专利名称：头位置控制方法以及盘存储设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种头位置控制方法和盘存储设备，用于控制读取头或读/写头在旋转存储盘上的位置，特别是，涉及安装有两个或更多个头的一种头位置控制方法和一种盘存储设备。
背景技术：
一个盘存储设备具有用于存储数据的一张盘；用于旋转盘的一个马达；用于向盘进行记录和再现信息的一个头；以及一个致动器，用于将所述头移动到盘上的目标位置。这种类型的典型的盘存储设备是磁盘设备(硬盘驱动器或HDD)、或光盘设备(DVD-ROM或MO)。
图26是传统的头位置控制系统的构成图，图27是说明了盘的偏心情况的图例。在磁盘设备中，用于检测头位置的位置信号被记录在盘上。位置信号是由伺服标记、轨迹号以及偏移信息构成的。利用轨迹号以及偏移信息，可以确定出头的当前位置。
如图26所示，用于根据当前位置和目标位置来控制头位置的控制系统，在计算器106中计算出目标位置r和当前位置y之间的位置误差(r-y)，并将其输出到控制器C。控制器C由众所周知的PID控制器或观测器构成，它计算用于消除位置误差的电流，并将其输出到设备致动器P。致动器P被驱动，并且从位于致动器P上的头中输出当前位置y。
此外，为了追随盘的偏心，从存储了每一个头的偏心校正电流的表108中输出与所选头(盘面)对应的偏心校正电流，并将其加到控制器C的命令电流上，并提供给设备P。
换言之，控制器C确定了位置信息和目标位置之间的差值，根据其位置偏差量进行计算，并提供用于驱动致动器P的驱动量，例如，在VCM(音圈马达)的情况下为电流、或在压电致动器的情况下为电压等等。
如图27所示，在这个盘设备中，盘中心与使盘转动的马达中心之间的未对准(也就是偏心)产生了一个问题。更准确地说，是在将一个伺服信号记录记录到盘110、112上时，由于旋转中心与盘装置马达的旋转中心之间的未对准而产生了一个问题。伺服信号被分别记录到盘110和112上。当这一信号被记录时，两个盘之间的偏心为“0”。
但是，如图27所示，这两个盘110、112之间的未对准将会使这两个盘110、112偏离马达的旋转中心。这样就产生了一个问题在各个盘110、112中，这种偏差量是不同的。这种偏心的原因可能是来自外部振动、热变形等等。此外，在组装设备之前就在各个盘上执行了伺服信号的记录的系统中，在组装设备之后，将总会出现偏心，且盘之间的偏心差将会非常大。
盘之间的偏心差意味着在切换头时，需要追随被切换头的偏心。按照常规，为了方便在切换头时追随偏心的操作，已经提出了各种技术。
例如，日本未审查专利公开No.2000-21104建议了一种方法，其中，在具有在各个头之间的偏心未对准的设备中，在切换头时，改变了用于在控制器内产生一个偏心校正电流的内部变量。如果使用了像在这个例子中描述的那种偏心校正控制系统，则有可能抑制偏心，既便是在设备具有大的偏心、以及既便在盘的内周和外周之间的偏心的幅度和相位存在差值的情况下也是如此。
此外，日本未审查专利公开No.2001-283543以及其他一些文献，也建议了一种方法，用于处理在盘的偏心很大时出现的、在内周和外周处的偏心校正电流的偏心和相位的变化。
然而，包括上述所提到的技术的传统技术都是针对在头切换之后的电流或是头之间的位置误差而设计的。但是，这种技术都没有考虑到恰在头切换时刻之后的初始速度或初始电流。
现在，参见图28和图29来说明恰在头切换之后的初始速度和初始电流。
图28显示了一个例子，其中，在头0和头2之间的偏心的轨线中存在差值，并且显示了在控制头0在某个轨迹上的位置的同时，在头2面上的伺服信号在单个盘上的运动。为了简化说明，在图28中，假定头0的面具有为“0”的偏心，只有头2的面将被看作具有偏心。这样，将只描述头2面上的电流、速度和位置。
如图28所示，相对于头0面上的伺服信号来说，头2面上的伺服信号遵循一条正弦轨线，该正弦轨线具有与旋转频率相同的频率。在盘的两个面上都具有偏心的情况下也可以使用相似的解释。在这种状态下，执行头切换。如图29所示，在执行了头切换之后，偏心校正电流被从用于头0面的偏心校正切换为用于头2面的偏心校正。由此，在相对电流U中产生了一个幅度为u0的阶跃(step)。此外，还会存在与头0和头2的正弦轨线之间的差值对应的相对速度V0的初始速度。相对位置也会改变X0。
在已有技术中，当切换头时，切换控制是通过仅仅针对相对位置X0或是偏心校正电流自身来执行的，正如图29所示。但是，电流u0以及初始速度V0未予考虑。
另一方面，在本发明中，一开始就研究初始速度V0的存在。当切换头时，执行搜索控制。但是，在传统的控制系统中，假定在头切换时的初始速度为0，或它与前一个头的速度相同。“搜索控制”包括以这样一种方式执行控制，使得到目标位置的距离变为“0”，且到达目标位置时的速度也为“0”。但是，由于初始速度不为“0”，这样就出现了对应的不一致的情况。这种不一致会导致在到达目标位置时出现波动，由于需要花费时间来减低这种波动，因此它使搜索时间加长。
接下来，还有一个问题，就是在偏心校正电流中的阶跃u0。如果偏心轨线的差值很大，则这个阶跃u0也会很大。当切换头时，这种电流的突然改变激发了致动器的谐振，是导致出现波动的原因。作为抑制这种谐振的一种方法，通过一个滤波器向致动器输出电流，这种滤波器例如可以是限波滤波器等等。但是，既便使用了几个限波滤波器，也不能将谐振频率分量完全减低为零，限波滤波器波形不能提供致动器谐振特性的100％的校正。因此，如图29所示，如果在初始电流中存在一个突变阶跃u0，则可能出现波动，而这又会变为搜寻时间延长的一个原因。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种头位置控制方法和盘设备，用于降低由于切换头时的初始速度V0而引起的搜索时间加长。
本发明的另一个目的是提供一种头位置控制方法和盘设备，用于降低由于切换头时的初始电流u0而引起的搜索时间加长。
此外，本发明还有一个目的提供一种头位置控制方法和盘设备，用于在切换头之后以较高的速度将一个致动器移动到目标位置来记录或再现数据。
为实现上述目的，依据本发明的头位置控制方法的一种方案是一种头位置控制方法，用于以单独一个致动器来驱动多个头以便至少是读取不同的盘面，该控制方法具有以下步骤根据头的目标位置以及头的当前位置之间的位置误差，计算出一个伺服控制量；通过将与多个头中的所选头对应的偏心校正电流与伺服控制量相加，以控制致动器；当从多个头中的一个头切换到多个头中的另一个头时，计算相应的头的偏心轨线之间的差值速度(differential velocity)；以及在计算伺服控制量的步骤中，将这个差值速度设置为初始速度。
最好是，在本发明中，计算差值速度的步骤还具有一个步骤根据用于一个头的偏心校正电流和用于另一个头的偏心校正电流之间的差，来计算差值速度。
在本发明的这个实施例中，最好是对切换头时的初始速度进行预测，并将其提供给控制器，因而可以改善响应中的不一致，因此，有可能缩短搜索时间。
依据本发明的另一个方案是一种头位置控制方法，利用单独一个致动器来驱动多个头以便至少读取不同的盘面，这种方法具有以下步骤根据头的目标位置以及该头的当前位置之间的位置误差，计算出一个伺服控制量；通过将与多个头中的所选头对应的偏心校正电流与伺服控制量相加，以控制致动器；当从多个头中的一个头切换到多个头中的另一个头时，计算相应的头的偏心轨线之间的差值速度；以及执行一个前馈控制，以减小差值速度。
更合适的是，前馈控制步骤还包括以下步骤根据差值速度，产生一个位置轨线和一个电流轨线，以减小差值速度；利用位置轨线来校正当前位置；将电流轨线与偏心校正电流相加，并将其提供给致动器。
在本发明的这一实施例中，最好预测切换头时的初始速度，并将用于校正切换时的初始速度的校正轨线提供给系统，因此，有可能缩短搜索时间。
依据本发明的头位置控制方法的另一个实施例是一种头位置控制方法，利用单独一个致动器来驱动多个头以便至少读取不同的盘面，该方法具有以下步骤根据头的目标位置与该头的当前位置之间的位置误差，计算出一个伺服控制量；通过将与多个头中的一个所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加，从而控制致动器；当从多个头中的一个头切换到另一个头时，对切换之前的头的偏心校正电流与切换之后的头的偏心校正电流之间的差值进行计算；执行前馈控制，用于降低这种差值。
更合适的情况是，前馈步骤还包括步骤根据电流差值，产生用于降低电流差值的一个位置轨线以及电流轨线；借助于位置轨线来校正当前位置；将电流轨线与偏心校正电流相加，并将其提供给致动器。
根据本发明的这一实施例，当切换头时，在偏心校正电流中的切换步骤最好被预测，并被提供给控制器，因此消除了伴随该步骤而产生的残余振荡，所以，有可能缩短搜索时间。
本发明的另一个方案是一种头位置控制方法，用于通过单独一个致动器来驱动多个头，以便至少能够读取不同的盘面，该方法具有步骤根据头的目标位置与该头的当前位置之间的位置误差，计算出一个伺服控制量；通过将与多个头中的一个所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加，从而控制致动器；当从多个头中的一个头切换到另一个头时，对切换之前和之后的相应头的偏心校正电流之间的差值和头之间的速度差值进行计算；执行前馈控制，用于降低电流差值以及速度差值。
此外，最好是前馈控制步骤还包括步骤根据速度差值，产生一个第一位置轨线和一个第一电流轨线，用于降低速度差值；根据电流差值，产生一个第二位置轨线和一个第二电流轨线，用于降低电流差值；借助于第一和第二位置轨线，对当前位置进行校正；将所述第一和第二电流轨线与偏心校正电流相加，并将其提供给致动器。
依据本发明的这一实施例，最好预测切换头时的初始速度，并提供用于校正切换头时的初始速度的一条轨线，因此有可能缩短搜索时间。此外，当切换头时，消除了偏心校正电流中的切换差异，因此可以消除伴随该差异而产生的残余振荡，可以缩短搜索时间。
图1是依据本发明一个实施例的一个盘存储设备的结构图；图2是图1中的盘位置信号的说明图；图3是图2中的位置信号的详细说明图；图4是图1中的头的搜索操作的说明图；图5是图1中的头位置控制器的第一实施例的一个功能框图；图6是图1中的头位置控制器的第一实施例的一个修正的功能框图；图7是图1中的头位置控制器的第二实施例的一个功能框图；图8是图7中的校正轨线发生部分的第一实施例的一个功能框图；图9是图7中的校正轨线发生部分的第二实施例的一个功能框图；图10是图7中的校正轨线发生部分的第三实施例的一个功能框图；图11是依据本发明第一实施例的初始速度校正轨线的一个设计步骤流程图；图12是图11中的各个设计轨线的说明图；图13是图11内的轨线设计的框图；图14是图11中的一个FIR滤波器的一个设计例的说明图；图15是图14内的一个FIR滤波器的输出的一个例子的说明图；图16是图11中的轨线1的一个说明图；图17是图11中的轨线2的一个说明图；图18是图11中的轨线3的一个说明图；图19是图11中的轨线4的一个说明图；
图20是根据当前发明的第二实施例的校正偏心校正电流内的差值的一个说明图；图21是在两个盘具有图20所示的偏心的情况下，差值校正的说明图；图22是依据图20所示的差值校正的一个致动器运转的说明图；图23是电流的一个设计处理流程图，用于依据本发明第二实施例，消除电流差值；图24是图20所示的差值校正电流的另一种波形；图25是图20所示的差值校正电流的又一种波形；图26是传统磁盘设备的一个控制系统的说明图；图27是磁盘之间偏心未对准的说明图；图28是偏心校正电流和致动器运转的说明图；以及图29是切换偏心轨线的说明图。
具体实施例方式
在本文中，将参照盘存储设备、依据第一实施例的一个控制系统、依据第二实施例的一个控制系统、一个初始速度校正轨线、一个初始电流校正轨线、以及其他一些实施例，来说明本发明的实施例。但是，本领域人员可以意识到本发明并不仅限于此。
图1显示了一种磁盘设备，作为盘存储设备。形成磁存储媒体的磁盘10位于主轴马达18的旋转轴19上。主轴马达18使磁盘10旋转。致动器(VCM)14具有位于其前端的磁头12，并在磁盘10的径向方向上移动磁头12。
致动器14是由围绕旋转轴19旋转的音圈马达(VCM)构成的。在这种情况下，两个磁盘10被安装在磁盘设备中，由同一个致动器14同时驱动四个磁头12。
每个磁头12都由一个读出元件以及一个写入元件构成。磁头12最好是这样构成的将包含磁阻元件的读出元件层叠在一个滑块上，之后，在其上再层叠一个包含有写入线圈的写入元件。
位置检测单元20将磁头12读出的位置信号(模拟信号)转换为数字信号。一个读/写(R/W)电路22控制经由磁头12的读出操作以及写入操作。主轴马达(SPM)驱动电路24驱动主轴马达18。音圈马达(VCM)驱动电路26向音圈马达(VCM)14提供驱动电流，这样就驱动了VCM 14。
微控制器(MCU)28从位置检测电路20提供的数字位置信号中检测出当前位置，并根据检测的当前位置与目标位置之间的误差，计算出VCM驱动命令值。换言之，MCU 28执行位置解调和伺服控制。一个只读存储器(ROM)30存储用于MCU 28的控制程序或类似程序。硬盘控制器(HDC)32通过参考伺服信号的一个扇区号，确定出盘10圆周内的位置，并执行数据记录或再现。随机存取存储器(RAM)34临时存储读出数据和写入数据。HDC32通过诸如像ATA或SCSI接口等这样的接口IF与主机进行通信。总线36联结各个部件。
如图2所示，在磁盘10的每条磁迹上，从外周到内周，在每一条磁迹上都有一个伺服信号(位置信号)，它在圆周方向上以等距离方式排开。此外，每一条磁迹都是由若干扇区构成的，图2中的实线表示伺服信号的记录位置。如图3所示，位置信号由伺服标记、磁迹号(格雷码)、索引以及偏移信息(PosA、PosB、PosC、PosD)构成。
使用磁迹号(格雷码)和偏移信息(PosA、PosB、PosC、PosD)，有可能检测到在径向方向上的磁头位置。但是，还有可能根据索引信号Index，确定出在圆周方向上的磁头位置。例如，当检测到索引信号时，扇区号被设定为0，且每次检测到伺服信号时，都将扇区号加1，从而为磁迹内的每一个扇区提供了一个扇区号。
在执行数据记录或数据再现时，将伺服信号中的扇区号用作参考。盘每旋转一周都产生索引信号，或者也可以是不产生索引信号，而是可以提供一个扇区号。
图4是由图1中的MCU 28执行的用于致动器的一个搜索控制例。MCU 28通过图1中的位置检测电路20来确认致动器的位置，执行一个伺服计算，并向VCM 14提供一个合适的电流。图4显示了在将头12从某个磁迹位置移动到目标磁迹位置的搜索开始之后，所执行的控制中的转变，以及致动器14的电流、致动器(头)速度、以及致动器(头)位置。
换言之，搜索控制操作通过在粗控制、稳定控制(settling control)以及跟踪控制之间进行转换，能够将头移动到目标位置上。粗控制主要包括速度控制，而稳定控制和跟踪控制主要包括位置控制。在任何一种情况中，都必须检测头的当前位置。
为了以这种方式确认一个位置，如(先前说明的)图2所示，事先将一个伺服信号记录在磁盘10上。换言之，在盘10上记录有如图3所示的一个信号，该信号包括指示一个伺服信号的起始位置的一个伺服标记、指示磁迹号的一个格雷码、一个索引信号、以及指示偏移的PosA-D。该信号由磁头12读出，并由位置检测电路20将该伺服信号转换为一个数字值。MCU 28借助于一个控制系统来调整头的位置并控制致动器14，这种控制系统将在下文参照图5进行说明。
图5和图6所示的实施例确定了切换头时的初始速度，并利用所确定的初始速度对控制器C进行初始化。按照该实施例，可以消除由初始速度所引起的控制器C内的偏差。
如图5所示，用于将头的位置从当前位置控制到目标位置的控制系统是由一个计算单元10构成的，该计算单元计算目标位置r与当前位置y之间的位置误差(r-y)，并将其输入给控制器C。控制器C由通常所知的PID控制器或观察器构成，计算用于消除位置误差的电流，之后将其输出到构成该设备(plant)的致动器P。致动器P被驱动，从位于该致动器P上的头12中输出当前位置y。
此外，为了跟踪盘10的偏心，从存储用于每一个头的偏心校正电流的表44中输出与所选头(盘面)Head对应的一个偏心校正电流，由计算单元42将其与用于控制器C的命令电流相加，并提供给设备P。
换言之，控制器C确定位置信息和目标位置之间的差值(differential)，并根据这一位置偏差量执行一个计算，提供用于驱动致动器P的一个驱动量，比如，在VCM(音圈马达)的情况中的电流，或是在压电致动器情况下的电压等等。
当切换头时，来自于初始速度预测部分的初始速度被设置在控制器C中。该初始速度预测部分根据偏心校正电流来确定初始速度V0。该初始速度预测部分具有一个偏心校正电流表46、一个电流差分计算部件48以及一个速度计算部件50；其中，电流差分计算部分用于计算切换前后的两个头的偏心校正电流之间的差值；速度计算部件50用于从偏心校正电流中计算出在切换头时的初始速度。
由于偏心可以由正弦波来表示，因此偏心校正电流也对应地为正弦波。这些正弦波是由余弦分量和正弦分量构成的。偏心校正电流表46为盘的每个位置(区域)以及为每一个头存储偏心校正电流的余弦分量以及正弦分量。
当切换头时，电流差分计算部分48利用偏心校正电流表46，在当前磁迹Track的区域中，确定切换之前的头号HeadOld以及切换之后的头号Head的余弦分量以及正弦分量，并推导出两个头的余弦分量和正弦分量之间的差值Ucos、Usin，并因此以电流单位确定出偏心轨线中的差值。
如果对电流进行积分，则积分值直接与速度成比例，这样，速度计算部分50对来自于电流差分计算部分48的电流进行积分，计算出切换扇区位置Sector的初始速度V0，并将其设置在控制器C中。
当切换头时，控制器C被设置为这个初始速度V0，并根据所设置的初始速度V0，以及根据目标位置和当前位置之间的差值，来执行图4所说明的搜索控制。在图5中，所显示的是将偏心校正电流表44和46结合在一起使用的。
下面，解释图6中的控制系统。与图5中的元件相同的元件在图6中用相同标号表示。图6的构成与图5基本相同，只是初始速度预测部分的构成不同。
图6所示的构成在伺服信号是从外部记录到盘上，之后盘被装入存储设备中的情况下特别有效。首先，在圆周方向上，测量两个头在径向方向上的位置偏差。在径向方向上的位置偏差的变化是一条正弦波。因此，在扇区0和扇区1中，顺次测量径向方向中的位置偏差，对该偏差波形进行傅利叶变换，以确定正弦和余弦系数，它们被存储在偏心位置偏差表52中。可以为每一个头提供这种表52。此外，最好对许多位置(区域)都执行这种测量，而不是对每个头只执行一次。
当切换头时，位置差值计算部分54利用偏心位置偏差表52，在当前磁迹Track的区域中，确定出切换前的头号HeadOld以及切换后的头号Head的余弦分量和正弦分量。由此推导出的两个头的余弦分量和正弦分量之间的差值Pcos、Psin，并以位置单位确定出偏心轨线中的差值。
如果这些位置被微分，则微分值将直接与速度成比例，因此速度计算部分56对来自于位置差值计算部分54的位置差值求微分，计算出切换扇区位置Sector的初始速度V0，并将V0设置在控制器C中。
当切换头时，用这种初始速度V0对控制器C进行设置，之后，控制器C根据如此设置的初始速度V0，以及根据目标位置和当前位置之间的差值，来执行搜索控制。
以这样一种方式，从位置偏差和偏心校正电流中确定出初始速度，当切换头时，这一初始速度就被设定，并在切换完头之后启动搜索。因此，有可能缩短由于切换头期间头的初始速度所导致的搜索时间。
在图7所示的实施例中，确定了切换头时的初始速度和电流阶跃，产生了校正位置轨线以及校正电流，并校正了当前位置以及偏心校正电流。依据本实施例，不用改变控制器C就可以校正状态信号，因此可以消除在切换时引起的偏差。
在图7中，与图5和图6中的那些部件相同的部件都被赋予了相似的标记。校正轨线发生部分60根据切换前的头HeadOld以及切换之后的头Head，产生了一个位置校正轨线，以及一个电流校正轨线。加法器单元62将电流校正轨线与来自于偏心校正表44的为切换后的头Head确定的偏心校正电流相加，因此，消除了切换头时的阶跃。计算单元64从当前位置y中减去位置校正轨线，并将其输出给计算单元40。
换言之，校正轨线发生部分60把用于将初始速度降低到零的轨线从外部提供给控制器C。控制器C是一种传统类型的控制器，其初始速度被设定为“0”。通过采用这种构成，有可能适应于初始速度，同时还保持与传统控制器C相同的结构。此外，校正轨线发生部分60计算一个包含用于消除与初始电流u0对应的电流阶跃的电流的轨线，并由此校正偏心校正电流。因此，有可能适应于初始电流，但同时保持了与传统控制器C相同的结构。
接下来，将参照图8来说明图7所示的校正轨线发生部分60的第一实施例。该校正轨线发生部分60从偏心校正电流中确定出初始速度V0以及电流阶跃U1。由此，通过将其乘以将该初始速度和电流差值降低为零的一个正规化校正轨线，部分60产生了位置校正轨线和电流校正轨线。
与图5和图6相似，产生两个头的偏心校正电流之间的差值的部分是由偏心校正电流表46和电流差值计算部分48构成的；其中，电流差值计算部分48用于计算切换前后的两个头的偏心校正电流之间的差值。
正如前面所说明的那样，偏心可以用正弦波来表示，偏心校正电流也可以被看作相应的正弦波。这种正弦波包含有余弦分量和正弦分量。偏心校正电流表46为每一个头存储用于盘的每一个位置(区域)的偏心校正电流的余弦分量和正弦分量。
当切换头时，电流差分计算部分48利用偏心校正电流表46，在当前磁迹Track的区域中，确定出切换前的头号HeadOld以及切换后的头号Head的余弦分量和正弦分量，并推导出两个头的余弦分量和正弦分量之间的差值Ucos、Usin，由此，以电流单位确定出偏心轨线中的差值。
初始速度和电流阶跃计算部分58输出偏心校正电流中的差值的余弦分量和正弦分量，因此，利用这两个值以及当前扇区号，确定出初始速度和初始电流。换言之，如果对电流进行积分，则该积分值直接与速度成比例，因此，计算部分58对来自于偏心校正电流差分计算部分48的电流进行积分，并计算出切换扇区位置Sector的初始速度V0。此外，根据头切换时各个头的余弦分量和正弦分量之间的差值，计算出偏心校正电流中的阶跃U1。
由此，利用以下说明的方法来确定两条轨线，其中，一个(电流，位置)用于校正初始速度，另一个(电流，位置)用于校正初始电流，这两条轨线分别被存储在速度校正轨线表70和电流阶越校正表76中。将各个表70、76中的位置校正轨线和电流校正轨线乘以初始速度V0和初始电流U1，并由加法器单元72、78将它们分别相加。利用相应的加法器单元74、80，将来自于乘法器72、78的、分别被校正为初始速度和初始电流的幅度的位置轨线和电流轨线加在一起，以获得与初始速度和初始电流二者对应的轨线。
图9说明了图7中的校正轨线发生部分60的第二实施例。该校正轨线发生部分60从偏心校正电流中确定出初始速度V0，并将该初始速度乘以将速度降低为零的一个校正轨线，因此，产生了与初始速度的幅度对应的位置校正轨线以及电流校正轨线。
与图5和图6相似，用于产生两个头的偏心校正电流之间的差值的部分是由偏心校正电流表46和电流差值计算部分48构成的；其中，电流差值计算部分48用于计算切换前后的两个头的偏心校正电流之间的差值。
如前所述，偏心可以用正弦波来表示，偏心校正电流也可以被看作相应的正弦波。这种正弦波由余弦分量和正弦分量构成。偏心校正电流表46为每一个头存储用于盘的每个位置(区域)的偏心校正电流的余弦分量和正弦分量。
当切换头时，电流差分计算部分48利用偏心校正电流表46，在当前磁迹Track的区域中，确定切换前的头号HeadOld和切换后的头号Head的余弦分量和正弦分量，并推导出两个头的余弦分量和正弦分量之间的差值Ucos、Usin，并因此以电流单位确定出偏心轨线内的差值。
由于偏心校正电流的差值的余弦分量和正弦分量是由初始速度计算部分50输出的，因此，利用这两个值以及当前扇区号就能确定出初始速度。换言之，当对电流进行积分时，它直接与速度成比例，因此，计算部分50对来自于偏心校正电流差值计算部分48的电流进行积分，以计算用于切换扇区位置Sector的初始速度V0。
由此，通过下文将要说明的方法，确定出用于对初始速度进行校正的轨线，并将其存储在速度校正轨线表70中。之后，乘法器72将初始速度V0分别乘以表70中的校正后的位置轨线以及校正后的电流轨线。与初始速度对应的轨线是从由乘法器72输出的被校正为初始速度幅度的位置轨线以及电流轨线中得到的。
换言之，在本实施例中，用于将初始速度降低为零的轨线是从外部提供给控制器的，删除了图8中的表76、加法器74、80以及乘法器78。因此，有可能通过将初始速度设置为0而使用传统类型的控制器C，因此，还有可能适应于初始速度，同时还保持了传统的控制器结构。
接下来，将参照图10，对图7所示的校正轨线发生部分60的第三实施例进行说明。这种校正轨线发生部分60从偏心校正电流中确定出电流差值U1。由此，将其乘以使初始差值降低为零的一个校正轨线，因此，产生了一个位置校正轨线以及一个电流校正轨线。
与图5和图6相似，用于产生两个头的偏心校正电流之间的差值的部分是由偏心校正电流表46和电流差值计算部分48构成的；其中，电流差值计算部分48用于计算切换前后的两个头的偏心校正电流之间的差值。
正如前面所说明的那样，偏心可以用正弦波来表示，偏心校正电流也可以被看作相应的正弦波。这种正弦波包含有余弦分量和正弦分量。偏心校正电流表46为每一个头存储用于盘的每一个位置(区域)的偏心校正电流的余弦分量和正弦分量。
当切换头时，电流差分计算部分48利用偏心校正电流表46，在当前磁迹Track的区域中，确定出切换前的头号HeadOld以及切换后的头号Head的余弦分量和正弦分量，并推导出两个头的余弦分量和正弦分量之间的差值Ucos、Usin，由此，以电流单位确定出偏心轨线中的差值。
由于输出了偏心校正电流的差值的余弦分量和正弦分量，因此，初始速度计算部分50-2利用这两个值以及当前扇区号，来计算初始电流。换言之，从在切换扇区位置Sector中切换头时所涉及的各个头的余弦分量和正弦分量之间的差值，计算出偏心校正电流中的差值U1。
因此，通过以下说明的方法，确定出用于校正初始电流的轨线，并将其存储到电流校正轨线表76中。之后，乘法器78将该初始电流U1乘以表76中的校正后的位置轨线以及校正后的电流轨线。由乘法器78输出被校正为初始电流幅度的位置轨线和电流轨线。
换言之，在当前实施例中，用于将初始电流减小到零的轨线从外部提供到控制器，从构成中删去图8中的表70、加法器72、74、80。因此，有可能适应于初始电流，同时还保持了传统控制器的结构。
接下来，将说明存储在初始速度校正表70中的用于校正初始速度的轨线。对于这种轨线定义的方法，可以使用日本未审专利公开No.2000-321037(用于盘设备的头位置控制方法和设备)中所详细描述的方法。以下将用简单的说法来说明这种方法。
可以在使用例如是像MATLAB(商标名称)等软件的计算机中，执行诸如像以下附图中所显示的处理。以下，将根据图11，逐步说明轨线定义处理。
(S10)确定电流波形中将要抑制的频率。例如，选择了致动器14的谐振频率。
(S12)因此，构造了一个用于抑制该频率的FIR(有限脉冲响应)滤波器。图14是所设计的FIR滤波器的频率特性图，它说明了用于控制具有7.6kHz的谐振频率的致动器的一个FIR滤波器设计例子。因此，最好把一个FIR滤波器配置为抑制7.6kHz区域内的频率分量。
(S14)接下来，创建了一个轨线设计模型。如图13所示，创建了FIR滤波器90、电流放大器92以及设备(致动器)94的模型。在该模型中，电流放大器92输出的是一个电流，设备94输出的是一个位置。当用(位置，速度)来表示致动器的状态时，就设计出用于实现(1，0)→(0，0)的一条轨线1。
图15是将方波提供到FIR滤波器90的情况下的输出波形。图16说明了这样一种情况，即相对于图15的波形，已经导出其幅度足以恰好移动一条磁迹的电流。当用(位置，速度)来表示致动器状态时，则轨线为(0，0)→(1，0)。换言之，指出了电流、速度和位置。该轨线等价于轨线(-1，0)→(0，0)，因此得到轨线1。
(S16)由此，设计用于(0，0)→(X，1)的轨线2。图17显示了用于(0，0)→(X，1)的轨线。以这样一种方式，通过前级FIR滤波器90获得一个方波电流，所述方式使速度恰好为一条磁迹/采样。
(S18)由此，设计出用于(0，1)→(X，0)的轨线3。通过使图17中的电流以相反方向流动，就得到图18所示的轨线(0，1)→(X，0)。由于不可能直接确定轨线3，因此，确定出轨线2，并将电流反向从而推导出轨线3。如图18所示，在这一阶段，位置还没有到达“0”。
(S20)由此，设计出用于(0，1)→(0，0)的轨线4。换言之，为了将图18中的轨线3的位置返回到“0”，把图18中的轨线3与图16中的轨线1(其抵消了图18中的轨线3的剩余位置)相加，由此产生了图19中的轨线(0，1)→(0，0)。这样，图19中的轨线就是用于校正初始速度的轨线。换言之，如图19所示，它是一个正规化的电流和位置轨线，用于将速度“1”降低为“0”。
(S22)轨线4内的正规化的电流轨线和位置轨线被存储在表70中，作为速度校正轨线。
图12说明了前述轨线1-4之间的关系。用于将初始速度降低为“0”的校正轨线是轨线4。由于这一轨线不是直接确定的，因此设置了仅仅用于移动位置的轨线1、用于改变位置和速度的轨线2和3，这样，然后设置了用于将轨线3的位置返回到“0”的轨线4。根据这一实施例，有可能将初始速度修正为“0”。
现在，来说明定义一种轨线的方法，该轨线用于在切换头时校正偏心校正电流内的阶跃差值。图20是用于对偏心校正电流阶跃差值进行校正的说明图。图29中的初始速度u0所呈现出的问题是其自身的u0值。如图20所示，通过以使u0值变为“0”的方式，将相反方向的电流施加到具有初始电流u0的原始电流波形中，从而有可能防止在切换头时出现电流差值，正如图20中的合成电流波形所示。
换言之，应当施加一个阶跃差值消除电流，它具有初始值为-u0的一个波形，在经历过一个预定的时间段之后减小为0。在图20中的中间这张图中，将一个三角波用作这种波形的一个例子。所以，以图20中底下一张图所示的方式，有可能消除电流阶跃差值。
图21显示了当将两个盘都看作是偏心时，一个偏心校正电流的状态。在两个面都偏心的情况下，既便仅仅是切换头，也会在电流中产生阶跃差值，正如中间一张图所示。但是，通过在切换头时施加一个校正电流，有可能消除这一阶跃差值。
单独使用这种校正电流，则会出现这样一个问题使用图20的中间一张图所示的过剩的阶跃差值消除电流，会引起致动器的对应运动。图22图示了由于这一阶跃差值消除电流而引起的致动器操作。图22显示了当将图20的中间一张图所示的三角波电流(差值消除电流)施加到致动器上时，位置和速度的变化。当三角波电流恰好达到“0”时，则产生了速度偏差V1以及位置偏差X1。
为了消除速度和位置中的这种偏差，采用了一种轨线设计，它能够像图11和后续附图所示，校正初始速度。换言之，校正轨线的产生利用了这样一种技术，即设计一条轨线，用于将任何位置或速度降低为“0”。更准确地说，设计出一条轨线(X1，V1)→(0，0)，用于校正。
图23是偏心校正电流的阶跃差值消除校正电流的设计处理流程图，我们将在下文逐步对其进行说明。
(S20)确定了用于消除偏心校正电流阶跃差值的一个校正电流的波形。在图20中，该波形例如被显示为三角形。
(S22)由此，确定出用于校正偏心阶跃差值的时间段T1(参见图22)。
(S24)接下来，通过模拟，计算出致动器响应用于消除阶跃差值的校正电流的运动。换言之，确定从提供校正电流开始经过时间段T1之后的位置和速度(-X1，-V1)的值。
(S26)设置用于从状态(-X1，-V1)移动到(0，0)的一条轨线。为此目的，要分别考虑初始位置和初始速度，并且要为(-X1，0)→(0，0)以及(0，-V1)→(0，0)设计两条轨线。其设计方法与图11以及后续附图中描述的相似。通过对这两条轨线进行合成，就确定出轨线(-X1，-V1)→(0，0)。
(S28)通过推导出通过施加一个三角波电流设置的(0，0)→(-X1，-V1)的轨线(用于消除阶跃差值的电流轨线)以及所确定的用于(-X1，-V1)→(0，0)的轨线的总和，从而有可能获取一条在施加了一个三角波电流之后特定时间段之后到达(0，0)的轨线。
(S30)如此确定出的轨线(电流和位置轨线)被存储在表76中。
依据本实施例，有可能不用改变致动器的位置或速度，就能消除电流阶跃差值。
图24和图25显示了用于校正偏心校正电流内的阶跃差值的另一种电流波形。除了三角形，这种校正电流的波形也可以是幂函数的形状，例如像图24所示的二次函数或三次函数，或是图25所示的正弦波。
如上所述，盘存储设备是一种磁盘设备，但是本发明也可应用于其它类型的盘存储设备，例如像光盘设备、磁光盘设备等等。此外，用于切换头的校正方法还可用于在位于同一张盘的前后面上的头之间进行切换，而并不仅限于包含两张或多张盘的设备。此外，盘的形状也并不仅限于圆形，例如可以是卡形。
本发明是参照特定实施例进行说明的，但是本领域人员都可理解，在本发明的范围内可以有各种修改，这些修改都没有被排斥在本发明的技术范围之外。
如上所述，依据本发明，当在两个头的偏心轨线之间存在差值时，则可以得到以下的有益效果。
(1)由于将头切换时的初始速度提供给控制器，改善了响应中的不一致的情况，并有可能缩短搜索时间。
(2)由于提供了用于校正切换时的初始速度的轨线，有可能缩短搜索时间。
(3)由于在切换头时消除了偏心校正电流中的切换阶跃差值，因此，有可能消除伴随该阶跃差值而产生的残余振荡，并由此进一步缩短搜索时间。
权利要求
1.一种头位置控制方法，用于通过单独一个致动器来驱动多个头，以便至少能够读取不同的盘面，该方法包括以下步骤根据多个头中所选的一个头的目标位置以及该所选头的当前位置之间的位置误差，计算出一个伺服控制量；通过将与所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加，从而控制所述致动器；当从多个头中的一个头切换到多个头中的另一个头时，计算切换前后的相应切换头的偏心轨线之间的差值速度；以及在计算所述伺服控制量的所述步骤中，将所述差值速度设置为一个初始速度。
2.根据权利要求1所述的头位置控制方法，其中计算所述差值速度的所述步骤包括一个步骤，用于根据所述多个头中的所述一个头的偏心校正电流与所述多个头中的所述另一个头的偏心校正电流之间的差，来计算所述差值速度。
3.一种头位置控制方法，用于通过单独一个致动器来驱动多个头，以便至少读出不同盘面，该方法包括以下步骤根据多个头中所选的一个头的目标位置和所选头的当前位置之间的位置误差，计算出一个伺服控制量；通过将与所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加，来控制致动器；当从多个头中的一个头切换到另一个头时，计算切换前后的所述相应切换头的偏心轨线之间的差值速度；以及执行一个前馈控制，用于降低所述差值速度。
4.根据权利要求3所述的头位置控制方法，其中所述前馈控制步骤包括以下步骤根据所述差值速度，产生位置轨线以及电流轨线，用于降低所述差值速度；利用所述位置轨线来校正所述当前位置；以及将所述电流轨线与所述偏心校正电流相加，并将所述相加结果提供给所述致动器。
5.一种头位置控制方法，用于通过单独一个致动器来驱动多个头，以便至少读出不同盘面，该方法包括以下步骤根据多个头中所选的一个头的目标位置和所选头的当前位置之间的位置误差，计算出一个伺服控制量；通过将与所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加，来控制致动器；当从多个头中的一个头切换到多个头中的另一个头时，计算切换前后的所述相应切换头的偏心校正电流之间的差值；以及执行一个前馈控制，用于降低所述差值。
6.根据权利要求5所述的头位置控制方法，其中所述前馈控制步骤包括以下步骤根据所述电流差值，产生位置轨线以及电流轨线，用于降低所述电流差值；利用所述位置轨线来校正所述当前位置；以及将所述电流轨线与所述偏心校正电流相加，并将所述相加结果提供给所述致动器。
7.一种头位置控制方法，用于通过单独一个致动器来驱动多个头，以便至少读出不同盘面，该方法包括以下步骤根据多个头中所选的一个头的目标位置和所选头的当前位置之间的位置误差，计算出一个伺服控制量；通过将与所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加，来控制所述致动器；当从多个头中的一个头切换到多个头中的另一个头时，计算切换前后的所述相应切换头的偏心校正电流之间的差值和所述相应切换头之间的速度差值；以及执行一个前馈控制，用于降低所述电流差值以及所述速度差值。
8.根据权利要求7所述的头位置控制方法，其中所述前馈控制步骤包括以下步骤根据所述速度差值，产生第一位置轨线以及第一电流轨线，用于降低所述速度差值；根据所述电流差值，产生第二位置轨线和第二电流轨线，用于降低所述电流差值；利用所述第一位置轨线和所述第二位置轨线来校正所述当前位置；以及将所述第一和第二电流轨线与所述偏心校正电流相加，并将所述相加结果提供给所述致动器。
9.一种盘存储设备，包括多个头，用于至少读取不同盘面；单独一个致动器，用于驱动所述多个头；以及一个控制器，用于根据多个头中所选出的一个头的目标位置与所选头的当前位置之间的位置误差，执行伺服控制，并通过将与所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加来控制所述致动器；其中，当从所述多个头中的一个头切换到所述多个头中的另一个头时，所述控制器计算出切换前后的所述相应切换头的偏心轨线之间的差值速度，并在计算所述伺服量时，将该差值速度设置为初始速度。
10.根据权利要求9所述的盘存储设备，其中所述控制器根据多个头中所述一个头的偏心校正电流和所述多个头中所述另一个头的偏心校正电流之间的差值，计算所述差值速度。
11.一种盘存储设备，包括多个头，用于至少读取不同盘面；单独一个致动器，用于驱动所述多个头；以及一个控制器，用于根据多个头中所选出的一个头的目标位置与所选头的当前位置之间的位置误差，执行伺服控制，并通过将与所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加来控制所述致动器；其中，当从所述多个头中的一个头切换到所述多个头中的另一个头时，所述控制器计算出切换前后的所述相应切换头的偏心轨线之间的差值速度，并执行前馈控制，用于降低所述差值速度。
12.根据权利要求11所述的盘存储设备，其中所述控制器根据所述差值速度产生用于降低所述差值速度的位置轨线以及电流轨线，并借助于所述位置轨线对所述当前位置进行校正，将所述电流轨线与所述偏心校正电流相加，并将所述相加结果提供给所述致动器。
13.一种盘存储设备，包括多个头，用于至少读取不同盘面；单独一个致动器，用于驱动所述多个头；以及一个控制器，用于根据多个头中所选出的一个头的目标位置与所选头的当前位置之间的位置误差，执行伺服控制，并通过将与所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加来控制所述致动器；其中，当从所述多个头中的一个头切换到所述多个头中的另一个头时，所述控制器计算出切换前后的所述相应切换头的偏心校正电流之间的差值，并执行前馈控制，用于降低所述差值。
14.根据权利要求13所述的盘存储设备，其中所述控制器产生用于降低所述电流差值的位置轨线以及电流轨线，并利用所述位置轨线来校正所述当前位置，并将所述电流轨线与所述偏心校正电流相加，并将所述相加结果提供给所述致动器。
15.一种盘存储设备，包括多个头，用于至少读取不同盘面；单独一个致动器，用于驱动所述多个头；以及一个控制器，用于根据多个头中所选出的一个头的目标位置与所选头的当前位置之间的位置误差，执行伺服控制，并通过将与所选头对应的偏心校正电流与所述伺服控制量相加来控制所述致动器；其中，当从所述多个头中的一个头切换到所述多个头中的另一个头时，所述控制器计算出切换前后的所述相应切换头的偏心校正电流之间的差值，以及所述头之间的速度差值，并执行前馈控制，用于降低所述电流差值和所述速度差值。
16.根据权利要求15所述的盘存储设备，其中所述控制器根据所述速度差值，产生用于降低所述速度差值的第一位置轨线和第一电流轨线，所述控制器还根据所述电流差值，产生用于降低所述电流差值的第二位置轨线和第二电流轨线，并利用所述第一和第二位置轨线对所述当前位置进行校正，将所述第一和第二电流轨线与所述偏心校正电流相加，并将所述相加结果提供给所述致动器。
全文摘要
一种头位置控制方法以及盘存储设备。一个盘设备具有多个盘面之间的偏心未对准。为了防止由于头切换期间偏心轨线的不同而引起的瞬变现象，一种头位置控制方法利用各个头的偏心校正电流，为多个盘面执行前馈控制，并且，当切换头时，从这种偏心校正电流中预测出头之间的速度波动或电流阶跃差值，这样，就校正了控制系统，以消除速度波动和电流阶跃差值。
文档编号G11B5/596GK1467732SQ0313850
公开日2004年1月14日 申请日期2003年5月30日 优先权日2002年6月19日
发明者高石和彦 申请人:富士通株式会社