專利名稱：盤驅(qū)動(dòng)器中具有干擾補(bǔ)償?shù)念^定位方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及盤驅(qū)動(dòng)器，具體涉及具有干擾補(bǔ)償?shù)念^定位控制。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在以硬盤驅(qū)動(dòng)器為典型的盤驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，為避免外界施加的振動(dòng)及沖擊(通常指干擾)，已提出振動(dòng)消除技術(shù)和用于消除噪聲的噪聲消除器技術(shù)的應(yīng)用。
在盤驅(qū)動(dòng)器中，加入了用于將頭定位在盤介質(zhì)上的目標(biāo)位置(目標(biāo)軌道)的頭定位控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，當(dāng)干擾影響較大時(shí)，會(huì)降低頭定位的準(zhǔn)確性。因此，克服影響頭定位準(zhǔn)確性的外界振動(dòng)的干擾補(bǔ)償技術(shù)，對(duì)于盤驅(qū)動(dòng)器而言特別重要。
在盤驅(qū)動(dòng)器中，通常采用前饋控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)由加速傳感器構(gòu)成的干擾傳感器檢測(cè)干擾(外界振動(dòng))，并通過(guò)自適應(yīng)濾波方法(例如，參考USP No.5,663,847)抑制干擾的影響。
在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中所給出的方法可用于干擾與干擾傳感器的振動(dòng)傳遞特性具有充分的線性特性的情形。實(shí)際中，在消除振動(dòng)的目標(biāo)盤驅(qū)動(dòng)器中加入了與頭或盤介質(zhì)相關(guān)的機(jī)械裝置。因此，由于例如接觸摩擦滯后特性的機(jī)械限制以及有關(guān)上述結(jié)構(gòu)在操作范圍中的限制，盤驅(qū)動(dòng)器具有某種非線性元件。
在這樣的盤驅(qū)動(dòng)器中，對(duì)于施加干擾，例如，外界以單一頻率激發(fā)的干擾的情形，在盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部可產(chǎn)生整數(shù)倍于單一頻率的更高諧振的內(nèi)部振動(dòng)。換而言之，在存在非線性元件的驅(qū)動(dòng)器中，除干擾頻率的振動(dòng)外，還出現(xiàn)了具有其它頻率分量的內(nèi)部振動(dòng)(尤其是更高諧振的分量)。這種內(nèi)部振動(dòng)不能通過(guò)在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中所述的方法來(lái)抑制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種盤驅(qū)動(dòng)器，其包含用于抑制具有干擾頻率之外的其它頻率分量的振動(dòng)的裝置。
該盤驅(qū)動(dòng)器包括第一控制器，其執(zhí)行頭定位控制，在該控制下通過(guò)反饋控制將頭定位在盤介質(zhì)的目標(biāo)位置；內(nèi)部傳感器，其檢測(cè)頭關(guān)于目標(biāo)位置的位置誤差；外部傳感器，其將等效于外界所施加的振動(dòng)或沖擊的干擾檢測(cè)為信號(hào)；和第二控制器，其根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)計(jì)算控制補(bǔ)償值并將其輸出到第一控制器，第二控制器包括非線性濾波器，其對(duì)外部傳感器檢測(cè)的干擾檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行非線性濾波處理；和自適應(yīng)濾波單元，其根據(jù)非線性濾波器處理的干擾檢測(cè)信號(hào)和內(nèi)部傳感器檢測(cè)的位置誤差，計(jì)算控制補(bǔ)償值，并根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)調(diào)整濾波參數(shù)。


包含在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖，說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，并與以上給出的概括描述和后面給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1的方塊圖顯示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頭定位控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。
圖2的方塊圖顯示出根據(jù)本實(shí)施例的盤驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。
圖3的方塊圖顯示出根據(jù)本實(shí)施例的頭定位控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。
圖4的流程圖顯示出根據(jù)本實(shí)施例用于產(chǎn)生限幅波(limiter)的非線性濾波處理步驟。
圖5的流程圖顯示出根據(jù)本實(shí)施例用于產(chǎn)生方波的非線性濾波處理步驟。
圖6的流程圖顯示出根據(jù)本實(shí)施例用于產(chǎn)生半波的非線性濾波處理步驟。
圖7說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的非線性濾波器的操作。
圖8在頻域說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的非線性濾波器的操作。
圖9和圖10顯示出有關(guān)本實(shí)施例效果的位置誤差頻譜。
圖11在時(shí)域說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的非線性濾波器的效果。
圖12在頻域說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的非線性濾波器的效果。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖1的方塊圖顯示出根據(jù)本實(shí)施例的頭定位控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。圖2的方塊圖顯示出根據(jù)本實(shí)施例的盤驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。圖3的方塊圖顯示出根據(jù)本實(shí)施例的頭定位控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。
(頭定位控制系統(tǒng))如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的頭定位控制系統(tǒng)主要由外部傳感器10，非線性濾波器11，第一濾波器12，致動(dòng)器13，內(nèi)部傳感器14，第二濾波器15和自適應(yīng)算法16構(gòu)成。
外部傳感器10在預(yù)定采樣時(shí)間檢測(cè)作為外界施加的振動(dòng)或沖擊的干擾(外界激發(fā)作用力a)。非線性濾波器11對(duì)外部傳感器10檢測(cè)的干擾檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行后面所述的非線性濾波處理。
第一濾波器12是與自適應(yīng)算法16一起執(zhí)行自適應(yīng)濾波處理，并模擬包括非線性元件的振動(dòng)傳遞特性G的線性濾波器(參數(shù)F)。振動(dòng)傳遞特性G是包含在盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部加入的機(jī)構(gòu)的非線性元件(與頭或盤介質(zhì)相關(guān)的元件)的內(nèi)部振動(dòng)特性。
致動(dòng)器13是頭定位控制的對(duì)象(設(shè)備P)，具體指音圈馬達(dá)(VCM)。內(nèi)部傳感器14是檢測(cè)出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的內(nèi)部振動(dòng)(具體而言，為頭位置誤差e)的位置誤差檢測(cè)單元。第二濾波器15是模擬致動(dòng)器13和內(nèi)部傳感器14的傳遞特性的濾波器。
圖3顯示出實(shí)際應(yīng)用于盤驅(qū)動(dòng)器的頭定位控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，內(nèi)部傳感器14是檢測(cè)在目標(biāo)位置T，與作為控制對(duì)象(設(shè)備P)330而被致動(dòng)器13移動(dòng)的頭的位置之間的位置誤差e的位置誤差檢測(cè)單元17。
隨后的控制器(第一控制器，傳遞特性C)280確定控制值以驅(qū)動(dòng)和控制致動(dòng)器13，從而通過(guò)反饋控制來(lái)消除位置誤差e。該控制值具體等效于VCM的驅(qū)動(dòng)電流值。
在另一方面，前饋控制系統(tǒng)(第二控制器)實(shí)現(xiàn)對(duì)外部傳感器10檢測(cè)出的干擾的補(bǔ)償。前饋控制系統(tǒng)通過(guò)加法單元120將來(lái)自線性濾波器12的干擾補(bǔ)償值相加到位置誤差e上，并將其輸出到隨后的控制器(第一控制器)280。
前饋控制系統(tǒng)包括非線性濾波器11，第一濾波器(線性濾波器)12，和具有互補(bǔ)靈敏度特性(CP/(1+CP))的第二濾波器15。如上所述，第二濾波器等效于模擬致動(dòng)器13(330)和內(nèi)部傳感器14(17)的特性的濾波器。
外部傳感器10檢測(cè)的干擾通過(guò)外界激發(fā)作用力a使得盤介質(zhì)或驅(qū)動(dòng)器的外殼變形，并且作為目標(biāo)位置T的波動(dòng)被施加給反饋控制系統(tǒng)。該傳遞特性為振動(dòng)傳遞特性G。本實(shí)施例的目的在于實(shí)現(xiàn)一種頭定位控制系統(tǒng)，其包含抑制干擾對(duì)位置誤差e的影響的前饋控制系統(tǒng)。
(盤驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu))如圖2所示，根據(jù)本實(shí)施例的盤驅(qū)動(dòng)器具有這樣的機(jī)構(gòu)，其中包括其上記錄有伺服數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)的盤介質(zhì)20，主軸馬達(dá)21，和安置在致動(dòng)器23上的頭22，以及頭定位控制系統(tǒng)(伺服系統(tǒng))。
盤介質(zhì)20由主軸馬達(dá)21以預(yù)定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。在盤介質(zhì)20中，同心地形成多個(gè)軌道100。對(duì)每個(gè)軌道100以預(yù)定間隔提供伺服區(qū)110。除伺服區(qū)110外，在每個(gè)軌道100中還形成數(shù)據(jù)區(qū)，且將數(shù)據(jù)區(qū)分為多個(gè)數(shù)據(jù)扇區(qū)。
包含在頭22中的讀出頭以預(yù)定的時(shí)間間隔從轉(zhuǎn)動(dòng)的盤介質(zhì)20讀出伺服數(shù)據(jù)。頭22包含有僅用于讀出的讀出頭和僅用于寫(xiě)入的寫(xiě)入頭。
通過(guò)音圈馬達(dá)(VCM)24的驅(qū)動(dòng)力沿盤介質(zhì)20的徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器23。從VCM驅(qū)動(dòng)器33向VCM 24提供驅(qū)動(dòng)電流，以便在CPU 28的控制下驅(qū)動(dòng)和控制VCM 24。
根據(jù)本實(shí)施例的頭定位控制系統(tǒng)是通過(guò)信號(hào)處理電路25，位置檢測(cè)電路26，控制器27，加速傳感器30，加速信號(hào)處理電路31，和A/D轉(zhuǎn)換器32來(lái)實(shí)現(xiàn)。
信號(hào)處理電路25是讀出通道，其中對(duì)頭22的讀出頭讀出的伺服數(shù)據(jù)或用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行還原處理(包括誤差校正處理)。位置檢測(cè)電路26根據(jù)由信號(hào)處理電路25還原的伺服數(shù)據(jù)檢測(cè)頭22的位置。
控制器27是實(shí)現(xiàn)如圖1和3所示頭定位控制系統(tǒng)的主要元件，并包含有微處理器(CPU)28和存儲(chǔ)器29。存儲(chǔ)器29包括主要用于存儲(chǔ)CPU 28的程序的ROM，快擦寫(xiě)EEPROM和RAM。
在如圖1和3所示的頭定位控制系統(tǒng)中，除外部傳感器10外，CPU 28實(shí)現(xiàn)了反饋控制系統(tǒng)(第一控制器)和前饋控制系統(tǒng)(第二控制器)。根據(jù)在預(yù)定時(shí)間間隔的檢測(cè)的頭位置，CPU 28計(jì)算用于驅(qū)動(dòng)和控制VCM 24(設(shè)備330)的控制值。
加速傳感器30是實(shí)現(xiàn)外部傳感器10，并檢測(cè)出干擾(振動(dòng)或沖擊)以將其作為模擬電壓信號(hào)輸出的元件。加速信號(hào)處理電路31包括用于將來(lái)自加速傳感器30的干擾檢測(cè)信號(hào)放大以降低傳感器噪聲的濾波器。A/D轉(zhuǎn)換器32將來(lái)自加速信號(hào)處理電路31的干擾檢測(cè)信號(hào)(加速檢測(cè)信號(hào))輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以將其發(fā)送到CPU 28。
(頭定位控制操作)除圖1至3外，還將參看圖4至12，詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)施例的頭定位控制操作。
首先，在盤驅(qū)動(dòng)器中，CPU 28構(gòu)成采樣值控制系統(tǒng)，采樣值控制系統(tǒng)以預(yù)定時(shí)間間隔(采樣間隔)確定作為控制對(duì)象的VCM 24的控制值。即，CUP 28對(duì)應(yīng)于如圖1和3所示的非線性濾波器11，第一和第二濾波器12和15，以及自適應(yīng)算法16。這里，提供給VCM 24的驅(qū)動(dòng)電流值預(yù)先由VCM驅(qū)動(dòng)器33根據(jù)機(jī)械和電氣約束加以限制。
加速傳感器對(duì)應(yīng)于外部傳感器10，在預(yù)定采樣時(shí)間間隔處檢測(cè)干擾。CPU 28與獲得頭位置檢測(cè)信號(hào)的定時(shí)相同步地從A/D轉(zhuǎn)換器32獲得干擾檢測(cè)信號(hào)的數(shù)字值。
此外，內(nèi)部振動(dòng)對(duì)應(yīng)于頭位置誤差e。內(nèi)部傳感器14對(duì)應(yīng)于位置檢測(cè)電路26和計(jì)算位置誤差e的CPU 28。
這里將簡(jiǎn)要說(shuō)明在具有如圖1所示基本結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，當(dāng)不包括非線性濾波器11的功能時(shí)的操作。
當(dāng)不執(zhí)行該控制時(shí)，干擾a通過(guò)振動(dòng)傳遞特性G導(dǎo)致內(nèi)部振動(dòng)e。系統(tǒng)通過(guò)外部傳感器10檢測(cè)出干擾a，使干擾通過(guò)模擬振動(dòng)傳遞特性G的線性濾波器12(傳遞特性F)，再由致動(dòng)器13執(zhí)行控制以消除(抑制)內(nèi)部振動(dòng)e。
這里，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，若將外部傳感器10和致動(dòng)器13的傳遞特性表示為1，則內(nèi)部振動(dòng)e由以下式(1)表示e＝(G-F)×a (1)也就是，振動(dòng)傳遞特性G與濾波器12的傳遞特性F之間的誤差影響著內(nèi)部振動(dòng)e。因此，系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部傳感器14檢測(cè)內(nèi)部振動(dòng)e，以通過(guò)自適應(yīng)算法16改變?yōu)V波器12的傳遞特性(參數(shù))F，從而消除內(nèi)部振動(dòng)e(近似為0)。自適應(yīng)算法16使來(lái)自干擾傳感器10的干擾檢測(cè)信號(hào)通過(guò)濾波器15，并將其與內(nèi)部振動(dòng)e一起輸入。
這里，在盤驅(qū)動(dòng)器中，通過(guò)CPU 28的數(shù)字濾波處理來(lái)實(shí)現(xiàn)包括自適應(yīng)算法16和濾波器12的自適應(yīng)濾波器的功能。作為實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器的數(shù)字濾波操作的示例，將描述FIR數(shù)字濾波處理。
用n表示濾波器次序，k表示采樣時(shí)間，利用濾波器系數(shù)Ri(k)(i＝1，…n-1)，干擾a(k)，a(k-1)，…a(k-n+1)，用下面的公式(2)表示濾波器輸出y(k)。
y(k)＝R0(k)a(k)+R1(k)a(k-1)+…+Rn-1(k)a(k-n+1)(2)自適應(yīng)算法根據(jù)下式(3)利用內(nèi)部振動(dòng)e(k)對(duì)濾波器系數(shù)進(jìn)行更新。
R0(k+1)＝R0(k)+Me(k)a(k)R1(k+1)＝R1(k)+Me(k)a(k-1)Rn-1(k+1)＝Rn-1(k)+Me(k)a(k-n+1) (3)其中，M表示自適應(yīng)增益，對(duì)其選擇使濾波器系數(shù)收斂的常數(shù)。
(非線性濾波器)對(duì)于上述系統(tǒng)，在實(shí)際盤驅(qū)動(dòng)器中包含尤其例如一種機(jī)構(gòu)的非線性元件。因此，產(chǎn)生具有不同于干擾頻率的頻率分量(特別是更高諧振)的內(nèi)部振動(dòng)(頭位置誤差e)。
根據(jù)本實(shí)施例的系統(tǒng)利用非線性濾波器11的功能，根據(jù)外部傳感器10(加速傳感器30)測(cè)量的干擾檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生更高諧振。系統(tǒng)消除位置誤差e，并執(zhí)行控制以對(duì)包含更高諧振的干擾進(jìn)行補(bǔ)償，從而抑制包含更高諧振的內(nèi)部振動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)施例，假設(shè)存在這樣的情形，其中加速傳感器30檢測(cè)出單一頻率正弦波的干擾，且在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部出現(xiàn)包含整數(shù)倍于干擾頻率的更高諧振的內(nèi)部振動(dòng)(位置誤差)e。CPU 28對(duì)來(lái)自加速傳感器30的干擾檢測(cè)信號(hào)(A/D轉(zhuǎn)換器32的輸出)執(zhí)行非線性濾波處理，以產(chǎn)生以下三種更高諧振的任一種。
具體而言，作為更高諧振，假設(shè)其振幅峰值受限的正弦波(后面稱之為限幅波)701，方波702和半波正弦波703與正弦波700相關(guān)，如圖7所示。這里，圖7在時(shí)域顯示出非線性濾波器11的操作(CPU28的非線性濾波處理)的特性。
圖8在頻域顯示出在非線性濾波器11的操作(CPU 28的非線性濾波處理)的特性。即，圖8顯示出經(jīng)傅里葉變換后的干擾檢測(cè)信號(hào)，附圖標(biāo)記800，801，802和803分別表示正弦波，限幅波，方波和半波正弦波。這里，限幅波801和方波802包括奇次(odd-order)分量。半波正弦波803包括偶次(even-order)分量。
圖4，5和6的流程圖分別顯示出在每個(gè)采樣周期通過(guò)CPU 28的非線性濾波處理分別產(chǎn)生限幅波，方波和半波的操作步驟。
首先，將參看圖4的流程圖描述用于計(jì)算限幅波的操作步驟。CPU 28從加速傳感器30獲得干擾檢測(cè)信號(hào)(步驟S1)。此處，由加速傳感器30產(chǎn)生的干擾檢測(cè)值稱為觀測(cè)值。CPU 28計(jì)算出觀測(cè)值的最小值，最大值，平均值，和偏移消除值(offset removal value)(步驟S2至S7)。其中，當(dāng)觀測(cè)值高與前面的最大值或低于前面的最小值時(shí)，將其記錄為新的最大值或最小值。
CPU 28根據(jù)由“(最大值-最小值)/2”所表示的公式計(jì)算平均值。另外，根據(jù)由“觀測(cè)值-平均值”所表示的公式計(jì)算出偏移消除值。
此外，例如根據(jù)(最大值-平均值)/2計(jì)算出的1/2振幅值，以作為限幅波701峰值的限制值(步驟S8)。此處，雖然為實(shí)現(xiàn)限幅器(limiter)沒(méi)有必要將限制值限制在1/2振幅，不過(guò)過(guò)小的限制值易導(dǎo)致觀測(cè)噪聲的影響。反過(guò)來(lái)，過(guò)大的限制值會(huì)減少更高諧振分量。因此，根據(jù)控制對(duì)象(VCM 24)的特性確定出合適的限制值。
此外，CPU 28將偏移消除值的絕對(duì)值與限制值(1/2振幅值)相比較，且當(dāng)偏移消除值不高于限制值時(shí)，將偏移消除值設(shè)置為非線性濾波器11的輸出值(在步驟S9中若否，則執(zhí)行S11至S13)。在另一方面，當(dāng)偏移消除值高于限制值時(shí)，將限制值(1/2振幅值)設(shè)置為非線性濾波器11的輸出值(在步驟9中若是，則執(zhí)行S10)。
下面，參看圖5的流程圖，將描述用于計(jì)算方波的操作步驟。
象在限幅波中那樣，CPU 28從加速傳感器30獲得干擾檢測(cè)信號(hào)(步驟S21)。CPU 28計(jì)算出觀測(cè)值的最小值，最大值，平均值和偏移消除值(步驟S22至S27)。
此處，對(duì)于方波的情形，當(dāng)偏移消除值為正時(shí)，CPU 28將最大值設(shè)置為非線性濾波器11的輸出值(在步驟S28中為是，則執(zhí)行S29)。在另一方面，當(dāng)偏移值為負(fù)時(shí)，將最小值設(shè)置為非線性濾波器11的輸出值(在步驟S28中為否，則執(zhí)行S30)。
此外，參看圖6的流程圖，描述用于計(jì)算半波正弦波的操作步驟。
象在方波中那樣，CPU 28從加速傳感器30獲得干擾檢測(cè)信號(hào)(步驟S31)。CPU 28計(jì)算出觀測(cè)值的最小值，最大值，平均值和偏移消除值(步驟S32至S37)。
此處，對(duì)于半波正弦波的情形，當(dāng)偏移消除值為正時(shí)，CPU 28將偏移消除值設(shè)置為非線性濾波器11的輸出值(在步驟S38中為是，則執(zhí)行S39)。在另一方面，當(dāng)偏移值為負(fù)時(shí)，將非線性濾波器11的輸出值設(shè)置為0(在步驟S38中為否，則執(zhí)行S40)。
(本實(shí)施例的效果)概括地講，根據(jù)本實(shí)施例的盤驅(qū)動(dòng)器通過(guò)應(yīng)用如圖2和3所示的頭定位控制系統(tǒng)，可有效抑制包含當(dāng)施加振動(dòng)或沖擊的干擾時(shí)在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部出現(xiàn)的更高諧振分量的內(nèi)部振動(dòng)(位置誤差e)。在該系統(tǒng)中，通過(guò)非線性濾波器11(CPU 28的非線性濾波處理)，前饋控制系統(tǒng)根據(jù)外部傳感器10(加速傳感器30)檢測(cè)的干擾檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生更高諧振分量，諸如限幅波，方波和半波。通過(guò)利用線性濾波器12中的前饋輸入包含更高諧振分量的干擾補(bǔ)償值，控制器280(CPU 28)可執(zhí)行反饋控制，以消除具有非線性元件的振動(dòng)特征的頭位置誤差e。
換而言之，即使在出現(xiàn)盤驅(qū)動(dòng)器機(jī)構(gòu)中因非線性元件而導(dǎo)致的干擾波動(dòng)和內(nèi)部振動(dòng)時(shí)，也能抑制干擾對(duì)頭位置誤差的影響。
圖9和圖10顯示出有關(guān)本實(shí)施例系統(tǒng)效果的位置誤差頻譜。圖9顯示出在施加160Hz頻率干擾的情形中的一般特性。在圖9中，附圖標(biāo)記900表示不具有非線性濾波器的情形，附圖標(biāo)記903表示不進(jìn)行抑制控制的情形。另外，附圖標(biāo)記901和902分別表示當(dāng)施加160Hz頻率干擾時(shí)產(chǎn)生作為奇次更高諧振的限幅波和方波的情形。
此外，圖10是當(dāng)施加160Hz頻率干擾并且顯著出現(xiàn)800Hz(5倍)的更高諧振時(shí)，在800Hz附近的放大圖。在圖10中，附圖標(biāo)記1001表示不具有非線性濾波器的情形，附圖標(biāo)記1004表示不進(jìn)行抑制控制的情形。另外，附圖標(biāo)記1002和1003分別表示當(dāng)施加160Hz頻率干擾時(shí)產(chǎn)生作為奇次更高諧振的限幅波和方波的情形。
圖11和12在時(shí)域和頻域中顯示出對(duì)觀測(cè)的加速(干擾)執(zhí)行非線性濾波處理所獲得的結(jié)果(非線性濾波器的輸出)。在圖11中，附圖標(biāo)記1100表示不具有非線性濾波器的情形。另外，附圖標(biāo)記1101和1102分別表示當(dāng)施加160Hz頻率干擾時(shí)產(chǎn)生作為奇次更高諧振的限幅波和方波的情形。
在觀測(cè)的加速(干擾)中，160Hz的分量顯著居多，等于160Hz的三倍的480Hz分量居次，而等于160Hz的五倍的800Hz分量幾乎不存在。在不使用非線性濾波器的傳統(tǒng)方法中，盡管能夠抑制可觀測(cè)到的160Hz的干擾頻率分量，而在改善位置誤差方面，不能觀測(cè)到的800Hz更高諧振分量不起任何作用。
在另一方面，非線性濾波器11(CPU 28的非線性濾波處理)的功能增加了干擾的奇次分量，從而產(chǎn)生與800Hz(在該頻率處位置誤差較大)更高諧振分量互相關(guān)的加速信號(hào)。因此，自適應(yīng)濾波器操作很有效，從而在反饋控制系統(tǒng)中改善了位置誤差。在限幅波與方波之間的比較中，盡管在方波中除更高諧振分量以外的噪聲分量大大增加，然而奇次分量也會(huì)增加，如圖12所示。因此，在圖10中，顯然方波對(duì)800Hz分量有極好的抑制率。
順便提一句，通過(guò)在非線性濾波器11(CPU 28的非線性濾波處理)中組合限幅波和半波的非線性元件，可解決出現(xiàn)多個(gè)更高諧振的問(wèn)題。在此情形中，需增大自適應(yīng)濾波器的階次，以匹配所要抑制的更高諧振分量的數(shù)量。
簡(jiǎn)而言之，當(dāng)因非線性元件而出現(xiàn)包含不同于干擾頻率的內(nèi)部振動(dòng)，諸如更高諧振時(shí)，可有效抑制內(nèi)部振動(dòng)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的頭定位控制。
本領(lǐng)域技術(shù)人員易于想到其它優(yōu)點(diǎn)和變型。因此，廣義而言，本發(fā)明并不限于此處給出和描述的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因此，在不偏離所附權(quán)利要求及其等效所限定的一般發(fā)明原理的精神和范圍的條件下，可進(jìn)行多種變型。
權(quán)利要求
1.一種盤驅(qū)動(dòng)器，特征在于包括第一控制器(280)，用于執(zhí)行頭定位控制，在該控制下通過(guò)反饋控制將頭定位在盤介質(zhì)的目標(biāo)位置上；內(nèi)部傳感器(14，17)，用于檢測(cè)頭關(guān)于目標(biāo)位置的位置誤差；外部傳感器(10)，用于將等效于外界施加的振動(dòng)或沖擊的干擾檢測(cè)為信號(hào)；和第二控制器，用于根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)計(jì)算控制補(bǔ)償值并將其輸出到第一控制器(280)，第二控制器包括非線性濾波器(11)，用于針對(duì)外部傳感器(10)檢測(cè)的干擾檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行非線性濾波處理；和自適應(yīng)濾波單元(12，16)，用于根據(jù)非線性濾波器(11)處理的干擾檢測(cè)信號(hào)和內(nèi)部傳感器(14，17)檢測(cè)的位置誤差，計(jì)算控制補(bǔ)償值，并根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)調(diào)整濾波參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，外部傳感器(10)在預(yù)定的采樣時(shí)間檢測(cè)干擾，并且第二控制器包括第一濾波器(12)，用于根據(jù)非線性濾波器(11)處理的干擾檢測(cè)信號(hào)在每個(gè)采樣時(shí)間計(jì)算控制補(bǔ)償值；用于組合第一濾波器(12)的輸出與位置誤差，以將結(jié)果輸出到第一控制器(120)的單元(120)；第二濾波器(15)，用于模擬反饋控制的閉環(huán)傳遞特性；和自適應(yīng)單元(16)，用于根據(jù)由非線性濾波器(11)和第二濾波器(15)處理的干擾檢測(cè)信號(hào)和位置誤差，調(diào)整第一濾波器(12)的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，非線性濾波器(11)根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生包含更高諧振分量的干擾檢測(cè)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，非線性濾波器(11)作為限制干擾檢測(cè)信號(hào)的最大振幅值的限幅器進(jìn)行操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，非線性濾波器(11)根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生方波信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，非線性濾波器(11)根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生半波信號(hào)。
7.一種盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于包括頭(22)，用于針于盤介質(zhì)(20)執(zhí)行數(shù)據(jù)的讀出和寫(xiě)入；致動(dòng)器(23，24)，其安裝有頭(22)，并將其沿盤介質(zhì)(20)的徑向移動(dòng)。位置檢測(cè)單元(26)，用于檢測(cè)頭(22)關(guān)于盤介質(zhì)(20)上目標(biāo)位置的位置誤差；加速傳感器(30)，用于將等效于外界施加的振動(dòng)和沖擊的干擾檢測(cè)為信號(hào)；和控制器(27)，用于控制致動(dòng)器(23，24)對(duì)頭(22)執(zhí)行定位控制，以消除位置誤差，其中控制器(27)包括功能對(duì)加速傳感器(30)檢測(cè)的干擾檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行非線性濾波處理；根據(jù)處理的結(jié)果和位置誤差，執(zhí)行自適應(yīng)濾波處理，其中計(jì)算用于控制干擾的控制補(bǔ)償值；和根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)調(diào)整自適應(yīng)濾波處理的參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，加速傳感器(30)在預(yù)定采樣時(shí)間檢測(cè)干擾，并且控制器(27)組合位置誤差與根據(jù)非線性濾波處理所獲得的干擾檢測(cè)信號(hào)由自適應(yīng)濾波處理在每個(gè)采樣時(shí)間計(jì)算的控制補(bǔ)償值，以將結(jié)果設(shè)置為定位控制的輸入，控制器(27)包括，根據(jù)定位誤差和經(jīng)過(guò)模擬定位控制的閉環(huán)傳遞特性的濾波處理以及非線性濾波處理的干擾檢測(cè)信號(hào)，對(duì)自適應(yīng)濾波處理的定位誤差參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的單元(28)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，控制器(27)執(zhí)行非線性濾波處理，以根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生包含更高諧振分量的干擾檢測(cè)信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，控制器(27)執(zhí)行非線性濾波處理，以限制干擾檢測(cè)信號(hào)的最大振幅值。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，控制器(27)執(zhí)行非線性濾波處理，以根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生方波。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，控制器(27)執(zhí)行非線性濾波處理，以根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生半波。
13.一種用于在盤驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行頭定位的方法，盤驅(qū)動(dòng)器包括執(zhí)行頭定位控制的頭定位控制系統(tǒng)，其中在該控制下，通過(guò)反饋控制將頭定位在盤介質(zhì)的目標(biāo)位置上；和前饋控制系統(tǒng)，其計(jì)算關(guān)于頭定位控制系統(tǒng)的控制補(bǔ)償值以輸入結(jié)果值，所述方法包括獲得頭關(guān)于目標(biāo)位置的位置誤差；獲得等效于外界施加的振動(dòng)和沖擊的干擾的干擾檢測(cè)信號(hào)；對(duì)干擾檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行非線性濾波處理；執(zhí)行自適應(yīng)濾波處理，其中，根據(jù)位置誤差和經(jīng)過(guò)非線性濾波處理的干擾檢測(cè)信號(hào)計(jì)算控制補(bǔ)償值；和根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)調(diào)整自適應(yīng)濾波處理的參數(shù)。
14.一種用于在盤驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行頭定位的方法，盤驅(qū)動(dòng)器包括對(duì)盤介質(zhì)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀出和寫(xiě)入的頭，安裝有頭并后沿盤介質(zhì)徑向移動(dòng)頭的致動(dòng)器，和控制致動(dòng)器以執(zhí)行頭定位控制的控制器，所述方法包括獲得頭關(guān)于盤介質(zhì)上目標(biāo)位置的位置誤差；使用加速傳感器獲得等效于外界施加的振動(dòng)和沖擊的干擾；對(duì)加速傳感器檢測(cè)的干擾檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行非線性濾波處理；執(zhí)行自適應(yīng)濾波處理，其中，根據(jù)位置誤差和非線性濾波處理的處理結(jié)果計(jì)算用于控制干擾的控制補(bǔ)償值；和根據(jù)干擾檢測(cè)信號(hào)調(diào)整自適應(yīng)濾波處理的參數(shù)。
全文摘要
公開(kāi)了一種頭定位控制系統(tǒng)，其中，因非線性元件而出現(xiàn)包含有不同與干擾頻率的頻率分量，如更高諧振的內(nèi)部振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)有效抑制了內(nèi)部干擾。系統(tǒng)具有非線性濾波器(11)，以產(chǎn)生更高次諧波作為用于執(zhí)行前饋控制的自適應(yīng)濾波器(12)的輸入。
文檔編號(hào)G11B7/09GK1542744SQ20041003150
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
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