磁盘装置以及位置控制方法转让专利

申请号 : CN201810149389.4

文献号 : CN109427355B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 岩代雅文

申请人 : 株式会社东芝东芝电子元件及存储装置株式会社

摘要 :

本公开提供磁盘装置以及位置控制方法。实施方式所涉及的磁盘装置包括头、位置检测部和滤波器部。位置检测部基于伺服信息检测头的位置信息。滤波器部基于位置信息与头的目标位置信息的位置误差信息,进行通过使传递函数自适应的二次自适应数字滤波器推定出的推定频率的滤波处理,基于该推定频率调整该传递函数所包含的全部的滤波器系数。

权利要求 :

1.一种磁盘装置,具备:

头,其读入盘上的伺服信息;

位置检测部,其基于所述伺服信息检测表示所述头存在的位置的位置信息;以及滤波器部,其基于表示所述位置信息与目标位置信息的差异的位置误差信息,进行通过使预定的传递函数进行自适应的二次自适应数字滤波器推定出的推定频率的滤波处理,基于该推定频率对所述预定的传递函数所包含的全部的滤波器系数进行调整,所述目标位置信息表示成为所述头的目标的位置,所述滤波器部基于通过使满足下述的式(A)的所述预定的传递函数G(z)进行自适应的所述自适应数字滤波器推定出的所述推定频率,对在接下来的滤波处理中使用的所述滤波器系数P、Q、R、E、F进行调整,G(z)={(P×z2)+(Q×z)+R}/{z2+(E×z)+F}...式(A)(P、Q、R、E、F是滤波器系数)。

2.根据权利要求1所述的磁盘装置,

还具备存储部,所述存储部存储与所述推定频率对应地变化的与所述滤波器系数P、Q、R、E、F相关的信息,所述滤波器部基于通过所述自适应数字滤波器推定出的所述推定频率和所述存储部,对所述滤波器系数P、Q、R、E、F进行调整。

3.根据权利要求2所述的磁盘装置,

所述存储部存储二次函数的系数,所述二次函数的系数用于在代入了所述推定频率的情况下计算所述滤波器系数P、Q、R、E、F。

4.根据权利要求1所述的磁盘装置,

自适应数字滤波器为IIR型即无限脉冲响应型数字滤波器。

5.根据权利要求1所述的磁盘装置,

还具备固定滤波器部,所述固定滤波器部对于通过所述自适应数字滤波器进行滤波处理后的信息进行用于使所述头的位置控制中的反馈控制稳定化的相位补偿或者增益补偿。

6.一种位置控制方法,是由位置控制装置执行的位置控制方法,包括:检测表示控制对象存在的位置的位置信息;

基于表示所述位置信息与目标位置信息的差异的位置误差信息,进行通过使预定的传递函数进行自适应的二次自适应数字滤波器推定出的推定频率的滤波处理,所述目标位置信息表示成为所述控制对象的目标的位置;以及基于所述推定频率,对所述预定的传递函数所包含的全部的滤波器系数进行调整,基于通过使满足下述的式(B)的所述预定的传递函数G(z)进行自适应的所述自适应数字滤波器推定出的所述推定频率,对在接下来的滤波处理中使用的所述滤波器系数P、Q、R、E、F进行调整,G(z)={(P×z2)+(Q×z)+R}/{z2+(E×z)+F}...式(B)(P、Q、R、E、F是滤波器系数)。

7.根据权利要求6所述的位置控制方法,

所述位置控制装置具备存储部,所述存储部对与所述推定频率对应地变化的所述滤波器系数P、Q、R、E、F进行存储,对所述存储部中与通过所述自适应数字滤波器推定出的所述推定频率相关联的所述滤波器系数P、Q、R、E、F进行调整。

8.根据权利要求7所述的位置控制方法,

所述存储部存储二次函数的系数,所述二次函数的系数用于在代入了所述推定频率的情况下计算所述滤波器系数P、Q、R、E、F。

9.根据权利要求6所述的位置控制方法,

自适应数字滤波器为IIR型即无限脉冲响应型数字滤波器。

10.根据权利要求6所述的位置控制方法,

对于通过所述自适应数字滤波器进行滤波处理后的信息,进行用于使所述头的位置控制中的反馈控制稳定化的相位补偿或者增益补偿。

说明书 :

磁盘装置以及位置控制方法

[0001] 本申请享有2017年8月29日提交申请的日本国专利申请号2017-164001的优先权,在本申请中援引该日本国专利申请的所有内容。

技术领域

[0002] 本实施方式一般涉及磁盘装置以及位置控制方法。

背景技术

[0003] 以往,提出了使用自适应数字滤波器(Adaptive digital filter)进行对于来自外部的振动频率的滤波处理来控制位置的技术。例如,适用使用基于硬盘(Hard Disk Drive:HDD)的头的位置误差信息的自适应数字滤波器来控制音圈马达(Voice Coil Motor:VCM)而进行头的位置控制的反馈控制。
[0004] 以往,在自适应数字滤波器的传递函数中,与振动频率的变化无关地包含固定的滤波器系数。在这样的情况下,有时不能顺利地对来自外部的振动频率的变化进行自适应。

发明内容

[0005] 实施方式提供一种能够谋求位置控制的精度提高的磁盘装置以及位置控制方法。
[0006] 根据一个实施方式,磁盘装置具备头、位置检测部和滤波器部。头读入盘上的伺服信息。位置检测部基于伺服信息检测表示头存在的位置的位置信息。滤波器部基于表示位置信息与目标位置信息的差异的位置误差信息,进行通过使预定的传递函数进行自适应的二次自适应数字滤波器推定出的推定频率的滤波处理,基于该推定频率对所述预定的传递函数所包含的全部滤波器系数进行调整,所述目标位置信息表示成为头的目标的位置。

附图说明

[0007] 图1是表示实施方式所涉及的HDD的构成的框图。
[0008] 图2是表示实施方式所涉及的磁盘的扇区的构成例的图。
[0009] 图3是例示进行实施方式所涉及的头的位置控制的构成的图。
[0010] 图4是例示实施方式所涉及的自适应滤波器的构成的框图。
[0011] 图5是表示实施方式所涉及的信息处理装置进行的在HDD中设定的滤波器系数的计算处理的步骤的流程图。
[0012] 图6是表示实施方式所涉及的自适应滤波器进行的处理的步骤的流程图。
[0013] 图7是例示以往使用的IIR滤波器的特性的图。
[0014] 图8是例示以往使用的IIR滤波器的特性的图。
[0015] 图9是例示实施方式所涉及的自适应滤波器的IIR滤波器的特性的图。
[0016] 图10是例示实施方式所涉及的自适应滤波器的IIR滤波器的特性的图。
[0017] 图11是表示实施方式所涉及的自适应滤波器的灵敏度的图。

具体实施方式

[0018] 下面参照附图,对实施方式所涉及的磁盘装置以及位置控制方法进行详细说明。另外,本发明并不限定于本实施方式。在本实施方式中,对作为位置控制装置使用了磁盘装置且控制对象为头的情况进行说明,但控制对象并不限制于头,只要是控制任意的控制对象的位置的位置控制装置即可。
[0019] 图1是表示实施方式所涉及的HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)10的构成的框图。如图1所示,HDD10具有包含磁盘1、头2、臂3、VCM(Voice Coil Motor:音圈马达)4以及SPM(Spindle Motor:主轴马达)5的机构部。
[0020] 在本实施方式中,作为磁盘装置的例子,使用HDD10进行说明,但也可以是光盘驱动器、MO(Magneto-Optical:磁光)驱动器等。
[0021] 磁盘1固定于SPM5,通过SPM5的旋转驱动而旋转。图2是表示图1的磁盘1的扇区的构成例的图。如图2所示,磁盘1的至少一面被设为以磁性方式记录信息的记录面。
[0022] 如图2所示,在记录面上定义有例如同心圆的多个磁道,各磁道具有伺服区域SB和数据区域DT。伺服区域SB与数据区域DT构成伺服扇区6。在伺服区域SB,记录有磁盘1的记录面上的物理地址信息以及伺服信息。伺服信息包含用于计算相对于磁道的半径方向的偏离的位置信息。另外,在数据区域DT,记录有应该记录于HDD10的信息。
[0023] 返回到图1,对HDD10的各构成进行说明。臂3在一方的端部具备头2,在另一方的端部具备轴承部3a。臂3与向VCM4供给的驱动电流(或驱动电压)相应地以轴承部3a为中心进行旋转,使头2在磁盘1的记录面上沿半径方向移动。
[0024] 头2包括读取头以及写入头(都未图示)。读取头读取磁记录于磁盘1的记录面的信息。将所读取到的信号向头IC22输出。写入头根据经由头IC22输入的写入信号(写入电流),在磁盘1的记录面上对信息进行磁记录。
[0025] VCM4与从后述的马达驱动器21供给的驱动信号(电流或电压)相应地进行驱动,使臂3旋转。
[0026] SPM5与从马达驱动器21供给的驱动信号(电流或电压)相应地进行驱动,使磁盘1旋转。
[0027] 另外,HDD10包括马达驱动器21、头IC22、NVRAM(Non Volatile Random Access Memory:非易失性随机存取存储器)23、连接I/F 24和控制器60。
[0028] 马达驱动器21基于来自控制器60的控制信号,向VCM4供给用于驱动VCM4的驱动信号。另外,马达驱动器21基于来自控制器60的控制信号,向SPM5供给用于使SPM5驱动的驱动信号(电流)。
[0029] 头IC22对从头2所包括的读取头经由臂3上的导体图案输入的信号进行放大,将放大后的信号作为读取信息向控制器60输出。另外,头IC22将与从控制器60输入的记录信息相应的写入信号经由臂3上的导体图案向头2所包括的写入头输出。
[0030] NVRAM23为非易失性的半导体存储器。NVRAM23存储CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)41执行的程序以及在由CPU41执行的处理中利用的各种参数。另外,也可以代替NVRAM23,使用ROM(Read Only Memory:只读存储器)等。
[0031] 连接I/F 24将主机装置100与HDD10连接,被利用于与主机装置100与HDD10之间的数据以及指令的收发相关的通信。HDD10经由连接I/F 24与主机装置100连接。由此,HDD10作为主机装置100的存储模块而起作用。
[0032] 控制器60构成为至少包含RWC(Read Write Channel:读写通道)31、CPU41、RAM42和HDC(Hard Disc Controller:硬盘控制器)50的SOC(System On Chip:片上系统)。另外,控制器60也可以是不包含RAM42而在控制器60的外部连接有RAM42的构成。
[0033] RAM42作为RWC31、CPU41以及HDC50的工作存储器(工作区域)。在RAM42中,可适用例如作为易失性存储器的DRAM(Dynamic Random Access Memory:动态随机存取存储器)。
[0034] 在连接I/F 24作为符合SATA(Serial Advanced Technology Attachment:串行高级技术附件)标准的接口的情况下,HDC50在与主机装置100之间进行依照SATA标准的通信控制。在本实施方式中,对作为连接I/F的标准使用了SATA标准的例子进行说明,但也可以使用SAS(Serial Attached SCSI:串行连接SCSI)和/或PCIe(Peripheral Component Interconnect express,外设部件互连标准)等其他标准的连接I/F。
[0035] HDC50控制与主机装置100之间的信息的收发。HDC50对来自RWC31的被解码的信息实施预定的处理而进行编码,将编码后的信息向主机装置100发送。另外,HDC50对从主机装置100接收到的接收信息实施预定的处理而进行解码,将解码后的信息作为应该记录的信息向RWC31输出。
[0036] 另外,HDC50在从主机装置100接收了包含开始数据的记录的逻辑地址以及记录数据长度的信息的写入指令的情况下,从所接收的写入指令提取逻辑地址以及记录数据长度的信息。将所提取的逻辑地址以及记录数据长度的信息向CPU41输出。
[0037] RWC31(位置检测部)从由头IC22输入的读取信息中检测与伺服区域SB对应的伺服信息,从所检测出的伺服信息提取地址信息以及位置信息。将所提取的地址信息以及位置信息向CPU41输出。
[0038] 另外,RWC31从读取信息中检测与数据区域DT对应的信息,对检测出的信息实施预定的处理而进行解码。解码后的信息向HDC50输出。
[0039] 进而,RWC31对从HDC50输入的应该记录的信息实施预定的处理而进行编码,将编码后的信息作为记录信息向头IC22输出。RWC31为了这多个处理而将RAM42作为工作存储器利用。
[0040] CPU41作为控制HDD10整体的处理器。例如,CPU41执行储存于NVRAM23的程序,将RAM42作为工作区域使用,由此实现各种控制。
[0041] 例如,CPU41进行VCM4以及SPM5的旋转控制以及来自磁盘1的信息再现处理的控制。
[0042] 作为其他的例子,CPU41基于从记录于磁盘1的伺服信息提取的位置信息,进行头2的对于磁盘1的记录面的半径方向的位置控制。在本实施方式的头2的位置控制中,使用反馈控制。
[0043] CPU41在反馈控制中基于位置信息与目标位置信息计算位置误差信息,所述位置信息表示基于头2从磁盘1读出的伺服信息的头2存在的实际的位置,所述目标位置信息表示通过反馈控制成为头2的目标的位置。并且,CPU41使用自适应滤波器对所计算出的位置误差信息进行滤波处理。
[0044] 本实施方式的自适应滤波器对于位置误差信息不使用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform:FFT)地自适应地推定干扰的不确定的频率成分(以下,称为推定频率)。在本实施方式中,作为HDD10的头2的定位控制的自适应滤波器,使用IIR(Infinite Impulse Response:无限脉冲响应)型自适应滤波器。
[0045] 接下来,对本实施方式中的进行头2的位置控制的构成进行说明。图3是例示本实施方式所涉及的进行头2的位置控制的构成的图。
[0046] 如图3所示,RWC31包括信号处理部201和位置检测部202。另外,CPU41执行被保存于NVRAM23的程序,实现自适应滤波器211与固定滤波器212。另外,NVRAM23包括用于在自适应滤波器211中使用的系数存储部221。并且,在本实施方式中,通过信号处理部201、位置检测部202、自适应滤波器211、固定滤波器212以及马达驱动器21,进行头2的位置控制。
[0047] 系数存储部221存储与滤波器系数相关的信息,所述滤波器系数与通过自适应滤波器211推定出的推定频率对应地变化。
[0048] RWC31的信号处理部201输入来自头IC22的读取信息并进行处理。信号处理部201对于所输入的读取信息进行解调和/或纠错等处理。信号处理部201将处理后的读取信息向位置检测部202输出。
[0049] 位置检测部202从由信号处理部201输入的读取信息中检测伺服信息。位置检测部202从检测出的伺服信息中检测头2读入的表示位置的位置信息。位置检测部202向CPU41输出所检测出的位置信息。
[0050] CPU41从RWC31的位置检测部202输入位置信息。并且,CPU41算出表示通过位置信息表示的实际的位置与表示成为头2的目标的位置的目标位置的差的位置误差信息。
[0051] CPU41的自适应滤波器211输入所计算出的位置误差信息。自适应滤波器211从所输入的位置误差信息中自适应地推定相对于头2的位置控制的干扰的不确定的频率成分(推定频率)。进而,自适应滤波器211通过基于推定频率的特征性的特性进行滤波处理(filtering)。在本实施方式中,在导出基于推定频率的特征性的特性时,参照与被存储于系数存储部221的滤波器系数有关的信息。
[0052] 以往,基于推定频率仅对作为自适应滤波器的2次IIR滤波器中的一部分的滤波器系数进行更新,其他的多个滤波器系数是固定化的,不进行更新。因此,在推定频率为滤波器设计的频率附近的情况下维持压制性能,但随着推定频率较大地远离滤波器设计的频率,性能会不断下降。
[0053] 因此,本实施方式的自适应滤波器211设为在IIR滤波器中基于推定频率调整作为传递函数使用的全部的滤波器系数。因此,本实施方式的系数存储部221对于在IIR滤波器的传递函数中使用的全部的滤波器系数的每一个存储用于计算该滤波器系数的二次函数的系数。
[0054] 本实施方式的系数存储部221存储与预先设想的宽范围的频率相对应的滤波器系数。在本实施方式中,例如滤波器系数P(w)设为从以下的式(1)计算的系数。另外,在式(1)中,将推定频率设为w,将P0、P1、P2设为系数。
[0055] P(w)=P0+(P1×w)+(P2×w2)…式(1)
[0056] 系数P0、P1、P2作为用于计算滤波器系数P(w)的系数而存储于系数存储部221。关于系数P0、P1、P2的计算方法,在后面叙述。同样,用于计算滤波器系数Q(w)的系数Q0、Q1、Q2也存储于系数存储部221。关于滤波器系数R(w)、E(w)、F(w)也为同样。
[0057] 由此,能够基于推定频率调整在IIR滤波器中使用的全部(5个)滤波器系数。
[0058] 并且,自适应滤波器211将进行了滤波处理后的信息向固定滤波器212输出。
[0059] 固定滤波器212进行用于使头2的位置控制中的反馈控制稳定化的相位补偿和/或增益补偿。在固定滤波器212中,预先设定有用于实现预定的传递函数的滤波器系数。并且,固定滤波器212将进行了滤波处理后的信息向马达驱动器21输出。
[0060] 马达驱动器21基于通过自适应滤波器211以及固定滤波器212进行了滤波处理后的信息驱动VCM4,使头2在磁盘1上移动。头2所具备的读取头从磁盘1的记录面读出的信号经由头IC22成为读取信息,用于头2的位置控制中的反馈控制。
[0061] 接下来,对本实施方式所涉及的自适应滤波器211的构成进行说明。图4是例示本实施方式所涉及的自适应滤波器211的构成的框图。
[0062] 如图4所示,在CPU41的头位置控制中,实现了反馈控制系统。CPU41包括被串联连接的自适应滤波器211和固定滤波器212,作为位置控制模块而起作用。
[0063] 固定滤波器212设置于自适应滤波器211的后段。进而,在固定滤波器212的后段设有控制对象450。固定滤波器212也可以设置于自适应滤波器211的前段。
[0064] 控制对象450被设为包含从马达驱动器21到头IC22的框。并且,控制对象450输出的读取信息向CPU41输入。
[0065] CPU41内的位置误差运算部421将基于读取信息中所包含的伺服信息的运算结果即位置误差信息向自适应滤波器211输出。具体地说,位置误差运算部421将表示头2的目标位置与头2的实际位置的差的值作为位置误差信息向自适应滤波器211输出,所述头2的目标位置通过基于来自主机装置100的要求的目标位置信息表示,所述头2的实际位置通过从伺服信息检测出的位置信息表示。
[0066] 如图4所示,自适应滤波器211包括第1加法器401、第1运算器402、第1延迟器403、第2延迟器404、第6运算器405、第2运算器406、第5运算器407、第3运算器408、第2加法器409、第1乘法器410、第4运算器411、积分器412和系数处理部413,基于位置误差信息,进行推定频率的滤波处理。
[0067] 本实施方式的自适应滤波器211设为在执行头2的位置控制时在根据由头2读出的伺服信息生成的位置误差信息中包含分别所基于的分母系数与分子系数的高次自适应数字滤波器。
[0068] 在本实施方式中,对于使用2次IIR型自适应数字滤波器作为使预定的传递函数G(z)进行自适应的自适应滤波器211的例子进行了说明,但并不限制于2次,只要是高次即可。
[0069] 本实施方式的自适应滤波器211根据最优化算法使传递函数G(z)进行自适应。传递函数G(z)通过以下的式(2)表示。
[0070] G(z)={(P×z2)+(Q×z)+R}/{z2+(E×z)+F}…式(2)
[0071] 滤波器系数P、Q、R、E、F是基于推定频率、陷波深度以及陷波宽度设定的系数,被设为每当对推定频率进行推定时被调整的系数,所述推定频率成为使自适应滤波器211衰减的对象。
[0072] 即,本实施方式被设为将自适应滤波器211作为自适应陷波滤波器使用的例子。例如,存在在以基于来自外部的影响的振动频率振动的环境中使用HDD10的情况。然而,使HDD10振动的振动频率根据时间和/或场所而不同。因此,优选的是,使得除去因外部振动而产生的振动成分的频率范围变宽。因此,在本实施方式中,通过将自适应滤波器211作为自适应陷波滤波器使用,能够使施加于HDD10的外部振动的频率成分衰减。由此,能够降低头2的位置误差。
[0073] 系数处理部413通过自适应滤波器211,基于外部振动与所推定的推定频率来调整滤波器系数P、Q、R、E、F。进而,在本实施方式中,每当对推定频率进行推定时都对包含于传递函数G(z)的全部的滤波器系数P、Q、R、E、F进行调整。对于具体的调整方法,在后面叙述。
[0074] 本实施方式的第1加法器401输出从传递函数G(z)导出的分母系数y。
[0075] 即,第1加法器401将位置误差信息Pes_n、在通过分母系数y的一阶滞后得到的一阶滞后值y’上乘以滤波器系数E而得到的值(E×y’)和在通过分母系数y的二阶滞后得到的二阶滞后值y”上乘以滤波器系数F而得到的值(F×y”)相加,由此生成分母系数y。
[0076] 详细地说,第1延迟器403输出作为分母系数y的一阶滞后的一阶滞后值y’。第2延迟器404输出作为一阶滞后值y’的一阶滞后、换言之分母系数y的二阶滞后的二阶滞后值y”。
[0077] 第6运算器405在一阶滞后值y’上乘以滤波器系数E,向第1加法器401输出。滤波器系数E通过系数处理部413进行调整。
[0078] 第2运算器406在二阶滞后值y”上乘以滤波器系数F,向第1加法器401输出。滤波器系数F通过系数处理部413进行调整。
[0079] 另外,本实施方式的第2加法器409输出从传递函数G(z)导出的分子系数Out_n。
[0080] 即,第2加法器409将在分母系数y上乘以滤波器系数P而得到的值(P×y)、在通过分母系数y的一阶滞后得到的一阶滞后值y’上乘以滤波器系数Q而得到的值(Q×y’)和在通过分母系数y的二阶滞后得到的二阶滞后值y”上乘以滤波器系数R而得到的值(R×y”)相加,由此生成分子系数Out_n。
[0081] 详细地说,第1运算器402在分母系数y上乘以滤波器系数P,向第2加法器409输出。滤波器系数P通过系数处理部413调整。
[0082] 第5运算器407在一阶滞后值y’上乘以滤波器系数Q,向第2加法器409输出。滤波器系数Q通过系数处理部413调整。
[0083] 第3运算器408在二阶滞后值y”上乘以滤波器系数R,向第2加法器409输出。滤波器系数R通过系数处理部413调整。
[0084] 另外,本实施方式的积分器412输出推定频率w。推定频率w基于与时间的经过一起分别变化的位置误差信息Pes_n以及分母系数y而生成。
[0085] 推定频率w设为作为使HDD10振动的外部振动而推定的推定频率。
[0086] 本实施方式的积分器412对在使位置误差信息Pes_n与分母系数y相乘而生成的值上乘以系数K而得的值进行累计,由此生成推定频率w。即,积分器412将在1个采样前的推定频率w’上加上K·Pes_n·y而生成的值设为推定频率w。
[0087] 详细地说,第1乘法器410在位置误差信息Pes_n上乘以分母系数y。然后,第4运算器411在通过第1乘法器410的乘法生成的值上乘以系数K,生成要累计于1个采样前的推定频率w’的累计值K·Pes_n·y。另外,对系数K设定与实施方式相应的值。
[0088] 系数处理部413基于从积分器412输出的推定频率w和系数存储部221,导出滤波器系数P、Q、R、E、F。具体地说,系数处理部413参照被存储于系数存储部221的每个滤波器系数的二次函数的系数,将所输入的推定频率w代入每个滤波器系数的二次函数,计算滤波器系数P、Q、R、E、F。例如,滤波器系数P可从上述的式(1)计算。另外,系数P0、P1、P2可从系数存储部221读出。其他的滤波器系数Q、R、E、F也可同样计算。
[0089] 然后,系数处理部413将滤波器系数P向第1运算器402输出,将滤波器系数Q向第5运算器407输出,将滤波器系数R向第3运算器408输出,将滤波器系数E向第6运算器405输出,将滤波器系数F向第2运算器406输出。由此,滤波器系数P、Q、R、E、F根据本次推定的推定频率w而进行调整。这样,本实施方式根据推定频率w,调整在接下来的滤波处理中使用的滤波器系数P、Q、R、E、F。由此,能够提高作为外部振动而推定的推定频率的滤波处理的精度。
[0090] 接下来,对设定于本实施方式的HDD10的滤波器系数的计算处理进行说明。图5是表示本实施方式中的信息处理装置进行的上述的处理的步骤的流程图。另外,信息处理装置为能够执行图5所示的处理的装置即可,例如也可以是主机装置100。另外,信息处理装置作为用于进行以下的处理的程序,可以使用任意的程序,例如可考虑使用矩阵实验室(MATrix LABoratory:MATLAB,注册商标)。
[0091] 首先,信息处理装置接受陷波深度NG、陷波宽度NQ、采样周期T的输入(S501)。为了接受设定,也可以使用(1)~(3)所示的命令句。
[0092] (1)NG=input(‘深度[Hz]:’)
[0093] (2)NQ=input(‘宽度:’)
[0094] (3)T=input(‘采样周期[sec]:’)
[0095] 接下来,信息处理装置读入设计频率FR(1、…、m)(S502)。设计频率FR(1、…、m)设为通过以下的式(3)表示的矩阵。另外,在式(3)中,设为预先确定的设计频率FR0、FR1、FR2、…、FRm。预先确定的设计频率FR0、FR1、FR2、…、FRm,在例如料想作为对于HDD10的外部振动的频带中,设为以预定的频率间隔设定的频率。
[0096] 设计频率FR(1、…、m)={FR0、FR1、FR2、…、FRm}…式(3)
[0097] 接下来,信息处理装置以‘1’对计数器变量nnum进行初始化(S503)。
[0098] 然后,信息处理装置根据基于计数器变量nnum的设计频率FR(nnum)、陷波深度NG、陷波宽度NQ,计算连续时间的滤波器(滤波器由分母系数向量n、分子系数向量d构成)(S504)。
[0099] 为了生成连续时间的滤波器系数,也可以使用(4)~(8)所示的命令句。另外,设运算用频率为fr、第1变量为k1、第2变量为k2、圆周率为pi。
[0100] (4)fr=FR(nnum)
[0101] (5)k1=NQ
[0102] (6)k2=k1×10^(NG/20)
[0103] (7)n=[1,2×k1×2×pi×fr,(2×pi×fr)^2]
[0104] (8)d=[1,2×k2×2×pi×fr,(2×pi×fr)^2]
[0105] 然后,信息处理装置使用采样周期T,从连续时间的滤波器(包含分母系数向量n以及分子系数向量d),进行模型变换为离散时间的滤波器(S505)。为了进行模型变换,也可以使用由(9)表示的命令句。在(9)所示的命令句中,设为在模型变换中使用命令“c2dm”的例子。另外,在离散模型中,将分母系数的向量设为nd,将分子系数的向量设为dd。
[0106] (9)[nd,dd]=c2dm(n,d,T)
[0107] 然后,信息处理装置从离散时间的滤波器提取滤波器系数(P(nnum)、Q(nnumm)、R(nnum)、E(nnum)、F(nnum))(S506)。为了提取滤波器系数(P(nnum)、Q(nnum)、R(nnum)、E(nnum)、F(nnum)),也可以使用(10)~(14)所示的命令句。另外,向量nd(数字k)表示向量nd的第k个要素。
[0108] (10)P(nnum)=nd(1)
[0109] (11)Q(nnum)=nd(2)
[0110] (12)R(nnum)=nd(3)
[0111] (13)E(nnum)=-dd(2)
[0112] (14)F(nnum)=-dd(3)
[0113] 信息处理装置计算推定频率w(nnum)(S507)。为了计算推定频率w(nnum),也可以使用(15)所示的命令句。
[0114] (15)w(nnum)=-2×cos(2×pi×fr×T)
[0115] 接下来,信息处理装置进行在计数器变量nnum上加上‘1’的处理(nnum=nnum+1)(S508)。
[0116] 信息处理装置判定计数器变量nnum是否比设计频率的数m大(nnum>m?)(S509)。在判定为计数器变量nnum为设计频率的数m以下的情况下(S509:否),再次从S504进行处理。
[0117] 另一方面,在判定为计数器变量nnum比设计频率的数m大的情况下(S509:是),信息处理装置对每个滤波器系数(P、Q、R、E、F),从推定频率w导出用于计算滤波器系数的二次函数(S510)。
[0118] 例如,本实施方式的信息处理装置适用最小二乘法,导出使17个(w(nnum)、P(nnum))(nnum=1、…、m)近似的二次函数作为用于计算滤波器系数P的二次函数。
[0119] 同样,信息处理装置从17个(w(nnum)、Q(nnum))(nnum=1、…、m),导出计算滤波器系数Q的二次函数,从17个(w(nnum)、R(nnum))(nnum=1、…、m),导出计算滤波器系数R的二次函数,从17个(w(nnum)、E(nnum))(nnum=1、…、m),导出计算滤波器系数E的二次函数,从17个(w(nnum)、F(nnum))(nnum=1、…、m),导出计算滤波器系数F的二次函数。
[0120] 然后,信息处理装置将对每个滤波器系数(P、Q、R、E、F)导出的二次函数的系数设定于HDD10的NVRAM23的系数存储部221(S511)。例如,在作为用于计算滤波器系数P的二次函数、导出P(w)=(P2×w2)+(P1×w)+P0的情况下,系数P2、P1、P0被设定于系数存储部221。其他的滤波器系数(Q、R、E、F)也同样,因而省略说明。
[0121] 由此,HDD10的自适应滤波器211能够根据推定频率w调整滤波器系数P、Q、R、E、F。因此,能够提高与实施方式相应的自适应滤波器的精度。
[0122] 接下来,对本实施方式的HDD10的自适应滤波器211进行的处理进行说明。图6是表示本实施方式所涉及的自适应滤波器211中的上述的处理的步骤的流程图。
[0123] 首先,系数处理部413从系数存储部221读入用于计算滤波器系数P、Q、R、E、F的二次函数的系数(S601)。由此,能够对每个滤波器系数P、Q、R、E、F导出用于计算滤波器系数的二次函数。
[0124] 接下来,系数处理部413设定推定频率的初始值(S602)。推定频率的初始值可以是任意的值,例如也可以是上述的FR0、FR1、FR2、…、FRm中任意一个或‘0’。
[0125] 然后,系数处理部413通过将推定频率代入到对每个滤波器系数P、Q、R、E、F导出的二次函数,计算滤波器系数P、Q、R、E、F(S603)。第一次使用在S602中设定的推定频率的初始值,第二次以后使用在S606中计算的推定频率。然后,在S603中计算的滤波器系数P、Q、R、E、F在S604~S605中使用。换而言之,系数处理部413基于在上次的滤波处理中通过S606计算的推定频率来调整滤波器系数P、Q、R、E、F。然后,调整后的滤波器系数P、Q、R、E、F在接下来的滤波处理中使用。
[0126] 然后,自适应滤波器211的第1加法器401等计算分母系数y(S604)。以下示出计算分母系数y的式(4)。另外,y’设为分母系数的上次的值,y”设为分母系数的上上次的值。另外,在第一次的S604的情况下,y’、y”设定有初始值。
[0127] y=Pes_n+(E×y’)+(F×y”)…式(4)
[0128] 自适应滤波器211的第2加法器409等计算分子系数Out_n(S605)。下面表示计算分子系数Out_n的式(5)。
[0129] Out_n=(P×y)+(Q×y’)+(R×y”)…式(5)
[0130] 自适应滤波器211的积分器412等计算推定频率w(S606)。以下示出计算推定频率w的式(6)。w’设为推定频率的上次的值。
[0131] w=w’+(K×Pes_n×y’)…式(6)
[0132] 然后,第1延迟器403以及第2延迟器404基于从第1加法器401输出的分母系数y,更新自适应滤波器211内的系数(S607)。在更新中使用式(7)、式(8)。
[0133] y”=y’…式(7)
[0134] y’=y…式(8)
[0135] 在图6所示的处理中,在从RWC31输入了位置信息的情况下,CPU41基于新输入的位置信息计算位置误差信息。所计算出的位置误差信息在S604的式(4)中使用。通过反复进行这样的处理,能够实现位置误差的修正。
[0136] 图7以及图8是例示以往使用的IIR滤波器的特性的图。以往的IIR滤波器设为滤波器系数P、Q、R、E、F中的几个滤波器系数为固定值的情况。而且,固定值的滤波器系数设为基于10kHz附近的设计频率而确定。
[0137] 图7表示上述的17个设计频率(FR0、FR1、FR2、…、FRm)的每一个的增益[dB],图8表示上述的17个设计频率(FR0、FR1、FR2、…、FRm)的每一个的相位[deg]。
[0138] 在图7以及图8所示的例子中,10kHz附近的设计频率中,增益以及相位变为适当的值。然而,随着设计频率变小,增益以及相位也会不断减少,所以能够确认滤波特性歪斜。
[0139] 图9以及图10是例示本实施方式所涉及的自适应滤波器211的IIR滤波器的特性的图。本实施方式的自适应滤波器211的IIR滤波器的滤波器系数P、Q、R、E、F都基于推定频率而调整。
[0140] 图9表示上述的17个设计频率(FR0、FR1、FR2、…、FRm)的每一个的增益[dB],图10表示上述的17个设计频率(FR0、FR1、FR2、…、FRm)的每一个的相位[deg]。
[0141] 在图9以及图10所示的例子中,设计频率(FR0、FR1、FR2、…、FRm)的任意一个的增益以及相位都变为适当的值。换而言之,能够确认至少在通过设计频率(FR0、FR1、FR2、…、FRm)表示的2kHz~10kHz的较宽的范围内灵敏度特性得到改善。
[0142] 在本实施方式中,通过根据推定频率来调整滤波器系数P、Q、R、E、F全部,变为适当的增益以及相位。由此能够确认本实施方式的自适应滤波器211的滤波特性未产生歪斜。
[0143] 图11是表示本实施方式所涉及的自适应滤波器211的灵敏度的图。图11所示的直线1101表示使用了本实施方式的自适应滤波器211的情况下的灵敏度函数。虚线1102表示未使用本实施方式的自适应滤波器211的情况下的灵敏度函数。
[0144] 在直线1101所示的、使用了自适应滤波器211的情况下的灵敏度函数与虚线1102所示的没有使用自适应滤波器211的情况下的灵敏度函数中,在频率2kHz~10kHz之间产生了5dB左右的差异。这样,在使用了本实施方式的自适应滤波器211的情况下,增益比不使用自适应滤波器211的情况下提高,能够实现更适当的滤波处理。由此,本实施方式的自适应滤波器211与以往的自适应滤波器相比,能够确认精度得以提高。
[0145] 在本实施方式中,对进行头2的位置控制的例子进行了说明。然而,本实施方式并不限制于头2的位置控制,只要是进行存在来自外部的振动频率的情况下的位置控制,便能够适用。例如,也可以用于机器人的臂等的位置控制。
[0146] 对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不旨在限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他的各种方式实施,在不脱离发明的宗旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和/或其变形包含于发明的范围和/或宗旨,并且包含于权利要求书所记载的发明及其均等的范围。