磁気ディスク装置位置決め系の振動外乱の影響の抑制制御技術

• Project/Area Number: 14655157
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Control engineering
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 平井 洋武 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (90314070)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川福 基裕 名古屋工業大学, 工学研究科, 助手 (70321437) ; 岩崎 誠 名古屋工業大学, 工学研究科, 助教授 (10232662) ; 神藤 久 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (20093099)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2003: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2002: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 磁気ディスク装置 / 位置決め制御 / 同期外乱抑圧

Research Abstract

(1)磁気ディスク装置における位置外乱の影響の解明
磁気ディスク装置を対象として、磁気ヘッドの変位をヘッド制御信号と比較を行うことで、ヘッドとトラックの相対的位置ずれを詳細に観察する。実験結果及びシミュレーションにより振動系及び制御系の解析を行い、アクチュエータを含む位置決め機構、除振機構等の振動系のモデル化を行う。この結果に基づき、位置外乱の影響を定量的に明らかにし、磁気ディスクの位置決めに影響を与える各外乱成分の分離を行った。これらの結果を基に、詳細な数値モデルに基づくシミュレータを作成した。また、各外乱成分の、位置決め精度に対する影響について検討し、制御系設計に活用する基礎データの収集を行った。
(2)外乱推定技術及び外乱抑圧技術
外乱分離結果に基づき、外乱に対する位置決め精度を向上させる技術として、適応制御系を適用した。平成14年度は、特に周期性があり、位置決め誤差に大きく影響する同期外乱成分の抑圧を試みた。このとき、(1)で作成したアクチュエータの精密モデルを用いることで、より正確にリアルタイム適応制御が可能となり、本手法を用いない時と比較して、約80%の外乱抑圧を可能とした。
一方で,適応制御系を適用した場合,抑制効果を得るまでの時間が長いことが問題であった。平成15年度では,この問題を解決する手法として,「周波数領域逆伝達関数補償法」を提案した。本手法は先の手法と比較して,抑制効果を得るまでの時間を約90%短縮させ,かつ20%の外乱抑圧を可能とした。

Research Products

• [Publications] 川福基裕, 野々山和徳, 平井洋武, 小林正人, 奥山淳: "H∞制御系設計法を用いた磁気ディスク装置の外乱抑圧制御に関する研究"IIP2002情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集. 224-225 (2002)
• [Publications] M.Kawafuku, K.Nonoyama, H.Hirai, et al.: "Disturbance Rejection Control of a HDD using Mixed Sensitivity Approach."Proc. of International Workshop on Advanced Motion Control (AMC-2002). 381-385 (2002)
• [Publications] 大津一宏, 川福基裕, 岩崎誠, 平井洋武, 小林正人: "適応フィルタを用いた磁気ディスク装置の同期外乱抑制"電気学会全国大会講演論文集. No.4. 365-366 (2003)
• [Publications] M.Kawafuku, K.Otsu, H.Hirai, M.Kobayashi: "High performance controller design of HDD based on precise system modeling using differential iteration method."Proc. of American Control Conference (ACC03). 4341-4346 (2003)
• [Publications] 不破勝彦, 加藤弘幸, 神藤久: "円条件を考慮したロバスト制御系の一構成法-振動制御系への応用-"電気学会論文誌C. Vol.123,No.12. 2133-2141 (2003)
• [Publications] M.Kawafuku, M.Iwasaki, H.Hirai, et al.: "Rejection of Repeatable Runout for HDDs Using Adaptive Filter"Proc. of International Workshop on Advanced Motion Control (AMC-2004). 305-310 (2004)
• [Publications] マスストレージシステムのための超精密超高速サーボ技術調査専門委員会: "電気学会技術報告書 No.956「マスストレージシステムのための超精密超高速サーボ技術」"電気学会. 74(69-72) (2004)
• [Publications] 川福基裕, 野々山和徳, 平井洋武, 小林正人, 奥山淳: "H∞制御系設計法を用いた磁気ディスク装置の外乱抑圧制御に関する研究"IIP2002情報・知能・精密機器部門講演会講演論文集. 224-225 (2002)
• [Publications] M.Kawafuku, J.Nonoyama, H.Hirai, M.Kobayashi, A.Okuyama: "Disturbance Rejection Control of a HDD using Mixed Sensitivity Approach"Proc. of International Workshop on Advanced Motion Control (AMC-2002). 381-385 (2002)
• [Publications] 大津一宏, 川福基裕, 岩崎誠, 平井洋武, 小林正人: "適応フィルタを用いた磁気ディスク装置の同期外乱抑制"電気学会全国大会後援論文集. No.4. 365-366 (2003)
• [Publications] M.Kawafuku, K.Otsu, H.Hirai, M.Kobayashi: "High performance controller design of HDD based on precise system modeling using differential interation method"Proc. of American Control Conference(ACC03). (発表予定).