与盘驱动器中盘的旋转速度相关的伺服控制方法和装置的制作方法

专利名称：与盘驱动器中盘的旋转速度相关的伺服控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有改变盘旋转速度功能的盘驱动器，更具体的是涉及当 盘以高速旋转时的伺服控制技术。
背景技术：
近来，在代表硬盘驱动器的盘驱动器中，提出了一种具有改变盘旋转
速率功能的盘驱动器(例如参考日本专利申请zi^艮No.2006-294092 )。
该盘驱动器配置为当记录数据时使盘以高速旋转，并且当再现数据时
使盘以低速旋转。利用这种操作，能够减少记录数据所需的时间并且节约
再现数据时的功耗。
在这种情况下，当该盘以低速旋转时，利用短伺服楔(servo wedge)
格式模式执行伺服控制。在这种模式下，将伺服图形格式化为正常的完整
伺服数据部分之间的相同的短伺服数据部分。相反，当该盘以高速旋转时，
利用正常的伺服楔模式执行伺服控制，从而使短伺服数据部分的再现被稀
疏处理。
而且，还提出了一种在未实施读/写访问时执行对伺服门稀疏处理的伺 服程序的盘驱动器，然而盘的旋转速率是固定的(参考例如日本专利 No.2650720 )。
改变盘旋转速率的盘驱动器能够减少记录数据时的时间，并且能够降 低再现数据时的功耗。而且，通过减少用于使盘以高速旋转时的祠月良数据 的再现被稀疏处理的伺服控制对于微处理器(CPU)的伺月l控制程序的占 有率来改善盘驱动器的性能。然而，在简单地使盘以高速旋转时的伺服数 据再现变稀疏的方法中，既降低了头的定位精度，也难以在必要时确保足 够的定位精度。因为当盘以高速旋转时的干扰也增大，所以难以确保足够的定位精度。而且，在使伺服门稀疏的方法中，难以实现稳定的读/写操作， 这是因为管理用于读/写操作的门的配置复杂。

发明内容
本发明的目的是实现一种能够减少盘以高速旋转时的伺服控制过程 的占有率的伺服控制，其无需管理用于读/写操作的门的特殊配置，并且能 够在必要时确保具有改变盘旋转速度功能的盘驱动器中的足够的头定位 精度。
根据本发明一个方面的盘驱动器包括头，配置为写或读数据；盘， 其记录由头写入的数据，并且其中沿着圆周方向以预定间隔设置了多个记 录伺服数据的伺月l扇区；主轴电机，其配置为使盘旋转；速度改变模块， 其配置为通过控制主轴电机的驱动将盘的旋转速率切换为高速率或低速 率；致动器，其配置为将头定位在盘上的目标位置；伺服数据再现模块， 其配置为再现由头从盘上的全部伺服扇区读取的伺服数据，并且将该伺服 数据存储到存储器；以及伺服控制模块，其配置为执行用于控制致动器以 定位头的伺服控制，其中，在由速度改变模块将盘的旋转速度切换到高速 的状态下，当伺服控制模块利用从存储器获得的伺服数据执行伺服控制 时，该伺月良控制模块对相应于所有伺服扇区的伺服数据中的一个伺月l扇区 的伺服数据的获取进行稀疏处理，并且对每两个伺服扇区执行一次伺服控 制操作。


包含在说明书中并且构成其一部分的附图表示了本发明的实施方式， 本发明的原理。
图1是表示根据本发明实施方式的盘驱动器的主要部分的结构的框
图2A和2B是说明基本伺服控制操作的时序图；图3A和3B是说明根据第一实施方式的伺服控制操作的时序图4A和4B是说明根据第二实施方式的伺服控制操作的时序图5是说明基本伺服控制操作的流程图6是说明根据第一实施方式的伺服控制操作的流程图7是说明根据第二实施方式的伺服控制操作的流程具体实施例方式
以下参照附图阐述本发明的各实施方式。第一实施方式
图l是表示根据本发明第一实施方式的盘驱动器的主要部分的结构的 框图。
该盘驱动器大致包括头盘组件(HDA) 1和印刷电路板(PCB) 2。该 HDA1具有由主轴电机(SPM) ll旋转的盘lO、安装在致动器14上的头 12和头》丈大器15。
如下所述，微处理器21 ( CPU )通过电机驱动器24控制SPM 11。该 SPM 11以高速或低速使盘IO旋转。音圏电机(VCM) 13旋转驱动该致 动器14，该致动器14使头12沿着盘10的径向移动。头12安装在滑块上， 具有相互间隔开的读元件和写元件，并且在盘10上写(记录)数据或从盘 读(再现)数据。该头放大器15放大从头12的读元件输出的读信号(再 现信号)并且将其发送到读/写信道(R/W信道)20。而且，该头放大器 15根据从读/写信道20输出的写信号向头12的写元件提供写电流。
该PCB 2具有安装在其上的读/写信道20、CPU 21、硬盘控制器(HDC ) 22、中断控制器(ITR) 23和电机驱动器24。注意，除了电机驱动器24 的各个电路20到23可以集成为一个芯片LSI。
该电机驱动器24在CPU 21的控制下输出用于控制SPM 11和VCM 13的驱动的电流。读/写信道20是用于执行记录和再现伺服数据和用户数 据所需的信号处理的信号处理单元。如后所述，该读/写信道20再现从头 12读取的伺服数据并且将其输出到HDC 22。该HDC 22是盘驱动器与主系统3之间的接口 ，并且控制写数据与读 数据的传递。该HDC 22具有用于存储由读/写信道20再现的伺服数据的 寄存器3(K而且，该HDC22在其与CPU21之间传输数据和命令，并且 通过中断控制器23请求伺服中断。该主系统3是个人计算机和数字设备。
该CPU 21是盘驱动器的主控制器，并且执行用于切换盘10的旋转速 度的控制程序以及用于将头12定位在盘IO上的目标位置的伺服控制程序。 该CPU 21具有存储器31,用于存储表示控制盘10的旋转速度的高速旋 转模式和低速旋转模式的信息和从HDC 22的寄存器30读取的伺服数据。 (伺服控制操作)
以下参照图2A到4B和图5和6阐述本实施方式的伺服控制操作D 首先，将参照图2A和2B的时序图和图5的流程图阐述盘驱动器的基 本伺服控制操作。
在盘驱动器中，将多个伺服扇区沿着圆周方向以预定间隔设置在盘10 上。各个伺服扇区近似径向设置。将祠服数据记录到伺服扇区，用于将头 12定位在盘10上的目标位置(目标磁道位置)。伺服数椐包括地址信息和 伺服脉沖信号。该地址信息包括用于识别同心设置的多个磁道的磁道地址 以及用于识别各个伺服扇区的扇区地址。该伺服脉冲信号是用于生成位置 信息以探测每个磁道范围内的头位置的位置误差信号(PES )。
该头12从旋转着的盘10的伺服扇区读取伺服数据。头放大器15将头 12读取的伺服数据输出到读/写信道20。该读/写信道20再现该祠服数据 并且将其输出到HDC 22。该HDC 22将所再现的伺服数据存储到寄存器 30。
该CPU 21从HDC 22的寄存器30读取祠服数据，计算头12的位置 信息(包括地址信息的伺服信息)，并且生成用于控制致动器14的VCM 13 的驱动的控制输出值(VCM命令)。该CPU21通过将所生成的控制输出 值输出到电机驱动器24来控制致动器14的驱动，从而控制头12的位置。
该伺月良控制操作对应于离散时间系统的伺月良程序，这是因为仅在该头 12经过伺服扇区时才获得伺服数据。在这种情况下，以伺服扇区在头12下方经过的时间间隔来确定伺服周期。
而且，设计盘10旋转一次时的伺服扇区数量以获得头12的必要定位 精度。当SPM 11以预定旋转速率旋转该盘10时，由表达式"Fs = Fr x Ss" 来计算控制频率Fs,其中Fr表示盘的旋转频率，Ss表示伺服扇区的数量。
在本实施方式的盘驱动器中，该HDC 22将请求输出到读/写信道20, 以在旋转的盘10的伺服扇区正好在头12下方经过时探测伺服数据。即， 如图2A所示，该HDC22将具有周期Ts的伺服门输出到读/写信道20。
该读/写信道20处理并再现由头12从伺服扇区读取的伺服数据(包括 地址信息和位置误差信号)。如图5所示，该HDC 22获得由读/写信道20 再现的伺服数据并且将其存储到寄存器30 (框500)。
如图2B所示，该HDC 22通过中断控制器23向CPU 21发出伺服中 断请求200,与此相关联地向读/写信道20发出探测的请求。当接收到该 中断请求时，CPU 21加栽伺服中断处理程序并且启动一系列伺服控制程 序。
即，CPU21从HDC22的寄存器30读取祠服数据，生成伺服信息并 且将其存储到存储器31。该CPU 21计算盘10上的当前的头位置，并且 获得其位置信息(框501 )。该CPU 21计算将要定位头12的请求位置(目 标位置)与当前头位置之间的偏差信息，并且根据该偏差信息执行第 一控 制程序计算以将该头12定位到请求位置(框502 )。
CPU 21通过第一控制程序计算来计算用于控制致动器14的驱动的控 制输出值(VCM输出值或者VCM输出命令值)，并且将其设定到HDC 22 的控制输出寄存器(框503)。在设定了 VCM输出值之后，CPU 21根据 该偏差信息执行第二控制程序计算作为第二伺服控制程序(框504 )。注意， 图2B所示的时间Tcalc表示CPU 21的第一和第二控制程序计算时间的总 和。
HDC 22执行控制，使得在适当定时，将对应于设定到控制输出寄存 器的VCM输出值的电流通过电机驱动器24提供给VCM 13。在每个控制 周期Ts重复执行该一系列伺服控制程序，从而实现头12的适当定位操作。如图2B所示，该盘驱动器采用多频(multirate)输出220从而在伺 服数据的各采样点(伺服门)之间设定多个VCM输出值。即，该CPU 21 通过第一控制程序计算生成该多个VCM输出值(此处为两个输出值)并 且将其设定到HDC22的输出寄存器。此时，该CPU 21还设定用于将第 二 VCM输出发送到电机驱动器24的定时计数值等。当定时计数值变为零 时，该HDC 22将第二 VCM输出值发送到电机驱动器24，并且切换VCM 13的、激磁电流。
如图2B所示，从CPU 21输入伺服数据的定时210到第一 VCM输出 220的时间Td称作输入/输出延迟时间，由于该延迟时间，伺服控制系统 的稳定性限度受到了严重影响。较短的输A/输出延迟时间Td允许更容易 地进行伺服控制设计。
该CPU 21仅执行不使用由第一控制程序计算获得的伺服数据就不能 计算的伺服控制程序。而且，为了准备由第二控制程序计算进行的下一次 伺服控制计算，该CPU 21执行必要的伺服控制计算中能够预先执行的部 分的计算，并且将计算的结果存储到存储器31。具体讲，该CPU21通过 笫二控制程序计算来计算可重复偏离(RRO)的前馈控制量，例如补偿等， 其与例如SPM 11的旋转同步。
接着，参照图3A和3B的时序图和图6的流程图来阐述本实施方式的 伺服控制操作的特征。
首先，本实施方式的盘驱动器具有改变盘10的旋转速度(旋转速率) 的功能。即，该CPU 21将用于在高速旋转模式和低速旋转模式之间切换 的信息(标志)保存在存储器31中，并且根据该信息通过电机驱动器24 将SPM 11的旋转速度控制为高旋转速度或者低旋转速度。
具体讲，在节省功耗的低功耜^莫式下，该CPU 21控制SPM 11的旋 转速度，从而减少盘10的旋转速度。相反，在增强性能以提高数据传输速 度等情况下，该CPU 21控制SPM 11的旋转速度，从而提高盘10的旋转 速度。在这种情况下，盘10的高速旋转包括标准旋转速度，其相对高于低 速旋转。在盘驱动器中，其中盘旋转速度能够如上所述改变，当该盘在伺服控
制频率Fs下以高速旋转时，伺服控制频率与旋转速度成比例提高，由此能 够确保低速旋转时的驱动性能。尤其是，很有可能的是出现以下问题，即 CPU 21的伺月l控制计算时间(近似为恒定值TcA!x)没有在其伺服控制周 期内，从而CPU 21未正常工作。即，当盘10以高速i走转时，因为 "TCALC>Ts"成立，所以CPU 21未正常工作。相反，当确定了处于高速 旋转模式下CPU 21的伺服控制计算时间之内的伺服扇区的最大数量时， 因为在低速旋转模式下的伺服控制频率非常显著地减小了 ，所以难以建议 一种保证充分驱动性能的控制设计。
为了处理以上问题，在本实施方式中，当盘10以高速旋转时，该CPU 21执行用于使祠服信息的输入稀疏的伺服控制程序。以下将具体阐述该祠 服控制程序。
首先，作为对本实施方式的盘驱动器的说明，该盘10的高旋转速度是 低旋转速度的两倍。将能够确保低速旋转下必要的头定位精度的最小数量 的伺服扇区i更置在盘10上。该HDA 1设有动态浮动高度(DFH )控制功 能，使得在两个旋转速度的每一个速度中均能够确保头12的最佳浮动高 度，该两个旋转速度即高旋转速度和低旋转速度。
而且，CPU 21输入伺服数据的定时210到CPU 21输出第一 VCM的 定时与图2B所示的定时(输/v/输出延迟时间Td)相同。该CPU 21无论 在高速旋转^^式还是低速旋转模式下均具有预定的工作时钟。
接着，将阐述用于将本实施方式的盘驱动器切换到高速旋转模式的处 理过程。
在盘驱动器中，当从主系统3发出切换到高速旋转模式的请求时，该 CPU 21立刻使盘10上的头12收回到盘10外侧，并且在存储器31中设 置高速旋转模式的标志。利用这种操作，该CPU 21将控制参数等的访问 目标切换到高速旋转模式。而且，因为伺服扇区的经过频率也与旋转速度 成比例地提高，所以还切换用于探测读/写信道20中的伺服数据的时钟频 率(FsFG)的设定等。因为切换了时钟，所以以与盘10的近似相同经过定时生成了伺服门的门定时等。
而且，该CPU 21执行用于将SPM 11的旋转速度变为高旋转速度的 程序。在调整并固定了 SPM11的》走转之后，该CPU21将头12在其收回 之前移动到盘10上的磁道位置并且执行定位控制。该CPU 21控制头12， 使得通过上述的动态浮动高度(DFH)控制功能将其滑块设为高速旋转模 式下的最佳浮动高度。
接着，将参照图6的其流程图阐述由CPU 21执行的伺服控制程序的 具体过程。
当从中断控制器23发出伺服中断时，该CPU 21确定高速旋转模式的 标志是否设定到存储器31 (框600 )。该CPU 21执行低速旋转模式下的普 通伺服控制程序(框600:否)。
该CPU21执行高速旋转模式下的伺服中断屏蔽程序(框601)。具体 讲，该CPU 21根据HDC 22的控制改变中断控制器23中将伺服中断请求 输出到CPU 21的中断屏蔽寄存器的设置。即，当头12经过盘10上的伺 服扇区时，该CPU21防止伺服中断请求输出到CPU21。利用这个程序， 能够防止在由CPU 21执行伺服控制程序的同时发出下一次伺服中断请 求。
如图3A所示，在旋转的盘IO的伺服扇区正好位于头12下方的定时， 该HDC 22将频率Tsvg的伺服门输出到读/写信道20。该HDC 22根据伺 服门的定时获得由读/写信道20再现的伺服数据，并且将其存储到寄存器 30 (框602 )。
如图3B所示，该HDC 22通过中断控制器23向CPU 21发出伺服中 断请求200。此时，该中断控制器23响应于中断屏蔽寄存器的设置不会根 据下一次伺服门的定时向CPU 21输出祠服中断请求300。
该CPU 21响应于中断请求200从HDC 22的寄存器30读取伺服数据， 并且将其存储到存储器31。该CPU 21使用该伺服数据计算用于确定盘10 上的当前头位置的位置信息(伺IM言息)(框603)。
然后，该CPU 21执行第一控制程序计算，从而将该头12定位到如上所述的请求位置(框604)。而且，该CPU21计算VCM输出值，并且将 其设定到HDC 22的控制输出寄存器(框605 )。在设定了 VCM输出值之 后，该CPU21在第二时间执行上述的第二控制程序计算(框606X即， 如图3B所示，该CPU 21在其接收到中断请求200之后开始伺服控制程序， 并且在经过了计算时间Toux之后完成该程序。
该CPU 21释放由中断控制器23的中断屏蔽寄存器设定的伺服中断屏 蔽，并且在CPU 21完成了伺服控制程序之后立刻将其返回到原始状态(框 607)。利用这种操作，当头12经过盘10上的伺服扇区时，再次发出该伺 服中断请求200。注意，无需必须在伺服控制程序完成之前立刻释放该伺 服中断屏蔽，并且可以在从伺服控制程序完成开始经过的任意时间段之前 的任何时间释放该伺服中断屏蔽。
如上所述，在本实施方式中，当盘10的旋转设为高速旋转模式时，该 CPU 21执行伺服控制程序，由此设定和释放伺服中断屏蔽。如图3A所示， 当盘10以高速旋转时，伺服门的间隔周期TsvG根据旋转速率减少到大约 一半。相反，因为CPU 21的工作时钟是固定的，所以伺服控制程序的计 算时间TcA!X几乎没有变化。在本实施方式中，因为设定了伺服中断屏蔽， 所以如图3B所示在执行伺服控制程序时没有发出伺服中断请求300 。相应 地，因为出现了 4吏奇数或偶数伺服扇区被稀疏处理而筛除掉(thinned out) 的状态，所以可以实现在高速旋转模式下具有稳定控制周期"Ts = 2 x TSVG" 的伺服控制程序。即，在高速旋转才莫式下能够实现该盘驱动器所需的头12 的定位控制。
注意，在本实施方式中，因为上述第二 VCM命令输出220的定时也 被切换，并且被设为将旋转模式切换到高速旋转模式时的控制参数之一， 所以能够确保适当的时间间隔(Ts/2)。简而言之，在盘10以高速旋转的 高速旋转才莫式下，通过使伺服扇区稀疏从而增大控制周期，以此实现了确 保足够伺服控制程序时间的伺服工作状态(Ts〉Toux:)。利用这种操作，在 CPU21的工作时钟固定的状态下，能够执行对头12的稳定伺服控制，即 稳定的定位控制。这在能够容易地进行控制设计的方面也是有利的，这是因为在伺服控制中能够抑制控制频率的改变。
而且，在本实施方式中，该HDC 22在如图3A所示的高速旋转模式下生成伺服门，而不使他们变稀疏。相应地，该HDC 22从读/写信道20获得盘10上所有伺服扇区的伺服信息，并且将其存储到寄存器30。因此，尽管该CPU 21通过稀疏处理而筛除掉(thin out)对应于未发出的伺服中断请求300的伺服扇区的伺月l数据，但是该HDC 22存储了所有伺服扇区的伺服数据。利用这种操作，在具有两个工作模式的盘驱动器中，即低速旋转模式和高速旋转模式，能够在HDC22中容易地执行有关生成伺服门的设计。
注意，本实施方式采用了这样一种系统，即CPU 21获得伺服数据并且通过软件执行用于将该伺服数据转变为位置信息的处理。然而，本实施方式不限于该方法，并且可以采用这样的方法，其中在HDC22侧上提供伺服的硬件计算电路，并且该CPU 21从HDC 22的寄存器读取作为该硬件计算电路通过执行所述处理而获得的结果的位置信息。在这种情况下，
能够省略图6的流程图中所示的框603的程序。
而且，在本实施方式中，尽管该CPU 21在伺服中断开始时执行伺服中断屏蔽程序，但是其也可以在i殳定了 VCM输出220之后立刻执行该程序，由此减少输入/输出延迟时间Td。
而且，在本实施方式中，将时间间隔/间隙(Ts/2)设为第二 VCM命令输出220的定时。这仅仅是个实例，并且可以任意设定该时间间隔，这是因为其是控制设计参数之一。
根据本实施方式，能够实现这样的伺服控制，其中，用来管理用于读/写操作的门的特殊配置是不需要的，并能够减少盘以高速旋转时伺服控制程序的占有率，并且能够在需要时确保具有改变盘旋转速率功能的盘驱动器中的足够的头定位精度。笫二实施方式
图4A和4B的时序图和图7的流程图是阐述才艮据第二实施方式的伺服控制操作的示图。注意，因为盘驱动器的配置与图l所示的相同，所以将参照图1进行阐述。
本实施方式配置为当设定了与第一实施方式不同的高速旋转模式时
执行多输入多输出(MIMO)控制计算，该多输入多输出(MIMO)控制计算由笫一到笫三控制程序计算构成。
第二实施方式的盘驱动器的规格明基本上与第一实施方式的相同，并且该CPU 21无论在高速旋转模式还是低速旋转模式下均具有相同的工作时钟。然而，高速旋转模式和低速旋转模式具有例如大约1.71的旋转速度比。
本实施方式配置为，即使在高速旋转模式下称作风湍流(windturbulence)的大干扰力作用在头12的定位操作中，也能够获得所需的头定位精度。即，在第一实施方式所示的单输入多输出(SIMO)控制计算方法中，当千扰力作用时，难以仅通过调整4吏伺月良稀疏的控制周期中的控制参数来获得所需的头定位精度。因此，在本实施方式中，通过采用后面将要描述的MIMO控制计算方法，在高速旋转模式下，在使伺服稀疏的
控制周期中实现了足够的头定位精度。
以下将参照图7的流程图来阐述本实施方式的伺服控制操作。
在盘驱动器中，当从主系统3发出了切换到高速旋转模式的请求时，CPU 21立刻4吏盘10上的头12收回到盘10外侧，并且在存储器31中设定高速旋转模式的标志。该CPU 21根据该标志在高速旋转模式下选择后面将要描述的MIMO型控制计算方法，并且执行与低速旋转模式不同的反馈控制程序的伺服控制。
而且，在本实施方式中，采用一种控制配置，其中嵌入了作为固定数字码的控制参数(在两种控制计算方法中该固定数字码不同)，其取代了祠月艮控制程序中设为变量的控制参数。而且，因为伺服扇区的信号经过频率也与旋转速度成比例增大，所以还切换了读/写信道20中用于探测伺服数据的时钟频率(Fsfg)的设置等。通过时钟的切换，以与盘10近似相同的经过(passing-through)定时生成伺服门的门定时等。同时，CPU 21执行SPM 11的旋转速度改变程序，并且通过在调整和固定了 SPM 11的旋转之后，在头12收回之前将其移动到盘10上的轨道位置来执行定位控制。而且，该CPU21控制头12，使得通过上述的动态浮动高度(DFH)控制功能将其滑块设定到高速旋转模式下的最佳浮动高度。
接着，将阐述CPU21在高速旋转模式下执行的伺服控制程序的过程。当从中断控制器23发出伺服中断时，该CPU 21确认在存储器31中是否设定了高速旋转模式的标志(框700 ) 在低速旋转模式下，该CPU 21执行普通伺服控制程序(框700:否)。
在高速旋转模式下，该CPU 21执行伺服中断屏蔽程序(框701 )。具体讲，根据HDC 22的控制，该CPU 21改变中断控制器23的中断屏蔽寄存器的设置，其向CPU 21输出伺服中断请求。即，当头12经过盘10上的伺服扇区时，该CPU21防止伺服中断请求输出到CPU21。利用这种操作，能够防止在CPU 21正在执行伺服控制程序的同时发出下一个伺服中断请求。
如图4A所示，类似于上述的第一实施方式，以旋转的盘10的各伺服扇区经过头12下方的定时，该HDC 22将频率Tsvg的伺服门输出到读/写信道20。该HDC 22才艮据该伺服门的定时获得由读/写信道20再现的伺服数据，并且将其存储到寄存器30 (框702 )。
如图4B所示，该HDC 22通过中断控制器23向CPU 21发出伺月良中断请求200。此时，响应于中断屏蔽寄存器的设置，该中断控制器23未根据下一伺服门的定时向CPU 21输出伺服中断请求300。
该CPU 21响应于中断请求200从HDC 22的寄存器30读取伺服数据，并且将其存储到存储器31。该CPU 21使用该伺服数据计算用于确定盘10上当前的头位置的位置信息(伺服信息)(框703)。
然后，当设定了高速旋转模式的标志时，该CPU 21执行与低速旋转模式下不同的MIMO型控制程序计算，其为将头12定位到请求位置的控制程序计算(框704到709 )。该MIMO型控制程序计算是两输入(210、410)和两输出(220)的计算方法，其使用当前伺服扇区和前一个通过稀疏处理被筛除掉的伺服扇区的两个位置信息作为输入生成当前伺服扇区和下次将要筛除的伺服扇区的两个VCM输出值。
注意，尽管在本实施方式中采用了 MIMO控制计算系统，其由两输入/两输出程序计算了输出，但是也可以采用两输入和单输出的MISO (多输入单输出)控制计算系统。
即，该CPU 21通过执行基本上将输入/输出延迟时间Td考虑在内的MIMO控制程序计算，来计算并生成两个VCM值，即对应于当前伺服扇区的VCM输出值220和对应于下次将要由中断300筛除以停止输出的祠服扇区的VCM输出值220。该MIMO型控制程序计算由第一到第三控制程序计算的三个步骤构成。第一控制程序计算仅执行除非使用从当前伺服扇区获得的位置信息否则很难的控制计算(框704)。
该CPU 21将算得的VCM输出值220设定到HDC 22的控制输出寄存器(框705)。在设定了 VCM输出值之后，该CPU 21在第二时间执行上述的第二控制程序计算(框706)。在该第二控制程序计算中，计算先前能够计算的前馈控制命令量，并且预先处理能够计算的部分，例如模式和MIMO控制计算的确定，以计算下一个VCM输出值。
在本实施方式中，因为将与低速旋转^t式下相同的控制程序应用到不同于MIMO控制计算的伺服控制程序，所以被高速旋转;f莫式的标志分开的部分仅经历MIMO控制计算的预处理，然后经历公共的计算。
而且，为了准备下一次MIMO控制计算，该CPU21从HDC22的寄
数据，并且将其存储到存储器31 (框707 )。即，该HDC22还将将要被稀疏处理筛除的伺服扇区的伺月艮数据存储到寄存器30。该CPU 21在图4B所示的定时410输入数据，并且计算位置信息(伺服信息)以确定盘10上的头位置(框708)。
接着，该CPU 21使用该算得的位置信息执行包含在MIMO控制程序计算中的第三控制程序计算(框709)。该CPU21将算得的VCM输出值220设定到HDC 22的控制输出寄存器。该CPU 21释放由中断控制器23的中断屏蔽寄存器设定的伺服中断屏蔽，并且刚好在其完成祠服控制程序之前将其返回到原始状态(框710)。利用这种操作，当头12经过盘10上的伺服扇区时，再次生成伺服中断请求200。注意，不一定必须刚好在完成伺服控制程序之前释放伺服中断屏蔽，并且可以在从该伺服控制程序完成开始经过的任意时间段之前的任何时间释放该伺服中断屏蔽。
如上所述，根据本实施方式，因为在高速旋转4莫式下由MIMO型控制计算方法执行该伺服控制程序，所以能够使用对应于执行第三控制程序计算时被稀疏处理篩除的伺服扇区的位置信息执行该控制计算。与第一实施方式的方法相比，因为该伺服控制程序能够有效利用由变稀疏的伺服扇区获得的伺服数据，从而在各采样点之间执行头定位控制，所以能够显著改善头定位确定精度。
尤其是，即使是受到由盘10的高速旋转造成的干扰严重影响的并且对应于被稀疏处理的伺服的控制频率，也能获得必要的头定位精度。相应地，即使在旋转速度显著改变的旋转操作模式下，具有多个盘旋转速度模式的盘驱动器也能够通过使伺服扇区被稀疏处理来减少控制周期，从而实现稳定的控制操作以及确保必要的头定位精度。
在高速旋转模式下，采样频率未显著改变，由于能够容易地进行控制设计，因此这是有利的。而且，因为通过采用MIMO控制计算方法能够改善高速旋转时的头定位精度，所以能够提供具有多个盘旋转速度模式的盘驱动器，可以将相当高的旋转速率设定到该驱动器作为高速旋转模式。
注意，在本实施方式中，尽管CPU 21的工作时钟是固定的，但是通过采用MIMO控制计算方法提高了计算量。即，如图4B所示，CPU 21
的计算时间TcALC比低速旋转模式提高得更多。而且，与低速旋转模式相
比，输入/输出延迟时间Td也增加了 。
当CPU 21的控制计算时间TcALc提高了很大的量时，使该控制计算时间和控制周期Ts近似为相同时间。然而，因为具有很大计算负荷的部分是前馈控制计算等程序等，例如RRO抑制补偿等，所以MIMO控制程序施加的计算负荷的增长小。因此，能够实现具有足够余裕的"Ts>TCAlx:"关系。简而言之，当采用本实施方式的MIMO控制计算方法时，因为能够使用被稀疏处理筛除的伺服扇区的伺服数据，所以与仅采用被稀疏处理的(thinning-out)伺服的SIMO控制计算方法相比能够显著改善头定位精度。如上所述，在图4B所示的输入定时410能够获得被稀疏处理筛除的伺服扇区的伺服数据。因为该HDC 22向将要被稀疏处理筛除的伺服扇区打开伺服门，所以获得了从所述伺服扇区读取的伺服数据，并且将其存储到寄存器30。
即，在图4B所示的输入定时410，即使头12经过被稀疏处理的伺服扇区，该HDC 22也从读/写信道20获得了伺服数据，并且已经将其设定到寄存器30。相应地，由初始伺服中断200获得本质上为未来值的被稀疏处理的伺服扇区的伺服数据，并且第三控制程序计算能够使用该数据。
而且，在本实施方式中，执行使用将要被稀疏处理筛除的伺服扇区的位置信息的计算作为笫三控制程序计算中的下一个控制程序的预处理，使得输^J输出延迟时间Td最小化。然而，因为第三控制程序计算不具有过大的计算负荷，所以通过将其包含在第一控制程序计算中，可以不执行该第三控制程序计算。
而且，在本实施方式中，尽管将MIMO控制计算应用于寻道控制或者寻找控制，但是可以在寻找控制中执行SIMO控制计算。这是因为MIMO控制计算方法作为用于克服寻道控制中的头定位精度不足的对策是有效的。关于寻找控制，预测即使采用简单的稀疏处理伺服方法也不会出现问题。注意，尽管当切换寻找控制和寻道控制时输/v/输出延迟时间改变是不利的，但是因为切换它们在计算负荷小并且能够容易地实施寻找调整的方面是有利的，所以在寻找控制中该SIMO控制计算方法也是有效的。(其它实施方式)
作为第一和第二实施方式的应用领域，在该盘驱动器的制造过程中，在运送产品之前存在检查程序。在该检查程序中， 一个必要的步骤是通过使装配在盘驱动器中的盘10以大于说明书规定的旋转速率旋转来探测有缺陷的驱动器。通过以高旋转速率来旋转盘，能够减少检查时间。在这种情况下，通过执行第一和第二实施方式中的高速旋转模式下的伺服控制程
序，能够在高速下安全地执行头12的伺服控制。相应地，第一和第二实施方式不仅能够有效地应用于作为产品的盘驱动器，还能够应用于运送产品之前的检查程序，其中在盘驱动器的制造过程中特别需要减少检查时间。对于本领域技术人员来讲其它的优点和修改都是显而易见的。因此，
相应地，可以在不背离权利要求及其等价物限定的一般发明概念的精神或范围的情况下进行各种修改。
权利要求
1. 一种盘驱动器，其特征在于包括头，其配置为写或读数据；盘，其记录由所述头写入的数据，并且其中沿着圆周方向以预定间隔设置了多个记录伺服数据的伺服扇区；主轴电机，其配置为使所述盘旋转；速度改变模块，其配置为通过控制所述主轴电机的驱动将所述盘的旋转速率切换为高速或低速；致动器，其配置为将所述头定位在盘上的目标位置；伺服数据再现模块，其配置为再现由头从盘上的全部伺服扇区读取的伺服数据，并且将该伺服数据存储到存储器；以及伺服控制模块，其配置为执行用于控制致动器以定位所述头的伺服控制，其中，在由速度改变模块将所述盘的旋转速度切换到高速的状态下，当伺服控制模块利用从所述存储器获得的伺服数据执行伺服控制时，该伺服控制模块对相应于所有伺服扇区的伺服数据中的一个伺服扇区的伺服数据的获取进行稀疏处理，从而对每两个伺服扇区执行一次伺服控制操作。
2. 根据权利要求l所述的盘驱动器，其特征在于还包括中断控制模块，其用于将所述祠服控制的中断请求输出到伺服控制模块，其中该中断控制模块配置为当盘的旋转速度切换为高速时间歇地限 制所述中断请求的输出。
3. 根据权利要求2所述的盘驱动器，其特征在于 该伺服数据再现模块包括盘控制模块，其用于生成表示由所述头从各个伺服扇区读取伺服数据的定时的伺服门，并且将才艮据该伺服门再现的伺服数据存储到存储器，其中该中断控制模块配置为响应于盘控制器的控制向伺服控制模块 输出伺服控制的中断请求。
4. 根据权利要求2所述的盘驱动器，其特征在于该伺服控制模块配置 为在速度改变模块将所述盘的旋转速度切换到高速的状态下，在从中断控 制模块接收到中断请求之后，设定用于防止向中断控制模块发出下一个中 断请求的中断屏蔽，以及在完成对应于所述中断请求的伺服控制程序之前 释放该中断屏蔽。
5. 根据权利要求4所述的盘驱动器，其特征在于该伺服控制模块配置 为执行计算以输出多频，控制输出值是按照该多频计算的以控制以预定祠 服控制周期对所迷致动器的驱动，并且该伺服控制模块响应于从中断控制 模块输入的中断请求开始伺服控制以及将中断屏蔽设定到中断控制模块，屏蔽。° ; ' 、 ，、 、'' 5 '、 、
6. 根据权利要求l所述的盘驱动器，其特征在于该速度改变模块包括 响应于来自外部的命令存储标志信息的存储器，该标志信息用于指定将盘 的旋转速度设为高速的高速旋转模式以及将盘的旋转速度设为低速的低 速旋转模式。
7. 根据权利要求6所述的盘驱动器，其特征在于该伺服控制模块配置 为根据所述标志信息当设定了高速旋转模式时执行包括稀疏处理的伺服 控制，以及当设定了低速旋转模式时执行不包括所述稀疏处理的普通伺服 控制。
8. —种盘驱动器，其特征在于包括 头，其配置为写或读数据；盘，其记录由所述头写入的数据，并且其中沿着圆周方向以预定间隔 设置了多个记录伺服数据的伺服扇区； 主轴电机，其配置为使所述盘旋转；速度改变模块，其配置为通过控制所述主轴电机的驱动将所述盘的旋转速率切换为高速或低速；致动器，其配置为将所述头定位在所述盘上的目标位置；伺服数据再现模块，其配置为再现由所述头从所述盘上的全部祠服扇 区读取的伺服数据，并且将该伺服数据存储到存储器；以及中断控制模块，其用于输出控制致动器的伺服控制的中断请求；模块，其用于在所述速度改变模块将所述盘的旋转速度切换为高速的 状态下，在从中断控制模块接收了中断请求之后，设定用于防止向中断控 制模块发出下一个中断请求的中断屏蔽；以及伺月艮控制模块，其配置为响应于该中断请求执行伺服控制以使用从所 述存储器读取的伺服数据计算控制输出值以控制所述致动器，其中该伺服控制模块执行计算，该计算使用在发出了前一个中断请求 时在伺服控制中从所述存储器获得的第一伺服数据以及在发出当前的中 断请求时从该存储器获得的笫二伺服数据来计算所述控制输出值，以及所述伺服控制模块获得从对应于中断请求的伺服扇区再现的伺服数 据，在经过了用于再现至少一个伺服扇区的伺服数据的时间之后，通过设 置所述中断屏蔽防止了上述中断请求的发出，并且所述伺服控制模块执行 用于准备下一个中断请求的计算。
9. 根据权利要求8所述的盘驱动器，其特征在于该伺服控制才莫块配置为使用第 一伺服数据和第二伺服数据执行两输 ^/两输出控制计算程序，以计算作为所述控制输出值的第一控制输出值和 第二控制输出值，以及该伺服控制才莫块配置为在输出第 一控制输出值以控制所述致动器之 后，在经过了用于再现大约一个伺服扇区的伺服数据的时间之后，输出第 二控制输出值。
10. 根据权利要求8所述的盘驱动器，其特征在于该速度改变模块包 括用于响应于来自外部的命令存储标志信息的存储器，该标志信息用于指 定将盘旋转速度i殳为高速的高速旋转模式或者将盘旋转速度设为低速的 低速旋转模式。
11. 根据权利要求10所述的盘驱动器，其特征在于该伺服控制模块配置为当根据该标志信息设定了高速旋转模式时，执行用于计算所述控制输 出值的计算或者两输入/两输出控制计算程序。
12. —种盘驱动器的伺服控制方法，该盘驱动器包括头和盘，该方法 的特征在于包括响应于来自外部的命令将所述盘的旋转速度切换为将旋转速度设为 高速的高速旋转^f莫式或者将旋转速度设为低速的低速旋转模式；存储器；以及在将盘的旋转速度切换到高速旋转模式的状态下，使用从所述存储器 获得的伺服数据对每两个伺服扇区执行一次伺服控制，以及对相应于全部 伺服扇区的伺服数据中的一个伺服扇区的伺服数据的获取进行稀疏处理。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于还包括在输出了伺服控 制的中断请求时，当将盘的旋转速度切换到高速旋转模式时，间歇地限制 中断请求的输出。
14. 一种盘驱动器的伺服控制方法，该盘驱动器包括头和盘，该方法 的特征在于包括响应于来自外部的命令将盘的旋转速度切换为将旋转速度设为高速 的高速旋转才莫式或者将旋转速度设为低速的低速旋转模式；据存储到存储器；在将盘的旋转速度切换到高速旋转模式的状态下，在接收了伺服控制 的中断请求之后，设置用于防止发出下一个中断请求的中断屏蔽；以及响应于该中断请求，当使用从所述存储器读取的伺服数据执行祠服控 制时，在发出当前的中断请求时，执行计算，以使用从所述存储器获得的 第 一伺服数据和从所述存储器获得的第二伺服数据计算控制输出值。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于还包括，获得从对应于 中断请求的伺服扇区再现的伺服数据，其中，在经过了用于再现至少一个伺服扇区的伺月l数据的时间之后，通过设置该中断屏蔽防止了该中断请求 的发出，并且，所述方法还包括执行用于准备下一个中断请求的计算。
全文摘要
本发明涉及与盘驱动器中盘的旋转速度相关的伺服控制方法和装置。根据一个实施方式，公开了一种盘驱动器，能够将其设为多个盘旋转速度模式。该盘驱动器配置为通过在高速旋转模式下使对于CPU(21)的中断请求输出变稀疏来使从伺服扇区的伺服数据输入变稀疏。此时，盘控制器(22)以伺服门的定时获得从全部伺服扇区获得的伺服数据，并且将其存储到寄存器(30)。
文档编号G11B19/26GK101533643SQ20091000714
公开日2009年9月16日 申请日期2009年2月9日 优先权日2008年3月12日
发明者小岛秀一, 朝仓诚, 酒井裕儿 申请人:株式会社东芝