(57)【要約】【課題】ＣＰＵに対する過大な演算負荷を招くことなく、外部の環境変化に応じて変化する飽和特性を有するアクチュエータの制御を確実に行なうヘッド位置決め制御を実現したディスクドライブを提供することにある。【解決手段】フィードバック制御部３０とフィードフォワード制御部３４とを組み合わせたヘッド位置決め制御システムが開示されている。当該システムは、最大シーク動作時に、飽和値推定部３５によりアクチュエータ３３０の飽和値を推定して、フィードフォワード制御部３４の可変リミッタ３６０にセットする。【選択図】    図１
2005025852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク媒体の半径方向にヘッドを移動させるアクチュエータ機構と、
前記アクチュエータ機構を制御して、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の目標位置に位置決めするヘッド位置決め制御手段とを具備し、
前記ヘッド位置決め制御手段は、
前記ヘッドを前記ディスク媒体上の最大移動距離に相当する範囲を移動させる最大シーク動作を実行させたときに、前記アクチュエータ機構の飽和値を算出する飽和値推定手段と、
当該飽和値推定手段により算出された飽和値を格納するメモリ手段と、
前記ヘッドを前記ディスク媒体上の目標位置に位置決めするときに、前記メモリ手段に格納された前記飽和値を入力してフィードフォワード補償値を算出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補償値を入力するフィードバック制御により、前記飽和値に基づいた制御操作量を算出して前記アクチュエータ機構を制御する位置決め制御手段と
を有することを特徴とするディスク記憶装置。
【請求項２】
前記ヘッド位置決め制御手段は、前記アクチュエータ機構の動作状態を検出する検出手段を含み、
前記飽和値推定手段は、前記最大シーク動作に従って前記検出手段により検出された前記アクチュエータ機構の動作状態から加速度値を算出し、当該加速度値に従って前記飽和値を算出するオブザーバであ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３】
前記ヘッド位置決め制御手段は、前記アクチュエータ機構の動作に応じた前記ヘッドの位置を検出する位置検出手段を含み、
前記飽和値推定手段は、前記最大シーク動作に従って前記位置検出手段から出力される位置情報に基づいて前記飽和値を算出するオブザーバであ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】
前記フィードフォワード制御手段は、前記目標位置と制御対象モデルの位置との誤差に基づいて前記フィードフォワード補償値に相当するフィードフォワード制御操作量を算出するモデル追従制御段と、
前記飽和値推定手段から出力される前記飽和値をセットし、当該飽和値に基づいて前記フィードフォワード制御操作量を制限して前記制御対象モデルに出力する可変リミッタ手段とを具備した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】
前記飽和値推定手段は、前記最大シーク動作に従って、前記アクチュエータ機構の飽和特性の最大飽和値または最小飽和値である前記飽和値を算出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
【請求項６】
前記飽和値推定手段は、非リード／ライト動作時に、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の最外周領域から最内周領域まで移動させる最大シーク動作、またはその逆方向へ移動させる最大シーク動作に従って前記飽和値を算出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
【請求項７】
前記ヘッド位置決め制御手段は、温度変化に従って、非リード／ライト動作時に、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の最外周領域から最内周領域まで移動させる最大シーク動作、またはその逆方向へ移動させる最大シーク動作を実行する手段を含み、
前記飽和値推定手段は、当該温度変化に伴なう前記最大シーク動作に従って前記飽和値を算出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のディスク記憶装置。
【請求項８】
前記ヘッド位置決め制御手段は、前記アクチュエータ機構に含まれるモータの加速度を検出する加速度センサを含み、
前記飽和値推定手段は、前記最大シーク動作に従って前記加速度センサにより検出された加速度値に従って前記飽和値を算出す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９】
ディスク媒体上にデータを記録又は再生するヘッド、及び当該ヘッドを搭載して前記ディスク媒体上の半径方向にヘッドを移動させるアクチュエータ機構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、
非リード／ライト動作時に、前記アクチュエータ機構を制御して、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の最大移動距離に相当する範囲を移動させる最大シーク動作を実行するステップと、
前記最大シーク動作に従って、前記アクチュエータ機構の飽和値を算出するステップと、
前記飽和値をメモリに格納するステップと、
前記ヘッドを前記ディスク媒体上の目標位置に位置決めするときに、前記メモリに格納された前記飽和値を入力してフィードフォワード補償値を算出するフィードフォワード制御、及び当該フィードフォワード補償値を入力するフィードバック制御を実行して前記アクチュエータ機構を制御するステップと
を有する手順を実行することを特徴とするヘッド位置決め制御方法。
【請求項１０】
前記飽和値を算出するステップは、
前記最大シーク動作に従った前記アクチュエータ機構の動作状態から加速度値を算出し、当該加速度値に従って前記飽和値を算出す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】
前記飽和値を算出するステップは、
前記最大シーク動作に伴なう前記ヘッドの位置を示す位置情報に基づいて前記飽和値を算出す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】
前記飽和値を算出するステップは、
前記最大シーク動作に従って、前記アクチュエータ機構の飽和特性の最大飽和値または最小飽和値である前記飽和値を算出す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１３】
前記最大シーク動作を実行するステップは、
前記ヘッドを前記ディスク媒体上の最外周領域から最内周領域まで移動させる最大シーク動作、またはその逆方向へ移動させる最大シーク動作を実行す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】
前記最大シーク動作を実行するステップは、
前記ディスク記憶装置の周囲または内部の温度変化に従って、非リード／ライト動作時に、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の最外周領域から最内周領域まで移動させる最大シーク動作、またはその逆方向へ移動させる最大シーク動作を実行す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。
【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に関し、特に、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせた制御方式を採用したヘッド位置決め制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、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と呼ぶ）には、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を含むアクチュエータを制御することにより、ヘッドをディスク媒体（以下単にディスクと呼ぶ）上の目標位置に位置決めするためのヘッド位置決め制御システムが組み込まれている。
【０００３】
ところで、アクチュエータのＶＣＭなどのモータは、その構造上等の理由から、無限の大きさのトルクを出力することは不可能である。即ち、ヘッド位置決め制御システムでの制御対象（プラント）であるアクチュエータ（狭義にはＶＣＭ）には、出力に限界（飽和）が存在する。
【０００４】
従来のシステムでは、制御対象の飽和値を固定値と想定し、当該固定飽和値を用いたリミッタが、コントローラに組み込まれている。具体的には、当該リミッタは、ＶＣＭを駆動制御するＶＣＭドライバに組み込まれている。このリミッタを組み込むことにより、システムが過大な制御操作量（制御対象に対する制御入力値）を制御対象に出力したときに、当該制御対象が破壊されるような事態を回避する設計がなされている。
【０００５】
実際の設計では、リミッタの仕様である固定リミッタ値（固定飽和値）を決定する場合に、アクチュエータを駆動するときの電流量の最大値及び最小値を実機で測定する事が成されている。また、同一構造の複数のアクチュエータを使用して、それぞれの測定結果の平均値を用いて算出して、固定リミッタ値の決定が行なわれている。
【０００６】
しかし、飽和値は、温度や電圧などの環境条件により変化することが確認されている。従来は、安全上の問題などから、最も飽和の起こりやすい悪条件での飽和値を用いて、リミッタの設計がなされている。このため、飽和値が環境条件により大きく変化することを想定した場合には、相対的に低めのリミッタを設ける設計がなされる。従って、通常の環境条件においても、アクチュエータの出力性能の最大値まで活用できないという問題が発生する。
【０００７】
また、前述のアクチュエータのように、飽和特性を有する制御対象を制御するシステムが、積分要素を持つフィードバック制御系から構成されている場合には、以下のような問題が発生する。即ち、制御操作量（制御入力値）の制限が原因となり、時間経過に応じて制御対象の制御量（ディスクドライブではヘッドの位置）が大きくオーバーシュートしたり、振動的になったりするワインドアップ（ｗｉｎｄｕｐ）現象を生じ易くなる。
【０００８】
このワインドアップ現象を抑制する制御方法として、主としてリミッタへの入力が飽和値を越えたら積分をリセットさせる方法と、リミッタへの入力と出力の偏差をフィードバックして積分入力を０に収束させる方法が周知である。
【０００９】
これに対して、温度・電圧・湿度変化など外部の環境変化に応じて変化するアクチェータの飽和特性を推定する方法と、後者の方法とを組み合わせた制御系が有効である（例えば、特許文献１を参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１９５１０２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の先行技術文献に開示されている制御方法では、制御対象より得られた環境情報に基づいて、飽和値推定機能から飽和特性の最大値及び最小値を推定するという演算動作を制御サンプルごとに毎回行う必要がある。このため、ディスクドライブのヘッド位置決め制御システムのメイン要素であるＣＰＵに必要な演算処理量及び演算速度が大きくなり、演算処理能力の高いＣＰＵが要求されるなどの問題がある。
【００１２】
ＣＰＵに対する負荷を軽減するために、外部の環境変化と飽和特性との関係を予め計算して、この計算結果をテーブル情報として格納することにより、飽和値算出のためのＣＰＵの演算処理量を低減する方法も考えられる。しかし、この方法では、テーブル情報を格納する大容量のメモリが必要となったり、またテーブル情報を求めるための煩雑な作業が要求される。また特に、同一のアクチュエータであっても、個体差が存在する場合があり、固定的なテーブル情報ではこれに対処することができないなどの問題がある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、ＣＰＵに対する過大な負荷を招くことなく、外部の環境変化に応じて変化する飽和特性を有するアクチュエータの制御を確実に行なうヘッド位置決め制御を実現したディスクドライブを提供することにある。
【００１４】
【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とフィードフォワード制御系とを組み合わせたヘッド位置決め制御システムにおいて、最大シーク動作時に、制御対象であるアクチュエータの飽和値を推定して、外部の環境変化に応じて変化する飽和特性に適応するアクチュエータの制御を実現した当該システムを有するディスクドライブに関する。
【００１５】
本発明の観点に従ったディスクドライブは、ディスク媒体の半径方向にヘッドを移動させるアクチュエータ機構と、前記アクチュエータ機構を制御して、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の目標位置に位置決めするヘッド位置決め制御手段とを具備し、前記ヘッド位置決め制御手段は、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の最大移動距離に相当する範囲を移動させる最大シーク動作を実行させたときに、前記アクチュエータ機構の飽和値を算出する飽和値推定手段と、当該飽和値推定手段により算出された飽和値を格納するメモリ手段と、前記ヘッドを前記ディスク媒体上の目標位置に位置決めするときに、前記メモリ手段に格納された前記飽和値を入力してフィードフォワード補償値を算出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補償値を入力するフィードバック制御により、前記飽和値に基づいた制御操作量を算出して前記アクチュエータ機構を制御する位置決め制御手段とを備えたものである。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１は、本実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの概念的構成を示すブロック図であり、図２は同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である。
【００１８】
（ディスクドライブの構成）
ディスクドライブは、図２に示すように、磁気記録媒体であるディスク１と、ディスク１に対してデータのリード／ライト動作を行なうための磁気ヘッド（以下単にヘッドと呼ぶ）２とを有する。ディスク１は、スピンドルモータ（ＳＰＭ）３により回転される。
【００１９】
ヘッド２は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５を含むアクチュエータ４に搭載されている。ＶＣＭ５は、モータドライバＩＣ６に含まれるＶＣＭドライバ６０により駆動電流が供給される。モータドライバＩＣ６は、ＶＣＭドライバ６０と共にＳＰＭドライバ６１を含み、ＣＰＵ１０により制御される。
【００２０】
ここで、ヘッド２は、リード動作を実行するためのリードヘッドと、ライト動作を実行するライトヘッドとがスライダ上に実装された構造である。アクチュエータ４は、後述するように、ＣＰＵ１０をメイン要素とするヘッド位置決め制御システムにより駆動制御されて、ヘッド２をディスク１上の目標位置まで移動させる。
【００２１】
さらに、ディスクドライブは、プリアンプ回路７と、Ｒ／Ｗチャネル８と、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）９と、ＣＰＵ１０と、メモリ１１とを有する回路系を備えている。
【００２２】
プリアンプ回路７は、リードヘッドから出力されるリード信号を増幅するリードアンプ及びライトアンプを有する。ライトアンプは、Ｒ／Ｗチャネル８から出力されるライトデータ信号をライト電流信号に変換して、ライトヘッドに送出する。Ｒ／Ｗチャネル８は、リード／ライトデータ信号（サーボデータ信号を含む）を処理する信号処理用ＩＣである。
【００２３】
ＨＤＣ９は、ドライブとホストシステム２０（例えばパーソナルコンピュータやディジタル機器）とのインターフェース機能を有する。具体的には、ＨＤＣ９は、バッファメモリ９０を管理して、ディスク１とホストシステム２０間のリード／ライトデータの転送制御を実行する。バッファメモリ９０は、リード／ライトデータを一時的に格納するＤＲＡＭである。
【００２４】
ＣＰＵ１０は、ドライブのメイン制御装置であり、ヘッド位置決め制御システムのメイン構成要素である。メモリ１１は、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１１０以外に、ＲＡＭ及びＲＯＭなどを含み、ＣＰＵ１０の制御に必要な各種データ及びプログラムを保存する。
【００２５】
更に、ディスクドライブは、温度センサ１２及び加速度センサ１３を有する。温度センサ１２は、ドライブ内の温度を検出し、当該温度値をＣＰＵ１０に出力する。また、加速度センサ１３は、ＶＣＭ５の駆動によるアクチュエータ４の加速度を検出し、当該加速度値をＣＰＵ１０に出力する。
【００２６】
（ヘッド位置決め制御システム）
本実施形態のヘッド位置決め制御システムは、フィードバック制御系とフィードフォワード制御系とを組み合わせた制御系（２自由度制御系）である。当該システムは、ディスクドライブに組み込まれて、主としてＣＰＵ１０及びＲ／Ｗチャネル８により実現される。
【００２７】
本システムは、制御対象３１として、飽和特性を有するアクチュエータ４（実際にはＶＣＭ５）を想定し、当該アクチュエータ４を駆動制御してヘッド２を目標位置５００に位置決めする。ここで、制御対象３１としては、狭義の制御対象（プラント）３３０であるアクチュエータ４（ＶＣＭ５）以外に、制御入力（制御操作量）を制限するリミッタ３２０を含む。当該リミッタ３２０は、実際にはＶＣＭドライバ６０に組み込まれている。
【００２８】
本システムは、図１に示すように、大別して、フィードバック制御部３０と、内部に可変リミッタ３６０を有するフィードフォワード制御部３４と、飽和値推定部３５の各ブロックから構成されている。
【００２９】
フィードバック制御部３０は、フィードバック・コントローラ（ＦＢコントローラと表記する）３００と、加算器３１０とを含む。ＦＢコントローラ３００は、位置センサ３２により検出されたヘッドの位置情報４００と、後述するモデル位置情報４１０との誤差を解消するための制御操作量４２０を算出する。加算器３１０は、当該制御操作量４２０と、フィードフォワード・コントローラ（ＦＦコントローラと表記する）３５０により算出されるフィードフォワード制御操作量（以下ＦＦ補償値と表記する）４４０とを加算した制御操作量４３０を制御対象３１に出力する。
【００３０】
位置センサ３２は、具体的にはＲ／Ｗチャネル８に含まれる位置検出部であり、プラント３３０の動作状態からヘッド２の位置を示す位置情報４００を算出する。加算器３３は、位置情報４００と、フィードフォワード制御部３４から出力されるモデル位置情報４１０との誤差を算出する。
【００３１】
フィードフォワード制御部３４は、目標位置５００を入力する加算器３４０と、ＦＦコントローラ３５０と、可変リミッタ３６０と、制御対象モデル３７０とを有する。制御対象モデル３７０は、制御対象３１に含まれるプラント３３０の数学的モデルである。加算器３４０は、当該モデル３７０から得られるモデル位置情報４１０と、実際でのプラント３３０の目標位置５００との誤差を算出する。
【００３２】
ＦＦコントローラ３５０は、目標位置５００とモデル位置４１０との誤差を解消するためのＦＦ補償値４４０を算出する。可変リミッタ３６０は、当該ＦＦ補償値４４０である制御操作量を、制御対象３１のアクチュエータ３３０が有する飽和特性と同じ制限処理を実行して、制御対象モデル３７０に出力する。
【００３３】
ここで、フィードフォワード制御部３４では、制御対象モデル３７０はフィードバック制御量である。即ち、フィードフォワード制御部３４では、制御対象３１とは独立して、制御対象モデル位置４１０が目標位置５００と同じになるようにフィードバック制御を実行して、これをＦＦ補償値４４０（ＦＦ制御操作量）として制御対象３１に入力していることになる。
【００３４】
飽和値推定部３５は、メモリ３８０と、オブザーバ３９０とを有する。オブザーバ３９０は、プラント３３０の逆モデルとなる数学的モデルで構成されており、センサ３２により検出された位置情報４００からプラント３３０の飽和値を算出する。即ち、位置情報４００には、プラント３３０の飽和値が含まれていると想定できる。オブザーバ３９０は、当該位置情報４００から加速度値を計算して、当該加速度値からプラント３３０の飽和値を推定する。ここで、飽和値は、飽和上界値４５０と、飽和下界値４６０とを含み、メモリ３８０に格納される。
【００３５】
（ヘッド位置決め制御の手順）
以下図１と図２以外に、図３のフローチャートを参照して、本実施形態のヘッド位置決め制御の手順を説明する。
【００３６】
まず、ディスクドライブに電源が投入されると、ＣＰＵ１０は、通常のランプロード動作（パーキング動作）を実行して、ヘッド２をディスク１の外側に設けられているランプ部材（パーキングランプ）まで移動させる（ステップＳ１）。ランプロード動作は、非リード／ライト動作時に、ヘッド２をディスク１上から退避させるための動作である。
【００３７】
次に、ＣＰＵ１０は、リード／ライト動作時のシーク動作の前に、最初のシーク動作（ファーストシークとも呼ばれている）を実行する（ステップＳ２のＹＥＳ，Ｓ３）。最初のシーク動作は、ヘッド２をディスク１の外側の位置（ランプ部材）から最内周位置まで移動させて、ヘッド２のディスク１上における浮上姿勢を安定化させる。
【００３８】
最初のシーク動作は、ヘッド２がディスク１上の最外周から最内周まで移動する最大距離のシーク（最大シーク動作と表記することがある）であるため、ＣＰＵ１０（ＦＢコントローラ３００）が算出する制御操作量４２０は、シーク動作の中でも最大値となる。即ち、アクチュエータに含まれるＶＣＭ５（プラント３３０）には、最大電流が供給される。
【００３９】
ここで、ＣＰＵ１０（ＦＢコントローラ３００）は、最大シーク動作時には、アクチュエータ（ＶＣＭ５）の有する飽和特性を超えた制御操作量を算出する可能性がある。このため、図１に示すように、制御対象３１には、当該飽和値を考慮して、制御操作量（制御入力値）を制限するためのリミッタ３２０が設けられている。
【００４０】
本実施形態のシステム（ＣＰＵ１０）では、飽和値推定部３５は、オブザーバ３９０により、当該ファーストシーク時に、センサ３２（Ｒ／Ｗチャネル８）から得られる位置情報４００（ヘッド２の現在位置）を使用して、当該飽和値を算出する（ステップＳ４）。具体的には、オブザーバ３９０は、プラント３３０の逆モデルとなる数学的モデルで構成されており、センサ３２により検出された位置情報４００を使用して、最大シーク動作時にプラント３３０に入力される制御操作量を推定する。
【００４１】
飽和値推定部３５は、オブザーバ３９０により算出された飽和値に含まれる飽和上界値４５０及び飽和下界値４６０を、メモリ３８０に格納する（ステップＳ５）。最大シーク動作の完了後に、飽和値推定部３５による飽和値の推定処理は終了となる。そして、フィードフォワード制御部３４は、メモリ３８０に保存された飽和上界値４５０及び飽和下界値４６０を含む飽和値を、可変リミッタ３６０にセットする。なお、可変リミッタ３６０の初期値は、飽和値推定時には影響を与えないように、十分大きな値が設定されている。これは、制御対象３３０の飽和値を正確に推定するためである。
【００４２】
以上の手順により、例えば電源投入直後のファーストシーク時に、制御対象３３０であるアクチュエータ（ＶＣＭ５）の飽和値（４５０，４６０）を推定して、フィードフォワード制御部３４の可変リミッタ３６０にセットする。この処理後に、図１に示すＦＢ制御系３０及びＦＦ制御系３４を組み合わせたシステムによる通常のヘッド位置決め制御の動作に移行する（ステップＳ６，Ｓ７）。
【００４３】
即ち、ＦＦコントローラ３５０は、目標位置５００とモデル位置４１０との誤差を解消するためのＦＦ補償値４４０を算出する。目標位置５００とは、ディスク１上でリード／ライト対象の目標トラック位置であり、ヘッド２を位置決めすべき位置である。
【００４４】
可変リミッタ３６０は、前述したように、飽和値推定部３５から設定された飽和値に基づいて、当該ＦＦ補償値４４０である制御操作量を、制御対象３１のアクチュエータ３３０が有する飽和特性と同じ制限処理を実行して、制御対象モデル３７０に出力する。
【００４５】
フィードバック制御部３０では、ＦＢコントローラ３００は、加算器３３から出力される制御対象３３０の位置情報４００とモデル位置情報４１０との誤差を入力し、制御操作量４２０を算出する。フィードバック制御部３０は、当該制御操作量４２０とＦＦ制御操作量４４０とを加算した結果４３０を、制御対象３１に出力して制御する。このようなシステムであれば、外乱やモデル化誤差が存在した場合にも、正確に理想的なモデル（３７０）の動きに追従するよう制御できる。
【００４６】
以上要するに本実施形態によれば、フィードフォワード制御部３４及びフィードバック制御部３０を組み合わせたシステムにおいて、ファーストシークなどの最大シーク動作時に、制御対象であるアクチュエータの飽和値を算出する。従って、制御サンプル毎に飽和値を算出する方法に対して、最大シーク動作を実行する特定時に算出する方法であるため、ＣＰＵ１０が飽和値を算出するための演算負荷の低減化を図ることができる。
【００４７】
さらに、フィードフォワード制御部３４の可変リミッタに算出した飽和値をセットすることにより、フィードフォワード制御部３４により、アクチュエータの飽和特性の変化に応じた補償機能を実現できるため、従来のワインドアップ現象を起こさずに、アクチェータの持つ能力を限界まで有効に活用できる。
【００４８】
また、フィードフォワード制御部３４が可変リミッタを有するため、フィードバック制御部３０とは独立して設計することが可能であり、かつワインドアップ現象の起こらない、もしくは起こりにくいフィードフォワード制御部３４の設計が容易となる。
【００４９】
（飽和値推定方法の変形例）
図４は、本実施形態の飽和値推定部３５による飽和値推定方法の変形例を示すフローチャートである。
【００５０】
近年、ディスクドライブは、例えば自動車に搭載されるディジタル機器の記憶装置として使用されることがある。このような使用環境では、特に、外気の温度変化に伴なってディスクドライブの周囲温度も急激に変化することがある。このため、温度変化に伴なって、ドライブ内のアクチュエータの飽和特性も大きく変化する可能性がある。
【００５１】
本変形例は、温度変化に伴なうアクチュエータの飽和特性の変化に応じて、ヘッド位置決め制御システムの可変リミッタ３６０の設定を更新するための方法である。以下、図４のフローチャートを参照して、具体的手順を説明する。
【００５２】
まず、図２に示すように、ＣＰＵ１０は、ドライブ内に設けられた温度センサ１２から温度検出値を所定の間隔で入力することにより、温度変化を監視している（ステップＳ１１）。ＣＰＵ１０は、アクチュエータの飽和特性の変化に影響する程度の温度変化が発生していると判定すると、前述の飽和値推定処理を実行する（ステップＳ１２のＹＥＳ）。
【００５３】
ここで、ＣＰＵ１０は、非リード／ライト動作時に、ヘッド２をディスク１上の最外周から最内周へのシーク動作、または最内周から最外周へのシーク動作である最大シーク動作を実行する（ステップＳ１３）。この最大シーク動作時に、飽和値推定部３５は、オブザーバ３９０により、センサ３２から得られる位置情報４００を使用して、当該飽和値を算出する（ステップＳ１４）。
【００５４】
飽和値推定部３５は、オブザーバ３９０により算出された飽和値に含まれる飽和上界値４５０及び飽和下界値４６０を、メモリ３８０に格納する（ステップＳ１５）。そして、フィードフォワード制御部３４は、メモリ３８０に保存された飽和上界値４５０及び飽和下界値４６０を含む飽和値を、可変リミッタ３６０にセットする。即ち、可変リミッタ３６０の設定値は、制御対象３３０の飽和特性の変化に応じて更新される。
【００５５】
以上のような本変形例の手順により、温度変化の検出に伴なう最大シーク動作時に、制御対象３３０であるアクチュエータ（ＶＣＭ５）の飽和値（４５０，４６０）を推定して、フィードフォワード制御部３４の可変リミッタ３６０にセットする。この処理後に、図１に示すＦＢ制御系３０及びＦＦ制御系３４を組み合わせたシステムによる通常のヘッド位置決め制御の動作に移行する（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００５６】
ここで、一般的に、温度変化などの環境変化は、それほど急激に起こるものではなく、徐々に変化していく。従って、本変形例では、ＣＰＵ１０は、温度センサ１２からの温度検出値に従った境界条件を使用して、アクチュエータの飽和特性の変化を判定する。これにより、ＣＰＵ１０は、所定のサンプリング毎に飽和値の更新を行なう必要がなく、温度変化に伴なって適宜に飽和上界値及び飽和下界値を算出して更新する。従って、ＣＰＵ１０の演算負荷を低減し、消費電力を抑制することができる。
【００５７】
（ヘッド位置決め制御システムの変形例）
図５は、本実施形態のヘッド位置決め制御システムの変形例を示すブロック図である。
【００５８】
本変形例は、最大シーク動作（例えばファーストシーク）時に、制御対象の位置情報４００を使用することなく、加速度センサ１３により検出される加速度値を使用して飽和値を推定する飽和値推定部５０を有するシステムである。本実施形態のオブザーバ３９０は、位置情報４００から加速度値を計算して、当該加速度値からプラント３３０の飽和値を推定している。
【００５９】
図１に示すように、ＣＰＵ１０は、加速度センサ１３により、アクチュエータ４またはヘッド２の移動に伴なう加速度値を検出する。本変形例の飽和値推定部５０は、最大シーク動作時に加速度センサ１３により検出された加速度値を使用して、制御対象であるアクチュエータ（ＶＣＭ）の飽和値を算出し、当該飽和値に含まれる飽和上界値４５０及び飽和下界値４６０をメモリ３８０に格納する。
【００６０】
なお、本変形例の飽和値推定部５０は、図３又は図４のフローチャートに示すように、ファーストシーク時または温度変化に伴なう最大シーク動作時に、制御対象の飽和値を算出する。
【００６１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ＣＰＵに対する過大な演算負荷を招くことなく、外部の環境変化に応じて変化する飽和特性を有するアクチュエータの制御を確実に行なうヘッド位置決め制御を実現したディスクドライブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に関するヘッド位置決め制御システムの概念的構成を示すブロック図。
【図２】同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３】本実施形態のヘッド位置決め制御の手順を説明するためのフローチャート。
【図４】同ヘッド位置決め制御の変形例に関する手順を説明するためのフローチャート。
【図５】同ヘッド位置決め制御システムの変形例を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ディスク、２…磁気ヘッド、３…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、
４…アクチュエータ、５…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、
６…モータドライバＩＣ、７…プリアンプ回路、８…Ｒ／Ｗチャネル、
９…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）、１０…ＣＰＵ、１１…メモリ、
３０…フィードバック制御部、３１…制御対象、３２…センサ、
３４…フィードフォワード制御部、３５…飽和値推定部、
６０…ＶＣＭドライバ、６１…ＳＰＭドライバ、
３００…ＦＢコントローラ、３２０…リミッタ、
３３０…プラント（アクチュエータ）、３５０…ＦＦコントローラ、
３６０…可変リミッタ、３７０…制御対象モデル。
【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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