專利名稱：在嵌入式伺服磁盤驅(qū)動(dòng)器中寫入誤差補(bǔ)償表的壓縮和存儲(chǔ)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在磁盤驅(qū)動(dòng)器中的伺服系統(tǒng)。尤其，本發(fā)明涉及在伺服系統(tǒng)中誤差補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
磁盤驅(qū)動(dòng)器沿著在磁盤上形成的同心磁道讀取和寫入信息。為了在磁盤上定位特定磁道，通常磁盤驅(qū)動(dòng)器在磁盤上使用嵌入式伺服字段。由伺服子系統(tǒng)使用這些嵌入式字段以在特定磁道上放置磁頭。當(dāng)制造磁盤驅(qū)動(dòng)器時(shí)就把伺服字段寫在磁盤上，并且之后由磁盤驅(qū)動(dòng)器讀出以確定位置。
理想地，隨著磁道中心的磁頭沿著圍繞磁盤完全的圓形路徑移動(dòng)。然而，兩類誤差使磁頭不能沿著這個(gè)理想路徑。第一類誤差是在建立伺服字段期間引起的寫入誤差。因?yàn)橛糜诋a(chǎn)生伺服字段的寫入磁頭，由于來自磁頭在磁盤上飛行的空氣動(dòng)力，以及用于支撐磁頭的萬向支架的振動(dòng)，在寫入磁頭上的不可預(yù)測(cè)的壓力影響，不是一直沿著完全的圓形路徑，所以寫入誤差會(huì)發(fā)生。由于這些寫入誤差，完全地跟蹤由伺服寫入磁頭沿著的路徑的磁頭不會(huì)沿著圓形路徑。
第二類阻止圓形路徑的誤差已知為磁道跟蹤誤差。磁道跟蹤誤差起因是磁頭試圖沿著由伺服字段確定的路徑。磁道跟蹤誤差可能由產(chǎn)生寫入誤差的空氣動(dòng)力和振動(dòng)作用引起的。此外，磁道跟蹤誤差可能因?yàn)樗欧到y(tǒng)不能足夠快速響應(yīng)在由伺服字段確定的路徑中高頻變化而引起的。
寫入誤差經(jīng)常被稱作為可重復(fù)偏出(run out)誤差，因?yàn)槊看未蓬^經(jīng)過磁道使它們都會(huì)引起相同的誤差。當(dāng)磁道密度增加時(shí)，這些可重復(fù)偏出誤差開始限制磁道間距。特別地，由伺服字段產(chǎn)生的在理想磁道路徑和實(shí)際磁道路徑之間變化可以導(dǎo)致磁道干擾或擠壓臨近磁道。當(dāng)?shù)谝粚懭胝`差使磁頭在內(nèi)部磁道的理想圓形路徑之外，而第二寫入誤差使磁頭在外部磁道的理想圓形路徑之內(nèi)之時(shí)，這就會(huì)變得特別嚴(yán)重。為了避免磁道間距的限制，就使用補(bǔ)償可重復(fù)偏出誤差的系統(tǒng)。
一項(xiàng)可重復(fù)偏出誤差補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)有技術(shù)包括以補(bǔ)償表的形式把時(shí)域補(bǔ)償值存儲(chǔ)在磁盤驅(qū)動(dòng)器中的磁盤上。把這些補(bǔ)償值插入伺服回路中以補(bǔ)償可重復(fù)偏出誤差。通常，需要把每個(gè)伺服扇區(qū)的時(shí)域補(bǔ)償值存儲(chǔ)在補(bǔ)償表中。由于大量存儲(chǔ)的需求，需要把最終的大補(bǔ)償表存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器中的磁盤上。
本發(fā)明涉及這些和其他的問題，并提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的其他優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及使用整合到補(bǔ)償算法壓縮技術(shù)并把頻域補(bǔ)償值存儲(chǔ)在補(bǔ)償表中的可重復(fù)偏出誤差補(bǔ)償方案，由此針對(duì)以上提到的問題。
提供了一種補(bǔ)償磁盤驅(qū)動(dòng)器中可重復(fù)偏出誤差的方法和系統(tǒng)，其中首先確定在磁盤驅(qū)動(dòng)器中伺服回路的傳遞函數(shù)值。然后確定一部分磁盤驅(qū)動(dòng)器的可重復(fù)偏出序列。把變換應(yīng)用于可重復(fù)偏出值以得到頻域可重復(fù)偏出值。由各個(gè)傳遞函數(shù)值劃分每個(gè)頻域可重復(fù)偏出值以產(chǎn)生隨后要存儲(chǔ)的頻域補(bǔ)償值序列。把反向變換應(yīng)用于頻域補(bǔ)償值以得到時(shí)域補(bǔ)償值序列。把時(shí)域補(bǔ)償值序列插入伺服回路。
當(dāng)閱讀以下詳細(xì)描述以及審閱相關(guān)附圖時(shí)，表征本發(fā)明的這些和各種其他特點(diǎn)以及優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得明顯。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的磁頭-磁盤組件(HAD)的透視圖。
圖2是示出理想磁道和實(shí)際寫入磁道的磁盤部分頂視圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)伺服回路的框圖。
圖4是本發(fā)明伺服回路的框圖。
圖5是本發(fā)明非迭代實(shí)施例的流程圖。
圖6是本發(fā)明迭代實(shí)施例的流程圖。
說明性實(shí)施例詳述現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了根據(jù)本發(fā)明磁盤驅(qū)動(dòng)器磁頭磁盤組件(HAD)100透視圖。在不同圖中使用相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元件。HAD 100包括具有底座102和頂蓋(未示出)的外殼。HAD進(jìn)一步包括磁盤組106，它由磁盤夾108安裝在軸電動(dòng)機(jī)(未示出)上。磁盤組106包括多個(gè)獨(dú)立磁盤，安裝它們以圍繞主軸109共同旋轉(zhuǎn)。
每個(gè)磁盤表面具有安裝在HAD 100中的相關(guān)導(dǎo)塊110，并攜帶讀/寫磁頭以與磁盤表面進(jìn)行通信。在圖1所示的例子中，由懸臂112支撐導(dǎo)塊110，而由傳動(dòng)器116的磁道存取臂114支撐懸臂112。圖1所示的傳動(dòng)器是已知為旋轉(zhuǎn)線圈傳動(dòng)器類型的并包括由118所示的音圈電動(dòng)機(jī)(VCM)。也可以使用其他類型的傳動(dòng)器，比如線性傳動(dòng)器。
音圈電動(dòng)機(jī)118使傳動(dòng)器116與它所附帶的導(dǎo)塊116圍繞主軸120旋轉(zhuǎn)以沿著磁盤內(nèi)徑124和磁盤外徑126之間的路徑122在期望的數(shù)據(jù)磁道上定位導(dǎo)塊110。音圈電動(dòng)機(jī)118根據(jù)定位信息在內(nèi)部電路128中閉環(huán)伺服控制器控制下操作，該信息存儲(chǔ)在專用伺服字段的一個(gè)或多個(gè)磁盤表面上。伺服字段可與在每個(gè)磁盤表面上的數(shù)據(jù)扇區(qū)交叉，或者可以定位在專用于存儲(chǔ)伺服信息的單個(gè)磁盤上。當(dāng)導(dǎo)塊110通過伺服字段時(shí)，讀/寫磁頭產(chǎn)生識(shí)別相對(duì)期望磁道中心線的磁頭位置的復(fù)讀信號(hào)。根據(jù)這個(gè)位置，傳動(dòng)器116移動(dòng)懸臂112以調(diào)節(jié)磁頭的位置，使它朝著期望位置移動(dòng)。一旦適當(dāng)定位了轉(zhuǎn)換磁頭，伺服控制器128就執(zhí)行讀或?qū)懙牟僮鳌?br> 現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出了具有理想完美的圓形磁道202和實(shí)際磁道204的磁盤區(qū)段200的頂視圖。區(qū)段200包括多個(gè)徑向伸展的伺服字段，比如伺服字段206和208。伺服字段包括識(shí)別沿著磁盤區(qū)段200的實(shí)際磁道204的位置的伺服信息。
離開圓形磁道202磁頭位置的任何變化都稱為位置誤差。不是沿著圓形磁道202的磁道204的位置產(chǎn)生寫入可重復(fù)偏出位置誤差。如果每次在磁盤上磁頭通過特定圓周位置就發(fā)生相同的誤差，就把位置誤差看作可重復(fù)偏出誤差。因?yàn)槊看未蓬^沿著定義磁道204的伺服字段，磁道204產(chǎn)生可重復(fù)偏出誤差，它就產(chǎn)生有關(guān)理想磁道202的相同位置誤差。
在本發(fā)明中，試圖寫入或讀取磁道204的磁頭就不會(huì)沿著磁道204，而會(huì)更靠近完美圓形磁道202。這可以使用防止伺服系統(tǒng)跟蹤由磁道204非規(guī)則形狀產(chǎn)生的可重復(fù)偏出誤差來完成。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了現(xiàn)有技術(shù)伺服回路300的框圖。伺服回路包括具有增益“K”的伺服控制器102、具有增益“P”的磁盤驅(qū)動(dòng)器304。伺服控制器302是圖1的內(nèi)部電路128內(nèi)的伺服控制電路。磁盤驅(qū)動(dòng)器304包括傳動(dòng)器組件116、音圈電動(dòng)機(jī)118、磁道存取臂114、懸臂112和導(dǎo)塊110以及圖1中的所有。
伺服控制器302產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)磁盤驅(qū)動(dòng)器304的音圈電動(dòng)機(jī)的控制電流306。作為響應(yīng)，磁盤驅(qū)動(dòng)器304產(chǎn)生磁頭運(yùn)動(dòng)308。在圖3中，寫入誤差dW表示為分離的輸入信號(hào)310，即使寫入誤差另外隱含地出現(xiàn)在磁頭運(yùn)動(dòng)308中。把寫入誤差310從磁頭運(yùn)動(dòng)308分離為本發(fā)明提供了較好的理解。此外，分離了伺服系統(tǒng)中的噪聲并表示為噪聲312，它被加到磁頭運(yùn)動(dòng)中。磁頭運(yùn)動(dòng)308、寫入誤差310以及噪聲312的總和產(chǎn)生了磁頭的伺服測(cè)量信號(hào)316。從參考信號(hào)318(它是由內(nèi)部電路128根據(jù)磁頭的期望位置產(chǎn)生)中減去伺服測(cè)量信號(hào)316。從參考信號(hào)318減去磁頭測(cè)量316產(chǎn)生了位置誤差信號(hào)320，它是到伺服控制器302的輸入。
圖3的伺服回路具有閉環(huán)響應(yīng)，它是這樣計(jì)算的y=PK1+PK(r-n-dw)]]>等式1其中“y”是磁頭運(yùn)動(dòng)308，“P”是磁盤驅(qū)動(dòng)器304的增益，“K”是伺服控制302的增益，“r”是參考信號(hào)318，“n”是噪聲信號(hào)312，而“dw”是寫入誤差。
從等式1中很清楚，現(xiàn)有技術(shù)的伺服回路中磁頭響應(yīng)于寫入誤差運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)不是期望的，因?yàn)樗汛蓬^置于理想圓形磁道路徑之外。此外，由于傳遞函數(shù)PK/(1+PK)是頻率相關(guān)的，所以傳遞函數(shù)在某些頻率經(jīng)歷峰值。這個(gè)峰值導(dǎo)致更大的位置誤差，因?yàn)樗谀承╊l率放大了寫入誤差。
圖3的閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的一種另選描述是PES=11+PK(r-n-dw)]]>等式2其中PES是圖3的位置誤差信號(hào)320。使用等式2，可以通過忽略參考信號(hào)318以及噪聲信號(hào)312并且僅使用由可重復(fù)偏出誤差引起的位置誤差信號(hào)部分來產(chǎn)生dw的估計(jì)。這個(gè)結(jié)果是dw=R1(1+PK)]]>等式3其中R是等式13中所定義的位置誤差信號(hào)320的可重復(fù)偏出部分。
為了消除由寫入誤差產(chǎn)生的不希望的磁頭運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明把補(bǔ)償信號(hào)加入現(xiàn)有技術(shù)的伺服回路。這個(gè)附加信號(hào)在本發(fā)明的伺服回路400(圖4中示出)中示出。在圖4中，與圖3中相同的元件使用相同的標(biāo)號(hào)。加入伺服回路的補(bǔ)償信號(hào)是補(bǔ)償信號(hào)402，它由補(bǔ)償電路404產(chǎn)生。在圖4中，在寫入誤差310和磁頭運(yùn)動(dòng)的累加之后插入補(bǔ)償信號(hào)402。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)理解可以在伺服回路中的其他位置加入補(bǔ)償信號(hào)。
隨著加入補(bǔ)償信號(hào)402，伺服回路400的閉環(huán)響應(yīng)表示為y=PK1+PK(r-n-dw-dc)]]>等式4其中dc是補(bǔ)償信號(hào)402。從等式4中，如果補(bǔ)償信號(hào)等于負(fù)的寫入誤差，那么補(bǔ)償信號(hào)dc消除寫入誤差dw的作用就明顯了。使用以上等式3和4，需要消除寫入誤差dw的影響的補(bǔ)償信號(hào)dc的估計(jì)示為dc=R1(1+PK)]]>等式5其中R是位置誤差測(cè)量的可重復(fù)偏出分量。
對(duì)于頻率，等式5可以描述為dc(jω)=R(jω)1(1+PK)(jω)]]>等式6插入本發(fā)明的伺服回路的補(bǔ)償信號(hào)是時(shí)域信號(hào)。較佳地，使用由等式6中示出的頻域關(guān)系的修正形式產(chǎn)生的所存儲(chǔ)的頻域補(bǔ)償值確定這個(gè)時(shí)域信號(hào)。當(dāng)伺服系統(tǒng)尋找特定磁道時(shí)，讀取所存儲(chǔ)的頻域補(bǔ)償值并把它們變換到時(shí)域補(bǔ)償信號(hào)。
如果磁盤200在每條磁道上具有N個(gè)伺服扇區(qū)(206、208等等)，采樣率fs就定義為fs＝1/Ts＝N·RPM/60Hz 等式7其中Ts是采樣周期，而RPM是磁盤每分鐘的旋轉(zhuǎn)數(shù)。本發(fā)明的一個(gè)方面包括寫入誤差是具有等于60/(N·RPM)秒的Ts周期的周期信號(hào)的識(shí)別。因?yàn)樵撔盘?hào)是周期的，寫入誤差(dw)的頻譜是由具有離散線狀頻譜的傅立葉序列唯一確定的dw(t)=Σm=-∞∞cmej2πnTst=c0+2Σm=1∞|cm|cos(2πnTst+φM)]]>等式8其中cm是每個(gè)頻率分量的傅立葉系數(shù)。有了dw是時(shí)間上離散的具有N個(gè)采采樣值這個(gè)附加的限制，產(chǎn)生了只包含N個(gè)諧波相關(guān)指數(shù)函數(shù)的傅立葉序列。如果磁盤驅(qū)動(dòng)器的傳動(dòng)器以高于Nyquist頻率(fs/2Hz)的頻率運(yùn)動(dòng)，那么在寫入磁盤表面時(shí)這些頻率在Nyquist頻率以下會(huì)產(chǎn)生混淆。有了這個(gè)附加限制，就可把寫入誤差dw和寫入修正dc的頻譜表示為dw(k)=Σm=0N-1cmej2πmNk]]>等式9dc(k)=Σm=0N-1bmej2πmNk]]>等式10其中cm是寫入誤差dw的傅立葉系數(shù)，而bm是寫入補(bǔ)償dc的傅立葉系數(shù)。
給定這些限制，就可以如以下得到在特定磁道和磁頭上估計(jì)寫入可重復(fù)偏出修正的頻譜dc(jω)以及最終時(shí)域?qū)懭肟芍貜?fù)偏出修正信號(hào)dc(k)的算法，并且具有整合到該算法的數(shù)據(jù)壓縮。
專用離散傅立葉變換(DFT)以及下標(biāo)集Ξ上對(duì)于信號(hào)x定義的諧頻子集上執(zhí)行計(jì)算的它的逆變換如下x(jω)＝DFT{x(k)}，=Σk=0N-1x(k)×e-j2πkmN,ω=m·(πfspindle),m∈Ξ]]>等式11x(k)＝DFT-1{x(jω)}，=1NΣm∈Ξx(j2πmfspindle)×ej2πkmN,k=0,...,N-1]]>等式12其中N是伺服扇區(qū)數(shù)，k是特定扇區(qū)，fspindle是以Hz為單位的主軸頻率，而Ξ是從整數(shù)1到 的子集中取出的整數(shù)下標(biāo)集。這個(gè)下標(biāo)集確定了將要補(bǔ)償?shù)膶懭胝`差的頻率。由于使用了遞減下標(biāo)集，就不能使用標(biāo)準(zhǔn)的快速傅立葉變換(FFT)算法，而是使用等式11和12中的下標(biāo)集Ξ計(jì)算專用DFT。
根據(jù)等式11和12，可以看出計(jì)算從N2量級(jí)減少到Ndim(Ξ)，其中dim(Ξ)是下標(biāo)集Ξ的維度(或單元數(shù))。圖5中示出了基于以上限定根據(jù)本發(fā)明的最終寫入誤差補(bǔ)償算法。
流程圖500中示出的方法開始于狀態(tài)502并進(jìn)行到狀態(tài)504，其中在由下標(biāo)集Ξ定義的主軸頻率的所有期望諧頻處測(cè)量的伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。在狀態(tài)504測(cè)量的傳遞函數(shù)為1/(1+PK)(jω)，其中ω＝m·(2πfspindle)以及m∈Ξ。使用已知技術(shù)測(cè)量這個(gè)傳遞函數(shù)，它在Frankin、Paul和Workman的《Discrete TimeControl》中有描述。實(shí)際上，這些技術(shù)在伺服系統(tǒng)中插入了干擾并測(cè)量伺服系統(tǒng)內(nèi)的最終信號(hào)。所插入信號(hào)和測(cè)量信號(hào)之比提供了傳遞函數(shù)。
一旦測(cè)量了傳遞函數(shù)，方法繼續(xù)到達(dá)狀態(tài)506，其中對(duì)于磁道確定可重復(fù)偏出值的時(shí)域序列?？梢酝ㄟ^在若干次旋轉(zhuǎn)V上重復(fù)跟蹤磁道并對(duì)在所有旋轉(zhuǎn)上的每個(gè)伺服字段處得到位置誤差信號(hào)求平均來計(jì)算可重復(fù)偏出值。由以下等式描述R(k)=1VΣi=1vPES[k+(i-1)·N]]]>等式13其中R(k)是時(shí)域可重復(fù)偏出值序列，V是旋轉(zhuǎn)數(shù)。N是沿著磁道的伺服字段數(shù)，而PES[k+(i-1)N]是在第i次旋轉(zhuǎn)第k個(gè)伺服字段處產(chǎn)生的位置誤差信號(hào)。
這樣，在每次旋轉(zhuǎn)記錄每個(gè)伺服字段的位置誤差信號(hào)。隨后把所記錄的對(duì)于特定伺服字段的位置誤差信號(hào)累加在一起并除以旋轉(zhuǎn)數(shù)。對(duì)于每個(gè)伺服字段重復(fù)這個(gè)過程，產(chǎn)生對(duì)每個(gè)伺服字段包含一個(gè)可重復(fù)偏出誤差的可重復(fù)偏出值序列。這個(gè)可重復(fù)偏出值序列由R(k)表示。
在狀態(tài)506之后，方法繼續(xù)到達(dá)狀態(tài)508，其中把在狀態(tài)506產(chǎn)生的時(shí)域可重復(fù)偏出值序列變換導(dǎo)頻域可重復(fù)偏出值序列R(jω)。較佳地，使用專用DFT在由下標(biāo)集Ξ定義的那些頻率處變換可重復(fù)偏出值時(shí)域序列R(jω)＝DFT{R(k)}，ω＝m·(2πfspindle)，m∈Ξ 等式14在狀態(tài)510，各個(gè)頻域可重復(fù)偏出值除以在各自頻率伺服回路的傳遞函數(shù)值。由以下等式描述這個(gè)過程。dc(jω)=R(jω)11-PK(jω),ω=m·(2πfspindle),m∈Ξ]]>等式15一旦在狀態(tài)510中產(chǎn)生了頻域補(bǔ)償值，該方法就在狀態(tài)512中繼續(xù)，其中把頻域補(bǔ)償值存儲(chǔ)在補(bǔ)償表中。較佳地把補(bǔ)償值存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，而并不是在磁盤表面上。在狀態(tài)514，把時(shí)域補(bǔ)償值序列作為補(bǔ)償信號(hào)插入伺服回路中。通過首先從存儲(chǔ)器讀取頻域補(bǔ)償值并隨后計(jì)算逆變換來得到時(shí)域補(bǔ)償序列。這由以下等式描述dc(k)＝DFT-1{dc(jω)}，ωm·(2πfspindle)，m∈Ξ 等式16等式16由(圖4的)補(bǔ)償電路404在伺服系統(tǒng)尋找特定磁道之前立即實(shí)現(xiàn)。補(bǔ)償電路404首先從存儲(chǔ)器讀取頻域補(bǔ)償值，計(jì)算逆變換，并隨后具有在磁道尋找操作期間使完全的時(shí)域補(bǔ)償表就緒可用。該方法結(jié)束于狀態(tài)516。
除了測(cè)量伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的步驟，較佳地對(duì)于磁盤上的每條磁道重復(fù)圖5中所述的方法。對(duì)于該方法可以只測(cè)量一次伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，或可以在內(nèi)部磁道、中部磁道、外部磁道測(cè)量傳遞函數(shù)。如果測(cè)量了多于一個(gè)傳遞函數(shù)，那么在磁道補(bǔ)償值的計(jì)算中就使用了與最靠近當(dāng)前監(jiān)測(cè)磁道的磁道相關(guān)的傳遞函數(shù)。此外，可以對(duì)每個(gè)磁頭分別測(cè)量的傳遞函數(shù)。
通過圖5的方法產(chǎn)生的補(bǔ)償值的質(zhì)量依賴于在狀態(tài)506中用于確定可重復(fù)偏出值的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)次數(shù)增加時(shí)，可重復(fù)偏出值的精確度就有所改進(jìn)。然而，每次旋轉(zhuǎn)增加了建立磁盤驅(qū)動(dòng)器所需的時(shí)間，由此就應(yīng)該盡可能地減少它。較佳地，旋轉(zhuǎn)的次數(shù)應(yīng)保持在每條磁道五次或更少次的旋轉(zhuǎn)。
為了進(jìn)行更少次數(shù)的旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用了迭代過程。圖6中示出了這樣一個(gè)迭代過程。圖6的流程圖600開始于狀態(tài)602并繼續(xù)到達(dá)狀態(tài)604，其中所測(cè)量的傳遞函數(shù)是1/(1+PK)(jω)，其中ω＝m·(2πfspindle)，m∈Ξ。
隨后在狀態(tài)606中使用以上等式13確定可重復(fù)偏出值時(shí)域序列。較佳的用于確定可重復(fù)偏出值的旋轉(zhuǎn)次數(shù)等于五。
在狀態(tài)608中，把可重復(fù)偏出值與可重復(fù)偏出值的限制作比較，并且如果可重復(fù)偏出值在限制以下，那么該過程結(jié)束于狀態(tài)610。
如果時(shí)域可重復(fù)偏出值在磁盤驅(qū)動(dòng)器期望限制之上，那么在狀態(tài)612中使用等式14把它們變換到頻域可重復(fù)偏出值序列。
在狀態(tài)614中，每個(gè)頻域可重復(fù)偏出值除以各個(gè)偏出值的頻率處的傳遞函數(shù)值。這些除法運(yùn)算產(chǎn)生了頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值序列。這個(gè)過程由以下等式描述δci(jω)=R(jω)11-PK(jω),ω=m·(2πfspindle),m∈Ξ]]>等式17其中i的值表示當(dāng)前的迭代。
在狀態(tài)616中，把每個(gè)頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值乘以匹配增益參數(shù)以產(chǎn)生一系列增量值。增量值表示對(duì)當(dāng)前由伺服回路使用的補(bǔ)償值所作的變化。把頻域補(bǔ)償值加上增量值以產(chǎn)生改進(jìn)補(bǔ)償值序列，把它存儲(chǔ)在補(bǔ)償表中。這個(gè)過程由以下等式描述dc(jω)=dci-1(jω)+Φ×δci(jω),ω·(2πfspindle),m∈Ξ]]>等式18其中Φ是寫入可重復(fù)偏出匹配增益參數(shù)，0＜Φ≤1。要注意的是只要‖Φ‖≤1，Φ就可以是頻率相關(guān)參數(shù)。
在第一次通過圖6的迭代時(shí)，在每個(gè)伺服字段的當(dāng)前補(bǔ)償值等于0(當(dāng)i=1,dci-1(k)=dc0(k)=0]]>時(shí))。
由于狀態(tài)616中所述的匹配增益參數(shù)的值通常在0到1之間，所以只使用導(dǎo)出補(bǔ)償值的小數(shù)部分來調(diào)節(jié)用于伺服回路的補(bǔ)償值。這是的伺服回路的補(bǔ)償值以控制的方式增加直到它達(dá)到在狀態(tài)608中的限制集內(nèi)提供可重復(fù)偏出值的值。
在狀態(tài)618中，把在狀態(tài)616中產(chǎn)生的新的補(bǔ)償值被逆變換并作為補(bǔ)償信號(hào)插入伺服回路中，并且控制回到狀態(tài)606。逆變換過程由以下等式描述dci(k)=DFT-1{dci(jω)},ωm·(2πfspindle),m∈Ξ]]>等式19重復(fù)步驟606、608、612、614、616和618，使得補(bǔ)償值增加直到它們達(dá)到使可重復(fù)偏出值在狀態(tài)608中的限制集內(nèi)。把最后的補(bǔ)償值作為頻域中的實(shí)系數(shù)和復(fù)系數(shù)存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)器中。
對(duì)于具有N個(gè)伺服扇區(qū)使用本發(fā)明偏出補(bǔ)償技術(shù)的磁盤，所得到的壓縮是2·dim(Ξ)/N。適當(dāng)?shù)膲嚎s可以用dim(Ξ)≤10達(dá)到。這樣，在一個(gè)N＝224個(gè)伺服扇區(qū)的例子中，所得到的壓縮是2×10/224≌0.1。由于用此技術(shù)在補(bǔ)償值數(shù)量上有極大減少，所以不需把補(bǔ)償值存儲(chǔ)在磁盤表面上，而可以存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。相反，使用所存儲(chǔ)的時(shí)域補(bǔ)償值的現(xiàn)有技術(shù)利用1-2％的磁盤容量存儲(chǔ)補(bǔ)償表。除了消耗磁盤空間之外，由于磁頭未能沿著理想路徑導(dǎo)致的誤差還有一些有關(guān)從磁盤表面讀取補(bǔ)償值或把補(bǔ)償值寫入磁盤表面的問題。
根據(jù)本發(fā)明，由于數(shù)據(jù)壓縮是整合到計(jì)算補(bǔ)償值算法之中，所以確定可重復(fù)偏出補(bǔ)償值的過程實(shí)質(zhì)上比現(xiàn)有技術(shù)要快。
總之，一種在磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)系統(tǒng)補(bǔ)償可重復(fù)偏出誤差的方法包括在磁盤驅(qū)動(dòng)器中確定伺服回路的傳遞函數(shù)值的狀態(tài)504，以及確定對(duì)磁盤驅(qū)動(dòng)器的一部分可重復(fù)偏出值序列的506。在狀態(tài)508中，對(duì)可重復(fù)偏出值序列應(yīng)用變換以得到頻域可重復(fù)偏出值。在狀態(tài)510，每個(gè)頻域可重復(fù)偏出值除以各個(gè)傳遞函數(shù)值以產(chǎn)生頻域補(bǔ)償值序列。在狀態(tài)512中，存儲(chǔ)在狀態(tài)510中產(chǎn)生的頻域補(bǔ)償值。在狀態(tài)514中，對(duì)頻域補(bǔ)償值應(yīng)用逆變換以得到時(shí)域補(bǔ)償值序列并把時(shí)域補(bǔ)償值序列插入伺服回路中。
在本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例中，把時(shí)域補(bǔ)償值插入伺服回路之后，在狀態(tài)606中確定所補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值。在狀態(tài)612中，對(duì)所補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值應(yīng)用變換以得到頻域補(bǔ)償可重復(fù)偏出值。在狀態(tài)614中，頻域補(bǔ)償可重復(fù)偏出值除以各自傳遞函數(shù)值以產(chǎn)生頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值。在狀態(tài)616中，這些頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值算術(shù)上與頻域補(bǔ)償值組合以形成改進(jìn)頻域補(bǔ)償值。在狀態(tài)618中，對(duì)改進(jìn)頻域補(bǔ)償值應(yīng)用逆變換。
在本發(fā)明的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)304中，伺服回路400包括伺服控制器302、傳動(dòng)器116、磁頭110以及定位于磁頭的傳感器。本發(fā)明的伺服回路400也包括用于插入補(bǔ)償信號(hào)402的補(bǔ)償電路，其中補(bǔ)償信號(hào)通過在狀態(tài)506中確定可重復(fù)偏出值序列、在狀態(tài)508中把可重復(fù)偏出值序列變換到頻域可重復(fù)偏出值序列以及在狀態(tài)510中將每個(gè)頻域可重復(fù)偏出值除以伺服回路各個(gè)傳遞函數(shù)值來形成。這產(chǎn)生了頻域補(bǔ)償值序列，在狀態(tài)512中把它存儲(chǔ)在補(bǔ)償表中。對(duì)頻域補(bǔ)償值進(jìn)行逆變換以得到用于產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào)402的時(shí)域補(bǔ)償值。
可以理解的是，即使在以上描述中結(jié)合本發(fā)明不同實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)，提出了本發(fā)明不同實(shí)施例許多特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)，這個(gè)揭示也只是說明性的，并且可以進(jìn)行細(xì)節(jié)的改變，尤其是各部分的結(jié)構(gòu)和安排的方式，這個(gè)方式在本發(fā)明的原理內(nèi)，最大范圍由所附權(quán)利要求書各項(xiàng)最寬的一般意義所指示。例如，可以根據(jù)對(duì)伺服系統(tǒng)的特定應(yīng)用改變特定元件，而保持實(shí)質(zhì)相同的功能，這并不離開本發(fā)明的范圍和主旨。此外，雖然在這里所描述的較佳實(shí)施例是針對(duì)磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的伺服回路的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解本發(fā)明的指導(dǎo)可以應(yīng)用于其他系統(tǒng)，這并不離開本發(fā)明的范圍和主旨。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種在磁盤驅(qū)動(dòng)器中補(bǔ)償可重復(fù)偏出誤差的方法，該方法包括(a)在磁盤驅(qū)動(dòng)器中確定伺服回路的傳遞函數(shù)值；(b)確定磁盤驅(qū)動(dòng)器部分可重復(fù)偏出值序列；(c)對(duì)可重復(fù)偏出值序列應(yīng)用變換以得到頻域可重復(fù)偏出值；(d)每個(gè)頻域可重復(fù)偏出值除以各個(gè)傳遞函數(shù)值以產(chǎn)生頻域補(bǔ)償值；(e)存儲(chǔ)在步驟(d)中產(chǎn)生的頻域補(bǔ)償值；(f)對(duì)頻域補(bǔ)償值應(yīng)用逆變換以得到時(shí)域補(bǔ)償值序列；以及(g)把時(shí)域補(bǔ)償值序列插入伺服回路中。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(a)的傳遞函數(shù)值的各個(gè)頻率、步驟(d)的頻域補(bǔ)償值以及步驟(f)的頻域補(bǔ)償值的逆變換表示在主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率和環(huán)繞磁盤的伺服字段的一半數(shù)量乘主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率之間的主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率諧頻的子集。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過對(duì)可重復(fù)偏出值序列應(yīng)用專用離散傅立葉變換(DFT)執(zhí)行步驟(c)，并通過對(duì)頻域補(bǔ)償值應(yīng)用專用反向DFT執(zhí)行步驟(f)，其中只在在主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率和環(huán)繞磁盤的伺服字段的一半數(shù)量乘主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率之間的主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率諧頻的子集上執(zhí)行專用DFT和專用反向DFT。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括(h)按步驟(g)把時(shí)域補(bǔ)償值插入伺服回路之后，確定所補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值序列；(i)如果補(bǔ)償可重復(fù)偏出值超過可接受的可重復(fù)偏出限制，那么就通過下列過程計(jì)算改進(jìn)頻域補(bǔ)償值(1)對(duì)所補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值應(yīng)用變換以得到頻域補(bǔ)償可重復(fù)偏出值；(2)頻域補(bǔ)償可重復(fù)偏出值除以各自傳遞函數(shù)值劃分以產(chǎn)生頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值；(3)算術(shù)上把頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值與頻域補(bǔ)償值組合以形成改進(jìn)的頻域補(bǔ)償值；
(4)對(duì)改進(jìn)頻域補(bǔ)償值應(yīng)用逆變換以得到改進(jìn)時(shí)域補(bǔ)償值。
(5)把改進(jìn)時(shí)域補(bǔ)償值插入伺服回路；(6)確定改進(jìn)補(bǔ)償可重復(fù)偏出值序列；以及(7)如果改進(jìn)補(bǔ)償可重復(fù)偏出值小于補(bǔ)償可重復(fù)偏出值，就用改進(jìn)頻域補(bǔ)償值替換頻域補(bǔ)償值。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于算術(shù)地組合步驟(i)(3)包括由頻率相關(guān)匹配增益參數(shù)乘以頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值的每個(gè)元素以產(chǎn)生增量值，并分別把增量值加上頻域補(bǔ)償值。
6.按權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括迭代地重復(fù)步驟(f)、(g)、(h)和(i)，每次迭代使用前一次迭代的改進(jìn)頻域補(bǔ)償值直到?jīng)]有補(bǔ)償可重復(fù)偏出值超過可接受的可重復(fù)偏出限制。
7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)。
8.一種磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)，具有把磁頭定位在磁盤上的伺服回路，該伺服回路包括伺服控制器，它響應(yīng)所接受的位置誤差信號(hào)產(chǎn)生伺服控制信號(hào)；傳動(dòng)器，耦合于伺服控制器，它能夠響應(yīng)于伺服控制信號(hào)移動(dòng)磁頭；傳感器，定位于磁頭，它能夠感知在磁盤上的伺服信息并從那里產(chǎn)生伺服信號(hào)，把伺服信號(hào)與參考信號(hào)組合以產(chǎn)生位置誤差信號(hào)；以及補(bǔ)償電路，把包含時(shí)域補(bǔ)償值的補(bǔ)償信號(hào)插入伺服回路，補(bǔ)償電路包括存儲(chǔ)頻域補(bǔ)償值的存儲(chǔ)設(shè)備，逆變換所述頻域補(bǔ)償值以得到時(shí)域補(bǔ)償值，通過下列步驟形成頻域補(bǔ)償值確定可重復(fù)偏出值序列；把可重復(fù)偏出值序列變換到頻域可重復(fù)偏出值；以及每個(gè)頻域可重復(fù)偏出值除以伺服回路在頻域可重復(fù)偏出值的各個(gè)頻率處的傳遞函數(shù)值，以產(chǎn)生頻域補(bǔ)償值。
9.按權(quán)利要求8所述的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于補(bǔ)償電路進(jìn)一步適用于通過下列步驟用改進(jìn)頻域補(bǔ)償值替代頻域補(bǔ)償值把頻域補(bǔ)償值序列逆變換為時(shí)域值序列；把時(shí)域補(bǔ)償值序列插入伺服回路；
當(dāng)把時(shí)域補(bǔ)償值插入伺服回路時(shí)確定補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值序列；把補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值序列變換到頻域補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值；每個(gè)頻域補(bǔ)償可重復(fù)偏出值除以伺服回路傳遞函數(shù)各個(gè)值，以產(chǎn)生頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值；把每個(gè)頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值乘以匹配增益參數(shù)以產(chǎn)生增量值；把增量值加上頻域補(bǔ)償值以得到改進(jìn)頻域補(bǔ)償值；以及在補(bǔ)償電路中用改進(jìn)頻域補(bǔ)償值替代頻域補(bǔ)償值。
10.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器，包括伺服回路，包括磁頭和能夠控制磁頭位置的伺服控制器；以及補(bǔ)償裝置，耦合于伺服回路，補(bǔ)償可重復(fù)偏出，所述補(bǔ)償裝置包括讀取頻域補(bǔ)償值的裝置。
修改權(quán)利要求3，更明確的引出縮寫“DFT”。這個(gè)改變只是增加了明確性。
修改權(quán)利要求10，包括了“讀取頻域補(bǔ)償值的裝置”的陳述。
根據(jù)國(guó)際檢索報(bào)告，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)待決的權(quán)利要求書每次敘述所存儲(chǔ)的頻域補(bǔ)償值的使用。在記錄的參考中不指導(dǎo)或不建議這樣的存儲(chǔ)值。此外，這種值在磁盤驅(qū)動(dòng)器中提供有意義的提高，因?yàn)樗鼈儨p少了得到伺服性能給定水平所必須存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。
權(quán)利要求
1.一種在磁盤驅(qū)動(dòng)器中補(bǔ)償可重復(fù)偏出誤差的方法，該方法包括(a)在磁盤驅(qū)動(dòng)器中確定伺服回路的傳遞函數(shù)值；(b)確定磁盤驅(qū)動(dòng)器部分可重復(fù)偏出值序列；(c)對(duì)可重復(fù)偏出值序列應(yīng)用變換以得到頻域可重復(fù)偏出值；(d)每個(gè)頻域可重復(fù)偏出值除以各個(gè)傳遞函數(shù)值以產(chǎn)生頻域補(bǔ)償值；(e)存儲(chǔ)在步驟(d)中產(chǎn)生的頻域補(bǔ)償值；(f)對(duì)頻域補(bǔ)償值應(yīng)用逆變換以得到時(shí)域補(bǔ)償值序列；以及(g)把時(shí)域補(bǔ)償值序列插入伺服回路中。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(a)的傳遞函數(shù)值的各個(gè)頻率、步驟(d)的頻域補(bǔ)償值以及步驟(f)的頻域補(bǔ)償值的逆變換表示在主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率和環(huán)繞磁盤的伺服字段的一半數(shù)量乘主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率之間的主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率諧頻的子集。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過對(duì)可重復(fù)偏出值序列應(yīng)用專用DFT執(zhí)行步驟(c)，并通過對(duì)頻域補(bǔ)償值應(yīng)用專用反向DFT執(zhí)行步驟(f)，其中只在在主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率和環(huán)繞磁盤的伺服字段的一半數(shù)量乘主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率之間的主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率諧頻的子集上執(zhí)行專用DFT和專用反向DFT。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括(h)按步驟(g)把時(shí)域補(bǔ)償值插入伺服回路之后，確定所補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值序列；(i)如果補(bǔ)償可重復(fù)偏出值超過可接受的可重復(fù)偏出限制，那么就通過下列過程計(jì)算改進(jìn)頻域補(bǔ)償值(1)對(duì)所補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值應(yīng)用變換以得到頻域補(bǔ)償可重復(fù)偏出值；(2)頻域補(bǔ)償可重復(fù)偏出值除以各自傳遞函數(shù)值劃分以產(chǎn)生頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值；(3)算術(shù)上把頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值與頻域補(bǔ)償值組合以形成改進(jìn)的頻域補(bǔ)償值；(4)對(duì)改進(jìn)頻域補(bǔ)償值應(yīng)用逆變換以得到改進(jìn)時(shí)域補(bǔ)償值。(5)把改進(jìn)時(shí)域補(bǔ)償值插入伺服回路；(6)確定改進(jìn)補(bǔ)償可重復(fù)偏出值序列；以及(7)如果改進(jìn)補(bǔ)償可重復(fù)偏出值小于補(bǔ)償可重復(fù)偏出值，就用改進(jìn)頻域補(bǔ)償值替換頻域補(bǔ)償值。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于算術(shù)地組合步驟(i)(3)包括由頻率相關(guān)匹配增益參數(shù)乘以頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值的每個(gè)元素以產(chǎn)生增量值，并分別把增量值加上頻域補(bǔ)償值。
6.按權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括迭代地重復(fù)步驟(f)、(g)、(h)和(i)，每次迭代使用前一次迭代的改進(jìn)頻域補(bǔ)償值直到?jīng)]有補(bǔ)償可重復(fù)偏出值超過可接受的可重復(fù)偏出限制。
7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)。
8.一種磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)，具有把磁頭定位在磁盤上的伺服回路，該伺服回路包括伺服控制器，它響應(yīng)所接受的位置誤差信號(hào)產(chǎn)生伺服控制信號(hào)；傳動(dòng)器，耦合于伺服控制器，它能夠響應(yīng)于伺服控制信號(hào)移動(dòng)磁頭；傳感器，定位于磁頭，它能夠感知在磁盤上的伺服信息并從那里產(chǎn)生伺服信號(hào)，把伺服信號(hào)與參考信號(hào)組合以產(chǎn)生位置誤差信號(hào)；以及補(bǔ)償電路，把包含時(shí)域補(bǔ)償值的補(bǔ)償信號(hào)插入伺服回路，補(bǔ)償電路包括存儲(chǔ)頻域補(bǔ)償值的存儲(chǔ)設(shè)備，逆變換所述頻域補(bǔ)償值以得到時(shí)域補(bǔ)償值，通過下列步驟形成頻域補(bǔ)償值確定可重復(fù)偏出值序列；把可重復(fù)偏出值序列變換到頻域可重復(fù)偏出值；以及每個(gè)頻域可重復(fù)偏出值除以伺服回路在頻域可重復(fù)偏出值的各個(gè)頻率處的傳遞函數(shù)值，以產(chǎn)生頻域補(bǔ)償值。
9.按權(quán)利要求8所述的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于補(bǔ)償電路進(jìn)一步適用于通過下列步驟用改進(jìn)頻域補(bǔ)償值替代頻域補(bǔ)償值把頻域補(bǔ)償值序列逆變換為時(shí)域值序列；把時(shí)域補(bǔ)償值序列插入伺服回路；當(dāng)把時(shí)域補(bǔ)償值插入伺服回路時(shí)確定補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值序列；把補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值序列變換到頻域補(bǔ)償?shù)目芍貜?fù)偏出值；每個(gè)頻域補(bǔ)償可重復(fù)偏出值除以伺服回路傳遞函數(shù)各個(gè)值，以產(chǎn)生頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值；把每個(gè)頻域當(dāng)前迭代補(bǔ)償值乘以匹配增益參數(shù)以產(chǎn)生增量值；把增量值加上頻域補(bǔ)償值以得到改進(jìn)頻域補(bǔ)償值；以及在補(bǔ)償電路中用改進(jìn)頻域補(bǔ)償值替代頻域補(bǔ)償值。
10.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器，包括伺服回路，包括磁頭和能夠控制磁頭位置的伺服控制器；以及補(bǔ)償裝置，耦合于伺服回路，補(bǔ)償可重復(fù)偏出。
全文摘要
提供一種在磁盤驅(qū)動(dòng)器中補(bǔ)償可重復(fù)偏出誤差的方法和設(shè)備，其中首先確定(504)磁盤中伺服回路的傳遞函數(shù)值。然后確定(506)磁盤驅(qū)動(dòng)器部分的可重復(fù)偏出值序列。對(duì)可重復(fù)偏出值序列應(yīng)用變換以得到頻域可重復(fù)偏出值(508)。每個(gè)頻域可重復(fù)偏出值除以各個(gè)傳遞函數(shù)值以產(chǎn)生頻域補(bǔ)償值序列(510)，隨后存儲(chǔ)它們(512)。對(duì)頻域補(bǔ)償值應(yīng)用逆變換以得到時(shí)域補(bǔ)償值序列(514)。把時(shí)域補(bǔ)償值序列插入伺服回路(514)。
文檔編號(hào)G11B5/596GK1427992SQ01809176
公開日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2001年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月10日
發(fā)明者J·C·莫利斯, T·C·澤皮斯 申請(qǐng)人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司