专利名称：存储设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来反馈控制一个支架的运动位置以便把头与轨道中心的位置偏差量设置到零的存储设备，并且更具体地说，涉及一种用来通过学习控制和进行前馈控制得到抑制诸如介质偏心之类的周期干扰的位置偏差的控制信号的存储设备。
在常规光盘设备中，为了提高激光束对介质轨道的轨道跟踪性能，使用一种双驱动类型的头机构，该机构包括一个用于查找控制(也称作粗控制)的支架致动器，用来相对于固定布置的导轨运动一个由一个轴承单元支撑的支架；和一个用于轨道跟踪控制(也称作精控制)的跟踪致动器，通过驱动在支架上安装的物镜用来在横过轨道的方向上运动激光束。在最近几年，一种单驱动型的头机构也已经广泛地传播开，该机构通过省去跟踪致动器而仅包括支架致动器，以便减小设备的成本。在单驱动型的头机构中，一个滑动轴承用来代替球轴承，由此降低零件的数量和成本。然而，在把磁头机构建造成仅包括支架驱动器、并且进一步从支架的滑动轴承上拆去球轴承的单驱动型机构的情况下，根据跟踪误差信号对于轨道中心定位激光束的控制，强烈地受到支架轴承单元具有的库仑摩擦的影响。
图1表示在单驱动型支架中的库仑摩擦特性。运动速度V和摩擦力F的每一个根据支架运动方向具有负或正值。现在将考虑其中支架运动速度V从负值变到正值的情形。在支架以具有负值的运动速度V运动的同时，相对于运动速度产生一个几乎恒定的正值动摩擦力F1。当支架相对于导轨的运动速度V等于0，并且以后支架开始以相反方向运动时，需要抵消静摩擦力-F2的驱动力，并且在运动之后，驱动力应该包括一个抵消几乎恒定的动摩擦力-F1的力。在上述支架运动速度换向的时刻，摩擦力的急变力变化起对控制系统干扰的作用。为了足够地补偿该干扰，一个具有高频带的反馈控制系统一般是必需的。例如在补偿由于介质偏心造成的轨道重复位置偏差的轨道跟踪控制中，出现支架运动速度的换向。就是说，当控制支架以便跟踪介质偏心时，支架相对于导轨的运动变成与偏心周期同步的往复运动。因此，支架的运动速度对于介质的一圈转动至少换向两次，并且每次都通过摩擦力的急变力变化受到干扰。
图2表示当对单驱动型的头机构由反馈控制系统进行轨上控制时对于一个转动周期(时间)的跟踪误差信号TES的模拟结果。在这样一种模拟中，轨道节距设置为1.1μm，盘转动速度设置为3600rpm(每分转)，及摩擦系数μ设置为0.3。考虑到实际头机构的高阶谐振具有在约15kHz下的较高谐振，把反馈控制系统的频带设置为1.5kHz。波形200与其中峰对峰偏心量假定为50μm的情形有关。波形202与其中峰对峰偏心量假定为20μm的情形有关。波形204与其中峰对峰偏心量假定为10μm的情形有关。同样就波形200、202、和204而论，由于由头机构的信号驱动造成的低频带误差压缩性能的下降和反馈控制系统控制频带的减小，不能足够地抑制偏心干扰。当允许支架跟踪偏心时，波形也通过在当运动速度V等于0时的点处出现的摩擦干扰的急变受到影响，从而出现大的峰状跟踪误差206-1、206-2、206-3、及206-4。如果与支架运动有关的库仑摩擦Ffric简单地通过省去静摩擦表示，则它由如下公式模型化。
如显然由这样一种模型理解的那样，考虑通过反馈控制补偿困难的原因，因为库仑摩擦Ffric符号的突然变化，例如，在支架相对于导轨的速度z换向时从负值变到正值。
尽管升高反馈控制系统的频带的方法一般考虑为补偿这样一种急变摩擦干扰的方法，但有一种由15kHz附近的高阶机械谐振的存在造成的限制。而且，由于轨道跟踪控制仅通过支架驱动进行，而省略通过透镜致动器的驱动，所以难以足够地升高用于定位的控制频带。
根据本发明，提供一种存储设备，其中通过把反馈系统与学习控制系统相结合，肯定地补偿由介质偏心造成的急变摩擦干扰，而减小跟踪误差。
首先，本发明的存储设备，例如光学存储设备，包括一个头，带有一个用来把激光束的照射位置运动到介质上任意轨道位置的支架；一个位置信号检测单元(跟踪误差检测单元)，用来根据一个位置偏差量信号，检测和产生位置信号(跟踪误差信号)TES，其中根据按照激光束的照射从介质引出的光，把在介质上轨的预定位置用作基准；一个反馈计算单元，用来输入位置信号TES和计算控制信号(控制电流)IFB以运动头的支架，以便把位置偏差量设置为零；及一个驱动单元(VCM)，用来驱动头的支架，从而激光束的照射位置根据反馈计算单元的控制信号IFB跟踪轨道。就这样一种存储设备而论，本发明的特征在于包括一个学习控制单元，该学习控制单元对于一周介质转动用来获得作为近似函数的未知函数，以把对于重复干扰的位置偏差量设置为零，该近似函数通过学习算法和存储它近似地假定。更具体地说，根据学习控制单元，通过一种作为一个近似函数的学习算法，得到对于一个介质转动周期以对于诸如与介质转动同步的介质偏心之类的重复干扰把位置偏差量设置到零的未知函数，该近似函数通过N个矩形函数的一组高度近似的假定，并且存储，其中通过把一个介质转动周期期间的时间划分成N个间隔得到每个矩形函数的时间宽度。根据学习控制单元，即使会聚由低学习增益造成的学习结果需要稍长时间，与支架运动方向的换向有关的高频带急变摩擦干扰的补偿信号，也能包括在最终得到的学习结果中。通过把这样一种学习控制信号添加到反馈控制信号上作为前馈补偿信号，几乎能抵消急变摩擦干扰。由于使用单驱动型支架，所以有由高阶机械谐振存在造成的限制。即使控制频带较低，也显著减小对于介质偏心的跟踪误差，并且能提高轨上控制的精度。
本发明的学习控制单元提供在反馈计算单元与驱动单元之间。假定把一个介质转动周期的时间设置为TL，通过一种学习算法，得到在从一个介质转动周期的开始时间t＝0到结束时间t＝TL的时间周期内重复的未知驱动电流函数Irepeat(t)(其中0≤t＜TL；TL指示一个介质转动周期)，作为一个由从0至(N-1)标号的N个矩形函数的一组高度近似假定的近似函数I^repeat(t)(其中0≤t＜TL；TL指示一个介质转动周期)，并且存储，这些矩形函数通过把在一个介质转动周期内的时间TL划分成N个间隔得到。尽管近似函数由I^repeat]]>表示，但在本说明书中它表示为“I^repeat”。该表示也类似地用于近似函数“TES^repeat”。
当按上述那样把学习控制单元提供在反馈计算单元与驱动单元之间时，由于进行反馈控制系统的驱动电流学习，所以得到小噪声的学习结果。在学习之后，学习结果能直接用作查找控制、逆转等时刻的前馈电流。控制较简单，并且更肯定，因为学习结果的转换是不必要的。
学习控制单元包括一个存储器、一个抽样单元、一个近似函数计算单元、及一个前馈输出单元。存储器带有多个存储器单元，以存储近似函数I^repeat(t)的每个矩形函数的高度Ci。抽样单元抽样从反馈计算单元输出的控制信号IFB。近似函数计算单元由如下学习定律，根据由抽样单元抽样的控制信号IFB和预定学习增益Klearn，得到在存储器的每个存储器单元中存储的近似函数I^repeat(t)的每个矩形函数的高度CiCi＝Klearn×IFB其中，i指示由时间t决定的矩形函数的索引号码，并且0≤i≤(N-1)；例如i＝floor(t/T)，其中T＝TL/N并且更新高度Ci。
一个前馈输出单元(FF输出单元)读出在存储器的存储器单元中与介质转动划分周期T同步存储的近似函数I^repeat(t)的每个矩形函数的高度Ci，作为一个学习控制信号，把它添加到来自反馈计算单元的控制信号IFB上，及把驱动信号IVCM供给到驱动单元。
更详细地，抽样单元以比划分周期T短或与其相等的预定周期Tsample对控制信号IFB抽样，并且近似函数计算单元由如下公式，根据由抽样单元抽样的控制信号IFB和预定学习增益Klearn，得到在存储器的每个存储器单元中存储的近似函数I^repeat(t)的每个矩形函数的高度CiCinew=Cilast+Klearn•Tsample•IFB(t)]]>其中，i指示由时间t决定的间隔的号码，并且0≤i≤(N-1)；例如i＝floor(t/T)并且更新高度Ci。Cilast指示在更新之前的Ci值，而Cinew指示在更新之后的Ci值。在公式中，例如根据通过i＝floor(t/T)的i计算结果，选择在当前时间要更新的Ci。对前(在Tsample之前)一个抽样的Ci值(Cilast)进行输入IFB(t)的积分算术运算，由此得到在当前时间t的Ci值的更新结果(Cinew)。不更新具有除通过i＝floor(t/T)计算的i之外的索引号码的矩形函数的高度Ci(即在这种情况下，Cinew＝Cilast)。把以上过程总结如下。
而且，与介质转动同步地，一个前馈输出单元读出在存储器的存储器单元中与抽样周期Tsample同步存储的近似函数I^repeat(t)的每个矩形函数的高度Ci，把它添加到来自反馈计算单元的控制信号IFB上，及把驱动信号IVCM供给到驱动单元。前馈输出单元对应于提前预定时间Δtlead的时间，读出在存储器的每个存储器单元中存储的近似函数I^repeat(t)的值。学习控制单元重复学习，同时前馈输出在这个时间点的学习结果。在这种情况下，在反馈控制系统中有诸如相位延迟等之类的时间延迟。除非补偿它，否则控制变得不稳定。因此，就在这个时间点的最后学习结果I^repeat(t)而论，读出和输出与提前当前时间预定时间Δtlead的时间相对应的值，从而在其中控制系统是稳定的状态下能进行学习。
在本发明的另一个实施例中，学习控制单元提供在位置信号检测单元与反馈计算单元之间。假定与一周介质转动相对应的时间等于TL，通过一种学习算法，得到在从一周介质转动的开始时间t＝0到结束时间t＝TL的时间周期内重复的未知位置函数TESrepeat(t)(其中0≤t＜TL；TL指示一个介质转动周期的周期)，作为一个近似函数TES^repeat(t)(其中0≤t＜TL；TL指示一个介质转动周期的周期)，该近似函数TES^repeat(t)由通过把一个介质转动周期TL划分成N个间隔得到的具有间隔号码i＝1至N的每个矩形函数的高度Ci(其中，i是索引号码；0≤i≤(N-1))近似地假定，并且存储。学习控制单元带有一个存储器、一个抽样单元、一个近似函数计算单元、及一个前馈输出单元。存储器带有多个存储器单元，以存储近似函数TES^repeat(t)的每个矩形函数的高度Ci。抽样单元抽样从位置信号检测单元输出的位置信号TES。近似函数计算单元由如下公式，根据由抽样单元抽样的位置信号和预定学习增益Klearn，得到在存储器的每个存储器单元中存储的近似函数TES^repeat(t)的每个矩形函数的高度CiC•i=Klearn•TES(t)]]>其中，i指示由时间t决定的间隔的索引号码，并且0≤i≤(N-1)；例如i＝floor(t/T)，T＝TL/N并且更新高度Ci。与介质转动同步地，前馈输出单元读出在存储器的存储器单元中与介质转动划分周期T同步存储的近似函数TES^repeat(t)的每个矩形函数的高度Ci，把它添加到来自位置信号检测单元的位置信号TES上，及把反馈信号TESFB供给到反馈计算单元。更详细地说，抽样单元以比划分周期T短或与其相等的预定周期Tsample对位置信号TES抽样。近似函数计算单元由如下公式，根据由抽样单元抽样的位置信号TES和预定学习增益Klearn，得到在存储器的每个存储器单元中存储的近似函数TES^repeat(t)的每个矩形函数的高度CiCinew=Cilast+Klearn•Tsample•TES(t)]]>其中，i指示由时间t决定的间隔的号码，并且0≤i≤(N-1)；例如i＝floor(t/T)并且更新高度Ci。Cilast指示在更新之前的Ci值，而Cinew指示在更新之后的Ci值。在公式中，例如根据通过i＝floor(t/T)的i计算结果，选择在当前时间要更新的Ci。对前(在Tsample之前)一个抽样的Ci值(Cilast)进行输入TES(t)的积分算术运算，由此得到在当前时间t的Ci值的更新结果(Cinew)。不更新具有除通过i＝floor(t/T)计算的i之外的索引号码的矩形函数的高度Ci(即在这种情况下，Cinew＝Cilast)。把以上过程总结如下。
而且，与介质转动同步地，一个前馈输出单元读出在存储器单元中与抽样周期Tsample同步存储的近似函数TES^repeat(t)的每个矩形函数的高度Ci，把它添加到来自位置信号检测单元的位置信号TES上，及把反馈信号TESFB供给到反馈计算单元。同样有这种情况下，前馈输出单元对应于提前预定时间Δtlead的时间，读出在每个存储器单元中存储的近似函数TES^repeat(t)的值，并且输出它。
学习控制单元在与介质转动同步地学习之后，输出由学习算法得到的近似函数I^repeat(t)或TES^repeat(t)，由此进行前馈控制。学习控制单元如此前馈控制，从而刚好在介质插入到设备中之后的计时处在特定时间进行通过学习算法得到近似函数的运算，并且在学习之后的轨道跟踪控制的时间，与介质转动同步地输出得到的近似函数，并且除去重复干扰。学习控制单元也如此前馈控制，从而在学习之后的轨道跳跃和查找控制的时间，与介质转动同步地输出得到的近似函数，并且除去重复干扰。
在存储设备中，当通过在盘径向上一个具体位置处，例如在靠近盘上中心区域的位置处，的学习得到近似函数时，在其中查找拾取器和把它运动到另一个径向位置、并且进行轨道跟踪控制的情况下，有这样一种情形，以致于只要使用得到的近似函数就出现误差，从而近似是不适当的。例如，当在盘上轨道的内部区域处的圆度和在外部区域处的圆度不同时，当不计在与内部区域和外部区域的主轴转动有关的重复干扰的相位或振幅之间的差别时，或者当使用具有单驱动型结构的拾取器时，有这样一种情形，以致于在内部区域和外部区域中的摩擦的大小不同。因此，在本发明的学习控制单元中，在与盘径向位置相对应的多个位置处进行近似函数的获得操作。在前馈模式中，按照其中在该时刻轨上拾取的轨道地址选择近似函数(例如，选择通过在最近轨道地址中的学习得到的近似函数)，并且进行前馈，从而能实现高精度轨道跟踪控制，而与要轨上拾取的轨道地址无关。在其中在上述多个位置处进行近似函数的获得操作的情况下，在近似函数的基本波形中几乎没有差别，并且在近似函数中的差别是细微的差别。因此，当在另一个位置处有近似函数数据时，在当前位置处的近似函数获得操作中的近似函数数据的初始值(与每个矩形函数的高度相对应的单元的初始值)不从零开始，而是通过使用在另一个位置处的近函数数据作为初始值而开始，由此能够使学习时间减少。在光学存储设备的情况下，例如头具有单驱动型的结构，以致于以能自由进行聚焦控制的方式，把物镜安装到在可在横过介质上的轨道的方向上自由运动的支架上，并且进行用来通过支架的运动使激光束跟踪轨道的轨道跟踪控制、和用来把激光束运动到任意轨道位置上的查找控制。
由参照附图的如下详细描述，将使本发明的以上和其他目的、特征、及优点变得更明白。
图1是在单驱动型磁头机构中库仑摩擦相对于运动速度的特性图；图2是当头受到库仑摩擦的重复干扰时由反馈控制系统造成的偏心跟踪误差的解释图；图3A和3B是对其应用本发明的光盘驱动器的方块图；图4是图3A和3B的光盘驱动器的内部结构的解释图5是本发明第一实施例的方块图，其中一个学习控制单元提供在一个反馈控制单元与一个驱动单元之间；图6是图5中学习控制单元的功能方块图；图7是由图5中学习控制单元输入的周期性控制的函数近似的解释图；图8是图6中一个存储器的解释图；图9是用于图5中第一实施例的一个控制过程的流程图；图10是用于图9中学习控制单元的流程图；图11是用于图9中前馈输出过程的流程图；图12A至12D是根据图6中第一实施例在从学习开始至其结束的时间周期内跟踪误差信号、反馈控制信号、学习控制信号、及驱动信号的波形图；图13A至13D是波形图，其中借助于时基放大图12A至12D的学习开始部分；图14A至14D是波形图，其中借助于时基放大图12A至12D的学习中途部分；图15A至15D是波形图，其中借助于时基放大图12A至12D的学习结束部分；图16A至16C是在其中时间提前补偿不按图6中第一实施例进行的情况下在从学习开始至其结束的时间周期内跟踪误差信号、学习控制信号、及驱动信号的波形图；图17A至17C是波形图，其中借助于时基放大图16A至16C的学习结束部分；图18是本发明第二实施例的方块图，其中一个学习控制单元提供在一个跟踪误差检测单元与一个反馈控制单元之间；图19是图18中学习控制单元的功能方块图；图20A至20D是根据图18中第二实施例在从学习开始至其结束的时间周期内跟踪误差信号、跟踪误差学习信号、踪误差信号与跟踪误差学习信号的求和信号、及驱动信号的波形图21A至21D是波形图，其中借助于时基放大图20A至20D的学习开始部分；图22A至22D是波形图，其中借助于时基放大图20A至20D的学习中途部分；图23A至23D是波形图，其中借助于时基放大图20A至20D的学习结束部分；及图24A和24B是根据本发明的未知函数近似原理和控制系统的构造原理的解释图。
图3A和3B表示本发明的一种存储设备，并且与作为一个例子的光盘驱动器有关。本发明的光盘驱动器由一个控制单元10和一个外壳11建造。控制单元10带有一个MPU 12，进行光盘驱动器的整个控制；一个上部接口17，向一个上部设备传送和从其接收命令和数据；一个光盘控制器(ODC)14，完成从光盘介质读和向其写所必需的过程；一个DSP 16；及一个缓冲存储器18。缓冲存储器18由MPU 12、光盘控制器14、和上部接口17共用。一个格式化器和一个ECC单元为光盘控制器14而设。在写存取时，格式化器划分在介质的扇区单元基础上的NRZ写数据，并且形成一种记录格式，而ECC单元形成在扇区写数据单元基础上的一个ECC代码，并且添加它，及如有必要，则形成一个CRC代码且添加它。另外，ECC编码的扇区数据转换成例如一个1-7 RLL代码。在读存取时，扇区读数据被1-7 RLL逆转换，并且以后由ECC单元进行CRC检查，及此后，经受误差检测和校正。另外，扇区单元的NRZ数据由格式化器耦合，并且作为NRZ读数据流传送到上部设备。一个写LSI 20为光盘控制器14而设。一个写调制单元和一个激光二极管控制单元为写LSI 20而设。一个激光二极管单元30带有一个激光二极管和一个用来监视的检测器。写LSI 20把写数据转换成在PPM记录或PWM记录(也称作标记记录或边缘记录)中的数据格式的数据。作为对其通过使用激光二极管单元30进行记录或复制的一种光盘，即一种可重写的MO盒式介质，能使用128MB、230MB、540MB、640MB、1.3GB等的任何介质。在他们中，就128MB的MO盒式介质而论，使用其中按照介质上标记的存在或不存在记录数据的凹坑位置记录(PPM记录)。介质的记录格式是区CAV，并且用户区域的区数在128MB介质的情况下等于1。至于对应于高密度记录的230MB、540MB、640MB及1.3GB的MO盒式介质，使用其中对应于数据制成标记边缘，即前边缘和后边缘，的脉冲宽度记录(PWM记录)。在640MB介质与540MB介质的记录容量之间的差别基于扇区容量的差别。当扇区容量等于2048字节时，存储容量等于640MB。当扇区容量等于512字节时，存储容量等于540MB。介质的记录格式是区CAV，并且用户区域的区数，在230MB介质的情况下等于10，在540MB介质和1.3GB介质的情况下等于18，在640MB介质的情况下等于11。以这种方式，本发明的光盘驱动器能处理诸如128MB、230MB、540MB、640MB、和1.3GB、及另外与直接重写相对应的230MB、540MB、640MB等之类的存储容量的MO盒。因此，当把MO盒装入到光盘驱动器中时，首先读出介质的ID部分，介质的种类由MPU 12从凹坑间隔识别，及把识别的种类作为识别结果通知光盘控制器14。
作为用于光盘控制器14的一种读系统，提供一个读LSI 24。一个读解调单元和一个频率合成器建立在读LSI 24内。一个通过用于为外壳11而设的ID/MO的一个检测器32从激光二极管返回的光束的光电检测信号，作为一个ID信号和一个MO信号经一个头放大器34输入到读LSI 24中。AGC电路、滤波器、扇区标记检测电路等的电路功能为读LSI 24而提供。读LSI 24形成一个读时钟、和来自输入的ID信号与MO信号的读数据，并且把PPM数据或PWM数据解调成原始NRZ数据。由于使用区CAV，所以MPU 12进行分频比值的设置控制，以对装在读LSI 24内的频率合成器产生一个区对应时钟频率。频率合成器是一个带有可编程分频器的PLL电路，并且根据介质上的区位置产生一个具有预定固有频率的基准时钟，作为读时钟。就是说，可编程分频器由带有可编程分频器的PLL电路建造，并且MPU 12产生一个根据分频比值(m/n)按照区数由如下公式设置的频率fo的基准时钟。
fo＝(m/n)·fi其中，分频比值(m/n)的分母的分频值n是根据128MB、230MB、540MB、或640MB的介质种类的固有值。分子的分频值m是一个按照介质上区位置变化的值，并且作为对应于与每种介质有关的区数的值的表信息而准备。由读LSI 24解调的读数据供给到光盘控制器14的读系统，并且经受1-7RLL的逆转换。此后，数据经受CRC检查和通过ECC单元的译码功能的ECC过程，从而重新构造NRZ扇区数据。以后，由格式化器转换成与NRZ扇区数据耦合的NRZ读数据。该数据流经缓冲存储器18由上部接口17传送到上部设备。提供在处壳11侧上的一个温度传感器36的检测信号经DSP16供给到MPU 12。MPU 12根据在设备中由温度传感器36检测的单元环境温度，把在激光二极管单元30中用来读、写、及擦除的发光功率的每一个控制到最佳值。
MPU 12经DSP 16通过一个驱动器38控制提供在外壳11侧上的一个主轴电机40。由于MO盒的记录格式是区CAV，所以主轴电机40以例如3000rpm的预定速度转动。MPU 12经DSP 16通过一个驱动器42使用一个提供在外壳11侧上的电磁铁控制一个磁场施加单元44。磁场施加单元44布置在与装在设备中的MO盒的光束照射侧相对的侧上，并且在记录、擦除等时把一个外部磁场供给到介质。DSP 16具有把来自激光二极管单元30的光束定位到介质上的伺服功能，并且进行查找控制(粗控制)和轨道跟踪控制(精控制)以查找目标轨道和把激光束运动到目标轨道，从而进入轨上状态。查找控制和轨道跟踪控制能与响应上部命令的写存取或读存取由MPU12同时执行。为了实现DSP 16的伺服功能，一个用于FES用来接收来自介质的光束返回光的检测器45，为外壳11侧上的光学单元而提供。一个FES检测电路(聚焦误差信号检测电路)46由用于FES的检测器45的光电检测输出形成一个聚焦误差信号，并且把它发送到DSP 16。一个用于TES带有多分割(6分割或9分割)光电检测单元以接收来自介质的光束返回光的检测器47，为外壳11侧上的光学单元而提供。一个TES检测电路(跟踪误差信号检测电路)48由用于TES的检测器47的光电检测输出形成一个跟踪误差信号，并且把它发送到DSP 16。在该实施例中，跟踪误差信号由推挽法(也称作远场法)形成。跟踪误差信号输入到一个TZC检测电路(轨道零交点检测电路)50，并且形成一个轨道零交点脉冲且输入到DSP 16。另外，为了控制光束斑点在介质上的位置，DSP 16通过驱动器55和58控制一个聚焦执行器52和一个VCM 54。在光盘驱动器中外壳11的轮廓如图4中所示。主轴电机40提供在壳体60中。通过从一个进口门62侧把一个MO盒64插入到主轴电机40的旋转轴的毂盘，完成这样的装载，从而内部MO介质66装载到主轴电机40的旋转轴的毂盘。头机构由一个支架68、一个物镜70、一个固定光学系统72、及一个反射镜74建造。在横过介质上的轨道的方向上能由VCM 54自由运动的支架68，提供在装载的MO盒64的MO介质66的下面。物镜70安装在支架68上，允许来自为固定光学系统72提供的激光二极管的光束通过上升反射镜74进入，并且把一个光束斑点的图象形成到MO介质66的介质表面上。物镜70能在光轴方向上由在图3A和3B中外壳11中所示的聚焦52运动。激光束能在横过介质上的轨道的径向上通过借助于VCM 54的支架68的线性驱动而运动。支架68由一个滑动轴承支撑到固定布置的两个导轨上，并且同时进行叫作粗控制的查找控制以便把激光束运动到任意轨道位置、和称作精控制的轨道跟踪控制以便让激光束跟踪在查找轨道位置处的轨道中心。作为上述单驱动型的一种头机构，例如，能使用在JP-A-9-312026、JP-A-9-54960等中公开的一种机构。
图5表示在本发明存储设备中的头机构的反馈控制系统的第一实施例。第一实施例的特征在于学习控制单元提供在一个反馈控制单元与一个支架驱动单元之间。头机构的反馈控制系统包括一个跟踪误差检测单元78；一个反馈控制单元80；一个学习控制单元82；一个加法器84；一个支架驱动单元86；及一个支架88。跟踪误差检测单元78由通过借助于安装在支架88上的物镜把激光束照射到介质上的返回光，产生表示相对于轨道中心的位置偏差量的跟踪误差信号TES。如图5中所示，跟踪误差检测单元78用光检测，并且输出跟踪误差，作为在由介质偏心而波动的轨道位置与激光束位置之间的差别。反馈控制单元80通过支架驱动单元86运动支架88，以便通过把跟踪误差信号TES设置到零消除激光束相对于轨道中心的偏差量。反馈控制单元80通过例如一种PID算术运算产生控制信号IFB。控制信号IFB变成用于使用图3A和3B中所示VCM 54的支架驱动单元86的反馈电流指令值。学习控制单元82接收控制信号IFB，作为从反馈控制单元80输出的反馈电流指令值，并且通过学习定律得到一个学习控制信号I^repeat，作为一个未知驱动电流函数Irepeat的近似函数，以抑制诸如与介质的偏心转动有关的重复摩擦干扰、偏心干扰等引起的跟踪误差。当学习结束时，与介质转动同步地输出得到的学习控制信号I^repeat，作为学习结果。学习控制信号I^repeat作为前馈控制信号由加法器84添加到来自反馈控制单元80的控制信号IFB上，从而得到驱动信号IVCM。IVCM通过支架驱动单元86驱动支架88。通过支架88与介质的偏心运动有关的往复运动而联系运动速度的反向，把其方向在运动速度如图1中所示等于零的点处的瞬时变化的大摩擦干扰周期地施加到支架88上，作为力干扰90。
图6是图5中学习控制单元82的功能方块图。学习控制单元82包括一个控制单元92；一个抽样处理单元94；一个近似函数计算单元96；一个环形缓冲存储器98；及一个前馈输出单元(下文称作“FF输出单元”)100。一个时钟信号E1、和一个与介质的一周转动同步得到的索引信号E2输入到控制单元92。控制单元92设置I.学习模式II.学习结果输出模式作为学习控制单元82的操作模式。在把介质插入之后在装载过程时执行学习模式，并且按照学习定律学习作为周期性近似函数的学习控制信号I^repeat。在学习结果输出模式中，学习定律无效，而是把作为学习结果得到的学习控制信号I^repeat与介质转动同步地输出，并且添加到反馈控制系统上作为前馈输出。因此，在学习模式中，控制单元92使抽样处理单元94、近似函数计算单元96、环形缓冲存储器98、及FF输出单元100操作。在学习完成之后的学习结果输出模式中，控制单元92使环形缓冲存储器98和FF输出单元100操作。现在将描述本发明中使用的、且由为图6中学习控制单元82提供的近似函数计算单元96执行的一种学习算法。在图5中的反馈控制系统中，认为与介质转动同步地驱动支架88的大部分驱动电流IVCM是周期与介质转动同步的重复信号，并且能作为如例如图7中所示的电流图案捕获。现在将考虑这样一种情况，其中周期性重复的电流图案作为一个未知驱动电流函数Irepeat(t)被捕获，并且近似地由通过把一个介质转动周期的周期TL划分成N个间隔得到的每个矩形函数的高度来表示。对于每单个矩形函数的时间宽度T是T＝TL/N现在，假定把通过把图7中电流图案划分成N个间隔得到的每个矩形函数的高度标为Ci(其中i＝0，1，2，…，N-1)，由如下公式得到近似函数I^repeat(t)。
I^repeat(t)＝Ci…(2)其中，i＝floor(t/T)T＝TL/N0≤t＜TL公式(2)的floor( )函数返回小于或等于在( )内的自变量的最大整数值。例如，当在( )内的自变量等于(0～0.9)时，floor(0～0.9)＝0。当在( )内的自变量等于(1.0～1.9)时，floor(1.0～1.9)＝1。时间t由每周介质转动一定时刻得到的索引信号复位，从而它具有0≤t＜TL的值。至于公式(2)的近似函数I^repeat的每个矩形函数的高度Ci按照如下公式通过积分对应于每个矩形函数的控制信号IFB进行学习。C•i=Klearn•IFB(t)----·(3)]]>其中，i＝floor(t/T)在公式(3)中的Klearn指示学习增益，并且是一个正的常数。如公式(3)中所示，i的值按照t的值，即选择作为学习目标的高度Ci来确定，并且执行使用这时的控制信号的值IFB(t)作为输入的积分算术运算。根据按照公式(3)的学习定律，顺序积分每个矩形函数的高度，直到作为学习定律的输入的IFB值几乎等于零。因此，在学习确定之后，由矩形函数C0至CN-1表示的近似函数I^repeat(t)成为一个把Irepeat(t)近似为一个未知驱动电流函数的函数。
根据公式(3)的学习结果I^repeat(t)＝Ci其中，i＝floor(t/T)T＝TL/N0≤t＜TL成为在学习结果输出模式中的前馈输出，并且直接输入到支架驱动单元86的驱动电流IVCM，以驱动支架88。因此，由反馈控制系统看，就象消除了具有周期性的重复干扰一样。根据本发明中通过学习的这样一种重复干扰的补偿方法，即使为确定花稍长时间得到学习结果，就是说，即使用于学习的学习增益Klearn较低，一个高频带信号，严格地说，是一个用于具有周期性的重复干扰的高频带补偿信号，也能包括在最终得到的学习控制信号中。
通过公式(3)的学习定律得到的每个矩形函数的高度Ci，已经存储在环形缓冲存储器98中的有关存储器单元内。图8表示为图6中学习控制单元82提供的环形缓冲存储器98的一种存储器结构。环形缓冲存储器98带有与一个介质转动周期的周期TL的划分数量N相对应的N个存储器单元106-0至106-(N-1)。与盘转动同步地由公式(3)计算的每个矩形函数高度Ci的值，作为mem[i]存储到存储器单元106-0至106-(N-1)的一个单元地址(i)中。与环形缓冲存储器98中存储器单元106-0至106-(N-1)的位置相对应而表示的时间t，是由在每圈介质转动中的一定时间得到的索引信号而复位的时间。通过把当得到索引信号时的转动开始位置的时间设置到t＝0、和通过把该时间点设置到每圈介质转动中的开始点来检测时间t。图7中所示每个矩形函数的时间宽度T由图6中的抽样处理单元94，设置成与输入信号IFB的抽样周期Tsample相比的较长宽度。作为在向其施加公式(3)的学习计算结果的环形缓冲存储器98中的一个目标的存储器单元，通过如下公式的地址(i)的计算而确定。
i＝floor(t/T)…(4)T是每个矩形函数的时间宽度，并且T＝TL/N。例如，假定介质的转动速度等于4500rpm，其转动频率等于75Hz，并且一转的周期TL是TL＝13.3毫秒。现在假定把一个周期TL划分成例如N＝128个间隔。在这种情况下，每个矩形函数的时间宽度T是T＝TL/N＝104.2微秒因此，现在假定从反馈控制单元80到学习控制单元82的控制信号IFB的抽样频率等于55kHz，即，抽样周期Tsample＝18.18微秒，在每个矩形函数的时间宽度T中抽样控制信号IFB约五次。就是说，就每个矩形函数而论，每圈介质转动进行公式(3)的学习算术运算约五次。当对DSP实际完成公式(3)的学习定律时的学习算术运算由如下公式给出。
mem[i]＝mem[i]+Klearn·Tsample·IFB(t)…(5)其中，i＝floor(t/T)如由公式(5)明显理解的那样，存储到图8的存储器单元106-1至106-(N-1)中的算术运算结果，基于其中把学习增益Klearn用作积分增益和把控制信号IFB用作输入的积分算术运算。就是说，它是一个用来读出以相应地址(i)预先存储在存储器单元中的学习结果mem[i]、把在每次抽样计时时计算的{Klearn×Tsample×IFB(t)}添加到读出的学习结果mem[i]上、及此后存储一个添加结果的过程。下文相对于每个矩形函数的高度Ci将描述公式(5)的算术运算。就是说，在学习之前已经把初始值(通常为零)设置到mem[i]中。在学习开始之后，对于每圈盘转动的特定时间，即对于在其期间满足i＝floor(t/T)的条件的时间周期，选择要更新的矩形函数。通过把这时的IFB(t)用作一个输入，进行公式(5)的积分算术运算以便mem[i]作为一个目标。对于其他时间周期，选择要更新的另一个矩形函数，并且执行类似的过程。对于当选择另一个矩形函数时的时间周期，不更新mem[i]的值。在盘转动一圈之后并且再次选择矩形函数Ci时，通过使用直到前圈转动已经作为初始值存储在mem[i]中的积分结果，进一步进行公式(5)的积分算术运算。在学习模式中，与根据公式(5)在近似函数计算单元96的计算结果的环形缓冲存储器98中相应存储器单元中的积分过程同步地，FF输出单元100同样进行前馈控制，从而读出在环形缓冲存储器98中相应存储器单元的计算结果，并且该结果由图5中的加法器84相加，及把生成的相加值加到反馈控制系统上。在学习模式中，就在从当得到索引信号E2时的时刻t＝0至当以后得到索引信号的点的时间消逝而论，在从t＝0至TL范围内，图6中的近似函数计算单元96借助于公式(4)计算单元地址(i)，并且实现通过近似函数计算单元96借助于一个地址控制信号的输出把计算结果Ci存储到环形缓冲存储器98中、和把这时的学习结果读和输出到FF输出单元100中。
当完成在介质装载过程中根据学习模式的学习过程时，图6的学习控制单元82把操作模式移动到学习结果输出模式。在学习结果输出模式中，控制单元92使环形缓冲存储器98和FF输出单元100操作，并且进行前馈控制，从而在例如与学习模式中抽样周期Tsample相同的读周期处，与每圈介质转动得到的索引信号E2同步地从环形缓冲存储器98，读出作为学习结果存储在每个存储器单元中的学习控制信号I^repeat，读出的信号I^repeat从FF输出单元100输出到图5中的加法器84，并且添加到在这时由反馈控制单元80得到的控制信号IFB上，驱动电流IVCM供给到支架驱动单元86，并且驱动支架88，从而抑制与介质偏心有关的重复摩擦干扰。为了保证在学习模式中学习过程的稳定性，在其中当把最后学习结果通过FF输出单元100与通过A.F.C.U.96的学习过程同步地输出到反馈控制系统的情况下，考虑到诸如控制目标的相位延迟等之类的时间延迟，必须在提前的时间处前馈输出学习结果。由于在提前时间处的学习结果的前馈输出，不必使用所谓的相位提前滤波器的装置或类似装置。在学习控制单元82中，如图7中所示，由于对起前馈输出作用的电流图案对应于时间t管理，所以考虑到控制目标的相位延迟选择与提前时间对应的存储器单元、且输出这时的学习结果，就足够了。就是说，现在假定从当得到索引信号时的一个介质转动周期的开始时间点消逝的时间等于t，尽管由公式(4)选择要存储学习结果的存储器单元，但当假定把提前时间标为Δtlead时，由如下公式计算对于由FF输出单元100输出的前馈的存储器单元选择。
如公式(6)的第一式所示，基本上，根据通过把提前时间Δtlead加到时间t上得到的时间确定存储器单元号码i。然而，当t超过(TL-Δtlead)时，即当(TL-Δtlead)≤t＜TL时，按照公式(6)的第二式所示的运算计算存储器单元号码i。就是说，读位置返回到环形缓冲器的头部，并且当t超过(TL-Δtlead)时从一个例子读出数据。
通过如上述那样对学习结果的前馈输出进行提前补偿，能防止这样一种在其中不进行提前补偿的情况下的响应波形成为振荡的情形，并且得到稳定的学习结果。
图9是用于在带有图5中的学习控制单元82的本发明的存储设备中的定位控制的流程图。首先在步骤S1，当把介质装到设备中时，在步骤S2执行根据预定介质装载顺序的介质装载过程。在介质装载过程中，在步骤S3由新提供在本发明中的学习控制单元82执行在学习模式中的过程。
在学习模式中的学习过程的结束由如下分辨
I.学习次数II.学习时间III.跟踪误差信号TES等的估计例如，在通过时间设置分辨学习结束的情况下，计数在学习开始之后盘转动的次数，并且当它等于规定次数时，结束学习。当在步骤S4确认学习的结束时，接着是步骤S5，并且处理例行程序前进到学习结果输出模式中的过程。在学习结果输出模式中，把在步骤S3得到的学习结果作为一个固定值前馈输出到反馈控制系统。因此，在步骤S6之后的查找控制和轨道跟踪控制中，根据学习结果，由前馈输出有效地抑制在与对应于介质偏心的支架的往复运动有关的零运动速度的计时处出现的峰状摩擦干扰。鉴于反馈控制系统，得到没有重复干扰的稳定控制环境。因此，在步骤S5的学习结果输出模式之后的过程中，如果在步骤S6有查找控制，则接着是步骤S7。
进行用来通过控制速度把支架向目标轨道定位的查找过程，即所谓的粗控制。当在步骤8通过查找控制把激光束运动到目标轨道以便进入轨上状态时，在步骤S9进行使激光束跟踪目标轨道中心的轨道跟踪控制。重复与在步骤S5的学习结果输出模式中的过程相对应的在步骤S6至S9的查找控制或轨上控制，直到在步骤S10分辨介质弹出。当弹出介质时，处理例行程序返回步骤S1。当装载下一个介质时，重新进行在步骤S3的学习模式中的学习过程。当在步骤S11有结束指令时，结束过程的序列。至于在步骤S4通过学习控制单元82的学习模式中的过程，在得到近似函数的操作时，在盘径向在多个位置的每一个处进行近似函数获得运算。在该实例中，在多个位置处的近似函数获得操作中，如果在另一位置处已经得到的近似函数存在，则学习控制单元82通过把已经存在的近似函数数据用作初始值而应用学习算法。在学习后前馈时刻在步骤S5中的学习结果输出模式中的过程中，学习控制单元82选择按照这时的径向位置使用的近似函数，并且进行前馈操作。例如，将考虑一个其中在从盘上内部区域到外部区域的范围内有15000条轨道的例子。首先，在与靠近中心区域的位置相对应的靠近第7500条轨道的位置处，进行近似函数获得操作。以后，为了得到靠近内部区域的近似函数，查找激光束，并且使之运动到靠近第2500条轨道的位置。在靠近第2500条轨道的位置处，通过使用为得到用于内部区域的近似函数而单独准备的另一组存储器单元，进行近似函数获得操作。以后，为了得到靠近外部区域的近似函数，查找激光束，并且使之运动到靠近第12500条轨道的位置。在靠近第12500条轨道的位置处，通过使用为得到用于外部区域的近似函数而单独准备的另一组存储器单元，进行近似函数获得操作。现在，假定当盘转动100次时结束学习，例如，在第7500条轨道与第7600条轨道之间的一个位置处，执行在第7500条轨道处进行的学习。当在此后执行的在内部区域处学习时，认为其近似函数几乎等于在中心区域处得到的函数。因此，近似函数的初始值(在存储器单元中每个值的初始值)不是从零开始，而是把在中心区域处的学习结果拷贝到用于内部区域的存储器单元组中，并且通过把它用作初始值而开始学习。因而，能减少学习时间，例如，当盘转动50次时，能结束学习。同样当在外部区域处学习时，能类似地减少学习时间。例如在介质装载时，进行以上操作。准备用于内部区域、中心区域、及外部区域的三个近似函数。在以后的操作状态下，当激光束运动到在从第一条至第5000条轨道的范围中的一条轨道，并且进行读/写操作时，前馈在靠近第2500条轨道的位置处得到的近似函数。当激光束运动到在从第5001条至第10000条轨道的范围中的一条轨道，并且进行读/写操作时，前馈在靠近第7500条轨道的位置处得到的近似函数。另外，当激光束运动到在从第10001条至第15000条轨道的范围中的一条轨道，并且进行读/写操作时，前馈在靠近第12500条轨道的位置处得到的近似函数。结果，例如与其中在靠近中心区域的一个位置处得到的近似函数用于从内部区域至外部区域的整个区域的情况相比，如果在盘上内部区域中的轨道的圆度不同于外部区域的，如果与在内部区域和外部区域中的主轴转动有关的重复干扰的相位或振幅之间的差别不能忽略，或者甚至如果在使用具有单驱动型结构的拾取器的情况下在内部区域和外部区域中的摩擦大小不同，则也能进行较高精度的跟踪操作。
图10是用于在图6中学习控制单元82中的学习模式中的学习过程的流程图。在学习过程中，在步骤S1首先检查每次介质转动得到的索引的存在或不存在。当得到索引时，接着就是步骤S2，并且把当前时间t复位到t＝0。在步骤S3分辨时间t是否是抽样计时。如果是，则在步骤S4抽样电流指令值IFB作为控制信号。根据公式(4)在步骤S5由这时的时间t计算存储器单元的地址(i)。在步骤S6读出单元地址(i)的存储值mem[i]。在步骤S7，以后按照公式(5)计算新的存储值mem[i]。新计算的存储值存储到存储器单元中，并且在步骤S8更新。在步骤S9，由公式(6)计算在单元地址中的以前存储值，即，把领先提前时间Δtlead的单元地址读出，并且前馈输出到反馈控制系统。重复上述步骤S1至S9的过程，直到满足学习结束条件，例如，在步骤S10当前时间达到预置学习时间。
图11是用于在图6中学习控制单元82的学习结果输出模式中的前馈输出过程的流程图。在前馈输出过程中，在步骤S1分辨每次介质转动得到的索引的存在或不存在。当得到索引时，在步骤S2把当前时间t复位到t＝0。在步骤S3分辨当前时间t是否是输出计时。假定输出计时是例如由与图9中学习模式中的抽样周期Tsample相同的周期确定的计时。当在步骤S3分辨出输出计时时，在步骤S4计算基于由公式(6)通过把提前(超前)时间Δtlead加到当前时间t上得到的时间在存储器单元中的地址(i)。在步骤S5，读出在单元地址中的存储值，并且前馈输出到反馈控制系统。如果在步骤S6有介质弹出或如果在步骤S7有设备的结束指令，则结束前馈输出。
图12A至12D是借助于图5第一实施例中学习控制单元82在从学习开始至其结束的时间周期内的跟踪误差信号TES、反馈控制信号IFB、学习控制信号I^repeat、及支架驱动信号IVCM的波形解释图。横坐标轴用秒指示时间。图12A表示跟踪误差信号TES。图12B表示反馈控制信号IFB。图12C表示学习控制信号I^repeat。另外，图12D表示支架驱动信号IVCM。在图12A至12D中，学习过程从时间t0开始。刚好在时间t0学习开始之后，图12A中的跟踪误差信号TES表示由在支架零运动速度处出现的与介质偏心有关的峰状摩擦干扰造成的大位置偏差。跟踪误差信号TES随着学习的进行逐渐减弱，并且最终抑制摩擦干扰和位置偏差。在刚好在学习开始时间t0之后的第一次转动中，学习控制信号I^repeat是学习的初始值零，因为它从用于未来离开当前更新的单元Δtlead的单元读出。从时间t0开始的学习过程是这样一个过程，从而包括在图12B中的反馈控制信号IFB中的干扰分量一步一步地转移到作为图12C中所示的学习结果输出的学习控制信号I^repeat。在当前时间达到在学习结束侧上从0.2至0.25秒的范围内的时间时，在学习开始处包括在图12B中的反馈控制信号IFB中的干扰分量，几乎转移到用作图12C中前馈输出的学习控制信号I^repeat中，从而几乎完全抑制在图12A中的跟踪误差信号TES中看到的干扰。
图13A至13D基于时间基放大表示与在图12A至12D中在从0.01至0.05秒的范围内的时间相对应的学习开始部分。学习从图中时间t0开始。在这个时间点，由介质大偏心造成的跟踪误差、和在支架零运动速度处由摩擦干扰的急变造成的峰状跟踪误差出现在图13A中。
图14A至14D基于时间基放大表示在图12A至12D中在从0.1至0.14秒的时间范围内的学习途中的波形。在图14A至14D中的学习途中的波形中，与图13A至13D中学习开始处的那些相比，图14B中的反馈控制信号IFB的大部分干扰分量作为学习结果转移到14C中的学习控制信号I^repeat中。因而，由图14A中跟踪误差信号TES的摩擦干扰急变造成的峰状位置偏差大都被抑制。作为一个整体，由偏心造成的位置偏差也大都被抑制。
图15A至15D是波形图，其中基于时间基放大了靠近图13A至13D中从0.2至0.25秒的时间范围内的学习结束部分的波形。在学习结束处的波形中，干扰分量几乎完全转移到图15C中的学习控制信号I^repeat中，并且图15A中起反馈控制系统的反馈信号作用的跟踪误差信号TES的干扰被抑制到这一种电平，从而它几乎能被忽略。
图16A至16C是在其中不由图6中学习控制单元82的FF输出单元100进行提前时间Δtlead的补偿以补偿反馈控制系统的延迟时间的情况下在学习过程中各个单元的波形图。图17A至17C基于时间基放大表示在图16A至16C中在从0.2至0.25秒的时间范围内在靠近学习结束的计时处的波形。跟踪误差信号TES、学习控制信号I^repeat、及驱动信号IVCM的波形表示在这里，并且省去反馈控制信号IFB。在其中不进行通过提前时间Δtlead的补偿的情况下，要由学习定律更新的存储器单元和要作为学习结果输出的存储器单元是相同的，从而从t0处的开始得到学习控制信号I^repeat的输出。如由图16A至16C和17A至17C的波形明显理解的那样，如果在前馈输出时不进行超前读计时提前时间Δtlead以补偿反馈控制系统的延迟时间的过程，则响应波形通过受反馈控制系统的延迟时间的影响成为振荡的。因而，由延迟造成的振荡分量也作为学习结果转移到在学习结束时间点处作为图17C中学习结果输出的学习控制信号I^repeat中。明显将会理解，不能期望足够的干扰分量抑制效果。另一方面，通过在图6中的FF输出单元100中设置与反馈控制系统的延迟时间相对应的提前时间，借助于学习结果的输出得到如图12A至15D中所示的良好学习结果。在其中图5中学习控制单元82提供在反馈控制单元80与支架驱动单元86之间的情况下，由于从反馈控制单元80输出到支架驱动单元86的反馈电流本身是学习目标，所以能学习没有什么噪声的波形。由于学习结果是反馈电流本身，所以有这样一个优点，从而它能作为前馈电流直接输出到反馈控制系统，并且在查找控制、轨上控制、回扫控制等时使用。
图18表示本发明存储设备的头的位置控制的第二实施例。第二实施例的特征在于学习控制单元提供在一个跟踪误差检测单元与一个反馈控制单元之间。反馈控制部分由一个跟踪误差检测单元78、反馈控制单元80、支架驱动单元86、及支架88建造。如图5中所示，跟踪误差检测单元78光学检测和输出跟踪误差，作为在由介质偏心波动的轨道位置与激光束的位置之间的差别。诸如在支架与偏心干扰有关的往复运动中的零运动速度计时处反向的摩擦干扰之类的力干扰90施加到支架88上。就这样一种反馈控制系统而论，在第二实施中，一个学习控制单元104提供在跟踪误差检测单元78与反馈控制单元80之间，并且来自跟踪误差检测单元78的跟踪误差信号TES输入到学习控制单元104，并且经历学习过程。作为学习结果得到的学习跟踪误差信号TES^repeat通过一个添加点105加到来自跟踪误差检测单元78的跟踪误差信号TES上。一个生成的相加信号作为一个反馈信号TESFB输入到反馈控制单元80。
图19是图18中学习控制单元104的功能方块图。除输入和学习跟踪误差信号TES及作为一个学习控制信号输出学习跟踪误差信号TES^repeat的结构 之外的结构，与图6第一实施例的相同。就是说，学习控制单元104由控制单元92、抽样处理单元94、近似函数计算单元96、环形缓冲存储器98、及FF输出单元100构成。一个指定在环形缓冲存储器98中的单元位置的单元地址计算单元，提供在控制单元92中。根据图19中学习控制单元104的学习算法，对于跟踪误差信号TES把在一个介质转动周期内的时间函数定义为学习目标，而代替图7中所示第一实施例中的周期反馈电流，并且作为通过把转动周期划分成N个间隔得到的矩形函数的一组高度，类似地得到近似函数TES^repeat(t)。因此，在第二实施例中，借助于通过把在一个介质转动周期内的周期TL划分成N个间隔得到的矩形函数的高度组而近似的近似函数，由如下公式表示。
TES^repeat(t)＝Ci…(7)其中，i＝floor(t/T)T＝TL/N
0≤t＜TL每个矩形函数的高度Ci由如下公式计算。C•i=Klearn•TES(t)-----···(8)]]>其中，i＝floor(t/T)T＝TL/N0≤t＜TL在实际设备中，对每个矩形函数的时间间隔T多次进行抽样。现在，假定把抽样周期标为Tsample，由如下公式计算用于在图19中的环形缓冲存储器98中的存储单元的存储值。
mem[i]＝mem[i]+Klearn·Tample·TES(t) …(9)其中，i＝floor(t/T)T＝TL/N0≤t＜TL按照公式(4)以与第一实施例的情况类似的方式执行把学习结果存储到环形缓冲存储器98中相应存储器单元中的地址计算。以与第一实施例类似的方式考虑到反馈控制系统的延迟时间通过提前时间Δtlead按照公式(6)，得到当由FF输出单元100输出计算结果时的单元地址。
图20A至20D是在第二实施例的学习模式中的相应部分学习在图18和19中跟踪误差信号TES的信号波形。图20A表示跟踪误差信号TES。图20B表示作为学习结果输出的学习跟踪误差信号TES^repeat。图20C表示作为反馈控制单元80的输入的反馈信号TESFB。图20D表示支架驱动电流IVCM。同样在图20A至20D中，学习在时间t0处开始。刚好在学习开始之后，由偏心干扰造成的跟踪误差、和由与支架零运动速度有关的摩擦干扰的急变造成的峰状跟踪误差，包括在图20A中的跟踪误差信号TES中。然而，随着学习的进行，干扰分量转移到图20B中的学习跟踪误差信号TES^repeat中，并且在学习结束处足够地抑制跟踪误差信号TES的干扰分量。
图21A至21D基于时间基放大表示在图20A至20D中在从0.01至0.05秒的时间范围内在靠近学习开始的时间处的波形。就是说，学习在时间t0处开始。在学习开始之后，偏心干扰、和在支架零运动速度的计时处出现的峰状摩擦干扰立即包括在图22A中的跟踪误差信号TES中。当从环形缓冲存储器98由图19中的FF输出单元100读出学习结果时，进行通过提前时间Δtlead进行反馈控制系统的延迟补偿的提前补偿。
图22A至22D基于时间基放大表示在图17中在从0.1至0.14秒的时间范围内的学习途中各部分的波形。
另外，图23A至23D基于时间基放大表示在图20A至20D中在从0.2至0.25秒的时间范围内在靠近学习结束的时间处的波形。在靠近学习结束的波形中，几乎所有包括在图23A中跟踪误差信号TES中的干扰分量都转移到作为图23B的学习结果的学习跟踪误差信号TES^repeat中，从而形成一种其中在反馈系统中不存在由介质偏心造成的干扰的控制环境。
图24A表示未知函数近似方法的原理。图24B表示根据本发明的一种控制系统的构造原理图。控制系统包括加法器76、反馈控制单元80、学习控制单元82、加法器84、及单级跟踪机构110。在图24A中的粗实线指示能抑制对盘转动同步的重复干扰的未知VCM驱动电流信号Irepeat(t)。在该图和如下公式(10)至(12)中使用的时间t是与盘转动同步的时间，并且在盘每个转动周期中的一定时间处复位到零。就是说，现在假定TL指示盘转动周期，得到0≤t＜TL。
现在，我们试图通过使用N个矩形函数的一组高度表示未知函数Irepeat(t)的近似函数I^repeat(t)。
I^repeat(t)＝Ci…(10)其中，i＝floor(t/T)T每个矩形函数的时间宽度(即，T＝TL/N，并且i是0≤i≤(N-1)的整数)
floor(x)是把x舍入到小于或等于x的最近整数的函数。每个矩形函数的高度Ci通过把反馈控制单元80的输出IFB(t)用为学习输入通过由如下公式(11)所示的简单学习算法实时地被更新。
其中，k恒定的学习增益该学习算法具有在IFB(t)向零接近的方向上改变每个矩形函数的高度的功能。
最后，学习控制单元82按如下输出前馈信号IFF(t)。
其中，Δtleard用来稳定学习收敛的恒定提前时间如下通过进一步清楚地表示矩形函数的定义能解释本发明的以上原理。
图24A表示未知函数的近似方法的原理。图24B表示根据本发明的控制系统的构造原理图。控制系统包括加法器76、反馈控制单元80、学习控制单元82、加法器84、及单级跟踪机构110。在图24A中的粗实线指示能抑制对盘转动同步的重复干扰的未知VCM驱动电流信号Irepeat(t)。在该图和如下公式(13)至(16)中使用的时间t是与盘转动同步的时间，并且在盘每个转动周期中的一定时间处复位到零。就是说，现在假定TL指示盘转动周期，得到0≤t＜TL。
现在，我们试图借助于如下公式(13)通过使用N个矩形函数的和表示未知函数Irepeat(t)的近似函数I^repeat(t)。I^repeat(t)=Σi=0N-1ci•Πi(t)-----···(13)]]>其中，∏i(t)由如下公式(14)表示的矩形函数
其中，T每个矩形函数∏i(t)等于1的时间宽度范围(即，T＝TL/N，并且i是0≤i≤(N-1)的整数)每个矩形函数的高度Ci通过把反馈控制单元80的输出IFB(t)用为学习输入通过由如下公式(15)所示的简单学习算法实时地更新。C•i=k•Πi(t)•IFB(t)----·(15)]]>其中，k恒定的学习增益该学习算法具有在IFB(t)向零接近的方向上改变每个矩形函数的高度的功能。
最后，学习控制单元82按如下输出前馈信号IFF(t)。
其中，Δtleard用来稳定学习收敛的恒定提前时间除数字表示之间的仅有差别外以上两种解释是类似的。基本(工业)意义和内容是等效的。例如，通过更清楚地表示公式(10)得到公式(13)和(14)，并且公式(15)表示基本上等效于公式(11)的学习算法。
根据上述发明，就其中粗定位精度的查找控制和精定位精度的轨道跟踪控制都通过同一支架运动执行的头机构的反馈控制系统而论，通过反馈控制信号或跟踪误差信号的学习控制，得到抑制干扰分量的学习控制信号。偏心位置偏差、由摩擦干扰的急变造成的峰状跟踪误差等，通过对通过学习控制得到的学习结果的反馈控制系统的前馈输出能有效地抑制，而不用加宽反馈控制系统的频带。反馈控制系统在查找控制和轨道跟踪控制时的控制精度和响应速度能显著改进。
尽管相对于光学存储设备作为例子已经表示和描述了以上实施例，但本发明包括磁性存储设备或其他适当存储系统的设备。本发明不限于以上实施例，而是包括不脱离本发明目的和优点的多种适当修改。本发明不限于以上实施例的数字值。
权利要求
1.一种存储设备，包括一个头，运动到介质上的一个任意轨道位置；一个位置信号检测单元，用来根据在所述定位头的位置处的位置偏差量，同时使用轨道在介质上的预定位置作为基准，检测和输出一个位置信号；一个反馈计算单元，用来输入所述位置信号和计算控制信号以运动所述头，以便把所述位置偏差量抑制到零；一个驱动单元，用来根据所述反馈计算单元的控制信号驱动所述头，以便跟踪所述轨道；及一个学习控制单元，用来通过一种学习算法得到一个在一个介质转动周期内、对于重复干扰把位置偏差量设置到零的未知函数，作为近似函数，并且存储所述函数。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述学习控制单元通过一种学习算法得到所述未知函数，作为一个通过N个矩形函数0至(N-1)的一组高度(C0至CN-1)近似假定的近似函数，并且存储所述函数，矩形函数的时间宽度通过把在一个介质转动周期内的时间划分成N个间隔得到。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述学习控制单元提供在所述反馈计算单元与一个驱动单元之间，并且在其中把在一个介质转动周期内的周期设置为TL的情况下，通过一种学习算法，得到一个在从一个介质转动周期的开始时间t＝0到结束时间t＝TL的时间周期内重复的未知驱动电流函数Irepeat(t)(其中0≤t＜TL；TL指示一周介质转动需要的时间)，作为一个由N个矩形函数的一组矩形函数高度Ci(其中i指示间隔的索引号码；0≤i≤(N-1))近似假定的近似函数I^repeat(t)(其中0≤t＜TL；TL指示一周介质转动所需要的时间)，并且存储所述函数，这些矩形函数的时间宽度通过把一个介质转动周期的周期TL划分成N个间隔得到。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述学习控制单元包括一个存储器，带有多个存储器单元，每个用来存储所述近似函数I^repeat(t)的每个间隔的每个矩形函数的高度Ci；一个抽样单元，用来抽样从所述反馈计算单元输出的控制信号IFB；一个近似函数计算单元，用来根据由所述抽样单元抽样的控制信号IFB和一个预定学习增益Klearn，由下式得到在所述存储器的每个存储器单元中存储的所述近似函数I^repeat(t)的每个矩形函数的高度CiC•i=Klearn•IFB(t)]]>其中，i指示由时间t确定的间隔的号码，并且0≤i≤(N-1)并且更新所述高度Ci；及一个前馈输出单元，用来读出在所述存储器的存储器单元中与所述介质转动的划分周期T同步存储的所述近似函数I^repeat(t)的每个矩形函数的高度Ci，作为一个学习控制信号，把Ci加到来自所述反馈计算单元的控制信号IFB上，及把一个驱动信号IVCM供给到所述驱动单元，并且在学习时，所述存储器、所述抽样单元、所述近似函数计算单元、及所述前馈输出单元与所述介质转动同步地受到控制。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述抽样单元以比所述划分周期T短的预定周期Tsample对控制信号IFB抽样，所述近似函数计算单元由下式，根据由所述抽样单元抽样的控制信号IFB和在每个所述抽样周期Tsample处的预定学习增益Klearn，得到在所述存储器的每个存储器单元中存储的所述近似函数I^repeat(t)的每个矩形函数的高度CiC•i=Klearn•IFB(t)]]>其中，i指示由时间t确定的间隔的号码，并且0≤i≤(N-1)及所述前馈输出单元在每个所述抽样周期Tsample处读出在所述存储器中与所述介质转动同步存储的所述近似函数I^repeat(t)的每个矩形函数的高度Ci，把所述Ci添加到来自所述反馈计算单元的控制信号IFB上，及把一个驱动信号IVCM供给到所述驱动单元。
6.根据权利要求3所述的设备，其中所述前馈输出单元在超前提前预定时间Δtlead的时间内，读出在所述存储器的每个存储器单元中存储的所述近似函数I^repeat(t)的一个值，并且输出所述值。
7.根据权利要求2所述的设备，其中所述学习控制单元提供在所述位置信号检测单元与所述反馈计算单元之间，并且在其中把在一个介质转动周期内的周期设置为TL的情况下，通过一种学习算法，得到一个在从一个介质转动周期的开始时间t＝0到结束时间t＝TL的时间周期内重复的未知位置函数TESrepeat(t)(其中0≤t＜TL；TL指示一个介质转动周期所需要的时间)，作为一个由N个矩形函数的一组高度Ci(其中i指示间隔号码；0≤i≤(N-1))近似假定的近似函数TES^repeat(t)(其中0≤t＜TL；TL指示一个介质转动周期所需要的时间)，并且存储所述函数，这些矩形函数的时间宽度通过把一个介质转动周期的周期TL划分成N个间隔得到。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述学习控制单元在对于特定时间的特定计时处借助于所述学习算法进行所述近似函数的获得操作，并且在学习之后，所述学习控制单元与介质转动同步地输出所述得到的近似函数，作为一个前馈补偿信号。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述学习控制单元如此前馈控制，从而刚好在所述介质插入到所述设备中之后的计时处在特定时间内执行通过所述学习算法得到所述近似函数的学习操作，并且在学习之后的轨道跟踪控制的时间，与介质转动同步地输出所述得到的近似函数，并且除去重复干扰。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述学习控制单元如此前馈控制，从而在学习之后的轨道跳跃和查找控制的时间，与介质转动同步地输出所述得到的近似函数，并且除去重复干扰。
11.根据权利要求8或10所述的设备，其中在所述近似函数的获得操作时，所述学习控制单元在一个盘径向位置处执行用于在多个位置处的每个位置的近似函数获得操作，并且在所述学习之后的前馈时间，学习控制单元按照在这时的径向位置选择要使用的近似函数，并且进行前馈。
12.根据权利要求11所述的设备，其中当相对于在多个位置处的近似函数获得操作，在另一个位置处已经得到的一个近似函数存在时，所述学习控制单元通过把所述已经存在的近似函数的数据用作初始值，而应用学习算法。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述头具有单驱动型控制的结构，以致于以能自由进行聚焦控制的方式，把一个物镜安装到在可在横过介质上的轨道的方向上运动的一个支架上，并且进行用来通过所述支架的运动使激光束跟踪轨道的轨道跟踪控制、和用来把激光束运动到任意轨道位置的查找控制。
全文摘要
一种学习控制单元提供在一个反馈计算单元与一个驱动单元之间。当把在一个介质转动周期内的周期假定为T
文档编号G11B21/10GK1258066SQ9912677
公开日2000年6月28日 申请日期1999年12月16日 优先权日1998年12月24日
发明者渡边一郎, 河边享之 申请人:富士通株式会社