專利名稱：磁盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于確定磁盤裝置的磁頭位置的定位控制裝置。
背景技術(shù)：
作為計(jì)算機(jī)的外部存儲(chǔ)裝置的磁盤裝置，其由磁頭追蹤旋轉(zhuǎn)著的磁盤面上的作為目標(biāo)的磁道，進(jìn)行該磁道上的數(shù)據(jù)的記錄再現(xiàn)。因此，需要進(jìn)行將磁頭準(zhǔn)確地控制到作為目標(biāo)的磁道上的控制。最近，為了增加磁盤裝置的存儲(chǔ)容量，傾向于減小磁道寬度，從而需要進(jìn)一步提高定位的精度和高速化。
使定位精度惡化的主要原因之一是同步于磁盤的旋轉(zhuǎn)的位置信號(hào)的振動(dòng)或來(lái)自外部的干擾。它們體現(xiàn)為位置信號(hào)的振動(dòng)，因此，需要進(jìn)行充分地抑制這樣的振動(dòng)的控制。作為用于此目的的以往技術(shù)，有例如特開平5-298842號(hào)公報(bào)，其開示了追蹤包含于位置信息中的偏心成分來(lái)確定磁頭位置的方法。在該以往技術(shù)中，使用的是利用與起因于磁盤旋轉(zhuǎn)或干擾等原因的振動(dòng)頻率具有共振點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型生成用于抑制其振動(dòng)的控制信號(hào)，進(jìn)而將該控制信號(hào)疊加在用于確定磁頭的位置的伺服控制信號(hào)上的方法。
雖然利用上述的特開平5-298842號(hào)公報(bào)的技術(shù)可以抑制伴隨著旋轉(zhuǎn)等的振動(dòng)成分，但當(dāng)其振動(dòng)頻率存在于控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)為0dB以上的頻率區(qū)域時(shí)，控制系統(tǒng)將不穩(wěn)定，易于產(chǎn)生發(fā)散的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供即使在控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)為0dB以上的頻率區(qū)域中存在要抑制的頻率，也可以無(wú)損于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性地抑制其振動(dòng)的定位控制裝置。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的將調(diào)節(jié)器、由該調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)的磁頭、以及將由該磁頭從信息記錄再現(xiàn)介質(zhì)中讀出的信息中取出磁頭位置信號(hào)的電路作為控制對(duì)象，生成用于控制使由上述電路取出的磁頭位置信號(hào)所表示的磁頭位置成為被賦予的目標(biāo)位置的操作信號(hào)，進(jìn)而控制上述調(diào)節(jié)器的定位控制裝置包括以下構(gòu)成將上述目標(biāo)位置和上述磁頭的位置之差作為誤差信號(hào)取出的誤差檢測(cè)裝置；將來(lái)自該裝置的誤差信號(hào)作為輸入，進(jìn)行相位補(bǔ)償并生成上述操作信號(hào)以便至少能使存在于上述控制對(duì)象中的振動(dòng)模式穩(wěn)定化的補(bǔ)償器；將由該補(bǔ)償器輸出的操作信號(hào)作為輸入，在所付與的提高定位精度對(duì)象頻率或者在其附近具有其共振頻率且可以將其輸出相加到上述磁頭位置信號(hào)上的共振濾波器。
此外，在上述的定位控制裝置中，如果能在用尼奎斯特曲線圖給出的、連接了具有上述補(bǔ)償器以及共振濾波器的該定位控制裝置和上述控制對(duì)象時(shí)的開環(huán)傳遞特性的矢量軌跡中，使上述共振濾波器具有在上述提高定位精度對(duì)象頻率的附近隨著頻率的增大而生成遠(yuǎn)離尼奎斯特曲線圖上的不穩(wěn)定點(diǎn)(-1，0)的方向的右旋的圓軌跡的特性即可。
進(jìn)而，在上述的定位控制裝置中，當(dāng)上述共振濾波器取a為模式常數(shù)，ω為共振頻率的2π倍的值，ζ為粘性系數(shù)時(shí)，則可以使之具有用a/(S2+2ζωS+ω2)表示的傳遞特性。


圖1所示是本發(fā)明的定位控制裝置的構(gòu)成例的方框圖；圖2所示是磁盤裝置的磁頭定位控制系統(tǒng)的功能框圖；圖3是控制對(duì)象的增益特性和相位特性例；
圖4是隨動(dòng)補(bǔ)償器的增益特性和相位特性例；圖5是串聯(lián)結(jié)合了具有圖3的特性的控制對(duì)象和具有圖4的特性的隨動(dòng)補(bǔ)償器時(shí)的增益特性和相位特性；圖6是圖5的特性矢量軌跡；圖7是共振濾波器的增益特性和相位特性例；圖8是控制部的傳遞特性Cpf(z)的增益特性和相位特性例；圖9是連接了具有圖8的特性的控制部和具有圖3的特性的控制對(duì)象時(shí)的開環(huán)傳遞特性的增益特性和相位特性；圖10是圖9的特性矢量軌跡；圖11是反轉(zhuǎn)了圖7的共振濾波器的振動(dòng)模式常數(shù)的符號(hào)時(shí)的開環(huán)傳遞特性的矢量軌跡；圖12是在圖11的共振濾波器中進(jìn)一步加大了粘性系數(shù)時(shí)的開環(huán)傳遞特性的矢量軌跡；圖13是對(duì)應(yīng)圖9的開環(huán)傳遞特性的靈敏度函數(shù)的增益特性；圖14是對(duì)應(yīng)圖5的開環(huán)傳遞特性的靈敏度函數(shù)的增益特性；圖15是對(duì)位置信號(hào)的正弦波的干擾信號(hào)的例子；圖16是在利用具有圖8的特性的控制部進(jìn)行了控制時(shí)的對(duì)應(yīng)圖15的干擾信號(hào)的位置信號(hào)的時(shí)間響應(yīng)；圖17是在利用具有圖4的特性的控制部進(jìn)行了控制時(shí)的對(duì)應(yīng)圖15的干擾信號(hào)的位置信號(hào)的時(shí)間響應(yīng)；圖18是共振濾波器的另外的增益特性和相位特性；圖19是適用了具有圖18的特性的共振濾波器時(shí)的開環(huán)傳遞特性的矢量軌跡；圖20所示是將壓電元件作為微動(dòng)調(diào)節(jié)器使用的磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制部的圖；圖21是串聯(lián)結(jié)合了作為控制對(duì)象的微動(dòng)調(diào)節(jié)器和其隨動(dòng)補(bǔ)償器時(shí)的增益特性和相位特性例；圖22是圖21的特性矢量軌跡；圖23是對(duì)圖22的矢量軌跡進(jìn)行共振濾波器補(bǔ)償后生成的特性矢量軌跡。
具體實(shí)施例方式
下面，詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。圖2所示是磁盤裝置的磁頭定位控制系統(tǒng)的功能框圖。同圖中，在主軸電機(jī)6上固定有作為記錄介質(zhì)的磁盤5，其按規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。此外，在保持在主軸電機(jī)6上的磁盤5的側(cè)方向上，與主軸電機(jī)軸平行地設(shè)置了樞軸軸承3。托架4可搖動(dòng)地固定在樞軸軸承3上，磁頭1固定在托架4的前端。用于使磁頭1移動(dòng)的動(dòng)力由音圈電機(jī)(VCM)2產(chǎn)生。記錄在磁盤上的伺服扇區(qū)7的位置信號(hào)等信號(hào)被磁頭1檢測(cè)出來(lái)，通過(guò)磁頭信號(hào)放大器8放大，由伺服信號(hào)解調(diào)器9進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)后的伺服信號(hào)19由AD變換器10進(jìn)行數(shù)字化，其中也包含被數(shù)字化了的位置信號(hào)20。這樣得到的位置信號(hào)20經(jīng)由總線13被取入MPU16。
相對(duì)于MPU16，經(jīng)由總線13設(shè)置了ROM15、RAM14。在ROM15中，保存有由MPU16運(yùn)行的各種控制程序，此外，還保存了各種控制所需要的參數(shù)。另外，通過(guò)相對(duì)于MPU16經(jīng)由總線13連接接口控制器17，可以接受來(lái)自主機(jī)側(cè)控制器18的指令，并對(duì)MPU16發(fā)出進(jìn)行讀寫的訪問要求。如果發(fā)出了要求進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫的指令，則MPU16將運(yùn)行保存在ROM15中的定位控制用的程序，求出從輸入的位置信號(hào)20到目標(biāo)位置的距離，并對(duì)應(yīng)于該移動(dòng)距離生成最佳的VCM控制信號(hào)21。所生成的VCM控制信號(hào)21經(jīng)由DA變換器11成為功率放大器控制信號(hào)22并經(jīng)由功率放大器12被變換成電流23外加到VCM2上。由此，磁頭被確定位置于作為目標(biāo)的位置上。
雖然以上的示于圖2的功能框圖在本發(fā)明的定位控制裝置也是同樣的，但本發(fā)明的特征在于采用的是輸入位置信號(hào)20并通過(guò)用于生成VCM控制裝置信號(hào)21的MPU16進(jìn)行的處理方法。圖1所示是本發(fā)明的定位控制裝置的構(gòu)成例的框線圖。圖1中，控制對(duì)象30以利用圖2的MPU16計(jì)算出來(lái)的VCM控制信號(hào)21為輸入，相當(dāng)于在輸出被數(shù)字化了的位置信號(hào)20時(shí)的、從DA變換器11直到AD變換器10的部分，表示其輸入輸出特性的關(guān)系是傳遞函數(shù)P(z)。此外，控制部27由在作為本發(fā)明的特征的共振濾波器29(設(shè)傳遞函數(shù)為Cp(z))和磁盤裝置中用于實(shí)現(xiàn)眾所周知的期望的控制性能的隨動(dòng)補(bǔ)償器28(設(shè)傳遞函數(shù)為Cf(z))構(gòu)成。在該構(gòu)成中，如果從圖2的主機(jī)側(cè)控制器發(fā)出包含目標(biāo)位置的指令，則通過(guò)將作為該目標(biāo)位置和位置信號(hào)20的差分信號(hào)的PES(position error signal)25輸入到隨動(dòng)補(bǔ)償器28，可以生成作為隨動(dòng)補(bǔ)償器28的輸出信號(hào)的VCM控制信號(hào)21。該VCM控制信號(hào)21被作為對(duì)控制對(duì)象30以及共振濾波器29的輸入。進(jìn)而，將來(lái)自共振濾波器29的輸出26相加在位置信號(hào)20上。
相對(duì)于在上述的特開平5-298842號(hào)公報(bào)中，具有共振特性的數(shù)學(xué)模型的輸入是上述的PES，且其輸出也相加到PES，數(shù)學(xué)模型作為對(duì)應(yīng)PES的隨動(dòng)補(bǔ)償器而使用，相對(duì)于此雖然本發(fā)明的圖1的構(gòu)成中在共振濾波器29想要抑制的頻率中具有共振點(diǎn)這一點(diǎn)上與上述眾所周知側(cè)相同，但通過(guò)將作為控制部27的輸出的VCM控制側(cè)21作為共振濾波器29的輸入并將其輸出反饋給PES，進(jìn)行對(duì)PES的補(bǔ)償。
下面，敘述圖1的詳細(xì)內(nèi)容。首先，控制對(duì)象30取將由剛體模式和一個(gè)振動(dòng)模式組成的(表達(dá)式1)的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)模型Pc(s)設(shè)定為數(shù)字控制系統(tǒng)并按附帶0次保持(hold)而離散化了的形態(tài)。
(表達(dá)式1)pc(s)=1s2+ars2+2ζrωrs+ωr2]]>此時(shí)，設(shè)采樣時(shí)間為Ts。例如，取模式常數(shù)ar＝-1，粘性系數(shù)ζr＝0.03，共振頻率ωr/2π＝6000Hz，則采樣時(shí)間Ts＝50μs。圖3所示是此時(shí)的控制對(duì)象30的傳遞特性P(z)(增益特性31，相位特性32)。在該控制對(duì)象30中，振動(dòng)模式的模式常數(shù)ar是負(fù)的，與剛體模式的模式常數(shù)1是正負(fù)相反(逆相)的。這里，此處所說(shuō)的共振頻率ωr例如是托架等的固有振動(dòng)頻率。
隨動(dòng)補(bǔ)償器28的設(shè)定可以使之具有如下這樣的特性。即，在低頻區(qū)域給予1次的積分特性，以便即使在外力作用于控制系統(tǒng)時(shí)也不產(chǎn)生恒常偏差。此外，為了穩(wěn)定化剛體模式，給予按1kHz～2kHz的超前相位增大這樣的1次的超前相位特性。另外，為了穩(wěn)定化振動(dòng)模式的相位，給予使之遲滯5kHz以下的相位的1次的相位滯后特性。進(jìn)而，補(bǔ)償器的比例增益給予使控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞特性的增益0dB交叉頻率(輸入輸出的振幅比為1的頻率)為170Hz的增益特性。圖4所示是此時(shí)的隨動(dòng)補(bǔ)償器28的傳遞特性(增益特性33，相位特性34)。
圖5是串聯(lián)地結(jié)合了具有圖3的特性的控制對(duì)象30和具有圖4的特性的隨動(dòng)補(bǔ)償器28時(shí)的開環(huán)傳遞特性Cf(z)·P(z)的增益特性36和相位特性37。圖6給出了上述圖5的開環(huán)傳遞特性Cf(z)·P(z)的尼奎斯特曲線圖上的矢量軌跡38。在該尼奎斯特曲線圖上，矢量軌跡38與實(shí)軸交叉的頻率(相位-180°交叉頻率)是3.4kHz，在低于該相位-180°交叉頻率(位于下半平面的頻率)的頻率中，模式常數(shù)ar是正的模式是穩(wěn)定的，在高于該相位-180°交叉頻率(位于上半平面的頻率)的頻率中，模式常數(shù)ar是負(fù)的模式是穩(wěn)定的。因?yàn)榫哂袌D3的特性的控制對(duì)象30的共振頻率是ωr/2π＝6kHz，故這意味著利用隨動(dòng)補(bǔ)償器28可以使控制對(duì)象具有的振動(dòng)模式通過(guò)尼奎斯特曲線圖的上半平面并穩(wěn)定化。即，相對(duì)于托架等的固有振動(dòng)等，利用隨動(dòng)補(bǔ)償器可以控制磁頭穩(wěn)定地進(jìn)行追蹤。
下面給出作為本發(fā)明的特征的共振濾波器29的構(gòu)造和設(shè)計(jì)方法。共振濾波器29的傳遞特性CP(z)將(表達(dá)式2)所示的2次的連續(xù)時(shí)間濾波器Cpc(s)作為通過(guò)0次保持(hold)而離散化了的濾波器，并取其采樣時(shí)間為Ts。表達(dá)式2Cpc(s)=as2+2ζωs+ω2]]>下面給出(表達(dá)式2)的系數(shù)a、ζ、ω的賦值方法。首先，設(shè)要提高定位精度，即、例如設(shè)定想要特別抑制因振動(dòng)等造成的外部干擾的頻率為2kHz。于是，由于2kHz是低于圖6的相位-180°交叉頻率3.4kHz的頻率，故取正并選定模式常數(shù)a，以使之成為控制對(duì)象的6kHz振動(dòng)模式的逆相。模式常數(shù)a的絕對(duì)值的大小是決定共振濾波器影響的頻率區(qū)域的要素，需要對(duì)應(yīng)于所期待的共振濾波器的效果的頻率寬度確定。這里取a＝0.1，將共振濾波器的影響限定在2kHz附近。此外，粘性系數(shù)ζ是決定共振濾波器的峰值增益的要素，ζ越小則共振濾波器的效果越大。在此，取ζ＝0。共振頻率ω的選定是要使其近似一致于提高定位精度的頻率。但是，這并不是說(shuō)控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)在頻率ω被最大壓縮，而是說(shuō)需要進(jìn)行微調(diào)整以使靈敏度函數(shù)能在期望的頻率處被最大壓縮。這里，選定了ω＝2×π×1950[rad/s]，以使在2kHz的靈敏度函數(shù)達(dá)到最小。圖7給出了此時(shí)的共振濾波器29的傳遞函數(shù)Cp(Z)(增益特性39，相位特性40)。
具有傳遞特性Cf(z)和傳遞特性Cp(Z)的圖1的控制部27的傳遞特性Cpf(z)為(表達(dá)式3)。
表達(dá)式3Cfp(z)=Cf(z)1+Cf(z)Cp(z)]]>圖8所示是隨動(dòng)補(bǔ)償器28的傳遞特性Cf(z)為圖4、共振濾波器29的傳遞特性Cp(z)為圖7時(shí)控制部27的傳遞特性Cpf(z)(增益特性42，相位特性43)。進(jìn)而，用圖9給出了連接了具有圖8的特性的控制部27和控制對(duì)象30時(shí)的開環(huán)傳遞特性Cpf(z)·P(z)(增益特性45，相位特性46)。
如圖8所示的那樣，通過(guò)設(shè)置共振濾波器可知，控制部27的相位特性43在作為共振濾波器29的共振頻率的1950Hz附近，具有在局部地進(jìn)行了相位延遲(滯后)后又局部地進(jìn)行相位超前的特性。此點(diǎn)也可以通過(guò)從開環(huán)傳遞特性中減去控制對(duì)象的傳遞特性來(lái)加以確認(rèn)。進(jìn)而還可知，圖9的開環(huán)傳遞特性Cpf(z)·P(z)的相位特性在作為共振濾波器29的共振頻率的1950Hz附近也具有在局部地進(jìn)行了相位延遲后又局部地進(jìn)行相位超前的特性。
圖10用尼奎斯特曲線圖給出了圖9的開環(huán)傳遞特性的矢量軌跡。雖然圖6是沒有共振濾波器29時(shí)的隨動(dòng)補(bǔ)償器28(傳遞特性Cf(z))的矢量軌跡，但通過(guò)附加共振濾波器29，在圖10中成為在圖6的軌跡上附加了圓狀的軌跡48的形狀。該被附加了的圓狀的軌跡48出現(xiàn)在共振濾波器29的增益變大的共振頻率附近的頻率區(qū)域，相對(duì)于圖9的特性，朝向遠(yuǎn)離作為不穩(wěn)定點(diǎn)的坐標(biāo)(-1，0)的方向右旋(順時(shí)針)地描畫出圓軌跡。雖然依存于共振濾波器29的參數(shù)，該圓軌跡的大小或形狀發(fā)生變化，但矢量軌跡中，最重要的是通過(guò)共振濾波器新產(chǎn)生的圓軌跡在遠(yuǎn)離作為不穩(wěn)定點(diǎn)的坐標(biāo)(-1，0)的方向描畫的右旋的軌跡。由此，可以在保持控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的情況下，改善在共振頻率附近的靈敏度函數(shù)的增益特性。
在此，考慮的是(表達(dá)式2)的連續(xù)時(shí)間濾波器Cpc(s)的模式常數(shù)a為負(fù)(a＝-0.1)的情況。其他的常數(shù)取與圖7的情況相同。圖11為描畫出此時(shí)的開環(huán)傳遞特性的矢量軌跡，可以確認(rèn)，在共振頻率1950Hz附近是左旋地(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))描畫出圓弧。此時(shí)，控制系統(tǒng)為不穩(wěn)定。此外，在Cpc(s)的模式常數(shù)為負(fù)、且粘性系數(shù)較大時(shí)(a＝-0.1，ζ＝0.1)，開環(huán)傳遞特性Cpf(z)·P(z)描繪的矢量軌跡73為圖12，在共振頻率1950附近，朝向接近不穩(wěn)定點(diǎn)(-1，0)的方向描畫出右旋的圓弧。此時(shí)，由于圓弧的內(nèi)部不包含不穩(wěn)定點(diǎn)，故控制系統(tǒng)不會(huì)不穩(wěn)定，但共振頻率附近的靈敏度函數(shù)的增益特性則顯著地惡化。
圖13是適用了具有圖7的特性的共振濾波器29時(shí)的靈敏度函數(shù)的增益特性。在此，靈敏度函數(shù)可以用(表達(dá)式4)計(jì)算。
表達(dá)式411+P(z)Cfp(z)]]>此外，為了比較，圖14給出了沒有適用共振濾波器29時(shí)的靈敏度函數(shù)的增益特性。這里，該靈敏度函數(shù)可以用(表達(dá)式5)進(jìn)行計(jì)算。
表達(dá)式511+P(z)Cf(z)]]>通過(guò)比較圖14和圖13可清楚地知道，在不適用本發(fā)明的圖14的場(chǎng)合，在2kHz附近，靈敏度函數(shù)的增益約為+6dB。在上述以往技術(shù)中，這樣的頻率中的系統(tǒng)將是不穩(wěn)定的。另一方面，在適用了圖13所示的本發(fā)明時(shí)，可以如前述那樣保持其穩(wěn)定性，在其靈敏度函數(shù)中，在2kHz附近，靈敏度函數(shù)的增益約為-6dB，比較于沒有適用本發(fā)明的情況，可以確認(rèn)在想要提高控制性能的2kHz附近的靈敏度函數(shù)增益特性改善了約12dB。
為了給出適用了本發(fā)明時(shí)的效果，考察了在圖1的位置信號(hào)20作為干擾外加了頻率2kHz、振幅1的正弦波(圖15)時(shí)的位置信號(hào)20的響應(yīng)。設(shè)控制對(duì)象30具有圖3的特性，且圖16是使用了圖7的共振濾波器時(shí)的響應(yīng)，圖17是沒有使用共振濾波器時(shí)的響應(yīng)。在適用了本發(fā)明時(shí)，可以確認(rèn)在3ms時(shí)間以后的響應(yīng)振幅與沒有適用本發(fā)明的情況相比被改善到約四分之一。
在上面，針對(duì)用具有圖4的特性的隨動(dòng)補(bǔ)償器28控制具有圖3的特性的控制對(duì)象的情況，說(shuō)明了用于進(jìn)一步提高2kHz附近的控制特性的共振濾波器29的特性。這里，雖然控制對(duì)象以及隨動(dòng)補(bǔ)償器與上述的情況相同，但說(shuō)明是關(guān)于將提高控制特性的、即提高定位精度的頻率設(shè)定為高于相位-180°交叉頻率5kHz時(shí)的、由共振濾波器求得的特性。此時(shí)，由于5kHz是高于相位-180°交叉頻率的頻率，故取(表達(dá)式2)的模式常數(shù)a為負(fù)，以使其達(dá)到與振動(dòng)模式同相。在此，取a＝-0.1。此外，取粘性系數(shù)ζ＝0，共振頻率ω＝2×π×5050[rad/s]。圖18是此時(shí)的共振濾波器的特性Cp(z)(增益特性61，相位特性62)。
圖19為將該特性付與了共振濾波器29時(shí)的開環(huán)傳遞特性給出的矢量軌跡，為在圖6的軌跡上附加了圓軌跡63的形狀。該圓軌跡63是朝向遠(yuǎn)離作為不穩(wěn)定點(diǎn)的坐標(biāo)(-1，0)的方向的右旋的軌跡，其仍然可以在保持控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的情況下，降低在共振頻率5kHz附近的靈敏度函數(shù)的增益。
在圖2所示的磁頭定位控制系統(tǒng)中，是磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部作為唯一的調(diào)節(jié)器具有VCM2的形態(tài)，在此，對(duì)磁頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部調(diào)節(jié)器除了VCM之外還具有微動(dòng)調(diào)節(jié)器的2段調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)的微動(dòng)調(diào)節(jié)器的定位控制裝置進(jìn)行敘述。在本實(shí)施形態(tài)中，作為微動(dòng)調(diào)節(jié)器，采用將2個(gè)壓電元件安裝在連結(jié)托架和磁頭的懸掛裝置上的方式。圖20給出其微動(dòng)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成，其由磁頭1、托架4、懸掛裝置105、壓電元件106、壓電元件107構(gòu)成，由壓電元件控制部108進(jìn)行控制。
該微動(dòng)調(diào)節(jié)器通過(guò)壓電元件控制輸入109使壓電元件106、107伸縮，使磁頭1朝向圖中箭頭A、A’方向移動(dòng)。此時(shí)，控制對(duì)象為從壓電元件控制輸入109到磁頭位置20的傳遞特性，該控制對(duì)象的傳遞特性P(z)取將模式常數(shù)ar為正的由一個(gè)振動(dòng)模式組成的(表達(dá)式6)的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)模型Pc(s)設(shè)定為數(shù)字控制系統(tǒng)并通過(guò)0次保持(hold)而離散化了的形態(tài)。
(表達(dá)式6)pc(s)=ars2+2ζrωrs+ωr2]]>此時(shí)，設(shè)采樣時(shí)間為Ts。例如，ar＝1，ζr＝0.01，ωr＝2×π×8000[rad/s]，則采樣時(shí)間Ts＝50μs。
與圖1同樣地構(gòu)成了壓電元件控制部108，為利用相位穩(wěn)定化控制對(duì)象所具有的振動(dòng)模式，其內(nèi)部的隨動(dòng)補(bǔ)償器的傳遞特性Cf(z)具有2次的相位延遲特性，且具有控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞特性的增益0dB交叉頻率為2500Hz這樣的增益特性。
圖21所示是此時(shí)的開環(huán)傳遞特性P(z)·Cf(z)(增益特性110、相位特性111)。此外，圖22是上述開環(huán)傳遞函數(shù)的矢量軌跡。根據(jù)圖21以及圖22，通過(guò)隨動(dòng)補(bǔ)償器Cf(z)進(jìn)行穩(wěn)定化，可以使控制對(duì)象所具有的振動(dòng)模式通過(guò)尼奎斯特曲線圖的上半平面。這表示在通過(guò)尼奎斯特曲線圖的上半平面的頻率區(qū)域中，模式常數(shù)為正的模式具有穩(wěn)定的相位條件。反之，在通過(guò)尼奎斯特曲線圖的下半平面的頻率區(qū)域中，與振動(dòng)模式逆相的、模式常數(shù)為負(fù)的模式具有穩(wěn)定的相位條件。即，在低于相位-180°交叉頻率(圖22中為5.8kHz)的頻率中，模式常數(shù)為負(fù)的模式是穩(wěn)定的，在高于相位-180°交叉頻率的頻率中，模式常數(shù)為正的模式是穩(wěn)定的。
在此，例如取提高微動(dòng)調(diào)節(jié)器的定位精度的頻率為4kHz。因此，由于4kHz是低于作為相位-180°交叉頻率的5.8kHz的頻率，故作為與振動(dòng)模式逆相的負(fù)的常數(shù)，選定表示共振濾波器的特性的(表達(dá)式2)的Cpc(s)的模式常數(shù)a。圖23所示是取模式常數(shù)a＝-0.02、粘性系數(shù)ζ＝0、共振頻率ω＝2×π×3950[rad/s]時(shí)的開環(huán)傳遞特性P(z)·Cpf(z)的矢量軌跡。該結(jié)果表明，通過(guò)設(shè)置共振濾波器產(chǎn)生的矢量軌跡上的圓軌跡113與圖10的圓軌跡48同樣地，為在遠(yuǎn)離作為不穩(wěn)定點(diǎn)的坐標(biāo)(-1，0)的方向上右旋的軌跡，可以在保持控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的情況下，提高4kHz附近的控制特性。這里，例如，在取提高定位精度的頻率為7kHz時(shí)，由于該頻率高于相位-180°交叉頻率，所以，作為與振動(dòng)模式同相的正的常數(shù)，當(dāng)然選定(表達(dá)式2)的Cpc(s)的模式常數(shù)a。
以上，詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施形態(tài)，其中所使用的共振濾波器是可以通過(guò)圖2的MPU16的處理實(shí)現(xiàn)的數(shù)字濾波器。但是，也可以取其為模擬濾波器。此時(shí)，共振濾波器為用(表達(dá)式2)給出的Cpc(s)。
此外，如圖1所示的那樣，雖然這里是取共振濾波器的輸出相加在位置信號(hào)20上，但可知從PES中減去共振濾波器的輸出也是可以的。此外，雖然在以上的實(shí)施形態(tài)中仍然沒有考慮控制對(duì)象所包含的多余時(shí)間的影響，但也存在涉及不能忽視控制對(duì)象所具有的多余時(shí)間對(duì)控制系統(tǒng)的影響的情況。此時(shí)，通過(guò)使共振濾波器包含與控制對(duì)象等同的多余時(shí)間，可以達(dá)成考慮了多余時(shí)間的設(shè)計(jì)。該情況下，共振濾波器的次數(shù)將為3次以上。
根據(jù)本發(fā)明，在磁盤裝置的定位控制系統(tǒng)中，即使是在控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)為0dB以上的頻率區(qū)域，也可以沒有使控制系統(tǒng)不穩(wěn)定地得到提高在特定頻率的定位精度的效果。
權(quán)利要求
1.一種定位控制裝置，具有信息記錄再現(xiàn)介質(zhì)、在該信息記錄再現(xiàn)介質(zhì)上記錄或者再現(xiàn)信息的磁頭、使該磁頭在上述信息記錄再現(xiàn)介質(zhì)上移動(dòng)的調(diào)節(jié)器和從利用上述磁頭由信息記錄再現(xiàn)介質(zhì)中讀出的信息中取出磁頭位置信號(hào)的電路，并生成用于如下控制的操作信號(hào)，即進(jìn)行控制使得由上述電路取出的磁頭位置信號(hào)所表示的磁頭位置成為所提供的目標(biāo)位置，從而控制上述調(diào)節(jié)器，其特征在于具有將上述目標(biāo)位置和上述磁頭位置之差作為誤差信號(hào)而取出的誤差檢測(cè)單元；將來(lái)自該裝置的誤差信號(hào)作為輸入，進(jìn)行相位補(bǔ)償并生成上述操作信號(hào)，以便至少能使存在于具有上述調(diào)節(jié)器、磁頭以及電路的控制對(duì)象中的振動(dòng)模式穩(wěn)定化的補(bǔ)償器；以及將由該補(bǔ)償器輸出的操作信號(hào)作為輸入，在所提供的提高定位精度對(duì)象頻率中或者在其附近具有其共振頻率，且可以將其輸出相加到上述磁頭位置信號(hào)上的共振濾波器，并進(jìn)行上述磁頭的定位控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤裝置，其特征在于用尼奎斯特曲線圖給出在連接具有上述補(bǔ)償器以及共振濾波器的定位控制裝置和上述控制對(duì)象時(shí)的開環(huán)傳遞特性的矢量軌跡中，上述共振濾波器具有在上述提高定位精度對(duì)象頻率的附近隨著頻率的增大而生成遠(yuǎn)離尼奎斯特曲線圖上的不穩(wěn)定點(diǎn)(-1，0)的方向的右旋的圓軌跡的特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤裝置，其特征在于上述共振濾波器在取a為模式常數(shù)、ω為共振頻率的2π倍的值、ζ為粘性系數(shù)時(shí)，具有可以用a/(S2+2ζωS+ω2)表示的傳遞特性。
全文摘要
提供以提高在某任意頻率的定位精度為目的的磁盤裝置。測(cè)量控制對(duì)象的頻率特性，設(shè)計(jì)通過(guò)相位條件而穩(wěn)定化控制對(duì)象所具有的振動(dòng)模式的隨動(dòng)補(bǔ)償器。然后，設(shè)計(jì)在改善定位精度的頻率附近具有共振點(diǎn)的共振濾波器，并相對(duì)于控制對(duì)象并列地進(jìn)行結(jié)合。此時(shí)，根據(jù)通過(guò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定化的頻率和相位－180度交叉頻率的關(guān)系，確定共振濾波器的模式常數(shù)的正負(fù)，以穩(wěn)定化由共振濾波器產(chǎn)生的振動(dòng)模式。由此，即使是在控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)為0dB以上的頻率區(qū)域，也可以沒有使控制系統(tǒng)不穩(wěn)定地提高在特定頻率的定位精度。
文檔編號(hào)G11B21/08GK1460995SQ03130740
公開日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
發(fā)明者熱海武憲 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所