專利名稱：磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、磁頭定位方法和伺服系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，磁頭的定位方法，以及伺服系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及用濾波處理來(lái)補(bǔ)償重復(fù)誤差的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，以及相關(guān)的磁頭定位方法和伺服系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
使用不同形式的介質(zhì)如光盤(pán)和磁帶構(gòu)成的裝置被視為是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。在這些裝置中，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)做為存儲(chǔ)裝置在計(jì)算機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必不可少的存儲(chǔ)裝置之一。另外，HDD不僅應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中；HDD優(yōu)良的性能逐漸擴(kuò)大了它們的應(yīng)用，例如其作為可移動(dòng)存儲(chǔ)器在動(dòng)態(tài)圖像記錄/再現(xiàn)設(shè)備、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)或其他產(chǎn)品中的使用。
每個(gè)在HDD中使用的磁盤(pán)都有構(gòu)成為同心圓形狀的多個(gè)磁道，地址信息(伺服信息)和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在每個(gè)磁道上。由薄膜元件構(gòu)成的磁頭通過(guò)根據(jù)地址信息訪問(wèn)所希望的區(qū)域(地址)來(lái)讀或?qū)憯?shù)據(jù)。磁頭固定在浮動(dòng)塊上，浮動(dòng)塊進(jìn)一步固定在可擺動(dòng)的托架上。托架由音圈電機(jī)(VCM)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)，這樣磁頭就能移動(dòng)到磁盤(pán)上所希望的位置。VCM由VCM驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，VCM驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制器發(fā)出的控制數(shù)據(jù)通過(guò)提供電流來(lái)驅(qū)動(dòng)VCM。
正如上面提到的，每個(gè)磁道都有數(shù)據(jù)區(qū)用以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以及伺服區(qū)用以存儲(chǔ)伺服信號(hào)。磁道ID、伺服扇區(qū)ID、脈沖模式(burst pattern)等都作為伺服數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在伺服區(qū)內(nèi)。磁道ID和伺服扇區(qū)ID分別用來(lái)標(biāo)識(shí)磁道和伺服扇區(qū)的地址。脈沖模式包含了磁頭關(guān)于磁道的相對(duì)位置的信息，并在磁道跟蹤期間使用。每個(gè)脈沖模式是一系列區(qū)域，在所述區(qū)域中信號(hào)按固定間隔徑向存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，一個(gè)脈沖模式由相位彼此不同的信號(hào)存儲(chǔ)區(qū)的多個(gè)簇構(gòu)成。
數(shù)據(jù)在磁盤(pán)上的讀出和寫(xiě)入是在磁盤(pán)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下通過(guò)用伺服信號(hào)確認(rèn)磁頭的位置來(lái)執(zhí)行的?？刂破饔?jì)算已經(jīng)被磁頭讀出的伺服信號(hào)。提供給VCM的電流值是根據(jù)磁頭當(dāng)前位置和它所希望的位置間的關(guān)系而確定的?？刂破鳟a(chǎn)生控制信號(hào)DACOUT以指示計(jì)算出的電流值，并提供該電流到VCM驅(qū)動(dòng)器。在有偏差的情況下，托架被驅(qū)動(dòng)用來(lái)補(bǔ)償偏差并控制磁頭的位置。
盡管通常是用伺服磁道寫(xiě)入器將伺服信號(hào)記錄在磁盤(pán)上，但由于記錄期間發(fā)生顫動(dòng)等類似情況，伺服信號(hào)不總是能記錄成完美的圓形。特殊的誤差以可重復(fù)偏離(RRO)的形式在磁道跟隨期間出現(xiàn)。如果RRO相當(dāng)大，由于磁頭(伺服系統(tǒng))無(wú)法跟上該RRO，其結(jié)果是產(chǎn)生磁道跟隨誤差。當(dāng)可重復(fù)偏離誤差的頻率成分被限制的時(shí)候，例如，如果該偏離僅在磁盤(pán)的旋轉(zhuǎn)頻率成分處才變大，眾所周知，偏離能通過(guò)在伺服系統(tǒng)中插入具有該頻率峰值的濾波器而得到補(bǔ)償(例如，這種方法可參考專利文獻(xiàn)1)。
可重復(fù)偏離能通過(guò)對(duì)過(guò)去已輸入的狀態(tài)變量進(jìn)行積分而得到補(bǔ)償是大家所熟知的。因?yàn)檫@個(gè)方法采用的濾波器具有與可重復(fù)偏離誤差的頻率相關(guān)的多個(gè)峰值，所以該濾波器可以除去所有的可重復(fù)偏離誤差成分。
專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種技術(shù)，用以從位置誤差信號(hào)(PES)，即磁頭位置信號(hào)和目標(biāo)信號(hào)之間的偏差中除去RRO成分。從PES信號(hào)中除去RRO成分使得磁頭能沿著基本上圓的路線移動(dòng)，而不是沿著磁道的形狀移動(dòng)。由于伺服系統(tǒng)的操作獨(dú)立于RRO，所以防止由RRO引起的磁道跟隨誤差的出現(xiàn)是可能的。
日本專利公開(kāi)號(hào)Hei 08-328664[專利參考文獻(xiàn)2]PCT專利申請(qǐng)?zhí)?002-544639的日文譯文發(fā)明內(nèi)容然而，如果記錄格式在形狀方面與圓形磁道有較大偏差時(shí)，專利文獻(xiàn)2中的技術(shù)是不能夠讀出磁道伺服信號(hào)的。根據(jù)控制，有必要將PES與一函數(shù)相乘，該函數(shù)具有頻率等于磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍的零點(diǎn)。據(jù)此，如果存在與旋轉(zhuǎn)頻率同步的干擾，這個(gè)干擾是不能從RRO中分辨出來(lái)的。因此，跟隨這樣的距離是不可能的，這會(huì)導(dǎo)致位置誤差。同時(shí)，正如上面提到的，RRO成分和與旋轉(zhuǎn)頻率同步的干擾是可以通過(guò)在伺服系統(tǒng)中插入所需的峰值濾波器而被除去的。然而，這個(gè)峰值濾波器的插入，極可能導(dǎo)致伺服系統(tǒng)不穩(wěn)定。如果系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，磁頭就不能在同一位置停留，這樣跟隨磁道就變得不可能。例如，在專利參考文獻(xiàn)1的技術(shù)中，相位項(xiàng)的選擇有可能導(dǎo)致系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。同樣，小增益定理作為使系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件是眾所周知的?？墒沁@個(gè)定理僅是定義用于穩(wěn)定系統(tǒng)的一般充分條件的抽象法則，并沒(méi)有詳細(xì)指出與滿足該充分條件的系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。例如，系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的峰值濾波器，或包括這個(gè)峰值濾波器的更具體的伺服系統(tǒng)并沒(méi)有被描述。所以，在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，有必要確定不會(huì)引起系統(tǒng)不穩(wěn)定的峰值濾波器以及包括該峰值濾波器的具體伺服系統(tǒng)的特征。
本發(fā)明是以上面的介紹為背景而做出的，本發(fā)明的目的是能夠在伺服系統(tǒng)中跟隨RRO而不會(huì)使伺服系統(tǒng)不穩(wěn)定。本發(fā)明的前述的和其他目的以及新特點(diǎn)都將在說(shuō)明書(shū)和附圖的描述中更容易理解。
下面公開(kāi)了解決問(wèn)題的方法。在部分，若干個(gè)組成元件相關(guān)于以實(shí)施例的形式描述的組成元件。但是這些相關(guān)描述僅是用來(lái)使本發(fā)明更容易理解的，單個(gè)的元件不僅僅限于實(shí)施例的相關(guān)元件。
本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例是具有伺服系統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，該伺服系統(tǒng)通過(guò)使用記錄在記錄磁盤(pán)上的伺服信號(hào)執(zhí)行磁頭定位控制。在該磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，伺服系統(tǒng)進(jìn)一步被劃分為磁頭定位信號(hào)發(fā)生器(例如，伺服定位信號(hào)發(fā)生器231)，用以從記錄磁盤(pán)讀出的伺服信號(hào)中產(chǎn)生與磁頭位置相關(guān)的磁頭定位信號(hào)；峰值濾波器(例如，峰值濾波器234)，在多個(gè)頻率處具有峰值并補(bǔ)償可重復(fù)偏離；以及控制信號(hào)輸出單元(例如，加法單元236和伺服控制器235的結(jié)合)，向驅(qū)動(dòng)裝置輸出控制信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)磁頭定位信號(hào)、參考信號(hào)(例如，目標(biāo)位置信號(hào))和峰值濾波器的輸出來(lái)移動(dòng)磁頭；其中，在根據(jù)伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist圖中，當(dāng)對(duì)于峰值濾波器的除了“ω＝0”之外的“ωk”的所有峰值，Z0是點(diǎn)(-1，0)，Z01是沒(méi)有上述峰值濾波器的情況下伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，Zk是上述峰值濾波器存在的情況下伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，此時(shí)，由Z0點(diǎn)延伸到Z0i點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角在90度或以下。伺服系統(tǒng)滿足上述的條件，這能使RRO得到補(bǔ)償。同樣，由于由從Z0i點(diǎn)到Zk點(diǎn)的直線構(gòu)成的角度是90度或以下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以獲得。
由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角優(yōu)選為60度或以下。由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角進(jìn)一步優(yōu)選為45度或以下。當(dāng)依照上述條件限制處理負(fù)載的時(shí)候，通過(guò)這種方式可保證相位余量，系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以獲得。
由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角優(yōu)選為0度或以下。在這種情況下伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以進(jìn)一步提高。另外，優(yōu)選峰值濾波器的每個(gè)峰值應(yīng)當(dāng)與記錄磁盤(pán)的旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍數(shù)相一致。這樣，對(duì)RRO的更可靠的補(bǔ)償變?yōu)榭赡堋?br> 優(yōu)選地，記錄磁盤(pán)應(yīng)當(dāng)包括多個(gè)磁道且每個(gè)磁道都有M個(gè)伺服扇區(qū)，峰值濾波器將根據(jù)峰值濾波器在第M個(gè)在先的扇區(qū)處生成的輸出與磁頭從預(yù)設(shè)的第N個(gè)在先的扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的移動(dòng)期間輸入的多個(gè)狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)而獲得的值之和，產(chǎn)生輸出信號(hào)。通過(guò)提供這種處理，可以容易地實(shí)現(xiàn)在頻率等于旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍處具有峰值的峰值濾波器。
作為優(yōu)選的例子，上面提到的記錄磁盤(pán)應(yīng)當(dāng)包括多個(gè)磁道且每個(gè)磁道都有M個(gè)伺服扇區(qū)，峰值濾波器應(yīng)當(dāng)根據(jù)下面的表達(dá)式執(zhí)行處理u(n)=u(n-M)+Σk=0NwkX(n-k)]]>這里u峰值濾波器的輸出，M一個(gè)磁道中的伺服扇區(qū)的數(shù)目，w在先設(shè)置的實(shí)數(shù)，X伺服系統(tǒng)中的狀態(tài)變量，以及N在先設(shè)置的自然數(shù)。而∑則是從“k＝0到N”之間選出的多個(gè)項(xiàng)值之和。上面的狀態(tài)變量可以是根據(jù)前面的參考信號(hào)和前面的位置信號(hào)之間的差值的偏差信號(hào)。
上面的狀態(tài)變量可以是根據(jù)前面的參考信號(hào)和前面的位置信號(hào)之間的差值的偏差信號(hào)，峰值濾波器可以是插在前面偏差信號(hào)的輸出和前面控制信號(hào)輸出單元的輸入之間的元件?？蛇x地，上述的狀態(tài)變量可以是根據(jù)前面的參考信號(hào)和前面的位置信號(hào)之間的差值的偏差信號(hào)，峰值濾波器可以將前面偏差信號(hào)的輸出作為輸入，以及將前面控制信號(hào)輸出單元的輸出和峰值濾波器的輸出進(jìn)行相加。
本發(fā)明的第二實(shí)施例是具有伺服系統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，伺服系統(tǒng)通過(guò)使用在記錄磁盤(pán)上記錄的伺服信號(hào)來(lái)執(zhí)行磁頭的定位控制。在該磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，伺服系統(tǒng)進(jìn)一步被劃分為磁頭，用來(lái)訪問(wèn)包含多個(gè)磁道且每個(gè)磁道包含M個(gè)伺服扇區(qū)的記錄磁盤(pán)，以及讀取與每個(gè)伺服扇區(qū)相關(guān)的伺服信號(hào)；峰值濾波器，根據(jù)磁頭從預(yù)先設(shè)置的第N個(gè)在先的扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的移動(dòng)期間輸入的多個(gè)狀態(tài)變量(例如PES)乘以加權(quán)系數(shù)獲得的值與在第M個(gè)在先的扇區(qū)處生成的峰值濾波器的輸出之和，輸出值；以及控制信號(hào)輸出單元，依照由每個(gè)伺服扇區(qū)的伺服信號(hào)確定的與磁頭位置相關(guān)的磁頭定位信號(hào)、參考信號(hào)、以及峰值濾波器的輸出信號(hào)，向驅(qū)動(dòng)裝置輸出控制信號(hào)用以移動(dòng)磁頭；其中，在根據(jù)伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist圖中，當(dāng)對(duì)于峰值濾波器的除了“ωk＝0”之外的“ωk”的所有峰值，Z0是點(diǎn)(-1，0)，Z01是沒(méi)有上述的峰值濾波器的情況下，伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，Zk是上述的峰值濾波器存在的情況下，伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，此時(shí)，由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線形成的夾角為90度或以下。伺服系統(tǒng)滿足上述條件，而這能補(bǔ)償RRO而不會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定。
優(yōu)選地，由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角為60度或以下。更加優(yōu)選地，由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角為45度或以下。當(dāng)依照上述條件限制處理負(fù)載的時(shí)候，通過(guò)在這種方式下保證相位余量，系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以獲得。
上面的狀態(tài)變量可以是根據(jù)前面的參考信號(hào)和前面的位置信號(hào)之間的差值的偏差信號(hào)。峰值濾波器可以是前面偏差信號(hào)的輸出和前面控制器的輸入之間插入的元件?？蛇x地，上述的狀態(tài)變量可以是根據(jù)前面的參考信號(hào)和前面的位置信號(hào)之間的差值的偏差信號(hào)，峰值濾波器可以將前面偏差信號(hào)的輸出作為輸入，以及將前面控制器的輸出和峰值濾波器的輸出進(jìn)行相加。
作為優(yōu)選的例子，上述的峰值濾波器應(yīng)當(dāng)根據(jù)下面的表達(dá)式執(zhí)行處理u(n)=u(n-M)+Σk=0NwkX(n-k)]]>
這里u峰值濾波器的輸出，M一個(gè)磁道中的伺服扇區(qū)數(shù)目，W在先設(shè)置的實(shí)數(shù)，X伺服系統(tǒng)中的狀態(tài)變量，以及N在先設(shè)置的自然數(shù)。而∑則是從“k＝0到N”之間選出的多個(gè)項(xiàng)值之和。
本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例是一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的磁頭定位控制方法，旨在通過(guò)使用在記錄磁盤(pán)上記錄的伺服信號(hào)來(lái)執(zhí)行磁頭的定位控制。該方法包括訪問(wèn)記錄磁盤(pán)，該磁盤(pán)具有多個(gè)磁道且每個(gè)磁道包含M個(gè)伺服扇區(qū)；讀出與每個(gè)伺服扇區(qū)相關(guān)的伺服信號(hào)；以及，依照三個(gè)因素，(1)由每個(gè)伺服扇區(qū)的伺服信號(hào)確定的與磁頭位置相關(guān)的磁頭位置信號(hào)，(2)參考信號(hào)，以及(3)根據(jù)磁頭從預(yù)先設(shè)置的第N個(gè)在先扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的移動(dòng)期間輸入的多個(gè)狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)獲得的值與在第M個(gè)在先的扇區(qū)處生成的峰值濾波器的輸出之和的值，向驅(qū)動(dòng)裝置提供控制信號(hào)的輸出用以移動(dòng)磁頭；其中，在根據(jù)伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線圖中，當(dāng)對(duì)于峰值濾波器的除了“ωk＝0”之外的所有極點(diǎn)“ωk”，Z0是點(diǎn)(-1，0)，Z01是沒(méi)有上述的峰值濾波器的情況下伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，Zk是上述的峰值濾波器存在的情況下伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，此時(shí)，Z0點(diǎn)是位于從Z01點(diǎn)的鄰域經(jīng)過(guò)Zk點(diǎn)向Z01點(diǎn)延伸的曲線外的一點(diǎn)。依據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用在第M個(gè)在先的扇區(qū)處生成的輸出值和多個(gè)狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)而獲得的乘積，有效補(bǔ)償RRO的峰值濾波器可以在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中構(gòu)成。同樣，傳遞函數(shù)滿足上述條件就能獲得系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在方便系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方面，優(yōu)選由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線形成的夾角設(shè)定為90度或以下。
本發(fā)明的第四實(shí)施例是一個(gè)伺服系統(tǒng)，用以在旋轉(zhuǎn)體上定位被控制的物體，其中的伺服系統(tǒng)包括伺服信號(hào)讀出器，用以讀出記錄在旋轉(zhuǎn)體上的伺服信號(hào)；以及具有峰值濾波器的控制器，該峰值濾波器的增益在各個(gè)等于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度的整數(shù)倍的頻率處等于或大于規(guī)定的值，根據(jù)上面讀出的伺服信號(hào)、參考信號(hào)、以及峰值濾波器的輸出，控制器產(chǎn)生控制信號(hào)，用來(lái)控制要被控制的物體的位置；其中，在根據(jù)伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線圖中，當(dāng)對(duì)于峰值濾波器的除了“ωk＝0”之外的所有“ωk”峰值中的每一個(gè)，Z0是點(diǎn)(-1，0)，Z01是沒(méi)有上述的峰值濾波器的情況下伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，Zk是上述的峰值濾波器存在的情況下伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，此時(shí)，由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線形成的夾角為90度或以下。伺服系統(tǒng)滿足上述條件，并且這能補(bǔ)償RRO而不會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定。
優(yōu)選地，前面的旋轉(zhuǎn)體包括多個(gè)磁道且每個(gè)磁道包括M個(gè)伺服扇區(qū)，并且前面的峰值濾波器，根據(jù)峰值濾波器在第M個(gè)在先的扇區(qū)處生成的輸出與從預(yù)設(shè)的第N個(gè)在先的扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的移動(dòng)期間輸入的多個(gè)狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)獲得的值之和，產(chǎn)生輸出信號(hào)。通過(guò)提供這種處理，可以方便地實(shí)現(xiàn)在等于旋轉(zhuǎn)頻率整數(shù)倍的頻率處具有峰值的峰值濾波器。
依照本發(fā)明，RRO可以被跟蹤而不引起伺服系統(tǒng)的不穩(wěn)定。


圖1是顯示依照本發(fā)明的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的示意性結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是顯示依照本發(fā)明的伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3是顯示依照本發(fā)明伺服系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4是顯示依照本發(fā)明的伺服系統(tǒng)處理流程的流程圖；圖5A、5B、5C顯示的是依照本發(fā)明的伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線圖；圖6顯示的是依照本發(fā)明的伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)；圖7是顯示依照本發(fā)明的伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)所滿足的條件的Nyquist曲線圖；圖8A和8B是其他的Nyquist曲線圖，顯示了依照本發(fā)明的伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)所滿足的條件；圖9仍是另一個(gè)Nyquist曲線圖，顯示的是依照本發(fā)明的伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)滿足的條件。
具體實(shí)施例方式
下面描述用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。下面的描述涉及本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明不限于也不受限于下面描述的實(shí)施例。為了說(shuō)明書(shū)的簡(jiǎn)明和清楚，下面的描述和附圖做了適當(dāng)?shù)氖÷院秃?jiǎn)化。同樣，下面實(shí)施例中的每個(gè)部件由本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地修改、添加、以及在本發(fā)明范圍內(nèi)替換都將是可以理解的。在每個(gè)附圖中，同一部件被分配相同的標(biāo)號(hào)，為了說(shuō)明書(shū)的簡(jiǎn)明和清楚，重復(fù)的描述已經(jīng)按要求省略。
本實(shí)施例的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)在伺服系統(tǒng)的反饋路線上有峰值濾波器。該峰值濾波器的設(shè)計(jì)，使磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度處和旋轉(zhuǎn)速度中包含的高頻成分中的增益采取規(guī)定的值或以上，尤其設(shè)計(jì)成使旋轉(zhuǎn)速度、其高頻成分、以及峰值相匹配。所需的峰值濾波器在伺服系統(tǒng)的插入允許補(bǔ)償由于例如磁道圓度的偏差事件而導(dǎo)致的可重復(fù)偏離(RRO)誤差。同樣，使用具有所需特征的峰值濾波器允許補(bǔ)償可重復(fù)偏離誤差而不會(huì)引起由于峰值濾波導(dǎo)致的伺服系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
在此略述安裝伺服系統(tǒng)的HDD的總體結(jié)構(gòu)，用以說(shuō)明依照本實(shí)施例的伺服系統(tǒng)。圖1是顯示依照本實(shí)施例的HDD1的示意性結(jié)構(gòu)的方框圖。HDD1在其方框10中具有磁盤(pán)11，其實(shí)例為旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)(記錄磁盤(pán))；磁頭元件部件12，其實(shí)例為磁頭；臂電子元件(AE)13；主軸電機(jī)(SPM)14；以及音圈電機(jī)(VCM)15。HDD1同樣有電路板20固定在方框10外面。在電路板20的上面具有讀/寫(xiě)信道(R/W信道)21；電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22；硬盤(pán)控制器(HDC)/MPU集成電路(HDC/MPU)23；以及RAM24。這些組成元件僅是示例；例如，它們同樣可以組裝在一個(gè)芯片上。
從外部主機(jī)(未在圖中示出)中得到的準(zhǔn)備寫(xiě)入的數(shù)據(jù)由HDC/MPU23來(lái)接收，然后經(jīng)R/W信道21和AE13由磁頭元件部件12寫(xiě)到磁盤(pán)11上面。另外，存儲(chǔ)在磁盤(pán)11中的數(shù)據(jù)由磁頭元件部件12讀出，這樣讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)由AE13和R/W信道21從HDC/MPU輸出到外部主機(jī)。
接著，在下面描述HDD1的結(jié)構(gòu)元件。首先概述磁盤(pán)11和磁頭元件部件12的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。磁盤(pán)11固定在SPM 14的旋轉(zhuǎn)軸上面。該SPM14由電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22驅(qū)動(dòng)，SPM 14按所需的速度旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)11。磁盤(pán)11的雙面都有記錄表面用來(lái)記錄數(shù)據(jù)，以及與每個(gè)記錄表面相關(guān)的磁頭元件部件12。每個(gè)磁頭元件部件12固定在浮動(dòng)塊(未示出)上面。同樣，該浮動(dòng)塊固定在托架(未示出)上。托架固定在VCM 15上，并擺動(dòng)使浮動(dòng)塊和磁頭元件部件12在磁盤(pán)11的表面徑向移動(dòng)，磁頭元件部件12由此可以訪問(wèn)所希望的區(qū)域。
典型地，記錄磁頭將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成與存儲(chǔ)在磁盤(pán)11上的數(shù)據(jù)相一致的磁場(chǎng)，而再現(xiàn)磁頭將從磁盤(pán)11提供的磁場(chǎng)重新恢復(fù)為電信號(hào)，它們一起組成了磁頭元件部件12。磁盤(pán)11的數(shù)目可以是一個(gè)或多個(gè)，記錄表面可以僅由每個(gè)磁盤(pán)11的一面組成或者雙面組成。另外，本發(fā)明的伺服系統(tǒng)可以應(yīng)用于或是僅具有再現(xiàn)磁頭或是僅具有記錄磁頭的裝置。
接著，下面描述電路結(jié)構(gòu)。AE 13從多個(gè)磁頭元件部件12中選擇一個(gè)要進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)的磁頭元件部件12，以固定的增益預(yù)先放大由選中的磁頭元件部件12再現(xiàn)的信號(hào)，并將該再現(xiàn)信號(hào)發(fā)送至R/W信道21。AE 13同樣發(fā)送從R/W信道21中接收的記錄信號(hào)至選中的磁頭元件部件12。
R/W信道21對(duì)從主機(jī)獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行寫(xiě)處理。在寫(xiě)處理期間，R/W信道21將HDC/MPU 23提供的寫(xiě)數(shù)據(jù)調(diào)制成代碼，進(jìn)一步將經(jīng)代碼調(diào)制過(guò)的寫(xiě)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為寫(xiě)信號(hào)(電流)，并將這些數(shù)據(jù)提供到AE 13。同樣，當(dāng)分配數(shù)據(jù)到主機(jī)的時(shí)候，R/W信道21執(zhí)行讀處理。R/W信道21在讀處理期間，從AE 13接收讀出信號(hào)后，放大這個(gè)信號(hào)以獲得固定的幅度，然后從獲得的讀出信號(hào)中提取數(shù)據(jù)，并解碼該數(shù)據(jù)。這樣讀出的數(shù)據(jù)包括用戶數(shù)據(jù)和伺服數(shù)據(jù)。經(jīng)解碼的讀出數(shù)據(jù)被分配給HDC/MPU 23。
HDC/MPU 23是將HDC和MPU集成為一塊芯片的電路。MPU依照裝載在RAM 24中的微代碼來(lái)操作，除了例如磁頭元件部件12的定位控制、接口控制、以及缺陷管理的全部HDD1控制之外，還執(zhí)行必要的數(shù)據(jù)處理。當(dāng)HDD1開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，除了在MPU上運(yùn)行的微代碼之外，從磁盤(pán)11或ROM(未示出)裝載控制所需和數(shù)據(jù)處理所需的數(shù)據(jù)到RAM 24中。
由R/W信道21讀出的數(shù)據(jù)包括伺服數(shù)據(jù)以及用戶數(shù)據(jù)。HDC/MPU 23執(zhí)行使用伺服數(shù)據(jù)的磁頭元件部件12的定位控制。從HDC/MPU 23發(fā)出的控制信號(hào)(數(shù)字信號(hào))輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22。電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22依照控制信號(hào)的特定級(jí)別向VCM 15提供驅(qū)動(dòng)電流。
接著，下面描述本實(shí)施例的HDD 1中的伺服系統(tǒng)。圖2是顯示本實(shí)施例中伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖。R/W信道21包括伺服信道211，用以從AE 13的信號(hào)輸出中提取伺服信號(hào)。HDC/MPU 23包括伺服定位信號(hào)發(fā)生器231，用以產(chǎn)生伺服定位信號(hào)；目標(biāo)位置設(shè)置器232，為磁頭元件部件設(shè)置目標(biāo)位置；位置誤差信號(hào)發(fā)生器233，根據(jù)伺服定位信號(hào)和作為參考信號(hào)從目標(biāo)位置設(shè)置器232發(fā)出的目標(biāo)位置信號(hào)產(chǎn)生位置誤差信號(hào)(PES)；峰值濾波器234；以及伺服控制器235，向電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22輸出數(shù)字控制信號(hào)(DACOUT)，用以控制VCM 15(亦即控制VCM15的電流量)。
每個(gè)HDC/MPU 23的內(nèi)部組元都可以由硬件結(jié)構(gòu)或由MPU上的微代碼操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。合適的硬件/軟件結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)而選擇。執(zhí)行必要處理的邏輯模塊同樣可以依照適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)由任意的硬件結(jié)構(gòu)組裝而成。
伺服信號(hào)徑向記錄在磁盤(pán)11上。每個(gè)伺服信號(hào)(伺服再現(xiàn)信號(hào))包括間隔、伺服AGC(自動(dòng)增益控制)信息、伺服地址、以及脈沖模式。該間隔消除了由例如轉(zhuǎn)速的變化因素引起的定時(shí)誤差。伺服AGC信息是用來(lái)確定受AGC控制的伺服信號(hào)增益的。伺服地址包括柱面ID、伺服扇區(qū)號(hào)、以及其他地址信息。通過(guò)數(shù)字化特定的再現(xiàn)信號(hào)的幅度或其他因素的變化，脈沖模式用來(lái)執(zhí)行磁頭元件部件112的磁道控制(磁道跟蹤)，或者類似的控制。
在磁盤(pán)11上的每個(gè)伺服信號(hào)都是從磁頭元件部件12中讀出，通過(guò)AE 13放大，然后輸入至伺服信道211。伺服信道211在所需的控制期間內(nèi)被激活并從AE 13獲取伺服信號(hào)。伺服信道211，在從AE 13獲取模擬伺服信號(hào)后，同樣以所要求的采樣頻率將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。伺服信道211進(jìn)一步將A/D轉(zhuǎn)換后的信號(hào)解碼為伺服地址。這樣解碼得到的地址以及經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的脈沖串信號(hào)都被傳送到伺服位置信號(hào)發(fā)生器231中。
根據(jù)從伺服信道211發(fā)出的伺服信號(hào)，伺服定位信號(hào)發(fā)生器231產(chǎn)生伺服定位信號(hào)，用以指示磁頭元件部件12的當(dāng)前位置。目標(biāo)位置設(shè)置器232輸出目標(biāo)位置信號(hào)，用以指示磁頭元件部件12將移動(dòng)到的目標(biāo)位置。位置誤差信號(hào)發(fā)生器233比較伺服定位信號(hào)和目標(biāo)位置信號(hào)并產(chǎn)生信號(hào)(PES)，用以指示當(dāng)前位置相對(duì)于目標(biāo)位置的偏差的大小和方向。PES信號(hào)指示磁頭元件部件12在磁盤(pán)11的徑向方向的內(nèi)部或外部與目標(biāo)位置偏了多遠(yuǎn)。
由位置誤差信號(hào)發(fā)生器233產(chǎn)生的PES信號(hào)被輸入到峰值濾波器234中。峰值濾波器234在頻率等于磁盤(pán)11的旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍(包括×1)處有多個(gè)峰值。當(dāng)來(lái)自AE13的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)時(shí)，峰值濾波器234在所有頻率小于Nyquist頻率且等于旋轉(zhuǎn)的整數(shù)倍處存在峰值。
從位置誤差信號(hào)發(fā)生器233產(chǎn)生的信號(hào)PES，和峰值濾波器234的輸出由加法單元236加在一起。加法單元236這樣產(chǎn)生的信號(hào)隨后輸入到伺服控制器235中。根據(jù)信號(hào)PES以及峰值濾波器234的輸出信號(hào)，伺服控制器235產(chǎn)生用以控制VCM 15的控制信號(hào)DACOUT。該DACOUT信號(hào)即到電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22的DAC的輸出信號(hào)，被輸入到電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22，然后DA轉(zhuǎn)換DACOUT并提供所需值的電流至VCM15。
正如上面所述，在本實(shí)施例的伺服系統(tǒng)中，根據(jù)位置誤差信號(hào)發(fā)生器233的PES信號(hào)和從過(guò)濾信號(hào)PES的峰值濾波器234發(fā)出的輸出信號(hào)，伺服控制器235產(chǎn)生用于VCM 15的控制信號(hào)。峰值濾波器234具有多個(gè)峰值，同時(shí)在頻率等于旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍處，還具有等于或大于規(guī)定值的增益。具體地，在當(dāng)前的例子中，優(yōu)選實(shí)施例中的峰值濾波器234在多個(gè)等于旋轉(zhuǎn)頻率整數(shù)倍的頻率處具有峰值。伺服信號(hào)中的可重復(fù)偏離誤差通過(guò)在伺服系統(tǒng)的反饋電路中插入峰值濾波器234可以得到有效補(bǔ)償。
在這種情況下，峰值濾波器的插入位置不限于位置誤差信號(hào)發(fā)生器233的輸出和伺服控制器235的輸入之間的部分。代替上面的情況，如圖3所示，峰值濾波器237可插在PES信號(hào)的輸出部分和DACOUT的輸入部分之間。根據(jù)從位置誤差信號(hào)發(fā)生器233接收的PES信號(hào)，伺服控制器235產(chǎn)生控制信號(hào)。同樣，位置誤差信號(hào)發(fā)生器233發(fā)出的PES信號(hào)被輸入到峰值濾波器237中。峰值濾波器237發(fā)出的輸出信號(hào)和伺服控制器235發(fā)出的控制信號(hào)都被輸入到加法單元238中，加法單元238產(chǎn)生的信號(hào)隨后作為控制信號(hào)DACOUT輸入到電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22。
如上所述，可重復(fù)偏離誤差可以通過(guò)在伺服系統(tǒng)的反饋信道中插入所需的峰值濾波器234或237而得到補(bǔ)償。下面將描述峰值濾波器234和237以及包括峰值濾波器的伺服系統(tǒng)的特征。本實(shí)施例中的峰值濾波器計(jì)算在第M個(gè)在先的扇區(qū)(M是一個(gè)磁道中伺服扇區(qū)的數(shù)目，等于磁頭之前的一整周)處生成的峰值濾波器的輸出，與在移動(dòng)到當(dāng)前伺服扇區(qū)之前被讀出的選出的多個(gè)伺服扇區(qū)的狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)而獲得的值之和。這就是說(shuō)，峰值濾波器按照下面的數(shù)字表達(dá)式執(zhí)行運(yùn)算處理u(n)=u(n-M)+Σk=0NwkX(n-k)---(1)]]>在上面的數(shù)字表達(dá)式(1)中，“u”是峰值濾波器輸出，M是在一個(gè)磁道中伺服扇區(qū)的數(shù)目，“w”是在先設(shè)置的實(shí)數(shù)，X是在伺服系統(tǒng)中的狀態(tài)變量，以及N是在先設(shè)置的自然數(shù)。而在上面表達(dá)式中的∑則是從“k＝0到N”中選出的多個(gè)峰值之和。所選出的多個(gè)項(xiàng)的個(gè)數(shù)或哪一項(xiàng)將要選出在設(shè)計(jì)時(shí)確定。PES信號(hào)或輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22的輸出信號(hào)DACOUT作為狀態(tài)變量X來(lái)使用。
下面描述的是元件的例子，其功能相當(dāng)于峰值濾波器234或237對(duì)在第M個(gè)在先的扇區(qū)處生成的濾波器輸出，和從M個(gè)在先扇區(qū)的需要數(shù)目的狀態(tài)變量(亦即在磁頭的前面的一整周的結(jié)尾處)，具體地即誤差成分PES進(jìn)行積分。亦即，在前面的描述中，PES信號(hào)就相當(dāng)于狀態(tài)變量X。峰值濾波器234或237執(zhí)行由下面的表達(dá)式確定的運(yùn)算處理u(n)=u(n-M)+Σk=0kwkPES(n-(M-k))---(2)]]>這里的K是在設(shè)計(jì)時(shí)就預(yù)設(shè)的自然數(shù)。同樣，不同于數(shù)字表達(dá)式(1)，∑表示從“k＝0”到“K”的各個(gè)項(xiàng)之和。
這些數(shù)字表達(dá)式的Z變換被表達(dá)為“f(z)/(zM-1)”，其中的“f(z)”是“z”的所要求的函數(shù)，這個(gè)傳遞函數(shù)在“z”滿足“zM＝1”處有極點(diǎn)。如上所述，峰值濾波器234或237在磁盤(pán)11的旋轉(zhuǎn)頻率和高階頻率的所有位置都有峰值，因此可以在所有的頻率處除去可重復(fù)偏離誤差成分。
執(zhí)行上述數(shù)字表達(dá)式(2)的運(yùn)算處理的峰值濾波器234或237，根據(jù)與從第M個(gè)在先扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的多個(gè)扇區(qū)相關(guān)的狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)獲得的值與在第M個(gè)在先的扇區(qū)處生成的濾波器的輸出之和，確定輸出值。與從第M個(gè)在先扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的多個(gè)連續(xù)扇區(qū)相關(guān)的PES信號(hào)[PES(n-M)到PES(n-M+k)]在數(shù)字表達(dá)式(2)的例子中使用。然而，如數(shù)字表達(dá)式(1)所示，具體使用與從第M個(gè)在先扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的多個(gè)扇區(qū)相關(guān)的信號(hào)PES的那些部分根據(jù)設(shè)計(jì)確定。例如，可以使用與從當(dāng)前扇區(qū)開(kāi)始的一定數(shù)目的在先扇區(qū)[PES(n)到PES(n-N)]相關(guān)的信號(hào)，其在上面表達(dá)式的積分中相當(dāng)于等式(2)中“M-k”到“k”的變化。伺服系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字處理確定控制信號(hào)DACOUT，并且在比旋轉(zhuǎn)頻率更高階的頻率中，僅那些低于Nyquist頻率的才會(huì)成為問(wèn)題。
在M＞3的系統(tǒng)中具有K＝3的值的峰值濾波器234或237在下面示出作為依照上述表達(dá)式(2)的元件的例子。峰值濾波器234依照下面的數(shù)字表達(dá)式(3)執(zhí)行運(yùn)算處理u(n)＝u(n-m)+WM-3PES(n-M+3)+WM-2PES(n-M+2)(3)+WM-1PES(n-M+1)+wMPES(n-M)這相當(dāng)于M＞3以及f(z)被賦值給三次多項(xiàng)式的情況。更具體地，上面數(shù)字表達(dá)式(3)的Z變換給出f(z)如下
U(z)＝z-MU(z)+WM-3Z3-MPES(z)+…+WMz-MPES(z)U(z)＝(WM-323+…+WM)PES(z)/(zM-1)(4)f(z)＝wM-3z3+wM-2Z2+wM-1z+wM下面參考圖4的流程圖來(lái)描述處理的例子，在該例中，峰值濾波器234在圖2的系統(tǒng)中執(zhí)行數(shù)字表達(dá)式(3)的運(yùn)算。在第S11步等待移動(dòng)到扇區(qū)(i)之后，系統(tǒng)在第S12步中獲取在扇區(qū)(i)被讀出的PES(n)。通過(guò)執(zhí)行在第S13步數(shù)字表達(dá)式中表達(dá)的運(yùn)算處理，峰值濾波器234使用獲取到的PES(n)來(lái)計(jì)算U(n)。在步驟S14中，加法單元256將峰值濾波器234的U(n)輸出與PES(n)相加，然后輸出Y(n)。在步驟S15中，伺服控制器235從Y(n)生成控制信號(hào)DACOUT并將該信號(hào)輸出至電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元22。
這個(gè)時(shí)候防止峰值濾波器234執(zhí)行上面的運(yùn)算處理而使伺服系統(tǒng)變得不穩(wěn)定是有必要的。任何濾波器的插入有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。為了保證伺服系統(tǒng)穩(wěn)定，有必要插入所需特征的峰值濾波器。為了像在本例中那樣添加過(guò)去的狀態(tài)變量，峰值濾波器234或237中添加的項(xiàng)的數(shù)目(K的值)和每項(xiàng)的系數(shù)“w”需要適當(dāng)設(shè)置以便滿足所需的特征。保持系統(tǒng)穩(wěn)定的峰值濾波器234或237，設(shè)計(jì)包括這個(gè)峰值濾波器的伺服系統(tǒng)的方法，以及伺服系統(tǒng)和峰值濾波器應(yīng)滿足的特征將在下面描述。
通過(guò)使用Nyquist曲線圖可以確定峰值濾波器234或237應(yīng)滿足的特性。取峰值濾波器234或237的傳遞函數(shù)為F(z)，伺服控制器235的傳遞函數(shù)為C(z)，以及從伺服控制器235的輸出到伺服定位信號(hào)發(fā)生器231的輸出的傳遞函數(shù)為P(z)。圖2的伺服系統(tǒng)中的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H1被表達(dá)為H1＝PC(1+F)，以及圖3的伺服系統(tǒng)中的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H2被表達(dá)為H2＝P(C+F)。
在沒(méi)有插入峰值濾波器234或237的伺服系統(tǒng)中，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H表達(dá)為H3＝PC。當(dāng)“z”如圖5A所示從0變?yōu)?π時(shí)，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H3(＝PC)的Nyquist曲線圖(矢量軌跡)得到了例如這樣的曲線，其看起來(lái)就像是如圖5B所示(這條曲線僅是例中軌跡的部分)。在具有插入本實(shí)施例中的峰值濾波器234或237的系統(tǒng)中，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H1或H2的Nyquist曲線圖發(fā)生改變，例如，從如圖5B所示的H3的曲線，變?yōu)閳D5C所示的這樣的曲線。
因?yàn)榉逯禐V波器234或237在每個(gè)頻率等于磁盤(pán)11旋轉(zhuǎn)頻率整數(shù)倍處具有峰值，在每個(gè)頻率等于旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍處的鄰域內(nèi)該Nyquist曲線圖發(fā)生改變。由峰值濾波器234或237生成的一個(gè)頻率值(極點(diǎn)值“Z01”)處的矢量軌跡在圖5C中顯示。實(shí)際上，Nyquist曲線圖在每個(gè)頻率等于旋轉(zhuǎn)頻率整數(shù)倍的鄰域內(nèi)都發(fā)生改變。
峰值濾波器234或237的傳遞函數(shù)F，在單位圓上具有等于旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍頻率“ωi”的多個(gè)極點(diǎn)“Zi”。當(dāng)這樣的每一個(gè)極點(diǎn)被視為是穩(wěn)定的極點(diǎn)時(shí)，如果開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H1或H2(或峰值濾波器234、237的傳遞函數(shù))生成的矢量軌跡環(huán)繞復(fù)平面上的點(diǎn)Z0(-1，0)的次數(shù)沒(méi)有增加，那么系統(tǒng)可以是穩(wěn)定的。在圖5C的例子中，環(huán)繞在Z0(-1，0)點(diǎn)的矢量軌跡的計(jì)數(shù)沒(méi)有增加。在每個(gè)頻率等于旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍處，滿足上述所需條件時(shí)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
穩(wěn)定系統(tǒng)的上述條件可以從幅角原理或從向控制系統(tǒng)應(yīng)用該原理的Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)推導(dǎo)得出。根據(jù)幅角原理，當(dāng)圓周C中的函數(shù)Q(z)的零點(diǎn)的數(shù)目(亦即在H變?yōu)榱闾幍摹皕”點(diǎn)的數(shù)目)和Q(z)的極點(diǎn)的數(shù)目(亦即在1/Q發(fā)散處的“z”點(diǎn)的數(shù)目)分別取為Z和P時(shí)，并且兩者都包括重復(fù)次數(shù)，借助于Q通過(guò)重復(fù)圓周C生成的曲線在前向方向上(順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)(P-Z)周。
當(dāng)頻率從0變化到2π時(shí)，z變換的“z”圍繞單位圓旋轉(zhuǎn)一整周。依據(jù)Nyquist的穩(wěn)定性判據(jù)，當(dāng)“z”繞單位圓旋轉(zhuǎn)一整周時(shí)，零點(diǎn)的數(shù)目和極點(diǎn)的數(shù)目之間的差別，在系統(tǒng)的特征方程[1+H(z)]的單位圓中，是依照H(z)繞點(diǎn)(-1，0)的次數(shù)來(lái)確定的。當(dāng)預(yù)先知道極點(diǎn)的位置，從旋轉(zhuǎn)的次數(shù)確定了單位圓中的極點(diǎn)的數(shù)目，假定和以度數(shù)確定的一樣多的所有的零點(diǎn)都存在于單位園中時(shí)，該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
在本實(shí)施例中，峰值濾波器234或237的傳遞函數(shù)F在單位圓上具有多個(gè)極點(diǎn)“zi”，并且每個(gè)極點(diǎn)“zi”都被視為是穩(wěn)定的極點(diǎn)。這就是說(shuō)，當(dāng)傳遞函數(shù)F如下表達(dá)時(shí)F=f(z)ZM-1---(5)]]>峰值濾波器234的傳遞函數(shù)F的每個(gè)極點(diǎn)“zi”處的矢量軌跡依下獲得F(zi)=f(Z)ZM-r]]>(從r＜1到r→1)(6)作為例子，圖6顯示了在單位圓上的一個(gè)極點(diǎn)“Z0”。如圖6所示，在單位圓中，極點(diǎn)“Z0”是作為無(wú)限接近單位圓的值(從r＜1到→1)來(lái)計(jì)算的。
如果極點(diǎn)在“z”的矢量軌跡(單位圓)內(nèi)，為了使系統(tǒng)穩(wěn)定，通過(guò)峰值濾波器234或237的插入，使開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)關(guān)于(-1，0)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)應(yīng)當(dāng)保持不變是有必要的。換句話說(shuō)，如圖5C所示，H(z)關(guān)于(-1，0)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)不應(yīng)當(dāng)隨“z”在單位圓上的軌跡增加是有必要的。1/(ZM-1)的矢量軌跡在頻率滿足ZM＝1處趨向無(wú)窮遠(yuǎn)。所以，即使矢量軌跡從遠(yuǎn)離(-1，0)點(diǎn)開(kāi)始，由于存在軌跡接近點(diǎn)(-1，0)的可能性，系統(tǒng)易于變得不穩(wěn)定。在本實(shí)施例的設(shè)計(jì)方法中，在數(shù)字表達(dá)式(2)中表達(dá)的多項(xiàng)式中的項(xiàng)的數(shù)目，以及每個(gè)項(xiàng)的系數(shù)“w”都被設(shè)定，這樣峰值濾波器234或237或包括濾波器的系統(tǒng)滿足了上述的特征。
如上所述，通過(guò)使用峰值濾波器234或237生成的H(z)的軌跡不應(yīng)當(dāng)圍繞Z0(-1，0)是穩(wěn)定的條件。這里，對(duì)于峰值濾波器的中心頻率“zk”，在峰值濾波器234或237沒(méi)有插入的情況下，取傳遞函數(shù)(例如上面提到的H3)的值為Z01，以及在峰值濾波器234或237插入的情況下，取傳遞函數(shù)(例如上述的H1或H2)的值為Zk。如圖7所示，在由點(diǎn)Z0和Z01確定的直線上，如果點(diǎn)Zk位于Z0點(diǎn)穿過(guò)Z01點(diǎn)另一端，在峰值濾波器234或237插入的情況下，傳遞函數(shù)生成遠(yuǎn)離Z0方向的矢量軌跡。因此，當(dāng)Zk處在滿足上述條件的位置上時(shí)，可以可靠地形成穩(wěn)定的系統(tǒng)。
下面描述滿足如圖7所示條件的峰值濾波器234的傳遞函數(shù)，作為例子使用圖2所示的組件(傳遞函數(shù)H1)。下面的數(shù)字表達(dá)式參考圖2和圖7得到滿足Zk＝PC(1+F)＝Z01(1+F)＝Z01+λ(Z01-Z0)(7)λ＞0因此F=λ(Z01-Z0)Z01---(8)]]>是峰值濾波器234的所期望的傳遞函數(shù)。
峰值濾波器234的相位可以在下面指定。這里，峰值濾波器234的傳遞函數(shù)F如下表達(dá)F=f(Z)ZM-1---(9)]]>
考慮峰值的在下面中心頻率處的相位Zk＝exp(jω0k)(ω0:2πM,]]>k從1到M/2的整數(shù))為了計(jì)算傳遞函數(shù)F的幅角，如下面取代數(shù)字表達(dá)式(9)的分母ZM-1→ZM-r(11)然后計(jì)算經(jīng)r→1在中心頻率處獲得的收斂值，在中心頻率處得到∠F(Zk)≈∠f(Zk) (12)在這個(gè)數(shù)字表達(dá)式中，/F表示F的幅角。從數(shù)字表達(dá)式8和12之間的關(guān)系得出下面的表達(dá)式∠f(Zk)=∠(Z01-Z0)Z01---(13)]]>具有插入的峰值濾波器234的穩(wěn)定系統(tǒng)可以通過(guò)確定函數(shù)“f(z)”來(lái)構(gòu)成，以便數(shù)字表達(dá)式(13)在磁盤(pán)11的旋轉(zhuǎn)頻率和所有它的高次諧波處應(yīng)當(dāng)保留。關(guān)于增益，可以假設(shè)為例如小的值，在這種情況下，濾波器在窄頻率波段中操作并顯示所期望的特性。盡管“ω＝0”的相位不是由上面的表達(dá)式確定的，由于僅通過(guò)NFB(負(fù)反饋)來(lái)穩(wěn)定積分項(xiàng)，因此相位是可以為零的。
盡管足夠穩(wěn)定的系統(tǒng)可以在磁盤(pán)11的旋轉(zhuǎn)頻率以及所有它的高頻諧波處保留數(shù)字表達(dá)式(13)來(lái)構(gòu)成，但是函數(shù)“f(z)”的階數(shù)需要增加才能滿足上面的條件。增加階數(shù)使得運(yùn)算處理復(fù)雜并且電路規(guī)模或計(jì)算的時(shí)間增加。為了構(gòu)成穩(wěn)定系統(tǒng)，上述的條件是最優(yōu)選的。然而并不是必須的，上述條件不總是被滿足來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。假定峰值濾波器234滿足下面的條件，盡管系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，系統(tǒng)所需的穩(wěn)定性還是可以滿足的。
關(guān)于峰值濾波器234的中心頻率“kω0”，當(dāng)“kω0+q”(q→0)得到漸進(jìn)性質(zhì)時(shí)，考慮由峰值濾波器234的傳遞函數(shù)F生成的矢量軌跡允許∠(kω0+q)=∠f(Zk)zM-1=∠f(Zk)ej(kω0+q)M-1]]>≈∠f(Zk)jqM=∠F(kω0)-π2---(14)]]>從數(shù)字表達(dá)式(12)和“j(虛數(shù))＝exp(jπ/2)”之間的關(guān)系獲得。這就是說(shuō)，在中心頻率“kω0”鄰域內(nèi)的峰值濾波器234的傳遞函數(shù)F的幅角是90度偏離于中心頻率“kω0”處的傳遞函數(shù)F的幅角。圖8顯示的是在“kω0”鄰域內(nèi)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H的矢量軌跡的延伸方向。在“kω0”的鄰域內(nèi)，該開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H的矢量軌跡(開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)F在“kω0”鄰域內(nèi)生成的矢量軌跡)在垂直于連接Z01和Zk的直線的方向上從Z01的鄰域延伸。
為了使系統(tǒng)穩(wěn)定，有必要使開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H的矢量軌跡不圍繞Z0(-1，0)點(diǎn)并且Z0應(yīng)當(dāng)在曲線(軌跡)的外部，該曲線從Z01鄰域內(nèi)的點(diǎn)延伸經(jīng)過(guò)Zk到另一個(gè)鄰近的點(diǎn)。如果如圖8A所示，在連接Z01和Zk的直線的垂直方向上，從Z01延伸的直線位于Z0下面，即，在Z0和Zk之間，則這個(gè)條件是能得到滿足的。相反地，如果如圖8B所示，在連接Z01和Zk的直線的垂直方向上，從Z01延伸的直線位于Z0上面，則系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。如果如圖9所示，由從Z0延伸到Z01的直線“c”和從Z01延伸到Zk的直線“a”構(gòu)成的角“φ”是90度或以下，系統(tǒng)可以因此而穩(wěn)定。換句話說(shuō)，改變數(shù)字表達(dá)式(7)為Zk＝PC(1+F)＝Z01(1+F)＝Z01+λ(Z01-Z0)ejφ(15)λ＞0然后計(jì)算在F的“kω0”處的幅角得到
∠(Zk)=<(Z01-Z0)Z01+φ---(16)]]>如果φ是90度或以下，系統(tǒng)是可以穩(wěn)定的。假設(shè)下面的數(shù)字表達(dá)式(17)被滿足，取數(shù)字表達(dá)式(13)的右邊為“a”，能使系統(tǒng)穩(wěn)定|∠F(kω0)-α|≤90°(17)可是，如果開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H的矢量軌跡接近Z0(-1，0)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性將減少。另外，在伺服系統(tǒng)中存在相位余量是很重要的。在伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)期間，將相位余量設(shè)定為30度是優(yōu)選方案。因此，優(yōu)選地，由連接Z01和Zk的直線“a”和連接Z0和Z01的直線“c”組成的角“φ”應(yīng)當(dāng)是60度或以下(|∠F(kω0)-a|≤60度)。更進(jìn)一步，這種需求有可能發(fā)生擴(kuò)展峰值寬度以加快峰值濾波器的收斂。如果是這種情況，則因?yàn)槌跏碱l率特性受到影響，30度的相位余量有可能減少。保留較大的相位余量因此更為優(yōu)選。因此，進(jìn)一步優(yōu)選地，由連接Z01和Zk的直線“a”和連接Z0和Z01的直線“c”組成的角“φ”應(yīng)當(dāng)是45度或以下(|∠F(kω0)-a|≤45度)。這些條件在磁盤(pán)11的旋轉(zhuǎn)頻率以及所有它的高次諧波(“kω0”)處被滿足。由點(diǎn)Z0和Z01確定的直線上，如果點(diǎn)Zk穿過(guò)點(diǎn)Z01在點(diǎn)Z0的另一端，角“φ”則是0度。正如上面描述的，當(dāng)幅角的條件表達(dá)式用聯(lián)立不等式表達(dá)時(shí)，峰值濾波器234的項(xiàng)的數(shù)目以及每項(xiàng)的系數(shù)可以用LMI(線性矩陣不等式)確定。峰值濾波器234根據(jù)這樣預(yù)定的值執(zhí)行濾波處理。因?yàn)槭枪夹g(shù)而省略LMI的說(shuō)明，例如，[Stephen Boyd，等，“系統(tǒng)與控制理論中的線性矩陣不等式”，1994，SIAM]。
盡管上面的描述已經(jīng)作為例子與開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H1[PC(1+F)]一同給出，系統(tǒng)的穩(wěn)定性在相似條件下可以通過(guò)使用開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H2[P(C+F)]同樣地獲得。對(duì)于開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)H2，下面的表達(dá)式保留Zk＝P(C+F)＝Z01+λ(Z01-Z0)(18)
λ＞0因此F=λ(Z01-Z0)P---(19)]]>是峰值濾波器234的最優(yōu)選的傳遞函數(shù)。在這種情況下幅角的要求是∠(Zk)=∠(Z01-Z0)P---(20)]]>如上所述，根據(jù)本實(shí)施例中的HDD，在保持伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)有效補(bǔ)償RRO是有可能的。雖然，在本實(shí)施例中，HDD可以執(zhí)行數(shù)據(jù)的讀和寫(xiě)處理，但是本發(fā)明同樣可提供給再現(xiàn)裝置用來(lái)僅執(zhí)行再現(xiàn)操作。盡管本發(fā)明特別地用于磁盤(pán)存儲(chǔ)裝置，但它仍可以應(yīng)用于其他形式的存儲(chǔ)裝置，例如用于光處理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的光學(xué)存儲(chǔ)裝置，或應(yīng)用于被控制的其他物體的伺服系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其具有用于通過(guò)使用記錄磁盤(pán)上記錄的伺服信號(hào)來(lái)執(zhí)行磁頭的定位控制的伺服系統(tǒng)，該伺服系統(tǒng)包括磁頭定位信號(hào)發(fā)生器，用以根據(jù)從記錄磁盤(pán)讀出的伺服信號(hào)，來(lái)產(chǎn)生與該磁頭的位置相關(guān)的磁頭定位信號(hào)；峰值濾波器，其在多個(gè)頻率中的每一個(gè)處都具有峰值，該濾波器補(bǔ)償可重復(fù)偏離誤差；以及控制信號(hào)輸出單元，其根據(jù)磁頭定位信號(hào)、參考信號(hào)、以及峰值濾波器的輸出，向驅(qū)動(dòng)裝置輸出控制信號(hào)用以移動(dòng)磁頭；其中，在根據(jù)伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線圖中，當(dāng)對(duì)于峰值濾波器的除了“ω＝0”之外的“ωk”的所有峰值中的每一個(gè)，Z0是點(diǎn)(-1，0)，Z01是沒(méi)有該峰值濾波器的情況下伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，以及Zk是存在該峰值濾波器的情況下伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在“ωk”處的點(diǎn)，此時(shí)，由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角為90°或以下。
2.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角為60°或以下。
3.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角為45°或以下。
4.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線所形成的夾角是0°。
5.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中峰值濾波器的每個(gè)峰值與記錄磁盤(pán)的旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍相匹配。
6.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中所述記錄磁盤(pán)包括多個(gè)磁道且每個(gè)磁道包括M個(gè)伺服扇區(qū)，以及所述峰值濾波器根據(jù)峰值濾波器在第M個(gè)在先的扇區(qū)處的輸出與從預(yù)設(shè)的第N個(gè)在先的扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的移動(dòng)期間輸入的多個(gè)狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)獲得的值之和產(chǎn)生輸出信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中所述記錄磁盤(pán)包括多個(gè)磁道且每個(gè)磁道包括M個(gè)伺服扇區(qū)，以及所述峰值濾波器根據(jù)下面的表達(dá)式執(zhí)行處理u(n)=u(n-M)+Σk=0NwkX(n-k)]]>u峰值濾波器的輸出，M一個(gè)磁道中伺服扇區(qū)的數(shù)目，w在先設(shè)置的實(shí)數(shù)，X伺服系統(tǒng)中的狀態(tài)變量，以及N在先設(shè)置的自然數(shù)，這里的∑是從“k＝0到N”中選出的多個(gè)項(xiàng)之和。
8.如權(quán)利要求6所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中每個(gè)狀態(tài)變量都是根據(jù)參考信號(hào)和磁頭定位信號(hào)之間差值的偏差信號(hào)。
9.如權(quán)利要求6所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中每個(gè)狀態(tài)變量都是根據(jù)參考信號(hào)和磁頭定位信號(hào)之間差值的偏差信號(hào)；以及所述峰值濾波器插在偏差信號(hào)的輸出和控制信號(hào)輸出單元的輸入之間。
10.如權(quán)利要求6所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中每個(gè)狀態(tài)變量都是根據(jù)參考信號(hào)和磁頭位置信號(hào)之間差值的偏差信號(hào)；以及所述峰值濾波器將偏差信號(hào)的輸出做為輸入，其中的控制信號(hào)輸出單元的輸出與所述峰值濾波器的輸出相加。
11.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其具有用于通過(guò)使用記錄磁盤(pán)上記錄的伺服信號(hào)執(zhí)行磁頭位置控制的伺服系統(tǒng)，該伺服系統(tǒng)包括磁頭，用以訪問(wèn)具有多個(gè)磁道且每個(gè)磁道包括M個(gè)伺服扇區(qū)的記錄磁盤(pán)，該磁頭讀取每個(gè)伺服扇區(qū)的伺服信號(hào)；峰值濾波器，根據(jù)從預(yù)設(shè)的第N個(gè)在先的扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的移動(dòng)期間輸入的多個(gè)狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)獲得的值和在第M個(gè)在先的扇區(qū)處的輸出值之和輸出值；以及控制信號(hào)輸出單元，根據(jù)由每個(gè)伺服扇區(qū)的伺服信號(hào)確定的與磁頭的位置相關(guān)的磁頭定位信號(hào)、參考信號(hào)、以及峰值濾波器的輸出，向驅(qū)動(dòng)裝置輸出控制信號(hào)用以移動(dòng)磁頭；其中，在根據(jù)伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線圖中，當(dāng)對(duì)于峰值濾波器的除了“ω＝0”之外的所有極點(diǎn)“ωk”中的每一個(gè)，Z0是點(diǎn)(-1，0)，Z01是沒(méi)有峰值濾波器的情況下，伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在點(diǎn)“ωk”處的點(diǎn)，Zk是存在峰值濾波器的情況下，伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在點(diǎn)“ωk”處的點(diǎn)，此時(shí)，由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線形成的夾角為90°或以下。
12.如權(quán)利要求11所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線形成的夾角為60°或以下。
13.如權(quán)利要求11所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線形成的夾角為45°或以下。
14.如權(quán)利要求11所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中每個(gè)狀態(tài)變量都是根據(jù)參考信號(hào)和磁頭定位信號(hào)之間差值的偏差信號(hào)；以及該峰值濾波器插在偏差信號(hào)的輸出和控制信號(hào)輸出單元的輸入之間。
15.如權(quán)利要求11所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中每個(gè)狀態(tài)變量都是根據(jù)參考信號(hào)和磁頭定位信號(hào)之間差值的偏差信號(hào)；以及所述峰值濾波器將偏差信號(hào)的輸出做為輸入，其中的控制信號(hào)輸出單元的輸出與所述峰值濾波器的輸出相加。
16.如權(quán)利要求11所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其中所述峰值濾波器根據(jù)下面表達(dá)式執(zhí)行處理u(n)=u(n-M)+Σk=0NwkX(n-k)]]>u峰值濾波器的輸出，M一個(gè)磁道中伺服扇區(qū)的數(shù)目，w在先設(shè)置的實(shí)數(shù)，X伺服系統(tǒng)中的狀態(tài)變量，以及N在先設(shè)置的自然數(shù)，而這里的∑則是從“k＝0到N”中選出的多個(gè)項(xiàng)之和。
17.一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的磁頭定位控制方法，通過(guò)使用記錄磁盤(pán)上記錄的伺服信號(hào)來(lái)執(zhí)行磁頭的位置控制，該方法包括訪問(wèn)記錄磁盤(pán)，該記錄磁盤(pán)具有多個(gè)磁道且每個(gè)磁道包括M個(gè)伺服扇區(qū)；讀出每個(gè)伺服扇區(qū)的伺服信號(hào)；以及依照由每個(gè)伺服扇區(qū)的伺服信號(hào)確定的與磁頭的位置相關(guān)的磁頭定位信號(hào)，參考信號(hào)，以及根據(jù)從預(yù)設(shè)的第N個(gè)在先的扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的移動(dòng)期間輸入的多個(gè)狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)獲得的值與在第M個(gè)在先的扇區(qū)處生成的峰值濾波器的輸出之和的值，向移動(dòng)磁頭的驅(qū)動(dòng)裝置提供控制信號(hào)的輸出；其中，在根據(jù)伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線圖中，當(dāng)對(duì)于峰值濾波器的除了“ω＝0”之外的所有極點(diǎn)“ωk”，Z0是點(diǎn)(-1，0)，Z01是沒(méi)有上述的峰值濾波器的情況下，伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在點(diǎn)“ωk”處的點(diǎn)，Zk是上述的峰值濾波器存在的情況下，伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在點(diǎn)“ωk”處的點(diǎn)，此時(shí)，所述Z0點(diǎn)位于從Z01點(diǎn)的鄰域經(jīng)過(guò)Zk點(diǎn)向Z01點(diǎn)延伸的曲線的外部。
18.如權(quán)利要求17所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的磁頭定位控制的方法，其中由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線形成的夾角為90°或以下。
19.一種伺服系統(tǒng)，用以在旋轉(zhuǎn)體上定位被控制的物體，該伺服系統(tǒng)包括伺服信號(hào)讀出器，用以讀出記錄在該旋轉(zhuǎn)體上的伺服信號(hào)；以及具有峰值濾波器的控制器，該峰值濾波器的增益在多個(gè)頻率的每個(gè)頻率等于該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度的整數(shù)倍處，等于或大于規(guī)定的值，該控制器依照伺服信號(hào)、參考信號(hào)、以及峰值濾波器的輸出，產(chǎn)生控制信號(hào)用以控制該被控制的物體的位置；其中，在根據(jù)伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線圖中，當(dāng)對(duì)于峰值濾波器的除了“ω＝0”之外的所有峰值“ωk”，Z0是點(diǎn)(-1，0)，Z01是沒(méi)有峰值濾波器的情況下，伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在點(diǎn)“ωk”處的點(diǎn)，以及Zk是峰值濾波器存在的情況下，伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在點(diǎn)“ωk”處的點(diǎn)，此時(shí)，由Z0點(diǎn)延伸到Z01點(diǎn)的直線和Z01點(diǎn)延伸到Zk點(diǎn)的直線形成的夾角為90°或以下。
20.如權(quán)利要求19所述的伺服系統(tǒng)，其中所述旋轉(zhuǎn)體包括多個(gè)磁道且每個(gè)磁道包括M個(gè)伺服扇區(qū)；以及所述峰值濾波器根據(jù)峰值濾波器在第M個(gè)在先的扇區(qū)處的輸出與從預(yù)設(shè)的第N個(gè)在先的扇區(qū)到當(dāng)前扇區(qū)的移動(dòng)期間輸入的多個(gè)狀態(tài)變量乘以加權(quán)系數(shù)獲得的值之和，產(chǎn)生輸出信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是補(bǔ)償可重復(fù)偏離誤差而不引起伺服系統(tǒng)的不穩(wěn)定。HDD1在伺服系統(tǒng)的反饋路線上具有峰值濾波器(234)。設(shè)計(jì)該峰值濾波器(234)以便磁盤(pán)的旋轉(zhuǎn)頻率、包含在該旋轉(zhuǎn)頻率中的高頻成分以及峰值與旋轉(zhuǎn)頻率和高頻成分相匹配。所需峰值濾波器在伺服系統(tǒng)中的插入允許補(bǔ)償由例如偏離磁道圓的事件引起的可重復(fù)偏離(RRO)誤差。同樣，因?yàn)橄到y(tǒng)的Nyquist曲線圖滿足了所需的特征，可重復(fù)偏離誤差可以得到補(bǔ)償且沒(méi)有因該峰值濾波器的使用而引起伺服系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G11B21/10GK1746982SQ20051009108
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
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