專利名稱：用于基于旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算磁盤驅(qū)動(dòng)器中的振動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ê拖到y(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及一種磁盤驅(qū)動(dòng)器，具體來說，涉及一種使用一種新穎的算法并使用一種旋轉(zhuǎn)速度傳感器將θ動(dòng)力產(chǎn)生的磁道位置錯(cuò)誤(TMR)減到最少的磁盤驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
隨著磁道密度不斷增長，振動(dòng)導(dǎo)致的磁道跟蹤誤差組件對磁盤驅(qū)動(dòng)器的操作顯得非常關(guān)鍵。在存在旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的情況下有效數(shù)據(jù)速率吞吐量降低。在高密度(例如，每英寸的磁道數(shù)(TPI)高)時(shí)，磁盤驅(qū)動(dòng)器的被稱為“θ動(dòng)力”的平面旋轉(zhuǎn)振動(dòng)(例如，θ坐標(biāo))會(huì)直接影響磁道位置錯(cuò)誤(TMR)組件。
從多個(gè)方面開發(fā)了對這種振動(dòng)的解決方案，從新的支架系統(tǒng)到復(fù)雜的傳感器和伺服算法。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都會(huì)對總的振動(dòng)環(huán)境產(chǎn)生影響。此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身也可能受到外部振動(dòng)激勵(lì)的影響。磁盤驅(qū)動(dòng)器中的磁頭定位精度容易受到自己產(chǎn)生的振動(dòng)和相鄰磁盤驅(qū)動(dòng)器或者附加到同一支架結(jié)構(gòu)的其他外圍設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)的影響。
當(dāng)前一代1.0”、2.5”和3.5”硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)是分別為在便攜和桌面/服務(wù)器環(huán)境中操作而設(shè)計(jì)的。為降低計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的成本和重量，制造商通常利用薄的構(gòu)件制造HDD支架。因此，計(jì)算機(jī)機(jī)身是一種容易受振動(dòng)影響的目標(biāo)。這樣的支架配置使磁盤驅(qū)動(dòng)器易受內(nèi)部或外部源引起的振動(dòng)的影響。帶有旋轉(zhuǎn)式傳動(dòng)器系統(tǒng)的HDD對其基板的平面旋轉(zhuǎn)振動(dòng)(RV)高度靈敏。
HDD中的磁頭定位伺服系統(tǒng)執(zhí)行三個(gè)關(guān)鍵任務(wù)。
首先，伺服系統(tǒng)在尋道模式下使用速度伺服系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)將磁頭向目標(biāo)的附近移動(dòng)。然后，它使用位置控制器以最少的穩(wěn)定時(shí)間將磁頭定位在目標(biāo)磁道上，而沒有積分項(xiàng)(例如，電容)。最后，伺服系統(tǒng)以比例--積分--微分型(PID)位置控制器進(jìn)入磁道跟蹤模式。
然而，在尋道模式下，減速扭矩前面的最大旋轉(zhuǎn)加速度扭矩是由基于音圈電機(jī)(VCM)的傳動(dòng)器給予的?；迳系膶?yīng)的反扭矩導(dǎo)致瞬時(shí)的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，可能會(huì)對讀寫磁頭的定位精度有害。然而，隨機(jī)振動(dòng)的存在會(huì)影響磁道跟蹤精度(對穩(wěn)定性能也會(huì)稍微產(chǎn)生一些影響)。在本發(fā)明之前，一直沒有合適的解決隨機(jī)振動(dòng)問題的方法，因此它對HDD傳動(dòng)器系統(tǒng)的磁道跟蹤精度產(chǎn)生重大的影響。
當(dāng)前的3.5”磁盤驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)達(dá)到了40kTPI，在2001年之后，它預(yù)計(jì)會(huì)超過50kTPI。在存在振動(dòng)干擾的情況下，提高磁道密度的主要障礙是磁頭定位精度不足。由于TPI呈指數(shù)速度增長，在磁道上定位讀取/寫入元件已經(jīng)成為主要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)要求連續(xù)的創(chuàng)新，以在越來越困難的工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
諸如主軸電機(jī)組件之類的機(jī)械部件不能達(dá)到很好的質(zhì)量平衡，在操作期間它們會(huì)產(chǎn)生諧波振動(dòng)。諧波振動(dòng)激勵(lì)會(huì)使整個(gè)HDD系統(tǒng)產(chǎn)生線性和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。當(dāng)沒有補(bǔ)償時(shí)，磁道間距的15％的磁道跟蹤誤差可能會(huì)磁盤驅(qū)動(dòng)器的“軟”和“硬”誤差率性能有害。由于這種內(nèi)部產(chǎn)生的周期振動(dòng)導(dǎo)致的定位誤差可以使用這里引用的美國專利No.5,608,586中說明的伺服方法加以解決。
通過使用特殊的沖擊與振動(dòng)隔離支架設(shè)計(jì)，由于內(nèi)部主軸強(qiáng)制產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)部件可以按照這里引用的美國專利No.5,400,196講述的方法減到最少。然而，如美國專利No.5,400,196所述的用于消除內(nèi)部主軸振動(dòng)的影響的支架設(shè)計(jì)仍會(huì)容易受到外部輸入振動(dòng)的影響。通過沿著滿足由日本專利No.2,565,637定義的特定條件集的多邊形配置隔離機(jī)架，在HDD上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的外振動(dòng)輸入可以減到最少。
在這里引用的美國專利No.6,122,139中，提出了使用輔助傳動(dòng)器通過產(chǎn)生反扭矩抵消該反力的方法。利用新穎的感應(yīng)和控制解決方案的HDD可以提供一種對隨機(jī)振動(dòng)問題的增強(qiáng)的解決方法。
通過配置雙PZT傳感器101、102，如圖1所示，和信號調(diào)節(jié)算法，傳統(tǒng)的系統(tǒng)100(例如，參見這里引用的A.Jinzenji et al.＂Acceleration feedforward control against rotational disturbance inhard disk drives，＂APMRC-Nov.6-8 2000，TA6-01-TA6-02；授予Sidman等人的美國專利No.5,426,545)顯示了對隨機(jī)振動(dòng)的前饋解決方案。沒有其他創(chuàng)新，PZT傳感器101、102本身不會(huì)產(chǎn)生高質(zhì)量輸出。圖1還說明了前饋補(bǔ)償器103和傳統(tǒng)的伺服104。
如圖2A-2C所示，這里引用的美國專利N0.5,721,457，顯示了磁盤驅(qū)動(dòng)器中的雙PZT配置201、202，其中利用磁盤驅(qū)動(dòng)器的質(zhì)量和慣性作為振動(dòng)體以很大的靈敏度測量角加速度和線性加速度。
即，圖2(a)說明了磁頭磁盤組件200，圖2(b)比較詳細(xì)地說明了用于測量加速度的壓電應(yīng)變傳感器201、202，圖2(c)說明了遭受沖擊和振動(dòng)的用戶框架204上的磁頭磁盤組件200，具有PZT201、202，向組件205提供角加速度和線性加速度輸入，從而產(chǎn)生禁止寫入信號。
使用PZT的另一個(gè)挑戰(zhàn)是它們對沿著多個(gè)軸的應(yīng)力敏感，因此，它們還響應(yīng)除θ動(dòng)力之外的振動(dòng)輸入。
為產(chǎn)生100-1000Hz范圍內(nèi)的高保真度信號，PZT配置的大小必須比較大，這樣的設(shè)計(jì)不與磁盤驅(qū)動(dòng)器中的電卡高度和制造要求兼容。另一方面，減少PZT量會(huì)產(chǎn)生比較差的信號質(zhì)量(即，特別是低頻范圍(～100Hz)內(nèi)的信號漂移不容易得到穩(wěn)定)。
本發(fā)明的發(fā)明人的基于測量的體驗(yàn)是信號穩(wěn)定性和噪聲在使用小型PZT配置中的主要問題。PZT信號中的突然漂移可能導(dǎo)致人們所不希望的寫入中止?fàn)顩r。使用PZT進(jìn)一步使匹配單獨(dú)的PZT增益和熱敏度的問題復(fù)雜化。通過提供新型機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以沿著期望的方向提高，沿著其余的方向最大限度地降低PZT的靈敏度。然而，這一要求使應(yīng)用于磁盤驅(qū)動(dòng)器的傳感器的成本非常昂貴。
另一種方法使用電容感應(yīng)微型機(jī)械設(shè)備(例如，參見C.Hemden，“Vibration cancellation using rotational accelerometer feedforwardin HDDs，”Data Storage，November，2000，pp.22-28)，該方法試圖產(chǎn)生質(zhì)量θ加速度傳感器。然而，傳感器大小、帶寬和成本被認(rèn)為是微型電動(dòng)機(jī)械傳感器(MEMS)的局限性。
如此，傳統(tǒng)的方法和系統(tǒng)沒有能力適當(dāng)?shù)靥幚黼S機(jī)振動(dòng)問題，因此它對HDD傳動(dòng)器系統(tǒng)的磁道跟蹤精度產(chǎn)生重大的影響。此外，一直沒有已知的方法或系統(tǒng)用于借助于使用旋轉(zhuǎn)速度傳感器的算法最大限度地降低θ動(dòng)力產(chǎn)生的磁道位置錯(cuò)誤誤差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于傳統(tǒng)的方法和結(jié)構(gòu)的上述及其他問題、缺點(diǎn)和缺陷，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種方法和結(jié)構(gòu)，以便解決隨機(jī)振動(dòng)問題，消除它對HDD傳動(dòng)器系統(tǒng)的磁道跟蹤精度產(chǎn)生的重大影響。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是借助于使用旋轉(zhuǎn)速度傳感器的算法最大限度地降低θ動(dòng)力產(chǎn)生的TMR誤差。
在本發(fā)明的第一方面，一種受到線性振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的磁盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)，包括一個(gè)獨(dú)立傳感裝置，用于感應(yīng)預(yù)先確定的頻率范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度分量；以及最佳濾波器組合，用于從獨(dú)立傳感裝置接收輸出。
在本發(fā)明的第二方面，磁盤驅(qū)動(dòng)器中的振動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒?，包括在中頻范圍內(nèi)提取速度分量；以及產(chǎn)生減少磁道跟蹤定位誤差的控制信號。
在本發(fā)明的第三方面，一種測量具有基板的磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的振動(dòng)的方法，包括導(dǎo)出從傳感器發(fā)出的反-電動(dòng)勢(EMF)電壓，該傳感器提供與傳感器的基板的角速度分量成正比的反-EMF。
在本發(fā)明的第三方面，一種測量具有基板的磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的振動(dòng)的方法，包括導(dǎo)出從傳感器發(fā)出的反-電動(dòng)勢(EMF)電壓，該傳感器提供與傳感器的基板的角速度分量成正比的反-EMF。
在本發(fā)明的第四方面，一種磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括主音圈電機(jī)，以及反-電動(dòng)勢(EMF)傳感器，該傳感器可圍繞一個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，基本上對線性振動(dòng)不敏感，有選擇地共享所說的主音圈電機(jī)(VCM)的磁通。
通過本發(fā)明，已經(jīng)認(rèn)識到，磁盤驅(qū)動(dòng)器的基板會(huì)沿著三個(gè)線性(X、Y、Z)和三個(gè)角(Ф、Ψ、θ)坐標(biāo)發(fā)生剛體運(yùn)動(dòng)。θ平面中的基板的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)由于磁盤驅(qū)動(dòng)器中可用的有限的伺服反饋增益導(dǎo)致跟蹤誤差。
通過由單個(gè)集成磁性電動(dòng)勢(EMF)傳感器感應(yīng)基板的角速度以及由限帶微分器(BLDIF)修改感應(yīng)到的速度，提供了一種前饋控制算法以大大地減少跟蹤誤差。
與使用基于壓電(PZT)傳感器的加速度前饋解決方案的傳統(tǒng)的系統(tǒng)對比，本發(fā)明的磁性速度感應(yīng)不容易產(chǎn)生人們所不希望的諸如HDD上的線性振動(dòng)之類的振動(dòng)拾振。
此外，由于傳感器是在幾乎無電流的電壓感應(yīng)模式下操作的，因此信號調(diào)節(jié)要求不十分嚴(yán)格，也不容易受熱誘導(dǎo)阻力變化的影響，與基于電荷發(fā)生的PZT傳感器方法相比，價(jià)格也不是十分昂貴。
如此，本發(fā)明的基于旋轉(zhuǎn)振動(dòng)(RV)速度的伺服補(bǔ)償法優(yōu)于傳統(tǒng)的配置。


通過參考附圖，從下面對本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例的詳細(xì)說明中可以更好地理解上述及其他目的、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1說明了傳統(tǒng)的配置中的使用PZT傳感器101、102的加速度前饋控制；圖2(a)-2(c)說明了在傳統(tǒng)的配置中使用雙PZT傳感器201、202檢測角加速度；圖3說明了磁盤驅(qū)動(dòng)器300中的反電動(dòng)勢(EMF)感應(yīng)配置和前饋回路(算法)；圖4(a)-4(d)分別說明了圖3的前饋回路(算法)的元件，包括高通濾波(圖4(a))、低通濾波(圖4(b))、限帶微分操作(4(c))，以及圖4(a)-4(c)的復(fù)合傳輸函數(shù)(圖4(d))；圖5說明了用于評估RV控制器和傳感器的優(yōu)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備；圖6(a)-6(b)說明了基于限帶微分器的RV控制器的測量的傳輸函數(shù)；圖7(a)-7(b)說明了反EMF傳感器的測量的傳輸函數(shù)(輸入＝RV加速度，輸出＝反EMF)；圖8說明了在各種控制條件下到位置誤差信號(PES)的輸入RV加速度的測量的傳輸函數(shù)；圖9(a)-9(b)分別說明了輸入RV的頻譜和PES的對應(yīng)的性能(1-σ)；圖10(a)-10(b)說明對應(yīng)于每個(gè)控制和感應(yīng)配置的PES的頻譜；圖11(a)-11(c)說明了在固定頻率下對正弦激勵(lì)的響應(yīng)，具體來說，圖11(a)說明了正弦扭轉(zhuǎn)振動(dòng)輸入，圖11(b)說明了傳統(tǒng)的磁道跟蹤，圖11(c)說明了速度感應(yīng)磁道跟蹤；圖12說明了根據(jù)本發(fā)明的RV速度前饋算法的結(jié)構(gòu)；圖13說明了作為一種反-EMF發(fā)生器的主傳動(dòng)器音圈電機(jī)(VCM)；以及圖14(a)-14(d)說明了瞬時(shí)振動(dòng)模式對傳統(tǒng)的PZT傳感器的響應(yīng)的影響(圖14(a))以及對用于本發(fā)明的速度傳感器的影響(圖14(b))，以及沒有前饋補(bǔ)償?shù)膶?yīng)傳動(dòng)器位置誤差以及在一段時(shí)間內(nèi)的位置誤差信號(PES)(圖14(c))，以及具有前饋補(bǔ)償?shù)腜ES的改善(圖14(d))。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在請參看附圖，具體來說參看圖3-14(d)，它們顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法和結(jié)構(gòu)的優(yōu)選的實(shí)施例。
優(yōu)選的實(shí)施例請看圖3，磁盤驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)器在尋道期間產(chǎn)生反扭矩。在有多個(gè)以陣列形式排列的驅(qū)動(dòng)器的計(jì)算機(jī)配置中，驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的多個(gè)反力產(chǎn)生了振動(dòng)譜。
振動(dòng)(例如，線性和旋轉(zhuǎn))譜的形式和大小是系統(tǒng)特定的，但它傾向于是限帶功率譜，與有限數(shù)量的諧波交替。基板振動(dòng)，特別是沿著X、Y和Z附近(例如，坐標(biāo)θ)的振動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生TMR。
如上所述，對TMR的主要影響來自θ動(dòng)力。傳動(dòng)器質(zhì)量不平衡通過由傳動(dòng)器支點(diǎn)的線性振動(dòng)產(chǎn)生的扭矩干擾對TMR產(chǎn)生影響，但名義上不平衡量是微不足道的。
主軸電機(jī)軸承的適應(yīng)性還可能會(huì)由于其旋轉(zhuǎn)軸的X、Y振動(dòng)產(chǎn)生人們所不希望的TMR。主軸軸承組件預(yù)計(jì)在流體動(dòng)力軸承而不是滾珠軸承的情況下變得更壞。
本發(fā)明力圖使用基于旋轉(zhuǎn)振動(dòng)速度的傳感器最大限度地降低θ動(dòng)力產(chǎn)生的TMR誤差。旋轉(zhuǎn)敏感的反EMF傳感器300用于開發(fā)和顯示如圖3(a)所示的算法的有效性。(值得注意的是，使這樣的傳感器在低成本磁盤驅(qū)動(dòng)器中可行的所需要的創(chuàng)新在這里引用的上述待審批的美國專利申請No.10/_,_中進(jìn)行了闡述。)術(shù)語“反饋”和“前饋”指的是在控制系統(tǒng)領(lǐng)域已知的一般原理。傳統(tǒng)的系統(tǒng)(例如，如美國專利No.5,400,196和日本專利No.2,565,637中說明的)使用了一種前饋方法，在該方法中，測量基板的角加速度，并將同一角加速度應(yīng)用于傳動(dòng)器臂，以減少或消除對應(yīng)的TMR分量。測量的RV加速度由增益參數(shù)修改(并借助于噪聲消減過程)，并應(yīng)用于VCM傳動(dòng)器。
如此，為實(shí)現(xiàn)一種解決方案，需要一種優(yōu)質(zhì)RV加速度感應(yīng)技術(shù)。所使用的算法本身只不過是一種增益調(diào)整操作。盡管如此，由于信號調(diào)節(jié)需要，可以進(jìn)行一些創(chuàng)新，以增強(qiáng)前饋算法，例如，在信號噪聲減少領(lǐng)域。
優(yōu)選情況下，本發(fā)明使用基于反EMF的RV速度傳感器，這種傳感器易于開發(fā)，并且制造起來價(jià)格也不是十分昂貴。本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識到，如果可以發(fā)現(xiàn)一種采用RV速度傳感器的算法(例如，方法)，加速度傳感器引起的任何局限性都可以消除。
可以使用在設(shè)計(jì)磁盤驅(qū)動(dòng)器主VCM傳動(dòng)器方面的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)只對沿著θ坐標(biāo)的角運(yùn)動(dòng)敏感的速度傳感器。因此，在本發(fā)明中追求一種算法解決方案(例如，假設(shè)反EMF傳感器等等可用)。
工業(yè)級的計(jì)算機(jī)外殼在大約100到大約1000Hz范圍內(nèi)常常具有產(chǎn)生共振的TMR。存儲器工業(yè)的趨勢是生產(chǎn)具有不超過10ms的完全尋道時(shí)間和小于5ms 1/3尋道時(shí)間的磁盤驅(qū)動(dòng)器。這種特征趨勢暗示，隨機(jī)激勵(lì)頻率預(yù)計(jì)不會(huì)低于100Hz。在最高頻譜上，1ms的單磁道尋道對應(yīng)于1kHz(尋道脈沖的強(qiáng)度沒有完全尋道的尋道脈沖強(qiáng)度大。)因此，計(jì)算機(jī)機(jī)身上的任一點(diǎn)上的隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)被限制在大約100Hz到大約1kHz之間。諸如風(fēng)扇之類的冷卻系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生60Hz振動(dòng)，該振動(dòng)由傳統(tǒng)的伺服環(huán)路處理。因此，最壞情況的激勵(lì)可能在100-1000Hz范圍之內(nèi)，由于1/3或較短的尋道長度很可能事件在大約200-800Hz范圍內(nèi)發(fā)生。
因此，本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種在其前饋模式中有效的算法(例如，優(yōu)選情況下在100-1000Hz范圍內(nèi))。算法解決方案不必在較低的(＜100Hz)和較高頻率(＞1000Hz)范圍內(nèi)有效的實(shí)現(xiàn)使基于RV速度的算法解決方案在HDD的情況下可行。這種非明顯的要求促進(jìn)了在現(xiàn)實(shí)中可實(shí)現(xiàn)的解決方案。對本發(fā)明中的中間頻帶的任何引用都對應(yīng)于100-1000Hz。
如圖3的磁盤系統(tǒng)300所示，基板301的RV速度由反EMF傳感器302進(jìn)行測量，傳感器302產(chǎn)生的電壓可以放大(例如，通過高增益放大器351)和數(shù)字化(例如，通過數(shù)字限帶微分器352)，以便內(nèi)部算法可以對其進(jìn)行操作。還顯示了傳統(tǒng)的伺服353，用于接收位置誤差信號(PES)，并耦合到放大器(積分器)354。
值得注意的是，圖3的傳感器配置的結(jié)構(gòu)僅僅是示范性的，本發(fā)明不僅限制此。
如此，圖3的結(jié)構(gòu)考慮了(并試圖克服)測量/感應(yīng)角加速度可能會(huì)十分昂貴，并且有時(shí)不適當(dāng)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)可能不僅采取平面運(yùn)動(dòng)的形式，而且可能同時(shí)采取沿著許多坐標(biāo)進(jìn)行線性振動(dòng)的形式。因此，使用傳統(tǒng)的PZT傳感器可能會(huì)發(fā)生交互耦合。
發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，傳統(tǒng)的PZT傳感器具有這樣的問題，并用反-EMF傳感器開發(fā)了這里說明的方法，該傳感器采用與PZT傳感器不同的工作原理進(jìn)行工作。發(fā)明的反-EMF傳感器的結(jié)構(gòu)在上述待審批的美國專利申請No.10/_,_中進(jìn)行了描述。
值得注意的是，雖然反-EMF傳感器的結(jié)構(gòu)和在磁場中移動(dòng)線圈以及拾取反-EMF(例如，基本物理學(xué)原理)是人所共知的，但是一直沒有已知的使用反-EMF傳感器檢測磁盤驅(qū)動(dòng)器中的角運(yùn)動(dòng)/加速度的方法。
如此，對于本申請/問題(例如，檢測磁盤驅(qū)動(dòng)器中的旋轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng))應(yīng)用反-EMF是新穎而獨(dú)特的。實(shí)際上，傳動(dòng)器本身圍繞一個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，如果一個(gè)人移動(dòng)傳動(dòng)器，并使用電壓表，將會(huì)產(chǎn)生電壓信號。然而，從傳動(dòng)器的固定點(diǎn)在這樣的模式下沒有使用這樣的配置(或以前使用)。如待審批的申請所描述，反-EMF傳感器可以包括用于反EMF感應(yīng)的線圈、用于產(chǎn)生氣隙磁通的磁鐵、低摩擦樞軸、平衡塊等等。
現(xiàn)在回到圖4(a)-4(d)的圖表，這些圖顯示了如何通過系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)成方法/算法，具體來說，基于對磁盤驅(qū)動(dòng)器中的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的了解，由于傳統(tǒng)的伺服在處理這些頻率的誤差或振動(dòng)時(shí)具有充分的增益或能力，較低頻率(例如，低于某一頻率，如25Hz)的組件不是所考慮的。
因此，由于較低頻帶和較高頻帶對于振動(dòng)解決方案不是特別關(guān)鍵，使用了高通(HP)濾波器(例如，如圖4(a)中的圖表所示)，以及低通(LP)濾波器(例如，如圖4(b)中的圖表所示)準(zhǔn)備數(shù)字化電壓信號，以便用于進(jìn)一步處理。優(yōu)選情況下，濾波器是具有25Hz(對于高通(HP))和7kHz(對于低通(LP))的第二階類型濾波函數(shù)。如此，信號被連續(xù)地傳遞到高通濾波器，然后傳遞到低通濾波器。
接下來修改LP/HP濾波器系統(tǒng)的輸出，以提取“等效加速度”信息。然而，測量的反-EMF信號的純微分可能要在較高頻率(～＞5kHz)產(chǎn)生高噪聲電平。理想的微分器的傳輸函數(shù)將在頻率域內(nèi)具有90度相和20 dB每十進(jìn)制增益依賴。
然而，這樣的微分器將在高頻帶嚴(yán)重放大傳感器噪聲，從而對磁頭定位傳動(dòng)器產(chǎn)生人們所不希望的干擾。因此，有一種產(chǎn)生最優(yōu)的微分操作的算法是關(guān)鍵的。
在中頻范圍內(nèi)提供微分函數(shù)的一種限帶微分器(例如，如圖3所示的352)是發(fā)明的算法的目標(biāo)。通過選擇以15Hz作為其“零”和7.5kHz作為其“極”的一階濾波器，設(shè)計(jì)一種有效限帶微分器352，其特性在圖4(c)中的圖表中顯示。
對于手頭的情況，限帶微分避免了1kHz和7kHz范圍內(nèi)的微分，以避免由振動(dòng)導(dǎo)致的頻率產(chǎn)生的噪聲放大(從而降低信號)等等，從而導(dǎo)致誤差。
相反，為在300Hz和1kHz之間達(dá)到等效微分過程，然后微分將意味著限帶微分器(圖4(c)的上圖)產(chǎn)生的輸出信號的90相，然后如圖4(c)的下框所示(例如，代表相圖)，然后低于100Hz的相顯示為在20和60度之間，并上升到80度，然后漸近上升到90度。然而，高頻信號是有限的，如此在高頻(例如，8-9kHz)下降到0度相。
如此，希望在100-1000Hz范圍內(nèi)提供有意義的微分器(例如，其他地方的每一處信號被實(shí)際破壞，由于相變并通過執(zhí)行高低通濾波限制信號的振幅，從而其他地方的每一處信號正在被扭曲)。
圖4(d)說明了圖4(a)-4(c)中的高通、低通和限帶微分操作的結(jié)果(頻譜)。從圖中可以看出，在100 Hz顯示了90度左右的相，而在1000Hz左右相稍微低于80度。如此，在±10度相位提前內(nèi)，本發(fā)明可以達(dá)到其希望的Hz范圍(例如，100到大約1000Hz)。因此，在90度左右相時(shí)可以用足夠的相位提前獲得足夠的微分操作。
如此，可以看出，中頻帶中的相位提前在75和95度之間。在中頻范圍之外，相要求被發(fā)明的算法違犯。然而，預(yù)期的RV頻譜不需要超出此范圍之外的算法有效性。25-Hz HP濾波器刪除較低頻率的信號中的漂移，但LP頻率的選擇可以具有一定的靈活性，具體情況取決于所使用的傳感器系統(tǒng)。此外，對于LP頻率，相同的參數(shù)也適用。
值得注意的是，本發(fā)明的主要特點(diǎn)是，如圖4(a)-4(d)所示，高通和低通濾波器優(yōu)選情況下都是二階濾波器塊，而限帶微分器優(yōu)選情況下是一階濾波器塊。
如此，三個(gè)塊可以由三個(gè)分離的濾波級來實(shí)現(xiàn)。或者，三級可以合并成一階(例如，第五階多項(xiàng)式)塊。如果三級合乎需要，則可以使用HP、LP和BLDIF的任何組合，只要級的組合相當(dāng)于第5階。需要進(jìn)一步指出的是，如果不希望任何高通濾波器(或低通濾波器)，那么可以使用第4階塊和第1階塊。
盡管如上所述，需要進(jìn)一步指出的是，多項(xiàng)式優(yōu)選情況下具有圖4(d)的形狀，最佳地實(shí)現(xiàn)了第5階濾波器，也可能由稍低或稍高階的模型來實(shí)現(xiàn)。即，模型可以適于具有稍低或稍高階的圖4(d)的圖表的形狀，仍然可以達(dá)到相同級別的功能。
下文討論了濾波器彼此之間是如何排列的，以及應(yīng)該如何選擇濾波級的采樣率。為管理數(shù)字濾波器的實(shí)施例，也許需要選擇不同于傳統(tǒng)的控制器的采樣率。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)500的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置的示意圖。環(huán)狀平臺包括由電流驅(qū)動(dòng)器502/臺-傳動(dòng)器系統(tǒng)(例如，臺-傳動(dòng)器未顯示)驅(qū)動(dòng)的RV臺501。正在進(jìn)行評估的HDD 503安裝在臺501上，其基板面朝上，以便可以對驅(qū)動(dòng)器電子設(shè)備進(jìn)行訪問。
如圖5所示，磁頭信號(未引用)是從電子設(shè)備504中提取的，所需要的PES通過定制的PES解碼電路504進(jìn)行解碼。
為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，HDD 503的板上的控制器被禁用，外部信號處理系統(tǒng)被用作控制器。外部控制器在磁道跟蹤模式下實(shí)現(xiàn)了類似于傳統(tǒng)的PID的控制器。顯示了傳統(tǒng)的伺服510，用于向放大器511提供輸入。信號C代表誤差信號，表示磁頭和磁道之間的誤差。
數(shù)字限帶微分器507向放大器511提供另一個(gè)輸入，放大器511執(zhí)行比較，然后向VCM/傳動(dòng)器(未引用)提供驅(qū)動(dòng)信號。
制造一個(gè)反EMF傳感器505(例如，類似于圖3(a)中顯示的302)，并安裝在臺501上，遠(yuǎn)離RV臺501的旋轉(zhuǎn)中心(圓周中心)，由于RV而產(chǎn)生的電壓被高增益(～1000)電路506放大。
RV反-EMF輸出被通過高增益放大器506饋送到實(shí)現(xiàn)了限帶微分器507的數(shù)字信號處理系統(tǒng)(例如，與實(shí)現(xiàn)磁道跟蹤控制器的系統(tǒng)相同)。
為設(shè)置振動(dòng)感應(yīng)的引用，使用了單個(gè)、高質(zhì)量PZT加速度計(jì)508，該加速度計(jì)通過放大器512提供信號。
動(dòng)態(tài)信號分析儀(例如，DSA)509提供了傳輸函數(shù)測量功能。各種信號點(diǎn)(A、B、C和D)連接到DSA 509以便對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。即，可以檢查傳輸函數(shù)的各種形式，如檢查信號C與信號D的比率、信號B與信號A的比率等等。
圖6(a)-6(b)顯示了基于RV速度傳感器的控制器的測量的傳輸函數(shù)(例如，在頻率域中B點(diǎn)與A點(diǎn)的比率)。同樣，控制器對應(yīng)于圖4(d)的圖表的計(jì)算的傳輸函數(shù)(多項(xiàng)式)(例如，圖4(d)的上下圖表)。
如果v(n)是控制器的輸入(例如，圖5的點(diǎn)A)，y(n)是控制器的輸出(例如，圖5的點(diǎn)B)，則此實(shí)施例的有效時(shí)間域計(jì)算(例如，第五階多項(xiàng)式)如下y(n)＝k1 v(n)+k2 v(n-1)+k3 v(n-2)+k4 v(n-3)+k5 v(n-4)-k6 y(n-1)-k7 y(n-2)-k8 y(n-3)-k9 y(n-4)，其中n，n-1....對應(yīng)于相應(yīng)的變量的時(shí)間延遲樣本，k1，...k9對應(yīng)于被選定以產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的期望特性的增益。
增益一般來說是恒定的，但可以更新以增強(qiáng)算法有效性，具體情況取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特性或振動(dòng)環(huán)境。
上述方程式是HP、LP和BLDIF濾波器的復(fù)合等價(jià)物。在具有浮點(diǎn)浮點(diǎn)運(yùn)算的HDD系統(tǒng)中，此方程式可以直接實(shí)現(xiàn)。在HDD具有小功率、整數(shù)運(yùn)算處理器的情況下，也許需要使每一個(gè)濾波函數(shù)作為獨(dú)立的信號處理塊，如下面所討論的。
圖7(a)和7(b)顯示了在實(shí)現(xiàn)RV控制器算法(例如，反映輸出的點(diǎn)A的信號和反映輸入的點(diǎn)D的信號的比率)中使用的反EMF傳感器的測量的傳輸函數(shù)(例如，圖5中的505)。如此，角加速度上的速度是在頻率域上測量的。
輸出是反EMF傳感器505的電壓(在放大之后)，輸入是對應(yīng)于應(yīng)用于傳感器505的旋轉(zhuǎn)加速度的電壓，如安裝在RV臺(例如，圖5中的501)上的高質(zhì)量線性加速度計(jì)508所測量的。
可以觀察到，在大約低于40 Hz的頻率，傳感器特性由樞軸剛性支配。在大約40Hz以外，傳感器的特性由其慣性支配。
圖7(b)中顯示的相位特性顯示了樞軸導(dǎo)致的阻尼的影響。理想情況下，傳感器將提供90度的相滯，并帶有20dB/十進(jìn)制大小下降，才能提取它安裝所在的平臺的旋轉(zhuǎn)速度。在100Hz到800Hz的中頻范圍內(nèi)，傳感器特性基本上而不是正好滿足此要求。如此，需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)評估以發(fā)現(xiàn)此傳感器/控制器配置的非明顯的潛力。
需要再次指出的是，對于本發(fā)明關(guān)系比較大的頻率范圍是大約100到大約1000Hz的范圍，如圖7(a)-7(b)所示。即，與本發(fā)明關(guān)系密切的大多數(shù)活動(dòng)都在此范圍內(nèi)。
例如，典型的磁盤外殼在大約100到大約1000Hz范圍內(nèi)將具有磁道位置錯(cuò)誤共振(TMR)。通常，5ms尋道(創(chuàng)建矩形脈沖5ms，是當(dāng)前平均尋道時(shí)間)對應(yīng)于200Hz，而10ms尋道對應(yīng)于100Hz。所使用的其他脈沖在1ms和3ms之間。2ms脈沖大約對應(yīng)于500Hz。通常，沒有小于1ms的尋道(例如，大約對應(yīng)于1KHz)。
如此，傳感器的有效部分在大約10-1000Hz范圍內(nèi)操作。同樣，利用發(fā)明的方法的本發(fā)明傳感器可以用作獨(dú)立的傳感器。
圖8顯示了在三種條件下RV對PES的影響。即，圖8顯示了輸出PES(例如，圖5中的信號C)與輸入RV(例如，PZT輸出測量的信號B)的比率。
傳統(tǒng)的情況801是沒有用于控制補(bǔ)償?shù)腞V加速度或速度感應(yīng)(例如，沒有前饋)的波形。如此，對于一個(gè)單位輸入G(例如，在100Hz、40dB)，位置誤差信號(PES-信號C)中的一個(gè)磁道寬度誤差等于256位。因此，100位大約等于磁道寬度的一半。如此，40dB(1G)等于傳統(tǒng)情況下的100位，傳統(tǒng)的伺服環(huán)路結(jié)構(gòu)不能補(bǔ)救該問題。
下一種情況802建立了具有高靈敏度PZT(例如，高成本、雙PZT傳感器)的最佳配置，其中PZT信號被LP和HP濾波并前饋到傳動(dòng)器。如此，性能比較好，如PZT-加速度解決方案所示，但成本很高，并且尺寸也增大。
如波形802所示的一種有趣的情況是基于RV速度的控制。可以觀察到，兩個(gè)傳感器產(chǎn)生了類似的振動(dòng)拒絕特性，但反-EMF傳感器(例如，如曲線803顯示)比基于PZT的控制產(chǎn)生較少的衰減(～8-10dB)。此外，反-EMF傳感器便宜得多，尺寸也小于PZT解決方案，并可以利用磁盤驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械部件內(nèi)的可用空間。
已發(fā)現(xiàn)，反-EMF傳感器設(shè)計(jì)可以經(jīng)過優(yōu)化，以產(chǎn)生可比得上最好的PZT系統(tǒng)的性能。事實(shí)上，基于反-EMF的配置在從150Hz向下的較低頻率產(chǎn)生增強(qiáng)的補(bǔ)償。根本上不同的感應(yīng)和控制結(jié)構(gòu)導(dǎo)致傳輸函數(shù)(TF)產(chǎn)生變化。TF可以使用擺動(dòng)正弦法獲得。
圖9(a)-9(b)顯示了由于隨機(jī)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的性能。圖9(a)顯示了用實(shí)驗(yàn)方法產(chǎn)生的隨機(jī)RV頻譜。頻譜特性是使用特別的可編程波形發(fā)生器產(chǎn)生的，它模仿了在服務(wù)器系統(tǒng)中觀察到的典型的RV特性。如圖所示，振動(dòng)譜在大約300到大約600Hz之間具有隆起，是在實(shí)驗(yàn)室中激勵(lì)一個(gè)臺產(chǎn)生的。
圖9(b)顯示了由于隨機(jī)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的性能，具體來說，顯示了輸入RV值為22.8r/s2的對應(yīng)的PES(1-δ)值。可以表明，在傳統(tǒng)的控制下，PES值四倍于21或22位(1-σ)。
對于基于RV速度-傳感器的控制，它下降到12或13-位(13dB)，對于靠近理想PZT(例如，對于高質(zhì)量、高成本雙PZT傳感器配置)，它進(jìn)一步改善到11位(11dB)。在沒有振動(dòng)的情況下，將觀察到6位(例如，在使用傳統(tǒng)的伺服配置的靜止?fàn)顟B(tài)下)。
圖10(a)顯示了PES的對應(yīng)的功率譜(例如，服務(wù)器隨機(jī)振動(dòng)PES頻譜)。可以看到從大約60Hz到1000Hz的基于RV傳感器的控制的有效性。
圖10(b)中顯示了350到525Hz之間定義的頻帶中的基于隨機(jī)RV的PES的細(xì)節(jié)。每一個(gè)配置(例如，傳統(tǒng)的、RV速度和PZT加速度)之間的PES功率密度的漸進(jìn)降低是可觀察到的。即，靜止的和補(bǔ)償?shù)闹g的拒絕顯示了200-300Hz范圍中的優(yōu)越性。此外，在“隆起”部分，顯示了振幅的降低(例如，關(guān)于1-σ值，參見圖9(b)中的隆起)。
圖11(a)-11(c)顯示了在有和沒有基于RV速度傳感器的控制器的情況下固定正弦RV激勵(lì)(例如，在18.6rad/s2時(shí)100HZ的正弦扭轉(zhuǎn)振動(dòng))的影響。圖11(a)顯示了接受振動(dòng)輸入并輸出信號的速度傳感器。
圖11(b)顯示了傳統(tǒng)的伺服磁道跟蹤，圖11(c)顯示了速度感應(yīng)磁道跟蹤(例如，用前饋)，通過這兩個(gè)圖之間的比較，可以觀察到PES振幅的大幅度降低。
圖12顯示了系統(tǒng)1200的實(shí)施例，該系統(tǒng)具有反-EMF傳感器1201和對應(yīng)的包括LP 1202、HP 1203和DIF 1204的濾波器序列。使用LP 1202作為第一級立即刪除了所有的高頻組件。采樣頻率f2可以等于傳統(tǒng)的控制器頻率f1，也可以不同。較高的采樣率可以降低中頻范圍中的失相。
然而，折衷方案是，HP和BLDIF濾波系數(shù)(A、B和C)可以隨著采樣率和轉(zhuǎn)角頻率(例如，對于BLDIF，15Hz，對于HP，25Hz)之間的差距變大而變大。大的系數(shù)難以對于具有有限的整數(shù)字長的過程發(fā)生。因此，選擇f2以符合實(shí)現(xiàn)約束的自由是重要的?？梢匝由爝x擇濾波頻率的必要性以包括在不同的頻率執(zhí)行每一個(gè)濾波HP、LP和BLDIF以滿足有限字長的局限性。
圖12中的后濾波增益“k”可以在振動(dòng)補(bǔ)償?shù)貌坏奖ＷC時(shí)用作開關(guān)(例如，“k＝0”是指沒有前饋控制)。在使用單個(gè)HDD的情況下，隨機(jī)振動(dòng)可能不太大，前饋操作可以被監(jiān)督控制器禁用，監(jiān)督控制器能夠讀取RV速度傳感器并設(shè)置增益k＝0。
圖12還顯示了模擬放大器1205、監(jiān)督控制器1206、磁道跟蹤器1207，以及各種采樣器1208A、1208B和1208C，加法電路1209、傳動(dòng)器電流驅(qū)動(dòng)器1210，以及傳動(dòng)器VCM 1211。
值得注意的是，圖12顯示，本發(fā)明可以用全模擬電子設(shè)備、全數(shù)字電子設(shè)備或模數(shù)設(shè)備組合來實(shí)現(xiàn)。數(shù)字電子設(shè)備更好，因?yàn)榭梢詫υO(shè)備進(jìn)行編程(例如，在制造之后)。
需要進(jìn)一步指出的是，圖12中的濾波的實(shí)施例僅僅是示范性的。即，如上所述，LP、HP和/或DIF的組合只不過是表示第五階多項(xiàng)式(例如，使用上面的方程式)濾波器1212的“黑箱”，那里的組件可以被認(rèn)為是低階濾波級1、級2和級3組件，如上所述。
對本發(fā)明的獨(dú)特和不明顯的方面，如上所述，已經(jīng)開發(fā)了基于從獨(dú)立的傳感器導(dǎo)出的反-EMF信號進(jìn)行工作的方法(算法)。值得注意的是，主傳動(dòng)器VCM還產(chǎn)生反-EMF，但易受磁道跟蹤控制活動(dòng)造成的污染的影響。通過智能電子設(shè)備，可以分離反-EMF(即，磁道跟蹤和RV)的兩個(gè)組件。如此，可以利用主傳動(dòng)器的反-EMF用于控制增大或RV估計(jì)。
圖13說明了其中主傳動(dòng)器反-EMF用于進(jìn)行RV控制的系統(tǒng)1300的一般配置。
在圖13中，反-EMF估計(jì)器1301以選擇的抽樣速率接收總傳動(dòng)器電流命令、磁道跟蹤電流命令和HDD溫度(如果傳感器1304可用)信息。此塊的輸出是對應(yīng)于基板1305和主傳動(dòng)器VCM 1306之間的相對運(yùn)動(dòng)的反-EMF的估計(jì)。BLDIF 1302和穩(wěn)定性補(bǔ)償器1303塊完成了此第二個(gè)反饋回路。還顯示了放大器1307和傳統(tǒng)的伺服1308。
可以表明，由于磁道跟蹤命令，傳動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)不應(yīng)該由此第二個(gè)控制回路(例如，通過組件1301、1302和1303)來抵消。值得注意的是，圖13中顯示的此方法的局限性是，從同一主VCM傳動(dòng)器導(dǎo)出的PES和反-EMF不是獨(dú)立的，使用反-EMF作為除傳統(tǒng)的反饋之外的第二個(gè)反饋回路可能會(huì)導(dǎo)致沖突控制甚至不穩(wěn)定性。然而，通過開發(fā)新算法，可以達(dá)到RV增強(qiáng)。
圖14(a)-14(d)說明了瞬時(shí)振動(dòng)模式對用于本發(fā)明的速度傳感器的響應(yīng)的影響。
具體來說，圖14(a)顯示了傳統(tǒng)的PZT傳感器的響應(yīng)，而圖14(b)顯示了根據(jù)本發(fā)明的速度傳感器的響應(yīng)。
此外，圖14(c)說明了沒有前饋補(bǔ)償?shù)膶?yīng)傳動(dòng)器位置誤差以及在一段時(shí)間內(nèi)的PES，而圖14(d)說明具有前饋補(bǔ)償?shù)腜ES的改善。
除上面描述的硬件/軟件環(huán)境之外，本發(fā)明的不同的方面包括用于執(zhí)行上述方法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法。作為示例，此方法可以在上述討論的特定環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。
這樣的方法可以通過操作計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，正如由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理裝置實(shí)現(xiàn)的，以執(zhí)行機(jī)器可讀的指令的序列。這些指令可以存在于各種類型的信號攜帶介質(zhì)中。
這種信號攜帶介質(zhì)可以包括，例如，包含在CPU內(nèi)的RAM，由快速訪問存儲器代表?；蛘撸噶钜部梢园硪粋€(gè)信號攜帶介質(zhì)內(nèi)，如磁性數(shù)據(jù)存儲磁盤，可由CPU直接或間接地訪問。
無論是包含在磁盤、計(jì)算機(jī)/CPU、還是在別處，指令都可以存儲在各種機(jī)器可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中，如DASD存儲(例如，傳統(tǒng)的“硬盤驅(qū)動(dòng)器”或RAID陣列)、磁帶、電子只讀存儲器(例如，ROM、EPROM或EEPROM)、光存儲設(shè)備(例如，CD-ROM、WORM、DVD、數(shù)字光帶等等。)、紙張“打孔”卡，或其他適當(dāng)?shù)男盘枖y帶介質(zhì)，包括諸如數(shù)字和模擬、通信鏈路和無線電之類的傳輸介質(zhì)。在本發(fā)明的說明性的實(shí)施例中，機(jī)器可讀的指令可以包含從諸如“C”之類的語言軟件目標(biāo)代碼。
雖然是以多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行描述的，那些精通本技術(shù)的人可以認(rèn)識到，在所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種受到線性振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的磁盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)，包括一個(gè)獨(dú)立傳感裝置，用于感應(yīng)預(yù)先確定的頻率范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度分量；以及最佳濾波器組合，用于從所述獨(dú)立傳感裝置接收輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)一步包括耦合到所述傳感裝置的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)(RV)速度控制器，所述傳感裝置包括反-電動(dòng)勢(EMF)傳感裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述RV控制器至少包括完整的數(shù)字電路和完整的模擬電路中的一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述最佳濾波器組合包括耦合到所述傳感裝置的高通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述最佳濾波器組合包括耦合到所述傳感裝置的低通濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述最佳濾波器組合包括耦合到所述傳感裝置的限制限帶微分器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述傳感裝置包括反-電動(dòng)勢(EMF)傳感裝置，其中，所述最佳濾波器組合包括耦合到所述反-EMF傳感裝置的高通(HP)濾波器；耦合到所述反-EMF傳感裝置的低通(LP)濾波器；以及耦合到所述反-EMF傳感裝置的限帶微分器(BLDIF)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，以彼此不同的頻率有選擇地對所述HP濾波器，所述LP濾波器和所述BLDIF進(jìn)行采樣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，只有在振動(dòng)級超過預(yù)先確定的限制的情況下才激活所述RV控制器，從而降低通過傳感器電路注入的不必要的電噪聲的電勢。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)一步包括RV速度傳感器，其特征在于，RV速度傳感器的靈敏度相對于線性振動(dòng)減到最少，輸出信號被當(dāng)做是由RV激勵(lì)產(chǎn)生的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，使用主要音圈電機(jī)(VCM)的反電動(dòng)勢(EMF)并考慮到所述主要VCM的反饋穩(wěn)定性。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述最佳濾波器組合具有第五階多項(xiàng)式。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述最佳濾波器組合包括一種濾波器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高通濾波器、低通濾波器和限帶微分器，它們具有所述第五階多項(xiàng)式。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，高通濾波器和低通濾波器都包含二級過濾塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述高通濾波器、所述低通濾波器和所述限帶微分器包含三個(gè)單獨(dú)的濾波級。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述高通濾波器、所述低通濾波器和所述限帶微分器被合并成一個(gè)整塊。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述整塊包括第五階多項(xiàng)式塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述獨(dú)立傳感裝置包括一個(gè)獨(dú)立的反-電動(dòng)勢(EMF)傳感裝置。
19.磁盤驅(qū)動(dòng)器中的一種振動(dòng)補(bǔ)償方法，包括在中頻范圍內(nèi)提取角速度分量；產(chǎn)生減少磁道跟蹤定位誤差的控制信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述角速度分量是從反電動(dòng)勢(EMF)傳感裝置提取的。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生限帶微分作用。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括執(zhí)行高低通濾波。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述中頻范圍包括大約100Hz到大約1000Hz的范圍。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，高通濾波、低通濾波，以及限帶微分是以不同的采樣率采樣的。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述磁盤驅(qū)動(dòng)器包括反電動(dòng)勢(EMF)傳感裝置，進(jìn)一步包括只有在振動(dòng)級超過預(yù)先確定的限制的情況下激活旋轉(zhuǎn)振動(dòng)(RV)速度控制器，從而降低通過所述反-EMF傳感裝置注入的不必要的電噪聲的電勢。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括將旋轉(zhuǎn)振動(dòng)(RV)速度傳感器相對于線性振動(dòng)的靈敏度減到最低并將所有輸出信號描述為由RV激勵(lì)產(chǎn)生的。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述磁盤驅(qū)動(dòng)器的主音圈電機(jī)(VCM)的反電動(dòng)勢(EMF)，同時(shí)考慮所述主VCM的反饋穩(wěn)定性。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括最佳地過濾所述提取的角速度分量。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述最佳地過濾使用第五階多項(xiàng)式。
30.一種測量具有基板的磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的振動(dòng)的方法，包括導(dǎo)出從傳感器發(fā)出的反-電動(dòng)勢(EMF)電壓，該傳感器提供與傳感器的基板的角速度分量成正比的反-EMF。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括放大傳感器的電壓以足夠進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換以構(gòu)成數(shù)字信號；以及向具有特定形狀的用于實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)式的結(jié)構(gòu)提供數(shù)字信號。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述多項(xiàng)式是作為許多低階濾波器實(shí)現(xiàn)的。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述低階濾波器至少包含高通濾波器、低通濾波器以及限帶微分器中的一個(gè)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述多項(xiàng)式是作為第五階多項(xiàng)式實(shí)現(xiàn)的。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述信號被依次傳遞到所述低通濾波器、所述高通濾波器，以及所述限帶微分器。
36.一種磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括主音圈電機(jī)；反-電動(dòng)勢(EMF)傳感器，該傳感器可圍繞一個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，基本上對線性振動(dòng)不敏感，有選擇地共享所述主音圈電機(jī)(VCM)的磁通；以及最佳濾波器組合，用于從所述反-EMF傳感器接收輸出。
37.一種信號攜帶介質(zhì)，可觸摸地體現(xiàn)可由數(shù)字處理裝置執(zhí)行的機(jī)器可讀的指令的程序，以執(zhí)行磁盤驅(qū)動(dòng)器中的振動(dòng)補(bǔ)償方法，所述方法包括在中頻范圍內(nèi)提取角速度分量；以及產(chǎn)生減少磁道跟蹤定位誤差的控制信號。
38.一種信號攜帶介質(zhì)，可觸摸地體現(xiàn)可由數(shù)字處理裝置執(zhí)行的機(jī)器可讀的指令的程序，以執(zhí)行測量具有基板的磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的振動(dòng)的方法，所述方法包括導(dǎo)出從傳感器發(fā)出的反-電動(dòng)勢(EMF)電壓，該傳感器提供與傳感器的基板的角速度分量成正比的反-EMF。
全文摘要
一種受到線性振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的磁盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)(和方法)，包括一個(gè)獨(dú)立傳感裝置，用于感應(yīng)預(yù)先確定的頻率范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速度分量；以及最佳濾波器組合，用于從傳感裝置接收輸出。
文檔編號G11B5/55GK1487503SQ03123918
公開日2004年4月7日 申請日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者斯瑞·M·斯瑞-嘉延塔, 鄧憲, 阿魯恩·莎瑪, 勲米田, 莎瑪, 斯瑞 M 斯瑞-嘉延塔 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司