(57)【要約】ディスク・ドライブ・データ・ハンドリング・システム内でのシーク中に共振モード励振により誘導されるアクチュエータ・アーム振動を補償する装置と方法。アクチュエータ・アームは、記録面に隣接するヘッドを支持し、サーボ・ループがアクチュエータ・アームの位置を制御する。周波数アーム振動が識別され（３０２）、その後でシークが開始されて（３０４）、記録面上でヘッドを初期トラックから宛先トラックへ移動する。位置エラー信号（ＰＥＳ）が発生されて宛先トラックに関するヘッドの位置を示し、このＰＥＳとアクチュエータ・アームの振動の周波数に基いて、フィルタにより補償信号が発生させられる。この補償信号は、アクチュエータ・アーム振動から起こるＰＥＳの構成要素を除去するように適合され、整定中にサーボ・ループへ負荷される（３０６）。この補償信号は、整定を加速して、トラック追跡モードへ一層速く到達するようにし（３０８）、その後に補償信号を減少するかまたは除去される（３１０）。
2004503893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録面に隣接するヘッドを支持するアクチュエータ・アームと、前記アクチュエータ・アームを制御可能に移動するサーボ・ループを使用するデータ・ハンドリング・システムにおいて、前記アクチュエータ・アームの共振モード励振により誘導されるアクチュエータ・アーム振動を取消しする方法であって、
（ａ）　前記共振モード励振により誘導されるアクチュエータ・アーム振動の周波数を識別するステップと、
（ｂ）　前記記録面上の開始トラックから宛先トラックへ前記ヘッドを移動するためのシークを開始するステップと、
（ｃ）　前記記録面に対する前記ヘッドの位置を指示する位置エラー信号を受信するステップと、
（ｄ）　前記位置エラー信号と前記アクチュエータ・アーム振動の前記周波数に基いて、前記アクチュエータ・アーム信号から発生する前記位置エラー信号の成分を除去するように適合した補償信号を発生するステップと、
（ｅ）　前記ヘッドが前記宛先トラックへ整定されると前記サーボループへ前記補償信号を与えるステップと、
を含む前記方法。
【請求項２】
前記アクチュエータ・アームを急に加速および減速して、広域スペクトル励振を前記アクチュエータ・アームに受けさせて、前記励振から結果する前記アクチュエータ・アーム振動を測定するステップを前記識別するステップ（ａ）が含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記サーボ・ループから前記補償信号を除去する間に前記宛先トラック上に前記ヘッドを留まらせるために、トラック追跡モードへ入るステップを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
アクチュエータ・アーム振動外乱に対する前記位置エラー信号に関するエラー感度関数におけるノッチを、前記与えるステップ（ｅ）が生成する請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記補償信号が下記の関係により発生される請求項４記載の方法：
2004503893.tif 000014
ここで、ｕｆｆは前記補償信号、ＰＥＳは前記位置エラー信号、ｚはｚ変換関数、ω０は前記ノッチの名目周波数であり、ηは前記ノッチの名目深さを制御し、μ０は前記ノッチの名目幅を制御し、αはω０における前記サーボ・ループの閉ループ利得を示す利得パラメータであり、ψはω０における前記サーボ・ループの位相応答を示す位相パラメータであり、Ｔはサンプル周期である。
【請求項６】
複数の名目的に同心のトラックがその上に定義される記録面と、
前記記録面に隣接するヘッドを支持するアクチュエータ・アームを含むアクチュエータ・アセンブリと、
前記アクチュエータ・アセンブリに結合されたサーボ回路と、
を含むデータ・ハンドリング・システムであって、前記サーボ回路は、さらに　前記記録面に対する前記ヘッドの位置を示す位置エラー信号に応答して、前記ヘッドの位置を制御するサーボ・コントローラであって、初期トラックから宛先トラックへ前記ヘッドを移動させるシーク動作を遂行するように構成された前記サーボ・コントローラと、
前記位置エラー信号を受信して、前記宛先トラック上へヘッドがもたらされると整定モード中に補償信号を発生するように、前記サーボ・コントローラと並列に動作可能に結合されたフィルタであって、前記補償信号は前記位置エラー信号と、前記シーク中の共振モード励振により誘導されるアクチュエータ・アーム振動の周波数に基き、前記補償信号は前記振動から発生する前記位置エラー信号の構成要素を取消しするように適合された前記フィルタと、
を含む前記データ・ハンドリング・システム。
【請求項７】
前記記録面から前記ヘッドにより変換されたサーボ・データ応答して前記位置エラー信号を発生する復調器と、
前記アクチュエータ・アームを移動させるためにアクチュエータ・モータへ電流を加えるモータ・ドライバであって、前記サーボ・コントローラは、前記補償信号と結合されて、修正電流コマンド信号を発生する電流コマンド信号を発生し、前記修正電流コマンド信号は、前記モータ・ドライバにより使用されて、前記アクチュエータ・モータへ電流を加える前記モータ・ドライバを、
前記サーボ回路が更に含む請求項６記載のデータ・ハンドリング・システム。
【請求項８】
前記アクチュエータ・アームを急に加速または減速することにより、前記アクチュエータ・アームに広域スペクトル励振を受けさせ、前記励振から結果するアクチュエータ・アーム振動を測定することにより、前記サーボ回路が振動の周波数を決定する請求項６記載のデータ・ハンドリング・システム。
【請求項９】
伝達関数に基く三角関数による二次元の線形時間不変フィルタを前記フィルタが含む請求項６記載のデータ・ハンドリング・システム。
【請求項１０】
少なくとも一つのヘッドを各々支持する複数のアクチュエータ・アームを前記アクチュエータ・アセンブリが含み、各アームの振動を独立に補償するように前記フィルタが構成された請求項６記載のデータハンドリング・システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般にデータ・ハンドリング装置の分野に関し、特に、シークの結果としてのアクチュエータ・アーム振動を減少することにより、ディスク・ドライブのサーボ性能を改良する方法と装置に関するが、これに限定されない。
【０００２】
（背景）
ディスク・ドライブは、モデム・コンピュータ・システムおよびネットワークにおいて、一次データ記憶装置として使用される。典型的なディスク・ドライブは、スピンドル・モータの周りに配置されて、一定の高速で回転する一つまたはそれ以上の固定磁気記憶ディスクを含む。ディスク表面上に定義されたトラックとディスク・ドライブが装着されているホストコンピュータの間で、データを転送するために、読み書きヘッドのアレイが備えられている。
【０００３】
これらのヘッドは、ロータリー・アクチュエータ・アセンブリへ装着されて、閉ループ・サーボ制御システムにより、トラックに隣接して、制御可能に位置決めされる。アクチュエータは、アクチュエータ・モータ（たとえばボイス・コイル・モータ、ＶＣＭ）およびディスク表面上にヘッドを支持する一つまたはそれ以上のアクチュエータ・アームを含む。ヘッドの希望する位置を示すコマンド入力、および検出され推定されるヘッド位置に応答して、サーボ制御システムがＶＣＭへ電流を加えて移動させる。
【０００４】
サーボ制御システムは、二つのモード、すなわちシーキングとトラック追跡において動作する。シーク動作は、宛先トラックへのヘッドの初期加速とその後の減速を通じて、関連するディスク表面上で、選択されたヘッドを初期トラックから宛先トラックへ移動することを伴う。比較的長いシークのためには、速度制御のアプローチが使用され、これによりヘッドの速度が繰返し決定されて、このヘッドのために望ましい速度軌跡を定義する速度プロファイルに比較される。シーク中にＶＣＭへ加えられる電流の量の補正は、速度エラー（すなわち実際の速度と希望する速度の間の差）に関してなされる。
【０００５】
ヘッドが宛先トラックから所定の距離（一つまたはそれ以上のトラックなど）だけ離れた時に、サーボ制御システムが整定モードに推移して、ヘッドが宛先トラックへ整定される。その後、サーボ制御システムはトラック追跡モードに入り、ここでヘッドは次のシーク・オペレーションが遂行されるまで宛先トラックを追跡させられる。こうしてディスク・ドライブ設計は、典型的に、シーク中のヘッドを制御するための速度プロファイルを有する近接時間最適制御、宛先トラックへヘッドを整定するために比較的遅い積分法を有するコントローラに基く状態推定値、およびトラック追跡のために比較的速い積分法を有するコントローラに基く同じ状態推定値を使用する。
【０００６】
シーク中に起こり得る一つの問題は、アクチュエータ・アームの共振モード励振により、引き起こされるヘッドの振動である。ヘッドを敏速に加速および減速するためにＶＣＭへ電流を急に加えることは、アクチュエータの広域スペクトル励振を供給し、シーク長さなどの種々な要素により、ある特定のシーク動作が、サーボ・ループにより容易に拒否できない大きな振幅または位相の特性を有する特定共振周波数（たとえば８００Ｈｚ）において、アクチュエータを励振する結果になるかも知れない。そうした振動は、残念ながら全シーク時間に拡大して、データ転送速度効率に悪い影響を与えるかも知れない。
【０００７】
そうした励振の影響を減少させるための先行技術の解決法として、米国特許第４，９６５，５０１号、出願人Ｈａｓｈｉｍｏｔｏに提案されたような、電流遷移整形（ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｓｈａｐｉｎｇ）に適用する速度プロファイルの修正、米国特許第５，８０１，９０５号、出願人Ｓｃｈｉｒｌｅ他により提案されたように、コントローラによりより良く補償できるレベルへ共振周波数を変更するための物理的アクチュエータ・アセンブリ構造の修正、および米国特許第６，１６６，８７６号、出願人Ｌｉｕにより提案されたように、整定モード中に適用される補償値を供給するための適応テーブルを備えること、が提案されている。
【０００８】
これらおよび他の先行技術の解決法は動作可能であるが、いくつかの限界を有する。励振を減らすために電流プロファイルを変更することは、加速時間と減速時間を増加させることになって、サーボ性能を悪化させるかも知れない。機械的応答を変更するために物理アクチュエータ・アセンブリ構造を修正することはコスト高であって、製造中のドライブの母集団に存在する種々の電気的オフセット／機械的許容誤差を組み合わせる個別の微調整のために役に立たない。メモリ内に常駐する適応テーブルを使用することは、各サーボ割込みにおいて、一つの値をアクセスし検索するために、一つの待ち時間コストを課して、このコストが、より高いサーボ・サンプル速度およびより多数の調波の補償に伴ってますます厄介なものになる。
【０００９】
従って、整定モード中のアクチュエータ・アームを補償する技術を改良することへの継続的な需要が依然として存在し、本発明が向けられているのは、そうした改良である。
【００１０】
（発明の要約）
本発明は、ディスク・ドライブ・データ・ハンドリング・システムにおけるシーク中に共振モード励振により誘導される、アクチュエータ・アーム振動を補償する装置と方法へ向けられている。
【００１１】
好ましい実施例において、このディスク・ドライブ・ハンドリング・システムは、記録面に隣接するヘッドを支持するアクチュエータ・アームを有するアクチュエータ・アセンブリとこのアクチュエータ・アームの位置を制御するサーボ・ループを含む。
【００１２】
広域スペクトルの機械的共振励振によるアクチュエータ・アームの共振周波数が、最初に識別される。この共振周波数は、たとえばアームの急な加速および減速を含むアームでシークを遂行することにより、識別される。
【００１３】
その後、シークを開始して、記録面の最初のトラックから宛先トラックへヘッドを移動する時に、位置エラー信号（ＰＥＳ）が発生されて、宛先トラックに関してヘッドの位置を指示する。好ましくは二次元の線形時間不変（ＬＴＩ）構成を有するディジタル・フィルタが、ＰＥＳとアクチュエータ・アームの振動の周波数に基いて、補償信号を発生する。この補償信号は、アクチュエータ・アーム振動から起こるＰＥＳの構成要素を除去するように適合していて、宛先トラックへヘッドが整定されるとサーボ・ループへ適用される。サーボ・ループが動作のトラック追跡モードへ入ると、次のシークまでこのループからフィルタが除去される。
【００１４】
補償信号を適用すると、アクチュエータ・アーム振動外乱に対する位置エラー信号に関して、エラー感度関数内にノッチが生成される。このノッチは、アクチュエータ・アームの振動周波数に名目的に集中している。フィルタは、ヘッド制御動作を遂行するように構成されたプログラマブル・サーボ・プロセッサにより、使用されるファームウエア内に実施されるのが好ましい。
【００１５】
これらおよび他の諸特徴は、本発明の特徴である諸利点と共に、以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照すれば、明らかになる。
【００１６】
（詳細な説明）
図面一般を参照するに、特に図１には、本発明の好ましい実施例により構成されたディスク・ドライブ・データ・ハンドリング・システム１００（以下に「ディスク・ドライブ」という）の平面図が示されている。ディスク・ドライブ１００は、その種々の機械的構成要素を収容するヘッド／ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）１０１、および種々の電子通信および制御回路を保持するディスク・ドライブ印刷回路板アセンブリ（ＰＣＢＡ）を含む。このＰＣＢＡは、ＨＤＡ１０１の下側に取り付けられているので、図１には見えない。
【００１７】
ＨＤＡ１０１はベース・デッキ１０２を含み、ベース・デッキ１０２は、トップ・カバー（部分切り欠きで示す）と共に、ディスク・ドライブ１００の内部ハウジングを形成する。スピンドル・モータ１０６が多数のレコーディング・ディスク１０８を１０９で示す角方向に回転させる。アクチュエータ１１０はカートリッジ・ベアリング・アセンブリ１１２の周りを回転すると共に、フレキシブル・サスペンション・アセンブリ（たわみ部（ｆｌｅｘｕｒｅ））１１６を支持する多数のリジッド・アクチュエータ・アーム１１４を含む。代わりにたわみ部は、それぞれのディスク記録面に隣接する対応する数の読み書きヘッド１１８を支持する。
【００１８】
ディスク・ドライブが不作動にされている時、ヘッド１１８はテクスチャライズしたランディング・ゾーン１２０に持ってこられて休止し、アクチュエータ１１２は、ラッチ１２２を使用して固定される。動作中にアクチュエータ１１０は、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１２４により回転されるが、ボイス・コイル・モータ１２４は、永久磁石１２８に隣接するコイル・サポート・アーム１２７により支持されるアクチュエータ・コイル１２６を含む。コンプライアント・リミット・ストップ１２９がアクチュエータの行程の角度範囲を限定して、アクチュエータを損傷から保護する。フレックス回路アセンブリ１３０がアクチュエータ１１０への通信パスを供給し、前置増幅器／ドライバ回路（プリアンプ）１３２を含む。
【００１９】
図２は、アクチュエータ１１０の閉ループ位置制御を供給するために使用されるサーボ制御回路１４０（「サーボ回路」および「サーボ・ループ」とも呼ばれる）の機能的なブロック図を供給する。ディスク・ドライブ製造中にディスクへ書き込まれる放射的に変位したサーボ・フィールドの形のサーボ位置データは、選択されたヘッド１１８により変換され、プリアンプ１３２により前置増幅されて、復調回路（ｄｅｍｏｄ）１４２へ供給され、復調回路１４２は、ディジタル信号プロセッサ（ＰＳＰ）１４４で使用するためにこのデータを調整する。
【００２０】
ＤＳＰ１４４は、ヘッド位置を示す位置エラー信号（ＰＥＳ）を発生して、コイル１２６へ加えられる電流を調節することにより、選択されたヘッド１１８の位置を調節するためにコイル・ドライバ回路１４８へ電流補正信号を出力する。ＤＳＰ１４４は、最上位のディスク・ドライブ・プロセッサ（図示なし）およびＤＳＰメモリ（ＭＥＭ）１４０内に備えられたプログラミング・ステップ１４６により動作する。ＤＳＰ１４４は、一つのトラックから他のトラックへヘッドを移動するためのシークを遂行し、また選択されたトラックをヘッドに追跡させるためのトラック追跡オペレーションを遂行する。
【００２１】
図３は、一つのシークの間に関連のディスク表面上の初期トラックから宛先トラックへ選択されたヘッド１１８を移動するために、サーボ回路１４０により使用されるシーク速度プロファイル１７０の一つのファミリーを示す。これらのプロファイルは、位置（行くべきトラック内で測定され、「０」で宛先トラックを示す）を示すｘ軸１７２と、ヘッド速度１７４を示すｙ軸に対してプロットされている。
【００２２】
減速部１７６（すべての速度プロファイルについて共通）は、ヘッドが宛先トラックへ接近する時に望ましいヘッド１１８の速度を定義する。この減速部は、最大速度Ｖｍａｘ（点線１７８）まで広がり、これはヘッドがシーキング中に達成する最高速度である。減速部１７６は、トラックＸ４でＶｍａｘ線１７８に交わり、トラックＸ４は宛先トラックから離れたトラックの選択された数である。
【００２３】
図３は、多数の異なった加速位置１８０、１８２、１８４（それぞれトラックＸ１、Ｘ２、Ｘ３で始まる）を示す。ディスク・ドライブ１００がトラックＸ１からトラック０へシーク動作を遂行する時、ヘッド１１８は最初に部分１８０に沿って加速され、部分１７８に沿ってＶｍａｘで惰走し、それから部分１７６に沿って減速して、宛先トラックへ到達する。このシーク中にヘッド１１８の現在の速度が繰返し測定されて、速度プロファイルの関連の望ましい速度に比較され、速度プロファイルの軌跡をヘッドが名目通りに追跡するように電流が調節される。他のトラックＸ２およびＸ３からのシークが同様に遂行される。注意すべきは、トラックＸ３からのシークは、部分１７６に沿って減速を開始する以前にＶｍａｘに到達しないことである。
【００２４】
図４は、位置ｘ軸１８８および大きさｙ軸に対してプロットされ、またトラックＸ１からトラックＸ０へのシークに対応する電流曲線１８６を示す。すなわち大量の電流１９２が最初にコイル１２６へ加えられて、ヘッド１１８を部分１８０に沿って加速させる。ヘッドがＶｍａｘに到達すると、ヘッドをこの速度に維持するために非常に僅かな追加電流しか必要でない。ヘッドがトラックＸ４へ到達すると、反対の極性１９４の対応する大量の電流がコイル１２６へ加えられて宛先トラックへの部分１７６に沿ってヘッドを減速する。
【００２５】
ヘッド１１８が、宛先トラックから選択された距離（図３に示すようにたとえば１トラック離れる）に達すると、サーボ回路１４０がシーク・モードから整定モードへ遷移して、出来るだけ短時間の内にヘッド１１８を宛先トラックへ整定する。宛先トラック０から１トラック離れて、図３に示すようにヘッド１１８が速度Ｖｓを有することが望ましい。
【００２６】
注意すべきは、各シーク長さがアクチュエータ構造に対して、少し異なった機械的励振プロファイルを示すことである。従って、ある条件の下では特定のシーク長さが、そのシークの帰結部分でアクチュエータ・アーム１１４の望ましくない機械的振動を結果するかもしれない。図５は、整定モード中の一対の速度軌跡曲線１９５、１９６を示す（経過時間ｘ軸１９７および位置ｙ軸１９８に対してプロットされている）。曲線１９５は一般に希望する整定特性を図示するが、曲線１９６はシーク動作中に誘導されたアクチュエータ・アーム１１４のリンギング振動を示し、これはオーバーシュートと整定時間の増加を結果する。振動の周期位相、および調波スペクトル特性（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）は、主としてアクチュエータ構造により決定される。
【００２７】
そうした振動を補償するために、図６は本発明の好ましい実施例による図２のサーボ回路１４０の制御ブロック図を供給する。このブロック図は、制御ブロックＣ（ｚ）２００、プラント・ブロックＰ（ｚ）２０２、フィルタ・ブロックＡ（ｚ）２０４、およびスイッチＳ１、Ｓ２（２０６、２０８と記す）を含む。コントローラ２００は、シーク中に電流コマンド信号を発生するように動作するＤＳＰ動作の部分を示し、従って、コントローラはシーク動作中に速度制御を供給して、整定およびトラック追跡モード中に位置制御へ遷移する。プラント２０２は、コイル・ドライバ１４８、コイル１２６、ヘッド１１８、プリアンプ１３２、復調器１４２を含むサーボ回路１４０の残りの部分を記述し、コントローラ２００とフィルタ２０４への入力として供給される位置エラー信号（ＰＥＳ）サンプルを発生する。フィルタ２０４は、好ましくは下に議論するように構成され動作するディジタル・フィルタを含み、スイッチＳ１、Ｓ２は、整定モード中のような選択された時間にフィルタ２０４内でスイッチするように動作する。この点において、注意すべきは、フィルタ２０４とスイッチはＤＳＰ１４４により使用されるプログラミング（ファームウエア）で実施されるのが有利であるが、希望により代わりにハードウエアで実施できることである。
【００２８】
フィルタ２０４が構築され作動される仕方を理解するために、合計ジャンクション２１０において示されるように、ＰＥＳへ注入された外乱信号ｄとして、シークの結末部分において選択されたアクチュエータ・アーム１１４の振動を、最初に考察することが便利である。フィルタ２０４から濾過された取消し信号（Ｓ２スイッチ２０８を介して供給される）が、取消し信号ｕとして記される。
【００２９】
この外乱は、選択された振幅および位相の特性を有するものと考えられ、下記の関係式により表現される。
2004503893.tif 000003
ここで、ｋはサンプリング・インデックスであり、Ａは外乱の振幅、ω０は外乱の周波数、Ｔはサンプリング周期、θは外乱の位相である。この関係式を用いて、フィードフォワード制御信号のディジタル値を下記のように表現できる。
2004503893.tif 000004
【００３０】
注意すべきは、この議論が単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）離散時間確率システムを想定していることであるが、本発明はまた他のシステム構成へも適用可能なことが理解される。伝達関数および信号は、時間インデックスｋと装置遅延オペレータｑ−１を使用して、離散時間領域内で表現される。
【００３１】
図７は、外乱周波数ｆの関数として、エラー感度関数Ｓ（曲線２２０）をグラフに表現して示す。曲線２２０は、周波数ｘ軸２２２および振幅（ｄＢ）ｙ軸２２４に対してプロットされている。エラー感度関数Ｓは、外乱自体の大きさに対してこの外乱から起こる位置エラー信号（ＰＥＳ）の大きさに関する。こうしてエラー感度関数は下記の通り表現される。
2004503893.tif 000005
【００３２】
図７から注意すべきは、周波数ｆ０の下ではエラー感度関数Ｓが０ｄＢよりも下であり、周波数ｆ０の上ではＳが０ｄＢよりも上であることである。こうしてｆ０の下では振動性外乱の大きさがＰＥＳ内で減衰され、ｆ０の上ではＰＥＳ内で外乱が拡大される。エラー感度関数Ｓの値は、周波数ｆ１で最大であり、その上では、この関数の値は再び０ｄＢへ戻る。図６と図７から、ＰＥＳは下記のように表現される。
2004503893.tif 000006
【００３３】
好ましい実施例によれば、アクチュエータ・アーム振動の影響を除去するために、フィルタ２０４はエラー感度関数Ｓ内に一つまたはそれ以上のノッチを配置する。図８は、もう一つのエラー感度関数Ｓのグラフ表現を示し（軸２２２、２２４に対してプロットされた曲線２３０）、周波数ｆ２においてノッチ２３２が備えられている。このノッチは、周波数ｆ２におけるＰＥＳ上の外乱の影響を濾過する（減少させる）ように設計されている。図９は、対応する開ループ利得曲線２４０（周波数ｘ軸２４２と利得Ｌｙ軸２４４に対してプロットされている）を示す。エラー感度関数Ｓは、下記の関係式によりサーボ・ループの開ループ利得に関係させられる。
2004503893.tif 000007
【００３４】
こうして、図８のエラー感度関数Ｓは、同一周波数において図９の開ループ利得関数における対応するスパイク２４６に結果する。最も急峻な下降の勾配と直角座標正弦入力ベクトルの正規化を使用すると、正規最小２乗平均（ＮＬＭＳ）更新法則により、下記の通り各ＰＥＳサンプルについて項ａ（ｋ）と項ｂ（ｋ）が計算される。
2004503893.tif 000008
ここで、
2004503893.tif 000009
μ０は、学習速度を表現する収束因数を含み、エラー感度関数Ｓ内に生成されるノッチの幅を制御する。値αはサーボ・ループの名目閉ループ利得の大きさを表現し、値ψは、サーボ・ループの名目閉ループ利得の位相応答を表現する。これらのパラメータαおよびψは、（下に議論するように外乱の存在下で）サーボ・ループの周波数応答を測定することにより決定され、それからループ整合効果を供給するためにアプリオリの知識として使用される。等式（６）および（７）の結果のＮＬＭＳ更新法則は、パラメータａ（ｋ）およびｂ（ｋ）の信頼できる指数収束を示す。先行技術のランナウト取消しフィルタは、そうしたループ整合を採用せず、従ってより大きな学習速度について発散しやすいかもしれない。αによる学習速度の正規化は、任意の目標周波数ω０について一貫した収束速度を結果する。より大きなμ０により、Ａ（ｋ）および２（ｋ）のより良いトラッキングが可能になる。
【００３５】
上述のフィルタは、適応非線型時間変動であるように見えるが、実際は二次元の線形時間不変（ＬＴＩ）システムであることが決定された。この線形時間不変システムは、下記の関係式により記述される。
2004503893.tif 000010
ここで、
Ａ（ｚ）はフィルタ部の応答、
ｚはｚ変換、
ω０はノッチの周波数であり、
ηはノッチの深さを制御し、
μ０はノッチの幅を制御し、
αはω０におけるサーボ・ループの閉ループ利得を示す利得パラメータ、
ψはω０におけるサーボ・ループの閉ループ位相応答を示す位相パラメータ、
Ｔはサンプリング周期である。
【００３６】
同様にサーボ・ループの応答周波数を測定することによりηが決定され、アプリオリの知識として使用される。アクチュエータ・アームの振動は典型的に一次共振周波数で存在するが、アームの異なる共振モードのために、希望により追加のフィルタ部を使用できる。
【００３７】
フィルタ２０４によるサーボ回路の開ループ利得は下記のように表現される。
2004503893.tif 000011
また、エラー感度関数は下記のように表現される。
2004503893.tif 000012
等式（１１）を使用して実施されるフィルタ２０４は、安定化ピーキング・フィルタである。近接周波数またはクロスオーバ周波数を含む実質上あらゆる周波数においてそれを使用できるので、それはスケーラブルである。ループ整合効果の故に、希望の周波数ω０においてエラー伝達関数Ｓ上のノッチを、等式（１１）が確実に供給する。
【００３８】
例示の実施例において、フィルタ２０４は、アームに支持されるヘッド（または複数のヘッド）に関連するシークにそのとき使用される各アームについてのパラメータα、ψ、μ、ηおよびＴを記憶するテーブル（独立に図示せず）を含む。特に、速度を制御するシークにおいて、Ｓ１スイッチ２０６（図６）はフィルタ２０４を初期化するために閉鎖されるが、スイッチ２０８は整定モードの開始まで解放のままであり、この時点においてスイッチＳ２は閉鎖のままである。整定モードが完了してコントローラがトラック追跡モードへスイッチすると、そのときはスイッチＳ１およびＳ２が次のシーク・シーケンスまで解放される。
【００３９】
図１０はアクチュエータ・アーム振動補償ルーチン３００のフロー・チャートを供給し、シーク中に共振モード励振により誘導される振動を補償するために、本発明の好ましい実施例により実行されるステップを図示する。
【００４０】
ステップ３０２で、各アームの共振特性が交代に測定されて、広域スペクトル励振によりそのアームが振動する周波数（または複数の周波数）ω０が識別される。そうした測定は多様な方法で実行できる。好ましい一つの方法論は、本発明の譲受人に譲渡されたＷａｕｇｈ他の米国特許第５，６６１，６１５号に一般に議論されていて、そこでは加速と減速の急な変化を有するシークが遂行され、その後で、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）のような適当な分析法を使用してＰＥＳサンプルを分析することにより、共振周波数と位相が測定される。それからそうした振動を補償するために残りのパラメータがフィルタ２０４のために選択されて、その後の使用のためにパラメータ値が記憶される。そうした動作は、製造中またはその後の現場の使用中に起こり得る。その上、整定特性の経験的評価に基いてパラメータを徐々に選択し変更できる。
【００４１】
その後、ステップ３０４に示すように、選択されたヘッド１１８のシークを開始するときに、好ましくはＳ１スイッチが閉鎖されて、フィルタ２０４が初期化される。ステップ３０６に示すように、サーボ回路１４０が整定モードに遷移するときに、Ｓ２スイッチ２０８も閉鎖されて、フィルタ２０４のスイッチを入れるように働き、フィルタ２０４はＰＥＳヘフィルタリングを与えて、アーム振動を補償する。注意すべきは、特定のシーク動作が実際にアームの振動を誘導するかどうかに関わりなく、フィルタ２０４がスイッチを入れるのが好ましいことであり、これは、そうした振動がないときにフィルタの動作がサーボ動作に逆に影響しないからである。代わりの実施例において、あらかじめ発見されたシーク長さにだけフィルタ２０４のスイッチを入れて、受入れがたい整定特性を提示するように構成できる。
【００４２】
ヘッド１１８がオン・トラック修飾を達成すると、ステップ３０８でサーボ回路１４０がトラック追跡モードに遷移して、それからステップ３１０でスイッチＳ１とＳ２が解放されて、ループからフィルタ２０４を除去する。それからこのルーチンは、次のシーク動作の開始で、ステップ３０４へ戻る。
【００４３】
代わりの特性を有する本発明の一つの実施例は、データ・ハンドリング・システム１００のアクチュエータ・アームの共振モード励振により誘導されるアクチュエータ・アーム振動を取消しする方法へ向けられ、共振モード励振により誘導されるアクチュエータ・アーム振動の周波数を識別するステップ（ステップ３０２）と、記録面上で初期トラックから宛先トラックへヘッドを移動するためのシークを開始するステップ（ステップ３０４）と、宛先トラックへヘッドが整定する時の宛先トラックに関するヘッドの位置を示す位置エラー信号を受信して、位置エラー信号とアクチュエータ・アーム振動の周波数に基いて補償信号を発生して、シークにより誘導された振動の周波数におけるアクチュエータ・アーム信号から起こる位置エラー信号の構成要素を除去するように構成されて、宛先トラックへヘッドが整定される時にサーボ・ループへ補償信号を与えるステップ（ステップ３０６）を含む。
【００４４】
更なる実施例においてこの方法は、アクチュエータ・アームを急に加速および減速して、広域スペクトル励振をアクチュエータ・アームに与えることと、この励振から結果するアクチュエータ・アーム振動を特定することを更に含む。もう一つの実施例においてこの方法は、トラック追跡モードに入って、サーボ・ループから補償信号を除去する間に、宛先トラック上でヘッドを留めさせるステップを含む（ステップ３０８、３１０）。
【００４５】
もう一つの実施例について補償信号の付加は、アクチュエータ・アーム振動外乱に対する位置エラー信号に関するエラー感度関数２３０内にノッチ２３２を生成し、このノッチは名目的にアクチュエータ・アームの振動の周波数に集中する。更なる実施例によれば補償信号は下記の関係式により発生される。
2004503893.tif 000013
ここで、ｕｆｆは補償信号、ＰＥＳは位置エラー信号、ｚはｚ変換、ω０はノッチの周波数であり、ηはノッチの深さを制御し、μ０はノッチの幅を制御し、αはω０におけるサーボ・ループの閉ループ利得を示す利得パラメータであり、ψはω０におけるサーボ・ループのＲＶループ位相応答を示す位相パラメータであり、Ｔはサンプリング周期である。
【００４６】
本発明は更に、多数の名目的に同心のトラックがその上に定義される記録面１０８と、この記録面に隣接するヘッド１１８を支持するアクチュエータ・アーム１１４を含むアクチュエータ・アセンブリ１１０を含んでいるデータ・ハンドリング・システム１００へ向けられている。サーボ回路１４０は、記録面に対するヘッドの位置を示す位置エラー信号に応答してヘッドの位置を制御するサーボ・コントローラ２００を含み、このサーボ・コントローラはシーク動作を遂行してヘッドを初期トラックから宛先トラックへ移動するように構成されている。サーボ回路はさらにサーボ・コントローラに動作可能に並列に結合されたフィルタ２０４を含み、これは位置エラー信号を受信して、宛先トラック上でヘッドが休止に到ると、整定モード中に補償信号を発生する。この補償信号は位置エラー信号と、シーク中に共振モード励振により誘導されるアクチュエータ・アーム振動の周波数に、基いている。この補償信号はアクチュエータ・アームの振動から起こる位置エラー信号の構成要素を取消しするように適合され、振動の周波数は先行のシーク動作中に決定される。更なる実施例においてフィルタ２０４は上述のように構成された二次元の線形時間不変（ＬＴＩ）フィルタである。
【００４７】
添付クレームのために「シーク動作中に共振モード励振により誘導されるアクチュエータ・アーム振動の周波数を識別し、そこでヘッドが初期トラックから宛先トラックへ移動され、その後に整定モード中に振動の構成要素を取消しして、その間にヘッドが選択されたトラックに隣接させられる」機能は、図１０のフローチャートによるコントローラ２００とフィルタ２０４を含むサーボ回路１４０を含む手段により、遂行される。さらに理解されるのは、前記のＨａｓｈｉｍｏｔｏへの米国特許第４，９６５，５０１号、Ｓｃｈｉｒｌｅ他への米国特許第５，８０１，９０５号、Ｌｉｕへの米国特許第６，１６６，８７６号に開示されたような先行技術は、特許請求の範囲に含まれず、また前記の構造の「均等物」の定義から更に明示的に除外されることである。
【００４８】
本発明が、その諸目的と上記の諸利点と共に、それらに生得的なものを達成するように適合していることは明らかである。この開示のためにこれまで好ましい実施例を説明してきたが、当業者に自明な数多くの変更をすることが可能であり、それらは、開示した本発明の精神および前記特許請求の範囲に定義されたものに包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好ましい実施例により構成されたディスク・ドライブの平面図である。
【図２】
図１のディスク・ドライブのサーボ回路のために、機能的なブロック図を提供する。
【図３】
速度制御シークを実行するために図２のサーボ回路により使用される、速度プロファイル曲線の一つのファミリーのグラフ表現である。
【図４】
シーク中に使用される電流プロファイルの対応するグラフ表現である。
【図５】
ある一つのシークの結末において、整定モード中の一対のヘッド軌跡曲線のグラフ表現であり、一つの軌跡曲線は整定曲線を表示し、他の軌跡曲線はシーク中に誘導される過剰なアクチュエータ・アーム振動を表示する。
【図６】
図２のサーボ回路の制御図解であって、好ましい実施例によるフィルタ・ブロックを含む。
【図７】
フィルタ・ブロック無しの図６のサーボ・ループのエラー感度関数のグラフ表現である。
【図８】
図６のフィルタ・ブロックにより誘導されるノッチを有する図７のエラー感度関数を示す。
【図９】
図８のノッチに対応するピークを有する図６のサーボ・ループの開ループ利得のグラフ表現を供給する。
【図１０】
シーク中にアクチュエータ・アーム振動の影響を除去するために、本発明の好ましい実施例により実行される諸ステップを提示するアクチュエータ・アーム振動補償ルーチンのフロー・チャートを供給する。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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