20Gb/inch^2を実現する磁気ヘッド位置決めサーボ機構に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750180
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 山浦 弘 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (80210326)
• Keywords: 位置決め機構 / 追従制御 / サンプル値系 / エリアシング / サーボ帯域 / H∞制御 / ディジタル制御器 / 離散化手法

Research Abstract

本研究では磁気ディスク装置のヘッド位置決め機構を対象に,20 Gb/inch^2を実現できる追従誤差の少ないヘッド位置決め機構-制御系を明らかにすることを目的に研究を行った.
本研究で対象とする磁気ディスク装置のヘッド位置決め機構-制御系に対しては,エリアスを有するサンプル値系に対して高いサーボ帯域を有する追従制御器の設計法の確立が必要である.この問題に対して研究代表者は,(1)ZOH,計算遅れ,エリアスを考慮した連続時間領域の制御対象モデルの作成,(2)連続時間領域でのH∞混合感度問題の定式化とH∞最適制御器の設計,(3)位相適合法による離散時間制御器の再設計,という制御系設計スキームを提案している.本年度は,まず,従来形,同相設計形および高減衰形の3種類のヘッド位置決め機構に対して提案する制御系設計スキームを用いて,低次数,低サンプリング周波数の制御器を設計し,追従サーボ帯域の比較を行った.その結果,(1)提案する制御系設計スキームにより高サーボ帯域の制御器の設計が行えること,(2)サーボ帯域は,同相設計形<従来形<高減衰形の順に高くできること,を明らかにした.このとき,従来形および高減衰形のサーボ帯域の制限となるのは4.3kHzの主共振モードであったが,同相設計形のサーボ帯域の制限となるのは8kHz以上の固有振動数を有する高次振動モードであることを明らかにした.
次に,主共振を非干渉化しながら高次振動モードの共振ピークを抑えることができる新たな位置決め機構を作成し,測定した周波数応答関数を用いたシミュレーション結果により,提案した位置決め機構を用いれば,従来形の位置決め機構に比べ約1.2倍にサーボ帯域を向上させることができることを示した.

Research Products

• [Publications] H.Yamaura and M.Tomizuka: "A New Design Method for Discrete Equivalents of Analog Controllers"Proceedings on American Control Conference 2000 (Chicago). 1986-1992 (2000)
• [Publications] 山浦弘,富塚誠義: "アナログ制御器に対するディジタル等価系の新設計法"Dynamics and Design Conference 2000, Paper No.135. (2000)
• [Publications] H.Yamaura and K.Ono: "New H∞ Controller Design for Track-Following"Digests of Asia-Pacific Magnetic Recording Conference 2000 (Tokyo), 2000.11.6-8,TA4. (2000)
• [Publications] 山浦弘,小野京右: "ヘッド追従位置決め系のH∞制御系設計"電気学会産業計測制御研究会IIC-00-53. 19-23 (2000)
• [Publications] 山浦弘,中村尚弘,小野京右: "磁気ヘッドポジショナの高精度追従位置決め制御に関する研究(第2報:主共振非干渉化位置決め機構とその制御)"日本機械学会情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集(2001年3月). (発表予定). (2001)