專利名稱：減少磁盤驅(qū)動器查找時間變異和產(chǎn)生聲學噪聲的電流分布定形的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及磁盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲裝置領(lǐng)域，尤其涉及，但并不限于通過減少查找時間變異和聲噪聲形成，提高磁盤驅(qū)動器查找性能的一種裝置和方法。
背景磁盤驅(qū)動器是一種用于快速且有效方式存儲并讀取計算數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲裝置。典型的磁盤驅(qū)動器包括一個或多個剛性盤片，其上涂覆一能磁化的介質(zhì)并固定在主軸電動機的轂盤上以恒定高速旋轉(zhuǎn)。通過固定在徑向驅(qū)動器的一列轉(zhuǎn)換器(“磁頭”)，使磁頭相對于磁盤運動，從而將數(shù)據(jù)存儲在盤片的多重同心圓磁道上。通過磁盤轉(zhuǎn)動所形成的空氣軸承，將磁頭支撐在相應的磁盤表面上。通過將電流加到構(gòu)成部分音圈電動機(VCM)的驅(qū)動器線圈，伺服電路可控地確定磁頭的位置。
為了使數(shù)據(jù)傳輸性能最大化，人們努力使磁頭在查找過程中從一個磁道移到另一個磁道所需時間最小化，這樣磁盤驅(qū)動器可以進行處理，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)交騻鬏敵龈鱾€磁道。為了超出某一長度的查找，通常用速度受控方法，該方法中選取速度分布以確定磁頭所希望的速度徑跡。為了實現(xiàn)這種查找，將電流加到驅(qū)動器線圈上，首先使磁頭在目標磁道方向加速，直到達到最大速度。在離目標磁道一預定距離處，反極性電流加到驅(qū)動器線圈上使磁頭減速，抵達目標磁道。在查找的減速階段，反復確定磁頭的速度并與速度分布建立的相應所要求速度相比；為了使磁頭隨減速徑跡抵達目標磁道，需要對電流修正。在速度分布的任何給定樣品點上所希望的速度稱為是“要求的速度”。
在磁盤驅(qū)動器技術(shù)領(lǐng)域，上述速度受控查找方法非常有用，有著這樣的問題，即當加到驅(qū)動器線圈上的突變大電流可能在磁盤驅(qū)動器內(nèi)形成不希望的振動，反過來影響伺服性能并形成不希望的聲噪聲。結(jié)果，現(xiàn)有技術(shù)中提出了各種改進以將這種影響降為最低。
例如，由Hampshire等提出的美國專利N0.5,475,545，同時被指定為本發(fā)明的受讓人，公開了一種伺服電路，該電路采用改良的速度受控方法來控制磁盤驅(qū)動器的磁頭位置。我們將看到，在速度受控查找的起始階段，磁頭的實際速度基本為0，而速度分布需要一基本最大速度值的要求速度。這導致較大的速度誤差，伺服電路響應于將最大可能電流加到線圈上，最終導致快速加速，但振動也較大的結(jié)果。因此，Hampshire的U.S.5,475,545參考文獻通過給出一個初始為0的要求速度，接著在各個連續(xù)時間周期加一個分數(shù)值增大要求速度，直到達到最大要求速度。按照此種方法，查找初始階段的速度誤差得到降低，電流更逐步地加到VCM上，直到達到最大速度。通過選取適當?shù)姆謹?shù)值，仍可在較短時間內(nèi)進行查找，同時大大降低聲噪聲。
本發(fā)明所受讓的McKenzie等提出的美國專利N0.5,657,179提供了在Hampshire的U.S.5,475,545參考文獻之上的提高，通過采用一變化的速度要求分數(shù)值，進一步定制最終加到VCM上的電流。
由Hashimoto提出的美國專利N0.4,965,501，揭示了另一種不同的方法，在查找初始階段就降低噪聲。而不采用上述參考文獻給出的降低初始要求速度的方法，Hashimoto的美國專利U.S.4,965,501創(chuàng)建了一種通過確定較大速度誤差并形成較大初始電流指令的查找，(采用了標準速度受控方法)，但是然后將輸出伺服增益塊設(shè)定為一個非常低的電平，然后增加增益，逐漸將更多的電流加到VCM上，直到達到最大速度。
值得注意的是，在盡可能快速實現(xiàn)查找和降低查找過程中的聲噪聲之間，需要做出一個折衷。上述的參考文獻提供了不同的方法，以可接收的折衷來形成電流初始應用，并在本技術(shù)領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)為可行的。
盡管如此，對具有不斷增長的數(shù)據(jù)存儲容量和傳輸速率的磁盤驅(qū)動器來說，還需要滿足更高級的使用特性。對本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的的提高仍有不斷的需要，采用電平降低的聲噪聲和查找時間變異，可以實現(xiàn)查找。本發(fā)明正是針對這種提高。
本發(fā)明綜述本發(fā)明針對一種裝置和方法，通過降低查找時間變異，以及減少不希望的聲噪聲的形成，提供提高的磁盤驅(qū)動器查找性能。
如較佳實施例所示例，磁盤驅(qū)動器包括一驅(qū)動器，支撐旋轉(zhuǎn)磁盤上的磁頭，磁頭，受將電流加到與磁頭耦合的驅(qū)動器電動機的伺服電路定位。
用伺服電路將磁頭從磁盤上的初始磁道移動到目標磁道來實現(xiàn)查找，該伺服電路輸出表示待加到驅(qū)動器電動機的連續(xù)電流幅值的一串電流指令值。速度分布提供當磁頭減速到目標磁道時所希望的一系列要求速度。
在查找過程中，開環(huán)電流加到驅(qū)動器電動機上，加速磁頭使之偏離初始磁道。電流指令確定了一個上升部分其中電流逐步升高到第一電平，然后跟著一個下降部分其中電流逐步降低到第二電平。上升和下降部分最好每個都是所選頻率的1/4正弦波。磁頭通過施加與被確定為速度分布和磁頭實際速度之差的速度誤差相關(guān)的電流以減速到達目標磁道。
控制加速電流的上升和下降部分，降低磁盤驅(qū)動器的機械共振的激發(fā)，降低噪聲的生成和減少查找時間變異。通過步進地調(diào)整伺服增益，提供開環(huán)和閉環(huán)工作之間的平穩(wěn)過渡，進一步提高查找性能，同時用減速電流分布來生成速度分布，該分布逐漸過渡為待施加以降低磁頭向目標磁道的速度的最大電流。
從下面的詳細說明和相關(guān)附圖中，可以明確本發(fā)明的這些和其他各種特征和優(yōu)點。
附圖簡介

圖1根據(jù)本發(fā)明較佳實施例，給出一磁盤驅(qū)動器的俯視圖。
圖2給出根據(jù)本發(fā)明較佳實施例，用來進行查找的，圖1中磁盤驅(qū)動器的伺服電路的功能塊圖。
圖3表示現(xiàn)有技術(shù)中電流分布的圖示。
圖4為現(xiàn)有技術(shù)中圖3中電流分布形成的，速度分布的圖示。
圖5所圖示的為加到磁盤驅(qū)動器磁頭上，引起磁頭在查找過程中按照圖4中的現(xiàn)有技術(shù)速度分布運動。
圖6為伺服處理器采用來實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中例如圖4和圖5中所示的速度受控查找的用控制塊圖示的程序。
圖7為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例形成的電流分布的圖示。
圖8為由圖7中電流分布形成的相應速度分布的圖示。
圖9為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例，由圖2中伺服處理器來實現(xiàn)速度受控查找的控制塊圖表示的程序。
圖10為磁盤驅(qū)動器伺服電路上所施加的電流圖示，作為圖9表示的程序的運行結(jié)果。
圖11為還未達到最大速度的中間長度的查找過程中，圖1中磁盤驅(qū)動器的磁頭達到的速度圖示。
圖12為磁盤驅(qū)動器伺服電路上所施加的電流圖示，該電流是達到速度分布最大速度的較長時間查找過程中，由圖9表示的程序運行的結(jié)果，圖12中的電流曲線基本類似于圖10中的曲線。
圖13為從圖12中電流曲線中得到的較長查找過程中，磁頭獲得速度的相應圖示。
圖14為根據(jù)較佳實施例的查找過程中由圖2中伺服處理器實現(xiàn)的程序步驟，給出查找路徑的流程圖。
詳細說明為了給出本發(fā)明各種較佳實施例的詳細說明，首先參考圖1，該圖給出一用于存儲計算機數(shù)據(jù)的磁盤驅(qū)動器100的俯視圖。磁盤驅(qū)動器100包括一磁頭磁盤組件(HDA)101，一印刷電路組件(PWA)，用于支撐磁盤驅(qū)動器100所用的控制電路。PWA固定于HDA101的下側(cè)，由此圖1中無法看見。
HDA101包括一底座102，支撐以恒定高速度轉(zhuǎn)動多個磁盤106的主軸電動機104。在按照傳統(tǒng)方法制造過程中，用寫入磁盤驅(qū)動器100的伺服數(shù)據(jù)在各個磁盤表面劃定一串同心磁道。磁盤夾具(未畫出)固定磁盤106以及布置于緊鄰磁盤到主軸電動機104之間的一串磁盤定位件。頂蓋，以局部剖面的形式示出，與底座102配合，為HDA101提供一內(nèi)部環(huán)境。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器110可以繞底座102支撐的卡盤支撐裝置112旋轉(zhuǎn)。通過控制加到音圈電動機(VCM)116的驅(qū)動器線圈114上的電流，該音圈電動機116具有一對相對的永久磁鐵，其中一個磁鐵表示為118，而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器110。電流形成一個與永久磁鐵118磁場相互作用的磁場，使驅(qū)動器110轉(zhuǎn)動。
驅(qū)動器110通過相應的彈性懸掛裝置122使多個磁頭120支撐在各個磁盤表面，而驅(qū)動器110由伸出驅(qū)動器110體的剛性驅(qū)動器臂124支撐。通過一個柔性電路組件126將電子讀和寫信號從磁頭傳遞給上述磁盤驅(qū)動器PWA，該柔性電路組件包括一前置放大器/驅(qū)動器電路128，固定在如圖所示的驅(qū)動器的一側(cè)。當磁盤驅(qū)動器100無效時，磁慣性鎖存器130將磁頭120固定在磁盤表面上密布的磁頭停放區(qū)132。
圖2給出伺服電路140的功能塊圖，伺服電路140控制磁頭120的位置。部分伺服電路140位于上述磁盤驅(qū)動器PWA上。磁盤驅(qū)動器100考慮使用嵌入式伺服電路，這樣伺服電路140所用的影響位置控制的伺服數(shù)據(jù)在磁道上與用戶存儲的計算機數(shù)據(jù)的用戶數(shù)據(jù)塊(“扇區(qū)”)相互交替。
伺服數(shù)據(jù)由所選磁頭120從磁盤表面?zhèn)魉停赏ㄟ^柔性電路組件126，傳遞給前置放大器128(圖1)的伺服回讀信號。前置放大器128進行前置放大后，將回讀信號提供給解調(diào)器(demod)電路142，該電路使信號適于伺服處理器144使用，最好使用數(shù)字信號處理器(DSP)。DSP144與存儲在DSP存儲器(MEM)146中的程序步驟和從磁盤驅(qū)動器微處理器(未畫出)接受到的向線圈驅(qū)動器148輸出電流指令信號的指令一同運行。該線圈驅(qū)動器148將電流施加到驅(qū)動器線圈114上，因此確定磁頭120的位置。
為了更好描述本發(fā)明較佳實施例，結(jié)合參考圖3-6，將簡要討論現(xiàn)有技術(shù)中的速度受控查找方法。圖3給出一電流分布曲線150,X軸152表示查找過程中“磁道將經(jīng)過的”的位置，(目標磁道表示為0磁道)，Y軸154表示電流幅值。在磁盤驅(qū)動器設(shè)計中，選取電流分布曲線150以表示待加到以最大速度移動磁頭上的所希望減速電流上以使磁頭減速停留到目標磁道。分布曲線150提供一最大電流的初始脈沖(在156位置)，然后如圖所示降低到0磁道。應該理解，減速速率越快，查找時間越短，這樣在給出足夠裕量考慮驅(qū)動器的運行特性中的變異的同時，盡可能快地使磁頭減速。雖然所示的電流有一負極性，這僅僅為方便起見，且也是按照傳統(tǒng)做法。
從圖3中的電流分布曲線可以得到相應的速度分布，如圖4中速度分布曲線160所示，將經(jīng)過的磁道用X軸162表示，速度幅值在Y軸164上。容易看出，Y軸164給出的是查找過程中，各個點位置處磁頭120所希望或為目標速度，表示為要求速度(VDEM)。
速度分布160具有一減速部分166，該部分起始于位置168的要求速度VMAX，然后在0磁道降低為0的要求速度。該位置168為一從目標磁道0挑選出來的磁道數(shù)，對應圖3中位置156。
如下采用速度分布150。起始于偏離目標磁道0相當遠距離的初始磁道的查找，例如圖3中表示起始于X1磁道的查找，通過將電流加到驅(qū)動器線圈114上，起初就向目標磁道0加速，如圖5中電流曲線170所示，電流曲線170以磁道將經(jīng)過的X軸172，和查找電流幅值Y軸174繪制。
尤其特別的是，電流曲線170包括一第一所選極性的電流脈沖，它含有上升段176，一恒定電流段178，以及一下降段180。例如，178段通過驅(qū)動器線圈114內(nèi)形成的反電動勢，給出一沿X軸的下降。176,178和180段形成的電流脈沖使磁頭120的速度隨圖4中加速段182達到最大要求速度VMAX。
一旦磁頭120達到最大速度VMAX，需要很小的電流使磁頭保持該速度，這樣電流回落到近0的值，直到磁頭120達到圖4中的位置168。圖5中此近0值表示為182段，該段延伸到178段。在此點，相反極性的大電流(圖5中186)加到驅(qū)動器線圈114上，使磁頭120沿減速段156減速，直到磁頭120停留在目標磁道0上。
類似的過程用于從緊鄰目標磁道0的位置，例如從磁道X2開始的速度受控查找；此時，再次將電流加到線圈114上，使磁頭120加速(表示為加速段188)，直到達到減速段166，此后又加上相反極性的電流，使磁頭120停留在目標磁道0上。但是與先前的查找不同，在開始減速階段之前，磁頭120并未達到并運行在最大速度VDEM。
例如，值得注意的是，上述速度受控查找過程是對具有長度較長的查找進行的。在某個長度以下(例如100磁道)，更有效的是用位置受控方法來將磁頭120移動到目標磁道0。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將認識到，這種位置控制采用一個參考位置(即，目標磁道的位置)，而非速度分布來控制磁頭120向所希望的最終位置移動。
圖6給出為一現(xiàn)有技術(shù)伺服處理器采用的編程以實現(xiàn)速度受控查找的控制示意圖。圖6先給出一個裝置塊圖200，表示現(xiàn)有技術(shù)磁盤驅(qū)動器的機電部分。在設(shè)置為提供裝置200的運行數(shù)學模型后，觀察器202通過各個路徑204，206,208輸出磁頭位置，速度和偏置(XE,VE和WE)的估計值。偏置表示趨于使磁頭偏離磁道的作用力，例如磁盤轉(zhuǎn)動形成的氣流的風力影響，以及柔性電路的彈性作用。偏置通常依賴于位置。
在查找過程中，將經(jīng)過的磁道數(shù)通過路徑210輸入到分布器212中。如上所述，將經(jīng)過的磁道是查找過程中剩下的實際距離，并確定為與磁頭位置和目標磁道位置之差有關(guān)。分布器響應后通過插值法或從存儲在查看表中的數(shù)值從路徑214輸出適當?shù)囊笏俣?。用求和點216確定要求速度和估計速度VE之差。將該差值，即速度誤差提供給增益值為KAL的增益塊218實現(xiàn)加速限制功能。其輸出傳遞穿過一陷波濾波器220，并在求和點222處與路徑224上表示線圈上所加電流的交流(AC)信號相疊加。與此同時，目標磁道位置通過輸入路徑226提供給偏置預測塊228，在該塊內(nèi)對求和點230處與估計的偏置量相加的偏置量進行預估。路徑232上的輸出值在求和點222以及第二求和點234相求和，這將在下面簡要介紹。
求和點222的輸出提供給增益為KT的增益塊236，用來補償VCM的非線性力矩特性。該輸出在求和點238處與路徑240上的電流零信號相加，以將電流置零。路徑242上的合成信號包括一提供給裝置調(diào)整被選磁頭位置的電流要求信號。
裝置響應后通過路徑244給出一檢測輸出；伺服數(shù)據(jù)提供給解調(diào)(demo)塊246，電流提供給求和點248。解調(diào)后，用線性化塊250將伺服數(shù)據(jù)線性化，在路徑252上給出一位置采樣值XSAMP，在求和點254計算該值與位置估計值XE的差別，通過路徑256給出一觀察器誤差OERR。按照這種方式，觀察器202的操作額定上保持與裝置200的操作一致。
輸入到求和點248的電流用于飽和補償，并由此與來自路徑258的飽和零輸入相加。增益塊260施加一飽和增益KSAT，且其輸出用來自路徑232的偏置和來相差。有限響應濾波器(FIR)塊262將所需延遲時間提供給一陷波濾波器220的輸出，這樣觀察器202根據(jù)線圈是否處于飽和狀態(tài)，接受一來自FIR262或飽和回路的交換輸入。
因此，圖6中的現(xiàn)有技術(shù)電路運行以控制較長查找過程中的磁頭速度，同時通過路徑214輸出一串與查找長度和目標磁道物理位置相關(guān)的要求速度值。
參考圖7，根據(jù)本發(fā)明較佳實施例給出一電流分布曲線270的示意圖。曲線270的X軸272為將經(jīng)過的磁道，Y軸274為電流幅值。曲線270通常類似于圖3中現(xiàn)有技術(shù)曲線150，其中曲線270挑選為查找過程中待施加的使磁盤驅(qū)動器100的所選磁頭120減速的希望電流。但是與曲線150不同，曲線270給出一前導段276，該段從277位置處額定的零安培更慢地逐漸過渡為278位置處的最大電流值。該最大電流值沿280段保持不變。所選的前導段276最好按所選頻率的1/4正弦波曲線變化。拖尾段282從280段開始延伸回到零安培，最好選取與276段的圖形鏡象對稱。
如圖8所示，電流分布270形成了相應的速度分布曲線290,X軸292為將經(jīng)過的磁道，Y軸294為速度幅值。速度分布曲線290在最大速度VMAX和位置297和298限定的區(qū)域內(nèi)的減速段296之間平滑過渡，該部分對應圖7中的位置277和278。當磁頭將靠近目標磁道0時，減速段296劃定一所希望的減速徑跡，類似圖7中電流分布所劃定的。
在查找過程中，圖8中的速度分布被伺服電路140采用，下面將參考圖9和圖10進行討論。圖9給出一由DSP144(圖2)采用的編程控制示意圖，圖10表示中間長度的查找過程中，加到驅(qū)動器線圈114上的電流，下面將進一步說明。為簡化討論，上述圖6中討論的類似塊與圖9中的參考標號一致，圖9中省去了圖6中討論的幾個其他傳統(tǒng)組成部分。
圖10中的電流曲線，通常表示在300處，X軸302為將經(jīng)過的磁道，Y軸304為電流幅值，該曲線被表示為P0到P7的點分成7個恰當?shù)姆侄巍0到P1段和P2到P3段分別對應于被選頻率的1/4正弦波。P1到P2段和P5到P6段通常對應于恒定電流輸出(幅值相反)。對電流曲線170而言，因為反電動勢效應，這些段并不平行于X軸302。
P3到P4段表示一旦磁頭120按照導段加速后，加到線圈114上的較小電流量。但是，電流曲線300以恒定電流，而非按照圖4中現(xiàn)有技術(shù)中查找過程中的恒定速度使磁頭120運行。P4到P5段為收斂函數(shù)，將一可變增益加到P3到P4段的運行電流上，形成從開環(huán)到閉環(huán)控制的過渡，因此可以按照要求采用一稍不同的形狀。最后，P6到P7段表示與速度誤差有關(guān)的傳統(tǒng)速度受控減速，其方式類似于圖6中現(xiàn)有技術(shù)電路的實現(xiàn)方式。值得注意的是，電流曲線300將根據(jù)查找長度進行調(diào)整，使磁頭達到目標磁道。
參考圖9，速度分布表304從查找過程中由指示經(jīng)過磁道數(shù)的輸入所標志的圖8中的速度分布290中輸出要求速度。電流分布表306類似從圖7中的電流分布270輸出電流表值IT。
接下來的各個開環(huán)電流指令表310,312,314和316順序地將電流指令直接輸出到裝置200中，形成圖10中電流曲線300的P0到P4段。這些電流指令值是在開環(huán)的方式下形成的，這里所確定的指令值與速度誤差無關(guān)，與現(xiàn)有技術(shù)采用的方法相比，其中用來加速磁頭120的電流指令值與實際速度和速度分布之差(即速度誤差)有關(guān)。電路在各個表310,312,314和316之間切換的次數(shù)確定為與速度誤差VERR的幅值相關(guān)，如這些表的輸出處的一串開關(guān)(未編號)所示。
此外圖9包括一形成P4到P5段的增益聚合塊318。在聚合塊318的工作過程中，伺服增益塊236的增益KT按照下述增加，將電路的工作由開環(huán)轉(zhuǎn)換為閉環(huán)。在這種聚合功能中，先前由表316加到裝置上的電流切換到伺服增益塊236的輸入端。
伺服增益塊236的輸出端作為求和點320的輸入，該求和點320將電流表值II從電流分布表306中減去。其輸出加到裝置200上，控制驅(qū)動器線圈114上的電流。
一旦增益聚合功能完成了從開環(huán)到閉環(huán)的轉(zhuǎn)換，隨后進行的速度受控閉環(huán)將按照類似電流曲線300的其他部分P5到P6段和P6到P7段的現(xiàn)有技術(shù)的方式實現(xiàn)運行。即，速度誤差VERR轉(zhuǎn)換為伺服增益塊236的輸入，由此進行電流控制。值得注意的是，當P6到P7段提供與速度誤差相關(guān)的受控電流降低的同時，磁頭靠近鄰近的目標磁道，P5到P6段將完全是減速電流。
DSP144運行輸出電流指令信號以形成電流曲線的方式將在下面參考圖11進行討論，該圖表示中間長度查找過程中，即一個中止速度并未達到最大速度值VMAX的查找過程中磁頭120的速度。鑒于以下將變得更為明顯的原因，與現(xiàn)有技術(shù)相比，圖9的電路特別適用于這種長度查找的改進的查找性能。磁頭120的曲線速度徑跡通常認為是圖11中的330處，速度分布被認為在290處的斷開線。
查找開始時，目標磁道就被識別出來并提供給速度分布表304，以從速度分布290內(nèi)檢索出合適的要求速度。P0到P1表310開始將通常按照圖10所示形狀的，即1/4正弦的波電流指令值，輸出到裝置200中。這些值被查找長度適當標定，并從正弦表中給出，或用諸如截斷的泰勒級數(shù)展開的數(shù)學方法計算。值得注意的是，該電流波形最好工作使驅(qū)動器110內(nèi)與圖6中現(xiàn)有技術(shù)電路所提供的完全加速相比的機械諧振得到降低。
磁頭120的速度因此根據(jù)圖10所示的徑跡變化，直到速度誤差VERR達到一選定值，如圖11中區(qū)間332所示。我們將知道，磁頭速度基本為零時，速度誤差VERR的最大值將出現(xiàn)在查找的初始階段。隨著磁頭120的徑跡接近速度分布曲線290，將使速度誤差VERR降低。
由此，一旦速度誤差VERR降低到區(qū)間332中，圖9中的電路從310表切換到312表，并輸出前段過程中最終幅值所達到的恒定電流表示的電流指令值。該電流用P1到P2表示，將如圖11所示接著使磁頭120加速。當速度誤差VERR降低為334表示的間隔時，圖9中的電路從312表切換到P2到P3段的314表。
該段中，電流從P1到P2段的最大值降低到(但不等于0)近0的標稱值。這種下降如圖10所示按照1/4正弦波的路徑進行，這種下降方法還可以用來減少驅(qū)動器110中的機械振動的產(chǎn)生。磁頭120繼續(xù)加速，但速率已降低，如圖11所示。
當速度誤差VERR達到336處的區(qū)間時，圖9中的電路從314表切換為316表，根據(jù)圖7中電流分布270得出的對應值保持較低的電流。磁頭120繼續(xù)加速，雖然是以較低的速率，直到達到第四個速度誤差VERR，如圖11中338處所示。值得注意的是，查找過程中即使達到該點處的磁頭達到恒定速度，下降的速度分布290將使速度誤差最終達到區(qū)間338中。
此處，圖9的電路開始利用增益聚合塊318從開環(huán)過渡到閉環(huán)運行。通過將伺服增益塊236的增益KT初始化為一個初始值KI，并按順序?qū)⒃鲆嫱ㄟ^每一個120到n的區(qū)間i提高到最終值KF。該最終值KF是基于目標磁道的位置。增益的初始值KI可根據(jù)查找長度變化，并最好根據(jù)下式設(shè)定KI+IC+ITVERR----(1)]]>其中Ic為P3-P4段所加電流的幅值，IT為對應于圖7中電路分布曲線270的電流表中相應的電流值，VERR為P4點的速度誤差(即圖11中區(qū)間338)。增益最好根據(jù)下式從初始值KI開始增加K(i)=KI+i(KF-KI)n----(2)]]>其中K(i)為各個特殊區(qū)間i的增益，Ki為方程式(1)所選的初始增益，KF為最終所需增益，n為區(qū)間總數(shù)。
回到圖11，先前P3-P4段中加到驅(qū)動器線圈114上的電流值在P4-P5段通過增益聚合塊318(極性相反)加到增益塊236。與此同時，增益聚合塊318依次增大伺服增益塊236的增益，這樣加到驅(qū)動器線圈114上的實際電流提高到基本為圖7中280段劃定的最大電流的終值。從而形成平穩(wěn)過渡到完全減速電流，該電流又降低了驅(qū)動器110中的機械振動的激發(fā)。
此時，磁頭的速度達到P5點，通過P5-P6段的速度控制塊320加上了閉環(huán)控制。在該段，將加上一基本恒定的最大電流，然后電流將降低，使磁頭速度通過功能塊322的運行，跟隨速度分布曲線290(從P6-P7)的其他段。
瀏覽圖7中的電流分布曲線270和圖10中的電流300，可以理解上述方法的優(yōu)點?，F(xiàn)有技術(shù)中，當磁頭120達到電流分布曲線的完全減速電流部分(見圖3)時，因為通過線圈114的電流此時較小，中間查找長度形成了要求電流(從電流分布曲線270)的幅值的較大變化。要求電流的較大差別形成了通過驅(qū)動器線圈降低磁頭速度的大量電流涌入，而在驅(qū)動器內(nèi)出現(xiàn)了不希望有的機械振蕩激發(fā)。然而，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的塊318的聚合功能平滑了這種過渡。
對本發(fā)明來說，在P4-P5段的聚合工作過程中，對取得最大速度VMAX的較長查找的電流變化并不重要。這種較長查找基本按照上述進行，除了P3-P4段的“運行”過程中所加電流隨電流分布曲線270變化，當增益聚合塊318開始從開環(huán)過渡到閉環(huán)運行(圖8中298位置)，加到驅(qū)動器線圈114上的電流相對較小。因此通過增益聚合塊318，產(chǎn)生了非常小的電流變化。由圖7中曲線分布270的平滑段276，形成了減速電流的形狀。
為了根據(jù)較佳實施例簡化說明較長查找，給出類似上述討論的圖10和11的圖12和13。圖12給出電流曲線340的示意圖，具有上述的P0-P7段，附加中點P5-1和P5-2插入點P5和P6之間。圖13給出一表示查找過程中通過應用電流曲線340的磁頭120的徑跡表示的速度徑跡曲線350的示意圖。
由圖13，可以看出，磁頭120達到最大速度VMAX，在該速度產(chǎn)生了塊318的增益聚合功能(圖9)。因此，在閉環(huán)運行過程中，電流表值IT由電流分布表306給出)使磁頭120隨所希望減速徑跡變化到目標磁道。
為概括上述討論，圖14給出一查找程序360，表示當查找開始將所選磁頭從初始磁道移動到目標磁道時，磁盤驅(qū)動器100所進行的步驟。該程序包括DSP144進行的基本程序步驟(圖2)。
一旦接受到查找指令，該程序開始在362步驟識別目標磁道的地址。通過將從所要走過的存在著的磁道的地址中減去目標磁道的地址，從初始磁道到目標磁道以經(jīng)過的磁道數(shù)表示的查找長度也同時確定了。
由此信息，該程序接下來由判斷步驟364確定查找是否非常短，以利用位置控制方法。通過將查找長度與預定閾值N相比進行判斷(例如100磁道)。如果查找長度落入閾值范圍內(nèi)，在步驟366進行位置受控查找，然后在368步驟結(jié)束。
當查找長度確保速度受控查找，那么，該程序進入步驟370，根據(jù)前述，在此開環(huán)控制被用來先將磁頭120向著目標磁道加速。即，產(chǎn)生出與要求速度或速度誤差無關(guān)的加到驅(qū)動器線圈114上的電流，并從圖9中的310,312,314和316表直接輸出。該程序接著進入步驟272，在此通過增益聚合塊318的運行，伺服處理器144從開環(huán)運行過渡為閉環(huán)運行，此后磁頭120用閉環(huán)控制減速到目標磁道；即與要求速度和速度誤差有關(guān)，如步驟374所示。
鑒于前述，應該理解的是，本發(fā)明針對的是磁盤驅(qū)動器內(nèi)實現(xiàn)查找操作的一種裝置和方法。
如較佳實施例所示范，磁盤驅(qū)動器100包括一驅(qū)動器110，將磁頭120支撐在旋轉(zhuǎn)磁盤106上，通過將電流加到與磁頭耦合的驅(qū)動器電動機116上的伺服電路140給磁頭定位。
利用伺服電路輸出的一連串指示將依次施加到驅(qū)動電機上的電流值的電流指令，以實現(xiàn)將磁頭從磁盤上的初始磁道移動到目標磁道的查找。速度分布290給出了一系列要求速度，指示了當磁頭減速到目標磁道時的所需速度。
在查找過程中，將開環(huán)電流加到驅(qū)動器電動機上，使磁頭加速偏離初始磁道(步驟360)，電流指令值劃定一上升段(P0-P1)，其電流連續(xù)增加到第一電平，接下來下降段(P2-P3)的電流連續(xù)下降到第二電平，上升段和下降段分別為所選頻率的1/4正弦波。磁頭通過施加確定為速度分布和磁頭實際速度之差的速度誤差相關(guān)的電流，接著減速到目標磁道。
為說明附加權(quán)項起見，“電路”和“線路”的術(shù)語可以理解為用硬件或固件/程序來實現(xiàn)。為方便起見，方法步驟各別標示，但并不一定受所示的次序限制。
即將清楚的是，本發(fā)明較好地適合于實現(xiàn)目標，并達到包括其固有特點在內(nèi)的這些目標中所提到的優(yōu)點。為公開起見，對這里的較佳實施例進行說明，還可以做出許多變換，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人容易接受這些變換，這些變換可以包括在本發(fā)明揭示以及附加的權(quán)利要求所界定的精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種用伺服電路在相應磁盤上使磁頭由初始磁道移動到目標磁道以在磁盤驅(qū)動器內(nèi)實現(xiàn)查找的方法，該伺服電路輸出一串電流指令值，指示待加到與磁頭耦合的驅(qū)動器電機的依次的電流幅值，線圈驅(qū)動器電路采用的這些電流指令值將電流加到驅(qū)動器電動機上，其特征在于，該方法包括以下步驟(a)提供一速度分布，當磁頭接近目標磁道時，該分布劃定磁頭的所需減速徑跡；(b)將一串開環(huán)電流指令值加到線圈驅(qū)動器電路上，使磁頭加速偏離初始磁道，該電流指令值劃定一電流連續(xù)上升到第一電平的上升段，以及電流連續(xù)下降到第二電平的后續(xù)下降段；上升段和下降段分別具有與速度分布無關(guān)的劃定形狀；以及(c)接著將一串閉環(huán)電流指令值加到線圈驅(qū)動器電路，使磁頭根據(jù)速度分布向目標磁道減速。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括(d)接著將伺服電路的增益從初始值增加到終值，在施加步驟(b)的開環(huán)運行和接下來的施加步驟(c)的閉環(huán)運行之間過渡。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，施加步驟(b)中的一串開環(huán)電流指令值進一步在上升段和下降段之間界定一中間段，線圈驅(qū)動器電路在中間段名義上將標稱電流加到驅(qū)動器電動機。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所提供的步驟(a)進一步包括以下步驟(a1)界定一電流分布，指示了使磁頭減速到目標磁道上的所需減速電流，電流分布具有標稱幅值的第一段，從標稱幅值過渡到最大幅值的第二段，以及從最大幅值過渡到標稱幅值的第三段；(a2)識別速度分布的要求速度，該速度與磁頭在將電流分布施加到驅(qū)動器電動機時所遵循對應速度徑跡相關(guān)。
5．一種磁盤驅(qū)動器，其特征在于，包括一轉(zhuǎn)動磁盤，在其記錄表面上劃定了多個磁道；一驅(qū)動器，用于支撐緊鄰磁道的磁頭；一驅(qū)動器電動機，與驅(qū)動器耦合，將磁頭移動穿過記錄表面，驅(qū)動器電動機包括一線圈；以及一伺服電路，工作上與磁頭和線圈耦合，根據(jù)劃定磁頭所需徑跡的速度分布，該電路將電流加到線圈上，進行查找操作，其中通過將磁頭加速到最大速度，然后減速到目標磁道，將磁頭從初始磁道移動到目標磁道，伺服電路包括一伺服處理器，其有關(guān)的編程為(a)提供一速度分布，當磁頭接近目標磁道時，該分布劃定出一磁頭所需的減速徑跡；(b)將電流加到線圈驅(qū)動器電路上，使磁頭加速偏離初始磁道，該電流包括一電流連續(xù)增加到第一電平的上升段，以及電流連續(xù)降低到第二電平的后續(xù)下降段，上升段和下降段分別具有與速度分布無關(guān)的形狀；以及(c)接著施加電流，使磁頭減速到與速度分布相關(guān)的目標磁道。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，伺服處理器進一步包括程序(d)接著將伺服電路增益從初始值提高到終值，在步驟(b)的開環(huán)運行和步驟(c)的閉環(huán)運行之間過渡。
7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，步驟(b)的電流進一步包括具有標稱恒定電流的上升段和下降段之間的中間段。
8．根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁盤驅(qū)動器，其特征在于，根據(jù)指示使磁頭減速到目標磁道的所需減速電流的電流分布，確定速度分布的要求速度，該電流分布具有標稱幅值的第一段，從標稱幅值過渡到最大幅值的第二段，以及從最大幅值過渡到標稱幅值的第三段，其中磁頭額定隨加到驅(qū)動器電動機上的電流分布的速度分布變化。
全文摘要
磁盤驅(qū)動器(100)內(nèi)用于降低聲噪聲形成的方法和裝置。根據(jù)給出一系列表示磁頭減速到目標磁道時所需速度的速度分布表(304),將磁頭(120)從磁盤(106)上的初始磁道移動到目標磁道來實現(xiàn)查找。在查找過程中,根據(jù)存儲了開環(huán)電流指令值的表(310,312,314,316),將電流(300)加到驅(qū)動器電動機(116)上,使磁頭加速偏離初始磁道。增益聚合塊(318)增大伺服增益(236),在開環(huán)運行和閉環(huán)運行之間給出一平穩(wěn)過渡。因此,通過施加用最大電流劃定磁頭減速的電流分布表(306)中與速度誤差有關(guān)的電流和電流指令,使磁頭減速。
文檔編號G11B25/04GK1309804SQ99808649
公開日2001年8月22日 申請日期1999年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月13日
發(fā)明者劉志江 申請人:西加特技術(shù)有限責任公司