專利名稱：頭位置控制方法、頭位置控制裝置和盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于盤裝置的抑制擾動(dòng)所導(dǎo)致頭偏移的頭位置控制方法和盤裝置，更具體地，涉及用于抑制外部振動(dòng)所導(dǎo)致頭偏移的頭位置控制方法和盤裝置。
背景技術(shù)：
在通過頭在轉(zhuǎn)動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，盤介質(zhì))上讀取和寫入數(shù)據(jù)的盤裝置的情況下，將頭定位在存儲(chǔ)介質(zhì)的期望軌道上并且通過頭從該軌道讀取數(shù)據(jù)/向該軌道寫入數(shù)據(jù)。對(duì)于這種盤裝置(例如磁盤裝置或光盤裝置)，將頭準(zhǔn)確地定位在目標(biāo)軌道上對(duì)于提高記錄密度是極為重要的。
妨礙這種定位的一個(gè)因素是由于同心地設(shè)置在盤上的伺服信號(hào)的中心與電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心不同而導(dǎo)致的偏心。一種校正這種偏心的技術(shù)是一種采用觀測(cè)器的控制方法(例如，日本專利第3,460,795號(hào))。
偏心與轉(zhuǎn)動(dòng)頻率整數(shù)倍同步地產(chǎn)生正弦位置波動(dòng)。上述觀測(cè)器控制方法可以抑制這種正弦位置波動(dòng)以將頭準(zhǔn)確定位在目標(biāo)軌道上。然而，對(duì)于這種偏心校正，必須預(yù)先知道要校正的頻率。例如，該頻率必須是轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的整數(shù)倍(一倍或兩倍)。
妨礙這種定位的第二個(gè)因素是從外部施加給盤裝置的振動(dòng)。該振動(dòng)具有各種波形，但是這里將描述用于處理正弦振動(dòng)的方法。通過采用上述偏心校正控制，可以處理并非轉(zhuǎn)動(dòng)頻率整數(shù)倍的頻率。
在上述常規(guī)結(jié)構(gòu)的情況，是基于預(yù)先知道擾動(dòng)頻率的假設(shè)的。然而，在設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)時(shí)并不知道將施加的外部振動(dòng)，因此不可能預(yù)先知道頻率。因此，一些檢測(cè)該未知頻率的手段是必要的，并且僅當(dāng)可以檢測(cè)出該頻率時(shí)，才可以使用如上述日本專利第3,460,795號(hào)的控制方法來抑制由外部振動(dòng)導(dǎo)致的位置波動(dòng)。
圖44是描繪用于檢測(cè)擾動(dòng)頻率并抑制具有預(yù)定頻率的正弦擾動(dòng)的常規(guī)控制系統(tǒng)的框圖。由計(jì)算單元100來計(jì)算目標(biāo)位置“r”與觀測(cè)到的位置“y”之間的位置誤差“e”，將位置誤差“e”輸入給用于執(zhí)行反饋控制的控制器102(Cn)?？刂破?02通過已知的PID控制、PI控制+LeadLag、以及觀測(cè)器控制來輸出控制電流值Un。
將用于估計(jì)擾動(dòng)的頻率估計(jì)單元(ω估計(jì))106和用于通過自適應(yīng)控制來抑制預(yù)定頻率的擾動(dòng)的補(bǔ)償器(Cd)104加入控制器102中。將控制器102(Cn)的輸出Un和補(bǔ)償器104(Cd)的輸出Ud之和即U提供給控制目標(biāo)103(P)。該頻率估計(jì)單元106基于位置誤差“e”來估計(jì)擾動(dòng)的角頻率ω(＝2πf)，并將其引入補(bǔ)償器104的擾動(dòng)頻率抑制的傳遞函數(shù)。補(bǔ)償器104根據(jù)位置誤差“e”和估計(jì)角頻率“ω”來計(jì)算正弦波的遞推式(自適應(yīng)控制式)，并計(jì)算補(bǔ)償電流輸出Ud。
由此，檢測(cè)到擾動(dòng)的頻率并且抑制了未知頻率，從而使得常規(guī)偏心校正控制可以處理一定范圍內(nèi)的未知頻率的擾動(dòng)(例如，Proceedings ofthe 40thIEEE Conference on Decision and Control，pp.4909-4914，issuedDec.2001)。作為估計(jì)未知頻率并抑制未知頻率的擾動(dòng)的方法，已經(jīng)提出了假設(shè)正弦波的遞推式(例如，The Institute of Electrical Engineers of Japan，Technical Meeting on Industrial Instrumentation and Control，IIC-04-70，“Frequency following type peak filter”，issued Sept.10，2004)或者基于上述誤差信號(hào)引入自適應(yīng)準(zhǔn)則來校正控制目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)量(例如，Proceedings ofthe 40thIEEE Conference on Decision and Control，pp.4909-4914，issuedDec.2001)。另一種方法是通過誤差信號(hào)來估計(jì)未知頻率、生成位置級(jí)的擾動(dòng)抑制信號(hào)、校正誤差信號(hào)并將其輸入給控制器(例如，US專利第6,762,902號(hào))。
例如，作為圖45中示出的系統(tǒng)的開環(huán)特性的示例，將開環(huán)特性的零交叉頻率設(shè)置為1000Hz，將目標(biāo)擾動(dòng)頻率設(shè)置為500Hz。這是由圖44中的(Cn+Cd)P表示的特性。通過由此將指定頻率(在這種情況下為500Hz)的開環(huán)特性的增益設(shè)置為高，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)的抑制。
近來，將這種盤裝置特別是硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)安裝在諸如便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式終端、便攜式電話以及便攜式AV設(shè)備的移動(dòng)設(shè)備中。當(dāng)盤裝置用在這種環(huán)境中時(shí)，擾動(dòng)頻率是未知且多樣的，因此盤裝置必須適應(yīng)寬范圍的擾動(dòng)頻率。
因此，如果將用于抑制外部振動(dòng)的常規(guī)補(bǔ)償器接合到常規(guī)控制器，則在抑制信號(hào)產(chǎn)生式中必須根據(jù)外部振動(dòng)的頻率適當(dāng)?shù)卦O(shè)置系數(shù)。在圖44的系統(tǒng)的情況下，必須調(diào)整用于抑制外部振動(dòng)的補(bǔ)償器104的傳遞函數(shù)(自適應(yīng)準(zhǔn)則)的增益和相位。如果這種調(diào)整不適當(dāng)，則控制系統(tǒng)會(huì)變得不穩(wěn)定。
上述各種常規(guī)擾動(dòng)抑制控制方法使用反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，基于經(jīng)驗(yàn)或基于估計(jì)，將這種系數(shù)預(yù)先確定為增益和相位，并且在產(chǎn)生式中增益和相位為固定值。在對(duì)系數(shù)的這種設(shè)置中，可以根據(jù)一定范圍內(nèi)的擾動(dòng)頻率(例如，伺服系統(tǒng)的估計(jì)頻率范圍)進(jìn)行擾動(dòng)抑制。
然而，如果盤裝置用于上述移動(dòng)環(huán)境中，則未知擾動(dòng)頻率的范圍根據(jù)工作狀態(tài)而變化，不易估計(jì)未知擾動(dòng)頻率的范圍。在現(xiàn)有技術(shù)中的擾動(dòng)自適應(yīng)控制的情況下，可以跟隨的頻率范圍有限，因此在上述工作環(huán)境下，經(jīng)調(diào)整的增益和相位可能不適當(dāng)，可能使得控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。也不能指定擾動(dòng)的級(jí)別，這使得控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，并可能放大誤差或者甚至可能使誤差發(fā)散。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供實(shí)現(xiàn)適應(yīng)于較寬范圍內(nèi)的擾動(dòng)頻率的擾動(dòng)抑制控制的頭位置控制方法、頭位置控制裝置以及盤裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供即使用于移動(dòng)環(huán)境時(shí)也可實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)抑制控制的頭位置控制方法、頭位置控制裝置以及盤裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供實(shí)現(xiàn)適應(yīng)于較寬范圍內(nèi)的擾動(dòng)頻率和擾動(dòng)振幅的擾動(dòng)抑制控制的頭位置控制方法、頭位置控制裝置以及盤裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供以高精度實(shí)現(xiàn)適應(yīng)于較寬范圍內(nèi)的擾動(dòng)頻率的擾動(dòng)抑制控制的頭位置控制方法、頭位置控制裝置以及盤裝置。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的，本發(fā)明是用于根據(jù)位置信號(hào)通過致動(dòng)器對(duì)頭到盤期望軌道上的定位進(jìn)行控制的頭定位控制方法，所述位置信號(hào)是頭從盤讀取的。該控制方法包括以下步驟根據(jù)目標(biāo)位置與從位置信號(hào)獲取的當(dāng)前位置之間的位置誤差來獲取致動(dòng)器的控制值的步驟；按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)基于位置誤差的信號(hào)來逐次地估計(jì)外部振動(dòng)頻率的步驟；根據(jù)基于位置誤差的信號(hào)估計(jì)周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量并且使用用于外部振動(dòng)抑制的常數(shù)獲取外部振動(dòng)抑制控制值的步驟；根據(jù)逐次估計(jì)出的外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)來逐次校正所述用于外部振動(dòng)抑制的常數(shù)的步驟；以及通過將控制值與外部振動(dòng)抑制控制值相加來產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值的步驟。
本發(fā)明還是用于根據(jù)位置信號(hào)通過致動(dòng)器對(duì)頭到盤期望軌道上的定位進(jìn)行控制的頭定位控制裝置，所述位置信號(hào)是頭從盤讀取的。該裝置具有控制單元，用于根據(jù)目標(biāo)位置與從位置信號(hào)獲取的當(dāng)前位置之間的位置誤差來獲取致動(dòng)器的控制值；自適應(yīng)控制單元，用于按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)基于位置誤差的信號(hào)來逐次地估計(jì)外部振動(dòng)頻率，根據(jù)所述基于位置誤差的信號(hào)來估計(jì)周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量，使用用于外部振動(dòng)抑制的常數(shù)來獲取外部振動(dòng)抑制控制值，并且根據(jù)逐次估計(jì)出的外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)來逐次地校正用于外部振動(dòng)抑制的常數(shù)；以及加法單元，用于將控制值與外部振動(dòng)抑制控制值相加并產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值。
本發(fā)明的盤裝置具有用于從盤中讀取信息的頭；用于沿盤的軌道橫向方向移動(dòng)頭的致動(dòng)器；以及控制單元，用于根據(jù)目標(biāo)位置與通過頭讀取的位置信號(hào)獲取的當(dāng)前位置之間的位置誤差來獲取致動(dòng)器的控制值以根據(jù)位置信號(hào)將頭定位到盤的期望軌道上。所述控制單元進(jìn)一步包括自適應(yīng)控制塊，用于按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)基于位置誤差的信號(hào)來逐次地估計(jì)外部振動(dòng)頻率，根據(jù)所述基于位置誤差的信號(hào)來估計(jì)周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量，使用用于外部振動(dòng)抑制的常數(shù)來獲取外部振動(dòng)抑制控制值，并且根據(jù)逐次估計(jì)出的外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)來逐次地校正所述用于外部振動(dòng)抑制的常數(shù)；以及加法塊，用于將控制值與外部振動(dòng)抑制控制值相加并產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，估計(jì)步驟進(jìn)一步具有按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)基于位置誤差的信號(hào)來估計(jì)逐次擾動(dòng)的角頻率的步驟，獲取外部振動(dòng)抑制值的步驟進(jìn)一步具有使用輸出增益作為所述用于外部振動(dòng)抑制的常數(shù)將估計(jì)的周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量轉(zhuǎn)換為電流值作為外部振動(dòng)抑制控制值的步驟，并且，校正步驟進(jìn)一步具有根據(jù)逐次估計(jì)出的角頻率來逐次校正輸出增益的步驟。
在本發(fā)明中，仍為優(yōu)選地，校正步驟進(jìn)一步具有如下步驟使用估計(jì)的角頻率來查閱用于針對(duì)多個(gè)角頻率值中的每一個(gè)存儲(chǔ)輸出增益的表、取出對(duì)應(yīng)的輸出增益、并對(duì)作為所述用于外部振動(dòng)抑制的常數(shù)的輸出增益進(jìn)行更新。
在本發(fā)明中，仍為優(yōu)選地，校正步驟進(jìn)一步具有如下步驟使用估計(jì)的角頻率來查閱用于針對(duì)多個(gè)角頻率值中的每一個(gè)存儲(chǔ)輸出增益的表、取出對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸出增益的步驟；以及通過對(duì)這兩個(gè)輸出增益進(jìn)行插值來獲取所估計(jì)角頻率的輸出增益并對(duì)作為所述用于外部振動(dòng)抑制的常數(shù)的輸出增益進(jìn)行更新的步驟。
仍為優(yōu)選地，本發(fā)明進(jìn)一步具有將外部振動(dòng)抑制控制值延遲一個(gè)采樣的步驟，并且，產(chǎn)生步驟進(jìn)一步具有通過將當(dāng)前采樣中的控制值與延遲了一個(gè)采樣的外部振動(dòng)抑制控制值相加來產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值的步驟。
在本發(fā)明中，仍為優(yōu)選地，估計(jì)步驟進(jìn)一步具有用上限值和下限值來限制估計(jì)角頻率的步驟。
在本發(fā)明中，仍為優(yōu)選地，針對(duì)每一個(gè)采樣執(zhí)行估計(jì)步驟、校正步驟、外部振動(dòng)抑制值獲取步驟和產(chǎn)生步驟，并且，在一個(gè)采樣時(shí)間內(nèi)多次執(zhí)行獲取控制值的步驟。
仍為優(yōu)選地，本發(fā)明進(jìn)一步具有如下步驟針對(duì)多個(gè)外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)，執(zhí)行估計(jì)步驟、校正步驟、和獲取外部振動(dòng)抑制值步驟；以及將針對(duì)各個(gè)外部振動(dòng)頻率的多個(gè)外部振動(dòng)抑制值相加的步驟。
在本發(fā)明中，仍為優(yōu)選地，執(zhí)行步驟進(jìn)一步具有對(duì)估計(jì)的多個(gè)外部振動(dòng)頻率中的一個(gè)進(jìn)行校正以使得估計(jì)的所述多個(gè)外部振動(dòng)頻率不交疊的步驟。
在本發(fā)明中，由于按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)基于位置誤差的信號(hào)來估計(jì)外部振動(dòng)頻率，因此可以估計(jì)準(zhǔn)確的外部振動(dòng)頻率(其為積分補(bǔ)償?shù)?，并且，由于使用此估計(jì)外部振動(dòng)頻率來校正補(bǔ)償器的常數(shù)，因此可以對(duì)寬范圍的外部振動(dòng)頻率執(zhí)行高度準(zhǔn)確的跟隨控制。由此，根據(jù)估計(jì)外部振動(dòng)頻率值，補(bǔ)償器的操作可以始終保持在最優(yōu)，并且，通過校正補(bǔ)償器的常數(shù)，可以對(duì)寬范圍的外部振動(dòng)頻率進(jìn)行跟隨控制。


圖1是描繪根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的盤存儲(chǔ)裝置的框圖；圖2是描繪在圖1的結(jié)構(gòu)中的盤的位置信號(hào)的圖；圖3是描繪圖2中的位置信號(hào)的詳情的圖；圖4是讀取圖2中的位置信號(hào)時(shí)的波形圖；圖5是描繪圖1中的頭的尋道(seek)操作的圖；圖6是描繪本發(fā)明第一實(shí)施例中的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器接合于的定位控制系統(tǒng)的框圖；圖7是描繪其中對(duì)圖6中的控制器進(jìn)行觀測(cè)器控制的變型例的框圖；圖8是描繪包括在圖6的結(jié)構(gòu)中的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器在內(nèi)的自適應(yīng)控制塊的詳細(xì)框圖；圖9示出了圖6、圖7和圖8中的表的構(gòu)成；圖10示出了圖6、圖7和圖8中的表的另一構(gòu)成；圖11是圖9和圖10中的輸出增益的特性圖；圖12是當(dāng)使用內(nèi)部常數(shù)固定的常規(guī)補(bǔ)償器時(shí)的仿真結(jié)果的曲線圖；圖13是當(dāng)使用對(duì)內(nèi)部常數(shù)進(jìn)行更新的本發(fā)明的補(bǔ)償器時(shí)的仿真結(jié)果的曲線圖；圖14是描繪本發(fā)明第二實(shí)施例的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器接合于的定位控制系統(tǒng)的框圖；圖15是描繪其中對(duì)圖14中的控制器進(jìn)行觀測(cè)器控制的變型例的框圖；
圖16是描繪當(dāng)將圖14和圖15中的用于擾動(dòng)抑制的計(jì)算延遲一個(gè)采樣時(shí)的處理的順序圖；圖17是描繪當(dāng)不將圖6和圖7中的用于擾動(dòng)抑制的計(jì)算延遲一個(gè)采樣時(shí)的處理的順序圖；圖18是描繪圖14和圖15中的自適應(yīng)控制處理的流程圖；圖19是描繪本發(fā)明第三實(shí)施例的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器接合于的定位控制系統(tǒng)的框圖；圖20是描繪圖19的表中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的曲線圖；圖21是描繪本發(fā)明第四實(shí)施例的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器接合于的定位控制系統(tǒng)的框圖；圖22是描繪圖21中的估計(jì)角頻率的上限和下限的圖；圖23是描繪圖21中的自適應(yīng)控制處理的流程圖；圖24是描繪本發(fā)明第五實(shí)施例的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器接合于的定位控制系統(tǒng)的框圖；圖25是描繪其中對(duì)圖24中的控制器進(jìn)行觀測(cè)器控制的變型例的框圖；圖26是描繪包括圖24的結(jié)構(gòu)中的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器在內(nèi)的自適應(yīng)控制塊的詳細(xì)框圖；圖27是描繪根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的定位控制系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)的框圖；圖28是描繪其中對(duì)圖27中的控制器進(jìn)行觀測(cè)器控制的變型例的框圖；圖29是描繪圖27中的自適應(yīng)控制處理的流程圖；圖30是描繪本發(fā)明第六實(shí)施例的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器接合于的定位控制系統(tǒng)的框圖；圖31是描繪通過圖30中的雙倍速率控制進(jìn)行的自適應(yīng)控制的操作的圖；圖32是描繪根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的另一定位控制系統(tǒng)的框圖；圖33是描繪圖32中的自適應(yīng)控制處理的流程圖；
圖34是描繪根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的又一定位控制系統(tǒng)的框圖；圖35是描繪圖34中的自適應(yīng)控制處理的流程圖；圖36是描繪本發(fā)明第七實(shí)施例的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器接合于的定位控制系統(tǒng)的框圖；圖37是描繪根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的又一定位控制系統(tǒng)的框圖；圖38是描繪根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的又一定位控制系統(tǒng)的框圖；圖39是描繪基于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真的示例的響應(yīng)的曲線圖；圖40是描繪基于對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真的另一示例的響應(yīng)的曲線圖；圖41是描繪在應(yīng)用了本發(fā)明的磁盤裝置上的程序中對(duì)電流值施加正弦擾動(dòng)時(shí)的響應(yīng)的曲線圖；圖42是描繪在應(yīng)用了本發(fā)明的磁盤裝置上的程序中對(duì)電流值施加另一正弦擾動(dòng)時(shí)的響應(yīng)的曲線圖；圖43是描繪當(dāng)應(yīng)用了本發(fā)明的磁盤裝置受到振動(dòng)器的振動(dòng)時(shí)的收斂響應(yīng)結(jié)果的曲線圖；圖44是描繪包括用于擾動(dòng)抑制的常規(guī)補(bǔ)償器的控制系統(tǒng)的框圖；以及圖45是圖44的現(xiàn)有技術(shù)的開環(huán)特性圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在按以下順序來說明本發(fā)明盤裝置、定位控制系統(tǒng)的第一實(shí)施例、定位控制系統(tǒng)的第二實(shí)施例、定位控制系統(tǒng)的第三實(shí)施例、定位控制系統(tǒng)的第四實(shí)施例、定位控制系統(tǒng)的第五實(shí)施例、定位控制系統(tǒng)的第六實(shí)施例、定位控制系統(tǒng)的第七實(shí)施例、示例以及其他實(shí)施例。在本發(fā)明中，將磁盤裝置(硬盤驅(qū)動(dòng)器)作為示例進(jìn)行描述。然而，本發(fā)明中描述的技術(shù)還可以應(yīng)用于其他盤裝置，例如諸如CD-ROM和DVD-ROM的光盤裝置，以及諸如MO和MD的磁光盤裝置。
盤裝置圖1是描繪根據(jù)本發(fā)明的盤存儲(chǔ)裝置的框圖，圖2是描繪圖1中的磁盤的位置信號(hào)的設(shè)置的圖，圖3是描繪圖1和圖2中的磁盤的位置信號(hào)的結(jié)構(gòu)的圖，圖4是當(dāng)讀取圖3中的位置信號(hào)時(shí)的波形圖，圖5是描繪圖1中的頭位置控制的圖。
圖1示出了作為盤存儲(chǔ)裝置的磁盤裝置。如圖1所示，作為磁存儲(chǔ)介質(zhì)的磁盤4安裝在主軸電機(jī)5的轉(zhuǎn)動(dòng)軸2。主軸電機(jī)5使磁盤4轉(zhuǎn)動(dòng)。致動(dòng)器(VCM)1在端部具有磁頭3，并且沿磁盤4的徑向移動(dòng)磁頭3。
致動(dòng)器1由繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的音圈電機(jī)(VCM)構(gòu)成。在圖1中，在磁盤裝置中安裝有兩個(gè)磁盤4，同一致動(dòng)器1同時(shí)驅(qū)動(dòng)四個(gè)磁頭3。
磁頭3由讀取元件和寫入元件構(gòu)成。在磁頭3中，包括磁電阻(MR)元件的讀取元件層疊在滑動(dòng)器(slider)上，包括寫入線圈的寫入元件層疊于其上。
位置檢測(cè)電路7將磁頭3讀取的位置信號(hào)(模擬信號(hào))轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。讀/寫(R/W)電路10控制磁頭3的讀取和寫入。主軸電機(jī)(SPM)驅(qū)動(dòng)電路8驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)5。音圈電機(jī)(VCM)驅(qū)動(dòng)電路6將驅(qū)動(dòng)電流提供給音圈電機(jī)(VCM)1并驅(qū)動(dòng)VCM 1。
微控制器(MCU)14根據(jù)來自位置檢測(cè)電路7的數(shù)字位置信號(hào)檢測(cè)(解調(diào))當(dāng)前位置，并根據(jù)檢測(cè)到的當(dāng)前位置與目標(biāo)位置之間的誤差來計(jì)算VCM驅(qū)動(dòng)命令值。換言之，執(zhí)行位置解調(diào)和伺服控制。只讀存儲(chǔ)器(ROM)13例如存儲(chǔ)MCU 14的控制程序。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)12例如存儲(chǔ)用于MCU 14的處理的數(shù)據(jù)。
硬盤控制器(HDC)11基于伺服信號(hào)的扇區(qū)號(hào)來判斷在盤的一轉(zhuǎn)中的位置，并讀取和寫入數(shù)據(jù)。用于緩沖器的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)15臨時(shí)存儲(chǔ)讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)。HDC 11使用諸如USB、ATA和SCSI的接口IF與主機(jī)進(jìn)行通信?？偩€9連接這些組件。
如圖2所示，在磁盤4中，在各道上周向等間距地從外道到內(nèi)道設(shè)置有伺服信號(hào)(位置信號(hào))16。各道由多個(gè)扇區(qū)構(gòu)成，圖2中的實(shí)線示出了伺服信號(hào)16的記錄位置。如圖3所示，位置信號(hào)由伺服標(biāo)記(ServoMark)、道號(hào)(GrayCode)、索引(Index)以及偏移信息(伺服脈沖)(PosA、PosB、PosC、PosD)構(gòu)成。圖3中的虛線表示道中心。
圖4是當(dāng)頭3讀取圖3中的位置信號(hào)時(shí)的信號(hào)波形圖。使用圖4中示出的信號(hào)波形的道號(hào)(GrayCode)和偏移信息(PosA、PosB、PosC、PosD)來檢測(cè)磁頭在徑向的位置。此外，基于索引信號(hào)(Index)，檢測(cè)磁頭在周向的位置。
例如，當(dāng)檢測(cè)到索引信號(hào)時(shí)，扇區(qū)號(hào)設(shè)置為0號(hào)，并且每次檢測(cè)到伺服信號(hào)時(shí)使扇區(qū)號(hào)遞增，以獲得道內(nèi)各扇區(qū)的扇區(qū)號(hào)。伺服信號(hào)的扇區(qū)號(hào)是進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和寫入時(shí)的基準(zhǔn)。各個(gè)道中存在一個(gè)索引信號(hào)?？梢灾付ㄉ葏^(qū)號(hào)，而不是索引號(hào)。
圖5是圖1中的MCU 14執(zhí)行的對(duì)致動(dòng)器的尋道控制的示例。通過圖1中的位置檢測(cè)電路7，MCU 14確認(rèn)致動(dòng)器的位置，執(zhí)行伺服計(jì)算，并向VCM 1提供適當(dāng)?shù)碾娏?。圖5示出了從開始尋道起到將頭3從道位置移動(dòng)至目標(biāo)道位置的控制轉(zhuǎn)換、致動(dòng)器1的電流、致動(dòng)器(頭)1的速度、以及致動(dòng)器(頭)1的位置。
換言之，在尋道控制中，可以在粗控制、穩(wěn)定控制(settlement control)和跟隨控制的轉(zhuǎn)換中將頭移動(dòng)到目標(biāo)位置。粗控制基本上是速度控制，穩(wěn)定控制和跟隨控制基本上是位置控制，對(duì)于這兩種控制必須檢測(cè)頭的當(dāng)前位置。
為了確認(rèn)此位置，如圖2所示，將伺服信號(hào)預(yù)先記錄在磁盤上。換言之，如圖3所示，記錄表示伺服信號(hào)開始位置的伺服標(biāo)記、表示道號(hào)的格雷碼、索引信號(hào)、以及表示偏移的信號(hào)PosA到PosD。由磁頭來讀取這些信號(hào)，并且位置檢測(cè)電路7將這些伺服信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。
定位控制系統(tǒng)的第一實(shí)施例圖6是描繪本發(fā)明的定位控制系統(tǒng)(伺服控制系統(tǒng))的第一實(shí)施例的框圖，圖7是描繪圖6的變型例的框圖，圖8是描繪圖6和圖7中的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器的框圖，圖9示出了用于圖6到圖8中的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償?shù)谋淼臉?gòu)成，圖10示出了用于圖6到圖8中的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償?shù)谋淼牧硪粯?gòu)成，圖11是描繪存儲(chǔ)在圖9和圖10的表中的F值的曲線圖。
圖6是描繪MCU 14執(zhí)行的伺服控制系統(tǒng)的計(jì)算的框圖。換言之，計(jì)算塊20計(jì)算目標(biāo)位置“r”與當(dāng)前位置“y”之間的位置誤差“e”，控制塊(Cn)21執(zhí)行控制計(jì)算，計(jì)算控制量Un，并驅(qū)動(dòng)作為裝置(plant)22的VCM 1(頭3)。對(duì)于裝置22的位置，對(duì)來自磁頭3的伺服信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，計(jì)算當(dāng)前位置“y”，并將結(jié)果反饋給計(jì)算塊20。
頻率估計(jì)單元24使用位置誤差“e”和擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器23(Cd)的內(nèi)部變量來估計(jì)外部振動(dòng)的角頻率ω。補(bǔ)償表25對(duì)應(yīng)于各頻率ω地存儲(chǔ)用于外部振動(dòng)抑制的補(bǔ)償器23(Cd)的常數(shù)。擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器23(Cd)通過基于頻率估計(jì)單元24的角頻率ω從補(bǔ)償表25中讀取的常數(shù)來校正內(nèi)部常數(shù)，并根據(jù)位置誤差“e”來計(jì)算擾動(dòng)抑制控制量Ud。加法塊26將控制量Un和擾動(dòng)抑制控制量Ud相加，并將其輸出給裝置22。
這樣，根據(jù)角頻率(擾動(dòng)頻率)ω的估計(jì)值校正了補(bǔ)償器Cd的內(nèi)部常數(shù)，因此補(bǔ)償器Cd的操作可以在寬頻率范圍內(nèi)始終保持在最優(yōu)。
首先，將描述控制塊(控制器)21。在設(shè)計(jì)磁盤裝置的定位控制系統(tǒng)的過程中，控制目標(biāo)裝置(即致動(dòng)器)通常由式(1)來表述。
y=Blm1s2u---(1)]]>在式(1)中，“u”是要提供給致動(dòng)器的電流，“y”是觀測(cè)到的位置，B1是力常數(shù)，“m”是等效質(zhì)量，“s”是拉普拉斯算子。磁盤裝置通常為轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)器，但是當(dāng)設(shè)計(jì)控制器時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)換為等效的線性致動(dòng)器，如式(1)所示。
對(duì)磁盤裝置的典型控制為觀測(cè)器控制。致動(dòng)器的傳遞函數(shù)由式(2)示出的狀態(tài)方程來表述。
sxv=0100xv+Blm01u]]>y=10xv]]>…(2)“x”和“y”表示位置，“v”表示速度，“u”表示驅(qū)動(dòng)電流。以采樣周期T對(duì)該模擬模型進(jìn)行Z變換，并將單位轉(zhuǎn)換為對(duì)磁盤裝置進(jìn)行數(shù)字控制所用的單位。具體地，位置以道為單位，速度以道/采樣為單位，電流用使得最大電流為1的歸一化單位。于是，致動(dòng)器的狀態(tài)方程變?yōu)槭?3)。
x[k+1]v[k+1]=1101x[k]v[k]+Ka1/21u[k]]]>y[k]=10x[k]v[k]]]>…(3)Ka為增益，包括Bl/m。
使用該式，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)器控制。用于對(duì)磁盤裝置進(jìn)行數(shù)字控制的觀測(cè)器控制具有下式(4)中的稱為當(dāng)前觀測(cè)器的結(jié)構(gòu)。
x_hat[k]v_hat[k]=x_bar[k]v_bar[k]+L1L2(y[k]-x_bar[k])]]>u[k]＝-Fx·x_hat[k]-Fv·v_hat[k] …(4)x_bar[k+1]v_bar[k+1]=1101x_hat[k]v_hat[k]+Ka1/21u[k]]]>如式(4)所示，通過觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差(即，觀測(cè)位置y[k]與一個(gè)采樣前計(jì)算的估計(jì)位置x_bar[k]之差)來校正狀態(tài)變量x_hat[k]和v_hat[k]。然后，將這兩個(gè)狀態(tài)變量x_hat[k]和v_hat[k]乘以反饋增益Fx和Fv，并輸出電流u[k]。在輸出電流之后，估計(jì)下一采樣的狀態(tài)變量值，x_bar[k+1]和v_bar[k+1]。
使用該式(4)，控制器21(Cn)執(zhí)行觀測(cè)器控制。
上述觀測(cè)器對(duì)應(yīng)于模擬控制中的PD控制。在磁盤裝置中還需要進(jìn)行積分補(bǔ)償。用于加入等效于積分補(bǔ)償?shù)目刂频囊环N方法是偏置補(bǔ)償。將由下式(5)給出的固定偏置“b”加入模擬裝置模型。
s·b＝0…(5)然后，通過使用式(3)和離散化的式(5)來構(gòu)造當(dāng)前觀測(cè)器，并獲得下式(6)。
x_hat[k]v_hat[k]b_hat[k]=x_bar[k]v_bar[k]b_bar[k]+L1L2L3(y[k]-x_bar[k])]]>u[k]＝-Fx·x_hat[k]-Fv·v_hat[k]-Fb·b_hat[k] …(6)x_bar[k+1]v_bar[k+1]b_bar[k+1]=111012001x_hat[k]v_hat[k]b_hat[k]+Ka1/210u[k]]]>在上面的描述中，將已知的觀測(cè)器控制器用作控制器，但是作為另一控制方法，可以使用具有下式(7)所示特性的PID控制。
(Kis+Kp+Kd·s)---(7)]]>在式(7)中，Ki為積分增益，Kp為比例增益，Kd為微分增益，s是拉普拉斯算子。
也可以使用其中PI控制和LeadLag濾波器串聯(lián)連接的控制器來進(jìn)行這種控制。傳遞函數(shù)示于下式(8)。
(Kis+Kp)s+a1s+b1---(8)]]>在該式(8)中，Ki為積分增益，Kp為比例增益，a1和b1是Lead Lag濾波器的特性，s為拉普拉斯算子。
在近來的磁盤裝置中，不是通過模擬控制而是通過數(shù)字控制來對(duì)致動(dòng)器進(jìn)行控制。式(7)和(8)中描述的控制器21是基于模擬控制表述的，但是對(duì)這些表述進(jìn)行轉(zhuǎn)換以用于數(shù)字控制，并將其安裝在裝置中。
通過PID控制、PI控制×Lead Lag濾波器、以及觀測(cè)器控制的結(jié)構(gòu)描述了控制器21的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于上述控制器21，而且可以應(yīng)用于線性控制器21。例如，可以將按H無限控制理論設(shè)計(jì)的濾波器用于該控制器。
此外，磁盤裝置的致動(dòng)器具有諧振特性，因此，由于諧振而導(dǎo)致的致動(dòng)器的振動(dòng)影響諧振位置精度。因此，在很多情況下，將基于下式(9)的多個(gè)陷波濾波器級(jí)聯(lián)以抑制諧振。實(shí)際上對(duì)式(9)進(jìn)行離散化并使用。
s2+2·ζ2·ωr·s+ωr2s2+2·ζ1·ωr·s+ωr2---(9)]]>在圖6中描述補(bǔ)償器23、表25以及ω估計(jì)器24。如圖6所示，對(duì)圖44的常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)置有表25，用于存儲(chǔ)要由用于估計(jì)外部振動(dòng)的角頻率ω的估計(jì)部24查閱的、用于外部振動(dòng)抑制的補(bǔ)償器Cd的常數(shù)；以及用于對(duì)補(bǔ)償器23(Cd)的內(nèi)部常數(shù)進(jìn)行校正的裝置。圖6中的虛線表示的裝置實(shí)現(xiàn)為數(shù)字控制。
現(xiàn)在將描述數(shù)字控制的補(bǔ)償器23(Cd)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)擾動(dòng)頻率已知時(shí)，通過式(10)中的狀態(tài)方程來設(shè)計(jì)跟隨周期性擾動(dòng)的數(shù)字控制的補(bǔ)償器23。
x1[k+1]x2[k+1]=Gx1[k]x2[k]+L·e[k],]]>Udist[k]=F·x1[k]x2[k],]]>G=cos(ωT)-sin(ωT)sin(ωT)cos(ωT),---(10)]]>其中，L=01,]]>F＝-(F1 F2)或者，L=10,]]>F＝-(F3 F4)在式(10)中，(x1，x2)為擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量的狀態(tài)變量，“e”為位置誤差，“L”為輸入增益，Udist為擾動(dòng)抑制輸出電流Ud，F(xiàn)為輸出增益，ω為已知擾動(dòng)的角頻率，而T為控制系統(tǒng)的采樣周期。例如，將輸出增益F設(shè)計(jì)為在假定的擾動(dòng)頻率的波動(dòng)范圍的中心頻率處為最優(yōu)，并且一旦設(shè)計(jì)好了，該常數(shù)F就固定不變。例如，如果在接合用于擾動(dòng)抑制的補(bǔ)償器之前控制器的初始特性為C并且裝置的特性為P，則使用下式(11)的傳遞函數(shù)。
P/(1+CP)…(11)考慮該式(11)的傳遞函數(shù)中針對(duì)角頻率ω的相位特性以及針對(duì)已知擾動(dòng)的收斂響應(yīng)時(shí)間來調(diào)整輸出增益F。
在式(10)中，輸入增益L的元素為“0”或“1”，但也可使用另一固定值。使用仿真來確定對(duì)增益F的常數(shù)設(shè)計(jì)。然而，例如計(jì)算延遲、致動(dòng)器的諧振、以陷波濾波器為代表的用于抑制諧振的各種濾波器的插入、以及用于驅(qū)動(dòng)VCM的放大器的頻率特性也具有實(shí)際的影響。因此，在實(shí)際操作該裝置時(shí)對(duì)F的最終值進(jìn)行檢查和調(diào)整。
在此處的描述中，使用位置誤差作為輸入?？梢允褂脠D7中描述的觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差。在這種情況下，必須改變要用于設(shè)計(jì)增益F的傳遞函數(shù)。例如，使用從電流擾動(dòng)到觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差的傳遞函數(shù)。
在式(10)中，擾動(dòng)的角頻率ω為固定值。在本發(fā)明中，對(duì)擾動(dòng)的角頻率ω進(jìn)行逐次校正以適應(yīng)于未知擾動(dòng)頻率?，F(xiàn)在將說明為此的自適應(yīng)準(zhǔn)則。自適應(yīng)準(zhǔn)則是通過對(duì)式(10)中的離散系統(tǒng)的周期性擾動(dòng)的補(bǔ)償器23的狀態(tài)方程進(jìn)行變形而導(dǎo)出的，使用式(12)的連續(xù)系統(tǒng)。
sx1x2=0-ωω0x1x2+L1L2e---(12)]]>在式(12)中，x1為擾動(dòng)的正弦分量，x2為擾動(dòng)的余弦分量，L1和L2是輸入增益，“e”為位置誤差，s為拉普拉斯算子。
對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)矢量的角頻率ω，轉(zhuǎn)動(dòng)矢量為正弦分量x1和余弦分量x2的正切，角頻率ω為其微分值，因此，由下式(13)給出該轉(zhuǎn)動(dòng)矢量的角頻率ω。
ω=dθdt=ddttan-1(x2x1)=x1dx2dt-dx1dtx2x12+x22---(13)]]>展開式(12)中的模擬補(bǔ)償器的狀態(tài)方程，確定x1和x2的微分值，并將x1和x2的微分值代入式(13)，于是，獲得下式(14)。
ω=x1(ω·x1+L2·e)-(-ω·x2+L1·e)x2x12+x22]]>=ω+L2·x1-L1·x2x12+x22]]>…(14)如果所估計(jì)未知擾動(dòng)的角頻率是正確的，則補(bǔ)償器23(Cd)可以適當(dāng)?shù)匾种圃摂_動(dòng)。結(jié)果，位置誤差“e”或者觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差為零。換言之，在式(14)中，補(bǔ)償器23(Cd)的目標(biāo)角頻率ω和估計(jì)擾動(dòng)的角頻率ω一致時(shí)的條件是式(13)右邊的位置誤差“e”項(xiàng)為零。換言之，式(15)成立。
L2·x1-L1·x2x12+x22e=0---(15)]]>換言之，逐次地對(duì)角頻率ω進(jìn)行校正以滿足式(15)。為此，以時(shí)間微分形式和下式(16)的自適應(yīng)準(zhǔn)則(積分補(bǔ)償準(zhǔn)則)來表述式(15)。
ddtω=Ka·L2·x1-L1·x2x12+x22e---(16)]]>使用該式，逐次地對(duì)ω的值進(jìn)行校正。將式(16)校正為積分形式，并由數(shù)字控制式來表述，于是可以獲取下式(17)。
ω[k]=ω[k-1]+Ka·L2·x1[k]-L1·x2[k]x1[k]2+x2[k]2e[k]---(17)]]>Ka為自適應(yīng)增益。在式(17)中，以加法形式使用自適應(yīng)準(zhǔn)則。其可以表述為乘法形式，如下式(18)所示。
ω[k]=ω[k-1](1+Ka2·L2·x1[k]-L1·x2[k]x1[k]2+x2[k]2e[k])---(18)]]>在式(18)中，自適應(yīng)增益Ka2為與上述自適應(yīng)增益Ka不同值的增益。
在以下說明中，將使用式(17)所示的按照加法格式的自適應(yīng)準(zhǔn)則，但是可以同樣地使用式(18)所示的按照乘法格式的自適應(yīng)準(zhǔn)則。
首先，使用自適應(yīng)準(zhǔn)則來對(duì)補(bǔ)償器針對(duì)周期性擾動(dòng)的目標(biāo)頻率進(jìn)行校正，然后角頻率隨時(shí)間k而變化。因此，將針對(duì)式(10)所示的已知擾動(dòng)頻率對(duì)周期性擾動(dòng)進(jìn)行跟隨的補(bǔ)償器構(gòu)造為根據(jù)角頻率的變化而對(duì)參數(shù)進(jìn)行更新。換言之，還根據(jù)逐次校正來更新用于調(diào)整輸入的相位和振幅的輸入增益L、用于使矢量轉(zhuǎn)動(dòng)的矩陣G、以及用于調(diào)整輸出的相位和振幅的輸出增益(矩陣)F。由此，改進(jìn)了逐次校正的精度。換言之，通過將式(10)與自適應(yīng)準(zhǔn)則進(jìn)行匹配來設(shè)計(jì)式(19)的自適應(yīng)控制器。
x1[k+1]x2[k+1]=Gx1[k]x2[k]+L·e[k],]]>Udist[k]=F·x1[k]x2[k],]]>G=cos(ω[k]T)-sin(ω[k]T)sin(ω[k]T)cos(ω[k]T)]]>…(19)然而，L、F[k]和ω[k]是根據(jù)矩陣L由式(20)或式(21)給出的。
L=01,]]>F[k]＝-Mag(ω[k])(cos(Phs(ω[k]))sin(Phs(ω[k])))，ω[k]＝ω[k-1]+Ka·x1[k]·e[k]/(x1[k]2+x2[k]2) …(20)L=10,]]>F[k]＝-Mag(ω[k])(-sin(Phs(ω[k]))cos(Phs(ω[k])))，ω[k]＝ω[k-1]-Ka·x2[k]·e[k]/(x1[k]2+x2[k]2) …(21)在式(19)到式(21)中，矩陣L為固定的，當(dāng)自適應(yīng)準(zhǔn)則ω[k]發(fā)生更新時(shí)，矩陣G和F改變?yōu)镚[k]和F[k]。換言之，角頻率隨時(shí)間流逝而變化，因此G的cosine(ω[k]T)和sine(ω[k]T)以及矩陣F的值也隨之更新。這里，Mag和Phs是從電流擾動(dòng)到位置誤差的傳遞函數(shù)(式(10)中所示)中對(duì)于角頻率ω的增益(振幅)和相位。并且，通過根據(jù)ω[k]改變到增益Mag(ω[k])和相位Phs(ω[k])，由輸出增益F[k]調(diào)整輸出的相位和增益。
對(duì)于輸入增益L，如式(20)和式(21)所示，分別將L1和L2設(shè)置為正弦和余弦，在自適應(yīng)控制式(20)和(21)中，將L的兩個(gè)變量之一設(shè)置為“1”并將另一個(gè)設(shè)置為“0”。輸入側(cè)L和輸出側(cè)F中的任一個(gè)都足以調(diào)整增益和相位，上述自適應(yīng)控制必須不僅抑制擾動(dòng)而且估計(jì)擾動(dòng)的角頻率ω。
將內(nèi)部狀態(tài)變量x1和x2用于進(jìn)行估計(jì)。為了簡(jiǎn)化ω的估計(jì)式，將L1和L2中的一個(gè)設(shè)置為“1”，而將另一個(gè)設(shè)置為“0”，并將它們代入式(17)，于是，如果L1＝0且L2＝1則自適應(yīng)準(zhǔn)則變形為式(20)中的自適應(yīng)準(zhǔn)則(ω[k])，如果L1＝1且L2＝0則自適應(yīng)準(zhǔn)則變形為式(21)中的自適應(yīng)準(zhǔn)測(cè)(ω[k])。由此，可以減少運(yùn)算時(shí)間。
無疑，矩陣L和矩陣F中的每一個(gè)中的兩個(gè)變量的值都可以根據(jù)ω[k]而變化。例如，可以設(shè)置L＝(L1(ω[k])與L2(ω[k]))。可以使輸出側(cè)增益F固定而使輸入側(cè)增益L根據(jù)ω[k]而改變。然而，與式(20)和(21)相比，這需要花費(fèi)計(jì)算ω[k]的時(shí)間。
使x1和x2移90度，由此，通過設(shè)置矩陣L，F(xiàn)[k]的相位項(xiàng)的正弦矩陣和余弦矩陣彼此相反，如式(20)和式(21)所示。
返回圖6，ω估計(jì)部24針對(duì)各個(gè)采樣計(jì)算式(20)或式(21)的ω[k]。表25存儲(chǔ)著與ω[k]對(duì)應(yīng)的G和F[k]值。ω估計(jì)部24通過查閱表25，根據(jù)ω[k]的估計(jì)值針對(duì)各個(gè)采樣確定G和F[k]值，并且設(shè)置用于擾動(dòng)抑制的補(bǔ)償器23中的值。補(bǔ)償器23計(jì)算式(19)，計(jì)算x1[k+1]、x2[k+1]以及擾動(dòng)抑制電流值Udist[k](Ud[k])，并將它們輸出。
加法器26將控制器21的控制電流值Un[k]與外部擾動(dòng)抑制電流值Ud[k]相加，將結(jié)果輸出給裝置22(VCM 1)，并對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
圖7是當(dāng)使用圖6中的對(duì)控制器21的觀測(cè)器控制將觀測(cè)器21的估計(jì)位置誤差e[k]提供給用于擾動(dòng)抑制的自適應(yīng)控制23和24的輸入時(shí)的結(jié)構(gòu)。觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差e[k]是加法器20的位置誤差(r-y)與觀測(cè)器的估計(jì)位置之差。
將參照?qǐng)D8、圖9和圖10來對(duì)此更詳細(xì)地進(jìn)行描述。圖8是式(19)到式(21)的框圖。圖8中的1/z表示延遲一個(gè)采樣T。z是用于數(shù)字控制的z變換的算子z。如圖8所示，ω估計(jì)部24包括計(jì)算部24-1，用于計(jì)算式(20)的ω自適應(yīng)式的第二項(xiàng)(Ka·x1[k]…)；延遲塊24-2，用于將估計(jì)ω[k]延遲一個(gè)采樣；以及加法塊24-3，用于將經(jīng)延遲的ω(ω[k-1])與計(jì)算塊24-1對(duì)第二項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果相加。這對(duì)于式(21)中的自適應(yīng)式也是一樣的。
另一方面，如圖9所示，表25根據(jù)各個(gè)估計(jì)ω的值來存儲(chǔ)G和F值。換言之，作為式(19)中的矩陣G，存儲(chǔ)ω[k]＝1·ωr至n·ωr的sin(1·ωr·T)至sin(n·ωr·T)和cos(1·ωr·T)至cos(n·ωr·T)。sin(1·ωr·T)至sin(n·ωr·T)的值從“0”開始，達(dá)到“1”，然后返回“0”。cos(1·ωr·T)至cos(n·ωr·T)的值從“1”開始，達(dá)到“0”，然后返回“1”。
此外，作為輸出增益F，存儲(chǔ)ω[k]＝1·ωr至n·ωr的F1(1·ωr)至F1(n·ωr)和F2(1·ωr)至F2(n·ωr)。在式(20)中，F(xiàn)1＝-Mag(ω[k])·cos(Phs(ω[k]))，F(xiàn)2＝-Mag(ω[k])·sin(Phs(ω[k]))。這對(duì)于式(21)的情況也是一樣的。
補(bǔ)償器23計(jì)算式(18)中的x1[k+1]、x2[k+1]和Udist[k]。換言之，補(bǔ)償器23包括乘法塊23-1，用于將位置誤差e[k]乘以“L”；乘法塊23-4，用于將x1[k]和x2[k]乘以來自表25的G[k]；加法塊23-2，用于將兩個(gè)乘法塊23-1和23-4的輸出相加并且輸出x1[k+1]和x2[k+1]；延遲塊23-3，用于將加法塊23-2的輸出延遲一個(gè)采樣，并輸出x1[k]和x2[k]；以及乘法塊23-5，用于將延遲塊23-3的輸出x1[k]和x2[k]乘以來自表25的輸出增益F1[k]和F2[k]。
在圖9中，僅僅存儲(chǔ)針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角頻率的整數(shù)倍的值。圖10示出了圖8的另一張表的構(gòu)成。圖10示出了當(dāng)在圖9中刪除正弦值時(shí)的示例。為了使用該表，通過計(jì)算根據(jù)余弦值來確定正弦值。換言之，通過下式(22)根據(jù)表25-1中的余弦來計(jì)算正弦。
SIN＝(1-COS2)1/2…(22)必須記住，在式(22)中，刪除了正弦分量，而非余弦分量。在這種情況下，必須表示直到奈奎斯特頻率的值。換言之，如圖9所示，余弦值從“1”變到“-1”，而在該范圍內(nèi)的正弦值為“0”到“1”，并且存在取相同正弦值的兩個(gè)角頻率。如果從表25-1中刪除余弦分量并保留正弦分量，則必須判斷余弦的正/負(fù)，為此必須檢查ω值。這種判斷處理需要額外的時(shí)間。
因此為了減小表的大小，優(yōu)選地保留余弦值。在這種考慮并非必要的情況下，可以刪除余弦分量并保留正弦分量。
圖11示出了圖9和圖10中的輸出增益F＝[F1，F(xiàn)2]的頻率變化。換言之，橫軸為頻率(角頻率)，縱軸為在各個(gè)頻率的增益F1和F2。在圖11中，按使得F1的絕對(duì)值的最大值與F2的絕對(duì)值的最大值中的較大者為“1”的方式對(duì)曲線圖進(jìn)行歸一化。圖11中的特性是基于仿真設(shè)計(jì)的，例如計(jì)算延遲、致動(dòng)器的諧振、由陷波濾波器為代表的用于抑制諧振的各種濾波器的插入、以及用于驅(qū)動(dòng)VCM的放大器的頻率特性都具有實(shí)際的影響。因此在實(shí)際操作裝置時(shí)對(duì)最終值進(jìn)行檢查和調(diào)整。
如圖11所示，根據(jù)頻率，F(xiàn)1和F2的增益是不同的值，并且其符號(hào)也不同。據(jù)此，在表25和25-1中設(shè)置各個(gè)角頻率的F1和F2。該示例示出了針對(duì)圖6所示的輸入為位置誤差的補(bǔ)償器23的值。
圖12示出了當(dāng)將常規(guī)輸出增益F＝[F1，F(xiàn)2]優(yōu)化到1000Hz且固定時(shí)的估計(jì)擾動(dòng)值和校正響應(yīng)值的曲線圖，圖13示出了當(dāng)本發(fā)明的輸出增益F＝[F1，F(xiàn)2]針對(duì)各個(gè)頻率進(jìn)行優(yōu)化并且頻率值根據(jù)估計(jì)擾動(dòng)頻率而變化時(shí)的估計(jì)擾動(dòng)值和校正響應(yīng)值的曲線圖。
在圖12和圖13中，上面的曲線圖示出了橫軸為時(shí)間(秒)而縱軸為位置誤差PES(道數(shù))，下面的曲線圖示出了橫軸為時(shí)間(秒)而縱軸為估計(jì)頻率(Hz)。圖12和圖13都示出了當(dāng)將補(bǔ)償器23的頻率和擾動(dòng)頻率設(shè)置為不同的未知擾動(dòng)頻率時(shí)的情況，是使用圖44和圖6中的系統(tǒng)的仿真結(jié)果，其中擾動(dòng)頻率為200Hz，補(bǔ)償器23的初始頻率為1000Hz。
如圖12中的現(xiàn)有技術(shù)所示，如果擾動(dòng)頻率(200Hz)對(duì)于補(bǔ)償器23是未知的，則不能校正該擾動(dòng)，且位置誤差PES不收斂，相反擾動(dòng)抑制控制使得位置誤差發(fā)散，如圖12中的上曲線圖所示。估計(jì)頻率也不同于200Hz(其在圖12的下曲線圖中示為實(shí)線)，而是圍繞初始值1000Hz，該估計(jì)頻率不收斂。
另一方面，在當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的仿真結(jié)果中，如圖13所示，即使擾動(dòng)頻率(200Hz)對(duì)于補(bǔ)償器23是未知的，也可以準(zhǔn)確地對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行校正，并且位置誤差PES收斂，如圖13中的上曲線圖所示。估計(jì)頻率也收斂到由圖13中下曲線圖中的實(shí)線所表示的200Hz。在圖13中，位置誤差范圍為“4”到“-4”，而在圖12的現(xiàn)有技術(shù)的情況下，位置誤差范圍為“5000”到“-5000”。
因此，通過應(yīng)用本發(fā)明，即使提供未知的擾動(dòng)頻率，也可以準(zhǔn)確快速地抑制擾動(dòng)。例如，如圖13中的仿真結(jié)果所示，即使施加了擾動(dòng)，位置誤差也在0.04到0.06秒內(nèi)收斂。如果盤轉(zhuǎn)動(dòng)為4200rpm，則一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)花費(fèi)0.014毫秒，因此可以在盤的2到4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)中抑制單個(gè)擾動(dòng)。
定位控制系統(tǒng)的第二實(shí)施例圖14是描繪本發(fā)明的定位控制系統(tǒng)(伺服控制系統(tǒng))的第二實(shí)施例的框圖，圖15示出了描繪圖14的變型例的框圖，圖16和圖17是描繪圖14和圖15中的控制系統(tǒng)的計(jì)算處理的圖，圖18是描繪圖14和圖15中的伺服控制系統(tǒng)的計(jì)算處理的流程圖。
圖14是描繪圖1中的MCU 14執(zhí)行的伺服控制系統(tǒng)的計(jì)算的框圖。在圖14中，用相同的標(biāo)號(hào)來表示與圖6中的組件相同的組件。換言之，計(jì)算塊20計(jì)算目標(biāo)位置“r”與當(dāng)前位置“y”之間的位置誤差“e”，控制塊(Cn)21執(zhí)行控制計(jì)算，計(jì)算控制量Un，并驅(qū)動(dòng)作為裝置22的VCM1(和頭3)。對(duì)于裝置的位置，對(duì)來自磁頭3的伺服信號(hào)進(jìn)行解調(diào)并計(jì)算當(dāng)前位置“y”，將當(dāng)前位置“y”反饋給計(jì)算塊20。
頻率估計(jì)單元24使用位置誤差“e”和擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器23(Cd)的內(nèi)部變量來估計(jì)外部振動(dòng)的角頻率ω。補(bǔ)償表25與各個(gè)頻率ω對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)用于外部振動(dòng)抑制的補(bǔ)償器23(Cd)的常數(shù)。擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器23(Cd)通過使用頻率估計(jì)單元24的角頻率ω從補(bǔ)償表25中讀取的常數(shù)來對(duì)內(nèi)部常數(shù)進(jìn)行校正，并根據(jù)位置誤差“e”來計(jì)算擾動(dòng)抑制控制量Ud。加法塊26將控制量Un與擾動(dòng)抑制控制量Ud相加，并將其輸出給裝置22。延遲單元27將補(bǔ)償器23的輸出Ud延遲一個(gè)采樣，并將其輸出給加法塊26。
如果延遲了一個(gè)采樣，則產(chǎn)生相位特性的偏移(相位滯后)。因此，輸出增益F的設(shè)置值不同于圖6和圖8到圖10中的值。例如，按圖8中的特性產(chǎn)生相位滯后，因此圖8中的特性對(duì)該相位滯后量是超前的。
如圖14所示，因?yàn)闇p少計(jì)算處理時(shí)間，所以有意將擾動(dòng)抑制輸出延遲一個(gè)采樣。將參照?qǐng)D16和圖17來對(duì)此進(jìn)行說明。為了改善控制系統(tǒng)的響應(yīng)特性，減少計(jì)算處理時(shí)間(即減少從獲得觀測(cè)位置起到輸出驅(qū)動(dòng)電流U的時(shí)間)是至關(guān)重要的。
另一方面，與現(xiàn)有技術(shù)相比，用于本發(fā)明的自適應(yīng)控制的式(17)到(21)需要額外的計(jì)算處理時(shí)間。換言之，如圖17所示，如果MCU 14執(zhí)行圖6中的系統(tǒng)的計(jì)算，則首先對(duì)每k個(gè)采樣使用式(6)來計(jì)算控制器(Cn)21的輸出Un[k]。然后，由式(17)或式(18)來計(jì)算頻率估計(jì)單元24的自適應(yīng)準(zhǔn)則以對(duì)估計(jì)角頻率ω進(jìn)行更新。
接著，使用該估計(jì)角頻率ω來查閱表25，并更新補(bǔ)償器23的G和F。并且，通過式(19)來計(jì)算補(bǔ)償器(Cd)23的輸出Ud(Udist)。最后，通過Un[k]+Ud[k]來計(jì)算裝置22的輸出U[k]。將該計(jì)算值輸出給裝置22，并改變輸出電流。換言之，從獲得觀測(cè)位置y到輸出驅(qū)動(dòng)電流U的時(shí)間變長，控制系統(tǒng)的響應(yīng)性下降(特別地，產(chǎn)生相位滯后)。當(dāng)然，如果安裝高速M(fèi)CU 14，則不用確保該延遲。然而，為了提供低成本的盤裝置，安裝高速M(fèi)CU 14并非最佳方案。
因此，不將當(dāng)前采樣值ω[k]用于擾動(dòng)抑制的電流，而是使用一個(gè)采樣之前估計(jì)的值ω[k-1]，并計(jì)算校正電流Ud。換言之，如圖16所示，MCU 14首先在每k個(gè)采樣使用式(6)來計(jì)算控制器(Cn)21的輸出Un[k]。然后，使用針對(duì)前一采樣計(jì)算的Ud[k-1](基于一個(gè)采樣之前估計(jì)的值ω[k-1]、在延遲塊27中延遲了一個(gè)采樣的Ud)，通過Un[k]+Ud[k-1]來計(jì)算裝置22的輸出U[k]。將該計(jì)算值輸出給裝置22，其改變輸出電流。
然后，基于式(17)或式(18)來計(jì)算頻率估計(jì)單元24的自適應(yīng)準(zhǔn)則，并更新估計(jì)角頻率ω[k]。接著，用該估計(jì)角頻率ω[k]來查閱表25，更新補(bǔ)償器23的G和F。并且，通過式(19)來計(jì)算補(bǔ)償器(Cd)23的輸出Ud(Udist)[k]。這樣，從獲得觀測(cè)位置“y”到輸出驅(qū)動(dòng)電流U的時(shí)間減少，控制系統(tǒng)的響應(yīng)性得到了改善(防止了相位滯后)。
如上所述，由于控制系統(tǒng)的響應(yīng)(相位精度)變得更快，所以還可以使用前一采樣的估計(jì)值ω[k-1]和Ud[k-1]，這改進(jìn)了擾動(dòng)頻率估計(jì)速度。
圖15是描繪圖14的變型例的框圖。用相同標(biāo)號(hào)來表示與圖14中的組件相同的組件。在圖15的結(jié)構(gòu)中，對(duì)圖14中的控制器21使用觀測(cè)器控制，并為用于擾動(dòng)抑制的自適應(yīng)控制(頻率估計(jì)單元24、補(bǔ)償器23)的輸入提供觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，也可以同樣地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
圖18是描繪通過圖14或圖15中的控制系統(tǒng)從獲取觀測(cè)位置起到電流輸出并且到自適應(yīng)控制計(jì)算的一系列處理的流程圖。
(S10)首先，MCU 14從頭3獲取觀測(cè)到的位置y，并計(jì)算位置誤差“e”。
(S12)然后，MCU 14通過式(6)來計(jì)算控制器(Cn)21的輸出Un[k]。
(S14)然后，MCU 14使用按前一采樣計(jì)算的Ud[k-1]，通過Un[k]+Ud[k-1]來計(jì)算裝置22的輸出U[k]。將該計(jì)算值U輸出給裝置22，輸出電流改變。
(S16)然后，MCU 14執(zhí)行對(duì)自適應(yīng)控制的計(jì)算。首先，執(zhí)行對(duì)ω的更新計(jì)算。換言之，通過計(jì)算式(17)或式(18)中的頻率估計(jì)單元(24)的自適應(yīng)準(zhǔn)則，對(duì)估計(jì)角頻率ω[k]進(jìn)行更新。
(S18)然后，MCU 14查閱表25，并更新G和F值。
(S20)然后，MCU 14對(duì)式(19)中的狀態(tài)變量x1[k+1]和x2[k+1]執(zhí)行更新計(jì)算，同時(shí)計(jì)算下一采樣的校正電流Ud[k]。
定位控制系統(tǒng)的第三實(shí)施例圖19是根據(jù)本發(fā)明的定位控制系統(tǒng)(伺服控制系統(tǒng))的第三實(shí)施例的框圖，圖20是描繪圖19中的實(shí)施例的曲線圖。圖19中的實(shí)施例具有減小補(bǔ)償表25的數(shù)據(jù)容量的結(jié)構(gòu)。換言之，在圖8到圖10的實(shí)施例中，表25針對(duì)全部的估計(jì)角頻率ω都保存G和F值。在本實(shí)施例的情況下，在表25中減少數(shù)據(jù)G和F的情況下執(zhí)行相同的擾動(dòng)抑制補(bǔ)償。
在圖19中，用相同的標(biāo)號(hào)表示與圖8中的組件相同的組件。換言之，正如圖8一樣，ω估計(jì)部24包括計(jì)算塊24-1，用于計(jì)算式(20)中的ω自適應(yīng)式的第二項(xiàng)(Ka·x1[k]…)；延遲塊24-2，用于將估計(jì)ω[k]延遲一個(gè)采樣；以及加法塊24-3，用于將經(jīng)延遲的ω(ω[k-1])與計(jì)算塊24-1的第二項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果相加。式(21)的情況也是這樣。
如圖20所示，表25存儲(chǔ)角頻率ω的各個(gè)預(yù)定頻率處的G和F值。例如，在圖20中，存儲(chǔ)每250Hz的輸出增益F＝[F1，F(xiàn)2]。對(duì)于相位補(bǔ)償值G也是這樣。
插值計(jì)算單元28從表25中讀取與從估計(jì)單元24輸出的估計(jì)角頻率ω[k]最接近的兩個(gè)G和F，執(zhí)行線性插值，并計(jì)算與估計(jì)角頻率ω[k]對(duì)應(yīng)的G[k]和F[k]。
補(bǔ)償器23計(jì)算式(18)中的x1[k+1]、x2[k+1]以及Udist[k]。換言之，補(bǔ)償器23包括乘法塊23-1，用于將位置誤差e[k]乘以“L”；乘法塊23-4，用于將x1[k]和x2[k]乘以來自插值計(jì)算單元28的G[k]；加法塊23-2，用于將兩個(gè)乘法塊23-1和23-4的輸出相加并輸出x1[k+1]和x2[k+1]；延遲塊23-3，用于將加法塊23-2的輸出延遲一個(gè)采樣，并輸出x1[k]和x2[k]；以及乘法塊23-5，用于將延遲塊23-3的輸出x1[k]和x2[k]乘以來自插值計(jì)算單元28的輸出增益F1[k]和F2[k]。
表25的結(jié)構(gòu)可以是圖9的結(jié)構(gòu)或者圖10的結(jié)構(gòu)。換言之，將估計(jì)擾動(dòng)的各個(gè)頻率ω插入插值計(jì)算塊28，塊28查閱表25。難以在表25中保存無窮個(gè)值，因此從實(shí)際的角度出發(fā)，優(yōu)選地，對(duì)于表25的值，保存間斷頻率處的G和F值。例如，保存對(duì)于為轉(zhuǎn)動(dòng)角頻率整數(shù)倍的角頻率的值。
使用該結(jié)構(gòu)，可以在減小表25的大小的情況下實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施例相同的擾動(dòng)抑制控制，這對(duì)于安裝是有效的。
定位控制系統(tǒng)的第四實(shí)施例圖21是描繪本發(fā)明的定位控制系統(tǒng)(伺服控制系統(tǒng))的第四實(shí)施例的框圖，圖22是描繪圖21中的控制系統(tǒng)的計(jì)算處理的圖，圖23是描繪圖21中的伺服控制系統(tǒng)的計(jì)算處理的流程圖。圖21是對(duì)估計(jì)角頻率ω[k]的值設(shè)置上限和下限時(shí)的示例。
換言之，值ω不會(huì)為“0”或負(fù)值。并且，因?yàn)橛脭?shù)字控制來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所以沒有必要估計(jì)高于奈奎斯特頻率(奈奎斯特頻率是與為采樣頻率一半的頻率對(duì)應(yīng)的角頻率)的頻率。此外，由于諸如計(jì)算延遲的影響，難以處理奈奎斯特頻率附近的擾動(dòng)。此外，通過對(duì)控制器21的積分補(bǔ)償可以處理諸如1Hz的極低頻率的擾動(dòng)，因此不需要對(duì)其進(jìn)行處理。因此，如圖22所示，在角頻率ω的估計(jì)范圍內(nèi)設(shè)置上限ωmax和下限ωmin。
在圖21中，用相同的標(biāo)號(hào)來表示與圖8和圖19的組件相同的組件。換言之，ω估計(jì)塊24包括計(jì)算塊24-1，用于計(jì)算式(20)中的ω自適應(yīng)式的第二項(xiàng)(Ka·x1[k]…)；延遲塊24-2，用于將估計(jì)ω[k]延遲一個(gè)采樣；加法塊24-3，用于將經(jīng)延遲的ω(ω[k-1])與計(jì)算塊24-1對(duì)第二項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果相加；以及頻率范圍限制塊24-4，用于設(shè)置加法塊24-3的估計(jì)角頻率ω的上限和下限。對(duì)于式(21)中的自適應(yīng)式的情況也是這樣。
如圖20所示，表25存儲(chǔ)角頻率ω的各個(gè)預(yù)定頻率處的G和F值。例如，在圖20中，存儲(chǔ)每250Hz的輸出增益F＝[F1，F(xiàn)2]。對(duì)于相位補(bǔ)償值G也是這樣。
插值計(jì)算單元28在表25中讀取與來自ω估計(jì)單元24的估計(jì)角頻率ω[k]最接近的兩個(gè)G和F值，執(zhí)行線性插值，并計(jì)算與估計(jì)角頻率ω[k]對(duì)應(yīng)的G[k]和F[k]。
補(bǔ)償器23計(jì)算式(19)的x1[k+1]、x2[k+1]以及Udist[k]。換言之，補(bǔ)償器23包括乘法塊23-1，用于將位置誤差e[k]乘以“L”；乘法塊23-4，用于將x1[k]和x2[k]乘以來自插值計(jì)算單元28的G[k]；加法塊23-2，用于將兩個(gè)乘法塊23-1和23-4的輸出相加并輸出x1[k+1]和x2[k+1]；延遲塊23-3，用于將加法塊23-2的輸出延遲一個(gè)采樣并輸出x1[k]和x2[k]；以及乘法塊23-5，用于將延遲塊23-3的輸出x1[k]和x2[k]乘以來自插值計(jì)算單元28的輸出增益F1[k]和F2[k]。
表25的結(jié)構(gòu)可以是圖9的結(jié)構(gòu)或者圖10的結(jié)構(gòu)。換言之，將估計(jì)擾動(dòng)的各頻率ω插入插值計(jì)算塊28，塊28查閱表25。難以在表25中保存無窮個(gè)值，因此從實(shí)際的角度出發(fā)，優(yōu)選地，保存間斷頻率處的G和F值作為表25的值。例如，保存為轉(zhuǎn)動(dòng)角頻率整數(shù)倍的角頻率處的值。
使用該結(jié)構(gòu)，估計(jì)角頻率受到上限ωmax(例如，采樣頻率的一半＝奈奎斯特頻率)的限制，還受到下限ωmin(例如，盤的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率)的限制。因此，可以防止過度的擾動(dòng)抑制控制，并且可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的擾動(dòng)抑制控制。此外，上限可以是由于致動(dòng)器的諧振頻率的個(gè)體差異以及溫度變化而導(dǎo)致的波動(dòng)范圍的下限頻率。
圖23是描繪圖21中的控制系統(tǒng)從獲取觀測(cè)位置起到電流輸出并且到自適應(yīng)控制計(jì)算的一系列處理的流程圖。
(S30)首先，MCU 14從頭3獲取觀測(cè)位置“y”，并計(jì)算位置誤差“e”。
(S32)然后，MCU 14通過式(6)計(jì)算控制器(Cn)21的輸出Un[k]。
(S34)然后，MCU 14使用按前一采樣計(jì)算的Ud[k-1]，通過Un[k]+Ud[k-1]來計(jì)算裝置22的輸出U[k]。將該計(jì)算值U輸出給裝置22，輸出電流改變。
(S36)然后，MCU 14執(zhí)行對(duì)自適應(yīng)控制的計(jì)算。首先，執(zhí)行對(duì)ω的更新計(jì)算。換言之，執(zhí)行式(17)或式(18)中的頻率估計(jì)單元24的自適應(yīng)準(zhǔn)則，更新估計(jì)角頻率ω[k]。
(S40)然后，MCU 14判斷估計(jì)角頻率ω[k]是否為下限ωmin或更低。如果估計(jì)角頻率ω[k]為下限ωmin或更低，則令估計(jì)角頻率ω[k]為ω[k]＝ωmin。
(S42)然后，MCU 14查閱表25，并執(zhí)行上述線性插值來更新G和F值。
(S44)然后，MCU 14對(duì)式(19)的狀態(tài)變量x1[k+1]和x2[k+1]執(zhí)行更新計(jì)算，同時(shí)計(jì)算下一采樣的校正電流Ud[k]。
定位控制系統(tǒng)的第五實(shí)施例圖24是描繪本發(fā)明的定位控制系統(tǒng)(伺服控制系統(tǒng))的第五實(shí)施例的框圖，圖25是描繪圖24中的第五實(shí)施例的變型例的框圖，圖26是圖24的詳細(xì)框圖，而圖27是描繪圖24的計(jì)算處理的流程圖。圖24及后面的實(shí)施例具有兩個(gè)自適應(yīng)控制塊以支持兩個(gè)不同頻率的擾動(dòng)。
換言之，在對(duì)上述實(shí)施例的描述中，未知擾動(dòng)的頻率數(shù)為一個(gè)。然而，根據(jù)盤裝置的工作形式，可能由兩個(gè)不同頻率導(dǎo)致未知擾動(dòng)。例如，當(dāng)將盤裝置安裝在便攜式裝置中時(shí)，它是通過彈性部件安裝的。在這種安裝示例中，盤裝置不僅直接接收擾動(dòng)，而且通過彈性元件接收擾動(dòng)，即，即使存在一個(gè)擾動(dòng)，盤裝置也接收到兩個(gè)不同頻率擾動(dòng)。因此，針對(duì)兩個(gè)不同未知頻率的擾動(dòng)執(zhí)行抑制控制。
在圖24中，用相同的標(biāo)號(hào)表示與圖6中的組件相同的組件。在圖24中，由計(jì)算塊20來計(jì)算目標(biāo)位置“r”與當(dāng)前位置“y”之間的位置誤差“e”，并由控制塊(Cn)21來執(zhí)行控制計(jì)算，計(jì)算控制量Un，并驅(qū)動(dòng)作為裝置22的VCM 1和3。對(duì)于裝置的位置，對(duì)來自磁頭3的伺服信號(hào)進(jìn)行解調(diào)以計(jì)算當(dāng)前位置“y”，并將其反饋給計(jì)算塊20。
安裝有兩個(gè)擾動(dòng)抑制控制機(jī)構(gòu)。換言之，安裝有第一擾動(dòng)抑制控制機(jī)構(gòu)23A、24A和25以及第二擾動(dòng)抑制控制機(jī)構(gòu)23B、24B和25。頻率估計(jì)單元24A和24B使用位置誤差“e”和擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器23A和23B(Cd)的內(nèi)部變量來估計(jì)外部振動(dòng)的角頻率ω1和ω2。補(bǔ)償表25與各個(gè)頻率ω1和ω2對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)用于外部振動(dòng)抑制的補(bǔ)償器23A和23B(Cd)的常數(shù)。擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器23A和23B(Cd)通過用頻率估計(jì)單元24A和24B的角頻率ω1和ω2從補(bǔ)償表25讀取的常數(shù)來校正內(nèi)部常數(shù)，并根據(jù)位置誤差“e”計(jì)算擾動(dòng)抑制控制量Ud1和Ud2。
加法塊29將兩個(gè)擾動(dòng)抑制控制量Ud1和Ud2相加。加法塊26將控制量Un與擾動(dòng)抑制控制量Ud(＝Ud1+Ud2)相加，并將其輸出給裝置22。
換言之，將兩個(gè)校正值Ud1和Ud2相加并輸出。這里，在第一擾動(dòng)抑制控制機(jī)構(gòu)23A、24A和25與第二擾動(dòng)抑制控制機(jī)構(gòu)23B、24B和25之間對(duì)角頻率ω進(jìn)行校正。換言之，如果執(zhí)行自適應(yīng)控制，則估計(jì)角頻率ω1和ω2可能相同。那么僅支持一個(gè)擾動(dòng)。因此，如稍后所述，將估計(jì)角頻率ω1和ω2的值調(diào)整得使其不交疊。
圖25是圖24的變型例。在圖25中，用相同的標(biāo)號(hào)來表示與圖24中的組件相同的組件，正如圖6在圖7中的變型例一樣，示出了對(duì)圖24中的控制器21使用觀測(cè)器控制并且將觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差提供給用于擾動(dòng)抑制的自適應(yīng)控制的輸入的結(jié)構(gòu)。
圖26是圖24的詳細(xì)框圖。在圖26中，用相同的標(biāo)號(hào)表示與圖21和圖25中的組件相同的組件。在圖26中，ω估計(jì)塊24A/24B包括計(jì)算塊24-1A/24-1B，用于計(jì)算式(20)中的ω自適應(yīng)式的第二項(xiàng)(Ka·x1[k]…)；延遲塊24-2A/24-2B，用于將估計(jì)ω1[k]或ω2[k]延遲一個(gè)采樣；加法塊24-3A/24-3B，用于將經(jīng)延遲的ω1(ω1[k-1])或ω2(ω2[k-1])與計(jì)算塊24-1A/24-1B對(duì)第二項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果相加；以及頻率范圍限制塊24-4A/24-4B，用于設(shè)置加法塊24-3A/24-3B的估計(jì)角頻率ω1或ω2的上限和下限。對(duì)于式(21)中的自適應(yīng)式也是這樣。
如圖20所示，表25存儲(chǔ)角頻率ω的各個(gè)預(yù)定頻率處的G和F值。例如，在圖20中，存儲(chǔ)每250Hz的輸出增益F＝[F1，F(xiàn)2]。對(duì)于相位補(bǔ)償值G也是這樣。
插值計(jì)算單元28A/28B在表25中讀取與來自ω估計(jì)單元24A/24B的估計(jì)角頻率ω1[k]或ω2[k]最接近的兩個(gè)G和F值，執(zhí)行線性插值，并計(jì)算與估計(jì)角頻率ω1[k]或ω2[k]對(duì)應(yīng)的G1[k]、G2[k]、FA[k]＝F1[k]，F(xiàn)2[k]、FB[k]＝F1[k]，F(xiàn)2[k]。
補(bǔ)償器23A/23B計(jì)算式(19)中的x1[k+1]、x2[k+1]、Udist1[k]和Udist2[k]。換言之，補(bǔ)償器23A/23B包括乘法塊23-1A/23-1B，用于將位置誤差e[k]乘以[LA＝L1，L2]、[LB＝L1，L2]；乘法塊23-4A/23-4B，用于將x1[k]和x2[k]乘以來自插值計(jì)算單元28A/28B的G1[k]和G2[k]；加法塊23-2A/23-2B，用于將兩個(gè)乘法塊23-1A/23-1B和23-4A/23-4B的輸出相加并輸出x1[k+1]和x2[k+1]；延遲塊23-3A/23-3B，用于將加法塊23-2A/23-2B的輸出延遲一個(gè)采樣并輸出x1[k]和x2[k]；以及乘法塊23-5A/23-5B，用于將延遲塊23-3A/23-3B的輸出x1[k]和x2[k]乘以來自插值計(jì)算單元28A/28B的輸出增益FA[k]和FB[k]。
加法塊29將兩個(gè)乘法塊23-5A和23-5B的輸出Ud1和Ud2相加，并輸出擾動(dòng)抑制控制值Ud[k]。表25的結(jié)構(gòu)可以是圖9中的結(jié)構(gòu)或者圖10中的結(jié)構(gòu)。
此外，在第二ω估計(jì)部24B中，安裝有用于通過第一ω估計(jì)塊24A的延遲塊24-2A的輸出ω1來校正估計(jì)的ω2的ω2校正塊24-5。換言之，當(dāng)使用與此類似的針對(duì)兩個(gè)未知頻率的自適應(yīng)控制結(jié)構(gòu)時(shí)，必須記住存在ω1和ω2始終取相同值的情況，雖然設(shè)置了兩個(gè)擾動(dòng)抑制控制機(jī)構(gòu)，實(shí)際上可以僅僅處理一個(gè)擾動(dòng)。
為了解決這一問題，安裝有調(diào)整ω1和ω2以使得ω1和ω2的值不交疊的裝置。換言之，ω2校正塊24-5將經(jīng)更新的ω2和ω1進(jìn)行比較，并且如果這兩個(gè)值相似則對(duì)ω2進(jìn)行校正。詳細(xì)情況將在圖29中的處理流程中進(jìn)行說明。
圖27是圖24中的實(shí)施例的又一變型例的框圖。在圖27中，用相同的標(biāo)號(hào)來表示與圖24中的組件相同的組件。圖27是當(dāng)將圖14中描述的延遲塊27安裝在圖24的結(jié)構(gòu)中時(shí)的示例，如圖16所示，將Ud的輸出延遲一個(gè)采樣來改善計(jì)算延遲時(shí)間。
圖28是描繪圖27中的框圖的變型例的框圖。在圖28中，用相同的標(biāo)號(hào)來表示與圖24和圖27中的組件相同的組件。正如圖15一樣，圖28示出了當(dāng)對(duì)圖27中的控制器21使用觀測(cè)器控制并且將觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差提供給用于擾動(dòng)抑制的自適應(yīng)控制的輸入時(shí)的結(jié)構(gòu)。
圖29是描繪圖24和圖27中的控制系統(tǒng)從獲取觀測(cè)位置起到電流輸出并且到自適應(yīng)控制計(jì)算的一系列處理的流程圖。
(S50)首先，MCU 14從頭3獲取觀測(cè)位置y，并計(jì)算位置誤差“e”。
(S52)然后，MCU 14通過式(6)來計(jì)算控制器(Cn)21的輸出Un[k]。
(S54)然后，MCU 14使用按前一采樣計(jì)算的Ud[k-1]，通過Un[k]+Ud[k-1]來計(jì)算裝置22的輸出U[k]。將該計(jì)算值U輸出給裝置22，輸出電流改變。
(S56)然后，MCU 14執(zhí)行對(duì)自適應(yīng)控制的計(jì)算。首先，執(zhí)行對(duì)ω1的更新計(jì)算。換言之，執(zhí)行式(17)或式(18)中的頻率估計(jì)單元24A的自適應(yīng)準(zhǔn)則，并對(duì)估計(jì)角頻率ω1[k]進(jìn)行更新。
(S58)然后，MCU 14查閱表25，執(zhí)行上述線性插值，并更新G1和FA值。
(S60)然后，MCU 14對(duì)式(19)的狀態(tài)變量x1[k+1]和x2[k+1]執(zhí)行更新計(jì)算，同時(shí)計(jì)算下一采樣的校正電流Ud1[k]。
(S62)然后，MCU 14執(zhí)行對(duì)估計(jì)角頻率ω2[k]的更新計(jì)算。首先為變量ω2_OLD設(shè)置前一采樣的ω[k-1]。然后，MCU 14執(zhí)行式(17)或式(18)的頻率估計(jì)單元24B的自適應(yīng)準(zhǔn)則，并對(duì)估計(jì)角頻率ω2[k]進(jìn)行更新。
(S64)MCU 14將經(jīng)更新的ω2[k]與ω1[k]進(jìn)行比較，如果這二者接近，則校正ω2[k]。換言之，對(duì)第一估計(jì)角頻率ω1設(shè)置用于限定預(yù)定頻率范圍的Δω，判斷第二估計(jì)角頻率ω2[k]是否小于(ω1+Δω)且大于(ω1-Δω)。從(ω1+Δω)到(ω1-Δω)的這一范圍是判斷ω2是否接近ω1的范圍。如果第二估計(jì)角頻率ω2[k]不小于(ω1+Δω)或者不大于(ω1-Δω)，則ω2與ω1不接近，因此不必校正ω2，并且處理進(jìn)行到步驟S68。
(S66)如果第二估計(jì)角頻率ω2[k]小于(ω1+Δω)且大于(ω1-Δω)，則判斷出ω2接近ω1，并校正ω2[k]。也就是說，為了判斷ω2小于還是大于ω1，判斷ω1是否為ω_OLD[k](其中設(shè)置了前一采樣的ω2[k-1])或更小。如果ω1大于其中設(shè)置了ω2[k-1]的ω_OLD[k]，則ω2小于ω1，因此將ω2[k]校正為(ω1-Δω)即容限的下限。如果ω1不大于其中設(shè)置了ω2[k-1]的ω_OLD[k]，則ω2大于ω1，因此將ω2[k]校正為(ω1+Δω)即容限的上限。
(S68)現(xiàn)在，MCU 14用ω2[k]來查閱表25，執(zhí)行上述線性插值，并更新G2和FB值。
(S70)然后，MCU 14對(duì)式(19)中的狀態(tài)變量x1[k+1]和x2[k+1]執(zhí)行更新計(jì)算，同時(shí)計(jì)算下一采樣的校正電流Ud2[k]。并且，MCU 14將步驟S60中的Ud1[k]與Ud2[k]相加，并確定Ud[k]。
在圖24到圖29中，示出了適用于兩個(gè)不同頻率擾動(dòng)的示例。然而，要支持的頻率數(shù)并不限于兩個(gè)。通過將用于自適應(yīng)控制的塊的數(shù)量增加到三個(gè)或四個(gè)，可以支持更多的擾動(dòng)頻率。
按這種方式來設(shè)置Δω值。該值為ω2和ω1之間的差的最小值。如果該差小于Δω，則移動(dòng)ω2的值。該移動(dòng)具有方向。必須區(qū)分沿正向的移動(dòng)和沿負(fù)向的移動(dòng)。
定位控制系統(tǒng)的第六實(shí)施例圖30是描繪本發(fā)明的定位控制系統(tǒng)(伺服控制系統(tǒng))的第六實(shí)施例的框圖，圖31是圖30的時(shí)序圖。
通常，如果增大采樣頻率，則預(yù)計(jì)可以改進(jìn)定位精度。然而，在磁盤裝置中，增大采樣頻率增加了伺服信號(hào)的記錄區(qū)域，這使得記錄數(shù)據(jù)的區(qū)域減小。為了對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)，可以對(duì)磁盤裝置使用多倍速控制。多倍速控制也可以通過使用濾波器來實(shí)現(xiàn)。在磁盤裝置中，通常采用使用觀測(cè)器控制來實(shí)現(xiàn)多倍速控制的方法。
在本實(shí)施例中，采用使用多倍速控制的觀測(cè)器控制的控制器結(jié)構(gòu)。換言之，多倍速控制是用于實(shí)現(xiàn)具有比輸入的采樣頻率高的頻率的輸出的方法。在本示例中，構(gòu)造雙倍速的多倍速控制。換言之，按作為輸入的觀測(cè)位置“y”處的檢測(cè)采樣頻率的兩倍的頻率輸出電流U。
使用式(6)，基于下式(23)來構(gòu)造圖30中的使用多倍速控制的觀測(cè)器控制的控制器21A和21B。
x_hat[k]v_hat[k]b_hat[k]=x_bar[k]v_bar[k]b_bar[k]+L11L12L13(y[k]-x_bar[k])]]>u[k]＝-Fx·x_hat[k]-Fv·v_hat[k]-Fb·b_hat[k]x_hat[k+0.5]v_hat[k+0.5]b_hat[k+0.5]=Ax_hat[k]v_hat[k]b_hat[k]+B·u[k]]]>u[k+0.5]＝-Fx·x_hat[k+0.5]-Fv·v_hat[k+0.5]-Fb·b_hat[k+0.5]x_bar[k+1]v_bar[k+1]b_bar[k+1]=Ax_hat[k+0.5]v_hat[k+0.5]b_hat[k+0.5]+B·u[k+0.5]]]>…(23)如式(23)所示，基本上，對(duì)于在觀測(cè)位置y的檢測(cè)采樣執(zhí)行兩次式(6)。計(jì)算u[k]和u[k+0.5]，并以雙倍頻率輸出電流u[k]和u[k+0.5]。
換言之，如圖31所示，在按在觀測(cè)位置的檢測(cè)采樣(伺服門脈沖(servo gate))獲得觀測(cè)位置“y”之后，通過觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差(即觀測(cè)位置y[k]與一個(gè)采樣前計(jì)算的估計(jì)位置x_bar[k]的差)來校正狀態(tài)變量x_hat[k]、v_hat[k]以及b_hat[k]。然后，將三個(gè)狀態(tài)變量x_hat[k]、v_hat[k]以及b_hat[k]乘以反饋增益Fx、Fv和Fb，并輸出電流u[k]。在輸出電流之后，通過u[k]來估計(jì)在0.5采樣后的采樣的狀態(tài)變量的值x_hat[k+0.5]、v_hat[k+0.5]以及b_hat[k+0.5]。然后，將三個(gè)狀態(tài)變量x_hat[k+0.5]、v_hat[k+0.5]以及b_hat[k+0.5]乘以反饋增益Fx、Fv和Fb，并輸出電流u[k+0.5]。在輸出電流之后，估計(jì)下一采樣的狀態(tài)變量值x_bar[k+1]、v_bar[k+1]以及b_bar[k+1]。
具體地，將具有觀測(cè)位置“y”處的檢測(cè)采樣頻率的兩倍頻率的時(shí)鐘(多倍速采樣時(shí)鐘)30提供給控制器21A和21B，將Un1(U[k])和Un2(U[k+0.5])與該時(shí)鐘同步地輸出為Un。
對(duì)于自適應(yīng)控制的塊23、24和25，如上所述，使用觀測(cè)器21A的估計(jì)位置誤差來計(jì)算擾動(dòng)抑制控制值Ud。此外，在該多倍速控制中，自適應(yīng)控制塊23、24和25每一個(gè)采樣進(jìn)行一次操作，并計(jì)算擾動(dòng)抑制控制值Ud。這是因?yàn)橛?jì)算處理變得繁重且處理時(shí)間變長，而且每一個(gè)采樣進(jìn)行一次與每一個(gè)采樣進(jìn)行兩次操作之間的抑制性能沒有太大不同。加法塊26將Un和Ud相加，并將其輸出給裝置22。
圖32是描繪圖30中的第六實(shí)施例的使用多倍速控制的控制系統(tǒng)的又一結(jié)構(gòu)的框圖。在圖32中，用相同的標(biāo)號(hào)來表示與圖30中的組件相同的組件。圖32是當(dāng)在圖30的結(jié)構(gòu)中安裝了用于將自適應(yīng)控制的輸出Ud延遲一個(gè)采樣的延遲塊27時(shí)的示例。換言之，正如圖14中的實(shí)施例，有意將擾動(dòng)抑制輸出延遲一個(gè)采樣來減少計(jì)算處理時(shí)間。
換言之，如圖16所示，使用前一采樣的擾動(dòng)抑制控制值Ud[k-1]來輸出電流，然后計(jì)算補(bǔ)償器(Cd)23的輸出Ud(Udsit)[k]。這樣，從獲取觀測(cè)位置“y”到輸出驅(qū)動(dòng)電流U的時(shí)間變短，并改善了控制系統(tǒng)的響應(yīng)(相位精度)。此外，如上所述，即使使用按前一采樣的估計(jì)值ω[k-1]和Ud[k-1]，由于控制系統(tǒng)的響應(yīng)(相位精度)變快，也可以提高擾動(dòng)頻率估計(jì)速度。
圖33是描繪圖32中的控制系統(tǒng)從獲取觀測(cè)位置起到電流輸出并且到自適應(yīng)控制計(jì)算的一系列處理的流程圖。
(S80)首先，MCU 14從頭3獲取觀測(cè)位置“y”，并計(jì)算位置誤差“e”。
(S82)然后，MCU 14通過式(33)來計(jì)算控制器(Cn1)21A的輸出Un1[k]。
(S84)然后，MCU 14使用按前一采樣計(jì)算的Ud[k-1]，通過Un1[k]+Ud[k-1]來計(jì)算裝置22的輸出U1[k]。將該計(jì)算值U1輸出到裝置22，輸出電流改變。
(S86)然后，MCU 14通過式(33)來計(jì)算控制器(Cn2)的輸出Un2[k](＝Un[k+0.5])。
(S88)然后，MCU 14使用按前一采樣計(jì)算的Ud[k-1]，以Un2[k]+Ud[k-1]來計(jì)算裝置22的輸出U2[k]。在指定時(shí)間將該計(jì)算值U2輸出到裝置22，輸出電流改變。
(S90)然后，MCU 14執(zhí)行對(duì)自適應(yīng)控制的計(jì)算。首先，執(zhí)行對(duì)ω的更新計(jì)算。換言之，計(jì)算式(17)或式(18)中的頻率估計(jì)單元24的自適應(yīng)準(zhǔn)則，更新估計(jì)角頻率ω[k]。
(S92)然后，MCU 14查閱表25，更新G和F值。
(S94)然后，MCU 14對(duì)式(19)中的狀態(tài)變量x1[k+1]和x2[k+1]執(zhí)行更新計(jì)算，同時(shí)計(jì)算下一采樣的校正電流Ud[k]。
圖34是描繪圖30中的第六實(shí)施例的使用多倍速控制的控制系統(tǒng)的又一結(jié)構(gòu)的框圖。在圖34中，用相同的標(biāo)號(hào)來表示與圖30和圖32中的組件相同的組件。圖34是當(dāng)在圖30的結(jié)構(gòu)中安裝了用于將自適應(yīng)控制的輸出Ud延遲一個(gè)采樣的延遲塊27、并且在將電流輸出給裝置22之前安裝了式(9)中描述的陷波濾波器31時(shí)的示例。
一個(gè)或多個(gè)級(jí)聯(lián)陷波濾波器31抑制了致動(dòng)器1的諧振。換言之，致動(dòng)器具有諧振特性。因此，通過使用以陷波濾波器為代表的濾波器，使得控制器輸出經(jīng)過濾波器，并將濾波器輸出提供給致動(dòng)器。
圖35是描繪圖34示出的控制系統(tǒng)從獲取觀測(cè)位置起到電流輸出并且到自適應(yīng)控制計(jì)算的一系列處理的流程圖。
(S100)首先，MCU 14從頭3獲取觀測(cè)位置“y”，并計(jì)算位置誤差“e”。
(S102)然后，MCU 14通過式(33)來計(jì)算控制器(Cn1)21A的輸出Un1[k]。
(S104)然后，MCU 14使用按前一采樣計(jì)算的Ud[k-1]，通過Un1[k]+Ud[k-1]來計(jì)算裝置22的輸出U1[k]。
(S106)MCU 14執(zhí)行使得輸出U1[k]經(jīng)過式(9)中的陷波濾波器31的濾波器計(jì)算處理，并且將該計(jì)算值U1輸出給裝置22，輸出電流改變。
(S108)然后，MCU 14通過式(33)來計(jì)算控制器(Cn2)21A的輸出Un2[k](＝Un[k+0.5])。
(S110)然后，MCU 14使用按前一采樣計(jì)算的Ud[k-1]，通過Un2[k]+Ud[k-1]來計(jì)算裝置的輸出U2[k]。
(S112)MCU 14執(zhí)行使得輸出U2[k]經(jīng)過式(9)中的陷波濾波器31的濾波器計(jì)算處理，并且將該計(jì)算值U2輸出給裝置22，輸出電流改變。
(S114)然后，MCU 14執(zhí)行對(duì)自適應(yīng)控制的計(jì)算。首先，執(zhí)行對(duì)ω的更新計(jì)算。換言之，計(jì)算式(17)或式(18)的頻率估計(jì)單元24的自適應(yīng)準(zhǔn)則，更新估計(jì)角頻率ω[k]。
(S116)然后，MCU 14查閱表25，更新G和F值。
(S118)然后，MCU 14對(duì)式(19)中的狀態(tài)變量x1[k+1]和x2[k+1]執(zhí)行更新計(jì)算，同時(shí)計(jì)算下一采樣的校正電流Ud[k]。
定位控制系統(tǒng)的第七實(shí)施例在上述說明中，在跟從道時(shí)施加了外部振動(dòng)的狀態(tài)下開始自適應(yīng)控制以抑制擾動(dòng)。然而，在實(shí)際磁盤中，并不總是跟從同一道，而是還執(zhí)行尋道控制。
將描述當(dāng)如此對(duì)控制進(jìn)行切換時(shí)本發(fā)明的自適應(yīng)控制的操作定時(shí)。圖36是描繪本發(fā)明的定位控制系統(tǒng)的第七實(shí)施例的框圖。在圖36中，用相同的標(biāo)號(hào)來表示與圖6中的組件相同的組件。換言之，圖36是MCU14執(zhí)行的伺服控制系統(tǒng)的計(jì)算框圖，其中由計(jì)算塊20來計(jì)算目標(biāo)位置“r”與當(dāng)前位置“y”之間的位置誤差“e”，執(zhí)行控制計(jì)算，由控制塊(Cn)21來計(jì)算控制量Un，并驅(qū)動(dòng)作為裝置22的VCM 1和3。對(duì)于裝置的位置，通過對(duì)來自磁頭3的伺服信號(hào)進(jìn)行解調(diào)來計(jì)算當(dāng)前位置“y”，并將其反饋給計(jì)算塊20。
角頻率估計(jì)單元24使用位置誤差e和擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器23(Cd)的內(nèi)部變量來估計(jì)外部振動(dòng)的角頻率ω。補(bǔ)償表25與各頻率ω對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)用于外部振動(dòng)抑制的補(bǔ)償器23(Cd)的常數(shù)。擾動(dòng)抑制補(bǔ)償器23(Cd)使用通過頻率估計(jì)單元24的角頻率ω從補(bǔ)償表25讀取的常數(shù)來校正內(nèi)部常數(shù)，并根據(jù)位置誤差“e”來計(jì)算擾動(dòng)抑制控制量Ud。加法塊26將控制量Un與擾動(dòng)抑制控制量Ud相加，并將其輸出給裝置22.
該控制器21是用于執(zhí)行道跟隨的塊。該定位控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括公知的尋道控制塊40，穩(wěn)定控制塊41以及用于根據(jù)位置誤差來切換尋道控制塊40、穩(wěn)定控制塊41以及控制器(道跟隨控制塊)21的切換塊42，從而如圖5所示地執(zhí)行尋道控制和穩(wěn)定控制。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)執(zhí)行圖5中的頭移動(dòng)控制時(shí)，僅對(duì)于道跟隨控制啟動(dòng)自適應(yīng)控制。換言之，僅當(dāng)執(zhí)行道跟隨控制時(shí)，切換塊42才選擇用于自適應(yīng)控制的加法器26的輸出，并將其輸出給裝置22(1，3)，因此，僅當(dāng)執(zhí)行道跟隨時(shí)才執(zhí)行包括控制器21在內(nèi)的自適應(yīng)控制塊(23、24、25、26)的處理。
因此可以減少M(fèi)CU 14的處理負(fù)荷，并且可以在抑制擾動(dòng)的情況下執(zhí)行在讀取/寫入操作期間頭的道跟隨控制。
圖37是示出本發(fā)明的定位控制系統(tǒng)的第七實(shí)施例的另一框圖。在圖37中，用相同的標(biāo)號(hào)表示與圖6和圖36中的組件相同的組件，并略去對(duì)它們的描述。在該結(jié)構(gòu)中，自適應(yīng)控制23、24和25通常不工作。如果在對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行讀取或?qū)懭霑r(shí)定位精度劣化，則接通自適應(yīng)控制23、24和25，并重試讀取或?qū)懭氩僮鳌?br> 換言之，如圖37中的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所示，在圖36的結(jié)構(gòu)中安裝定位精度監(jiān)視塊43和在自適應(yīng)控制塊23和24的入口和出口處的一對(duì)開關(guān)塊44和45。定位精度監(jiān)視塊43接收來自切換塊42的控制模式(尋道、穩(wěn)定、跟隨)，在跟隨模式下監(jiān)視位置誤差“e”，并判斷定位精度是否下降。開關(guān)44和45兩者通常都處于斷開狀態(tài)。換言之，切斷對(duì)自適應(yīng)控制塊23和24的輸入，也切斷來自它們的輸出。
當(dāng)在上述監(jiān)視中判斷出由于擾動(dòng)而導(dǎo)致了定位精度下降時(shí)，定位精度監(jiān)視塊43將啟動(dòng)指令發(fā)送到兩個(gè)開關(guān)44和45，并接通開關(guān)44和45。由此，將位置誤差“e”輸入到補(bǔ)償器23和ω估計(jì)塊24，如上所述，來自補(bǔ)償器23的擾動(dòng)抑制控制值Ud經(jīng)由開關(guān)45輸出給加法塊26。因此，在道跟隨期間對(duì)裝置22(1，3)的輸出U從控制器21的輸出Un變化為(Un+Ud)，并執(zhí)行擾動(dòng)抑制控制。
在這種情況下，如果定位精度監(jiān)視塊43判斷出定位精度提高，則可以斷開開關(guān)44和45。
由此，可以進(jìn)一步減少M(fèi)CU 14上的處理負(fù)荷，并且，當(dāng)擾動(dòng)使得定位精度降低時(shí)，可以在抑制擾動(dòng)的情況下執(zhí)行在讀取/寫入操作期間頭的道跟隨控制。
圖38是描繪本發(fā)明的定位控制系統(tǒng)的第七實(shí)施例的又一框圖。在圖38中，用相同的標(biāo)號(hào)來表示與圖6、圖36以及圖37中所述的組件相同的組件，并略去對(duì)它們的說明。在該結(jié)構(gòu)中，自適應(yīng)控制始終工作。
始終提供自適應(yīng)控制23的輸出Ud，但是在道跟隨期間提供自適應(yīng)控制23和24的輸入。使用該結(jié)構(gòu)，可以不受尋道響應(yīng)期間產(chǎn)生的主位置誤差的影響地執(zhí)行自適應(yīng)控制。
換言之，如圖38所示，在圖36的結(jié)構(gòu)中，在自適應(yīng)控制塊23和24的入口處安裝開關(guān)塊44。通常開關(guān)塊44連接到“0”值側(cè)，并在從切換塊42發(fā)送的控制模式(尋道、穩(wěn)定、跟隨)中的跟隨模式下切換到位置誤差e側(cè)。由此，將位置誤差“e”輸入到補(bǔ)償器23和ω估計(jì)部24，如上所述，從補(bǔ)償器23經(jīng)由開關(guān)45向加法塊26輸出擾動(dòng)抑制控制值Ud。
另一方面，在切換塊42與裝置22(1，3)之間安裝加法塊26。因此，即使在不執(zhí)行道跟隨時(shí)(在執(zhí)行尋道或穩(wěn)定控制時(shí))，也可以將擾動(dòng)抑制控制值Ud加到尋道控制值和穩(wěn)定控制值中，并將其輸出給裝置22(1，3)。另一方面，對(duì)于在道跟隨期間對(duì)裝置22(1，3)的輸出U，輸入位置誤差“e”，并將根據(jù)該位置誤差“e”的Ud加到自適應(yīng)控制塊23和24計(jì)算出的控制器21的輸出Un上，從而執(zhí)行擾動(dòng)抑制控制。
當(dāng)不執(zhí)行道跟隨時(shí)(當(dāng)執(zhí)行尋道或穩(wěn)定控制時(shí))，開關(guān)44將“0”值(位置誤差e＝0)輸入到自適應(yīng)控制塊23和24，因此如式(20)所示，角頻率ω保持為道跟隨時(shí)的估計(jì)值。因此，即使不能完全抑制擾動(dòng)，也可以在道跟隨時(shí)不受尋道期間的主位置誤差(尋道道數(shù))的影響地啟動(dòng)尋道操作。
換言之，將擾動(dòng)抑制控制值Ud加到尋道控制值和穩(wěn)定控制值上，并將其輸出給裝置22(1，3)。在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)切換頭時(shí)可以連續(xù)使用定位控制系統(tǒng)。
示例現(xiàn)在將描述本發(fā)明的示例。圖39和圖40是應(yīng)用了本發(fā)明的自適應(yīng)控制的定位控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果。圖39和圖40是具有圖19中的結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，其中對(duì)控制器21使用基于觀測(cè)器控制的模型。然而，對(duì)自適應(yīng)控制的輸入不是觀測(cè)器的估計(jì)位置誤差，而是位置誤差。
圖39上部是其中橫軸為時(shí)間(ms)而縱軸為位置誤差PES(e)的曲線圖，下部是其中橫軸為時(shí)間而縱軸為擾動(dòng)頻率(Hz)的曲線圖。當(dāng)擾動(dòng)頻率如圖39下圖所示按三檔500Hz、1000Hz和1500Hz變化時(shí)，位置誤差PES如圖39上圖所示適當(dāng)?shù)厥諗?。如本發(fā)明的自適應(yīng)控制的抑制響應(yīng)所示，可以正確地抑制擾動(dòng)。
圖40是其中使用了圖24和圖25所示的可以支持兩個(gè)不同頻率的自適應(yīng)控制的控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果。就像圖39一樣，圖40的上部是其中橫軸為時(shí)間而縱軸為位置誤差PES(e)的曲線圖，下部是其中橫軸為時(shí)間而縱軸為擾動(dòng)頻率(Hz)的曲線圖。如圖40中的下圖所示，提供了兩個(gè)擾動(dòng)頻率1000Hz和2000Hz。
圖40示出了當(dāng)定位控制系統(tǒng)工作時(shí)的收斂響應(yīng)，分別將圖24中示出的補(bǔ)償器23A和23B的初始頻率設(shè)置為500Hz和2500Hz。如圖40中的上圖所示，位置誤差PES適當(dāng)?shù)厥諗俊Ｈ绫景l(fā)明的自適應(yīng)控制的抑制響應(yīng)所示，可以正確地抑制兩個(gè)不同頻率的擾動(dòng)。
現(xiàn)在對(duì)使用實(shí)際磁盤裝置的示例進(jìn)行說明。圖41、圖42以及圖43是示出當(dāng)將本發(fā)明的自適應(yīng)控制安裝在2.5英寸磁盤裝置中時(shí)的響應(yīng)特性的曲線圖。在圖41和圖42中，上部為其中橫軸為時(shí)間(ms)而縱軸為位置誤差PES(道數(shù))的曲線圖，在中圖中橫軸為時(shí)間(ms)而縱軸為驅(qū)動(dòng)電流(％)，在下圖中橫軸為時(shí)間(ms)而縱軸為擾動(dòng)頻率(Hz)。
對(duì)于磁盤裝置，使用轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為70Hz(4200rpm)的2.5英寸裝置。這些曲線圖示出了當(dāng)由該磁盤裝置的MCU 14的程序在位置y施加正弦擾動(dòng)而產(chǎn)生偽振動(dòng)時(shí)的響應(yīng)。擾動(dòng)頻率從轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的整數(shù)倍偏離。在電路的存儲(chǔ)器上將該結(jié)果展開為數(shù)值數(shù)據(jù)，并在操作之后取出這些值并示出為曲線圖。
在圖41中，補(bǔ)償器的擾動(dòng)頻率的估計(jì)值為560Hz，施加擾動(dòng)頻率為175Hz的擾動(dòng)，于是，如圖41中的下圖所示，補(bǔ)償器的估計(jì)擾動(dòng)頻率從560Hz變?yōu)?75Hz，并且，如圖41上圖所示，位置誤差PES適當(dāng)?shù)厥諗俊４藭r(shí)，如圖41的中圖所示，驅(qū)動(dòng)電流隨擾動(dòng)的變化而適當(dāng)?shù)馗淖?。如本發(fā)明的自適應(yīng)控制的抑制響應(yīng)所示，可以正確地抑制擾動(dòng)。換言之，可以正確地跟隨擾動(dòng)頻率，并且可以抑制位置波動(dòng)。
同樣，在圖42中，補(bǔ)償器的擾動(dòng)頻率的估計(jì)值為560Hz，施加擾動(dòng)頻率為1435Hz的擾動(dòng)，于是，如圖42的下圖所示，補(bǔ)償器的估計(jì)擾動(dòng)頻率從560Hz變?yōu)?435Hz，并且，如圖42的上圖所示，位置誤差PES適當(dāng)?shù)厥諗?。此時(shí)，如圖42的中圖所示，驅(qū)動(dòng)電流根據(jù)擾動(dòng)的變化而適當(dāng)?shù)馗淖?。如本發(fā)明的自適應(yīng)控制的抑制響應(yīng)所示，可以正確地抑制擾動(dòng)。
圖43是當(dāng)將圖41和圖42中描述的磁盤裝置安裝在振動(dòng)器中、并且驅(qū)動(dòng)該振動(dòng)器來振動(dòng)正弦波形時(shí)觀測(cè)到的自適應(yīng)控制的響應(yīng)的曲線圖。在圖43中，橫軸為時(shí)間(ms)，縱軸從上圖開始分別為啟動(dòng)自適應(yīng)控制的時(shí)間、VCM的驅(qū)動(dòng)電流以及位置誤差PES。在該示例中，位置誤差PES在時(shí)間90ms(這比當(dāng)啟動(dòng)自適應(yīng)控制時(shí)的時(shí)間40ms要遲50ms)處收斂。
可以由式(20)和式(21)中的自適應(yīng)增益Ka和F來調(diào)整該收斂時(shí)間。隨著自適應(yīng)增益Ka或F值增加，頻率跟隨得更快，且與擾動(dòng)頻率匹配的收斂時(shí)間減少。
在全部上述示例中，通過在道跟隨期間施加外部振動(dòng)的狀態(tài)下啟動(dòng)自適應(yīng)控制來抑制擾動(dòng)。然而在實(shí)際磁裝置中，不僅始終跟隨同一道，而且還執(zhí)行尋道控制以移動(dòng)到另一道或切換頭。
其他實(shí)施例在上述實(shí)施例中，使用磁盤裝置描述了盤裝置，但是本發(fā)明可以應(yīng)用于其他盤裝置，例如光盤裝置和磁光盤裝置，并且盤的形狀并不限于圓形，而是例如可以為方形。描述了由MCU進(jìn)行的程序控制，但也可以使用單個(gè)硬件。
上面使用實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是在本發(fā)明基本特征的范圍內(nèi)可以按多種方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改，這些不應(yīng)該被排除在本發(fā)明的范圍之外。
由于使用基于位置誤差的信號(hào)通過自適應(yīng)準(zhǔn)則來估計(jì)外部振動(dòng)頻率，因此可以基于積分補(bǔ)償來估計(jì)準(zhǔn)確的外部振動(dòng)頻率，并且由于使用該外部振動(dòng)頻率逐次校正補(bǔ)償器的常數(shù)，因此可以針對(duì)寬范圍的外部振動(dòng)頻率進(jìn)行高度準(zhǔn)確的跟隨控制。同樣，可以根據(jù)估計(jì)的外部振動(dòng)頻率的值將補(bǔ)償器的操作始終保持在最優(yōu)，特別地，本發(fā)明有助于即使在容易施加外部振動(dòng)的環(huán)境下也保證盤裝置的正常工作。
權(quán)利要求
1.一種頭定位控制方法，用于根據(jù)頭從盤中讀取的位置信號(hào)通過致動(dòng)器對(duì)頭到盤的期望軌道上的定位進(jìn)行控制，該頭定位控制方法包括以下步驟根據(jù)目標(biāo)位置與從所述位置信號(hào)獲取的當(dāng)前位置之間的位置誤差來計(jì)算致動(dòng)器的控制值；按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)基于所述位置誤差的信號(hào)逐次地估計(jì)外部振動(dòng)頻率；根據(jù)所述基于位置誤差的信號(hào)來估計(jì)周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量，并使用一外部振動(dòng)抑制用常數(shù)來計(jì)算外部振動(dòng)抑制控制值；根據(jù)逐次估計(jì)出的外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)來逐次校正所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)；以及通過將所述控制值與所述外部振動(dòng)抑制控制值相加而產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭定位控制方法，其中估計(jì)外部振動(dòng)頻率的步驟進(jìn)一步包括按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)所述基于位置誤差的信號(hào)來逐次估計(jì)擾動(dòng)的角頻率的步驟，計(jì)算外部振動(dòng)抑制值的步驟進(jìn)一步包括使用輸出增益作為所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)將估計(jì)的周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量轉(zhuǎn)換為電流值作為所述外部振動(dòng)抑制控制值的步驟，并且校正步驟進(jìn)一步包括根據(jù)逐次估計(jì)的角頻率來逐次校正輸出增益的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭定位控制方法，其中，校正步驟進(jìn)一步包括以下步驟通過所估計(jì)角頻率來查閱用于針對(duì)多個(gè)角頻率值中的每一個(gè)存儲(chǔ)輸出增益的表并取出對(duì)應(yīng)的輸出增益的步驟；以及對(duì)作為所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)的輸出增益進(jìn)行更新的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頭定位控制方法，其中，校正步驟進(jìn)一步包括以下步驟通過所估計(jì)角頻率來查閱用于針對(duì)多個(gè)角頻率值中的每一個(gè)存儲(chǔ)輸出增益的表并取出對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸出增益的步驟；通過對(duì)這兩個(gè)輸出增益進(jìn)行插值來獲得所估計(jì)角頻率的輸出增益的步驟；以及對(duì)作為所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)的輸出增益進(jìn)行更新的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭定位控制方法，進(jìn)一步包括將外部振動(dòng)抑制控制值延遲一個(gè)采樣的步驟，其中，產(chǎn)生步驟進(jìn)一步包括通過將當(dāng)前采樣中的控制值與延遲了一個(gè)采樣的外部振動(dòng)抑制控制值相加來產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭定位控制方法，其中，估計(jì)外部振動(dòng)頻率的步驟進(jìn)一步包括用上限值和下限值來限制所估計(jì)角頻率的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭定位控制方法，其中，針對(duì)每一個(gè)采樣執(zhí)行所述估計(jì)步驟、所述校正步驟、所述外部振動(dòng)抑制值計(jì)算步驟以及所述產(chǎn)生步驟，并且其中，在一個(gè)采樣期間多次執(zhí)行所述控制值獲取步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭定位控制方法，進(jìn)一步包括以下步驟針對(duì)多個(gè)外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)執(zhí)行估計(jì)步驟、校正步驟、以及外部振動(dòng)抑制值獲取步驟的步驟；以及將針對(duì)各個(gè)外部振動(dòng)頻率的多個(gè)外部振動(dòng)抑制值相加的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頭定位控制方法，其中，執(zhí)行步驟進(jìn)一步包括對(duì)估計(jì)的所述多個(gè)外部振動(dòng)頻率中的一個(gè)進(jìn)行校正以使得估計(jì)的所述多個(gè)外部振動(dòng)頻率不交疊的步驟。
10.一種頭定位控制裝置，用于根據(jù)頭從盤中讀取的位置信號(hào)通過致動(dòng)器對(duì)頭到盤的期望軌道上的定位進(jìn)行控制，該頭定位控制裝置包括控制塊，用于根據(jù)目標(biāo)位置與從所述位置信號(hào)獲取的當(dāng)前位置之間的位置誤差來獲取致動(dòng)器的控制值；自適應(yīng)控制塊，用于按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)基于所述位置誤差的信號(hào)逐次地估計(jì)外部振動(dòng)頻率，根據(jù)所述基于位置誤差的信號(hào)估計(jì)周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量，使用一外部振動(dòng)抑制用常數(shù)獲取外部振動(dòng)抑制控制值，并根據(jù)逐次估計(jì)出的外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)逐次地校正所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)；以及加法塊，用于將所述控制值與所述外部振動(dòng)抑制控制值相加并產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的頭定位控制裝置，其中，自適應(yīng)控制塊按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)所述基于位置誤差的信號(hào)來逐次估計(jì)擾動(dòng)的角頻率，使用輸出增益作為所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)將估計(jì)的周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量轉(zhuǎn)換為電流值作為所述外部振動(dòng)抑制控制值，并根據(jù)逐次估計(jì)的角頻率來逐次校正輸出增益。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的頭定位控制裝置，其中，自適應(yīng)控制塊通過所估計(jì)角頻率來查閱用于針對(duì)多個(gè)角頻率值中的每一個(gè)存儲(chǔ)輸出增益的表，取出對(duì)應(yīng)的輸出增益，并且對(duì)作為所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)的輸出增益進(jìn)行更新。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的頭定位控制裝置，其中，自適應(yīng)控制塊通過所估計(jì)角頻率來查閱用于針對(duì)多個(gè)角頻率值中的每一個(gè)存儲(chǔ)輸出增益的表，取出對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸出增益，通過對(duì)這兩個(gè)輸出增益進(jìn)行插值來獲得所估計(jì)角頻率的輸出增益，并且對(duì)作為所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)的輸出增益進(jìn)行更新。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的頭定位控制裝置，其中，自適應(yīng)控制塊將外部振動(dòng)抑制控制值延遲一個(gè)采樣，并且加法塊通過將按當(dāng)前采樣的控制值與延遲了一個(gè)采樣的外部振動(dòng)抑制控制值相加來產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的頭定位控制裝置，其中，自適應(yīng)控制塊用上限值和下限值來限制估計(jì)角頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的頭定位控制裝置，其中針對(duì)每一個(gè)采樣執(zhí)行自適應(yīng)控制塊，并且在一個(gè)采樣期間多次執(zhí)行控制塊。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的頭定位控制裝置，其中，針對(duì)多個(gè)外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)都設(shè)置有自適應(yīng)控制塊，并且其中，所述頭定位控制裝置進(jìn)一步包括用于將這多個(gè)自適應(yīng)控制塊的外部振動(dòng)抑制值相加的加法塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭定位控制裝置，其中，自適應(yīng)控制塊對(duì)估計(jì)的所述多個(gè)外部振動(dòng)頻率中的一個(gè)進(jìn)行校正以使得估計(jì)的所述多個(gè)外部振動(dòng)頻率不交疊。
19.一種盤裝置，包括頭，用于從盤讀取信息；致動(dòng)器，用于沿盤的軌道橫向移動(dòng)頭；以及控制單元，用于根據(jù)目標(biāo)位置與通過頭讀取的位置信號(hào)而獲取的當(dāng)前位置之間的位置誤差獲得致動(dòng)器的控制值，以根據(jù)所述位置信號(hào)將頭定位到盤的期望軌道上，其中，所述控制單元進(jìn)一步包括自適應(yīng)控制塊，用于按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)基于所述位置誤差的信號(hào)來逐次估計(jì)外部振動(dòng)頻率，根據(jù)所述基于位置誤差的信號(hào)來估計(jì)周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量，使用一外部振動(dòng)抑制用常數(shù)來獲取外部振動(dòng)抑制控制值，并且根據(jù)逐次估計(jì)出的外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)來逐次地校正所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)；以及加法塊，用于將所述控制值與所述外部振動(dòng)抑制控制值相加并產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的盤裝置，其中，自適應(yīng)控制塊按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)所述基于位置誤差的信號(hào)來逐次估計(jì)擾動(dòng)的角頻率，使用輸出增益作為所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)將估計(jì)的周期性擾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)矢量轉(zhuǎn)換為電流值作為所述外部振動(dòng)抑制控制值，并根據(jù)逐次估計(jì)的角頻率來逐次校正輸出增益。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的盤裝置，其中，自適應(yīng)控制塊通過所估計(jì)角頻率來查閱用于針對(duì)多個(gè)角頻率值中的每一個(gè)存儲(chǔ)輸出增益的表，取出對(duì)應(yīng)的輸出增益，并且對(duì)作為所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)的輸出增益進(jìn)行更新。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的盤裝置，其中，自適應(yīng)控制塊通過所估計(jì)角頻率來查閱用于針對(duì)多個(gè)角頻率值中的每一個(gè)存儲(chǔ)輸出增益的表，取出對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸出增益，通過對(duì)這兩個(gè)輸出增益進(jìn)行插值來獲得所估計(jì)角頻率的輸出增益，并且對(duì)作為所述外部振動(dòng)抑制用常數(shù)的輸出增益進(jìn)行更新。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的盤裝置，其中，自適應(yīng)控制塊將外部振動(dòng)抑制控制值延遲一個(gè)采樣，并且，加法塊通過將當(dāng)前采樣的控制值與延遲了一個(gè)采樣的外部振動(dòng)抑制控制值相加來產(chǎn)生致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)值。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的盤裝置，其中，自適應(yīng)控制塊用上限值和下限值來限制估計(jì)角頻率。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的盤裝置，其中，控制單元針對(duì)每一個(gè)采樣執(zhí)行自適應(yīng)控制塊，并且，在一個(gè)采樣期間多次執(zhí)行對(duì)控制值的計(jì)算。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的盤裝置，其中，控制單元進(jìn)一步包括多個(gè)自適應(yīng)控制塊；以及加法塊，用于將所述多個(gè)自適應(yīng)控制塊的外部振動(dòng)抑制值相加，所述多個(gè)自適應(yīng)控制塊是針對(duì)多個(gè)外部振動(dòng)頻率中的每一個(gè)的。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的盤裝置，其中，自適應(yīng)控制塊對(duì)估計(jì)的所述多個(gè)外部振動(dòng)頻率中的一個(gè)進(jìn)行校正以使得估計(jì)的所述多個(gè)外部振動(dòng)頻率不交疊。
全文摘要
頭位置控制方法、頭位置控制裝置和盤裝置。位置控制裝置通過控制系統(tǒng)來對(duì)施加給盤裝置的擾動(dòng)導(dǎo)致的頭偏移進(jìn)行校正。執(zhí)行對(duì)未知擾動(dòng)頻率的自適應(yīng)控制。設(shè)置有頻率估計(jì)塊，用于按照自適應(yīng)準(zhǔn)則根據(jù)基于位置誤差的信號(hào)來估計(jì)外部振動(dòng)頻率；和校正表，用于使用該外部振動(dòng)頻率逐次校正補(bǔ)償器的常數(shù)。由于根據(jù)估計(jì)角頻率逐次校正補(bǔ)償器的常數(shù)，因此可以對(duì)寬范圍內(nèi)的外部振動(dòng)頻率進(jìn)行高度準(zhǔn)確的跟隨控制。
文檔編號(hào)G11B5/596GK1892824SQ20061006529
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
發(fā)明者高石和彥 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社