(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置において、
前記ヘッド位置決め制御システムは、
前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御手段と、
外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知手段と、
前記追従制御手段の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御手段と、
前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知手段により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御手段の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード手段とを具備し、
前記同定モード手段は、前記外乱特性値を入力とする前記制御対象及び前記追従制御手段の伝達特性に従ったフィルタ演算を実行し、当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とするディスク記憶装置。
【請求項２】
前記外乱検知手段は、外乱特性値として加速度を検出する加速度センサを含むことを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
【請求項３】
前記フィードフォワード制御手段は、前記外乱特性値に対応する加速度値に基づいて、前記外乱による前記追従制御手段の制御動作に発生する変動分を吸収するための補償信号を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
【請求項４】
前記同定モード手段による前記パラメータ同定処理の終了を判定する同定終了判定手段を有し、
当該同定終了判定手段は、前記パラメータ同定処理の実行中では前記フィードフォワード制御手段の機能を無効にし、前記パラメータ同定処理の終了後に前記フィードフォワード制御手段に対して伝達特性の更新とフィードフォワード制御の実行とを可能にするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
【請求項５】
前記フィードフォワード制御手段は、前記追従制御手段の入力である前記位置誤差から前記外乱による変動分を補償するためのフィードフォワード制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
【請求項６】
前記同定モード手段は、
前記外乱特性値を入力とし、前記制御対象の伝達関数Ｐ及び前記追従制御手段の伝達関数Ｃとする伝達特性（ＣＰ／（１＋ＣＰ））に従ったフィルタ演算を実行し、
当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のディスク記憶装置。
【請求項７】
前記フィードフォワード制御手段は、前記追従制御手段の出力である制御操作量から前記外乱による変動分を補償するためのフィードフォワード制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスク記憶装置。
【請求項８】
前記同定モード手段は、
前記外乱特性値を入力とし、前記制御対象の伝達関数Ｐ及び前記追従制御手段の伝達関数Ｃとする伝達特性（Ｐ／（１＋ＣＰ））に従ったフィルタ演算を実行し、
当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のディスク記憶装置。
【請求項９】
データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置に適用するヘッド位置決め制御方法であって、
前記ヘッド位置決め制御システムは、
前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御機能と、
外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知機能と、
前記追従制御機能の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御機能と、
前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知機能により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御機能の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード機能とを有し、
前記同定モード機能は、前記外乱特性値を入力とする前記制御対象及び前記追従制御機能の伝達特性に従ったフィルタ演算を実行し、当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とするヘッド位置決め制御方法。
【請求項１０】
前記ヘッド位置決め制御システムは、
同定モード実行時に、前記同定モード機能により前記パラメータ同定処理を実行するステップと、
前記パラメータ同定処理の終了である同定終了を判定するステップと、
前記同定終了後に、前記フィードフォワード制御機能に対する伝達特性の更新を実行するステップと、
前記更新ステップの実行後に、前記フィードフォワード制御機能を有効にするステップと
を有する処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載のヘッド位置決め制御方法。
【請求項１１】
前記フィードフォワード制御機能は、前記位置誤差から前記外乱による変動分を補償するためのフィードフォワード制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載のヘッド位置決め制御方法。
【請求項１２】
前記同定モード機能は、
前記外乱特性値を入力とし、前記制御対象の伝達関数Ｐ及び前記追従制御手段の伝達関数Ｃとする伝達特性（ＣＰ／（１＋ＣＰ））に従ったフィルタ演算を実行し、
当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のヘッド位置決め制御方法。
【請求項１３】
前記フィードフォワード制御機能は、前記追従制御機能により算出された制御操作量から前記外乱による変動分を補償するためのフィードフォワード制御を実行するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載のヘッド位置決め制御方法。
【請求項１４】
前記同定モード機能は、
前記外乱特性値を入力とし、前記制御対象の伝達関数Ｐ及び前記追従制御手段の伝達関数Ｃとする伝達特性（Ｐ／（１＋ＣＰ））に従ったフィルタ演算を実行し、
当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のヘッド位置決め制御方法。
【請求項１５】
データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置において、
前記ヘッド位置決め制御システムは、
前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御手段と、
外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知手段と、
前記追従制御手段の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御手段と、
前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知手段により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御手段の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード手段と、
前記同定モード手段による前記パラメータ同定処理の終了を判定する同定終了判定手段とを有し、
前記同定終了判定手段は、
前記パラメータ同定処理の実行中では前記フィードフォワード制御手段の機能を無効にし、前記パラメータ同定処理の終了後に前記フィードフォワード制御手段に対して伝達特性の更新とフィードフォワード制御の実行とを可能にするように構成されていることを特徴とするディスク記憶装置。
【請求項１６】
データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置に適用するヘッド位置決め制御方法であって、
前記ヘッド位置決め制御システムは、
前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御機能と、
外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知機能と、
前記追従制御手段の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御機能と、
前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知機能により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御機能の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード機能とを有し、
同定モード実行時に、前記同定モード機能により前記パラメータ同定処理を実行するステップと、
前記パラメータ同定処理の終了である同定終了を判定するステップと、
前記同定終了後に、前記フィードフォワード制御機能に対する伝達特性の更新を実行するステップと、
前記更新ステップの実行後に、前記フィードフォワード制御機能を有効にするステップと
を有する処理を実行するように構成されていることを特徴とするヘッド位置決め制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはディスク記憶装置の分野に関し、特に、ヘッド位置決め制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハードディスクドライブを代表とするディスク記憶装置（以下ディスクドライブ）では、データ記録媒体であるディスク上の目標位置（アクセス対象のトラック）に、ヘッド（磁気ヘッド）を位置決めするためのヘッド位置決め制御システムが設けられている。ヘッドは、ディスク上にデータのリード／ライト動作を実行する。
【０００３】
ヘッド位置決め制御システムは、ＣＰＵをコントローラとするフィードバック制御系により、ヘッドを搭載しているアクチュエータのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を制御して、目標位置に対するヘッドの追従制御を実行している。このようなシステムにおいて、ドライブに印加される外部の振動や衝撃（以下外乱と呼ぶ）の影響を抑制するための外乱フィードフォワード制御系が設けられた方式が開発又は提案されている。
【０００４】
外乱フィードフォワード制御系は、ドライブに設けられた加速度センサにより検知（観測）された外乱の加速度値に基づいて、当該外乱の影響を抑制するための補償値を算出する。この外乱フィードフォワード制御系により、ヘッドの追従制御時に、外乱により発生する変動分を吸収することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
外乱フィードフォワード制御系を含むヘッド位置決め制御システムであれば、ディスクドライブの駆動中に印加される外乱に対する補償機能を実現できるため、ヘッド位置決め精度の向上を図ることができる。
【０００６】
ところで、外乱フィードフォワード制御系の性能は、設定される伝達特性（Ｆ）の設定に依存する。通常では、当該伝達特性Ｆは、外乱の加速度変動特性（伝達特性Ｋ）、外乱による位置変動特性（伝達特性Ｗ）、制御対象（伝達特性Ｐ）であるＶＣＭを含むアクチュエータの特性（剛性、共振、減衰率）などにより決定される。更に、実際上のディスクドライブでは、ドライブ製品毎の機械的なばらつき、加速度センサの取り付け角度、ヘッド位置決め位置の相対角度、外乱の加振外力の方向、経年変化などがあるため、前記の各要素における伝達関数（Ｋ，Ｗ，Ｐ）は変化する。
【０００７】
しかしながら、一般的には、ディスクドライブの製造工程時に、外乱フィードフォワード制御系の伝達特性Ｆは、固定的に設定されて、製品出荷後に更新されることはない。このため、実際上でのディスクドライブの使用時には、製品個体毎の機械的なばらつきや環境変化により、外乱に対するヘッド位置決め精度の効果が大きく変動する可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、使用時の環境変化や、製品毎の機械的なばらつきに適応するように外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を決定できるようにして、外乱に対するヘッド位置決め精度の向上を安定的に確保することが可能なディスク記憶装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、フィードバック制御系による追従制御と、外乱フィードフォワード制御系による外乱補償とを実行するヘッド位置決め制御システムを使用するディスク記憶装置（ディスクドライブ）に関する。当該システムは、ディスク記憶装置の使用時に、観測する外乱に適応して、外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を更新するためのパラメータ同定機能を含む。
【００１０】
本発明の観点に従ったディスク記憶装置は、データ記録媒体であるディスク上の目標位置にヘッドを位置決め制御するためのヘッド位置決め制御システムを有するディスク記憶装置において、前記ヘッド位置決め制御システムは、前記ヘッドの現在位置と前記目標位置との位置誤差に基づいて、前記ヘッドを移動させるアクチュエータ機構を制御対象として位置決め制御を実行する追従制御手段と、外部から印加される振動または衝撃に相当する外乱を検知する外乱検知手段と、前記追従制御手段の制御動作に与える前記外乱による影響を抑制するためのフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御手段と、前記フィードフォワード制御の実行モードとは分離して、前記外乱検知手段により検知された外乱特性値と前記位置誤差とに基づいて、前記フィードフォワード制御手段の伝達特性を決定するパラメータ同定処理を実行する同定モード手段とを具備し、
前記同定モード手段は、前記外乱特性値を入力とする前記制御対象及び前記追従制御手段の伝達特性に従ったフィルタ演算を実行し、当該フィルタ演算結果と前記位置誤差とに基づいて、前記パラメータ同定処理を実行するように構成されている。
【００１１】
このような構成のヘッド位置決め制御システムであれば、ディスクドライブの使用時に、観測した外乱に適応する外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を決定するためのパラメータを同定する処理を実行する。換言すれば、外乱フィードフォワード制御系の制御実行モードとは分離して、パラメータ同定モードを実行できる。従って、ディスクドライブの製品出荷後に、使用時の環境変化や、製品毎の機械的なばらつきに適応するように、外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を更新することが可能となる。従って、実際の使用環境下において、外乱に対するヘッド位置決め精度の向上を安定的に確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
（ディスクドライブの構成）
本実施形態のディスクドライブは、図１に示すように、データ記録媒体であるディスク１と、スピンドルモータ（ＳＰＭ）２と、データのリード／ライト動作を実行するヘッド３と、アクチュエータ４とを有する。
【００１４】
ディスク１は、ＳＰＭ２により回転される。ディスク１は、表面上に同心円状の多数のトラック１００が設けられている。各トラック１００には、周方向に所定の間隔で配置された所定数のサーボエリア１０１が含まれている。サーボエリア１０１には、通常でのリード／ライト動作時に、ヘッド位置決め制御システムにおいて、ヘッド３の位置を検出するために使用されるサーボ情報が記録されている。
【００１５】
ヘッド３は、通常ではスライダ上にリードヘッドとライトヘッドとが分離して実装されている。アクチュエータ４はヘッド３を搭載し、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５の駆動力により当該ヘッド３をディスク１の半径方向に移動させる。ＶＣＭ５は、ヘッド位置決め制御システムでの狭義の制御対象であり、アクチュエータ機構のメイン要素である。
【００１６】
さらに、ディスクドライブは、リード／ライトチャネル６と、マイクロコントローラ７と、ＶＣＭドライバ８と、加速度センサ９とを有する。リード／ライトチャネル６は、ヘッド３に含まれるリードヘッドから読出されたサーボ情報またはユーザ情報に対応するリード信号や、ライト信号を処理する信号処理回路６０を有する。また、リード／ライトチャネル６は、リード信号からサーボ情報を抽出し、ヘッド３の位置を検出するための位置検出信号を生成する位置検出回路６１を含む。
【００１７】
マイクロコントローラ７は、ヘッド位置決め制御システムのメイン要素となるマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）７０と、そのプログラム（ファームウェア）及び各種の制御パラメータを格納しているＲＯＭ７１とを有する。ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ７１に格納されたプログラムを実行することにより、ヘッド位置決め制御システムのフィードバック制御系及び外乱フィードフォワード制御系を実現する。ＶＣＭドライバ８は、ＣＰＵ７０からの制御操作量（外乱ＦＦコントローラによる補償値を含む）に応じた駆動電流を生成して、ＶＣＭ５に供給する。
【００１８】
加速度センサ９は、ディスクドライブに印加される振動又は衝撃に相当する外乱（加振外力）の加速度（外乱値）を検出し、その検出信号を加速度信号処理回路１０に出力する。加速度信号処理回路１０は、加速度センサ９からの検出信号を増幅し、かつノイズ低減用のフィルタ（ＬＰＦなど）を有する。Ａ／Ｄコンバータ１１は、加速度信号をディジタル値である加速度値（Ａと表記する）に変換してＣＰＵ７０に出力する。
【００１９】
（ヘッド位置決め制御システム）
以下、図２から図１２を参照して、同実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの構成及び動作を説明する。
【００２０】
まず、図１２を参照して同システムの原理的動作を説明する。
【００２１】
前述したように、同システムは、ＣＰＵ７０により実現している。ＣＰＵ７０は、ディスク１の回転角に同期して、ヘッド３の現在位置を位置検出回路６１から取得する。また、ＣＰＵ７０は、一定時間間隔（サーボ周期）で制御対象８１（ＶＣＭ５）へ入力する制御操作量（制御値ｕとする）を算出するサンプル値制御系を構成している。なお、ＶＣＭ５に供給される駆動電流値は、ＶＣＭドライバ８により予め制限値が設定されている。
【００２２】
同システムは、フィードバック制御系を構成する追従コントローラ（伝達関数Ｃ）８０により、所定のサーボ周期（サンプル間隔）で算出した制御値を制御対象８１に出力し、ヘッド位置をディスク上の目標位置（Ｒ）に追従制御する。
【００２３】
一方、外乱フィードフォワード制御系は、外乱フィードフォワード制御器（以下ＦＦコントローラと呼ぶ）８８をメイン要素する。ＦＦコントローラ８８は、ヘッドの現在位置が得られるタイミングで、外乱観測部８２（即ち、加速度センサ９）により観測される外乱（加振外力）の加速度値（Ａ）を取得する。
【００２４】
ここで、同システムは、外乱フィードフォワード制御系により、外乱（Ａ）による位置誤差（ｅ）に対する影響を補償する方式である。ここで、外乱検出（加速度値Ａ）からヘッド位置誤差（ｅ）までの伝達関数は、下記式（１）のように表現できる。
【００２５】
【数１】
0003668201.tif 000002
【００２６】
ここで、Ｐは制御対象８１の伝達特性であり、Ｃは追従コントローラ８０の伝達特性である。また、Ｗは外乱の位置変動特性（８５）であり、外乱値（Ａ）から目標位置変動（ｒ）までの伝達特性を示す。この目標位置変動（ｒ）は、外乱によりドライブの筐体やディスク１が変形し、追従コントローラ８０により追従するトラックが移動するために発生する。更に、Ｋは外乱の加速度変動特性（８６）であり、外乱値（Ａ）から等価的に制御値（ｕ）に加わる外乱の加速度値（ｄ）までの伝達特性を示す。
【００２７】
ヘッド位置誤差（ｅ）に対して外乱（Ａ）の影響を抑制するためには、前記式（１）の分子の項が零になるように、外乱ＦＦコントローラ８８の伝達特性Ｆを下記式（２）に示すように設定すればよい。
【００２８】
【数２】
0003668201.tif 000003
【００２９】
なお、同システムは、外乱フィードフォワード制御系により、外乱（Ａ）による追従コントローラ８０からの制御入力値（ｕ）に対する影響を補償する方式でもよい。この場合、外乱検出（加速度値Ａ）からヘッド位置誤差（ｅ）までの伝達関数は、前記式（１）の右項の分子が「Ｗ−ＫＰ−ＦＰ」になる。また、外乱ＦＦコントローラ８８の伝達特性Ｆは、前記式（２）の右項の分母が「Ｐ」になる。
【００３０】
次に、図２を参照して、外乱ＦＦコントローラ８８の伝達特性（Ｆ）を決定するためのパラメータ同定方法を説明する。同方法は、いわゆる最小２乗法を利用したものである。図２は、ＦＦコントローラ８８に相当する同定対象２０１（伝達関数Ｂ）と、パラメータ同定器２０２（伝達関数Ｑ）とを要素とする。
【００３１】
パラメータ同定器２０２は、同定対象２０１を離散システムとして、同定対象２０１の入力（ｕ）と出力（ｙ）との関係から伝達特性を推定する。この関係は、下記式（３）のように表現される。
【００３２】
【数３】
0003668201.tif 000004
【００３３】
ここで、ａはパラメータ同定器４２の出力側の係数パラメータであり、ｂはその入力側の係数パラメータである。ｋは離散システムのステップ数である。
【００３４】
さらに、未知パラメータベクトルθと、入出力ベクトルζ（ｋ）を下記式（４）のように定義する。
【００３５】
【数４】
0003668201.tif 000005
【００３６】
この定義から、前記式（３）は下記式（５）のように表現できる。
【数５】
0003668201.tif 000006
【００３７】
ここで未知パラメータの推定値を、時刻（ｋ−１）における推定値を使用して、下記式（６）に示すような同定モデルを計算できる。
【００３８】
【数６】
0003668201.tif 000007
【００３９】
同定誤差は、下記式（７）により表現できる。
【数７】
0003668201.tif 000008
【００４０】
最小２乗法によるパラメータベクトルθの推定は、時刻ｋまでの測定データｙ（ｋ），ζ（ｋ）を用いて、下記式（８）に示すような評価関数により算出できる。
【００４１】
【数８】
0003668201.tif 000009
【００４２】
パラメータベクトルθを決定する方法には、推定値の計算に過去の全データを必要とするオフライン同定と、離散システムの同定ステップ毎に逐次的に推定するオンライン同定がある。外乱ＦＦコントローラ８８の伝達関数（Ｆ）の決定においては、データ量の少ない後者が望ましい。
【００４３】
具体的には、次数（２ｎ＋１）の正方行列Γ（ｋ）を使用して、各同定ステップ毎に下記式（９）を計算する。
【００４４】
【数９】
0003668201.tif 000010
【００４５】
Γ（ｋ）の初期値は、正の定数（γ）と単位行列（Ｉ）とから、「Γ（０）＝γＩ」となる。
【００４６】
【数１０】
0003668201.tif 000011
【００４７】
以上のような原理により、パラメータ同定器２０２は、図４または図５のフローチャートに示すような同定処理ステップ（ここではｋ）を実行して、外乱ＦＦコントローラ８８の伝達関数（Ｆ）を推定する。
【００４８】
パラメータ同定器２０２は、同定対象２０１の入力（ｕ）と出力（ｙ）とを取得する（ステップＳ１またはＳ１０）。以下、パラメータ同定器２０２は、前記式（４）の計算を実行する（ステップＳ２またはＳ１１）。次に、前記式（６）及び式（７）の計算を実行する（ステップＳ３またはＳ１２）。さらに、前記式（１０）の計算を実行する（ステップＳ４またはＳ１３）。そして、各同定ステップ毎に前記式（９）の計算を実行する（ステップＳ５またはＳ１４）。
【００４９】
ここで、パラメータ同定器２０２は、同定ステップのカウント数（Ｎ）が十分大きい定数（Ｓ）より大きいならば同定処理を終了する（ステップＳ６のＹＥＳ）。そうでなければ、パラメータ同定器２０２は、同定ステップを続行する（ステップＳ６のＮＯ，Ｓ７）。また、パラメータ同定器２０２は、パラメータ推定値の前サンプル（ｋ−１）との変化量（変化度ｖ）に基づいて、同定処理の終了を判定してもよい（図５の方式）。即ち、パラメータ同定器２０２は、下記式（１１）を計算する（ステップＳ１５）。
【００５０】
【数１１】
0003668201.tif 000012
【００５１】
パラメータ同定器２０２は、変化度（ｖ）が定数（ｚ）よりも十分小さくなれば、同定処理を終了する（ステップＳ１６のＹＥＳ）。そうでなければ、パラメータ同定器２０２は、同定ステップを続行する（ステップＳ１６のＮＯ，Ｓ１７）。
【００５２】
次に、図６及び図７に示すように、パラメータ同定器２０２の入力側（ｂ）にフィルタ２０４（入力フィルタＨ）を設けた場合、及びその出力側（ａ）にフィルタ２０５（出力フィルタＪ）を設けた場合のパラメータ同定方法を説明する。
【００５３】
各フィルタ２０４，２０５は前記式（３）で示す離散システムそのものであり、伝達特性は、下記式（１２）のように表現される。
【００５４】
【数１２】
0003668201.tif 000013
【００５５】
ここで、図６に示すように、入力側（ｂ）にフィルタ２０４（入力フィルタＨ）が設けられた場合、パラメータ同定器２０２は、下記式（１３）に示すような伝達関数を同定する。
【００５６】
【数１３】
0003668201.tif 000014
【００５７】
また、図７に示すように、出力側（ａ）にフィルタ２０５（出力フィルタＪ）が設けられた場合、パラメータ同定器２０２は、下記式（１４）に示すような伝達関数を同定する。
【００５８】
【数１４】
0003668201.tif 000015
【００５９】
以上のように、パラメータ同定器２０２は、入出力側にフィルタ２０４（Ｈ）及び２０５（Ｊ）を配置することにより、同定対象２０１（Ｂ）に加わる入出力信号を使用しながら、同定対象２０１（Ｂ）とは異なる離散システムの伝達関数を同定することができる。
【００６０】
一般的に、最小２乗法によるパラメータ同定では、同定対象２０１の周波数特性によって収束速度が異なり、積分要素に近い周波数要素を持つ場合には収束時間が非常に大きくなる。同定対象２０１の情報は、低い周波数要素では比較的予想が容易である。従って、既知の情報を使用して同定入出力フィルタ２０４，２０５を構成し、高い周波数要素だけパラメータ同定器２０２で推定することは、実用上で有効な方法である。
【００６１】
また、パラメータ同定では、前記式（３）に示す離散システムの次数によって演算処理量が決まり、パラメータ推定個数の２乗で演算量が増大する。そこで、既知の同定対象２０１の情報を、同定用の入出力フィルタ２０４，２０５に加えて、未知の同定対象２０１の特性だけを同定することで次数を減らし、演算量を削減することが可能である。
【００６２】
ここで、同定対象２０１（Ｂ）の既知部をＢｍとし、また未知部をＢｎとして、下記式（１５）に示すように、同定対象２０１の伝達関数Ｂを定義する。
【００６３】
【数１５】
0003668201.tif 000016
【００６４】
入力側にフィルタ２０４（Ｈ）が設けられた場合には、下記式（１６）に示すような関係となる。
【００６５】
【数１６】
0003668201.tif 000017
【００６６】
また、出力側にフィルタ２０５（Ｊ）が設けられた場合には、下記式（１７）に示すような関係となる。
【００６７】
【数１７】
0003668201.tif 000018
【００６８】
従って、パラメータ同定器２０２は、同定対象２０１の未知部Ｂｎだけを推定できる。既知部Ｂｍが安定である場合には、前記式（１６）に示すように、入力側にフィルタ２０４（Ｈ）を設けた方法が有効である。一方、既知部Ｂｍが不安定で、かつ「１／Ｂｍ」が安定になる場合には、前記式（１７）に示すように、出力側にフィルタ２０５（Ｊ）を設けた方法が有効である。
【００６９】
（パラメータ同定器を含むヘッド位置決め制御システム）
図８は、前述のようなパラメータ同定方法を実行するパラメータ同定器８３を含むシステムの要部を示すブロック図である。
【００７０】
同システムは、外乱観測部８２により観測（検出）された外乱値（加速度値Ａ）が、同定用の入力フィルタ８４（伝達関数Ｈ）を介してパラメータ同定器８３の入力側に印加される構成である。さらに、パラメータ同定器８３の出力側には、ヘッド位置と目標位置（Ｒ）との位置誤差（ｅ）を示す信号が印加される。
【００７１】
ここで、同定対象である外乱フィードフォワード制御系（外乱ＦＦコントローラ８８）は、追従コントローラ８０から出力される制御値（ｕ）を補償する方式のシステムを想定する。同システムにおいて、入力フィルタ８４の伝達関数Ｈは、下記式（１８）に示すように表現できる。
【００７２】
【数１８】
0003668201.tif 000019
【００７３】
この式（１８）、前記式（１３）及び同システムの外乱（Ａ）から位置誤差（ｅ）までの伝達関数「（Ｗ−ＫＰ）／（１＋ＣＰ）」から、下記式（１９）に示すような関係式が求められる。
【００７４】
【数１９】
0003668201.tif 000020
【００７５】
即ち、この演算結果（Ｑ）は、外乱ＦＦコントローラ８８の伝達特性Ｆ（Ｆ＝（Ｗ−ＫＰ）／Ｐ）と一致する。前記式（１８）において、追従コントローラ８０の伝達関数Ｃは既知である。また、制御対象８１の伝達関数Ｐも、ディスクドライブにおいては、外乱の加速度変動特性Ｋや外乱の位置変動特性Ｗと比較して、容易に取得可能な値である。
【００７６】
また、外乱フィードフォワード制御系（外乱ＦＦコントローラ８８）により、位置誤差（ｅ）を補償する方式のシステムでは、入力フィルタ８４の伝達関数Ｈは、下記式（２０）に示すように表現できる。
【００７７】
【数２０】
0003668201.tif 000021
【００７８】
この式（１８）、前記式（１３）及び同システムの外乱（Ａ）から位置誤差（ｅ）までの伝達関数「（Ｗ−ＫＰ）／（１＋ＣＰ）」から、下記式（２１）に示すような関係式が求められる。
【００７９】
【数２１】
0003668201.tif 000022
【００８０】
即ち、この演算結果（Ｑ）は、前記式（２）に示す外乱ＦＦコントローラ８８の伝達特性Ｆと一致する。
【００８１】
図９及び図１０は、当該パラメータ同定器８３と外乱ＦＦコントローラ８８とを含むヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図である。
【００８２】
図９に示すシステムは、外乱ＦＦコントローラ８８により、追従コントローラ８０から出力される制御値（ｕ）を補償する方式である。また、図１０に示すシステムは、外乱ＦＦコントローラ８８により、位置誤差（ｅ）を補償する方式である。いずれの方式でも、同定終了判定部８７が、パラメータ同定器８３による外乱ＦＦコントローラ８８の伝達特性（Ｆ）の同定処理と、同定後の外乱ＦＦコントローラ８８の制御実行とを制御する構成である。
【００８３】
以下図１１のフローチャートを参照して、図９または図１０に示すシステムの動作を説明する。
【００８４】
ディスクドライブのヘッド位置決め制御（サーボ制御）動作が開始されると、当該システム（即ち、ＣＰＵ７０）は、ヘッドの現在位置と目標位置（Ｒ）との位置誤差（ｅ）及び加速度センサ９（外乱観測部８２）による外乱値（加速度値Ａ）を観測する（ステップＳ２０）。ここで、最初のサンプル（サーボ周期）では、外乱フィードフォワード制御系の同定モードを想定する（ステップＳ２１のＹＥＳ）。
【００８５】
即ち、図９又は図１０に示すように、外乱ＦＦコントローラ８８の出力はオフされた状態で、パラメータ同定器８３の出力はオンされた状態である。追従コントローラ８０は、観測した位置誤差（ｅ）に基づいた追従制御演算を実行し、制御値（ｕ）を算出する（ステップＳ２３）。パラメータ同定器８３は、前述の式（１８）又は式（２０）に示すようなフィルタ演算を実行する（ステップＳ２４のＹＥＳ，Ｓ２５）。そして、パラメータ同定器８３は、図４または図５に示すような同定ステップを実行し、パラメータ同定処理の終了を判定する（ステップＳ２６，Ｓ２７）。
【００８６】
同定処理が終了すると、パラメータ同定器８３は、外乱ＦＦコントローラ８８のパラメータを更新し、新たに外乱に適応する伝達関数（Ｆ）を同定する（ステップＳ２８）。そして、次のサンプルから、外乱ＦＦコントローラ８８の制御実行モードとなり、外乱ＦＦコントローラ８８の出力はオン状態で、パラメータ同定器８３の出力はオフされた状態となる（ステップＳ２９）。
【００８７】
外乱ＦＦコントローラ８８の制御実行モードでは、外乱ＦＦコントローラ８８は制御演算を実行し、外乱（Ａ）による制御値（ｕ）又は位置誤差（ｅ）の変動を補償する（ステップＳ２１のＮＯ，Ｓ２２）。また、外乱ＦＦコントローラ８８の制御実行モードでは、ＣＰＵ７０は、ヘッド位置決め精度の評価を実行し、当該精度が劣化していると判定すると、次のサンプルから同定モードの再実行に移行する（ステップＳ３０，Ｓ３１）。
【００８８】
以上のように同実施形態のシステムによれば、ディスクドライブでの実際上のサーボ制御において、外乱フィードフォワード制御系の伝達関数を決定するためのパラメータ同定モードと、外乱フィードフォワード制御系の制御実行モードとをそれぞれ分離して実行する。従って、ディスクドライブの使用環境または製品毎の機械的ばらつきなどに適応して、外乱に対する外乱フィードフォワード制御系の補償機能を有効にするように、伝達特性（パラメータ）を更新することが可能となる。従って、実際上のディスクドライブの使用環境において、外乱に対するヘッド位置決め精度の向上を安定的に確保することができる。
【００８９】
図３は、当該システムの効果を示すもので、同定パラメータ（特性３００）とヘッド位置決め精度（特性３０１）の時間的変化を示す。ＴＰは、同定判定終了時点を示し、外乱フィードフォワード制御系のパラメータ更新時点を示す。ヘッド位置決め精度の特性３０１は、同定判定終了時点ＴＰから精度が向上したことを示している。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、外乱フィードフォワード制御系を有するヘッド位置決め制御システムを含むディスクドライブにおいて、外乱フィードフォワード制御系の制御実行モードとは分離して、外乱フィードフォワード制御系の伝達特性の同定モードを有する。従って、ドライブの使用時の環境変化や、製品毎の機械的なばらつきに適応するように外乱フィードフォワード制御系の伝達特性を同定することができる。これにより、外乱に対するヘッド位置決め精度の向上を安定的に確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図２】同実施形態に関する外乱フィードフォワード制御系のパラメータ同定方法を説明するための図。
【図３】同実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの特性を説明するための図。
【図４】同実施形態に関するパラメータ同定方法を説明するためのフローチャート。
【図５】同実施形態に関するパラメータ同定方法を説明するためのフローチャート。
【図６】同実施形態に関するパラメータ同定方法の第１の変形例を説明するための図。
【図７】同実施形態に関するパラメータ同定方法の第２の変形例を説明するための図。
【図８】同実施形態に関するパラメータ同定器を含むヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図９】同実施形態に関するパラメータ同定方法を適用したヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図１０】同実施形態に関するパラメータ同定方法を適用したヘッド位置決め制御システムの構成を示すブロック図。
【図１１】同実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの動作を説明するためのフローチャート。
【図１２】同実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの原理的構成を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
１…ディスク
２…スピンドルモータ（ＳＰＭ）
３…ヘッド
４…アクチュエータ
５…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
６…リード／ライトチャネル
７…マイクロコントローラ
８…ＶＣＭドライバ
９…加速度センサ
１０…加速度信号処理回路
１１…Ａ／Ｄコンバータ
７０…ＣＰＵ
７１…ＲＯＭ
８０…追従コントローラ
８３…パラメータ同定器
８４…フィルタ
８８…外乱フィードフォワード（ＦＦ）コントローラ
【図１】
0003668201.tif 000023
【図２】
0003668201.tif 000024
【図３】
0003668201.tif 000025
【図４】
0003668201.tif 000026
【図５】
0003668201.tif 000027
【図６】
0003668201.tif 000028
【図７】
0003668201.tif 000029
【図８】
0003668201.tif 000030
【図９】
0003668201.tif 000031
【図１０】
0003668201.tif 000032
【図１１】
0003668201.tif 000033
【図１２】
0003668201.tif 000034