[发明专利]使用用于抑制旋转振动的前馈控制系统和方法的盘驱动器

说明书

技术领域

本发明总体涉及盘驱动器，更具体地说，涉及包括用于消除旋转振动效应的系统的磁记录盘驱动器。

背景技术

磁记录硬盘驱动器(HDD)使用致动器(一般是旋转音圈电机(rotaryvoice-coil-motor，VCM)型的致动器)来将读写头定位在记录盘的数据道上。盘驱动器具有从该读写头从数据道中读取的伺服定位信息中接收位置误差信号(PES)的伺服控制系统，并且产生VCM控制信号以在道上维持读写头并且将它们移动到所期望的道以读写数据。

盘驱动器在正常操作期间经历旋转振动和扰动力(disturbance force)。这些扰动由诸如VCM致动器的运动之类的内部原因产生，并且由诸如对支持盘驱动器的框架的冲击或者当将驱动器一同安装在盘阵列系统中时其他盘驱动器的运动之类的外部原因产生。

旋转振动(RV)消除是使用传感器(通常为加速度计)来检测旋转振动并且通过消除旋转振动导致的离道(off-track)运动来改进PES的方法。将RV传感器信号输入到前馈控制器，该控制器产生与到VCM致动器的控制信号相加的前馈补偿信号。以这种方式使用RV传感器和前馈补偿是公知的，如下列文献所述的那样：Jinzenji等人，“Acceleration Feedforward Control Against RotationalDisturbance in Hard Disk Drives”，IEEE Transactions on Magnetics，Vol.37，No.2，2001年3月，第888-893页；M.T.White等人，“Increased Disturbance Rejection inMagnetic Disk Drives by Acceleration Feedforward Control”，Proceeding of the 13^thTriennial IFAC World Congress，1996年6月30日-7月5日，San Francisco，CA，第489-494页。

RV消除性能依赖于到VCM致动器的RV传感器信号的增益和相位匹配的准确度。VCM增益，即其输出或者对控制信号输入的响应，不固定在其设计或者最佳值上，而是随着盘上的头的温度和位置两者变化。通常，VCM增益可能变化至多到离开其最佳值的大约20％。

用于RV消除的加速前馈控制的两种传统实现是模拟和数字式的。模拟实现使用模拟电路来产生与模拟VCM控制信号相加的模拟前馈补偿信号。因为没有相位延迟，所以模拟方法具有RV消除良好的优点。  然而，被设计来使得RV传感器增益与设计或者最佳VCM增益匹配的模拟电路不能针对关于VCM增益的变化进行调节。数字实现使用数字处理器来产生数字VCM控制信号，其需要模拟到数字转换和RV传感器信号的数字采样，因此其导致相位延迟。处理器可以实施数字滤波器来恢复相位延迟，但是相位超前(phase lead)滤波器增加高频增益，所以增益匹配在高频变得更差。

所需要的是使用用于RV消除的方法的盘驱动器，该方法使用模拟和数字实现两者的优点同时将它们的缺点最小化。

发明内容

本发明涉及带有用于旋转扰动的消除的混合模拟数字加速前馈控制系统和方法的盘驱动器。可以是单轴线性加速度计对的旋转振动(RV)传感器与模拟电路一同使用，以产生与来自伺服控制处理器的模拟致动器控制信号相加的模拟前馈信号。还将模拟前馈信号转换为数字前馈信号并且输入到伺服控制处理器。盘驱动器包括温度传感器和致动器增益值的查询表。当作为盘上的读写头的温度和/或位置的变化的结果，致动器增益偏离其设计或者最佳值时，处理器从查询表中检索适当的致动器增益值。处理器使用致动器增益值和数字前馈信号来计算经修改的前馈信号，其为数字前馈信号的分数。处理器还从伺服定位信息和反馈控制器计算反馈控制值。然后将经修改的前馈信号与反馈控制值相加，以产生数字致动器控制信号，将该信号转换为模拟致动器控制信号。因此，因为将整个模拟前馈信号与模拟致动器控制信号相加，所以最小化了相位延迟，但是还可以针对致动器增益中的变化进行某些调节。如果致动器增益在其设计或者最佳值上，即在致动器增益中没有变化，则所计算的经修改的前馈信号为零，所以不使用数字前馈信号。在这种情况下，只有模拟前馈信号正在作为加速度前馈控制工作，并且因为不存在RV传感器信号的模拟到数字转换和数字采样因此存在最小的相位延迟，从而获得最佳的振动消除性能。

为了更加完全地理解本发明的性质和优点，将结合附图参照下面说明。

附图说明