JP4991201B2 - 位置決め制御装置の整定判定方法及び位置決め制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物をアクチュエータで目標位置に移動する位置決め制御装置において、目標位置に対象物が整定したか又は追従しているかを判定する整定判定方法及び位置決め制御装置に関し、特に、振動が印加されても、整定判定を正確に行うための位置決め制御装置の整定判定方法及び位置決め制御装置に関する。

対象物を移動して、目標位置に移動する位置決め制御装置は、広く利用されている。この位置決め制御装置は、ディスク装置等では、高精度の位置決めが要求される。特に、磁気ディスク装置や光ディスク装置においては、ヘッドを目標トラックに正確に位置決めすることが、記録密度向上のために極めて重要である。この目標位置に正確に位置決め制御を行っているかを判断する方法として、整定判定がある。

位置決め制御装置の整定判定においては、移動後又は位置が外れた後の位置決め制御が一定の時間内、決められた位置決め条件を満足することが条件である。例えば、磁気ディスク装置では、シーク制御後の整定判定や追従制御時の整定判定がある。

このような整定判定では、位置誤差を元にした判定式の値が、所定のスライス範囲内を満足することが、連続し、連続した回数が一定回数（サンプル数）以上のときに整定完了と判断する。例えば、位置誤差そのものが、所定のスライス範囲であることが一定回数連続したことを検出して、整定完了と判定する方法や、位置誤差そのものと、前のサンプルの位置誤差と現サンプルの位置誤差との差（１サンプル先の予測位置）とが、所定のスライス範囲であることが一定回数連続したことを検出して、整定完了と判定する方法が知られている。

この整定判定の方法としては、次のサンプルの位置を予測する方法（特許文献１）や，オブザーバを用いて予測位置を用いる方法（特許文献２）が提案されている。
特開平０８−１０６７４２号公報 特開平０４−２９８８６８号公報

例えば、ディスク装置においては、データトラックの幅が決められており、データトラックは、半径方向に隣接して配置されている。そのため、シーク後や追従時の整定判定後に、ヘッドが隣接トラックに移動してしまうと、誤ってデータを消去することになる。または、一部を消去して、記録済みのデータのＳ／Ｎが劣化することになる。

又、ディスク装置のシーク制御や追従制御時の復旧制御において、応答性能を改善するには、整定判定時間が短ければよい。しかし、短すぎると、シーク後の残留振動を見逃し、整定完了した後に位置決め精度が悪くなる。

前述の従来技術では、位置誤差が所定のスライス値の範囲内であることが条件で、且つ１サンプル先の予測位置が所定スライス内であることが、整定と判定した後、振動しても、整定判定条件を外しにくいという思想に基づいていた。即ち、位置誤差が所定スライス内でも、１サンプル先の予測位置が大きいと、次のサンプル以降、位置誤差がスライスを越える可能性があるため、前述のように、位置誤差の他に、１サンプル先の予測位置もチエックするものであった。

一方、近年のディスク装置等の位置決め制御装置は、外部から振動を受ける環境で使用されることも生じてきた。このような外部振動環境での使用としては、例えば、ディスク装置では、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型ＡＶ（Ａｕｄｉｏ／Ｖｉｓｕａｌ）装置、携帯電話等の携帯型装置やカーナビゲーション等の車載装置への搭載例がある。

このような環境下では、外部からの種々の周波数の振動が印加される場合があり、前述の位置と１サンプル先の予測位置での整定判定では、少しの振動でも、整定不良と判定されるおそれがあった。

従って、本発明の目的は、外部振動環境でも、正確に整定を判定するための位置決め制御装置の整定判定方法及び位置決め制御装置を提供することにある。

又、本発明の他の目的は、低周波数の振動環境下でも、整定と判定し、動作を継続するための位置決め制御装置の整定判定方法及び位置決め制御装置を提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、低周波数域での整定判定マージンを改善し、且つ位置決め精度を向上するための位置決め制御装置の整定判定方法及び位置決め制御装置を提供することにある。

この目的の達成のため、本発明の整定判定方法は、対象物を、目標位置と現在位置との位置誤差に従い、位置制御する位置決め制御装置の目標位置への整定を判定する整定判定方法において、サンプル毎に、前記位置誤差を演算するステップと、前記サンプル毎の前記位置誤差の値から第１の判定値を計算する第１の計算ステップと、前記第１の判定値各々が連続して第１のスライス値未満となった数が第１の判定数に達したかを判定する第１の判定ステップと、前記サンプル毎の複数サンプルの位置誤差の加算の値から第２の判定値を計算する第２の計算ステップと、前記第２の判定値各々が連続して第２のスライス値未満となった数が第２の判定数に達したかを判定する第２の判定ステップと、前記第１の判定ステップと前記第２の判定ステップとの判定結果の論理積を整定判定結果として、出力するステップを有する。

又、本発明の位置決め制御装置は、対象物を、目標位置と現在位置との位置誤差に従い、位置制御する位置決め制御ブロックと、サンプル毎の前記位置誤差の値から第１の判定値を計算し、前記第１の判定値各々が連続して第１のスライス値未満となった数が第１の判定数に達したかを判定する整定判定ブロックとを有し、前記整定判定ブロックは、前記サンプル毎の複数サンプルの位置誤差の加算の値から第２の判定値を計算し、前記第２の判定値各々が連続して第２のスライス値未満となった数が第２の判定数に達したかを判定し、前記２つの判定結果の論理積を整定判定結果として、出力する。

本発明では、整定判定式として、位置誤差と、位置誤差の複数サンプル数の加算値とを併用しているため、特に、低周波数域での振動に対し、整定判定のマージンが大きくなる。このため、低周波数域での振動の判定マージンが大きくとれ、整定判定条件を外れていると判定することを、より少なくでき、動作（例えば、リード／ライト動作）を継続できる。

以下、本発明の実施の形態を、位置決め制御装置の構成、整定判定構成の第１の実施の形態、整定判定構成の第２の実施の形態、整定判定構成の第３の実施の形態、整定判定構成の他の実施の形態、他の実施の形態の順で説明するが、本発明は、この実施の形態に限られない。

＊位置決め制御装置の構成＊
図１は、本発明の一実施の形態の位置決め制御装置の構成図、図２は、図１の磁気ディスクの位置信号及びトラックの配置図、図３は、図１及び図２の磁気ディスクの位置信号の構成図、図４は、図１のヘッド位置制御系の構成図、図５は、図１及び図４のヘッド位置制御の説明図である。

図１は、位置決め制御装置として、ディスク装置の一種である磁気ディスク装置を例に示す。図１に示すように、磁気記憶媒体である磁気ディスク４が、スピンドルモータ５の回転軸２に設けられている。スピンドルモータ５は、磁気ディスク４を回転する。アクチュエータ（ＶＣＭ）１は、先端に磁気ヘッド３を備え、その回転により、磁気ヘッド３を磁気ディスク４の半径方向に移動する。

アクチュエータ１は、回転軸を中心に回転するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）で構成される。図では、磁気ディスク装置に、２枚の磁気ディスク４が搭載され、４つの磁気ヘッド３が、同一のアクチュエータ１で同時に駆動される。尚、磁気ディスク４が、１枚、磁気ヘッドが２つのものでも同様の構成である。

磁気ヘッド３は、リード素子と、ライト素子とからなる分離型ヘッドである。磁気ヘッド３は、スライダに、磁気抵抗（ＭＲ）素子を含むリード素子を積層し、その上にライトコイルを含むライト素子を積層して、構成される。

位置検出回路７は、磁気ヘッド３が読み取った位置信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。リード／ライト（Ｒ／Ｗ）回路１０は、磁気ヘッド３の読み取り及び書込みを制御する。スピンドルモータ（ＳＰＭ）駆動回路８は、スピンドルモータ５を駆動する。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）駆動回路６は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１に駆動電流を供給し、ＶＣＭ１を駆動する。

マイクロコントローラ（ＭＣＵ）１４は、位置検出回路７からのデジタル位置信号から現在位置を検出（復調）し、検出した現在位置と目標位置との誤差に従い、ＶＣＭ駆動指令値を演算する。即ち、位置復調とサーボ制御（位置制御）を行う。リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１３は、ＭＣＵ１４の制御プログラム等を格納する。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２は、ＭＣＵ１４の処理のためのデータ等を格納する。

ハードディスクコントローラ（ＨＤＣ）１１は、サーボ信号のセクタ番号を基準にして、１周内の位置を判断し，データを記録・再生する。バッファ用ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１５は、リードデータやライトデータを一時格納する。ＨＤＣ１１は、ＵＳＢ，ＡＴＡやＳＣＳＩ等のインターフェイスＩＦで、ホストと通信する。バス９は、これらを接続する。

図２に示すように、磁気ディスク４は、外周から内周に渡り、円周方向に各トラックのセクタに配置され、サーボ情報を記録したサーボ領域１６とを有する。尚、図２の実線は、サーボ情報１６の記録位置を示す。

図３に示すように、サーボ情報１６は、磁気記録又はピット等の機械的パターンにより、位置信号（サーボ情報）が記録されている。この位置信号は，サーボマークＳｅｒｖｏ Ｍａｒｋと、トラック番号Ｇｒａｙ Ｃｏｄｅと、インデックスＩｎｄｅｘと、オフセット情報（サーボバースト）ＰｏｓＡ，ＰｏｓＢ，ＰｏｓＣ，ＰｏｓＤとからなる。尚、図３の点線は、サーボのトラックセンターを示す。

図３の位置信号をヘッド３のリード素子で読み取り、トラック番号Ｇｒａｙ Ｃｏｄｅとオフセット情報ＰｏｓＡ，ＰｏｓＢ，ＰｏｓＣ，ＰｏｓＤを使い，磁気ヘッドの半径方向の位置を検出する。さらに、インデックス信号Ｉｎｄｅｘを元にして，磁気ヘッドの円周方向の位置を把握する。

例えば，インデックス信号を検出したときのセクタ番号を０番に設定し、サーボ信号を検出する毎に、カウントアップして、トラックの各セクタのセクタ番号を得る。このサーボ信号のセクタ番号は，データの記録再生を行うときの基準となる。尚、インデックス信号は、１周に１つである、又、インデックス信号の代わりに、セクタ番号を設けることもできる。

図４は、ＭＣＵ１４が実行するサーボ制御系の演算ブロック図である。図４に示すように、サーボ制御系では、目標位置ｒと現在位置ｙとの位置誤差ｅを演算ブロック２０で演算し、制御ブロック（Ｃｎ）２１で制御演算し、制御量Ｕｎを計算し、プラント２２であるＶＣＭ１、３を駆動する。プラントの位置は、磁気ヘッド３からのサーボ信号を復調し、復調結果から現在位置ｙを計算し、演算ブロック２０にフィードバックする。

又、整定判定ブロック２４は、位置誤差ｅから整定判定式、整定判定条件（スライス値、サンプル数）により整定判定する。整定判定式としては、位置誤差ｅ（＝Ｙ［ｎ］）そのものを用いるものと、（２・Ｙ［ｎ｝−Ｙ［ｎ−１］）を併用するものがある。

図５は、図１及び図４のＭＣＵ１４が行うアクチュエータのシーク制御例である。図１の位置検出回路７を通じて、ＭＣＵ１４が、アクチュエータの位置を確認して，サーボ演算し、適切な電流をＶＣＭ１に供給する。図５では、あるトラック位置から目標トラック位置へヘッド３を移動するシーク開始時からの制御の遷移と、アクチュエータ１の電流、アクチュエータ(ヘッド）の速度、アクチュエータ(ヘッド）の位置を示す。

即ち、シーク制御は、コアース制御、整定制御及びフォローイング制御（追従制御）と遷移することで，目標位置まで移動させることができる。コアース制御は、位置又は速度制御であり、整定制御、フォローイング制御は、基本的に位置制御であり、いずれも、ヘッド３の現在位置を検出する必要がある。この整定制御において、整定判定を行い、リード又はライトを許可する。又、追従制御において、オフトラック発生時に、トラック中心に復旧制御する際も、整定判定を行う。更に、追従制御中に、整定判定条件を満足しているかの判定を行う。

このような，位置を確認するためには，前述の図２、図３のように、磁気ディスク上にサーボ信号を事前に記録しておく。即ち、図３に示したように、サーボ信号の開始位置を示すサーボマーク，トラック番号を表すグレイコード，インデックス信号，オフセットを示すＰｏｓＡ〜ＰｏｓＤといった信号が記録されている。この信号を磁気ヘッド３で読み出し、このサーボ信号を、位置検出回路７が、デジタル値に変換する。

＊整定判定機構の第１の実施の形態＊
図６は、本発明の整定判定機構の第１の実施の形態の機能ブロック図であり、図７は、本発明の整定判定式の評価のための測定処理フロー図、図８は、図７の測定処理のブロック図、図９は、図７及び図８の測定処理の説明図、図１０は、図７乃至図９の測定処理結果のテーブルの説明図、図１１は、図７の測定による各判定式における周波数対最大値比の特性図、図１２は、整定判定の許容範囲の説明図である。

図６に示すように、整定判定ブロック２４は、２つの判定式（判定値計算）ブロック５０，５８と、判定サンプル数分の遅延ブロック５２−１〜５２−ｍ，６０−１〜６０−ｍと、整定判定ブロック５４−１，５４−２と、論理積回路５６とで構成される。

先ず、位置誤差ｅは、第１の判定式ブロック５０に入力し、第１の判定式ブロック５０で、第１の整定判定式（ｙ［ｎ］＝ｅ）で判定値が計算される。その判定値は、遅延ブロック５２−１、・・・５２−ｍで、順次遅延される。判定式ブロック５０及び各遅延ブロック５２−１、・・・、５２−ｍの出力は、第１の整定判定ブロック５４−１に入力する。

又、位置誤差ｅは、第２の判定式ブロック５８に入力し、第２の判定式ブロック５８で、第２の整定判定式（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）で判定値が計算される。その判定値は、遅延ブロック６０−１、・・・６０−ｍで、順次遅延される。判定式ブロック５８及び各遅延ブロック６０−１、・・・、６０−ｍの出力は、第２の整定判定ブロック５４−２に入力する。

第１の整定判定ブロック５４−１は、判定値ｙ［ｎ］、判定値ｙ［ｎ−１］、・・・、判定値ｙ［ｎ−ｍ］の（ｍ＋１）サンプルの入力の各々が、第１のスライス値未満かを判定し、全サンプル入力が、第１のスライス値未満であれば、整定と判定する。

又、第２の整定判定ブロック５４−２は、判定値（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）、判定値（ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］＋ｙ［ｎ−３］）、・・・、判定値（ｙ［ｎ−ｍ］＋ｙ［ｎ−ｍ−１］＋ｙ［ｎ−ｍ−２］）の（ｍ＋１）サンプルの入力の各々が、第２のスライス値未満かを判定し、全サンプル入力が、第２のスライス値未満であれば、整定と判定する。

第１及び第２の整定判定ブロック５４−１，５４−２の整定判定結果は、論理積回路５６で論理積がとられ、整定判定結果を出力する。

即ち、本発明では、位置ｙ［ｎ］そのものと、３サンプルの位置の平均値（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）とを整定判定式に使用している。

この複数サンプルの位置の平均値を併用する理由を説明する。本発明では、位置誤差の周波数毎に、整定判定後の位置誤差の最大振幅を測定した。先ず、測定処理の概要を、図８及び図９を用いて、説明する。

測定処理は、位置決め時には、対象物（図１では、ヘッド３）が、目標位置に対し、振動する軌跡を描いて、目標位置に収束するから、正弦波を位置誤差とする。そして、この正弦波の位相を変化して、整定判定を完了した後の次のサンプルまたは，次のサンプルとの間での最大振幅が、整定判定式の値に対して何倍かを求め，その倍率の最大値を求める。そして、この位置誤差の周波数は、シーク距離や外部振動等により、変化するため、様々な周波数で、倍率の最大値を求める。

具体的に、説明する。図８に示すように、正弦波発生ブロック３０に、周波数Ｆと位相Ｐｈａｓｅを指示し、正弦波発生ブロック３０から指定された周波数Ｆ、位相Ｐｈａｓｅの正弦波Ｙを発生する。この正弦波Ｙは、所定のサンプル周期で、判定式で、判定値を計算する判定式ブロック３２に入力する。ここで、判定式は、各サンプルでの値Ｙ［ｎ］そのもの、現サンプルの値Ｙ［ｎ］と前のサンプルの値Ｙ［ｎ−１］とを用いた１サンプル先の予測位置（２・Ｙ［ｎ］−Ｙ［ｎ−１］）と、３サンプルの加算値（Ｙ［ｎ］＋Ｙ［ｎ−１］＋Ｙ［ｎ−２］）とである。

判定式の値は、遅延ブロック３４−１〜３４−ｍで、順次遅延され、遅延ブロックの入力及び出力は、最大値判定ブロック３６に入力され、その最大値Ｍａｘ１が取り出される。図９で説明すると、図９は、５サンプルの判定区間の後に、１サンプルのサンプル点区間を設けている。

この遅延ブロック３４−１〜３４−ｍは、５サンプルの場合には、４つ設けられ、最大値判定ブロック３６には、判定式が、位置そのもののＹ［ｎ］である場合には、Ｙ［ｎ−４］〜Ｙ［ｎ］の５サンプル分の判定値が入力され、その最大値Ｍａｘ１が、最大値判定ブロック３６で取り出される。

一方、正弦波発生ブロック３０の正弦波Ｙは、アナログ波形最大値取得ブロック４０に入力する。アナログ波形最大値取得ブロック４０は、図９の判定区間後のサンプル区間内の正弦波Ｙの最大値Ｍａｘ２を取得する。

最大値Ｍａｘ１は、最大値Ｍａｘ２より１サンプル前に、決定されるので、遅延ブロック３８で遅延され、除算（割り算）ブロック４２に入力する。除算ブロック４２は、最大値Ｍａｘ１の絶対値と、最大値Ｍａｘ２の絶対値とから、最大値比Ｒａｔｅ（＝Ｍａｘ２／Ｍａｘ１）を求める。

図９に示すように、１つの周波数Ｆ１に対し、各位相Ｐ１〜Ｐｎの正弦波Ｆ１（Ｐ１）〜Ｆ１（Ｐｎ）を発生し、その周波数Ｆ１での各位相の最大値比Ｒａｔｅを計算し、その各位相の最大値比Ｒａｔｅの最大値Ｒａｔｅ Ｍａｘを、最大値取得ブロック４４が取得する。

このことは、所定の判定区間（図１２では、５サンプル）で、位置誤差を、ある判定式で判定した判定結果の最大値が、その後のサンプル点区間の位置誤差（振幅値）にどの程度現れるかを測定している。即ち、ある周波数での判定区間での判定値の最大値Ｍａｘ１と、判定区間後のサンプル区間での最大値Ｍａｘ２とを測定し、最大値比から判定式を評価する。

この周波数における最大値比の最大値Ｒａｔｅ（Ｍａｘ）の測定を、図９に示すように、正弦波（即ち、位置誤差）の周波数を変え、行う。例えば、図９のＦｎに示すように、周波数を変化し、前述の指定周波数における最大値比の最大値Ｒａｔｅ（Ｍａｘ）の測定を行う。

このようにして得られた各周波数の振幅最大比（最大値比の最大値）は、図１０のように、測定周波数毎に、テーブルに格納される。即ち、各周波数Ｆ（＝ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎ）における最大比Ｒａｔｅ（Ｍａｘ）を格納するテーブルが得られる。

この測定は、プログラムの実行により実現でき、図７のフローにより、説明する。

（Ｓ１０）設定周波数Ｆを、ｄＦに初期化する。

（Ｓ１２）設定位相Ｐｈａｓｅを「０」に初期化し、最大比Ｒａｔｅ（Ｍａｘ）を「０」に初期化する。

（Ｓ１４）正弦波Ｙ＝ｓｉｎ（２πＦ＋Ｐｈａｓｅ）を生成する。

（Ｓ１６）この生成した正弦波Ｙを、前述の判定式で、判定区間のサンプル数（図９では、５サンプル）分計算し、且つその最大値Ｍａｘ１を求める。

（Ｓ１８）同様に、生成した正弦波Ｙの判定区間から次のサンプル点までのサンプル点区間（図９参照）の最大値Ｍａｘ２を求める。

（Ｓ２０）その位相Ｐｈａｓｅでの最大値Ｍａｘ２とＭａｘ１の比Ｒａｔｅ（Ｐｈａｓｅ）を、Ｒａｔｅ（Ｐｈａｓｅ）＝ａｂｓ（Ｍａｘ２／Ｍａｘ１）で計算する。

（Ｓ２２）計算した比Ｒａｔｅ（Ｐｈａｓｅ）が、その周波数での今までの最大比ＲａｔｅＭａｘ（Ｆ）より大きいか判定する。Ｒａｔｅ（Ｐｈａｓｅ）が、最大比ＲａｔｅＭａｘ（Ｆ）より大きい場合には、最大比ＲａｔｅＭａｘ（Ｆ）を、計算したＲａｔｅ（Ｐｈａｓｅ）に更新する。

（Ｓ２４）次に、位相を変化すべく、設定位相Ｐｈａｓｅを、（Ｐｈａｓｅ＋ｄＰｈａｓｅ）に更新する。

（Ｓ２６）更新した設定位相Ｐｈａｓｅが、２π以上かを判定する。設定位相Ｐｈａｓｅが、２π以上でない場合には、ステップＳ１４に戻る。

（Ｓ２８）一方、更新した設定位相Ｐｈａｓｅが、２π以上であれば、その設定周波数Ｆの最大比の計算は、終了したことになる。このため、次の周波数の処理に移るため、設定周波数Ｆを、（Ｆ＋ｄＦ）に更新する。そして、更新した設定周波数Ｆが、Ｆｓ（サンプリング周波数）／２以上かを判定する。更新した設定周波数Ｆが、Ｆｓ（サンプリング周波数）／２以上であれば、設定周波数Ｆは、ナイキスト周波数に達しているため、制御不能であるから、終了する。一方、更新した設定周波数Ｆが、Ｆｓ（サンプリング周波数）／２以上でなければ、ステップＳ１２に戻り、次の周波数の最大比計算を行う。

このように、計算された結果は、図１０のように、テーブルに格納される。ある判定式における判定サンプル数での周波数毎の最大振幅比から、その判定式の評価を行う。即ち、図８、図９の測定は、同一の振幅の位置誤差（正弦波）を判定区間に印加した時の判定式での判定値に対し、次のサンプルでの位置ずれ量の最大値を測定している。これにより、判定式の周波数毎の特性を評価できる。

図１１は、判定サンプル数を「５」とした場合の、周波数対最大振幅比ＭａｘＲａｔｅの関係図である。ここでは、判定式が、ｙ［ｎ］と、（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）と、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）の場合の関係を示す。又、図１１において、横軸の周波数は、サンプリング周波数Ｆｓを「１」とし、各周波数を正規化して示し、且つサンプル点のみを取り上げた関係を示す。

この関係図は、ある１つの判定式では、周波数毎に、最大振幅比が異なり、且つ判定式が異なると、最大振幅比も異なることを示す。

図１１から、判定式が、ｙ［ｎ］の場合には、判定サンプル数が、５サンプル数の場合には、ナイキスト周波数近傍を除き、全周波数域で、最大振幅比の最大が、「１．５」である。このことは、この判定式の判定値が「１」の場合に、ヘッド位置は、次のサンプルで、最大、１．５倍ずれることを示す。

同様に、判定式が、（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）の場合には、判定サンプル数が、低周波数域で、５サンプル数の場合には、最大振幅比の最大が、「１」である。更に、判定式が、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）の場合には、判定サンプル数が、低周波数域で、５サンプル数の場合には、最大振幅比の最大が、「０．６５」である。このことは、判定式が、（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）の１サンプル先の予測位置より、判定式が、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）の位置の平均値（加算値）の方が、低周波数域で、判定値による、次のサンプルでの位置ずれ量が少ないことを示す。

例えば、図１２に示すように、磁気ディスクの例で説明すると、トラックセンターに対し、１トラック幅の±０．１５の幅の許容幅（位置決め精度）を与えられる。この場合に、前述の各判定式の最大位置ずれ量が、周波数毎に異なるため、判定式が、（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）の１サンプル先の予測位置と、判定式が、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）の位置の平均値とを比較すると、低周波数域では、同一の位置誤差振動が与えられた場合に、判定式が、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）の方が、最大位置ずれ量が小さい。

このことは、最大位置ずれ量を、判定式（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）と、判定式（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）とで同一とすると、入力される最大位置誤差は、判定式（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）の方が、大きくても良いことになる。従って、低周波数域では、判定式（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）の方が、より大きい揺れを許容できる。このため、低周波数域での判定マージンを大きくとれる。

逆に、高周波数域では、同一の位置誤差振動が与えられた場合に、判定式が、（２・ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）の方が、最大位置ずれ量が小さい。

このことは、最大位置ずれ量を、判定式（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）と、判定式（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）とで同一とすると、入力される最大位置誤差は、判定式（２・ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）の方が、大きくても良いことになる。従って、高周波数域では、判定式（２・ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）の方が、より大きい揺れを許容できる。このため、高周波数域での判定マージンを大きくとれる。

即ち、判定式が、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）の場合には、低周波数域での振動があっても、整定判定条件を外れていると判定することを、より少なくでき、動作（例えば、リード／ライト動作）を継続できる。

このように、正弦波を与え，それを位置誤差とし、指定サンプル経過後の次のサンプルの間の位置誤差の最大値を求め、そのサンプル間の位置誤差の最大値と，判定期間の整定判定式の最大値の比を求める。この比の値を、正弦波の位相を変化させながら、周波数ごとに比の最大値を求める。そして、各周波数の最大値比の最大値から、整定判定式の周波数特性を評価する。

このため、広い周波数範囲で、整定判定マージンが広い整定判定式の組み合わせを求めることができる。

＊整定判定機構の第２の実施の形態＊
図１３は、本発明の整定判定機構の第２の実施の形態の構成図であり、図６で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。図１３に示すように、整定判定ブロック２４は、２つの判定式（判定値計算）ブロック５０，６４と、判定サンプル数分の遅延ブロック５２−１〜５２−ｍ，６６−１〜６６−ｍと、整定判定ブロック５４−１，５４−３と、論理積回路５６とで構成される。

先ず、位置誤差ｅは、第１の判定式ブロック５０に入力し、第１の判定式ブロック５０で、第１の整定判定式（ｙ［ｎ］＝ｅ）で判定値が計算される。その判定値は、遅延ブロック５２−１、・・・５２−ｍで、順次遅延される。判定式ブロック５０及び各遅延ブロック５２−１、・・・、５２−ｍの出力は、第１の整定判定ブロック５４−１に入力する。

又、位置誤差ｅは、第３の判定式ブロック６４に入力し、第３の判定式ブロック６４で、第３の整定判定式（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）で判定値が計算される。その判定値は、遅延ブロック６６−１、・・・、６６−ｍで、順次遅延される。判定式ブロック６４及び各遅延ブロック６６−１、・・・、６６−ｍの出力は、第３の整定判定ブロック５４−３に入力する。

第１の整定判定ブロック５４−１は、判定値ｙ［ｎ］、判定値ｙ［ｎ−１］、・・・、判定値ｙ［ｎ−ｍ］の（ｍ＋１）サンプルの入力の各々が、第１のスライス値未満かを判定し、全サンプル入力が、第１のスライス値未満であれば、整定と判定する。

又、第３の整定判定ブロック５４−３は、判定値（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）、判定値（ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）、・・・、判定値（ｙ［ｎ−ｍ］＋ｙ［ｎ−ｍ−１］）の（ｍ＋１）サンプルの入力の各々が、第３のスライス値未満かを判定し、全サンプル入力が、第３のスライス値未満であれば、整定と判定する。

第１及び第３の整定判定ブロック５４−１，５４−３の整定判定結果は、論理積回路５６で論理積がとられ、整定判定結果を出力する。

即ち、本発明では、位置ｙ［ｎ］そのものと、２サンプルの位置の平均値（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）とを整定判定式に使用している。

図１４は、図７乃至図１０の測定処理により測定した判定サンプル数を「５」とした場合の、周波数対最大振幅比ＭａｘＲａｔｅの関係図である。ここでは、判定式が、ｙ［ｎ］と、（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）と、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）の場合の関係を示す。又、図１４において、横軸の周波数は、サンプリング周波数Ｆｓを「１」とし、各周波数を正規化して示し、且つサンプル点のみを取り上げた関係を示す。

図１４から、判定式が、ｙ［ｎ］の場合には、判定サンプル数が、５サンプル数の場合には、ナイキスト周波数近傍を除き、最大振幅比の最大が、「１．５」である。このことは、この判定式の判定値が、最大、その１．５倍ずれることを示す。

同様に、判定式が、（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）の場合には、判定サンプル数が、ナイキスト周波数近傍を除き、５サンプル数の場合には、最大振幅比の最大が、「１」である。更に、判定式が、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）の場合には、判定サンプル数が、ナイキスト周波数近傍を除き、５サンプル数の場合には、最大振幅比の最大が、「０．８」である。このことは、判定式が、（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）の１サンプル先の予測位置より、判定式が、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）の位置の平均値（加算値）の方が、特に、低周波数域で、次のサンプルでの最大位置ずれが少ないことを示す。

即ち、判定式が、（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）の場合には、低周波数域での振動に対し、整定判定のマージンが大きくなる。このため、低周波数域での振動があっても、整定判定条件を外れていると判定することを、より少なくでき、動作（例えば、リード／ライト動作）を継続できる。

＊整定判定機構の第３の実施の形態＊
図１５は、本発明の整定判定機構の第３の実施の形態の構成図であり、図６及び図１３で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。図１５に示すように、整定判定ブロック２４は、３つの判定式（判定値計算）ブロック５０，５８（６４）、６８と、判定サンプル数分の遅延ブロック５２−１〜５２−４，６０−１〜６０−４、７０と、整定判定ブロック５４−１，５４−２（５４−３）、５４−４と、論理積回路５６とで構成される。

先ず、位置誤差ｅは、第１の判定式ブロック５０に入力し、第１の判定式ブロック５０で、第１の整定判定式（ｙ［ｎ］＝ｅ）で判定値が計算される。その判定値は、遅延ブロック５２−１、・・・５２−４で、順次遅延される。判定式ブロック５０及び各遅延ブロック５２−１、・・・、５２−４の出力は、第１の整定判定ブロック５４−１に入力する。

又、位置誤差ｅは、第２の判定式ブロック５８（６４）に入力し、第２の判定式ブロック５８（６４）で、第２又は３の整定判定式（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］又はｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）で判定値が計算される。その判定値は、遅延ブロック６０−１、・・・、６０−４で、順次遅延される。判定式ブロック５８（６４）及び各遅延ブロック６０−１、・・・、６０−４の出力は、第２又は第３の整定判定ブロック５４−２（５４−３）に入力する。

更に、位置誤差ｅは、第４の判定式ブロック６８に入力し、第４の判定式ブロック６８で、第４の整定判定式（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）で判定値が計算される。その判定値は、遅延ブロック７０で、遅延される。判定式ブロック６８及び遅延ブロック７０の出力は、第４の整定判定ブロック５４−４に入力する。

第１の整定判定ブロック５４−１は、判定値ｙ［ｎ］、判定値ｙ［ｎ−１］、・・・、判定値ｙ［ｎ−４］の５サンプルの入力の各々が、第１のスライス値未満かを判定し、全サンプル入力が、第１のスライス値未満であれば、整定と判定する。

又、第２（又は第３）の整定判定ブロック５４−２（５４−３）は、判定値（ｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］又はｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）、判定値（ｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］＋ｙ［ｎ−３］又はｙ［ｎ−１］＋ｙ［ｎ−２］）、・・・、判定値（ｙ［ｎ−４］＋ｙ［ｎ−５］＋ｙ［ｎ−６］又はｙ［ｎ−４］＋ｙ［ｎ−５］）の５サンプルの入力の各々が、第３のスライス値未満かを判定し、全サンプル入力が、第３のスライス値未満であれば、整定と判定する。

更に、第４の整定判定ブロック５４−４は、判定値（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）、判定値（２＊ｙ［ｎ−１］−ｙ［ｎ−２］）の２サンプルの入力の各々が、第４のスライス値未満かを判定し、全サンプル入力が、第４のスライス値未満であれば、整定と判定する。

第１，第２（又は第３）、第４の整定判定ブロック５４−１，５４−２（５４−３）、５４−４の整定判定結果は、論理積回路５６で論理積がとられ、整定判定結果を出力する。

即ち、この実施の形態では、位置ｙ［ｎ］そのものと、２又は３サンプルの位置の平均値（判定値ｙ［ｎ］＋判定値ｙ［ｎ−１］＋判定値ｙ［ｎ−２］又はｙ［ｎ］＋ｙ［ｎ−１］）と、１サンプル先の予測位置（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）とを整定判定式に使用している。

換言すれば、第１、第２の実施の形態の整定判定構成に、１サンプル先の予測位置（２＊ｙ［ｎ］−ｙ［ｎ−１］）の整定判定構成を加えている。図１１及び図１４から明らかなように、加算値（平均値）の整定判定は、比較的高い周波数成分でマージンが少ない。一方、１サンプル先の予測位置の整定判定は、低周波数でマージンが少ないが、高い周波数では、マージンが大きい。

この例では、１サンプル先の予測位置の整定判定を加えることで、より全周波数に対し、マージンのある整定判定を実現する。

＊整定判定の他の実施の形態＊
図１６及び図１７は、本発明の他の整定判定条件の説明図であり、図１６は、３サンプルでの周波数対最大値比の関係図、図１７は、５サンプルでの周波数対最大値比の関係図である。

図１６、図１７に示すように、前述の加算値として、２，３，４サンプルの判定値の絶対値の加算形式を整定判定式としたものである。即ち、２サンプルの（｜ｙ［ｎ］｜＋｜ｙ［ｎ−１］｜）と、３サンプルの（｜ｙ［ｎ］｜＋｜ｙ［ｎ−１］｜＋｜ｙ［ｎ−２］｜）と、４サンプルの（｜ｙ［ｎ］｜＋｜ｙ［ｎ−１］｜＋｜ｙ［ｎ−２］｜＋｜ｙ［ｎ−３］｜）とを使用した。

図１１及び図１４と同様に、３サンプルと５サンプルとで、周波数対最大値比を測定した。図１６は、３サンプルの場合の、位置ｙ［ｎ］そのものの周波数対最大値比及び前述の２，３，４サンプルの絶対値の加算の場合の周波数対最大値比を示す。又、図１７は、５サンプルの場合の、位置ｙ［ｎ］そのものの周波数対最大値比及び前述の２，３，４サンプルの絶対値の加算の場合の周波数対最大値比を示す。

図１１及び図１４と比較すると、絶対値の加算形式では、高周波数域でも、最大値比が小さくなり、低周波数域のみならず、高周波数域でも、整定判定マージンを大きくできる。

＊他の実施の形態＊
前述の実施の形態では、位置決め制御装置を、磁気ディスク装置のヘッド位置決め装置の例で説明したが、光ディスク装置等の他のディスク装置にも適用でき、且つディスク装置以外の対象物の位置決め制御装置にも適用できる。更に、許容幅（位置決め精度）は、他の値を採用でき、且つ判定サンプル数も他の数を採用できる。望ましくは、判定速度を考慮して、判定サンプルは、５サンプル以内であり、且つ加算するサンプル数は、４以内である。

以上、本発明を、実施の形態で説明したが、本発明は、その趣旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これを本発明の範囲から排除するものではない。

（付記１）対象物を、目標位置と現在位置との位置誤差に従い、位置制御する位置決め制御装置の目標位置への整定を判定する整定判定方法において、サンプル毎に、前記位置誤差を演算するステップと、前記サンプル毎に、前記位置誤差から第１の判定値を計算する第１の計算ステップと、連続して前記第１の判定値が第１のスライス値未満となったサンプル数が第１の判定サンプル数に達したかを判定する第１の判定ステップと、前記サンプル毎に、複数サンプルの位置誤差の加算から第２の判定値を計算する第２の計算ステップと、連続して前記第２の判定値が第２のスライス値未満となったサンプル数が第２の判定サンプル数に達したかを判定する第２の判定ステップと、前記第１の判定ステップと前記第２の判定ステップとの判定結果の論理積を整定判定結果として、出力するステップを有することを特徴とする位置決め制御装置の整定判定方法。

（付記２）前記第２の計算ステップは、前記複数サンプルの前記位置誤差の絶対値を加算して、前記第２の判定値を計算するステップからなることを特徴とする付記１の位置決め制御装置の整定判定方法。

（付記３）前記第２の判定ステップは、前記サンプル数が、５サンプル未満の前記第２の判定サンプル数に達したかを判定するステップからなることを特徴とする付記１の位置決め制御装置の整定判定方法。

（付記４）前記第２の計算ステップは、４サンプル未満の位置誤差の加算から前記第２の判定値を計算するステップからなることを特徴とする付記３の位置決め制御装置の整定判定方法。

（付記５）前記第１の判定ステップは、前記サンプル数が、５サンプル未満の前記第１の判定サンプル数に達したかを判定するステップからなることを特徴とする付記１の位置決め制御装置の整定判定方法。

（付記６）前記サンプル毎に、現サンプルの前記位置誤差と前のサンプルの位置誤差の差分から第３の判定値を計算する第３の計算ステップと、連続して前記第３の判定値が第３のスライス値未満となったサンプル数が第３の判定サンプル数に達したかを判定する第３の判定ステップとを更に有し、前記出力ステップは、前記第１の判定ステップと前記第２の判定ステップと前記第３の判定ステップとの判定結果の論理積を整定判定結果として、出力するステップからなることを特徴とする付記１の位置決め制御装置の整定判定方法。

（付記７）前記出力ステップは、ディスクの目標位置にヘッドの位置が整定したかの判定結果を出力するステップからなることを特徴とする付記１の位置決め制御装置の整定判定方法。

（付記８）対象物を、目標位置と現在位置との位置誤差に従い、位置制御する位置決め制御ブロックと、サンプル毎に、前記位置誤差から第１の判定値を計算し、連続して前記第１の判定値が第１のスライス値未満となったサンプル数が第１の判定サンプル数に達したかを判定する整定判定ブロックとを有し、前記整定判定ブロックは、前記サンプル毎に、複数サンプルの位置誤差の加算から第２の判定値を計算し、連続して前記第２の判定値が第２のスライス値未満となったサンプル数が第２の判定サンプル数に達したかを判定し、前記２つの判定結果の論理積を整定判定結果として、出力することを特徴とする位置決め制御装置。

（付記９）前記整定判定ブロックは、前記複数サンプルの前記位置誤差の絶対値を加算して、前記第２の判定値を計算することを特徴とする付記８の位置決め制御装置。

（付記１０）前記整定判定ブロックは、前記サンプル数が、５サンプル未満の前記第２の判定サンプル数に達したかを判定することを特徴とする付記８の位置決め制御装置。

（付記１１）前記整定判定ブロックは、４サンプル未満の位置誤差の加算から前記第２の判定値を計算することを特徴とする付記１０の位置決め制御装置。

（付記１２）前記整定判定ブロックは、前記サンプル数が、５サンプル未満の前記第１の判定サンプル数に達したかを判定することを特徴とする付記８の位置決め制御装置。

（付記１３）前記整定判定ブロックは、前記サンプル毎に、現サンプルの前記位置誤差と前のサンプルの位置誤差の差分から第３の判定値を計算し、連続して前記第３の判定値が第３のスライス値未満となったサンプル数が第３の判定サンプル数に達したかを判定し、且つ３つの判定結果の論理積を整定判定結果として、出力することを特徴とする付記８の位置決め制御装置。

（付記１４）前記整定判定ブロックは、ディスクの目標位置にヘッドの位置が整定したかの判定結果を出力することを特徴とする付記８の位置決め制御装置。

（付記１５）前記整定判定ブロックは、前記ヘッドが、前記目標位置の前記位置決め精度範囲内に整定したかを判定することを特徴とする付記１４の位置決め制御装置。

（付記１６）前記整定判定ブロックは、前記ヘッドのシーク制御時の前記ヘッドが前記目標位置に整定したかを判定することを特徴とする付記１４の位置決め制御装置。

（付記１７）前記整定判定ブロックは、前記ヘッドが前記目標位置に追従しているかを判定することを特徴とする付記１４の位置決め制御装置。

整定判定式として、位置誤差と、位置誤差の複数サンプル数の加算値とを併用するため、特に、低周波数域での振動に対し、整定判定のマージンが大きくなる。このため、低周波数域での振動があっても、整定判定条件を外れていると判定することを、より少なくでき、動作（例えば、リード／ライト動作）を継続できる。

本発明の一実施の形態の位置決め制御装置の構成図である。 図１の磁気記録媒体の構成図である。 図２のサーボ領域の説明図である。 図１の位置決め制御系の構成図である。 図１及び図４のヘッド移動制御の遷移図である。 本発明の第１の実施の形態の整定判定ブロックの構成図である。 本発明の一実施の形態の整定判定の周波数毎の最大値比計算処理フロー図である。 図７の周波数毎の最大値比計算処理のブロック図である。 図７及び図８の周波数毎の最大値比計算処理の説明図である。 図７乃至図９の周波数毎の最大値比のテーブルの説明図である。 図７の周波数毎の最大値比計算により得られた５サンプル判定期間の関係図である。 図１１からスライス値計算のための位置決め精度の説明図である。 本発明の第２の実施の形態の整定判定ブロックの構成図である。 第２の実施の形態の図７の周波数毎の最大値比計算により得られた５サンプル判定期間の関係図である。 本発明の第３の実施の形態の整定判定機構の説明図である。 本発明の他の整定判定式の判定サンプル数が５の場合の周波数特性図である。 本発明の他の整定判定式の判定サンプル数が３の場合の周波数特性図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
３ 分離型ヘッド
４ ディスク
５ スピンドルモータ
１４ ＭＣＵ（制御ユニット）
２０ 演算ブロック
２２ コントローラ
２４ 整定判定ブロック
３０ 正弦波発生ブロック
３２ 整定判定式ブロック
３６ 判定期間最大値取得ブロック
４０ サンプル点間最大値取得ブロック
４２ 比計算ブロック
４４ 最大値比取得ブロック
５０，５８、６４ 判定式演算ブロック
５２−１〜５２−ｍ 遅延ブロック
５４−１〜５４−４ 判定ブロック
５６ 論理積ブロック

Claims (5)

1. 対象物を、目標位置と現在位置との位置誤差に従い、位置制御する位置決め制御装置の目標位置への整定を判定する整定判定方法において、
   サンプル毎に、前記位置誤差を演算するステップと、
   前記サンプル毎の前記位置誤差の値から第１の判定値を計算する第１の計算ステップと、
   前記第１の判定値各々が連続して第１のスライス値未満となった数が第１の判定数に達したかを判定する第１の判定ステップと、
   前記サンプル毎の複数サンプルの位置誤差の加算の値から第２の判定値を計算する第２の計算ステップと、
   前記第２の判定値各々が連続して第２のスライス値未満となった数が第２の判定数に達したかを判定する第２の判定ステップと、
   前記第１の判定ステップと前記第２の判定ステップとの判定結果の論理積を整定判定結果として、出力するステップを有する
   ことを特徴とする位置決め制御装置の整定判定方法。
2. 前記第２の計算ステップは、前記複数サンプルの前記位置誤差の絶対値を加算して、前記第２の判定値を計算するステップからなる
   ことを特徴とする請求項１の位置決め制御装置の整定判定方法。
3. 対象物を、目標位置と現在位置との位置誤差に従い、位置制御する位置決め制御ブロックと、
   サンプル毎の前記位置誤差の値から第１の判定値を計算し、前記第１の判定値各々が連続して第１のスライス値未満となった数が第１の判定数に達したかを判定する整定判定ブロックとを有し、
   前記整定判定ブロックは、前記サンプル毎の複数サンプルの位置誤差の加算の値から第２の判定値を計算し、前記第２の判定値各々が連続して第２のスライス値未満となった数が第２の判定数に達したかを判定し、前記２つの判定結果の論理積を整定判定結果として、出力する
   ことを特徴とする位置決め制御装置。
4. 前記整定判定ブロックは、前記複数サンプルの前記位置誤差の絶対値を加算して、前記第２の判定値を計算する
   ことを特徴とする請求項３の位置決め制御装置。
5. 前記整定判定ブロックは、前記第２の判定値各々が連続して第２のスライス値未満となった数が、５未満の前記第２の判定数に達したかを判定する
   ことを特徴とする請求項３の位置決め制御装置。

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