JPS596402B2 - 位置決めシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数の位置の間で可動部材を迅速に動かす位置
決め装置に関するものである。

本発明が関係する典型的な位置決めは、磁気ディスク装
置の選択されたトラックに対する磁気ヘッドの位置決め
である。

通常の磁気ディスク装置の場合、シーク・モードとトラ
ック追従モードという２つの独立した動作モードの位置
決めが行われている。磁気ディスク装置のヘッド・アク
セス動作を制御する装置の１例は、ＩＢＭＪｏｕｒｎａ
ｌｏｆＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
−、Ｖｏｌ。１８、遥６（１９７４年１１月）の第５０
６頁乃至第５１２頁に掲載されているＲ、に、Ｏｓｗａ
ｌｄの論文に示されている。

ンーク・モードにおける主要な要件は、現トラック位置
から目標トラック位置へ短時間でヘッドを動かすことで
ある。これは、進むべき距離を表わす連続的な信号を基
準速度曲線発生器に与えることによつて達成されている
。基準速度曲線発生器は、高利得の閉ループを介して、
システムの実際の速度を基準速度曲線に合わせるように
動作する。従つて、シーク・モードは必然的に広い帯域
幅を特徴とする動作であわ、システムの安定度及びエラ
ーの規制を受ける。

一方、トラック追従モードの主たる要件は目標トラック
にヘッドをセットし、その後ランアウトや気擦などの低
周波外乱に起因する位置誤差を減らすことであるので、
狭い帯域幅を特徴とする動作である。この様に動作モー
ドに応じて要件が２つに分れているので、同じ位置及び
速度誤差信号に基づいて動作する２つの独立したシステ
ムを設計することが必要であつた。

シーク・システムの広帯域幅要件に関して、この様な誤
差信号源は連続的であることが必要となわ、そのために
、情報記録領域から離れているサーボ位置基準データ領
域は前記の論文に示されている様な分離したサーボ．デ
イスクやサーボ・バンドとして用意されている。技術的
には、サーボ・データと記録データとを隣接させておき
、離れたサーボ・データ領域を用いない様にすることが
望ましいのはもちろんである。これは、サーボ・データ
と記録データとを混在させ、記録装置の位置決めをサン
プル値制御技術によつて行なうことにより可能である。
しかしながら、直接的なヘツド位置及び速度情報はサー
ボ・データ・サンプリング時点においてのみ利用可能で
あるので、サンプル値制御システムは本質的に狭帯域幅
を有する。

前述の様に短時間でトラツク・シーク動作を行う通常の
技術はサンプル値制御システムには適用不可能である。
サンプル値制御システムのパフオーマンスを連続制御シ
ステムのパフオーマンスに近づける１つの技法は特願昭
５３−６１８０９号に示されている。これに示されてい
るシステムは部材を最適時間で或る位置から他の位置へ
動かすためにフイードフオワード制御とフイードバツク
制御とを同時に使用するものである。実際のシステムと
公称システムとの間の偏差を正すために、フイードフオ
ワード制御システムは粗い制御を行い、フィードバツク
制御システムは精密な制御を行う。フイードバツク・ル
ープはサンプル値制御システムに卦ける如く狭帯域幅を
有する。フイードフオワード制御システムは、最適時間
で部材を或る位置から別の位置へ動かすのに必要とされ
る近似入力を公称システムの電磁コイル作動装置に与え
る。フイードバツク制御における狭帯域幅の問題はプロ
セス制御の分野において知られて卦り、この問題は、モ
デル・システムを使用することによつて解決されている
。ＰｕｒｄｕｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ発行σＮＯｎｌｉ
ｎｅａｒａｎｄａｄａｐｔｉｖｅＣＯｎｔｒＯｌＴｅｃ
ｈｎｉｑｕｅｓ゛″第１巻の第９８頁には、プロセスの
モデルを用い、指令信号に応じて非線形追跡アルゴリズ
ム．プロツクに対してフオワード制御信号を与え且つ予
測されたプロセス状態を示すプロセス制御システムが開
示されている。プロセス状態を比較することによつて生
成されるフイードバツク制御信号に軌道信号が加えられ
る。この和はプロセスに制御出力として加えられる。モ
デルのパラメータはプロセス状態の測定に応じて更新さ
れる。米国特許第３６０１５８８号、第３６５７５３４
号、及び第３７５８７６２号は、プロセス・モデルを用
い、或る程度適応性があり且つ前述のＰｕｒｄｕｅＵｎ
ｉｖｅｒｓｉｔｙ発行の文献に示されているシステムに
似ている種々のプロセス制御システムを示している。

航空機制御分野の米国特許には、指令に対して予測され
たシステム・レスポンスを生ずるいわゆるモデル・シス
テムを示すものがある。

そのうちの典型的なものは米国特許第３１３７４６２号
及び第３２２１２２９号である。これらに示されている
システムの場合、予測されたシステム．レスポンスは実
際に測定されたシステム・レスポンスと比較され、両者
の差は制御システムのパラメータを適応様式をもつて制
御するために使用されている。制御対象は制御表面に関
するサーボ増幅利得、安定度、及び方向である。本発明
の目的は最適時間移動制御を行うサンプル値制御型位置
決めシステムを提供することである。

本発明の他の目的は最適時間移動制御を行うためにモデ
ル・システムを使用する位置決めシステムを提供するこ
とである。

本発明の更に他の目的は、移動制御のための位置及び速
度出力がモデル・システムによつて与えられ且つその出
力をサンプリング時点における現実の位置及び速度測定
値によつてりセツトする様なサンプル値制御型位置決め
システムを提供することである。

この様な目的を達成する本発明の位置決めシステムはモ
デル・システムを有する。

モデル・システムは実システム（物理的システム）に関
する電気的等価回路であり、実システムの制御入力と同
じものに応答して連続的なモデル位置及び速度信号を生
ずる。このモデル位置及び速度信号は、基準速度曲線発
生器を用いるシーク制御装置に与えられる。これによつ
て、モデル速度と所望の速度との差を表わす速度誤差信
号が得られる。速度誤差信号は実際のシステムのモータ
を制御するための入力として用いられると共に、モデル
・システムの等価入力としてフイードバツクされる。モ
デル・システムは実システムを近似するものにすぎない
ので、モデル・システムの位置及び速度出力は、実シス
テムにおける位置及び速度変換器によつて実際の位置及
び速度の値が検出されるときには、その値にりセツトさ
れる。前に述べた従来のシステムは、位置決めシステム
において擬似的位置及び速度出力信号を生ずるためにモ
デル・システムを用いることを示唆していない。

又、モデル出力信号（位置及び速度）を実システムにお
ける対応する制御量のサンプル値にりセツトするように
してモデル・システムのりセツトを行うことができる様
なフイードバツク・ループを備えたモデル・システムは
、従来全く知られていない。本発明に従つて、サンプル
値制御型位値決めシステムにおいてモデル・システムを
用いることにより、サンプル値制御システムのパフオー
マンスは連続制御システムのパフオーマンスに近づく。

広帯域幅の最適時間制御を可能ならしめるために、モデ
ル・システムは継続的に実システムを近似する。モデル
・システムの串力は実システムからの相次ぐサンブルに
よつて繰返し修正されるので、単純化されたモデル・シ
ステム（例えば２次システム）を用いることができる。
この修正技法は、モデル出力自体がサンプリング時点に
おいて実システムの対応する値にりセツトされるという
点で新規である。従つて、モデル・システムはサンプリ
ング時点毎に実システムの動作に追随し、実システムは
サンプリング時点間でモデル・システムの動作に追随す
る。第１図は本発明によるヘツド位置決めシステムのブ
ロツク図である。

実システム１０は後で第２図を参照しながら説明する様
に磁気デイスク装置のデイスク及びヘツドと、入力端に
与えられるモータ制御信号１ｓに応答して同心的データ
・トラツク間でヘツドを動かすモータを有する。磁気デ
イスク装置は、サンプリング・サーボ型のものであり１
デイスク表面上のセクタに存在するサーボ位置基準情報
がセクタ間に介在するデータ・トラツクの位置を規定し
ている。デイスク上のデータの配列の詳細は第５図のａ
として示されている。従つて、ヘツドの位置に関する情
報は、サーボ・セクタがヘツドの下を通過するサンプリ
ング時点においてだけ利用可能である。この様なサンプ
リング時点において、ヘツドからの信号は位置検出器１
１に与えられる。位置検出器１１はサンブル位置信号χ
Ｐを生ずる。位置検出器１１の詳細は第６図に示されて
いる。サンプル位置信号は速度検出器１２へ送られる。
速度検出器１２は更にモータ制御信号１ｓを受取り、サ
ンプリング時点においてサンブル速度信号Ｖｐを生ずる
。速度検出器１２の詳細は第８図に示されている。前に
述べた様に、サンプル値制御システムはフイードバツク
される実際の位置信号に応答する基準速度曲線発生器を
用いる通常の最適時間移動制御システムの広帯域幅要件
に合わない狭帯域幅の特性を有する。

従つて、本発明に従つて実システム１０の近似等価回路
であるモデル・システム１３が使用される。モデル・シ
ステム１３は、通常、モータ制御信号１ｓと同じモデル
制御信号１Ｍに応答して、広帯域幅の連続的なモデル位
置信号χ．及びモデル速度信号Ｖｎｌを正する。この２
つの信号はシーク制御装置１４へ送られる。シーク制御
装置１４の詳細は第３図に示されている。シーク制御装
置１４は内部で基準速度信号を生ずる様に通常の態様で
動作する。基準速度信号とモデル速度信号Ｖｍとの比較
に基づいて差信号１ｖが得られる。差信号１ｖは加え合
わせ点１５へ送られる。

加え合わせ点１５は更にモデル・システム１３内の飽和
ループから線１６に生ずる出力を減算的様式で受取る。
飽和ルーブの出力は、Ｉｖの値が小さいときはゼロであ
り、Ｉｖの値が大きいときはゼロでない。飽和ループの
働きは、実際のシステムにおけるモータのモデル飽和を
まねることである。加え合わせ点１５の出力はモデル制
御信号１Ｍであり、これはモデル・システム１３ヘフイ
ードバツクされると共に、別の加え合わせ点１７を介し
てＩｓとして実際のシステムへ送られる。ＩｓがＩＭと
異なるのは、サンブル位置信号χＰ及びサンプル速度信
号Ｖｐがサンブル補償回路１８及びスイツチ１９を介し
て加え合わせ点１７ヘフイードバツクされるトラツク追
従動作中だけである。トラツク追従動作中、ＩＭはほぼ
ゼロである。トラツク・シーク動作の場合、実際のヘツ
ド位置及び速度がサンブルされる毎に、それを表わす信
号χＰ及びＶｐがモデル・システムの出力リセツト回路
２０に与えられる。線２１にりセツト・パルスが与えら
れると、モデル位置信号χ、及びモデル速度信号Ｖｎｌ
はそれぞれχＰ及びＶｐにリセツトされる。従つて、モ
デル・システムが実システムを近似したものであるとい
うことに基づく不正確さは、サンプリング時点毎に繰返
し修正される。第２図は、実システム１０を概略的に示
している。

質量Ｍのキヤリツジ３０は磁気記録デイスク３２（１部
分だけ図示してある）の半径方向に動く様に読み書きヘ
ツド３１を支持している。デイスク３２はデータ・トラ
ツク３３及びサーボ・セクタ３４を有する。サーボ・セ
クタ３４はトラツク識別部分３５及びアナログ・サーボ
・トラツク部分３６より成る。データ・トラック３３は
サーボ・セクタ３４の間に存在する。キヤリツジ３０は
モータ定数ｈのボイス・コイル・モータ３７によつて駆
動される。モータ・コイルは電気的にインダクタンスＬ
及び抵抗Ｒによつて表現される。モータ制御信号１ｓは
利得ＫＡの相互コンダクタンス電力増幅器３８に与えら
れる。この増幅器３８はモータ・コイルに与える駆動電
流１を生ずる。ヘツド３１によつて読取られた電気信号
は出力線３９に生ずる。この信号は第５図に示されてお
り、第６ａ図及び第６ｂ図の回路において処理される。
不飽和動作の場合、実システムは次の関係式に従つて動
作する。この式に卦いてＩｐはヘツドの加速度を表わす
。

飽和動作の場合、実システムは次の関係式に従つて動作
する。第１図のモデル・システム１３の詳細は第３図の
ボツクス１３に詳しく示されている。

第１図の加え合わせ点１５に相当する増幅器１５は、シ
ーク制御装置１４から信号−１を受取る。増幅器１５は
モータ駆動回路における飽和の影響を反映するための線
１６の入力も受取る。増幅器１５の出力はモデル・シス
テム１３に与えられる電流ＩＭである。電流１ＭはＩｓ
として実システムにも与えられる。アナログ・スイツチ
５１の端子５０に速度りセツト・パルスＰ４が与えられ
ないときには、電流１Ｍは積分増幅器５２に与えられる
。前記の（１）式に示すように、モータの電流は加速度
に直接比例しているので、電流の積分は速度、即ちモデ
ル速度信号１を表わす。端子５４にりセツト・パルスＰ
４が与えられないときアナログ・スイツチ５３はモデル
速度信号Ｖｍを第２の積分増幅器５５へ送る。モデル速
度信号Ｖｍの積分によりモデル位置信号χ１が得られる
。この様に２つの積分増幅器５２及び５５はモータ電流
を表わすモデル制御信号に応答して、実システムにおけ
るヘツド３１の速度及び位置に近似する連続的なモデル
速度信号．及びモデル位置信号χ１を生ずる。サンプリ
ング時点において、端子５０及び５４にりセツト・パル
スＰ４が与えられると、モデル出力をりセツトするため
に実システムからの速度信号Ｖｐ及び位置信号χＰが増
幅器５６及び５７とスイツチ５１及び５３を介して与え
られる。

高速りセツトを行うために、増幅器５６及び５７は関連
する積分増幅器の高利得フイードバツク路に挿入されて
いる。モデル・システム１３の残りの部分は飽和ループ
である。

モデル・システムに関して、前記の関係式（２）はイン
ダクタンスに関する項を省略して次の様に単純化される
。この式はモデル制御電流１Ｍ及びモデル速度信号Ｖｎ
ｌを仮定のモデル電源電圧？。

に関係づけている。飽和ループの働きはＩＭを所定の閾
値レベルより下に維持することである。ＩＭがその所定
の閾値レベルをこえると、Ｅｍは実システムにおいて用
いられる電源電圧Ｅ１即ち第２図の電力増幅器３８の電
源電圧Ｅを越えてしまうのである。ＩＭを所定の閾値レ
ベルより下に維持するために、Ｉｎｌ及びＶｍは加え合
わせ増幅器６０に与えられる。この増幅器の出力はモデ
ル電源電圧Ｅｎｌを表わす。モデル電源電圧Ｅｎｌは増
幅器６２及び２つのゼナ一・ダイオード６１から成るリ
ミツタ回路に与えられる。Ｅｍがゼナ一・ダイオードの
閾値より下である限り、Ｅｎｌはそのまま加算増幅器６
３へ送られる。Ｅｍが閾値を越えると、リミツタ回路の
出力は閾値Ｅｔに等しくなる。Ｅｎｌを増幅器６３へ直
接送るバイパス路があるので、Ｅｎｌからこのときのリ
ミツタ回路の出力Ｅｔが減じられる。その差を表わす電
圧Ｅｎｌ＝Ｅｎｌ−ＥｔはＫ倍された後、線１６を介し
て加え合わせ増幅器１５に減算入力として与えられる。
この様に、ＩＭは実際のシステムに卦いてありえないレ
ベルにならない様に飽和回路によつて制限される。次に
シーク制御回路１４の説明に移る。モデル位置信号χ。
及びモデル速度信号Ｖｎｌはそれぞれ線７０及び７１を
介してシーク制御回路１４に与 ．えられる。線７０は
モデル位置信号χ．に基づいて所望の基準速度信号ｋを
生ずるための曲線発生回路の入力端に接続されている。
最短時間制御規則に従つてオとχ１との単純化された関
係は次の様に表現される。
１これは最大一定減速の場合の進みべき距離に関す
る速度の平方根関数に、χ．が０に近づくときの安定度
に関する１次項を含めたものに対応している。この関係
式に従つて、出力信号オを生ずるために、モデル位置信
号χ。

は時定数Ｔのフオワード利得増幅器７２において増幅さ
れて線形項になる。２乗特性を得るために、増幅器７２
には高利得で時定数の短いフイードバツク・ルーブが設
けられ工ている。

係数ｉは増幅器７３を含む絶対値回路によつて得られ、
乗算器７４によつて更にｊが乗じられる。こうして、オ
、に対する速度オの所望の曲線を生ずる様にモデル位置
誤差ｅχは高利得ルプにおいてゼロにされる。
：χ１に対する所望の速度オの依存性を
示す出力曲線は第４図に曲線９０として示されている。
曲線９０はほぼ平方根関数に従つた放物線であるが、前
述の様に円９１内の原点近くに直線部分を含む。シーク
制御装置１４は加え合わせ増幅器７７に．おいて所望の
速度軌道オとモデル速度Ｖｎｌとを比較する。Ｖｍとオ
との差Ｅｖは速度誤差である。第４図の破線９３はシー
ク動作中のモデル速度Ｖｎｌを示している。速度誤差Ｅ
ｖはモデル・システム及び実システムヘフイードバツク
される制御．信号１の基礎になつている。速度誤差Ｅｖ
は第４図の縦軸方向における曲線９０と曲線９３との間
の間隔である。この差は最初は大きく、その後、縦方向
の線９２に平行な複数の線で示されているサンプリング
時点においてχ。及びＶｍがりセツトされる毎に急激に
変化する。もしＥｖが直接用いられると、実システムの
入力に高周波成分が現われ、これによつて高周波の機械
的共振が励起される。この高周波成分を阻止するために
、速度制限回路が使用されている。速度制限回路は、増
幅器７８及びゼナ一．ダイオード７９より成るリミツタ
と積分増幅器８０を含む。これらの構成要素は全て高利
得でレスポンスの速いループを形成するように接続され
ている。速度制限回路の出力電流１ｖは加え合わせ点１
５へ送られる。電流１ｖは、通常のシステムにおける如
く実際のヘツド速度と所望Ｑ速度との比較によつて得ら
れるのではなく、モデル・システムから生ずる擬似的速
度信号と所望の速度信号との比較によつて得られている
。

サンプリング式サーボ・ヘツド位置決めシステムに卦け
る如く実際の位置及び速度のフイードバツク・ループが
本質的に低帯であるシステムに訃いて、高帯域制御ルー
プを使用することが、モデル・システムの使用により可
能になつている。さて、第１図における位置検出器１１
及び速度検出器１２の詳細について説明することが残つ
ているが、その前に第２図に示すデイスク３２に卦ける
情報の配置及びヘツド３１によつて読取られる信号の形
について調べておくことにする。

第５図ａはデイスク３２上の情報の配列を拡大して示し
ている。このデータは読み書きデータ３３、アナログ・
サーボ・データ３６、及びトラツク識別データ３５から
成る。３種類のデータは、デイスク表面上のギヤツプＧ
で隔てられたセクタに存在する。

アナログ・サーボ・データ３６は奇偶サーボ・トラツク
のパターンであり、サーボ・トラツクの境界が丁度デー
タ・トラツクの中心に一致している。ヘツド３１が第５
図ａに示す位置、即ちデータ・トラツクＮに正確に一致
する位置にあるとき、ヘッド３１は偶数番サーボ・トラ
ツクの１部と奇数番サーボ．トラツクの１部を読むこと
になる。

サーボ・トラツクを読むときヘツド３１から生ずる信号
は第５図ｂに示されている。アナログ．サーボ・データ
３６の初めに共通して設けられた同期ダイビツトとは別
に、偶数番トラツクには、或る位相の４つのプラス（イ
）ユニポーラ・ダイビットが記録されており、奇数番ト
ラツクには、他の位相の４つのマイナス（ニ）ユニポー
ラ・ダイビツトが記録されている。第５図ｂのプラスと
マイナスの記号は、これに対応している。後で第６図を
参照して説明する様に、偶数番トラツクの影響と奇数番
トラツクの影響とを比較することによつてアナログ位置
信号Ａが得られる。もちろん、このアナログ位置信号Ａ
は、最も近いサーボ．トラツク境界からのヘツドの変位
を表わすだけで、目標トラツクを基準としたヘツドの絶
対位置を表わしていない。相次ぐトラツクを横切るシー
ク動作中のアナログ位置信号は第５図ｃに示されている
。トラツク識別データ３５は、２つのトラツクＮ及びＮ
＋１に関して第５図ｆ及びｇに示されている様なダイビ
ツト信号ＳＩＤとしてヘツド３１によつて読取られる。

トラツクはダイパルスの適当なコーデイングによつて識
別される。図示した例の場合、トラツクＮの識別データ
は０１１１１０としてコード化されて卦り一方、トラツ
クＮ＋１の識別データは０１１１１１としてコード化さ
れている。第１図の位置検出器１１は第６ａ図のクロツ
ク回路及び第６ｂ図の位置信号発生回路を有する。

クロツク回路は端子１００に第２図のヘツド３１からの
合成信号を受取る様になつている。この合成信号は、ギ
ヤツブで離隔された周期的に繰返される３種類の信号、
即ち、読み書きデータ信号、トラツク識別信号ＳＩＯｌ
及びアナログ・サーボ信号ＳＡから成る。合成信号はビ
デオ増幅器１０１によつて増幅されて、ピーク検出回路
へ送られ、ピーク振幅は比較器１０２において基準レベ
ルと比較される。

ピーク検出回路は合成信号中のギヤツプ成分を検出する
働きをする。第７図ａに示されている様なギヤツプ成分
は２進計数器１０３によつて数えられる。単安定マルチ
・バイブレータ１０４は、ギヤツプＧ１によつてトリカ
ーされ、第７図ｂに示されているその出力Ｐ１は読み書
きデータの終了前に計数器１０３を００状態にりセツト
するために用いられている。読み書きデータの終りに生
ずるギヤツプＧ１は計数器１０３を０１状態にセツトす
る。

アナログ・サーボ・データとトラツク識別データとの間
のギヤツプＧ２は計数器１０３を１０状態にセツトする
。トラツク識別データと読み書きデータとの間のギヤツ
プＧ３は計数器１０３を１１状態にセツトする。デコー
ダ１０５は計数器１０３の状態に応じて線１０６乃至１
０９にタイミング若しくはゲート信号を生ずる。マルチ
バイブレータ１０４から生ずる信号Ｐ，の後縁に対応し
て、計数器１０３の００状態の開始を示すりセツト信号
が線１０６に現われる。第７図ｃに示されているアナロ
グ・サーボ・ゲート信号Ｐ２は計数器１０３が０１状態
にある間、線１０７に現われる。第７図ｄに示されてい
るトラツク識別ゲート信号Ｐ３は計数器が１０状態にあ
る間、線１０８に現われる。第７図ｅに示されている出
力リセツト・パルスＰ４は、計数器１０３の１１状態の
初めに線１０９に現われる信号に応答するシングル・シ
ヨツト（図示せず）から生ずる。計数器１０３の１１状
態に対応している線１０９の信号は、信号の読み書きデ
ータ部分が生じている時間を示す。この読み書きデータ
部分は、図示されていない回路によつて関連するデータ
処理装置へゲートされる。最後に、第７図ｆの信号Ｐ３
は第８図の速度検出回路を制御するために読み書きデー
タ部分の中央において遅延回路（図示せず）から得られ
る。位置信号χＰを生ずる現実の回路は第６ｂ図に示さ
れていると共に第３図にも部分的に示されている。

第６ａ図の出力端子１１０から生ずる増幅された合成信
号は第６ｂ図の入力端子１２０及び１４０に与えられる
。入力端子１２０に続く第１チヤネルは、トラツク・ア
ドレスを求め、それに基づいて現位置ＰＡと目標位置Ｔ
Ａとの間のトラツクの数に対応するアナログ変換された
距離信号Ｄを端子１２１に生ずるためのものである。第
５図ｅはＰＡとＴＡとの関係を示している。更に、第１
のチヤネルは端子１２２にＳｇｎｃｐＡ〕を生じ且つ端
子１２３にＳｇｎｃｐＡ−ＴＡ〕を生ずる。入力端子１
４０に続く第２のチヤネルはアナログ位置信号Ａを得る
ためのものである。第１のチヤネルを働かせるために、
アンド・ゲート１２５の入力端子１２４に信号Ｐ３が与
えられる。

アンド・ゲート１２５は、更にヘツド３１からの信号に
基づいてパルス検出及びオーバー．ドライプ回路１２６
から生ずるパルスも受取る。パルスＰ，によつてアンド
・ゲート１２５を条件づけるということは、トラツク識
別信号ＳＩＤが入力端子１２０に存在する時間中だけ第
１のチヤネルを働かせることを意味している。シングル
シヨツト回路１２７は第５図ｆ及びｇに示されているト
ラツク識別信号中の同期パルスＳのトラツキング・エツ
ジに応答して、トラツク識別信号中のデータ．ビツトだ
けを１０ビツト・シフトレジスタ１２８へゲートするた
めのゲート信号を生ずる。シフトレジスタ１２８は、信
号Ｐ１の後縁に対応してデコーダ１０５の出力線１０６
に生ずるりセツト信号によつて、各トラツク識別信号の
発生前にりセツトされる。シフトレジスタ１２８の出力
は１０ビツト．グレイ・コード信号であり、デコーダ１
２９はこれを２進化１０進コードに変換する。

デコーダ１２９の出力はヘツド３１の現在位置ＰＡのデ
イジタル表示である。デコーダ１２９の最下位出力線は
端子１２２に通じており、ヘツド３１が位置づけられて
いるトラツクが奇数番トラツクであるか偶数番トラツク
であるかを示すＳｇｎｃｐＡ〕出力を生ずる。現在位置
ＰＡを表わすデイジタル信号は加算器１３０へ送られる
。加算器１３０は更に入力線１３１から目標位置ＴＡを
表わすデイジタル信号を受取る。加算器１３０は差ＰＡ
−ＴＡを求めて、デイジタルーアナログ変換器１３３へ
通する複数の線１３２へ送り由す。これらの線のうちの
１番右の線は端子１２３に接続されており、差の符号を
表わすＳｇｎｃｐＡ−ＴＡ〕が現われる。デイジタルー
アナログ変換器１３３は、目標トラツクを基準とするヘ
ツドの現在位置ＰＡを表わすデイジタル信号を正のアナ
ログ信号Ｄに変換して端子１２１に生ずる。第６ｂ図に
示されている位置信号発生回路の第２のチヤネルは、端
子１４２にゲート信号Ｐ，が与えられるとき動作する。

ゲート信号Ｐ２によつて付勢される発振器１４３は、ア
ナログ・サーボ信号ＳＡのダイビツトの周波数の１６倍
の周波数を有し且つこれに同期しているパルスを生ずる
。発振器１４３の出力は４ビツト計数器１４４を駆動す
る。この計数器１４４の出力を受取る４ビツト比較器１
４５の制御の下に、フリツプフロツブ１４６は奇数番ダ
イビツトと偶数番ダイビツトとを分けるためのゲート・
パルスを線１４７及び１４８に生ずる。このゲート・パ
ルスはダイビツト・パルスの周波数の１６分の１の周波
数で生ずる。デユアル・ピーク検出回路１４９はプラス
・ピーク検出部１４９ａとマイナス・ピーク検出部１４
９ｂとから成り、線１４７及び１４８のゲート・パルス
の制御の下に、奇数番トラツク及び偶数番トラツクから
のダイビツトのピーク値を検出して保持する。入力端子
１４０のアナログ・サーボ信号ＳＡは整流器１５０によ
つて整流された後、ピーク検出器１４９へ送られる。奇
数番トラツクからの信号と偶数番トラツクからの信号と
の差は差動増幅器１５１に卦いて検出される。。差動増
幅器１５１の出力は、アナログ位置信号Ａである。４ビ
ツト計数器１４４は、パルス検出及びオーバー・ドライ
ブ回路１２６の出力によつてトリカーされるシングルシ
ヨツト回路１５２の出力の後縁によつてりセツトされる
。

位置検出回路の最後の部分は第３図に示されている。

第６ｂ図の回路の出力信号ＡＮＤ．．Ｓｇｎ〔ＰＡ〕、
及びＳｇｎｃｐＡ−ＴＡ〕は、プログラム可能な増幅器
８５を含む回路の入力端子８１乃至８４に与えられる。
市販されているプログラム可能な増幅器の例はＨＡ２４
ＯＯである。増幅器８５は次のアルゴリズムに従つて目
標位置（トラツク）を基準とするヘツド３１の絶対アナ
ログ位置信号χＰを生ずる。χｐ＝ＤｓｇｎｃｐＡ−Ｔ
Ａ〕＋ＡｓｇｎｃｐＡ〕この式の右辺の第１項は、目標
トラツクからのヘツドの変位方向によつて定められる符
号を伴つたトラツク数で位置を示している。

第２項は、第５図（ｄ）に示す様に、トラツクが奇数番
か偶数番かにかかわりなく、最も近いトラツク中心から
のインクリメンタル変位を示している。次に、速度検出
器１２の詳細は第８図に詳しく示されている。

速度検出器１２は第３図のプログラム可能な増幅器８５
から端子１６０に位置信号χＰを受取る。第６ａ図、第
６ｂ図及び第３図の説明から明らかな様に、サンプル位
置信号χＰは、タイミング信号Ｐ，及びＰ，によつて定
められるサンプリング時点に卦いて得られる。ここでサ
ンブル位置信号がｋ番目のサンプルであると仮定して、
これをχＰｋ）で表わすことにする。端子１６１にはモ
ータ制御信号１ｓが与えられる。端子１６２にはサンプ
リング・パルスＰ３が与えられる。サンプリング・パル
スＰ，はχｐ（ｋ）が定常状態にある各読み書きデータ
部分の中心において生ずる。又、パルスＰ５は、サンプ
ル間で変動しうる１８の平均化を行うために利用されて
い？パルスＰ，は、例えばパルスＰ３の後縁に応答する
適当なタイミング手段によつて得られる。パルスＰ５が
生ずるときには、アナログ・スイツチ１６３及び１６４
が閉じられるので、χＰＱｃ）及びＩｓは、コンデンサ
１６５、１６６、及び増幅器１６７、１６８を含むサン
プリング兼保持回路へ送られる。増幅器１６７は前のサ
ンプル位置信号χｐ（ｋ−１）を生じ、増幅器１６８は
（ｋ−１）番目のサンプル位置とｋ番目のサンプル位置
との間でパルスＰ，が生ずるときのモータ制御信号１ｓ
の瞬時値ｕ（ｋ−１）を生ずる。これらの値及びサンプ
ル位置信号χｐ（１ｃ）は、抵抗倍率器によつて係数ａ
１、Ａ，、Ａ，を乗じられて差動増幅器１６９に与えら
れる。出力端子１７０に生ずる所望のサンプル速１度信
号ＶｐＯｃ）と入力との関係は次の式によつて示される
。Ｖｐ（ｋ）＝ａ１χＰｋ）−Ａ２χｐ（ｋ−１）−Ａ
３ｕ（卜１）この式から分かる様に、ｋ番目のサンプル
位置信号が得られるときのサンプル速度信号は、モーノ
タ電流から得られる加速係数によつてサンプリング時点
間の一定時間中の位置変化を修正したものである。

以上、磁気デイスク装置に卦いてヘツドの位置決めを行
う本発明の実施例について詳しく述べた２が、これに限
らず、種々の変更が可能であることはもちろんである。

例えば、前記の０ｓｗａ１ｄの論文に示されている様な
異なつたサーボ・パターンを使用することも可能である
。更に、前述の速度検出器は位置検出器の出力に直接応
答する様な２ものでなく、例えば独立したタコメータで
あつてもよい。又、実施例の説明にあたつて、別個のト
ラツク追従システムを用いるものとしてあるが、これに
限らず、トラツク追従システムとシーク．システムを合
体して、モデル・システムが無効状態（χ。及びＶｎｌ
が両方ともＯ）に達すると、引き続いてトラツク追従を
行うようにシステムを構成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気デイスク装置における本発明に従つたヘツ
ド位置決めシステムの全体的プロツク図、第２図はヘツ
ドの位置決めに関連した磁気デイスク装置の１部の構成
を示す図、第３図は本発明に従つて実システムのモデル
を用いる位置決めシステムの回路図、第４図は第３図に
おけるモデル・システムから生ずるモデル位置及び速度
信号を示す図、第５図はデイスクのアナログ．サーボ部
分及びトラツク識別部分からヘツドが読取つた種々の信
号及びそれに基づいて得られる種々の位置信号を示す図
、第６ａ図は第１図の位置検出器において使用されるタ
イミング信号を生ずるクロツク回路を示す図、第６ｂ図
は第１図の位置検出器の詳細を示す図、第７図は第６ａ
図の回路から生ずる種々のタイミング信号の相互関係を
示す図、第８図は速度検出器の詳細を示す図である。 １０・・・・・・実システム、１１・・・・・・位置検
出器、１２・・・・・・速度検出器、１３・・・・・・
モデル・システム、１４・・・・・・シーク制御装置、
１８・・・・・・サンプル補償回路、２０・・・・・・
出力リセツト回路、３０・・・・・・キヤリツジ、３１
・・・・・・読み書きヘツド、３７・・・・・・ボイス
・コイル・モータ、３８・・・・・・電力増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御入力信号に応じて可動部材を動かす機能を有す
   る実システムと、上記実システムに関連していて、所定
   のサンプリング時点における上記可動部材の位置を表わ
   す第１の信号及び上記可動部材の速度を表わす第２の信
   号を生ずる手段と、上記実システムの近似等価回路であ
   るモデル・システムであつて、上記可動部材に関するモ
   デル位置を表わす第３の信号及び上記可動部材に関する
   モデル速度を表わす第４の信号を生ずる手段を有するも
   のと、上記モデル・システムからの上記第３及び第４の
   信号に応じて上記制御入力信号を生じて上記実システム
   及びモデル・システムの両方に与える手段と、上記第３
   及び第４の信号の値をそれぞれ上記第１及び第２の信号
   の値によつて周期的にリセットする手段とを有し、或る
   位置から目標位置まで上記可動部材を迅速に動かすこと
   のできる位置決めシステム。