JP2009020969A - Magnetic disk drive and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2段アクチュエータを有する磁気ディスク装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a magnetic disk device having a two-stage actuator and a control method thereof.
ハードディスクなどの磁気ディスク装置は、磁気ヘッドがアームに支持され、このアームをボイスコイルモータが駆動することで、磁気ヘッドを磁気ディスクの目標位置上に位置決めし、情報の記録および再生を行う。 In a magnetic disk device such as a hard disk, a magnetic head is supported by an arm, and a voice coil motor drives the arm to position the magnetic head on a target position of the magnetic disk, and record and reproduce information.
近年では、位置決め精度の更なる高精度化を図るべく、ボイスコイルモータ等の粗動アクチュエータの他に、ピエゾアクチュエータ等の微動アクチュエータをアーム上に設けた、いわゆる2段アクチュエータを有する磁気ディスク装置が提案されている。 In recent years, a magnetic disk device having a so-called two-stage actuator in which a fine actuator such as a piezo actuator is provided on an arm in addition to a coarse actuator such as a voice coil motor in order to further increase positioning accuracy. Proposed.
図7(A)に、2段アクチュエータを有する磁気ディスク装置において実現されるフィードバック制御系の従来例を示す。この従来例では、微動制御部Cpから出力される制御信号を、微動アクチュエータMAのゲインモデルHを介して粗動制御部Cvへ入力することで、粗動アクチュエータVCMを含む制御系と、微動アクチュエータMAを含む制御系とを非干渉にしている(いわゆる非干渉制御)。
ところで、上記従来例では、非干渉制御とするために、微動アクチュエータMAのゲインを求めて、ゲインモデルHに設定する必要がある。 By the way, in the above conventional example, in order to perform non-interference control, it is necessary to obtain the gain of the fine actuator MA and set it in the gain model H.
特許文献1には、図7(B)に示すような構成により、微動アクチュエータMAのゲインを求める方法が開示されている。すなわち、ノッチフィルタFにより粗動アクチュエータVCMが特定の周波数に対して応答しない状態で、微動アクチュエータMAにその特定の周波数を有する正弦波信号NPを与えて、微動アクチュエータMAを周期的に変位させる。そして、微動アクチュエータMAの変位と正弦波信号NPの振幅の比から微動アクチュエータMAのゲインを求める。
しかしながら、特許文献1の方法では、微動アクチュエータMAのみを正弦波信号NPにより駆動するため、磁気ヘッドの位置が変動して、目標位置に位置決めすることができない。このため、微動アクチュエータMAのゲインを求めている間は、情報の書き込み・読み出しなどの他の動作を中断する必要がある。また、特許文献1の方法では、粗動アクチュエータVCMの動作を止めるためのノッチフィルタFをわざわざ設ける必要がある。
However, in the method of
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、微動アクチュエータのゲインを簡易に求めることが可能な磁気ディスク装置およびその制御方法を提供することをその目的の一つとする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnetic disk device and a control method thereof that can easily obtain the gain of a fine actuator.
上記課題を解決するため、本発明の磁気ディスク装置の制御方法は、磁気ディスクと、前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを支持するアームと、前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、を備える磁気ディスク装置を対象とし、前記微動アクチュエータを変位させる加振信号を出力するステップと、前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドが読み出した位置情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する制御信号を生成し、前記粗動アクチュエータへ出力するステップと、前記粗動アクチュエータの変位および前記加振信号に基づいて、前記微動アクチュエータのゲインを求めるステップと、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method of controlling a magnetic disk device according to the present invention includes a magnetic disk, a magnetic head for reading information recorded on the magnetic disk, an arm for supporting the magnetic head, and driving the arm. Then, for a magnetic disk device comprising a coarse actuator for moving the magnetic head on the magnetic disk and a fine actuator for adjusting the position of the magnetic head with respect to the arm, the magnetic actuator is displaced. A control signal for suppressing a position error between the target position of the magnetic head and the current position based on the position information read by the magnetic head while the excitation signal is output. Generating and outputting to the coarse actuator, the displacement of the coarse actuator and the vibration Based on the item, characterized in that it comprises the steps of: determining a gain of said fine actuator.
また、本発明の一態様では、前記粗動アクチュエータの変位は、該粗動アクチュエータを含む閉ループ内の信号および該信号に対する前記閉ループのゲインに基づいて求められる。 In one aspect of the present invention, the displacement of the coarse actuator is obtained based on a signal in a closed loop including the coarse actuator and a gain of the closed loop with respect to the signal.
また、この態様において、前記閉ループ内の信号は、前記粗動アクチュエータに入力される制御信号としてもよい。 In this aspect, the signal in the closed loop may be a control signal input to the coarse actuator.
また、この態様では、前記粗動アクチュエータを含む閉ループ内に外乱信号を入力し、該外乱信号および前記閉ループ内の信号に基づいて、前記閉ループのゲインを求めるループゲイン取得ステップを更に含んでもよい。 Further, in this aspect, the method may further include a loop gain acquisition step of inputting a disturbance signal into the closed loop including the coarse actuator and obtaining the closed loop gain based on the disturbance signal and the signal in the closed loop.
また、本発明の一態様では、前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドの目標位置に対して、前記磁気ヘッドにユーザ情報の書き込みまたは読み出しを行わせる。 In one embodiment of the present invention, while the excitation signal is output, the magnetic head is caused to write or read user information with respect to the target position of the magnetic head.
次に、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを支持するアームと、前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記微動アクチュエータを変位させる加振信号を出力する加振部と、前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドが読み出した位置情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する制御信号を生成し、前記粗動アクチュエータへ出力する位置誤差抑制部と、前記粗動アクチュエータの変位および前記加振信号に基づいて、前記微動アクチュエータのゲインを求めるゲイン同定部と、を含むことを特徴とする。 Next, a magnetic disk device according to the present invention includes a magnetic disk, a magnetic head for reading information recorded on the magnetic disk, an arm that supports the magnetic head, and driving the arm to move the arm on the magnetic disk. A coarse actuator that moves the magnetic head, a fine actuator that adjusts the position of the magnetic head with respect to the arm, and a control circuit, the control circuit outputting an excitation signal that displaces the fine actuator And a control signal that suppresses a position error between the target position of the magnetic head and the current position based on the position information read by the magnetic head while the excitation signal is output. A position error suppression unit that outputs to the coarse actuator, and the fine motion based on the displacement of the coarse actuator and the vibration signal. Characterized in that it comprises a gain identification section for determining the gain of the actuator, the.
また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ディスクと、前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを支持するアームと、前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記微動アクチュエータのゲインを求める際に、周期的に振動する加振信号を前記微動アクチュエータへ出力するとともに、前記加振信号に対応して周期的に振動する制御信号を前記粗動アクチュエータへ出力して、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する、ことを特徴とする。 The magnetic disk device of the present invention includes a magnetic disk, a magnetic head that reads information recorded on the magnetic disk, an arm that supports the magnetic head, and the arm that drives the arm. A coarse motion actuator that moves the magnetic head, a fine motion actuator that adjusts the position of the magnetic head with respect to the arm, and a control circuit. The control circuit periodically detects the gain of the fine motion actuator. And a control signal that periodically oscillates in response to the excitation signal is output to the coarse actuator, and a target position and a current position of the magnetic head are output. The position error of is suppressed.
本発明によれば、微動アクチュエータに加振信号が出力されている間、粗動アクチュエータによって磁気ヘッドの位置誤差が抑制されるので、磁気ヘッドを目標位置に位置決めすることができる。そして、この場合、微動アクチュエータの変位が粗動アクチュエータの変位に相当することから、粗動アクチュエータの変位および加振信号に基づいて、微動アクチュエータのゲインを求めることができる。 According to the present invention, the position error of the magnetic head is suppressed by the coarse actuator while the vibration signal is output to the fine actuator, so that the magnetic head can be positioned at the target position. In this case, since the displacement of the fine actuator corresponds to the displacement of the coarse actuator, the gain of the fine actuator can be obtained based on the displacement of the coarse actuator and the vibration signal.
また、本発明によれば、粗動アクチュエータの変位および加振信号に基づいて、微動アクチュエータのゲインを求めることから、上記特許文献1のようにゲイン同定において粗動アクチュエータの影響を排除するためのノッチフィルタが不要となる。
Further, according to the present invention, since the gain of the fine motion actuator is obtained based on the displacement and the vibration signal of the coarse motion actuator, the influence of the coarse motion actuator is eliminated in gain identification as described in
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成例を示す。磁気ディスク装置1は、磁気ディスク2、スピンドルモータ3、磁気ヘッド4、サスペンションアーム5、キャリッジ6、ボイスコイルモータ7、ヘッドアンプ14およびピエゾアクチュエータ30を、筐体9内に収納している。
FIG. 1 shows a configuration example of a magnetic disk device according to an embodiment of the present invention. The
また、磁気ディスク装置1は、主制御回路10、リードライトチャネル(R/Wチャネル)13およびモータドライバ17を、筐体9外の基板に有している。この主制御回路10は、マイクロプロセッシングユニット(MPU)およびハードディスクコントローラ(HDC)を含んでいる。
The
磁気ディスク2は、スピンドルモータ3に取付けられ、同図の矢印DRの方向に回転駆動される。磁気ディスク2には、同心円状に配列する複数のトラック21が形成されている。また、それぞれのトラック21には、周方向に沿って所定の周期でサーボデータ領域23が設けられている。このサーボデータ領域23には、サーボデータ(位置情報)が記録されている。サーボデータは、磁気ディスク2上の磁気ヘッド4の現在位置を特定するためのトラックデータ、セクタデータ及びバースト信号を含む。また、それぞれのトラック21において、サーボデータ領域23に挟まれた領域は、ユーザデータ領域25とされる。このユーザデータ領域25には、ユーザデータ(ユーザ情報)が記録される。
The
磁気ヘッド4は、サスペンションアーム5の先端部に取付けられて磁気ディスク2上に支持されている。サスペンションアーム5は、ボイスコイルモータ7の一部と一体とされたキャリッジ6に取付けられている。ボイスコイルモータ7は、粗動アクチュエータの一例であり、サスペンションアーム5を旋回駆動することで、磁気ヘッド4を磁気ディスク2上で略半径方向に移動させる。
The
ピエゾアクチュエータ30は、微動アクチュエータの一例であり、ピエゾ素子を含んで構成されている。このピエゾアクチュエータ30は、サスペンションアーム5に対する磁気ヘッド4の位置を調整する。
The
図2に、サスペンションアーム5の先端部を拡大した分解斜視図を示す。サスペンションアーム5は、アーム本体71、フレクシャ72およびFPC73を有する。また、磁気ヘッド4は、スライダ81と、このスライダ81の先端側に設けられた素子部82とを有する。この素子部82は、再生素子および記録素子を含み、FPC73を介してヘッドアンプ14と電気的に接続される。
FIG. 2 shows an exploded perspective view in which the tip of the
磁気ヘッド4は、ピエゾアクチュエータ30を介してサスペンションアーム5に実装される。ピエゾアクチュエータ30は、サスペンションアーム5の幅方向に磁気ヘッド4を微小に移動させることで、サスペンションアーム5と磁気ヘッド4の相対位置を変化させる。
The
なお、本実施形態では、磁気ヘッド4がピエゾアクチュエータ30を介してサスペンションアーム5に実装されたスライダ駆動型の2段アクチュエータの例を示しているが、この形態に限られない。例えば、ピエゾアクチュエータが、サスペンションアームのうち磁気ヘッドを支持する先端部分を駆動して、磁気ヘッドを微小に移動させるサスペンション駆動型の2段アクチュエータであってもよい。また、スライダ81と素子部82との間にピエゾアクチュエータを挟み、素子部82を直接駆動することでスライダに対するヘッドの位置を微小に移動させるヘッド駆動型の2段アクチュエータであってもよい。
In this embodiment, an example of a slider-driven two-stage actuator in which the
図1の説明に戻り、主制御回路10に含まれるMPUは、装置全体の制御を司るものであり、メモリ(不図示)に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、磁気ヘッド4の位置決め制御やユーザデータの記録再生制御など、種々の制御を実現する。本実施形態においては、この主制御回路10が、加振部、位置誤差抑制部およびゲイン同定部として機能する。これらの機能については、後に詳しく述べる。
Returning to the description of FIG. 1, the MPU included in the
磁気ヘッド4の位置決め制御において、MPUは、R/Wチャネル13から入力されるサーボデータに基づいて磁気ヘッド4の現在位置を特定し、磁気ヘッド4の目標位置と現在位置との誤差を表す誤差信号(PES)を生成する。そして、MPUは、このPESに基づいて、ボイスコイルモータ7を駆動するための制御信号を生成し、モータドライバ17へ出力する。これにより、磁気ヘッド4は、目標位置のトラック上までシークされ、位置決めされる。また、MPUは、PESに基づいて、ピエゾアクチュエータ30を駆動するための制御信号を生成し、ドライバ17へ出力する。これにより、磁気ヘッド4は、目標位置のトラック上に高精度に位置決めされる。
In the positioning control of the
主制御回路10に含まれるHDCは、インターフェースコントローラ、エラー訂正回路、バッファコントローラなどを有している。このHDCは、磁気ディスク2に記録すべきユーザデータを外部ホストから受信すると、このユーザデータをR/Wチャネル13へ出力する。また、HDCは、磁気ディスク2から再生されたユーザデータがR/Wチャネル13から入力されると、このユーザデータを外部ホストへ送信する。この際、HDCは、MPUからの制御を受けて、ユーザデータをバッファメモリ(不図示)に一時的に蓄積する。
The HDC included in the
R/Wチャネル13は、主制御回路10からユーザデータが入力されると、このユーザデータを変調してヘッドアンプ14へ出力する。また、R/Wチャネル13は、磁気ヘッド4が磁気ディスク2から再生した再生信号がヘッドアンプ14から入力されると、この再生信号をデジタルデータに変換し、復調して、主制御回路10へ出力する。また、R/Wチャネル13は、再生信号から所定のサンプル周期でサーボデータを抽出して、主制御回路10へ出力する。
When user data is input from the
ヘッドアンプ14は、磁気ディスク2に記録させるユーザデータがR/Wチャネル13から入力されると、これを記録信号にして、磁気ヘッド4へ出力する。また、ヘッドアンプ14は、磁気ディスク2から読み出された再生信号が磁気ヘッド4から入力されると、この再生信号を増幅して、R/Wチャネル13へ出力する。
When user data to be recorded on the
モータドライバ17は、主制御回路10からボイスコイルモータ7の駆動信号が入力されると、この駆動信号をアナログ変換し、増幅して、ボイスコイルモータ7に出力する。また、モータドライバ17は、主制御回路10からピエゾアクチュエータ30の制御信号が入力されると、この制御信号をアナログ変換し、増幅して、ピエゾアクチュエータ30に出力する。
When the driving signal for the
図3に、磁気ディスク装置1において実現するフィードバック制御系の通常動作モードの機能構成例を示す。主制御回路10は、MPUのソフトウェア的な動作によって、誤差信号生成部41、微動制御部43、ゲインモデル部45、粗動制御部47および加算部49を、機能的に有する。
FIG. 3 shows a functional configuration example of the normal operation mode of the feedback control system realized in the
誤差信号生成部41は、外部ホストからの記録命令または再生命令に基づいて決定される磁気ヘッド4の目標位置と、R/Wチャネル13から入力されるサーボデータにより特定される磁気ヘッド4の現在位置との差分を求めて、誤差信号(PES)Eを生成し、この誤差信号Eを微動制御部43および粗動制御部47へ出力する。
The error
微動制御部43は、誤差信号生成部41から入力される誤差信号Eに基づき、ピエゾアクチュエータ30を駆動する制御信号を生成し、出力する。この微動制御部43の伝達関数は、誤差信号Eにより表される位置誤差が0となる点を安定点とし、位置誤差に応じたゲインを有する。
The fine
ゲインモデル部45は、ピエゾアクチュエータ30と同じゲインと位相を有し、微動制御部43から制御信号が入力されると、ゲインに応じた信号を出力する。このため、ゲインモデル部45から出力される信号は、ピエゾアクチュエータ30の出力を表す。
The
加算部49は、誤差信号生成部41から入力される誤差信号Eと、ゲインモデル部45から入力される信号とを加算して、粗動制御部47へ出力する。
The
粗動制御部47は、加算部49から入力される信号に基づき、ボイスコイルモータ7を駆動する制御信号を生成し、出力する。この粗動制御部47の伝達関数は、入力される信号により表される位置誤差が0となる点を安定点とし、位置誤差に応じたゲインを有する。
The coarse
以上のように、本構成例では、ピエゾアクチュエータ30の出力を表す信号がゲインモデル部45により生成され、粗動制御部47に入力されるので、粗動制御部47およびボイスコイルモータ7を含む制御系と、微動制御部43およびピエゾアクチュエータ30を含む制御系とを非干渉とすることができる。
As described above, in this configuration example, the signal representing the output of the
図4に、磁気ディスク装置1において実現するフィードバック制御系のゲイン同定モードの機能構成例を示す。主制御回路10は、所定のタイミングでゲイン同定モードを開始し、上記ゲインモデル部45に設定するための、ピエゾアクチュエータ30のゲインを求める。
FIG. 4 shows a functional configuration example of the gain identification mode of the feedback control system realized in the
このゲイン同定モードにおいて、主制御回路10は、誤差信号生成部41から微動制御部43に至る電路上に設けられたスイッチ53をオフにすることで、微動制御部43およびゲインモデル部45の動作を止める。
In this gain identification mode, the
これにより、磁気ディスク装置1には、ピエゾアクチュエータ30と微動制御部43を含む閉ループ63が消失し、ボイスコイルモータ7と粗動制御部47を含む閉ループ67が残される。
As a result, the
この状態で、主制御回路10は、加振ステップとして(加振部としての機能により)、ピエゾアクチュエータ30を変位させる加振信号Nを、加算部51を介してピエゾアクチュエータ30へ出力する。この加振信号Nは、正弦波信号などの周期信号とすることができる。
In this state, the
また、加振信号Nが出力されている間、主制御回路10は、位置誤差抑制ステップとして(位置誤差抑制部としての機能により)、磁気ヘッド4の位置誤差を抑制する制御信号Dを生成し、ボイスコイルモータ7へ出力する。
While the excitation signal N is being output, the
具体的には、主制御回路10において、誤差信号生成部41は、磁気ヘッド4の現在位置を表す位置信号Yが入力されると、目標位置との差分を求めて誤差信号Eを生成し、粗動制御部47へ出力する。粗動制御部47は、入力された誤差信号Eに基づき、磁気ヘッド4の位置誤差を抑制する制御信号Dを生成して、ボイスコイルモータ7へ出力する。
Specifically, in the
図5(A)を用いて、ゲイン同定モードにおけるボイスコイルモータ7とピエゾアクチュエータ30の変位の関係を説明する。同図では、サスペンションアーム5に対する磁気ヘッド4、ボイスコイルモータ7およびピエゾアクチュエータ30の位置関係を、模式的に示している。また、同図中の点線は、磁気ヘッド4の目標トラック(目標位置)60を表す。
The relationship between the displacement of the
サスペンションアーム5の先端部分の構成は、ボイスコイルモータ7に駆動される基部56と、ピエゾアクチュエータ30に駆動される支持部55と、に分けることができる。この支持部55の先端部には、磁気ヘッド4の素子部82が位置する。
The configuration of the tip portion of the
ここで、本実施形態のスライダ駆動型の2段アクチュエータの場合、ピエゾアクチュエータ30に駆動される支持部55は、磁気ヘッド4のスライダ81に相当する。支持部55としてのスライダ81の先端部には、素子部82が位置する(図2参照)。また、ボイスコイルモータ7に駆動される基部56は、サスペンションアーム5に相当する。
Here, in the case of the slider-driven two-stage actuator of the present embodiment, the
なお、サスペンション駆動型の2段アクチュエータの場合、ピエゾアクチュエータ30に駆動される支持部55は、サスペンションアームのうち、ピエゾアクチュエータよりも先端側で磁気ヘッドを支持する先端部分に相当する。また、ボイスコイルモータ7に駆動される基部56は、サスペンションアームのうち、ピエゾアクチュエータよりも後端側の部分に相当する。ヘッド駆動型の場合、ピエゾアクチュエータに駆動される支持部55はピエゾアクチュエータ及び素子部82そのものとなる。
In the case of a suspension-driven two-stage actuator, the
このように、スライダ駆動型、ヘッド駆動型或いはサスペンション駆動型の何れであっても、支持部55および基部56にそれぞれ対応する構成が存在することから、以下に説明するボイスコイルモータ7とピエゾアクチュエータ30の変位の関係は、2段アクチュエータの構成に依らず、一般的に成立する。
As described above, since there is a structure corresponding to each of the
ここで、ピエゾアクチュエータ30の変位hMは、ピエゾアクチュエータ30により駆動される支持部55の変位として表すことができる。また、ボイスコイルモータ7の変位hVは、ボイスコイルモータ7により駆動される基部56の変位として表すことができる。
Here, the displacement h M of the
ピエゾアクチュエータ30は、加振信号Nが入力されると、支持部55を振動させる。このとき、目標トラック60上に位置する磁気ヘッド4(詳細には、磁気ヘッド4の素子部82、以下同じ)は、支持部55の振動によって、目標トラック60上から外れる方向に移動しようとする。
When the excitation signal N is input, the
他方、ボイスコイルモータ7は、制御信号Dが入力されて、磁気ヘッド4の位置誤差を抑制するように基部56を駆動する。すなわち、ボイスコイルモータ7は、ピエゾアクチュエータ30による支持部55の振動の方向とは逆方向に基部56を動作させる。これにより、磁気ヘッド4は、目標トラック60から外れる方向の移動が打ち消されて、目標トラック60上に維持される。
On the other hand, the
このように、ピエゾアクチュエータ30が一方の側に変位すると(変位hM)、ボイスコイルモータ7が他方の側に変位することで(変位hV)、磁気ヘッド4の位置誤差が抑制される。このため、サスペンションアーム5は、変節点となるピエゾアクチュエータ30の位置が、目標トラック60に対して振動することになり、磁気ヘッド4は目標トラック60上に維持された状態となる。
Thus, when the
ここで、基部56に対して支持部55は非常に短いため、回転による影響は無視できる程度となり、この状態において、加振信号Nにより生じるピエゾアクチュエータ30の変位hMは、磁気ヘッド4の位置誤差を抑制するように制御されるボイスコイルモータ7の変位hVとほぼ同じ大きさを有することになる。
Here, since the
本実施形態では、この考え方を、ピエゾアクチュエータ30のゲインを求める際の基本的な考え方としている。すなわち、上記制御を実行した場合、ピエゾアクチュエータ30の変位hMとボイスコイルモータ7の変位hVがほぼ同じ大きさとなることから、ピエゾアクチュエータ30の変位hMの代わりにボイスコイルモータ7の変位hVを用いて、ボイスコイルモータ7の変位hVと加振信号Nの振幅の比からピエゾアクチュエータ30のゲインを求める。
In the present embodiment, this idea is the basic idea for obtaining the gain of the
以下、ピエゾアクチュエータ30のゲインの具体的な同定方法について説明する。上記図4に示す主制御回路10は、ゲイン同定ステップとして(ゲイン同定部としての機能により)、ボイスコイルモータ7に入力される制御信号Dを測定して、ピエゾアクチュエータ30のゲインを求める。
Hereinafter, a specific method for identifying the gain of the
粗動制御部47から出力されてボイスコイルモータ7に入力される制御信号Dは、下記数式1で表すことができる。
A control signal D output from the coarse
GVは、粗動制御部47の伝達関数を表す。Eは、誤差信号生成部41から出力されて粗動制御部47に入力される誤差信号Eを表す。PVは、ボイスコイルモータ7の伝達関数を表す。PMは、ピエゾアクチュエータ30の伝達関数を表す。Nは、ピエゾアクチュエータ30に入力される加振信号Nを表す。
G V represents a transfer function of the coarse
ここで、制御信号Dおよび加振信号Nについて時系列データを測定し、それぞれの振幅の比を取ることで、加振信号Nの周波数におけるピエゾアクチュエータ30のゲイン|PM|を下記数式2で表すことができる。
Here, the time series data is measured for the control signal D and the vibration signal N, and the gain | P M | of the
|D(ω)|は、周波数ωにおける制御信号Dの振幅である。また、|N(ω)|は、周波数ωにおける加振信号Nの振幅である。これらは、離散フーリエ変換などを用いて求めることができる。 | D (ω) | is the amplitude of the control signal D at the frequency ω. | N (ω) | is the amplitude of the excitation signal N at the frequency ω. These can be obtained using a discrete Fourier transform or the like.
数式2のうち、下記数式3で表される部分は、ボイスコイルモータ7と粗動制御部47を含む閉ループ67の制御信号Dに対するゲインを表す。
The part represented by the following
数式2に表されるように、ピエゾアクチュエータ30のゲイン|PM|は、制御信号Dの振幅|D(ω)|、加振信号Nの振幅|N(ω)|および閉ループ67のゲイン(数式3)によって求めることができる。このようにして得られるピエゾアクチュエータ30のゲイン|PM|は、上記ゲインモデル部45に設定される。なお、閉ループ67のゲインが既知でない場合については後述する。
As expressed in
ここで、数式2において、制御信号Dの振幅|D(ω)|と閉ループ67のゲイン(上記数式3)の積は、上記図5(A)に示したボイスコイルモータ7の変位hVに相当する。従って、ピエゾアクチュエータ30のゲイン|PM|は、ボイスコイルモータ7の変位hVと加振信号Nの振幅N(ω)の比で表されるということができる。
Here, in
ボイスコイルモータ7の変位hVの求め方は、これに限られない。例えば、誤差信号Eなどの閉ループ67内の他の信号、及びこの信号に対する閉ループ67のゲインによってボイスコイルモータ7の変位hVを求めてもよい。但し、磁気ヘッド4の位置誤差が抑制される結果、誤差信号Eの振幅は制御信号Dの振幅と比して小さくなるため、制御信号Dを用いることがより好ましい。
How to determine the displacement h V of the
なお、ピエゾアクチュエータ30を加振させた場合の磁気ヘッド4の位置信号Yは、下記数式4で表すことができる。
The position signal Y of the
このため、下記数式5で表されるゲインが|PMN|に対して十分に小さくなる周波数を、加振信号Nの周波数とすることで、磁気ヘッド4を目標トラック60上に良好に位置決めすることができる。
For this reason, by setting the frequency at which the gain expressed by the following
また、同様の効果を得るために、GVに加振信号Nと同じ周波数を中心周波数としたピークフィルタの特性を持たせてもよい。このとき、GVのゲインは加振周波数で増大するので、PVがゼロとならない加振周波数を選択すれば、数式5で表されるゲインをほぼゼロとすることができる。
Further, in order to obtain the same effect may be provided with a characteristic of the peak filter with a center frequency of the same frequency as the excitation signal N to G V. At this time, since the gain of G V increases at a vibration frequency, by selecting the vibration frequency of P V is not zero, it is possible to almost zero the gain represented by
以上に説明したゲイン同定モードによれば、ピエゾアクチュエータ30に加振信号Nが入力されてサスペンションアーム5の先端部が振動しても、ボイスコイルモータ7の動作によって磁気ヘッド4の位置誤差が抑制されるので、主制御回路10は、磁気ヘッド4を目標トラック60上に位置決めした状態で、ピエゾアクチュエータ30のゲインを求めることができる。
According to the gain identification mode described above, the position error of the
従って、ゲイン同定モードの途中であっても、主制御回路10は、目標トラック60に対して磁気ヘッド4にユーザデータの書き込みや読み出しを行わせる記録再生動作など、ピエゾアクチュエータ30のゲインを求める動作以外の動作を実行することができる。
Therefore, even in the middle of the gain identification mode, the
なお、ゲイン同定モードを開始するタイミングは、主制御回路10の電源が投入されたタイミングや、主制御回路10が位置決め精度の劣化を検知したタイミング等とすることができる。位置決め精度の劣化は、例えば、メモリなどに位置決め時の誤差信号Eの値を格納していき、誤差信号Eの平均値が所定の閾値を越えた場合などに検出するようにしてもよい。
The timing for starting the gain identification mode can be the timing when the
ここで、本実施形態では、主制御回路10は、ゲイン同定モードの途中であっても記録再生動作を行うことができるので、位置決め精度の劣化を検出する閾値を比較的低くして、ピエゾアクチュエータ30のゲインを求める頻度を高めても、磁気ディスク装置1の処理能力に対する影響が少ない。
Here, in the present embodiment, the
次に、上記数式3で表される閉ループ67のゲインが既知でない場合について説明する。図6に、磁気ディスク装置1において実現するフィードバック制御系のループゲイン取得モードの機能構成例を示す。主制御回路10は、ボイスコイルモータ7と粗動制御部47を含む閉ループ67のゲインが既知でない場合、ループゲイン取得モードを開始し、閉ループ67の伝達関数を求める。
Next, a case where the gain of the closed
このループゲイン取得モードにおいて、主制御回路10は、誤差信号生成部41から微動制御部43に至る電路上に設けられたスイッチ53をオフにすることで、微動制御部43、ゲインモデル部45およびピエゾアクチュエータ30の動作を止める。
In this loop gain acquisition mode, the
この状態で、主制御回路10は、ループゲイン取得ステップとして(ループゲイン取得部としての機能により)、外乱信号NEを誤差信号生成部41へ出力する。この外乱信号NEは、上記加振信号Nと同様に、正弦波信号などの周期信号とすることができる。また、加振信号Nの周波数における閉ループ67のゲインを求めるため、外乱信号NEは、加振信号Nと同じ周波数とすることが好ましい。
In this state, the
誤差信号生成部41は、外乱信号NEが入力されると、この外乱信号NEに起因する外乱成分を含んだ誤差信号Eを出力する。粗動制御部47は、外乱成分を含んだ誤差信号Eが入力されると、この誤差信号Eが表す位置誤差に応じた制御信号Dを生成し、ボイスコイルモータ7へ出力する。すなわち、粗動制御部47から出力される制御信号Dは、外乱信号NEに対応して周期的に振動し、磁気ヘッド4を目標トラック60上に維持するようボイスコイルモータ7を駆動する。
Error
ここで、外乱信号NEおよび制御信号Dについて時系列データを測定し、それぞれの振幅の比を取ることによって、閉ループ67のゲインは、下記数式6のように表すことができる。
Here, by measuring the time-series data for the disturbance signal NE and the control signal D and taking the ratio of the respective amplitudes, the gain of the closed
|NE(ω)|は、周波数ωにおける外乱信号NEの振幅である。これは、離散フーリエ変換などを用いて求めることができる。 | N E (ω) | is the amplitude of the disturbance signal N E at the frequency ω. This can be obtained using a discrete Fourier transform or the like.
このようにして得られる閉ループ67のゲインは、上述のゲイン同定モードにおいて、ピエゾアクチュエータ30のゲインを求める際に用いることができる。
The gain of the closed
次に、図5を用いて、本実施形態と従来例との相違点について説明する。図5(A)は、図4に示した本実施形態の磁気ディスク装置1においてピエゾアクチュエータ30のゲインを求める際の変位および信号の関係を表している。他方、図5(B)は、図7(B)に示した従来例の磁気ディスク装置において微動アクチュエータのゲインを求める際の変位および信号の関係を表している。
Next, differences between this embodiment and the conventional example will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows the relationship between the displacement and the signal when obtaining the gain of the
図5(A)に示す本実施形態において、主制御回路10は、ピエゾアクチュエータ30に周期的に振動する加振信号Nを入力し、支持部55を振動させる。この際、主制御回路10は、磁気ヘッド4の位置誤差を抑制するように基部56を駆動するため、ボイスコイルモータ7に入力される制御信号Dは、加振信号Nに対応する周期的振動を示す。この結果、磁気ヘッド4の位置誤差が抑制されるので、誤差信号Eの振幅が抑制される。なお、制御信号Dが加振信号Nに対応する周期的振動を示すことから、加振信号Nの周波数をボイスコイルモータ7の伝達関数が1よりも小さくなる周波数帯域内に設定する、もしくはピークフィルタ等によって加振信号の周波数における粗動制御部47のゲインを増大させることで、磁気ヘッド4の位置誤差を良好に抑制することができる。
In this embodiment shown in FIG. 5A, the
これに対し、図5(B)に示す従来例では、ノッチフィルタFを設けていることから、粗動アクチュエータVCMに入力される制御信号はこの周波数において振幅が抑制されたものとなり、粗動アクチュエータVCMはこの周波数において動作しない。また、この状態で、微動アクチュエータMAに正弦波信号Nを与えていることから、微動アクチュエータMAがサスペンションアームの先端部を振動させ、この結果、磁気ヘッド4の位置誤差を表す誤差信号が正弦波信号Nに対応する周期的振動を示す。
On the other hand, in the conventional example shown in FIG. 5B, since the notch filter F is provided, the control signal input to the coarse actuator VCM has a suppressed amplitude at this frequency. VCM does not operate at this frequency. Further, in this state, since the sine wave signal N is given to the fine movement actuator MA, the fine movement actuator MA vibrates the tip of the suspension arm, and as a result, an error signal indicating the position error of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の形式に限定されない。例えば、ボイスコイルモータ7の変位hVを検出する検出器を設け、ゲイン同定モードにおいて、検出したボイスコイルモータ7の変位hVと加振信号Nの振幅|N(ω)|の比からピエゾアクチュエータ30のゲイン|PM|を求めるようにしてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned form. For example, a detector for detecting the displacement h V of the
1 磁気ディスク装置、2 磁気ディスク、3 スピンドルモータ、4 磁気ヘッド、5 サスペンションアーム、6 キャリッジ、7 ボイスコイルモータ(粗動アクチュエータ)、9 筐体、10 主制御回路(加振部,位置誤差抑制部,ゲイン同定部)、13 R/Wチャネル、14 ヘッドアンプ、17 モータドライバ、21 トラック、23 サーボデータ領域、25 ユーザデータ領域、30 ピエゾアクチュエータ(微動アクチュエータ)、41 誤差信号生成部、43 微動制御部、45 モデル部、47 粗動制御部、49 加算部、51 加算部、53 スイッチ、55 支持部、56 基部、60 目標トラック(目標位置)、63,67 閉ループ、71 アーム本体、72 フレクシャ、73 FPC、81 スライダ、82 素子部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを支持するアームと、
前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、
前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、
を備える磁気ディスク装置を対象とし、
前記微動アクチュエータを変位させる加振信号を出力するステップと、
前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドが読み出した位置情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する制御信号を生成し、前記粗動アクチュエータへ出力するステップと、
前記粗動アクチュエータの変位および前記加振信号に基づいて、前記微動アクチュエータのゲインを求めるステップと、
を含むことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。 A magnetic disk;
A magnetic head for reading information recorded on the magnetic disk;
An arm for supporting the magnetic head;
A coarse actuator that drives the arm to move the magnetic head on the magnetic disk;
A fine actuator for adjusting the position of the magnetic head relative to the arm;
Targeting magnetic disk devices with
Outputting an excitation signal for displacing the fine actuator;
While the excitation signal is output, a control signal that suppresses a position error between the target position of the magnetic head and the current position is generated based on the position information read by the magnetic head, and is sent to the coarse actuator. Output step;
Obtaining a gain of the fine actuator based on the displacement of the coarse actuator and the excitation signal;
A control method for a magnetic disk device, comprising:
前記粗動アクチュエータの変位は、該粗動アクチュエータを含む閉ループ内の信号および該信号に対する前記閉ループのゲインに基づいて求められる、
ことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。 A method for controlling a magnetic disk device according to claim 1, comprising:
The displacement of the coarse actuator is determined based on a signal in a closed loop including the coarse actuator and a gain of the closed loop with respect to the signal.
A method of controlling a magnetic disk device.
前記閉ループ内の信号は、前記粗動アクチュエータに入力される制御信号である、
ことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。 A method of controlling a magnetic disk device according to claim 2,
The signal in the closed loop is a control signal input to the coarse actuator.
A method of controlling a magnetic disk device.
前記粗動アクチュエータを含む閉ループ内に外乱信号を入力し、該外乱信号および前記閉ループ内の信号に基づいて、前記閉ループのゲインを求めるループゲイン取得ステップを更に含む、
ことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。 A method of controlling a magnetic disk device according to claim 2,
A loop gain obtaining step of inputting a disturbance signal into a closed loop including the coarse actuator and obtaining a gain of the closed loop based on the disturbance signal and the signal in the closed loop;
A method of controlling a magnetic disk device.
前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドの目標位置に対して、前記磁気ヘッドにユーザ情報の書き込みまたは読み出しを行わせる、
ことを特徴とする磁気ディスク装置の制御方法。 A method for controlling a magnetic disk device according to claim 1, comprising:
While the excitation signal is output, the magnetic head is allowed to write or read user information with respect to the target position of the magnetic head.
A method of controlling a magnetic disk device.
前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを支持するアームと、
前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、
前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記微動アクチュエータを変位させる加振信号を出力する加振部と、
前記加振信号が出力されている間、前記磁気ヘッドが読み出した位置情報を基に、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する制御信号を生成し、前記粗動アクチュエータへ出力する位置誤差抑制部と、
前記粗動アクチュエータの変位および前記加振信号に基づいて、前記微動アクチュエータのゲインを求めるゲイン同定部と、
を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。 A magnetic disk;
A magnetic head for reading information recorded on the magnetic disk;
An arm for supporting the magnetic head;
A coarse actuator that drives the arm to move the magnetic head on the magnetic disk;
A fine actuator for adjusting the position of the magnetic head relative to the arm;
A control circuit,
The control circuit includes:
An excitation unit that outputs an excitation signal for displacing the fine actuator;
While the excitation signal is output, a control signal that suppresses a position error between the target position of the magnetic head and the current position is generated based on the position information read by the magnetic head, and is sent to the coarse actuator. An output position error suppression unit;
Based on the displacement of the coarse actuator and the excitation signal, a gain identifying unit for obtaining a gain of the fine actuator;
A magnetic disk drive comprising:
前記磁気ディスクに記録されている情報を読み出す磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを支持するアームと、
前記アームを駆動して、前記磁気ディスク上で前記磁気ヘッドを移動させる粗動アクチュエータと、
前記アームに対する前記磁気ヘッドの位置を調整する微動アクチュエータと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記微動アクチュエータのゲインを求める際に、
周期的に振動する加振信号を前記微動アクチュエータへ出力するとともに、前記加振信号に対応して周期的に振動する制御信号を前記粗動アクチュエータへ出力して、前記磁気ヘッドの目標位置と現在位置との位置誤差を抑制する、
ことを特徴とする磁気ディスク装置。 A magnetic disk;
A magnetic head for reading information recorded on the magnetic disk;
An arm for supporting the magnetic head;
A coarse actuator that drives the arm to move the magnetic head on the magnetic disk;
A fine actuator for adjusting the position of the magnetic head relative to the arm;
A control circuit,
When the control circuit obtains the gain of the fine actuator,
A vibration signal that periodically oscillates is output to the fine actuator, and a control signal that periodically oscillates in response to the vibration signal is output to the coarse actuator, so that the target position of the magnetic head and the current position Suppress position error with position,
A magnetic disk device characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007183646A JP2009020969A (en) | 2007-07-12 | 2007-07-12 | Magnetic disk drive and control method thereof |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014090092A (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Mitsutoyo Corp | Laser light source device |
| JP2020202004A (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | 株式会社東芝 | Magnetic disk device |
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- 2007-07-12 JP JP2007183646A patent/JP2009020969A/en active Pending
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| JP2020202004A (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | 株式会社東芝 | Magnetic disk device |
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