專利名稱：為磁盤驅(qū)動器中的磁頭提供主軸電動機控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)明名稱為用于功率放大器偏置歸零(METHODAND SYSTEM FOR POWER AMPLIFIER OFFSET NULLIGNG)、且轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的共同待決美國專利序號no.09/300,652。
本發(fā)明涉及磁盤驅(qū)動器的主軸電動機，更具體地說，涉及一種用于裝載在磁盤驅(qū)動器中的磁頭的主軸電動機控制器。
數(shù)字數(shù)據(jù)存儲按常規(guī)利用帶有旋轉(zhuǎn)硬盤的磁盤驅(qū)動器。技術(shù)改進一直試圖增大存儲容量和磁盤驅(qū)動器的準確度，同時減小重量和功率消耗。就改進而論，更強調(diào)精確控制旋轉(zhuǎn)磁盤的速度。通常，通過對主軸電動機施加穩(wěn)態(tài)電流，借助于標準控制或伺服環(huán)路形式的一些有關(guān)反饋校正，努力把驅(qū)動器的主軸電動機速度保持為恒定速度。


圖1表示一種傳統(tǒng)主軸速度控制環(huán)路。如圖所示，一個通常為硬件形式的比例積分數(shù)字控制器10把一個控制輸出信號發(fā)送到一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)12。D/A 12把控制信號轉(zhuǎn)換成模擬形式，以便輸入到一個利用該信號來調(diào)節(jié)主軸電動機16的速度的電動機預(yù)驅(qū)動器14中。從電動機預(yù)驅(qū)動器14發(fā)送主軸電動機16的速度，作為由一個數(shù)字計數(shù)器18計數(shù)以確定脈沖頻率的轉(zhuǎn)速計脈沖，該頻率提供在脈沖之間周期的測量以估計主軸電動機16的速度。然后把該測量速度信號從具有恒定周期的一個輸入基準信號上減去，以提供速度誤差信號。把該速度誤差信號用作數(shù)字控制器10中的反饋，以調(diào)節(jié)與對于主軸電動機16的希望恒定速度成比例的主軸電動機速度。
在現(xiàn)代磁盤驅(qū)動器中的一個問題是，在驅(qū)動器的磁頭與當磁盤以高速旋轉(zhuǎn)時繞磁盤循環(huán)的空氣之間的相互作用產(chǎn)生的拖動力。一些系統(tǒng)，如在美國專利5,473,230和5,592,345中描述的那些，試圖克服在磁頭定位期間的拖動力。然而，這些系統(tǒng)基于根據(jù)其上定位磁頭的磁盤的位置或區(qū)對其補償。盡管看上去在磁頭定位期間補償拖動，但一個問題在裝載磁頭的瞬時仍然存在，因為主軸電動機上的拖動轉(zhuǎn)矩增大，這會使電動機減速。在帶有多個母板和多個磁頭的高速驅(qū)動器中，這種減速能大得足以使電動機減慢到在其正常操作容許范圍之外的速度。而且，速度控制器對意外負載變化的響應(yīng)也導致主軸速度返回可接收值的延遲。延遲使在電動機速度恢復(fù)的同時完成加載過程所需的時間增長，并且能減慢在系統(tǒng)啟動或誤差恢復(fù)期間對數(shù)據(jù)的初始存取。
因而，需要的是一種在磁頭加載過程期間把主軸電動機速度控制到規(guī)定容許范圍內(nèi)的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明滿足這樣一種需要。
描述在磁盤驅(qū)動器中在磁頭加載期間用來控制主軸電動機速度的方法和系統(tǒng)。諸方面包括輸入一個時間變化基準速度分布信號、和選擇一個控制主軸電動機速度的控制器。進一步包括的是，足以預(yù)先補償在磁頭加載事件期間的拖動力且把主軸電動機保持在操作容許范圍內(nèi)的前饋控制信號。
通過本發(fā)明，在磁盤驅(qū)動器中從一個斜臺位置裝載磁頭期間拖動效應(yīng)的預(yù)先補償，減小了在達到適當主軸速度時通過伺服控制環(huán)路的延遲的潛力。聯(lián)系如下詳細描述和附圖，將更充分地理解本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點。
圖1表明用來控制主軸電動機速度的傳統(tǒng)主軸速度控制環(huán)路的圖。
圖2表明在磁頭裝載過程中涉及的包括一個斜臺的磁盤驅(qū)動器元件的俯視圖。
圖3表明按照本發(fā)明在磁頭裝載事件期間用來控制主軸電動機的主軸電動機控制環(huán)路的圖。
本發(fā)明涉及在磁頭裝載事件期間的主軸電動機控制。呈現(xiàn)如下描述以使熟悉本技領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能實施和使用本發(fā)明，并且在專利申請和其權(quán)利要求的上下文中提供如下描述。對于這里描述的最佳實施例和一般原理和特征的各種改進，對于熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員將是顯而易見的。因而，不打算把本發(fā)明限于表示的實施例，而是符合與這里描述的原理和特征一致的最廣范圍。
本發(fā)明提供一種在磁頭裝載過程期間把主軸電動機速度控制到規(guī)定容許或速度分布范圍內(nèi)的系統(tǒng)和方法?，F(xiàn)在參照圖2，表明在磁頭裝載過程中涉及的驅(qū)動器中的機械元件的俯視圖的基本圖。包括在元件中的是安裝到由一個主軸電動機(未表示)驅(qū)動的一根主軸22上的一組磁盤20。在致動器24(即，保持讀/寫磁頭的臂)借助于音圈電動機(VCM)26行進超過磁盤的外徑以把磁頭停放在磁盤組22外時，一個斜臺型加載/卸載機構(gòu)用來從每個磁盤表面上舉起磁頭。在每磁頭/懸掛組件端部處是嚙合一個斜臺29的一個舉升片28，即在磁盤外徑處定位的一個傾斜凸輪表面。在磁頭加載事件期間，磁頭從斜臺29運動到磁盤20上。
在裝載磁頭的瞬間，主軸電動機上的拖動轉(zhuǎn)矩增大。本發(fā)明提供一種把主軸電動機控制耦合到磁頭裝載過程上的裝置，從而保持電動機的更精確控制。這減小了在磁頭裝載過程期間電動機達到或保持其操作容許范圍所需的時間，并且減小完成磁頭裝載過程所需的總時間。
按照本發(fā)明，提供一個前饋控制器，用來在磁頭裝載事件期間把一個前饋控制信號施加到主軸電動機上。圖3表明按照改進圖1中所示先有技術(shù)環(huán)路的本發(fā)明的一種主軸速度控制環(huán)路。如圖所示，控制環(huán)路包括一個前饋控制器30。最好，前饋控制器30以硬件的形式提供，如由熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員公知的那樣。由于能確定在磁頭裝載操作期間的拖動變化，所以能使用期望的拖動變化，以把適當控制施加到主軸電動機16上而預(yù)先補償拖動變化。當然，對于一種具體的伺服機械系統(tǒng)發(fā)生的特定變化，調(diào)節(jié)期望的拖動變化。前饋控制器30最好提供一個前饋控制信號，該信號預(yù)先補償期望的拖動變化，并且與來自控制器32的控制器輸出信號相結(jié)合，以產(chǎn)生由D/A 12為電動機預(yù)驅(qū)動器14轉(zhuǎn)換的控制輸出信號。當識別到磁頭裝載事件出現(xiàn)時，前饋控制信號的施加發(fā)生，該事件在系統(tǒng)中由一個加載/卸載控制單元34向前饋控制器30發(fā)信號。
除前饋控制器30之外，本發(fā)明利用一個數(shù)字基準速度分布信號，以便用來確定在主軸速度控制環(huán)路中的速度誤差。就基準速度分布的使用而論，裝載事件不是僅看作拖動的階躍變化，而是看作希望速度的更實際變化。因此速度分布提供一個在整個時間或在事件期間，例如在磁頭裝載期間，改變目標速度的輸入基準電壓信號，以便考慮磁頭負載、前饋、及希望終端速度的影響。與此相反，先有技術(shù)的技術(shù)僅根據(jù)恒定基準信號輸入來修正希望速度，而不考慮裝載和前饋的影響。查閱表是一種提供用作基準速度分布的信息的適當方法，其中通過機器狀態(tài)的證實，即在驅(qū)動器的主處理器中，響應(yīng)事件識別確定訪問該表以改變基準分布的次數(shù)，如由熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員公知的那樣。
而且，盡管控制器32在圖3中表示成單個元件，但按照本發(fā)明也可以使用分立的控制器邏輯電路，以提供一個用于磁頭裝載的控制器和一個用于正常讀和寫活動的控制器，即標準比例積分控制器。通過使用兩個控制器，響應(yīng)由機器狀態(tài)指示的磁頭裝載事件發(fā)生，單獨通過適當控制器的選擇，對于每種情況能優(yōu)化電動機性能。由于對于正常讀和寫的速度調(diào)節(jié)要求常常不同于磁頭裝載，所以多于一個控制器的使用提供超過這樣一種系統(tǒng)的優(yōu)點，該系統(tǒng)使用一個僅考慮讀和寫而不考慮磁頭裝載的單個電動機控制環(huán)路，如在本發(fā)明中通過前饋信號實現(xiàn)的那樣。
盡管按照所示的實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但熟悉本技術(shù)的普通人員將容易地認識到可以有對于實施例的變更，并且這些變更在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因而，由熟悉本技術(shù)的普通人員能進行多種改進，而不脫離所附權(quán)利要求書的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種在磁盤驅(qū)動器中用來在磁頭裝載期間控制主軸電動機速度的計算機可讀介質(zhì)組合程序指令，包括輸入一個時間變化基準速度分布信號；選擇一個控制主軸電動機速度的控制器；及前饋控制信號，足以預(yù)先補償在磁頭裝載事件期間的拖動并且把主軸電動機速度保持在操作容許的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇一個控制器進一步包括選擇一個在磁頭裝載事件期間使用的第一控制器和選擇一個在正常讀和寫活動期間使用的第二控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中輸入一個時間變化基準速度分布，提供一個考慮磁頭裝載、前饋、及主軸電動機的希望終端速度的速度基準信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括提供一個查閱表作為時間變化基準速度分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括通過一個加載/卸載控制單元辨別磁頭裝載事件的開始。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中前饋通過硬件實現(xiàn)。
7.一種在磁盤驅(qū)動器中用來在磁頭裝載期間調(diào)節(jié)主軸電動機速度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個主軸電動機預(yù)驅(qū)動器，用來驅(qū)動一個主軸電動機；一個加載/卸載控制單元，用來控制磁頭的加載/卸載；及一個前饋控制器，用來通過加載/卸載控制單元接收指示加載事件的一個信號、和用來把一個前饋信號提供給預(yù)先補償在加載事件期間在主軸電動機中的拖動的主軸電動機預(yù)驅(qū)動器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進一步包括耦合到加載/卸載控制單元上且由其加載/卸載磁頭的一個斜臺。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進一步包括至少一個響應(yīng)一個確定的誤差信號和前饋信號用來調(diào)節(jié)主軸電動機速度的控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中至少一個控制器基于一個輸入基準速度信號進一步調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中輸入基準速度信號隨時間變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中前饋控制器包括在磁盤驅(qū)動器中的硬件。
13.一種用來在磁頭裝載事件期間用來提供主軸電動機控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個斜臺；一個裝載到斜臺上/或從斜臺裝載的磁頭；至少一個由磁頭讀/寫的磁盤；一個用來旋轉(zhuǎn)磁盤的主軸電動機；至少一個用來控制主軸電動機速度的控制器，該至少一個控制器在磁頭裝載事件期間根據(jù)一個時間變化數(shù)字基準速度分布信號和一個前饋控制信號調(diào)節(jié)主軸電動機速度；及一個前饋控制器，用來在磁頭裝載事件期間提供前饋控制信號，以預(yù)先補償在磁頭裝載事件期間的期望拖動變化，其中保持對于主軸電動機的操作容許范圍，并且減小完成磁頭裝載事件所需的整個時間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進一步包括一個用來向前饋控制器發(fā)出磁頭裝載事件發(fā)生的信號的加載/卸載控制單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中前饋控制器和至少一個控制器作為系統(tǒng)中的硬件提供。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中至少一個控制器包括一個標準比例積分控制器。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進一步包括一個用于時間變化數(shù)字基準速度分布信號的查閱表。
全文摘要
描述了在磁盤驅(qū)動器中用來在磁頭裝載期間控制主軸電動機速度的方法和系統(tǒng)方面。諸方面包括輸入一個時間變化基準速度分布信號、和選擇一個控制主軸電動機速度的控制器。進一步包括的是,足以預(yù)先補償在磁頭裝載事件期間的拖動、且把主軸電動機速度保持在操作容許范圍內(nèi)的前饋控制信號。
文檔編號G11B21/02GK1271934SQ0010700
公開日2000年11月1日 申請日期2000年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月27日
發(fā)明者杰夫瑞·約瑟夫·杜貝可, 布萊恩·斯科特·洛萬, 路易斯·約瑟夫·塞拉洛, 余文瀚 申請人:國際商業(yè)機器公司