唯一的要求是在模仿信號發(fā)生器661中所使用的角速度的信號的表達要與使用在磁盤驅(qū)動器本身中的一致。以下揭示了幾種用來表示角速度ω的信號的方法。
模仿跟隨器662中的加法器763在正輸入端接收到模仿角速度ωm，且在負輸入端接收到實際的角速度ω。來自加法器763的速度誤差信號Δmω為該兩個角速度的差值。
速度誤差信號Δmω在單元764中被傳輸函數(shù)K2處理，傳輸函數(shù)K2是一般的傳輸函數(shù)G5(s)的一個實施例。在實施例中傳輸函數(shù)K2是一套查詢表，可用在正常工作和非正常工作期間。該速度誤差信號Δmω的級別用來選表和將來自該表的特殊的誤差補償輸出信號提供到加法器710。
模仿跟隨器662中的加法器765在正輸入端接收到模仿制動器電流im，且在負輸入端接收到實際的制動器電流iact。來自加法器765的電流誤差信號Δim為該兩電流的差值。
電流誤差信號Δim在單元766中被傳輸函數(shù)K1處理，傳輸函數(shù)K1是一般的傳輸函數(shù)G3(s)的一個實施例。在實施例中傳輸函數(shù)K1也是一套查詢表，可用在正常工作和非正常工作期間。該電流誤差信號Δim的級別用來選表和將來自該表的特殊的誤差補償輸出信號提供到加法器701。
請參閱圖8A至圖8H，圖8A顯示一個標準化輸入信號Vref，即輸入到制動器系統(tǒng)的曲線801。圖8B是用來驅(qū)動制動器系統(tǒng)的標準化輸出信號802。該制動器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)具有為時間函數(shù)的位置狀態(tài)，如曲線圖8C的曲線803，和為時間函數(shù)的速度狀態(tài)，如圖8D的曲線804。圖8C和圖8D中的曲線803和曲線804是利用反電動勢控制模仿產(chǎn)生的，如實現(xiàn)傳統(tǒng)控制規(guī)則的模仿。
如上所述，在制動器系統(tǒng)的正常工作期間，圖8C和圖8D中所示的模仿狀態(tài)的結(jié)合可產(chǎn)生如圖8B所示的需要的輸出信號802。但是，當外部干擾作用于制動器系統(tǒng)時，模仿的位置和速度對時間的變化分別如圖8E的曲線805和圖8F的曲線806所示。如圖8E的曲線803和圖8F的曲線804所示分別是用來響應外部干擾所需要的位置狀態(tài)和速度狀態(tài)。圖8G描繪了當只有一個利用傳統(tǒng)的響應外部干擾的控制規(guī)則的模仿信號發(fā)生器時的輸出信號807中的誤差809。
本實用新型的原理是將一個模仿跟隨器與模仿信號發(fā)生器一起使用。當外部干擾發(fā)生的時候，該模仿跟隨器產(chǎn)生一個輸出信號，因而當來自模仿跟隨器與模仿評估器的信號結(jié)合時便獲得所需要的位置和速度狀態(tài)。所以輸出信號808跟蹤一個所要求的輸出信號802，甚至在外部干擾如動態(tài)磁頭載入作用于制動器系統(tǒng)時這種跟蹤也可以繼續(xù)，因此，增加一個模仿跟隨器相較只有模仿信號產(chǎn)生器而言可消除或者大大減小輸出信號的錯誤。
請參閱圖9，該圖是關(guān)于速度控制制動器系統(tǒng)900的第一實施例。該速度控制制動器系統(tǒng)900的電壓信號滿足表達式(3)且速度反饋信號滿足表達式(5)。圖9中的元件與圖3中具有相同標號的元件或節(jié)點相同。速度控制制動系統(tǒng)900包括3個反饋環(huán)路一物理反電動勢反饋環(huán)路910，其中制動器實際的角速度ω由物理反電動勢增益Kb調(diào)整；一制動器電流反饋環(huán)路920；一速度反饋環(huán)路930，其利用本實用新型的原理再生反電動勢電壓。環(huán)路910和920與利用現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)路310和320相同，在此可結(jié)合參考上文中對環(huán)路310和320的描述。
在速度控制制動器系統(tǒng)900中，一個參考輸入電壓ωref提供到加法器301的正輸入端。速度反饋環(huán)路930的輸出信號提供到加法器301的負輸入端。加法器301的輸出信號驅(qū)動第一個傳輸函數(shù)G1(s)，該傳輸函數(shù)G1(s)接著驅(qū)動另一個加法器302的正輸入端。
該加法器302的負輸入端由電流反饋環(huán)路920的輸出信號驅(qū)動。加法器302的輸出信號驅(qū)動另一個傳輸函數(shù)G2(s)，一般而言，傳輸函數(shù)G2(s)是一個聲音線圈功率放大器集成電路。該傳輸函數(shù)G2(s)的輸出信號驅(qū)動加法器303的正輸入端和速度反饋環(huán)路930中的加法器933的正輸入端。
傳輸函數(shù)G2(s)的輸出信號是制動器電壓Vact(t)。來自反電動勢反饋環(huán)路的910的反電動勢電壓驅(qū)動加法器303的負輸入端。來自加法器303的制動器電壓Vact(t)穿過制動器線圈，所以制動器電壓Vact(t)被實際的制動器電阻Ract所除從而產(chǎn)生制動器電流iact(t)。
制動器電流iact(t)驅(qū)動電流反饋環(huán)路920中的反饋傳輸函數(shù)H2(S)，且反饋傳輸函數(shù)H2(S)的輸出信號輸入到加法器302的負輸入端。制動器電流iact(t)與力矩常數(shù)增益Kt如制動器的物理力矩常數(shù)相乘，產(chǎn)生一個代表制動器力矩Tact的信號。另外，制動器電流iact(t)驅(qū)動反饋環(huán)路930中的單元931。
該制動器力矩信號輸入到加法器307的正輸入端。該制動器載入力矩信號輸入到加法器307的負輸入端，因此加法器307的輸出信號為該兩力矩之差值。
代表該兩力矩之差值的信號在單元308中被制動器慣性Jact和拉普拉斯轉(zhuǎn)換變量s的乘積所除，產(chǎn)生角速度ω(t)。角速度ω(t)在單元311中與反電動勢增益Kb相乘，產(chǎn)生反電動勢電壓Vbemf輸入到加法器303的負輸入端。因此，表達式(5)代表反饋環(huán)路310。在單元309中，角速度ω(t)被拉普拉斯變量s整除，獲得一個角度位置信號θ(t)。
速度環(huán)路930包括一個模仿信號產(chǎn)生器961和一個模仿跟隨器962，在反電動勢電壓的產(chǎn)生過程中調(diào)節(jié)為再生角速度ωest(t)和制動器電流iact(t)的函數(shù)的制動器電阻的估計值，而不是象現(xiàn)有技術(shù)中那樣用固定的電阻REQ即估計的制動器電阻值Ract乘以制動器電流iact(t)。制動器電流iact(t)輸入到單元931且用固定的電阻REQ乘以制動器電流iact(t)產(chǎn)生一個信號，該信號輸入到模仿信號發(fā)生器961中的加法器933的一個負輸入端。
另外，制動器電流iact(t)同時提供到自調(diào)節(jié)單元932且在這里產(chǎn)生一個角速度和取決于電流的錯誤補償信號來補償模仿帶來的錯誤。在圖9中，線路934具有一個箭頭穿過自調(diào)節(jié)單元932，這表示單元932是在再生角速度ωest(t)即單元332的輸出信號的基礎(chǔ)上進行自調(diào)節(jié)。自調(diào)節(jié)單元932的輸出信號連接到加法器933的另一個負輸入端。加法器933的正輸入端由制動器電壓Vact驅(qū)動。
該加法器933的輸出信號在單元332中被反電動勢增益Kb所除產(chǎn)生再生角速度ωest(t)。因此，根據(jù)本實用新型的原理，通過制動器線圈的再生電壓包括兩個部分，一個穩(wěn)態(tài)部分和一個時變部分。該穩(wěn)態(tài)部分由模仿信號產(chǎn)生器961產(chǎn)生，該模仿信號產(chǎn)生器961產(chǎn)生包括單元931、單元332及接收制動器電壓Vact和單元931的輸出信號的加法器933。該時變部分由接收制動器電流iact(t)和再生角速度ωest(t)的自調(diào)節(jié)單元932即模仿跟隨器962提供。
該制動器電阻Ract的自調(diào)節(jié)時變部分為速度控制制動器系統(tǒng)900(對照速度控制制動器系統(tǒng)300)提供能量。自調(diào)節(jié)單元932明顯地補償制程變化、老化及溫度等因素的影響。
例如，如上所述，結(jié)合參考可變電阻REQ為REQ＝Ract+Rδ且當該電阻用來產(chǎn)生反電動勢電壓Vbest(t)時，反電動勢電壓Vbest(t)為Vbest(t)＝Vbemf(t)-Rδ*iact(t)但是，加上自調(diào)節(jié)單元932，再生反電動勢電壓變成Vbest(t)＝Vbemf(t)-(RδRst)*iact(t)為確保不產(chǎn)生將引起穩(wěn)定性問題的正反饋信號，定義了一個錯誤邊界ε，所以|Rδ-Rst|＞ε*Ract錯誤邊界ε限定了再生反電動勢電壓的準確性。尤其是，選定錯誤邊界ε之后在低速度、高載入的工作中再生的反電動勢電壓與實際的反電動勢電壓具有類似的特征。在實施例中，錯誤邊界ε為0.01。
以下的實施例中有更完整的描述，在激勵器控制系統(tǒng)650的速度反饋信號的產(chǎn)生中，實現(xiàn)了模仿跟蹤系統(tǒng)660，該模仿跟蹤系統(tǒng)660為模擬評估器與數(shù)字評估器的結(jié)合體。該模擬評估器即模仿信號產(chǎn)生器，類似于現(xiàn)有技術(shù)中的反饋控制環(huán)路330，只是本實用新型中的模擬評估器比反饋控制環(huán)路330更為精確。該數(shù)字評估器相較于現(xiàn)有技術(shù)中的模擬系統(tǒng)而言能供提供更高的精確度，且提供補償模擬評估器固有的誤差的模仿跟蹤功能。而且，該數(shù)字評估器具有更佳的配置，這樣使得支持數(shù)字更正所需的額外的元件數(shù)量最少。
請參閱圖10，該圖是本實用新型速度控制制動系統(tǒng)的第二實施例的更為詳細的圖。在速度反饋環(huán)路1030中，包括模擬評估器1075即模仿信號產(chǎn)生器，和數(shù)字評估器1076即模仿跟隨器。在該實施例中，數(shù)字評估器1076是通過磁盤驅(qū)動器電路板上的微處理器實現(xiàn)的。微處理器使用固件來實現(xiàn)包括數(shù)字評估器1076的數(shù)字速度控制器1080。
數(shù)字速度控制器1080使用業(yè)界所熟知的處理，產(chǎn)生一個數(shù)字參考角速度ωref。數(shù)字參考角速度ωref和來自速度反饋環(huán)路1030的數(shù)字速度通過數(shù)字速度控制器1080在加法器1001結(jié)合，且產(chǎn)生的數(shù)字電壓在單元1052中通過傳輸函數(shù)G1(z)。從單元1052出來的輸出電壓提供到OP的第一節(jié)點，即兩極開關(guān)1053A的工作端，當使用硬件來描述數(shù)字制動器產(chǎn)生器1080的工作時，不如將同等操作在磁盤驅(qū)動器的固件中解碼，且被磁盤驅(qū)動器電路板上的微處理器執(zhí)行。
兩極開關(guān)1053A的另一個節(jié)點CAL即校準節(jié)點，連接著數(shù)字速度控制器1080內(nèi)的校準控制器1035。兩極開關(guān)1053A的一個選擇器連接著數(shù)字輸讀控制器1082的第一輸出線1055。該兩極開關(guān)1053A的操作以下有更詳細的描述。
輸出線路1055驅(qū)動數(shù)模信號轉(zhuǎn)換器1061的輸入端。在實施例中，所有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器均為8位，在其他實施例中使用的為10位和12位。
該數(shù)模轉(zhuǎn)換器1061的模擬輸出信號驅(qū)動加法器302的輸入端。在圖10中，加法器302，傳輸函數(shù)G2(S)，加法器303，單元305至309，及單元311、321的配置及操作可結(jié)合參考上文關(guān)于圖3及圖9的描述。同樣地，反饋環(huán)路1030、單元931、加法器933和單元332的配置和操作如以上所述的速度反饋環(huán)路930，所以單元332所產(chǎn)生的再生角速度ωest(t)在本實施例中驅(qū)動模數(shù)轉(zhuǎn)換器1062的一個輸入端。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器1062的數(shù)字輸出信號驅(qū)動數(shù)字速度控制器1080的第一輸入信號線路，該速度控制器1080連接著二極開關(guān)1053B的選擇器。
在本實施例中，模擬評估器1075由單元931，加法器933，和單元332組成。因此，模擬評估器1075接收三個輸入信號，即模擬制動器電流iact(t)、模擬制動器電壓Vact(t)和誤差補償信號，輸出再生角速度ωest(t)，該角速度ωest(t)轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字信號。
第一節(jié)點OP，即二極開關(guān)1053B的工作端連接到數(shù)字速度控制器1080內(nèi)的單元1033的輸入端。二極開關(guān)1053B的第二節(jié)點CAL，即校準端連接到線路1034，線路1034連接著數(shù)字速度控制器1080內(nèi)的自調(diào)節(jié)單元1032。
在本實施例中，制動器電流iact(t)提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器1064，模數(shù)轉(zhuǎn)換器1064的數(shù)字輸出信號驅(qū)動數(shù)字速度控制器1080的第二輸入線路1058。第二輸入線路1058提供數(shù)字電流信號到數(shù)字速度控制器1080自調(diào)節(jié)單元1032。
自調(diào)節(jié)單元1032產(chǎn)生一個對輸入電流的模仿誤差補償信號，補償在模型中使用電阻REQ來約計實際的制動器時變電阻Ract所產(chǎn)生的誤差。該自調(diào)節(jié)單元1032的輸出信號驅(qū)動數(shù)字速度控制器1080到數(shù)模轉(zhuǎn)換器1063的第二輸出線路1057。該數(shù)模轉(zhuǎn)換器1063的模擬輸出信號提供到加法器933的第二負輸入端。因此，在本實施例中，數(shù)字評估器1076包括數(shù)字自調(diào)節(jié)單元1032、模數(shù)轉(zhuǎn)換器1064和數(shù)模轉(zhuǎn)換器1063。
在本實施例中，電阻REQ最早被調(diào)節(jié)，所以電阻REQ是制動器電阻Ract初始評估值。然后，校準控制器1035將開關(guān)1053A和1053B的選擇器連接至CAL端。
校準控制器1035連續(xù)地產(chǎn)生一系列輸出電壓，對于每一個輸出電壓ωref，校準控制器1035接收該再生角速度ωest(t)的數(shù)字值和對應于制動器電流iact(t)的數(shù)字值iact_i，且確定電阻誤差Δri使得再生角速度ωest(t)為零。校準控制器1035使用電阻誤差Δri和數(shù)字化的制動器電流iact_i創(chuàng)造了一查詢表，每個條目為一制動器電流iact_i和與之對應的模仿誤差補償電壓δVi。在這個調(diào)節(jié)過程中，該制動器保持靜止以確保角速度ω(t)為零。該查詢表代表自調(diào)節(jié)電阻的線性函數(shù)和分段式線性轉(zhuǎn)換函數(shù)。
在實施例中，校準控制器1035在每一次動態(tài)磁頭載入操作前產(chǎn)生一個新查詢表。因為在數(shù)字自調(diào)節(jié)單元1032中使用的該模仿誤差補償信號不斷升級，該模型誤差補償信號是取決于時間的，因此可以補償制造公差，磁盤驅(qū)動器的實際操作歷史和其他使得速度反饋變換的取決于時間的磁盤驅(qū)動器的物理特征。這些取決于時間的因素不再被認為是不變的了。
校準完成后，校準控制器1035將開關(guān)1053A和1053B歸還到工作的位置。當自調(diào)節(jié)單元1032接收到數(shù)字制動器電流iact(t)的數(shù)字制動器電流iact_j時，自調(diào)節(jié)單元1032獲得來自使用線性插補的分段式線性曲線f(iact_j)對應的模仿誤差補償電壓δVi，且將該對應的模仿誤差補償電壓δVi輸出到模擬轉(zhuǎn)換器1063。
請參閱圖11，該圖代表本實用新型第三實施例，制動器速度控制反饋系統(tǒng)1100包括一個速度控制反饋環(huán)路1130，該速度控制反饋環(huán)路1130包括一個模擬速度反饋評估器1175即模仿信號產(chǎn)生器，與數(shù)字速度反饋補償器1176即模仿跟隨器平行。該配置輿圖10所示的不同，圖10中的數(shù)字評估器1076提供了一個輸入信號至模擬評估器1075。為了方便，這些從工作狀態(tài)到校準狀態(tài)的開關(guān)不包括在其中。但可參考圖10所示的實施例，這些技術(shù)包括執(zhí)行校準程序1300的正確的開關(guān)在下文中有更完整的說明。
制動器速度控制反饋系統(tǒng)1100，接收到一個模擬電壓，該電壓能由數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，稱為電壓Vref，代表加法器1101的正輸入端的參考輸入電壓ωref。模擬速度評估器1175在加法器1101的第一個負輸入端產(chǎn)生一個模擬電壓AVbemf，同時數(shù)字速度反饋補償器1176在加法器1101的第二個負輸入端產(chǎn)生一個模擬電壓Dvbemf。
來自加法器1101的輸出電壓ΔV在單元1102中被增益Kamp放大，例如可以是圖4中放大器410的增益，而后產(chǎn)生一個制動器電壓Vact(t)且將其提供到制動器1110。在制動器1110內(nèi)，加法器1103、1107、單元1105、1106、1108和1109分別類似于加法器303、307、單元305、306、308、309，因此在這里可結(jié)合參考上文中對加法器303、307、單元305、306、308、309的描述。
制動器電壓Vact(t)和制動器電流iact(t)被反饋到模擬速度評估器1175。圖12A是模擬速度評估器1175的一實施例的更為詳細的圖。圖12B是圖12A中的電路簡化后的等效的電路模型的圖，在考慮模擬速度評估器1175的操作時可參考圖12B。
輸入信號ACT-和ACT+輿圖4中的相似，其中這些信號通過制動器。從圖12B可得Vbemf＝(ACT+)-(ACT-)-iact*Ract和iact＝(Vin-(ACT-))/Rsense該第二個表達式可在第一個表達式中被取代，再用電阻Rsense為1Ω化簡。
輸入信號Vin通過電阻器1201到達運算放大器1220的負輸入端。一個電阻梯1230輿電阻器1201并聯(lián)。在實施例中，電阻梯1230包括五個并聯(lián)的元件，每個元件包括一電阻器和一串聯(lián)的開關(guān)，即電阻梯1203電阻器1201A至1201E和開關(guān)1203A至1203E。
輸入信號ACT-通過電阻1203到達運算放大器1220的負輸入端。運算放大器1220的輸出端連接著反饋電阻1222的負輸入端。該運算放大器1220的增益被選來產(chǎn)生一個反電動勢電壓信號，該反電動勢電壓信號的級別與參考輸入電壓一致。例如，假定2.5inches/sec的速度的反電動勢電壓為50毫伏。因為電壓無變化，且參考輸入電壓ωref(t)為1v，假設不包括其它增益級，該運算放大器1220的增益為1.00/0.050或20。
運送信號Vin的線路通過電阻器1205連接到運送信號ACT+的線路，電阻器1205在本實施例重中為1Ω。信號ACT+通過電阻器1203、1204，電阻器1203和1204是并聯(lián)的，且連接到運算放大器1220的正輸入端。一電阻梯1240與電阻1204并聯(lián)。在實施例中，電阻梯1240包括五個并聯(lián)的元件，每個元件包括一電阻器和一與該電阻器串聯(lián)的開關(guān)。即電阻梯1240包括電阻器1202A至1202E、開關(guān)1204A至1204E。該運算放大器1220的正輸入端通過電阻器1206連接到參考電壓Vref。
在本實施例中，在運算放大器的1220的每個引腳上連接的五個開關(guān)1203A至1203E、和1204A至1204E是獨立的。通常所有的這些開關(guān)都是打開的。但是，為了保持輸入電阻相等每條引腳上對應的開關(guān)應該一致閉合。例如，如果需要電阻1201和1201A的并聯(lián)電阻，則將開關(guān)1203A和1204A同時閉合。
校準環(huán)電路1175，即調(diào)節(jié)電阻梯上的開關(guān)使得環(huán)路1175的輸出信號盡可能地接近反電動勢電壓。該開關(guān)的調(diào)節(jié)定義了電阻REQ，該電阻REQ為模仿信號產(chǎn)生器中的物理制動器電阻的近似值。電路1175實現(xiàn)了本實用新型的速度反饋環(huán)路的前述的實施例的單元和節(jié)點。將制動器電流iact(t)乘以電阻REQ，將所得到的電壓輿制動器電壓Vact(t)結(jié)合，通過H1(Z)/Kb或H1(S)/Kb產(chǎn)生直流增益。
因此，在圖11中，環(huán)路1175產(chǎn)生了反電動勢電壓的模擬評估值。該模仿跟隨器即數(shù)字電壓反饋補償器1176產(chǎn)生一模仿誤差補償信號來補償來自電路1175的信號中的誤差。制動器電流iact(t)被模數(shù)轉(zhuǎn)換器1164轉(zhuǎn)換成了一數(shù)字信號。
該數(shù)字化電流信號是數(shù)字補償器1132的輸入信號，在本實施例中，數(shù)字補償器1132利用來自存儲于磁盤驅(qū)動器內(nèi)存中的分段式線性曲線表的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個對應于數(shù)字電流信號的模仿誤差補償信號。該模仿誤差補償信號是數(shù)字補償器1132的輸出信號，該信號被提供到數(shù)模轉(zhuǎn)換器1163。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器1163將數(shù)字模仿誤差補償信號轉(zhuǎn)換成模擬信號DVbemf，且該信號被提供到加法器1101。在本實施例中，代表數(shù)字補償器1132使用的分段式線性曲線的查詢表周期性升級。所以，該模仿誤差補償信號利用反映磁盤驅(qū)動器的時變特征且影響反電動勢再生的表的來產(chǎn)生。另外，該模仿誤差補償信號包括對非正常事件的補償，例如那些在動態(tài)磁頭載入狀況中遇到的問題。因此，制動器速度控制反饋系統(tǒng)1100相較于現(xiàn)有技術(shù)在正常的工作期間更加精確地再生反電動勢電壓，且在非正常事件中，更精確地控制制動器速度。
請參閱圖13，該圖是用來產(chǎn)生模型跟隨器的傳輸函數(shù)處理流程圖1300，如描述數(shù)字速度反饋補償器1176中的數(shù)字補償器1132使用的分段式線性曲線的查詢表。對模仿跟隨器的校準步驟1300在每次動態(tài)載入操作前執(zhí)行更佳。
因此，在磁盤驅(qū)動器的工作間，本實用新型的處理流程停留在載入檢查步驟1302直到磁頭載入工作初始化。在磁頭載入操作初始化時，處理流程由步驟1301轉(zhuǎn)移到校準流速計電路的步驟1302。
最初，在校準環(huán)電路步驟1302時，產(chǎn)生一個預定的制動器電流，如100mA。調(diào)整相鄰開關(guān)1201A至1201E、1202A至1202E，即打開和關(guān)閉這些開關(guān)。直到信號Avbemf盡可能地與信號DAC(Vin)匹配。在本實施例中，該誤差大約為2％?？紤]到流速計電路中的老化、溫度、環(huán)境干擾等類似的因素，所以在每次磁頭載入前執(zhí)行校準流速計電路的步驟1302。
在產(chǎn)生電流的步驟1303中，產(chǎn)生一個預定的電流，且制動器靜止。例如，可將開關(guān)1053的等價物置于校準位置來打開速度反饋環(huán)路，且用來為制動器中的聲音馬達線圈提供一個已知電流的內(nèi)部電流環(huán)路。電流產(chǎn)生時，處理流程便轉(zhuǎn)移到計算誤差的步驟1304。
在計算誤差的步驟1304中，測量輸出信號AVbemf和產(chǎn)生一個零反饋信號所需要的電壓即誤差補償信號，對于預定的電流該電壓是確定的。然后該誤差補償信號轉(zhuǎn)換成為一個數(shù)字值，所以當數(shù)模轉(zhuǎn)換器1163處理該數(shù)字值時，信號DVbemf具有誤差補償信號的級別。
在確定誤差信號的正確的數(shù)字值時，該預定的電流和其數(shù)字值被存儲起來，以在存儲數(shù)據(jù)的步驟1305中使用。存儲數(shù)據(jù)的步驟1304完成后，轉(zhuǎn)移到附加電流檢查步驟1306。在實施例中，產(chǎn)生了5個電流，-33mA，0mA，33mA，66mA和130mA。如果所有這些電流被處理了，則由步驟1306轉(zhuǎn)移到執(zhí)行磁頭的步驟1307，否則，轉(zhuǎn)移到產(chǎn)生電流的步驟1302，其中產(chǎn)生下一個電流，且重復由步驟1303到1306的過程。一般，這個校準步驟在大約50毫秒后執(zhí)行。
在執(zhí)行磁頭的步驟1307中，數(shù)字補償器1132接收到數(shù)字制動器電流且使用校準步驟1300中產(chǎn)生的分段式線性曲線對于給定的輸入信號產(chǎn)生一個模仿誤差補償信號。該模仿誤差補償信號被提供到數(shù)模轉(zhuǎn)換器1163，接著該數(shù)模轉(zhuǎn)換器1163產(chǎn)生信號DVbemf。因此，該產(chǎn)生的表是在磁頭工作間用來跟蹤模仿輸出信號的分段式線性函數(shù)，這樣便可以正確地控制速度。在本實施例中，線性插補用在查詢表內(nèi)對給定的輸入信號產(chǎn)生對應的模仿誤差補償信號。這個步驟由磁盤驅(qū)動器的微處理器執(zhí)行。
請參閱圖14，該圖是本實用新型的第四實施例。速控制動器系統(tǒng)1400包括一個速度控制反饋環(huán)路1430，該環(huán)路1430包括一模擬速度反饋評估器1175即一模仿信號產(chǎn)生器，一模數(shù)轉(zhuǎn)換器1422和一單元1433，該單元1433具有一與數(shù)字速度環(huán)路補償器1476即一模仿跟隨器并聯(lián)的傳輸函數(shù)H1(z)。而且，為了方便，不包括開關(guān)從工作狀態(tài)到校準狀態(tài)。但可參閱圖10所示的實施例，熟悉此技術(shù)的人能將正確的開關(guān)包括進來而執(zhí)行校準步驟1500。
速度控制制動器系統(tǒng)1400在加法器1401的正輸入端接收到一數(shù)字信號ωref，該信號ωref是由磁盤驅(qū)動器的微處理器以傳統(tǒng)的方式產(chǎn)生的。模擬速度評估器1175產(chǎn)生一個模擬電壓AVbemf且提供到模數(shù)轉(zhuǎn)換器1442。轉(zhuǎn)換器1442將模擬信號AVbemf數(shù)字化，且將結(jié)果提供到單元1433中的傳輸函數(shù)H1(z)。該單元1433的數(shù)字輸出信號被提供到加法器1401的負輸入端，同時，數(shù)字速度反饋補償器1476在加法器1401的第二個負輸入端產(chǎn)生一個數(shù)字電壓DVb。
來自加法器的輸出信號在單元1402中被傳輸函數(shù)G1(z)處理，且該處理結(jié)果即制動器數(shù)字電壓被提供到數(shù)模轉(zhuǎn)換器1421。來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器1421的模擬輸出電壓提供到制動器1110。在制動器1110內(nèi)，節(jié)點1103和1107、單元1105、1106、1108和1109與上文中關(guān)于圖11所描述的相同。
制動器電壓Vact(t)和制動器電流iact(t)反饋到模擬速度評估器1175，1175產(chǎn)生信號AVbemf，與上文中關(guān)于圖12所描述的相同。制動器電流iact(t)也提供到數(shù)字速度反饋補償器1476中的數(shù)字補償器1423。
數(shù)字補償器1432響應數(shù)字電流而利用存儲的查詢表產(chǎn)生一模型誤差補償信號。該模仿誤差補償信號是來自數(shù)字速度反饋補償器1476的輸出信號。該查詢表的產(chǎn)生以下有更完整的解釋。
請參閱圖15，該圖是產(chǎn)生傳輸函數(shù)的處理流程表，即模仿跟隨器的查詢表。在本實施例中，模仿跟隨器的校準步驟1500在每次磁頭載入工作前執(zhí)行更為適宜。
最初，校準流速計電路的步驟1501與校準流速計電路的步驟1302相同，且在此可一并描述。但是，步驟1501不象步驟1300那樣在磁頭環(huán)路內(nèi)，所以步驟1501不能在每次的磁頭載入前工作。
該校準流速計電路的步驟的布置可隨磁盤驅(qū)動器的工作變化。步驟1500在另一實施例中也能如步驟1300那樣使校準流速計電路在磁頭環(huán)中實現(xiàn)?？晒┻x擇的是該校準流速計電路步驟也能包括在磁頭環(huán)路內(nèi)，但是，只能在一定的磁盤驅(qū)動器的工作條件下執(zhí)行。重要的是要考慮制動器系統(tǒng)的工作條件的變化影響流速計電路的工作，而用足夠的頻率重新校準流速計電路。
在磁盤驅(qū)動器的工作中，本實用新型的處理流程停留在載入檢查步驟1502直到磁頭載入工作初始化。在磁頭載入操作初始化工作中，處理流程由步驟1502轉(zhuǎn)移到輸出電流的步驟1503。
在輸出電流步驟1503中，輸出一預定的電流，且該制動器保持靜止。當電流產(chǎn)生時，如以上所述，處理流程轉(zhuǎn)移到讀取誤差的步驟1504。
在讀取誤差的步驟1504中，讀取單元1433中的傳輸函數(shù)H1(z)的輸出信號且讀取轉(zhuǎn)換器1423中的數(shù)字化電流。該傳輸函數(shù)H1(z)的輸出信號該為零，所以讀取的信號是校準步驟1300中的誤差信號。因此，在校準步驟1500中該執(zhí)行該校準所需要的時間和加熱制動器所需的時間更少。
讀取兩個數(shù)字值時，存儲該數(shù)字電流和該模仿補償信號以在存儲數(shù)據(jù)的步驟1505中使用。在完成存儲數(shù)據(jù)步驟1504時，處理流程轉(zhuǎn)移到附加電流檢查步驟1506。在實施例中，利用五個電流，即-33mA，0mA，33mA，66mA和130mA。如果所有這些電流被處理了，則處理流程由步驟1506轉(zhuǎn)移到執(zhí)行磁頭載入工作的步驟1507，否則，轉(zhuǎn)移到產(chǎn)生電流的步驟1503，其中產(chǎn)生下一個電流，且重復由步驟1503到1506的過程。
當五個電流的數(shù)據(jù)都被存儲了，一個電流對模仿誤差補償信號的分段式線性表被存儲在磁盤驅(qū)動器的處理器可訪問的內(nèi)存中。在執(zhí)行磁頭載入工作的步驟1507中，該磁盤驅(qū)動器的處理器使用線性插補的方法來產(chǎn)生模仿誤差補償信號。
例如，假定第一個電流，數(shù)字化電流Ii，在查詢表中的電流I2和I3間。模仿誤差補償信號H2與電流I2存儲在一起，模型誤差補償信號H3與電流I3存儲在一起。
因此，對于電流Ii產(chǎn)生一模型誤差補償信號ERROR(Ii)，使用存儲的數(shù)據(jù)執(zhí)行磁頭工作1508，即ERROR(Ii)＝I2+((H3-H2)/(I3-I2))*(Ii-I2)在本實施例中，模型誤差補償信號ERROR(Ii)為反饋信號DVb。
圖15的方法減少了圖13中的相關(guān)實施例的校準時間，沒有加熱引起電阻變化的制動器，且比圖13中的模擬方法更容易實現(xiàn)。
在本實用新型的多個實施例中，描述了一種可消除現(xiàn)有技術(shù)中的缺點的速度控制制動系統(tǒng)，可在正常和非正常工作下準確地再生反電動勢。本實用新型速度控制制動系統(tǒng)使用一模仿信號產(chǎn)生器再生反電動勢時使用非時變的參數(shù)建立的部分，和一模仿跟隨器產(chǎn)生一誤差補償信號以結(jié)合時變的磁盤驅(qū)動器的參數(shù)來為本實用新型速度控制制動系統(tǒng)提供能量。該模仿跟隨器可明顯地補償制程變量、老化和溫度等因素帶來的影響。
權(quán)利要求1.一種速度控制制動器系統(tǒng)，其特征在于該速度控制制動器系統(tǒng)包括一制動器信號線、一連接到該制動器信號線的模仿速度信號產(chǎn)生器和一連接到該制動器信號線的模仿跟隨器，其中該模仿速度信號產(chǎn)生器包括一反電動勢模仿信號產(chǎn)生器，該模仿速度信號產(chǎn)生器接收該制動器信號線上的信號作為輸入信號，且響應該信號產(chǎn)生一個模仿反饋信號；其中模仿跟隨器接收到該制動器信號線上的信號作為輸入信號，且響應該輸入信號產(chǎn)生一模仿誤差補償信號，當該模仿反饋信號與該模仿誤差補償信號結(jié)合時，便產(chǎn)生一用于該磁盤驅(qū)動器的控制中的反饋信號。
2.如權(quán)利要求1所述的速度控制制動器系統(tǒng)，其特征在于該模仿跟隨器進一步包括一數(shù)字模仿跟隨器。
3.如權(quán)利要求2所述的速度控制制動器系統(tǒng)，其特征在于該數(shù)字模仿跟隨器進一步包括一連接到該制動器信號的數(shù)字補償器。
4.如權(quán)利要求3所述的速度控制制動器系統(tǒng)，其特征在于該數(shù)字模仿跟隨器進一步包括一連接到該制動器信號線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，且該模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接到該數(shù)字補償器的輸入線。
5.如權(quán)利要求3所述的速度控制制動器系統(tǒng)，其特征在于該數(shù)字模仿跟隨器進一步包括一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接到數(shù)字補償器的輸入線，且連接到該速度控制制動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
專利摘要一種速度控制制動器系統(tǒng)，包括一制動器信號線、一連接到該制動器信號線的模仿速度信號產(chǎn)生器和一連接到該制動器信號線的模仿跟隨器，其中該模仿速度信號產(chǎn)生器包括一反電動勢模仿信號產(chǎn)生器，該模仿速度信號產(chǎn)生器接收該制動器信號線上的信號作為輸入信號，且響應該信號產(chǎn)生一個模仿反饋信號；其中模仿跟隨器接收該制動器信號線上的信號作為輸入信號，且響應該輸入信號產(chǎn)生一模仿誤差補償信號，當該模仿反饋信號與該模仿誤差補償信號結(jié)合時，便產(chǎn)生一用于該磁盤驅(qū)動器的控制中的反饋信號。
文檔編號G11B19/28GK2569287SQ0227254
公開日2003年8月27日 申請日期2002年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月14日
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