(57)【要約】【課題】システム使用環境によるシステムの安定度を考慮して、外乱によるシステムの性能低下を最小化させることが可能な、新規かつ改良された適応的外乱抑制方法、コンピュータで読み取り可能な記録媒体、適応的外乱抑制装置、ディスクドライブ装置、およびディスクドライブ装置制御方法を提供する。【解決手段】ユーザ環境でシステムに印加される一つ以上の外乱周波数成分を推定するステップと、推定された一つ以上の外乱周波数成分に基づいて外乱観測器を備える外乱補償サーボ制御ループの特性を決定する一つ以上のパラメータ値を最適化させるステップとを有する適応的外乱抑制方法が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ環境でシステムに印加される一つ以上の外乱周波数成分を推定するステップと；
前記推定された一つ以上の外乱周波数成分に基づいて外乱観測器を備える外乱補償サーボ制御ループの特性を決定する一つ以上のパラメータ値を最適化させるステップと；
を有することを特徴とする適応的外乱抑制方法。
【請求項２】
前記外乱周波数成分を推定するステップは、前記システムが初期化される過程で行われることを特徴とする、請求項１に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項３】
前記外乱周波数成分を推定するステップは、
前記システムの外乱観測器をディセーブルさせた状態で前記システムのサーボ制御に応答して出力されるサーボ信号を検出するステップと；
前記検出されたサーボ信号を高速フーリエ変換するステップと；
前記高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するステップと；
を有することを特徴とする、請求項１に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項４】
前記サーボ信号は、ディスクドライブ装置のオントラックモードでの位置エラー信号を含むことを特徴とする、請求項３に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項５】
前記外乱周波数成分を推定するステップは、
前記システムの外乱観測器の周波数帯域を広域に設定した状態で、前記システムのサーボ制御に応答して出力されるサーボ信号から前記外乱観測器で推定された外乱信号を検出するステップと；
前記推定された外乱信号を高速フーリエ変換するステップと；
前記高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するステップと；
を有することを特徴とする、請求項１に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項６】
前記一つ以上のパラメータ値は、外乱感度伝達関数の特性を決定するパラメータ値を含むことを特徴とする、請求項１に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項７】
前記一つ以上のパラメータ値は、前記外乱観測器を構成する可変フィルタの特性を決定するパラメータ値を含むことを特徴とする、請求項１に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項８】
前記可変フィルタは、帯域通過フィルタを備えることを特徴とする、請求項７に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項９】
前記一つ以上のパラメータ値は、前記可変フィルタの極点、零点および利得を決定するパラメータ値を含むことを特徴とする、請求項７に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項１０】
前記パラメータ値を最適化させるステップは、
前記外乱周波数成分を推定するステップで推定された外乱の周波数成分に対応するサーボ制御システムの利得余裕および外乱抑圧特性を最適化させるのに必要なパラメータ値をルックアップテーブルから読み出すステップと；
前記ルックアップテーブルから読み出したパラメータ値で外乱補償制御ループの伝達関数を決定するのに必要なパラメータ値を可変させるステップと；
を有することを特徴とする、請求項１に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項１１】
前記ルックアップテーブルには、外乱の周波数帯域を複数に分け、各周波数帯域別に最適の利得余裕および外乱抑圧特性を持つように決定されたパラメータ値が保存されることを特徴とする、請求項１０に記載の適応的外乱抑制方法。
【請求項１２】
ユーザ環境でシステムに印加される一つ以上の外乱周波数成分を推定するステップと；
前記外乱周波数成分を推定するステップで推定された外乱の周波数成分に基づいて外乱観測器を備える外乱補償サーボ制御ループの特性を決定する一つ以上のパラメータ値を最適化させるステップと；
を有する適応的外乱抑制方法を実行させるためのコンピュータプログラムコードを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１３】
前記外乱周波数成分を推定するステップは、
前記システムの外乱観測器をディセーブルさせた状態で前記システムのサーボ制御に応答して出力されるサーボ信号を検出するステップと；
前記検出されたサーボ信号を高速フーリエ変換するステップと；
前記高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するステップと；
を有することを特徴とする、請求項１２に記載の適応的外乱抑制方法を実行させるためのコンピュータプログラムコードを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
前記外乱周波数成分を推定するステップは、
前記システムの外乱観測器の周波数帯域を広域に設定した状態で、前記システムのサーボ制御に応答して出力されるサーボ信号から前記外乱観測器で推定された外乱信号を検出するステップと；
前記推定された外乱信号を高速フーリエ変換するステップと；
前記高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するステップと；
を有することを特徴とする、請求項１２に記載の適応的外乱抑制方法を実行させるためのコンピュータプログラムコードを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１５】
前記パラメータ値を最適化させるステップは、
前記外乱周波数成分を推定するステップで推定された外乱の周波数成分に対応するサーボ制御システムの利得余裕および外乱抑圧特性を最適化させるのに必要な一つ以上のパラメータ値をルックアップテーブルから読み出すステップと；
前記ルックアップテーブルから読み出したパラメータ値で、外乱補償制御ループの伝達関数を決定するのに必要な一つ以上のパラメータ値を可変させるステップと；
を有することを特徴とする、請求項１２に記載の適応的外乱抑制方法を実行させるためのコンピュータプログラムコードを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１６】
プラントを制御する制御入力信号と前記制御入力信号に相応するプラントのサーボ出力信号とが入力され、制御ループのフィードバックまたはフィードフォワード位置に配置された可変フィルタの一つ以上のパラメータ値によって可変される外乱感度伝達関数特性により前記プラントに印加された外乱値を推定する外乱観測器と；
前記制御ループで生成される制御信号から前記外乱観測器で推定された外乱値を減算して、前記プラントを制御する制御入力信号を生成させる減算器と；
ユーザ環境で前記プラント印加される外乱の周波数成分を推定し、前記推定された外乱の周波数成分に基づいて前記可変フィルタの一つ以上のパラメータ値を可変させるコントローラと；
を備えることを特徴とする、適応的外乱抑制装置。
【請求項１７】
前記可変フィルタは、可変帯域通過フィルタを備えることを特徴とする、請求項１６に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項１８】
前記外乱観測器は、
前記プラントのサーボ出力信号が入力され、前記プラントの制御入力信号と前記プラントに印加された外乱値との和を出力する応答特性を有する公称プラント逆モデリングツールと；
前記公称プラント逆モデリングツールの出力信号から前記プラントの制御入力信号を減算する減算器と；
前記減算器の出力信号が入力され、可変される一つ以上のパラメータ値に相応する周波数特性でフィルタリングする可変フィルタと；
を備えることを特徴とする、請求項１６に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項１９】
前記一つ以上のパラメータ値は、前記可変フィルタの極点、零点および利得を決定するパラメータ値を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項２０】
前記コントローラは、前記外乱観測器をディセーブルさせた状態で前記プラントから出力されるサーボ信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定することを特徴とする、請求項１６に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項２１】
前記コントローラは、前記外乱観測器の周波数帯域を広域に設定した状態で、前記外乱観測器で推定された外乱信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定することを特徴とする、請求項１６に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項２２】
前記コントローラは、ルックアップテーブルを利用して前記推定された外乱の周波数成分に対応する一つ以上のパラメータ値を求め、前記求めた一つ以上のパラメータ値で前記可変フィルタの一つ以上のパラメータ値を可変させることを特徴とする、請求項１６に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項２３】
前記ルックアップテーブルには、外乱の周波数帯域を複数に分け、各周波数帯域別に最適の外乱抑圧特性を持つように決定された一つ以上のパラメータ値が保存されることを特徴とする、請求項２２に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項２４】
情報を保存するディスクと；
前記ディスクに情報を記憶し、また前記ディスクから情報を再生するヘッドと；
前記ヘッドで読み出したサーボ信号から前記ヘッドの位置、速度およびバイアス値を含むヘッド動きの状態情報値を推定し、前記推定された状態情報値に基づいて制御信号を生成させるサーボコントローラと；
ヘッド駆動システムをモデリングした関数の逆にデザインされたツールを利用して、制御ループのフィードバックまたはフィードフォワード位置に配置された可変フィルタの一つ以上のパラメータ値によって可変される外乱感度伝達関数特性によって、前記サーボ信号から前記ヘッド駆動システムに印加された外乱値を推定する外乱観測器と；
前記制御信号から前記外乱観測器で推定された外乱値を減算して外乱補償された制御信号を生成させる減算器と；
前記外乱補償された制御信号によって前記ヘッドを移動させる電流を生成させるボイスコイルモータドライバと；
ユーザ環境で前記プラント印加される外乱の周波数成分を推定し、前記推定された外乱の周波数成分に基づいて前記可変フィルタの一つ以上のパラメータ値を最適化させるシステムコントローラと；
を備えることを特徴とする、ディスクドライブ装置。
【請求項２５】
前記可変フィルタは、可変帯域通過フィルタを備えることを特徴とする、請求項２４に記載のディスクドライブ装置。
【請求項２６】
前記外乱観測器は、
前記ヘッド駆動システムのサーボ出力信号を入力して、前記ヘッド駆動システムの制御入力信号と前記ヘッド駆動システムに印加された外乱値との和を出力させる応答特性を有する公称プラント逆モデリングツールと；
前記公称プラント逆モデリングツールの出力信号から前記ヘッド駆動システムの制御入力信号を減算する減算器と；
前記減算器の出力信号が入力され、可変される一つ以上のパラメータ値に相応する周波数特性でフィルタリングする可変フィルタと；
を備えることを特徴とする、請求項２４に記載のディスクドライブ装置。
【請求項２７】
前記一つ以上のパラメータ値は、前記可変フィルタの極点、零点および利得を決定するパラメータ値を含むことを特徴とする、請求項２４に記載のディスクドライブ装置。
【請求項２８】
前記コントローラは、前記外乱観測器をディセーブルさせた状態で前記ヘッド駆動システムで生成されるサーボ信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定することを特徴とする、請求項２４に記載のディスクドライブ装置。
【請求項２９】
前記サーボ信号は、位置エラー信号を含むことを特徴とする、請求項２８に記載のディスクドライブ装置。
【請求項３０】
前記コントローラは、前記外乱観測器の周波数帯域を広域に設定した状態で、前記外乱観測器で推定された外乱信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定することを特徴とする、請求項２４に記載のディスクドライブ装置。
【請求項３１】
前記コントローラは、ルックアップテーブルを利用して前記推定された外乱の周波数成分に対応する一つ以上のパラメータ値を求め、前記求めた一つ以上のパラメータ値で前記可変フィルタのパラメータ値を可変させることを特徴とする、請求項２４に記載のディスクドライブ装置。
【請求項３２】
前記ルックアップテーブルには、外乱の周波数帯域を複数に分け、各周波数帯域別に最適の外乱抑圧特性を持つように決定された一つ以上のパラメータ値が保存されることを特徴とする、請求項３１に記載のディスクドライブ装置。
【請求項３３】
複数のパラメータを持つ可変フィルタと；
一つ以上の外乱周波数成分を分析するために前記可変フィルタに結合され、前記分析された一つ以上の外乱周波数成分に基づいて外乱を抑圧するように前記可変フィルタの一つ以上のパラメータを可変させるコントローラと；
を備えることを特徴とする、適応的外乱抑制装置。
【請求項３４】
前記可変フィルタは、帯域通過フィルタを備えることを特徴とする、請求項３３に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項３５】
前記複数のパラメータは、前記可変フィルタの極点、零点および利得を含むことを特徴とする、請求項３３に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項３６】
前記コントローラは、ルックアップテーブルを利用して周波数帯域によって前記可変フィルタのパラメータを最適化させることを特徴とする、請求項３３に記載の適応的外乱抑制装置。
【請求項３７】
データを保存するディスクと、前記ディスクにデータを記録するまたは前記ディスクからデータを再生するためのヘッドとを備えるディスクドライブ装置において：
複数のパラメータを持つ可変フィルタと；
一つ以上の外乱周波数成分を分析するために前記可変フィルタに結合され、前記ヘッドの記録および再生性能の信頼度を維持するために、前記分析された一つ以上の外乱周波数成分に基づいて外乱を抑圧するように前記可変フィルタの一つ以上のパラメータを可変させるコントローラと；
を備えることを特徴とする、ディスクドライブ装置。
【請求項３８】
ディスクにデータを記録するまたは前記ディスクからデータを再生するステップと；
前記データ記録および再生ステップの信頼度を減少させる一つ以上の外乱周波数成分を分析するステップと；
前記記録および再生ステップの信頼度を維持するために、前記分析された一つ以上の外乱周波数成分に基づいて外乱を抑圧するように前記可変フィルタの一つ以上のパラメータを可変させるステップと；
を有することを特徴とする、ディスクドライブ装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応的外乱抑制方法、コンピュータで読み取り可能な記録媒体、適応的外乱抑制装置、ディスクドライブ装置、およびディスクドライブ装置制御方法に係り、特に、システム使用環境によってシステムに加わる外乱を安定的に抑圧するための適応的外乱抑制方法、コンピュータで読み取り可能な記録媒体、適応的外乱抑制装置、ディスクドライブ装置、およびディスクドライブ装置制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明と関連する技術分野において公開された技術文献には、例えば、特許文献１および特許文献２がある。特許文献１には、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ  Ｄｒｉｖｅ；ＨＤＤ）装置で振動周波数を分析してディスクアンバランス量を測定する技術が提示されており、また、特許文献２には光ディスクドライブ装置での外乱対応特性を改善させる技術が提示されている。
【０００３】
一般的に、データ保存システムの一つであるＨＤＤ装置は、磁気ヘッドによりディスクに記録されたデータを再生するか、ディスクにデータを記録することによって、コンピュータシステム運用に寄与する。このようなＨＤＤ装置は、高容量化、高密度化および小型化されつつディスク回転方向の記録密度であるＢＰＩ（Ｂｉｔ  Ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）と厚さ方向の記録密度であるＴＰＩ（Ｔｒａｃｋ  Ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）とが増大しているので、さらに精巧なメカニズムが要求されている。
【０００４】
ＨＤＤ装置においてトラック追従制御の目的は、ヘッドを目的トラックの真ん中に位置させるためのことである。ところが様々な外乱によってトラック追従制御誤差が発生する。特に、携帯用ドライブ装置であるマイクロドライブ装置の場合、例えば、振動や衝撃などにより容易にトラック追従制御誤差が生じてしまう。
【０００５】
これにより、ディスクドライブ装置に外乱が印加されれば、外乱の影響が位置エラー信号に直接的に反映されてリード／ライト性能を低下させる。一般的にこのような外乱がディスクドライブ装置に印加される場合にも、リード／ライト性能を安定的に維持するために印加される外乱特性を把握して、これを補償する制御器を付加的に設計して使用する。
【０００６】
しかしながら、ディスクドライブ装置に加わる外部振動は、使用環境によって周波数領域別に相異なる大きさと位相を持つ場合が多い。このような外部振動を抑制するためには、高い利得を持つ制御器を使用すればよいが、高い利得の制御器は必然的に全体システムの安定度が落ちるという短所を持っている。
【０００７】
従来の技術によれば、外乱抑制のために使用する外乱観測器のいわゆる“Ｑフィルタ”の周波数特性が固定されていて、システムの安定度を考慮しつつ使用環境によって外乱を効果的に抑圧できないという問題点があった。
【０００８】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００１−０１７８２６号明細書
【特許文献２】特開１９９３−２４２５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、システム使用環境によるシステムの安定度を考慮して、外乱によるシステムの性能低下を最小化させることが可能な、新規かつ改良された適応的外乱抑制方法、コンピュータで読み取り可能な記録媒体、適応的外乱抑制装置、ディスクドライブ装置、およびディスクドライブ装置制御方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、ユーザ環境でシステムに印加される一つ以上の外乱周波数成分を推定するステップと、上記推定された一つ以上の外乱周波数成分に基づいて外乱観測器を備える外乱補償サーボ制御ループの特性を決定する一つ以上のパラメータ値を最適化させるステップとを有する適応的外乱抑制方法が提供される。
【００１１】
また、上記外乱周波数成分を推定するステップは、上記システムが初期化される過程で行われるとしてもよい。
【００１２】
また、上記外乱周波数成分を推定するステップは、上記システムの外乱観測器をディセーブルさせた状態で上記システムのサーボ制御に応答して出力されるサーボ信号を検出するステップと、上記検出されたサーボ信号を高速フーリエ変換するステップと、上記高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するステップとを有するとしてもよい。
【００１３】
また、上記サーボ信号は、ディスクドライブ装置のオントラックモードでの位置エラー信号を含むとしてもよい。
【００１４】
また、上記外乱周波数成分を推定するステップは、上記システムの外乱観測器の周波数帯域を広域に設定した状態で、上記システムのサーボ制御に応答して出力されるサーボ信号から上記外乱観測器で推定された外乱信号を検出するステップと、上記推定された外乱信号を高速フーリエ変換するステップと、上記高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するステップとを有するとしてもよい。
【００１５】
また、上記一つ以上のパラメータ値は、外乱感度伝達関数の特性を決定するパラメータ値を含むとしてもよい。
【００１６】
また、上記一つ以上のパラメータ値は、上記外乱観測器を構成する可変フィルタの特性を決定するパラメータ値を含むとしてもよい。
【００１７】
また、上記可変フィルタは、帯域通過フィルタを備えるとしてもよい。
【００１８】
また、上記一つ以上のパラメータ値は、上記可変フィルタの極点、零点および利得を決定するパラメータ値を含むとしてもよい。
【００１９】
また、上記パラメータ値を最適化させるステップは、上記外乱周波数成分を推定するステップで推定された外乱の周波数成分に対応するサーボ制御システムの利得余裕および外乱抑圧特性を最適化させるのに必要なパラメータ値をルックアップテーブルから読み出すステップと、上記ルックアップテーブルから読み出したパラメータ値で外乱補償制御ループの伝達関数を決定するのに必要なパラメータ値を可変させるステップとを有するとしてもよい。
【００２０】
また、上記ルックアップテーブルには、外乱の周波数帯域を複数に分け、各周波数帯域別に最適の利得余裕および外乱抑圧特性を持つように決定されたパラメータ値が保存されるとしてもよい。
【００２１】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、ユーザ環境でシステムに印加される一つ以上の外乱周波数成分を推定するステップと、上記外乱周波数成分を推定するステップで推定された外乱の周波数成分に基づいて外乱観測器を備える外乱補償サーボ制御ループの特性を決定する一つ以上のパラメータ値を最適化させるステップとを有する適応的外乱抑制方法を実行させるためのコンピュータプログラムコードを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００２２】
また、上記外乱周波数成分を推定するステップは、上記システムの外乱観測器をディセーブルさせた状態で上記システムのサーボ制御に応答して出力されるサーボ信号を検出するステップと、上記検出されたサーボ信号を高速フーリエ変換するステップと、上記高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するステップとを有するとしてもよい。
【００２３】
また、上記外乱周波数成分を推定するステップは、上記システムの外乱観測器の周波数帯域を広域に設定した状態で、上記システムのサーボ制御に応答して出力されるサーボ信号から上記外乱観測器で推定された外乱信号を検出するステップと、上記推定された外乱信号を高速フーリエ変換するステップと、上記高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するステップとを有するとしてもよい。
【００２４】
また、上記パラメータ値を最適化させるステップは、上記外乱周波数成分を推定するステップで推定された外乱の周波数成分に対応するサーボ制御システムの利得余裕および外乱抑圧特性を最適化させるのに必要な一つ以上のパラメータ値をルックアップテーブルから読み出すステップと、上記ルックアップテーブルから読み出したパラメータ値で、外乱補償制御ループの伝達関数を決定するのに必要な一つ以上のパラメータ値を可変させるステップとを有するとしてもよい。
【００２５】
また、上記目的を達成するために、本発明の第３の観点によれば、プラントを制御する制御入力信号と上記制御入力信号に相応するプラントのサーボ出力信号とが入力され、制御ループのフィードバックまたはフィードフォワード位置に配置された可変フィルタの一つ以上のパラメータ値によって可変される外乱感度伝達関数特性により上記プラントに印加された外乱値を推定する外乱観測器と、上記制御ループで生成される制御信号から上記外乱観測器で推定された外乱値を減算して、上記プラントを制御する制御入力信号を生成させる減算器と、ユーザ環境で上記プラント印加される外乱の周波数成分を推定し、上記推定された外乱の周波数成分に基づいて上記可変フィルタの一つ以上のパラメータ値を可変させるコントローラとを備える適応的外乱抑制装置が提供される。
【００２６】
また、上記可変フィルタは、可変帯域通過フィルタを備えるとしてもよい。
【００２７】
また、上記外乱観測器は、上記プラントのサーボ出力信号が入力され、上記プラントの制御入力信号と上記プラントに印加された外乱値との和を出力する応答特性を有する公称プラント逆モデリングツールと、上記公称プラント逆モデリングツールの出力信号から上記プラントの制御入力信号を減算する減算器と、減算器の出力信号が入力され、可変される一つ以上のパラメータ値に相応する周波数特性でフィルタリングする可変フィルタとを備えるとしてもよい。
【００２８】
また、上記一つ以上のパラメータ値は、上記可変フィルタの極点、零点および利得を決定するパラメータ値を含むとしてもよい。
【００２９】
また、上記コントローラは、上記外乱観測器をディセーブルさせた状態で上記プラントから出力されるサーボ信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するとしてもよい。
【００３０】
また、上記コントローラは、上記外乱観測器の周波数帯域を広域に設定した状態で、上記外乱観測器で推定された外乱信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するとしてもよい。
【００３１】
また、上記コントローラは、ルックアップテーブルを利用して上記推定された外乱の周波数成分に対応する一つ以上のパラメータ値を求め、上記求めた一つ以上のパラメータ値で上記可変フィルタの一つ以上のパラメータ値を可変させるとしてもよい。
【００３２】
また、上記ルックアップテーブルには、外乱の周波数帯域を複数に分け、各周波数帯域別に最適の外乱抑圧特性を持つように決定された一つ以上のパラメータ値が保存されるとしてもよい。
【００３３】
また、上記目的を達成するために、本発明の第４の観点によれば、情報を保存するディスクと、上記ディスクに情報を記憶し、また上記ディスクから情報を再生するヘッドと、上記ヘッドで読み出したサーボ信号から上記ヘッドの位置、速度およびバイアス値を含むヘッド動きの状態情報値を推定し、上記推定された状態情報値に基づいて制御信号を生成させるサーボコントローラと、ヘッド駆動システムをモデリングした関数の逆にデザインされたツールを利用して、制御ループのフィードバックまたはフィードフォワード位置に配置された可変フィルタの一つ以上のパラメータ値によって可変される外乱感度伝達関数特性によって、上記サーボ信号から上記ヘッド駆動システムに印加された外乱値を推定する外乱観測器と、上記制御信号から上記外乱観測器で推定された外乱値を減算して外乱補償された制御信号を生成させる減算器と、上記外乱補償された制御信号によって上記ヘッドを移動させる電流を生成させるボイスコイルモータドライバと、ユーザ環境で上記プラント印加される外乱の周波数成分を推定し、上記推定された外乱の周波数成分に基づいて上記可変フィルタの一つ以上のパラメータ値を最適化させるシステムコントローラとを備えるディスクドライブ装置が提供される。
【００３４】
また、上記可変フィルタは、可変帯域通過フィルタを備えるとしてもよい。
【００３５】
また、上記外乱観測器は、上記ヘッド駆動システムのサーボ出力信号を入力して、上記ヘッド駆動システムの制御入力信号と上記ヘッド駆動システムに印加された外乱値との和を出力させる応答特性を有する公称プラント逆モデリングツールと、上記公称プラント逆モデリングツールの出力信号から上記ヘッド駆動システムの制御入力信号を減算する減算器と、上記減算器の出力信号が入力され、可変される一つ以上のパラメータ値に相応する周波数特性でフィルタリングする可変フィルタとを備えるとしてもよい。
【００３６】
また、上記一つ以上のパラメータ値は、上記可変フィルタの極点、零点および利得を決定するパラメータ値を含むとしてもよい。
【００３７】
また、上記コントローラは、上記外乱観測器をディセーブルさせた状態で上記ヘッド駆動システムで生成されるサーボ信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するとしてもよい。
【００３８】
また、上記サーボ信号は、位置エラー信号を含むとしてもよい。
【００３９】
また、上記コントローラは、上記外乱観測器の周波数帯域を広域に設定した状態で、上記外乱観測器で推定された外乱信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定するとしてもよい。
【００４０】
また、上記コントローラは、ルックアップテーブルを利用して上記推定された外乱の周波数成分に対応する一つ以上のパラメータ値を求め、上記求めた一つ以上のパラメータ値で上記可変フィルタのパラメータ値を可変させるとしてもよい。
【００４１】
また、上記ルックアップテーブルには、外乱の周波数帯域を複数に分け、各周波数帯域別に最適の外乱抑圧特性を持つように決定された一つ以上のパラメータ値が保存されるとしてもよい。
【００４２】
また、上記目的を達成するために、本発明の第５の観点によれば、複数のパラメータを持つ可変フィルタと、一つ以上の外乱周波数成分を分析するために上記可変フィルタに結合され、上記分析された一つ以上の外乱周波数成分に基づいて外乱を抑圧するように上記可変フィルタの一つ以上のパラメータを可変させるコントローラとを備える適応的外乱抑制装置が提供される。
【００４３】
また、上記可変フィルタは、帯域通過フィルタを備えるとしてもよい。
【００４４】
また、上記複数のパラメータは、上記可変フィルタの極点、零点および利得を含むとしてもよい。
【００４５】
また、上記コントローラは、ルックアップテーブルを利用して周波数帯域によって上記可変フィルタのパラメータを最適化させるとしてもよい。
【００４６】
また、上記目的を達成するために、本発明の第６の観点によれば、データを保存するディスクと、上記ディスクにデータを記録するまたは上記ディスクからデータを再生するためのヘッドとを備えるディスクドライブ装置において、複数のパラメータを持つ可変フィルタと、一つ以上の外乱周波数成分を分析するために上記可変フィルタに結合され、上記ヘッドの記録および再生性能の信頼度を維持するために、上記分析された一つ以上の外乱周波数成分に基づいて外乱を抑圧するように上記可変フィルタの一つ以上のパラメータを可変させるコントローラとを備えるディスクドライブ装置が提供される。
【００４７】
また、上記目的を達成するために、本発明の第７の観点によれば、ディスクにデータを記録するまたは上記ディスクからデータを再生するステップと、上記データ記録および再生ステップの信頼度を減少させる一つ以上の外乱周波数成分を分析するステップと、上記記録および再生ステップの信頼度を維持するために、上記分析された一つ以上の外乱周波数成分に基づいて外乱を抑圧するように上記可変フィルタの一つ以上のパラメータを可変させるステップとを有するディスクドライブ装置制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、システム使用環境によるシステムの安定度を考慮して、外乱によるシステムの性能低下を最小化させることができる。
【００４９】
より具体的には、外乱観測器を構成するフィルタを使用環境によって適応的に可変させるように設計することによって、使用環境が変化されてもシステムの安定度を低下させずに外乱による性能低下を最小化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００５１】
（実施形態）
本発明の実施形態に係るＨＤＤ装置は、例えば、機構的な部品で構成されたＨＤＡ（Ｈｅａｄ  Ｄｉｓｋ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と電気回路との結合で形成される。
【００５２】
図１は、本発明の実施形態に係るＨＤＤ装置のＨＤＡ１０の構成を示す説明図である。ＨＤＡ１０は、スピンドルモータ１４によって回転される少なくとも一つのディスク１２（磁気ディスク）を備えている。ＨＤＡ１０は、ディスク表面に隣接して位置した変換器１６も備えている。
【００５３】
変換器１６は、それぞれのディスク１２の磁界を感知して磁化させることによって回転するディスク１２に情報を記録し、またディスク１２から情報を再生することができる。典型的に変換器は各ディスク表面に結合されている。なお、たとえ単一の変換器と説明されているとしても、これは、ディスク１２を磁化させるための記録用変換器と、ディスク１２の磁界を感知するための分離された再生用変換器とで形成されていると理解されねばならない。再生用変換器は、例えば、磁気抵抗（ＭＲ：Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子で構成される。変換器１６は、通常ヘッドと呼ばれる。
【００５４】
変換器１６は、スライダー２０に統合されることもある。スライダー２０は、変換器１６とディスク１２の表面との間に空気ベアリングを生成させる構造からなっている。スライダー２０は、ヘッドジンバルアセンブリー（Ｈｅａｄ  Ｇｉｍｂａｌ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ；ＨＧＡ）２２に結合されている。ＨＧＡ２２は、ボイスコイル２６を持つアクチュエータアーム２４に付着されている。ボイスコイル２６は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ；Ｖｏｉｃｅ  Ｃｏｉｌ  Ｍｏｔｏｒ）３０を特定するようにマグネチックアセンブリー２８に隣接して位置している。ボイスコイル２６に供給される電流は、ベアリングアセンブリー３２に対してアクチュエータアーム２４を回転させるトルクを発生させる。アクチュエータアーム２４の回転は、ディスク１２表面を横切って変換器１６を移動させる。
【００５５】
情報は、典型的にディスク１２の環状トラック内に保存される。各トラック３４は一般的に複数のセクターを備えている。各セクターは、データフィールドと識別フィールドとを備えている。識別フィールドは、セクターおよびトラック（シリンダー）を識別するグレイコードを含んでいる。変換器１６は、他のトラックにある情報を再生または記録するためにディスク表面を横切って移動する。
【００５６】
図２は、本発明の実施形態に係るＨＤＤ装置を制御する電気システム４０を示す説明図である。電気システム４０は、ディスク１２、変換器１６（ヘッド）、コントローラ４２、リード／ライトチャンネル４４、プリアンプ４５、ＶＣＭ駆動部４８、ＲＯＭ素子５０、ＲＡＭ素子５２およびホストインターフェース５４を備える。
【００５７】
ＲＯＭ素子５０には、ソフトウェアルーチンを実行させるためにコントローラ４２によって使用される各種命令語およびデータが保存されている。また、ＲＯＭ素子５０は、後述する図６に示すような本発明の実施形態に係る適応的外乱抑制方法を実行させるためのプログラムを保存することもできる。
【００５８】
特に、ＲＯＭ素子５０には外乱の周波数帯域を複数に分け、各周波数帯域別に最適の外乱抑圧特性を持つように決定されたパラメータ値が設定されているルックアップテーブル情報が保存される。もちろん、場合によってはルックアップテーブル情報をディスク１２のシステムシリンダー領域に保存してもよい。ここで、システム領域は、ディスクドライブ装置に関連した情報を保存する領域であり、ユーザがアクセスできない領域に該当し、メンテナンスシリンダー領域と呼ばれる。上記のルックアップテーブル設計方法については後述する。
【００５９】
ＲＡＭ素子５２には、ＲＯＭ素子５０またはディスク１２から読み出したディスクドライブ装置の駆動に必要な情報が保存される。また、ＲＡＭ素子５２は、本発明の実施形態を実行させる過程で発生するデータを保存することができる。
【００６０】
コントローラ４２は、ホストインターフェース５４を通じてホスト機器（図示せず）から受信されるコマンドを分析し、分析された結果に相応する制御を実行する。コントローラ４２は、ＶＣＭの励起および変換器１６（ヘッド）の動きを制御するためにＶＣＭ駆動部４８に制御信号を供給する。
【００６１】
まず、一般的なディスクドライブ装置の動作を説明すれば、次の通りである。
【００６２】
データ読み取り（Ｒｅａｄ）モードで、ディスクドライブ装置はディスク１２から変換器１６（磁気ヘッド）１６の読出素子によって感知された電気的な信号をプリアンプ４５で固定された利得値によって増幅させる。次いで、リード／ライトチャンネル回路４４では自動利得制御を実行した後に、コントローラ４２で生成されるセクターパルスによってディスク１２から読み出した信号をデジタル信号に変換させた後に復号処理する。復号処理されたデータは、コントローラ４２でエラー訂正処理を実行した後に、ストリームデータに変換してホストインターフェース回路５４を通じてホスト機器に伝送する。
【００６３】
次いで、書き込み（Ｗｒｉｔｅ）モードで、ディスクドライブ装置は、ホストインターフェース回路５４を通じてホスト機器（図示せず）からデータを入力されて、コントローラ４２でエラー訂正用パリティシンボルを付加し、リード／ライトチャンネル回路４４によって記録チャンネルに適するように符号化処理した後、セクターパルスが発生する時点にプリアンプ４５によって増幅された記録電流で変換器１６（磁気ヘッド）の記録素子を通じてディスク１２に記録させる。
【００６４】
まず、本発明と関連した一般的な外乱抑制装置について説明する。
【００６５】
図３は、サーボ制御システムに適用される一般的な外乱観測器のブロック図である。図３を参照すると、一般的な外乱抑制装置は、減算器３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、サーボコントローラ３２０、合算器３３０Ａ、３３０Ｂ、プラント３４０、公称プラント逆モデリングツール３５０およびＱフィルタ３６０で構成される。一例として、プラント３４０は、ヘッド駆動システムになりうる。
【００６６】
上記の構成要素のうち、公称プラント逆モデリングツール３５０、Ｑフィルタ３６０、減算器３１０Ｃおよび合算器３３０Ｂを備えるブロックを外乱観測器１０００と称する。
【００６７】
そして、合算器３３０Ａ、３３０Ｂは、プラントに印加される外乱（ｄ）およびプラントに存在するノイズ（ｎ）を等価的に表示したものである。
【００６８】
例えば、ＨＤＤ装置などのディスクドライブ装置のような機械的回転体を備える動的システムでは、機械的外乱が支配的であり、これらは主に低周波領域に存在する。したがって、ディスクドライブ装置のサーボ制御システム設計時に開ループ伝達関数の利得を低周波で高く設計することが一般的である。低周波領域で開ループ伝達関数の利得を高めるためには、制御システムの全体利得を高めることが最も簡単な方法であるが、この場合、システムの安定度余裕が大きく減少する副作用が発生する。一方、外乱補償のために基本制御器以外に付加的な制御器を設計できるが、このような方法として広く知られたものが、外乱観測器（Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ  Ｏｂｓｅｒｖｅｒ）１０００である。
【００６９】
外乱観測器設計時の重要なパラメータは、システムの公称モデルと出力に使われるＱフィルタ３６０である。出力に使われるＱフィルタ３６０は、システムの相対次数による非因果（ｎｏｎ−ｃａｓｕａｌ）特性問題およびノイズ減少などを考慮して設計する。
【００７０】
外乱観測器の基本概念は、システムに加えた入力と実際発生した出力、そしてプラントが既知であるならば、システムで発生した外乱を逆に推定できるという論理から出発する。しかしながら、実際はプラントを完壁にモデリングできないことからノイズを完全に除去できない。したがって、システムに発生した外乱を誤差なしに推定することは、実質的に不可能である。さらに一般的な動的システムの公称モデルにおいて伝達関数の逆は非因果システムになるので、これを計算するためには相対次数（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｄｅｇｒｅｅ；公称モデル伝達関数の分母次数から分子次数を減算した次数）以上の次数を持つ、いわゆるＱフィルタをさらに使用しなければならない。
【００７１】
従来の典型的な外乱観測器は、上記のような制約条件を避けつつ可能なかぎり正確に外乱を推定するためにプラント公称モデルの相対次数以上の次数を持つ低周波通過フィルタを使用する。
【００７２】
図３の外乱観測器１０００で推定外乱d^（本実施形態では、便宜上、「ハット」をこのように示す。ただし、数式、図面は除く。）を数式１のように表現できる。
【００７３】
【数１】
2008047127.tif 000003
【００７４】
数式１において、Ｇｕd^は制御入力ｕから推定外乱d^までの伝達関数を示し、Ｇｄd^は実際入力外乱（ｄ）から推定外乱d^までの伝達関数を示す。また、Ｇｎd^は測定ノイズ（ｎ）から推定外乱d^までの伝達関数を示す。
【００７５】
ここで、公称モデルが実際のプラントと同じであると仮定する。Ｑ＝１の場合には数式２のような関係が成立する。
【００７６】
【数２】
2008047127.tif 000004
【００７７】
一方、Ｑ＝０の場合には数式３のような関係が成立する。
【００７８】
【数３】
2008047127.tif 000005
【００７９】
一般的な動的システムの場合、測定ノイズ（ｎ）は高周波帯域に存在し、機械的な外乱は低周波帯域に存在する。これによって、数式２と数式３でＱを低周波通過フィルタで設計すれば、機械的な外乱を推定する同時に測定ノイズを減少させることができる。
【００８０】
さらに、プラントモデリングにおいて一般的な低周波帯域ではかなり正確なモデリングができるため、数式２で低周波帯域の実際外乱を容易に推定できる。これにより、低周波通過フィルタを使用して該当帯域でのフィルタ利得が１になるように設計することによって、該当帯域の外乱を可能なかぎり正確に推定する一方高周波帯域のノイズも共に減少させることができる。
【００８１】
上記のような外乱観測器は、一般的に付加的な形態（ａｄｄ  ｏｎ  ｔｙｐｅ）で設計されて既存制御ループの性能を向上させる用途で使われる。
【００８２】
もし、既に設計されている基本制御ループが低周波帯域で十分に高い制御利得を持つように設計されており、外乱観測器で補償しようとする外乱が低周波と高周波帯域間の中間周波数帯域に存在する場合において、外乱観測器に固定された帯域の低周波通過フィルタを付加するならば、不要に低周波帯域の制御利得を増やす結果を招く。これは、システムの安定度マージンを非常に低減させるため、外乱観測器で補償可能な外乱の帯域幅も大きく制限される。
【００８３】
図３において実際に公称モデルの逆とＱフィルタ３６０を計算する部分は付加的制御器で構成されるために、これを等価の構造で再構成すれば図４のように示すことができる。図４は、図３に示す乱観測器の等価回路を示す説明図である。図４の等価回路は、減算器４１０Ａ、４１０Ｂ、加算器４１０Ｃ、４３０Ａ、Ｑフィルタ４６０および制御器４２０、４７０で具現される。ここで、制御器部分の等価伝達関数は数式４のように表現される。
【００８４】
【数４】
2008047127.tif 000006
【００８５】
ここで、Ｐｎは、公称プラントモデルの伝達関数であり、Ｑは、Ｑフィルタの伝達関数であり、Ｃは、コントローラの伝達関数である。
【００８６】
Ｑフィルタ３６０を一般的な低周波通過フィルタに設計する場合、フィルタの値が（１，０）となるための周波数は０Ｈｚとなり、この場合、ＤＣ利得は無限大になるために低周波外乱低減特性が良くなる。しかしながら、一般的な帰還制御器の設計時に感度伝達関数側面から見れば、低周波帯域の外乱抑圧特性を改善すれば高周波帯域の外乱特性犠牲が不回避になり、安定度余裕も劣化される。
【００８７】
図７は、固定された低周波数通過フィルタを持つ外乱観測器を利用する場合の制御ループでの感度伝達関数の特性を示す説明図であり、図８は、固定された低周波数通過フィルタを持つ外乱観測器を利用する場合の制御ループでの外乱感度伝達関数の特性を示す説明図である。ここで、図７は、Ｑフィルタ３６０を低周波通過フィルタに設定した場合の外乱観測器ＯＮ／ＯＦＦ状態での感度伝達関数を示しており、図８は、Ｑフィルタ３６０を低周波通過フィルタに設定した場合の外乱観測器ＯＮ／ＯＦＦ状態での外乱感度伝達関数を示している。
【００８８】
図７を参照すると、公称制御器が既に低周波外乱特性を十分に低減させている場合には、固定された周波数特性を持つ低周波通過フィルタを付加した外乱観測器を使用する場合に、低周波外乱特性の過度な抑圧で低周波特性が不要に劣化し、また安定度余裕が大きく低減して感度伝達関数が数ＫＨｚ帯域で過度に増幅しているということが確認できる。
【００８９】
そして、図８を参照すると、外乱感度伝達関数が必要以上に低周波帯域を抑制している一方、５００Ｈｚ以上の帯域では大きく改善されないということが確認できる。
【００９０】
本発明の実施形態では、例えば、図７、図８に示す上記のような短所を補完するために外乱観測器で利用されるＱフィルタ３６０として、固定された帯域幅を持つ低周波通過フィルタではなく、ドライブ装置の使用環境によって中心周波数、帯域幅、利得などのフィルタ特性を可変させることができる可変フィルタを使用する。
【００９１】
図５は、本発明の実施形態に係る適応的外乱抑制装置を示すブロック図である。図５を参照すると、本発明の実施形態に係る適応的外乱抑制装置は、減算器５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、サーボコントローラ５２０、合算器５３０Ａ、５３０Ｂ、プラント５４０、公称プラント逆モデリングツール５５０、可変フィルタ５６０、システムコントローラ５７０、ＲＯＭ素子５０およびＲＡＭ素子５２を備える。一例として、プラント５４０はヘッド駆動システムになりうる。
【００９２】
上記の構成要素のうち、公称プラント逆モデリングツール５５０、可変フィルタ５６０、合算器５３０Ｂおよび減算器５１０Ｃを備えるブロックを外乱観測器２０００と称する。また、サーボコントローラ５２０とシステムコントローラ５７０とは、図２のコントローラ４２に備えられた制御手段である。合算器５３０Ａ、５３０Ｂは、プラントに印加される外乱（ｄ）およびプラントに存在するノイズ（ｎ）を等価的に表示したものである。
【００９３】
本発明の実施形態に係る適応的外乱抑制装置は、多様なサーボ制御システムに適用できる。以下では、ディスクドライブ装置のサーボ制御システムへの適用例を説明するが、本発明に係る実施形態がこれに限定されないということは言うまでもない。
【００９４】
また、本発明の実施形態をディスクドライブ装置のサーボ制御システムに適用する場合には、制御対象になるプラント３４０はヘッド駆動システムになりうる。
【００９５】
サーボコントローラ５２０は、基準信号ｒとプラント５４０のサーボ出力信号（ｙ）との差に該当するエラー信号（ｅ）を入力して、位置、速度およびバイアス値を推定し、それぞれの位置、速度およびバイアス推定値を組み合わせ演算して制御入力信号（ｕ）を算出する。ディスクドライブ装置でエラー信号（ｅ）は、オントラックモードでの位置エラー信号になりうる。
【００９６】
一般的に、システムの実際プラント（Ｐ）の特性を正確に理解するのは事実上不可能なため、制御システム設計の便宜上、通常低次のモデルでプラントをモデリングする。このようなモデル（Ｐｎ）と実際プラント（Ｐ）との差は主に高周波帯域の不確実性に集中しており、低周波帯域の場合には両者間の差は無視することができる。したがって、実際プラント（Ｐ）とモデリングしたプラント（Ｐｎ）とが同じく、測定されたノイズ（ｎ）がないと仮定するとき、外乱（ｄ）は、制御入力信号（ｕ）と制御出力信号（ｙ）にモデリングしたプラントの逆（Ｐｎ−１）を乗算した値との差を合わせることで求めることができる。しかしながら、一般的に物理的システムは、伝達関数の分母の次数が分子の次数より大きい特性を持つために、モデリングしたプラントの逆を計算するためには、測定された出力をプラントモデル（Ｐｎ）の伝達関数の分母次数から分子次数を減算したほど微分せねばならない。ところが、実際システム上には高周波ノイズ（ｎ）が存在して、微分を通じてプラントの逆（Ｐｎ−１）を求めることはほとんど不可能である。これを解決するために可変フィルタ５６０を追加した。可変フィルタ５６０の伝達関数の分母次数から分子次数を減算した値の大きさをモデリングしたプラントの伝達関数の分母次数から分子次数を減算した値の大きさ以上に設計することによって微分を回避できる。可変フィルタ５６０は高次の帯域通過フィルタで設計し、使用環境によってシステムコントローラ５７０によって適応的に可変されるように設計する。
【００９７】
このような方法で公称プラント逆モデリングツール５５０（Ｐｎ−１）および可変フィルタ５６０を設計する。
【００９８】
図５の可変フィルタ５６０として利用された帯域通過フィルタの周波数応答特性は、例えば、図９のように示すことができる。図９は、本発明の実施形態に係る外乱観測器に適用される可変フィルタの伝達関数特性の一例を示す説明図である。特に、本発明の実施形態では外乱観測器２０００設計時に可変フィルタ５６０による通過帯域で、実際の外乱がそのまま推定外乱に反映されるように設計する範疇から外れて、外乱観測器２０００を備える全体サーボループの特性を外乱低減性能および安定マージン観点で最適化できるように可変フィルタ５６０のパラメータを可変させる。
【００９９】
可変フィルタ５６０の伝達関数Ｑは、数式５のように表現される。
【０１００】
【数５】
2008047127.tif 000007
【０１０１】
ここで、ｇはＱフィルタの利得を表し、ｐ１，…，ｐｎは極点値を表し、ｚ１，…，ｚｍは零点値を表す。
【０１０２】
上記で、極点、零点および利得は、外部外乱が大きく作用する領域で帯域通過特性を持ち、また安定度マージンを確保するように決定することができる。
【０１０３】
システムコントローラ５７０は、可変フィルタ５７０の極点、零点および利得を決定するパラメータを外乱周波数成分によって次のように可変させる。
【０１０４】
ＲＯＭ素子５０またはディスク１２のシステムシリンダー領域に、外乱の周波数帯域別にシステムの安定度を低下させずに外乱を効果的に抑えるためのサーボ制御ループの感度伝達関数および外乱感度伝達関数特性を持つように、可変フィルタ５６０の極点、零点および利得を決定するパラメータ値を選定してルックアップテーブル形態に保存する。外乱周波数に対応する可変フィルタ５６０の特性を決定する最適のパラメータ値は、システム設計過程で実験的に求めることができる。
【０１０５】
システムコントローラ５７０は、外乱周波数帯域別に可変フィルタ５６０を最適化させるためのパラメータ値が設定されたルックアップテーブルを利用して、次のように可変フィルタ５６０の特性を可変させる。
【０１０６】
まず、システムコントローラ５７０は、システムに加わる外乱の周波数成分を分析する。システムコントローラ５７０で外乱周波数成分を検出する方法について２つの例を提示する。
【０１０７】
[外乱周波数成分を検出する方法の第１の例]
外乱観測器２０００をディセーブルさせた状態でプラント５４０から出力されるサーボ信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定する。ここで、プラントがディスクドライブ装置のヘッド駆動システムである場合には、サーボ信号は一例として位置エラー信号になる。
【０１０８】
[外乱周波数成分を検出する方法の第２の例]
外乱観測器２０００の周波数帯域を広域に設定した状態で、外乱観測器２０００で推定された外乱信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定する。
【０１０９】
システムコントローラ５７０で上記のように外乱の周波数成分を分析した後に、分析された外乱周波数成分に対応する可変フィルタ５６０を最適化させるパラメータ値をルックアップテーブルから探し出す。
【０１１０】
システムコントローラ５７０は、上記のように探し出したパラメータ値で外乱観測器２０００の可変フィルタ５６０に設定されているパラメータ値を更新することによって、ドライブ装置の使用環境によってシステムの安定度を低下させずに外乱を効果的に抑えられる。
【０１１１】
次いで、図６のフローチャートを参照して本発明による適応的外乱抑制方法について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る適応的外乱抑制方法のフローチャートである。
【０１１２】
外乱観測器が適用されたシステムは、外乱観測器の最適化実行条件が発生するかどうかを判断する（Ｓ６１０）。外乱観測器の最適化実行条件は一例であり、システムが初期化される条件に設定できる。もちろん、システムがアイドル（ｉｄｌｅ）状態で一定時間が経過する条件で設定してもよい。
【０１１３】
Ｓ６１０の判断結果、外乱観測器最適化実行条件が発生した場合にはシステムに印加された外乱の周波数成分を分析する（Ｓ６２０）。
【０１１４】
一例として、外乱の周波数成分分析は、外乱観測器をＯＦＦにした状態で制御信号に応答して出力されるサーボ信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換されたサーボ信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定する。制御対象がディスクドライブ装置のヘッド駆動システムである場合には、サーボ信号は一例として位置エラー信号になる。他の例として、外乱観測器の周波数帯域を広域に設定した状態で外乱観測器で推定された外乱信号を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換された推定された外乱信号の大きさが最大となる周波数成分を外乱の周波数成分と推定する。
【０１１５】
Ｓ６２０で検出された外乱周波数成分に対応して、外乱観測器の特性を最適化させるパラメータ値を決定する（Ｓ６３０）。ここで、外乱観測器を最適化させるパラメータは、具体的に外乱観測器に含まれた可変フィルタ伝達関数の極点、零点および利得を決定するパラメータになりうる。これらパラメータ値は、外乱周波数帯域別に可変フィルタを最適化させるためのパラメータ値が設定されたルックアップテーブルから求めることができる。
【０１１６】
Ｓ６３０で求めた外乱観測器を最適化させるためのパラメータ値を外乱観測器に適用して、外乱観測器を最適化させる（Ｓ６４０）。すなわち、検出された外乱周波数成分に対応して求めたパラメータ値で、外乱観測器を構成する可変フィルタの極点、零点および利得を決定するパラメータを更新する。
【０１１７】
上記のような方法により、ユーザ環境でシステムが最適の制御性能を発揮できるように、外乱観測器を構成する可変フィルタの特性を決定することができる。
【０１１８】
例えば、外部加振によりシステムコントローラ５７０で２００〜３００Ｈｚの外乱が大きく検出されたと仮定する。このような場合に、図９のような特性を持つようにルックアップテーブルを利用して可変フィルタの極点、零点および利得を可変させるパラメータ値を決定すれば、例えば、図１０に示すような感度伝達関数および図１１に示すような外乱感度伝達関数を得ることができる。ここで、図１０は、本発明の実施形態に係る可変フィルタを持つ外乱観測器を利用する場合の制御ループにおける感度伝達関数の特性を示す説明図である。また、図１１は、本発明の実施形態に係る可変フィルタを持つ外乱観測器を利用する場合の制御ループにおける外乱感度伝達関数の特性を示す説明図である。
【０１１９】
図７と図１０とを比較すると、本発明の実施形態に係る制御器が安定度マージンを十分に確保して、感度伝達関数に不要な増幅が現れないということが確認できる。一方、図８と図１１とを比較すると、本発明の実施形態に係る制御器が数百Ｈｚ帯域での外乱抑制性能に優れているということが確認できる。
【０１２０】
表１に、外乱観測器に固定された低域通過フィルタを適用した既存技術、および本発明の実施形態のように、外乱観測器に極点、零点および利得が使用環境によって変わる可変フィルタを適用した場合の外乱抑制性能および安定度余裕を表した。
【０１２１】
【表１】
2008047127.tif 000008
【０１２２】
ここで、ＤＳＦは外乱感度関数の３００Ｈｚでの値であり、ＧＭは利得余裕値であり、ＰＭは位相余裕値であり、ＳＰＬは感度伝達関数の最大値であり、ＳＰＨは１次共振周波数以後の高周波領域で感度伝達関数の最大値を表す。
【０１２３】
一方、既存の制御器構造に偏向力推定器のような補償器が使われているならば、既存の技術を使用する場合には二つの制御器間の相互干渉によりシステムが不安定になる恐れがある。これに対して、本発明の実施形態では、追加的外乱抑制が必要な領域のみを適切に調整することによって、二つの制御器間の相互干渉による問題を回避することができる。
【０１２４】
また、近年、ディスクドライブ装置システムは、以前の家庭向けまたはオフィス向けのデスクトップコンピュータの補助記憶装置だけでなく、複数のディスクドライブ装置を積層してＮＡＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｔｔａｃｈｅｄ  Ｓｔｏｒａｇｅ）などの記憶装置サーバ形態に使われるか、ＤＶＲ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）、セットトップボックス、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ）のようなＡＶ機器の補助記憶装置にも広く用いられている。上記のような多様なディスクドライブ装置の使用環境は、ディスクドライブ装置の顧客の必要に応じて多様な要求仕様に現れる。すなわち、ＮＡＳの場合、数百Ｈｚ〜１ＫＨｚの広域に対して強い外部振動抑制特性を要求できる。これに比べて、デスクトップコンピュータやＤＶＲのように、光ディスクドライブ装置や電源供給装置などの振動によってディスクドライブ装置が加振される場合には、３００Ｈｚ未満の周波数帯域に対して特定周波数で強い外部振動抑制特性を要求する場合もある。したがって、これら要件をいずれも満足させることは非常に難しくなる。
【０１２５】
これに対して、本発明の実施形態では、外乱観測器に適用されるＱフィルタを可変帯域通過フィルタに設計することによって、多様なユーザのニーズを満たすことができる。
【０１２６】
図１２は、本発明の実施形態に係る相異なる外乱周波数（２００Ｈｚまたは７００Ｈｚ）に対応して、外乱観測器の可変フィルタのパラメータを最適化させた場合におけるそれぞれの外乱感度伝達関数の特性を示す説明図である。図１２には、本発明の実施形態に係る選択的帯域通過特性を持つ可変フィルタを使用する場合に、２つの外乱周波数に可変フィルタのパラメータを最適化させた場合の外乱感度伝達関数を図示した。図１２では、本発明の実施形態が該当周波数の外乱を効果的に抑制できることが示されている。
【０１２７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２８】
例えば、本発明の実施形態は、ＨＤＤ装置を含む各種ディスクドライブ装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、多様なデータ処理システムに適用でき、一例としてＨＤＤに適用する場合には、システムの安定度低下を最小化させつつ効果的に外乱を補償してサーボ制御性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施形態に係るＨＤＤ装置のＨＤＡを示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＨＤＤ装置を制御する電気システムを示す説明図である。
【図３】サーボ制御システムに適用される一般的な外乱観測器のブロック図である。
【図４】図３に示す乱観測器の等価回路を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る適応的外乱抑制装置を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係る適応的外乱抑制方法のフローチャートである。
【図７】固定された低周波数通過フィルタを持つ外乱観測器を利用する場合の制御ループでの感度伝達関数の特性を示す説明図である。
【図８】固定された低周波数通過フィルタを持つ外乱観測器を利用する場合の制御ループでの外乱感度伝達関数の特性を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態に係る外乱観測器に適用される可変フィルタの伝達関数特性の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る可変フィルタを持つ外乱観測器を利用する場合の制御ループにおける感度伝達関数の特性を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る可変フィルタを持つ外乱観測器を利用する場合の制御ループにおける外乱感度伝達関数の特性を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る相異なる外乱周波数（２００Ｈｚまたは７００Ｈｚ）に対応して、外乱観測器の可変フィルタのパラメータを最適化させた場合におけるそれぞれの外乱感度伝達関数の特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０    ＨＤＡ
１２    ディスク
１４    スピンドルモータ
１６    変換器
２０    スライダー
２２    ＨＧＡ
２４    アクチュエータアーム
２６    ボイスコイル
２８    マグネチックアセンブリー
３０    ＶＣＭ
３２    ベアリングアセンブリー
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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