(57)【要約】【課題】不安定になることなく可能な限り高速かつ正確に反応する組合せフィードフォワードおよびフィードバックシステムを用いて入力信号からＲＲＯ成分を除去するための装置、システムおよび方法を提供すること。【解決手段】繰り返しランアウト信号のキャンセルのための装置、システムおよび方法が開示される。信号処理モジュールが位置誤差信号を受信し位置補正信号を出力する。フィードフォワードモジュールは位置誤差信号を受信し、位置補正信号と結合される時に位置誤差信号から１個以上の繰り返しランアウト成分をキャンセルするために１個以上のキャンセル信号を出力する。結合モジュールは位置補正信号およびキャンセル信号を位置コマンド信号に結合する。フィードバックモジュールは位置コマンド信号を受信し位置誤差信号を出力する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返しランアウト信号をキャンセルする装置であって、
位置誤差信号を受信し位置補正信号を出力する構成の信号処理モジュールと、
前記位置誤差信号を受信し、前記位置補正信号と結合される時に前記位置誤差信号から１個以上の繰り返しランアウト成分をキャンセルするように１個以上のキャンセル信号を出力する構成のフィードフォワードモジュールと、
前記位置補正信号および前記キャンセル信号を位置コマンド信号に結合する構成の結合モジュールと、
前記位置コマンド信号を受信し前記位置誤差信号を出力する構成のフィードバックモジュールとを備える、装置。
【請求項２】
前記フィードフォワードモジュールの利得は１個以上の数式を用いて計算される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記フィードフォワードモジュールの利得は装置をフィードバックループとしてモデル化することによって計算される、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記フィードフォワードモジュールは、
１個以上の調波検出器を備え、この調波検出器の各々が前記位置誤差信号から１個以上の繰り返しランアウト成分を検出し検出されたランアウト信号を出力する構成であり、
１個以上の乗算器がさらに備えられて、この乗算器の各々は前記位置誤差信号と検出されたランアウト信号のうちの１個との積を出力する構成である、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記フィードフォワードモジュールは１個以上の積分器をさらに備えており、この積分器の各々は乗算器のうちの１個の出力を積分する構成である、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記フィードフォワードモジュールは、
１個以上の調波ソースを備え、この調波ソースの各々は前記位置誤差信号の位相および前記繰り返しランアウト成分の１個以上の周波数で１個以上のソース信号を出力する構成であり、
１個以上の乗算器がさらに備えられ、この乗算器の各々は前記積分器のうちの１個の出力とソース信号のうちの１個との積よりなるキャンセル信号の１個を出力する構成である、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記フィードフォワードモジュールは正弦波段および余弦波段をさらに備える、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記信号処理モジュールは位置サーボ補正器を備える、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記フィードバックモジュールはアクチュエータおよびアクチュエータコントローラを備えるプラントである、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記プラントはさらに、位置コマンド信号に基づきディスク駆動機構における１個以上のディスクに対してアクチュエータを位置決めする構成である、請求項９の装置。
【請求項１１】
繰り返しランアウト信号をキャンセルするシステムであって、
１個以上の実質的に円形のデータトラックおよび位置決めデータを備える１個以上のデータ記憶ディスクと、
軸回りに前記データ記憶ディスクを回転させる構成のモータと、
データヘッドと結合されたアクチュエータと、
位置コマンド信号を受信し、この位置コマンド信号に基づき前記データ記憶ディスクのデータトラックに対して前記アクチュエータおよび前記データヘッドを位置決めし、この位置決めデータに基づき位置誤差信号を出力する構成のアクチュエータコントローラと、
前記位置誤差信号を受信し位置補正信号を出力する構成の位置サーボ補正器と、
前記位置誤差信号を受信し、前記位置補正信号と結合される時に前記位置誤差信号から１個以上の繰り返しランアウト成分をキャンセルするように１個以上のキャンセル信号を出力する構成のフィードフォワードモジュールと、
前記位置補正信号およびキャンセル信号を位置コマンド信号に結合する構成の結合モジュールとを備える、システム。
【請求項１２】
前記フィードフォワードモジュールは、
１個以上の調波検出器を備え、この調波検出器の各々は前記位置誤差信号から１個以上の繰り返しランアウト成分を検出し検出されたランアウト信号を出力する構成であり、
１個以上の乗算器がさらに備えられ、この乗算器の各々は前記位置誤差信号と検出されたランアウト信号のうちの１個との積を出力する構成である、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記フィードフォワードモジュールは１個以上の積分器をさらに備えており、この積分器の各々は前記乗算器のうちの１個の出力を積分する構成であり、この積分器の利得はシステムをフィードバックループとしてモデル化することによって計算される、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記フィードフォワードモジュールは、
１個以上の調波ソースを備え、この調波ソースの各々は前記位置誤差信号の位相および繰り返しランアウト成分の１個以上の周波数で１個以上のソース信号を出力する構成であり、
１個以上の乗算器がさらに備えられ、この乗算器の各々は前記積分器のうちの１個の出力とソース信号のうちの１個との積よりなるキャンセル信号の１個を出力する構成である、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記フィードフォワードモジュールは正弦波段および余弦波段をさらに備える、請求項１１記載のシステム。
【請求項１６】
繰り返しランアウト信号キャンセルのためにプログラムされたコンピュータ可読媒体であって、コンピュータプログラム製品の動作は、
プラントから位置誤差信号を受信することを含み、
前記位置誤差信号に基づき位置補正信号を計算することを含み、
前記位置誤差信号に基づき１個以上のキャンセル信号を計算することを含み、このキャンセル信号が、１個以上の数式に基づき計算された利得を有しており、さらに前記位置補正信号と結合される時に前記位置誤差信号から１個以上の繰り返しランアウト成分をキャンセルする構成であり、
前記位置補正信号およびキャンセル信号をコマンド位置信号に結合することを含み、
前記位置コマンド信号を前記プラントに送信することとを含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記位置誤差信号から１個以上の繰り返しランアウト成分を検出することと、
この繰り返しランアウト成分の各々を前記位置誤差信号と別個に乗算することとをさらに含む、請求項１６記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
乗算された信号の各々を積分することをさらに含む、請求項１７のコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記位置誤差信号の位相および繰り返しランアウト成分のうちの１個以上の周波数の１個以上のソース信号を計算することと、
前記キャンセル信号を形成するために前記積分器の出力の各々を別個のソース信号と別個に乗算することをさらに含む、請求項１６のコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
正弦波段および余弦波段をさらに含む、請求項１６のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フィードフォワードシステムの分野に関連し、特にディスク駆動機構におけるフィードフォワードサーボシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
繰り返しランアウト（ＲＲＯ）信号を伴うシステムは、しばしば、ＲＲＯ信号に起因する位置誤差をキャンセルするためにフィードフォワードサーボシステムを使用する。ＲＲＯ信号はそれらの周期的性質のために予測可能である。ＲＲＯ信号は多くの原因を有する。ディスク駆動機構では、ディスクアセンブリまたはデータ記憶媒体における欠陥、整列していないかまたは釣り合いが取れていないディスクプラッタ、スピンドルモータにおける傾き、またはサーボ書込み時にデータトラックに導入される偏心が、ＲＲＯ信号を生じることにもなる。上記または他の欠陥は、ディスクが回転する時に同期調波外乱を生じることにもなる。これらの欠陥はトラック密度と関連しておらず、それゆえトラック密度とは比例しない。これは、トラック密度が現代のディスク駆動機構において増大するにつれて、ディスクからデータを正しく読取り、また書込むディスク駆動機構の能力に対しＲＲＯ信号がより否定的な影響を及ぼすことを意味する。ＲＲＯ信号をキャンセルするためにこれまで使用されてきた方法はもはや十分に高速でないか、または現代のトラック密度にとって十分に完全ではない。
【０００３】
フィードフォワードシステムおよびフィードバックシステムは両方とも、入力信号からＲＲＯ信号成分を除去するために使用されてきた。フィードフォワードシステムは開ループシステムとも呼ばれる。フィードフォワードシステムは一般に、出力を形成するために加算または減算される２個以上の信号を備える。キャンセル信号は通常、特定のシステム状態を維持または達成するためにＲＲＯ信号成分のような他の信号のいずれかの成分を除去するために別の信号との間で加算または減算される。逆に、フィードバックシステムは閉ループシステムと呼ばれる。フィードバックシステムでは、システムの出力は、特定のシステム状態を維持または達成するために入力信号からＲＲＯ信号成分のようないずれかの成分をやはり除去するために入力信号との間で加算または減算される。
【０００４】
フィードフォワードシステムは、既知で測定可能な外乱をフィードバックシステムよりもより完全にキャンセルすることができるが、新規の外乱には好適に反応しない。フィードバックシステムは新規の外乱をキャンセルすることができるが、システムの出力がすでに影響を受けている時点までその外乱をキャンセルしない。フィードフォワードシステムはまた、フィードバックシステムよりも低い所要サンプリング周波数を有する。これは安価な大規模集積回路（ＬＳＩ）チップを製作することを可能にする。例えば、２ｋＨｚのサンプリング周波数を有するフィードフォワードシステムは、２０ｋＨｚのサンプリング周波数を有するフィードバックシステムと類似のキャンセル効果を有することができる。どちらのシステムの利得も、過剰訂正に起因する不安定性または振動を回避するために慎重に設定されなければならない。フィードバックシステムのための最適利得を決定するための方法が当業において周知であるのに対し、フィードフォワードシステムは最適利得を決定するために主に試行錯誤に依存している。利得が過度に低ければ、フィードバックシステムは極めて低速である。利得が過度に高ければ、システムは不安定になる。
【０００５】
上述の検討から、不安定になることなく可能な限り高速かつ正確に反応する組合せフィードフォワードおよびフィードバックシステムを用いて入力信号からＲＲＯ成分を除去するための装置、システムおよび方法の必要性が存在することは明白なはずである。有益にも、そのような装置、システムおよび方法は、過剰訂正からの不安定性を伴わず外乱に対する迅速な反応のための最適利得を有するであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、現在の技術的水準に対応して、詳細には、現在利用可能な繰り返しランアウトキャンセル方法によって未だ完全には解決されていない当業における課題および必要性に対応して開発された。従って、本発明は、当業における上述の欠点の多くまたは全部を克服する繰り返しランアウトをキャンセルするための装置、システムおよび方法を提供するために開発された。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
繰り返しランアウト信号をキャンセルするための装置は、繰り返しランアウト信号をキャンセルする必要なステップを機能的に実行するように構成された複数のモジュールを備える。記載された実施形態におけるこれらのモジュールは、信号処理モジュール、フィードフォワードモジュール、結合モジュールおよびフィードバックモジュールを含む。
【０００８】
１実施形態において、信号処理モジュールは、位置誤差信号を受信し位置補正信号を出力する。信号処理モジュールは位置サーボ補正器でもよい。
【０００９】
さらなる実施形態において、フィードフォワードモジュールは位置誤差信号を受信し、位置補正信号と結合される時に位置誤差信号から１個以上の繰り返しランアウト成分をキャンセルするように構成されている１個以上のキャンセル信号を出力する。１実施形態において、フィードフォワードモジュールの利得は１個以上の数式を用いて計算される。さらなる実施形態において、数式は１個以上のフィードバックループ利得関係よりなる。別の実施形態において、フィードフォワードモジュールはまた、位置誤差信号から１個以上の繰り返しランアウト成分を検出し検出されたランアウト信号を出力するために１個以上の調波検出器を備える。別の実施形態において、フィードフォワードモジュールは位置誤差信号と検出されたランアウト信号のうちの１個との積を出力するために１個以上の乗算器を備える。フィードフォワードモジュールはまた、乗算器のうちの１個の出力を積分するために１個以上の積分器を有することができる。１実施形態において、フィードフォワードモジュールは１個以上の調波ソースを有しており、それらの各々は、位置誤差信号の位相および繰り返しランアウト成分のうちの１個以上の周波数で１個以上のソース信号を出力する。１個以上の乗算器が各々、キャンセル信号のうちの１個を出力するかもしれず、各々のキャンセル信号は積分器のうちの１個の出力とソース信号のうちの１個との積よりなる。フィードフォワードモジュールはまた正弦波段および余弦波段を有することができる。
【００１０】
さらなる実施形態において、結合モジュールは位置補正信号およびキャンセル信号を位置コマンド信号に結合する。結合モジュールは位置コマンド信号を形成するために位置補正信号からキャンセル信号を減算することができ、または結合モジュールは位置コマンド信号を形成するためにキャンセル信号を位置補正信号と加算することができる。
【００１１】
１実施形態において、フィードバックモジュールは位置コマンド信号を受信し位置誤差信号を出力する。フィードバックモジュールは、アクチュエータおよびアクチュエータコントローラを備えるプラントでもよい。プラントは、位置コマンド信号に基づきディスク駆動機構における１個以上のディスクに対してアクチュエータを位置決めすることができる。
【００１２】
繰り返しランアウト信号をキャンセルするための本発明のシステムもまた提示される。システムは上述のモジュールにより実質的に具体化され得る。詳細には、システムはまた
、１実施形態において、１個以上のほぼ円形のデータトラックおよび位置決めデータを備える１個以上のデータ記憶ディスク、軸に関してデータ記憶ディスクを回転させるモータ、データヘッドと結合されたアクチュエータおよび、位置コマンド信号を受信し、位置コマンド信号に基づきアクチュエータおよびデータヘッドをデータ記憶ディスクのデータトラックに対して位置決めし、位置決めデータに基づき位置誤差信号を出力するアクチュエータコントローラを含む。
【００１３】
本発明に従った繰り返しランアウト・キャンセルのためにプログラムされたコンピュータ可読媒体もまた提示される。開示された実施形態における動作は、記載された装置およびシステムの動作に関して上に提示した機能を実行するために必要なステップを実質的に含む。
【００１４】
この明細書全体を通じて特徴、利益または類似の言葉への言及は、本発明により実現され得る特徴および利点の全部が本発明のいずれかの単一の実施形態に存在しなければならないか、または存在することを意味しない。逆に、特徴および利益に言及している言葉は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、利益または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に包含されていることを意味するものと理解される。従って、この明細書全体を通じて、特徴および利益、および類似の言葉の検討は、必ずしもではないが、同じ実施形態に言及していてもよい。
【００１５】
さらに、本発明の記載された特徴、利益および特性は、１つ以上の実施形態においてあらゆる適格な方式で組み合わせることができる。当業者は、本発明が特定の実施形態の特定の特徴または利益のうちの１つ以上を伴わずに実施され得ることを認識するであろう。他の例では、本発明の全部の実施形態に存在しないこともできる付加的な特徴および利益が、特定の実施形態において認識されることができる。
【００１６】
本発明のこれらの特徴および利益は、以下の説明および添付クレームからより完全に明らかになるであろうし、または後述の通り本発明の実施によって理解されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の利益が容易に理解されるために、上で簡単に述べた本発明のより詳細な説明が添付図面に例示されている特定の実施形態への言及によってなされるであろう。これらの図面は本発明の典型的な実施形態だけを描写しており、従ってその範囲の限定であるとみなすべきではないことを理解して、本発明は添付図面の使用により付加的な特殊性および詳細とともに記載および説明される。
【００１８】
この明細書に記載された機能単位の多くは、それらのインプリメンテーション独立性をより具体的に強調するために、モジュールとして標示されている。例えば、モジュールは、カスタムＶＬＳＩ回路またはゲートアレイ、論理チップ、トランジスタまたは他の個別部品といったオフザシェルフ半導体を含むハードウェア回路として実現することができる。モジュールはまた、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイ論理、プログラマブル論理デバイスなどといったプログラマブルハードウェアデバイスにおいて実現することもできる。
【００１９】
モジュールはまた、各種形式のプロセッサによる実行のためのソフトウェアにおいて実現することもできる。実行可能コードの識別されたモジュールは、例えば、オブジェクト、プロシージャまたは関数として編成され得るコンピュータ命令の１個以上の物理的または論理的ブロックよりなることができる。それにもかかわらず、識別されたモジュールの実行ファイルは、物理的に一緒に存在する必要はなく、論理的に一緒に結合された時にモジュールを構成しそのモジュールの規定された目的を達成する異なる場所に保存された本質的に異なる命令よりなることができる。
【００２０】
実際、実行可能コードのモジュールは、単一の命令または多くの命令であってもよく、異なるプログラムの間で、さらにいくつかの記憶装置にまたがる、いくつかの異なるコード部分に分散されていてもよい。同様に、オペレーショナルデータは本書においてモジュール内部に識別および例示されてもよく、あらゆる適格な形態で具体化され、あらゆる適格な形式の構造内部で編成されることが可能である。オペレーショナルデータは単一のデータセットとして集められることもでき、または異なる記憶装置上を含む異なる場所に分散されていることも可能で、さらに、少なくとも部分的に、システムまたはネットワーク上で単に電子信号としてのみ存在することも可能である。
【００２１】
この明細書全体を通じて「１実施形態」、「実施形態」または類似の言葉への言及は、その実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に包含されることを意味する。従って、明細書全体を通じて語句「１実施形態において」、「実施形態において」および類似の言葉の出現は、必ずしもではないが、すべて同じ実施形態に言及していることもある。
【００２２】
コンピュータ可読媒体への言及は、信号を生成するか、信号が生成されるような原因とするか、またはディジタル処理装置において機械可読命令のプログラムの実行を生じさせることが可能な、あらゆる形態をとることができる。コンピュータ可読媒体は、伝送線路、光ディスク、磁気テープ、ベルヌーイドライブ、磁気ディスク、穿孔カードまたは他のディジタル処理装置記憶装置によって具体化され得る。
【００２３】
さらに、本発明の記載された特徴、構造または特性は、１つ以上の実施形態においてあらゆる適格な方式で組み合わせることができる。以下の説明において、プログラミング、ソフトウェアモジュール、ユーザ選択、ネットワークトランザクション、データベースクエリ、データベース構造、ハードウェアモジュール、ハードウェア回路、ハードウェアチップの例といった、多数の特定の詳細が提示されて本発明の実施形態の完全な理解をもたらす。しかし、当業者は、特定の詳細の１つ以上を伴うことなく、または他の方法、構成要素、材料などにより、本発明が実施され得ることを認識するであろう。他の例では、周知の構造、材料または操作は、本発明の態様を曖昧にすることを回避するために詳細には図示または説明しない。
【００２４】
図１（Ａ）は、基本的なフィードフォワードまたは開ループシステム１００を示している。上述のように、フィードフォワードシステムは一般に、出力を形成するために加算または減算される２個以上の信号を含む。図１（Ａ）において、フィードフォワードモジュール１０２および信号処理モジュール１０４は各々、入力信号を受信する。フィードフォワードモジュール１０２は入力信号を操作し、操作された信号はその後、特定のシステム状態を維持または達成するために入力信号からいずれかの成分を削除するために結合モジュール１０６によって信号処理モジュール１０４の出力信号との間で加算または減算される。
【００２５】
図１（Ｂ）は、基本的なフィードバックまたは閉ループシステム１１０を示している。フィードバックシステム１１０では、信号処理モジュール１１４の出力はフィードバックモジュール１１２を通じて送られる。フィードバックモジュール１１２の出力はその後、特定のシステム状態を維持または達成するためにやはり入力信号からいずれかの成分を削除するために結合モジュール１１６によって入力信号との間で加算または減算される。
【００２６】
図２は、繰り返しランアウト・キャンセル・システム２００の１実施形態を表している
。システム２００は、図５および図６に関してさらに詳述されるシステムモデルを使用した時に既知のフィードバックシステム設計方法に従ったシステムのための最適利得を計算できる望ましい能力を付加しながら、従来のフィードフォワードシステムの利点を保持している。１実施形態において、システム２００は図１（Ｂ）の従来のフィードバックループ１００に見られるモジュールおよび、図１（Ａ）の従来のフィードフォワードループ１１０に見られるモジュールを有する。システム２００は、フィードフォワードモジュール２０２、フィードバックモジュール２１２、信号処理モジュール２１４および１個以上の結合モジュール２０６、２１６を有することができる。
【００２７】
フィードフォワードモジュール２０２は、図３および図４においてさらに詳細に検討される。一般に、フィードフォワードモジュール２０２は、入力信号を受信し、入力信号における１個以上の調波外乱を検出し、結合モジュール２０６がキャンセル信号をフィードバックモジュール２１２および信号処理モジュール２１４を含むフィードバックシステムに導入した時に調波外乱をキャンセルするように構成された１個以上のキャンセル信号を出力するように構成されている。キャンセル信号は調波外乱にほぼ類似の信号であることができ、結合モジュール２０６はそのキャンセル信号を別の信号から減算するか、またはキャンセル信号は調波外乱のほぼ反転であることができ、結合モジュール２０６はキャンセル信号を別の信号に加算する。１実施形態において、入力信号は位置誤差信号（ＰＥＳ）である。別の実施形態において、入力信号は１個以上の他の入力信号と結合されたＰＥＳである。結合モジュール２１６はＰＥＳを１個以上の他の入力信号と結合することができる。さらなる実施形態において、フィードフォワードモジュール２０２は、１個以上の調波検出器、１個以上の積分器および１個以上の調波ソースを備える。
【００２８】
１実施形態において、フィードバックモジュール２１２は、システム２００における他のモジュールとフィードバックループ構成で方向づけられている。フィードバックモジュール２１２は、入力として結合モジュール２０６からシステム２００の出力を受信し、フィードバック信号としてシステム２００の入力に返される信号を出力するように構成することができる。１実施形態において、フィードバックモジュール２１２は、コマンド信号または位置コマンド信号を受信する。さらなる実施形態において、フィードバックモジュール３０２はＰＥＳを生成する。上述のように、ＰＥＳはフィードフォワードモジュール２０２への入力として送信されることもできる。１実施形態において、フィードバックモジュール２１２は、当業において一般に知られているように、アクチュエータコントローラおよびアクチュエータによるプラントである。プラントは光、フロッピーまたはハードディスク駆動機構の一部であることもできるし、またはプラントはＲＲＯ信号を含む別のシステムの一部であることもできる。フィードバックモジュール２１２のさらなる実施形態はまた図３に関して以下で説明する。
【００２９】
１実施形態において、システム２００はまた信号処理モジュール２１４を有する。信号処理モジュール２１４は、システム２００の入力から入力信号を受信し、処理された信号を出力する。信号処理モジュール２１４は、フィードフォワードモジュールと同じ信号または等価な信号を受信することもできる。受信された信号は上述の通りＰＥＳであることもできる。受信された信号は、フィードバックモジュール２１２の出力であることもできるし、または１個以上のシステム入力と結合されたフィードバックモジュール２１２の出力であることもできる。結合モジュール２１６は、フィードバックモジュール２１２の出力を１個以上のシステム入力と結合し、信号処理モジュール２１４に信号を出力するように構成され得る。結合モジュール２１６もまた、その信号またはほぼ類似の信号をフィードフォワードモジュール２０２に出力することもできる。１実施形態において、信号処理モジュール２１４は、当業において一般に知られているように、位置サーボ補正器であり、処理された信号は位置補正信号である。信号処理モジュール２１４のさらなる実施形態は図３に関して以下で説明する。
【００３０】
１実施形態において、システム２００は１個以上の結合モジュール２０６、２１６を有する。結合モジュール２０６、２１６は、加算器、乗算器または他の信号結合器であることもできる。結合モジュール２０６、２１６への１個以上の入力はまたインバータを有することもできる。第１の結合モジュール２０６は、フィードフォワードモジュール２０２の出力信号を信号処理モジュール２１４の出力信号と結合するように構成され得る。第１の結合モジュール２０６は、第１の結合された信号をフィードバックモジュール２１２の入力へ出力することもできる。第１の結合モジュール２０６が出力する信号は、位置コマンド信号であることもできる。別の実施形態において、第１の結合モジュール２０６はまた、複数の出力を有することもでき、それらは他のシステムまたはシステム２００における他のモジュールに送られてもよい。
【００３１】
１実施形態において、システム２００はまた第２の結合モジュール２１６を有する。第２の結合モジュール２１６は、フィードバックモジュール２１２の出力を１個以上の入力信号と結合し、結合された信号を信号処理モジュール２１４およびフィードフォワードモジュール２０２へ送信するように構成され得る。１個以上の入力信号は所要の目標位置またはシステム状態を伝達または表現することができる。これ以外に、結合モジュール２１６は、フィードバックモジュール２１２からの出力信号を分割してそれを、信号を別の入力信号と結合することなく信号処理モジュール２１４およびフィードフォワードモジュール２０２へ送信することもできる。
【００３２】
図３は、例証目的で繰り返しランアウト・キャンセル・システム３００の別の実施形態を示している。システム３００はフィードバックモジュール３０２、信号処理モジュール３０４およびフィードフォワードモジュール３０６を有しており、それらは図２のフィードバックモジュール２１２、信号処理モジュール２１４およびフィードフォワードモジュール２０２と類似であるとしてよい。システム３００はまた１個以上の結合モジュール３０７、３０８を有することもできる。１実施形態において、フィードフォワードモジュール３０６は、繰り返しスピンドル速度調波検出器段３１４、１個以上の積分器３１６およびスピンドル速度調波ソース段３１８を有する。フィードフォワードモジュールについては図４に関してさらに詳細に検討する。
【００３３】
１実施形態において、フィードバックモジュール３０２は、位置コマンド信号を受信しＰＥＳを出力するプラント３１０を備える。上述のように、プラント３１０は、アクチュエータコントローラ３３０およびアクチュエータ３２８を備えることもでき、光、フロッピーまたはハードディスク駆動機構の一部であってもよく、またはＲＲＯ信号を含む別のシステムの一部であってもよい。アクチュエータ３２８はデータヘッド３２６と結合されていることもできる。データヘッド３２６は、読取りヘッド、書込みヘッドまたは読取り／書込みヘッドであることもできる。データヘッド３２６は、磁気抵抗ヘッド、光学ヘッド、トランスデューサヘッドであるか、または別のヘッド形式のものであることもできる。１実施形態において、フィードバックモジュール３０２はまた１個以上のデータ記憶ディスク３２０を備える。データ記憶ディスク３２０は、１個以上のほぼ円形のデータトラックおよび位置決めデータ３２２を有し得る。スピンドルモータまたは別のモータ形式であることもできるモータ３２４は、軸に関してデータ記憶ディスク３２０を回転させるように構成され得る。プラント３１０は、アクチュエータ３２８およびデータヘッド３２６のための位置を決定し、データトラック３２２に対してアクチュエータ３２８およびデータヘッド３２６を配置するために位置コマンド信号を使用することもできる。プラント３１０はＰＥＳを生成するために位置データ３２２を使用することもできる。位置データ３２２は、専用サーボ、埋込み型サーボ、埋納サーボ、別のサーボ形式または別の位置インジケータ形式であることもできる。
【００３４】
１実施形態において、信号処理モジュール３０４は、当業において一般に知られているように、位置サーボ補正器３１２を備える。位置サーボ補正器３１２は、プラント３１０が入力として生成したＰＥＳを受信することができる。位置サーボ補正器３１２はＰＥＳ入力に基づく位置補正信号を出力することもできる。位置補正信号は、ＰＥＳによって指示された位置誤差を訂正するように構成され得る。
【００３５】
１実施形態において、フィードフォワードモジュール３０６は、１個以上の調波検出器３１４、１個以上の積分器３１６および１個以上の調波ソース３１８を備える。フィードフォワードモジュール３０６については図４に関してさらに詳細に検討される。一般に、調波検出器３１４は１個以上のＲＲＯ信号を検出し、積分器３１６は検出されたＲＲＯ信号を積分し、調波ソース３１８は検出されたＲＲＯ信号をキャンセルするように構成されたキャンセル信号を付与または供給する。１実施形態において、積分器３１６の出力は調波検出器３１４が検出したＲＲＯ信号の累積である。
【００３６】
１実施形態において、結合モジュール３０７、３０８は図２の結合モジュール２１６、２０６とほぼ類似である。１実施形態において、結合モジュール３０８は、信号処理モジュール３０４およびフィードフォワードモジュール３０６からの出力の合計を出力するように構成された加算器である。さらなる実施形態において、結合モジュール３０８の出力は、上述のように、フィードバックモジュール３０２の位置コマンド入力よりなる。
【００３７】
フィードバックモジュール３０２、信号処理モジュール３０４および結合モジュール３０７、３０８は、閉じた位置制御ループよりなる。図３に言及すれば、
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Ｆｐｃｌ（ｓ）はフィードバック位置制御ループを表す。閉ループ安定性解析は現在、当業において知られているように、システム３００の閉位置制御ループ部分の最適利得および安定性を決定するために使用することができる。
【００３８】
図４は、図３のフィードフォワードモジュール３０６とほぼ類似であるとしてよいフィードフォワードモジュール４００の１実施形態を例示している。１実施形態において、フィードフォワードモジュール４００は、１個以上の調波検出器４０２、１個以上の積分器４０４および１個以上の調波ソース４０６を有する。別の実施形態において、調波検出器４０２、積分器４０４および調波ソース４０６は、正弦波経路４０８および余弦波経路４１０構成で配置されている。
【００３９】
１実施形態において、調波検出器４０２は、入力信号に見られる１個以上のＲＲＯ信号またはＲＲＯ成分を検出するように構成されている。調波検出器４０２は、１個以上の正弦波調波検出器４１２および１個以上の余弦波調波検出器４１６を有することもできる。調波検出器４０２が正弦波検出器４１２および余弦波検出器４１６を有する場合、入力信号の全部の起こり得る位相は振幅および位相に関して検出される。これは、未知の信号の特定の周波数成分の振幅および位相の測定にフーリエ級数を使用することに類似であることもできる。調波検出器４０２は当業において一般に知られているような標準の調波検出器であることもできる。１個以上の乗算器４１４、４１８は、調波検出器が検出した信号を入力ＰＥＳと乗算し、乗算の積を積分器４０４に出力することができる。
【００４０】
１実施形態において、積分器４０４は調波検出器４０２の出力を積分するように構成される。調波検出器４０２からの出力信号を積分することによって、積分器４０４は、それぞれの関数４１２、４１６と同相である問題の調波のシステム信号内容の動的な測度を出力する。１実施形態において、複数の調波検出器４１２、４１６に対応する複数の積分器４２０、４２２が存在する。
【００４１】
１実施形態において、調波ソース段４０６は、検出されたＲＲＯ信号を削除または低減するためにソース信号を供給する。調波ソース４０６は積分器４０４の出力を入力として受信することもできる。加えて、調波ソース４０６は調波検出器４０２から他の信号またはデータを受信することもできる。調波ソース４０６は、他の信号またはデータに基づきソース信号を計算、作成、供給または生成することもできる。１実施形態において、他の信号またはデータは位相および周波数データよりなる。
【００４２】
１実施形態において、フィードフォワードモジュール４００は、正弦波経路４０８および余弦波経路４１０よりなる。正弦波経路４０８および余弦波経路４１０は独立に作動することができ、各々、それぞれの検出器波４１２、４１６と同相である入力信号の部分に働きかける。正弦波経路４０８は、調波検出器４１２、乗算器４１４、積分器４２０、調波ソース４２４および乗算器４２６を備え得る。余弦波経路４１０は、調波検出器４１６、乗算器４１８、積分器４２２、調波ソース４２８および乗算器４３０を備え得る。
【００４３】
１実施形態において、スピンドル速度の第Ｎ調波の調波検出器段４０２の利得は以下の通りである。
2008123668.tif 000004
【００４４】
これは以下の通り単純になる。
Ｋｄ＊ｓｉｎ２（Ｎ＊Ｗｓｐｉｎｄｌｅ＊ｔ）    （式３）
Ｗｓｐｉｎｄｌｅはスピンドル回転の周波数であり、Ｋｄは調波検出器４０２の利得である。正弦波経路４０８および余弦波経路４１０が独立に作動するので、各々、上述のようにそれぞれの検出器４１２または４１６と同相である入力信号の部分に働きかけ、１実施形態において、積分器４０４の各々の出力は以下の通りである。
【００４５】
【数１】
2008123668.tif 000005
【００４６】
【数２】
2008123668.tif 000006
【００４７】
式４および５によれば、積分器の出力は２つの部分で構成されており、因数１／（４＊ｗ）倍だけ減衰された問題の周波数の２倍の波および、１／２＊ｔの積分ランプであり、ここでｗは周波数であり、ｔは時間である。積分ランプは制御信号を支配する。Ｋｄを調波検出器４０２の利得として、Ｋｓを調波ソース４０６の利得として使用すれば、調波検出器４０２および調波ソース４０６の結合利得Ｋｔは以下の通りである。
Ｋｔ＝１／２＊Ｋｄ＊Ｋｓ        （式６）
【００４８】
スピンドル速度調波ソース４０６は、図４において示されたＡｌｐｈａの位相シフトを有する。位相シフトＡｌｐｈａは、それが図３の位置サーボ閉ループシステム３０８、３１０、３１２を通過した後に入力信号の位相と同じ位相をソース信号４２４、４２８に与えるために必要な位相である。言い換えれば、それは、周波数がキャンセルされた時点で閉ループシステム３０８、３１０、３１２上で見られる位相シフトの負数である。これは、キャンセルのための最適な位相関係を保証し、キャンセル信号がフィードフォワードモジュール４００に入力されたＰＥＳからいかなる位相シフトも要求しないことを保証する。１実施形態において、乗算器４２６、４３０は、ソース信号４２４、４２８の各々をそれぞれ積分器４０４の出力と乗算する。
【００４９】
図５は、システム５００のための最適利得を計算するために使用され得る繰り返しランアウト・キャンセル・システムモデルの１実施形態を例示している。システム３００の閉
ループ部分の利得、調波検出器３１４の利得および調波ソース３１８の利得は上述の通り計算することができるので、最適利得は、積分器３１６のための利得を選択することによってか、システム３００の別の部分の利得を変えることによってか、または当業において一般に知られている他の方法によって、設定することができる。システムモデル５００は、図２のシステム２００または図３のシステム３００にほぼ類似であるシステムをモデル化することもできる。システムモデル５００は、図１（Ｂ）の従来技術システム１１０に類似のフィードバックシステムであることもできる。
【００５０】
システムモデル５００において、モデルフィードバックモジュール５０２は、信号処理モジュール５０８、フィードバックモジュール５１０および結合モジュール５１２を備えることもできる。モデルフィードバックモジュール５０２は、図２のシステム２００の閉ループまたはフィードバック部分または図３のシステム３００の閉ループまたはフィードバック部分に類似であることもできる。１実施形態において、モデルフィードバックモジュール５０２の利得は、式１に従って、または他の標準的な利得計算方法に従って計算される。繰り返しランアウト・キャンセル・システムのフィードバックループ部分をモデルフィードバックモジュール５０２としてモデル化することは、システムを組合せフィードバックおよびフィードフォワードシステムから単一のモデルフィードバックループ５００に縮小する。
【００５１】
モデル信号処理モジュール５０４は、フィードフォワードモジュール５１４を備えることもできる。フィードフォワードモジュール５１４は、図２のフィードフォワードモジュール２０２、図３のフィードフォワードモジュール３０６または図４のフィードフォワードモジュール４００にほぼ類似であることもできる。フィードフォワードモジュール５１４をモデル信号処理モジュール５０４としてモデル化することにより、モデルフィードバックループ５００を完成させる。１実施形態においてモデルフィードバックループ５００はまた結合モジュール５０６を備える。結合モジュール５０６は、モデルフィードバックモジュール５０２の出力を１個以上の他の信号と結合し、結合された信号をモデル信号処理モジュール５０４に出力することもできる。
【００５２】
組合せフィードバックおよびフィードフォワード繰り返しランアウト・キャンセル・システムをフィードバックループ５００としてモデル化することにより、システム５００を不安定にさせることなくシステム利得のより正確な計算および最適化を可能にする。システム利得を選定するための試行錯誤法は、例えば高いトラック密度を有するディスク駆動機構におけるような現代の用途に十分に高速でない応答時間をもたらした。しかし、フィードバックループの最適利得を計算するための方法は十分に確立されている。モデルフィードバックモジュール５０２の利得は上述のように計算することができるので、最適利得がモデル信号処理モジュール５１４について選択することができる。既知のフィードバックループ理論および数式を用いて最適利得を計算することにより、組合せフィードバックおよびフィードフォワード・キャンセル・システムの利益を、そして不安定になる危険を伴わずにより高速でより正確な反応時間という付加された利益を提供する。
【００５３】
図６は、最適利得を計算するために使用され得る繰り返しランアウト・キャンセル・システムモデルの別の実施形態を例示目的で例示している。システムモデル６００は、図５のシステムモデル５００とほぼ類似であることもできる。この１実施形態において、モデルフィードバックモジュール６０２は、位置サーボ補正器６０８、プラント６１０および結合モジュール６１２を備える。位置サーボ補正器６０８およびプラント６１０は、図３の位置サーボ補正器３１２およびプラント３１０とほぼ類似であり、結合モジュール６１２を伴うフィードバックループを備える。
【００５４】
この１実施形態において、モデル信号処理モジュール６０４は、調波検出器６１４、積
分器６１６および調波ソース６１８を備える。調波検出器６１４、積分器６１６および調波ソース６１８は、図３の調波検出器３１４、積分器３１６および調波ソース３１８と、または図４の調波検出器４０２、積分器４０４および調波ソース４０６とほぼ類似であることもできる。さらなる実施形態において、調波検出器６１４の利得は式３に従って計算されるかもしれず、調波検出器６１４および調波ソース６１８の結合利得は式６に従って計算されることもできる。利得ＫｄおよびＫｓは既知のフィードバックループ安定性および最適化技法に従って最適化されるかもしれず、またはＫｄおよびＫｓが既知の値であれば、積分器６１６の利得は既知のフィードバックループ技法に従って選定、選択または最適化することができる。
【００５５】
キャンセル・システムのための時定数Ｔｃの推定計算は、キャンセルされる周波数の利得で単一の積分器を伴う閉ループシステムの時定数がその積分器のまわりの開ループ利得によって割ったものであるということを知ることによって可能であり、すなわち、
2008123668.tif 000007
【００５６】
本発明の説明は種々の実施形態を利用したが、本発明が記載された特定の実施形態に限定されないことは認識されるであろう。逆に、本発明は、上記の説明において提示された考案の本質を採り入れている全部の変種を包括する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（Ａ）関連技術に従ったフィードバックループの１実施形態を例示している略ブロック図、（Ｂ）関連技術に従ったフィードフォワードループの１実施形態を例示している略ブロック図である。
【図２】本発明に従った繰り返しランアウト・キャンセル・システムの１実施形態を例示している略ブロック図である。
【図３】本発明に従った繰り返しランアウト・キャンセル・システムの別の実施形態を例示している略ブロック図である。
【図４】本発明に従ったフィードフォワードモジュールの１実施形態を例示している略ブロック図である。
【図５】本発明に従った繰り返しランアウト・キャンセル・システムモデルの１実施形態を例示している略ブロック図である。
【図６】本発明に従った繰り返しランアウト・キャンセル・システムモデルの別の実施形態を例示している略ブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０２  フィードフォワードモジュール
１０４  信号処理モジュール
１１２  フィードバックモジュール
１１４  信号処理モジュール
２１２  フィードバックモジュール
２１４  信号処理モジュール
２０２  フィードフォワードモジュール
３００  繰り返しランアウトキャンセルシステム
３０２  フィードバックモジュール
３０４  信号処理モジュール
３０６  フィードフォワードモジュール
３０７、３０８  結合モジュール
３１０  プラントＰＥＳ出力／位置コマンド入力
３１２  位置サーボ補正器
３１４  調波検出器
３１６  積分器
３１８  調波ソース
３２０  データ記憶ディスク
３２２  データトラックおよび位置決めデータ
３２４  モータ
３２６  データヘッド
３２８  アクチュエータ
３３０  アクチュエータコントローラ
４００  フィードフォワードモジュール
４０２  調波検出器
４０４  積分器
４０６  調波ソース
４０６  調波ソース
４２０，４２２  積分器
５０２  モデルフィードバックモジュール
５０８  信号処理モジュール
５１０  フィードバックモジュール
５０４  モデル信号処理モジュール
５１４  フィードフォワードモジュール
６０２  モデルフィードバックモジュール
６０８  位置サーボ補正器
６１０  プラントＰＥＳ出力／位置コマンド入力
６０４  モデル信号処理モジュール
６１４  調波検出器
６１６  積分器
６１８  調波ソース
【図１】
2008123668.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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