磁気ディスク装置およびヘッドの位置制御方法
【課題】フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成すること。
【解決手段】 磁気ディスク装置は、サーボ情報が記録される磁気ディスクと、磁気ディスクのサーボ情報を読み出すためのヘッドと、位置制御手段とを具備する。位置制御手段は、前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、ヘッドにより読み出したサーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する。
【解決手段】 磁気ディスク装置は、サーボ情報が記録される磁気ディスクと、磁気ディスクのサーボ情報を読み出すためのヘッドと、位置制御手段とを具備する。位置制御手段は、前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、ヘッドにより読み出したサーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ヘッドの位置を制御する磁気ディスク装置およびヘッドの位置制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスクのヘッドの位置制御では、ヘッドの位置誤差情報をフィルタ処理した情報により制御対象となるＶＣＭを制御するフィードバック制御が適用されている。また、フィードバック制御だけでなく、フィードバック制御系に印加される外乱の周波数成分に基づくフィードフォワード制御が付加されることもある。さらに、フィードバック制御系の一部を構成する機構部に発生する共振周波数成分を抑圧するための共振（抑圧）フィルタが付加されることもある。このようなヘッドの位置制御のためのフィルタ処理には、適応フィルタが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−０９８９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが従来は、フィードフォワード制御における外乱の周波数成分または機構部に発生する共振周波数成分の推定にＦＦＴが用いられることが一般的であった。また、ヘッドの位置制御のフィルタ処理をソフトウェアで実現することが多かったが、ＦＦＴをソフトウェアで実現することは容易ではなかった。また、ＦＦＴをハードウェアで実現する場合であっても、コストアップやチップ上でのダイ面積が大きくなることが課題となっていた。すなわち、ヘッドの位置制御などのフィードバック制御で用いられる適応フィルタを容易に構成することは困難であった。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、フィードバック制御で用いられる適応フィルタを容易に構成することができる磁気ディスク装置およびヘッドの位置制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の磁気ディスク装置は、サーボ情報が記録される磁気ディスクと、磁気ディスクのサーボ情報を読み出すためのヘッドと、位置制御手段とを具備する。位置制御手段は、前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、ヘッドにより読み出したサーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態にかかる磁気ディスク装置（ＨＤＤ）を備える電子機器の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態においてヘッドの位置制御処理を実行する複数のブロックを説明するための構成図。
【図３】第１の実施形態にかかる適応フィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図４】第１の実施形態にかかる適応フィルタにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図。
【図５】第１の実施形態にかかる適応フィルタの伝達特性を示す図。
【図６】第１の実施形態にかかる適応フィルタを含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図。
【図７】第２の実施形態にかかる適応フィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図８】第２の実施形態にかかる適応フィルタにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図。
【図９】第２の実施形態にかかる適応フィルタの伝達特性を示す図。
【図１０】第２の実施形態にかかる適応フィルタを含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図。
【図１１】第３の実施形態にかかる適応フィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図１２】第３の実施形態において共振が発生する機構部を含む制御対象の伝達特性を示す図。
【図１３】第３の実施形態にかかる適応フィルタにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図。
【図１４】第３の実施形態にかかる適応フィルタの伝達特性を示す図。
【図１５】第４の実施形態にかかる適応フィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図１６】第４の実施形態にかかる適応フィルタにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図。
【図１７】第４の実施形態にかかる適応フィルタの伝達特性を示す図。
【図１８】第４の実施形態にかかる適応フィルタを含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、複数の実施形態について図面を用いて説明する。
【０００９】
(第１の実施形態)
図１は、本第１の実施形態にかかる磁気ディスク装置（以下、ＨＤＤとも称する）１０を備える電子機器１５０の構成を示すブロック図である。また電子機器１５０はホスト装置１００を備えている。ＨＤＤ１０は、通信媒体（ホストＩ／Ｆ）１２０を介してホスト装置１００と接続され、ホスト装置１００の記憶モジュールとして機能する。ホストＩ／Ｆ１２０は、ホスト装置１００とＨＤＤ１０とを接続し、ホスト装置１００とＨＤＤ１０との間のデータ及びコマンドの送受に係る通信に利用される。例えば、電子機器１５０は、パーソナルコンピュータであり、ホスト装置１００は、パーソナルコンピュータに備えられるチップセットＩＣである。
【００１０】
本第１の実施形態ではＨＤＤ１０の例を説明するが、光ディスクドライブ、ＭＯドライブ、ＭＤドライブ、デジタルカメラ（の手振れ抑制制御）などの、フィードバック制御により位置制御，速度制御を行うフィードバック制御装置に本第１の実施形態の構成を適用することも可能である。
【００１１】
ＨＤＤ１０は、磁気ディスク１、スライダ２、アーム３、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）４、及びＳＰＭ（スピンドルモータ）５などの機構部を有する。またＨＤＤ１０は、モータドライバ２１、ヘッドＩＣ２２、ＮＶＲＡＭ４３、及びコントローラ６０などの回路ブロックを備える。コントローラ６０は、リードライトチャネル（以下、ＲＤＣとも称する）３１、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＨＤＣ（Hard Disc Controller）５０を含む。
【００１２】
本第１の実施形態に係るＨＤＤ１０では、磁気ディスク１に記録されたサーボ情報に基づいて、スライダ２に備えられたヘッド（不図示）の位置制御が行われる。ヘッドの位置制御には、フィードバック制御が適用される。このフィードバック制御では、磁気ディスク１からヘッド（不図示）により読み出されたサーボ情報とフィードバック制御での制御目標位置となる目標位置情報とに基づいて位置誤差情報が算出され、算出された位置誤差情報はフィルタ処理される。本第１の実施形態では、算出された位置誤差情報は、適応フィルタを用いてフィルタ処理される。本第１の実施形態において特徴的な構成の一つである適応フィルタは、ＦＦＴを用いることなく外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定して抑圧することができる。
【００１３】
磁気ディスク１は、ＳＰＭ５に固定され、ＳＰＭ５が回転駆動することで回転する。磁気ディスク１の少なくとも一面は磁気的に情報が記録される記録面である。つまり、磁気ディスク１は磁気記録媒体である。記録面には例えば同心円の複数のトラックが定義され、各トラックはサーボ領域とデータ領域とを有する。サーボ領域には、磁気ディスク１の記録面上での物理的なアドレス情報、および、トラックの中心に対する半径方向のズレを算出するための位置情報を含むサーボ情報が記録されている。また、ＨＤＤ１０に記録すべき情報はデータ領域に記録される。
【００１４】
スライダ２は、磁気ディスク１の記録面に対応するようにアーム３の一端に備えられる。スライダ２は、リードヘッド（不図示）及びライトヘッド（不図示）を備えている。リードヘッド（不図示）は、磁気ディスク１の記録面に磁気記録された信号を読み取る。読み取られた信号は、アーム３上の導体パターンを介してヘッドＩＣ２２へ出力される。ライトヘッド（不図示）は、ヘッドＩＣ２２からアーム３上の導体パターンを介して入力されるライト信号（ライト電流）に応じて、磁気ディスク１の記録面に磁気記録する。
【００１５】
アーム３は、一端にスライダ２、他端に軸受部３ａを備えている。アーム３は、ＶＣＭ４への駆動電流の供給に応じて、軸受部３ａの略中央部を中心として回転し、磁気ディスク１の記録面上でスライダ２を半径方向に移動させる。
【００１６】
ＶＣＭ４は、モータドライバ２１から供給される駆動信号（電流）に応じて駆動し、アーム３を回転させる。
【００１７】
ＳＰＭ５は、モータドライバ２１から供給される駆動信号（電流）に応じて駆動し、磁気ディスク１を回転させる。
【００１８】
モータドライバ２１は、コントローラ６０（さらに詳細にはＣＰＵ４１）からの制御信号に基づいて、ＶＣＭ４を駆動するための駆動信号（電流）をＶＣＭ４へ、ＳＰＭ５を駆動するための駆動信号（電流）をＳＰＭ５へ供給する。
【００１９】
ヘッドＩＣ２２は、スライダ２に備えられたリードヘッド（不図示）からアーム３上の導体パターンを介して入力された信号を増幅し、増幅した信号をリード情報としてコントローラ６０（さらに詳細にはＲＤＣ３１）に出力する。またヘッドＩＣ２２は、コントローラ６０（ＲＤＣ３１）から入力された記録情報に応じたライト信号（ライト電流）を、スライダ２に備えられたライトヘッド（不図示）へ、アーム３上の導体パターンを介して出力する。
【００２０】
コントローラ６０は、ＲＤＣ３１、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＨＤＣ５０等を含むＳｏＣ（System On Chip）として構成される。本第１の実施形態では、コントローラ６０は、磁気ディスク１に記録されたサーボ情報に基づいて、スライダ２に備えられたリードヘッド（不図示）のトラックの中心に対する半径方向のズレ（位置）を制御する位置制御処理を行う。なお、コントローラ６０がＲＡＭ４２を含まず、コントローラ６０の外部にＲＡＭ４２が接続される構成であってもよい。
【００２１】
ＲＤＣ３１は、ヘッドＩＣ２２から入力されたリード情報からサーボ領域に対応するサーボ情報を検出し、検出したサーボ情報からアドレス情報および位置情報を抽出する。抽出されたアドレス情報および位置情報はＣＰＵ４１へ出力される。またＲＤＣ３１は、リード情報からデータ領域に対応する情報を検出し、検出した情報に所定の処理を施して復号化する。復号化された情報はＨＤＣ５０へ出力される。さらにＲＤＣ３１は、ＨＤＣ５０から入力された記録すべき情報に所定の処理を施して符号化し、この符号化した情報を記録情報としてヘッドＩＣ２２へ出力する。ＲＤＣ３１は、これらの複数の処理のためにＲＡＭ４２をワークメモリとして利用する。
【００２２】
ＣＰＵ４１は、ＮＶＲＡＭ４３に記憶されたプログラムを実行することでＨＤＤ１０に備えられた各ブロックを制御するプロセッサである。例えばＣＰＵ４１は、磁気ディスク１の記録面に対するリードヘッド（不図示）の位置制御処理、ＶＣＭ４及びＳＰＭ５の回転制御処理、及び磁気ディスク１からの情報再生処理の動作を制御する。ＣＰＵ４１は、コントローラ６０がサーボコントローラ、又はリードライトコントローラとして動作するためのプログラムを実行する。ＣＰＵ４１は、このようなプログラムの実行においてＲＡＭ４２をワークメモリとして利用する。本第１の実施形態では、コントローラ６０がサーボコントローラとして動作する場合、ＣＰＵ４１は、ＲＤＣ３１から入力されたアドレス情報および位置情報に基づく位置制御処理の動作を制御する。位置制御処理は、位置誤差情報に対するフィルタ処理を含むフィードバック制御である。このフィルタ処理には、ＣＰＵ４１で実行されるプログラムによって実現される適応フィルタが適用される。本第１の実施形態の適応フィルタは、ＦＦＴを用いずに構成されて、位置制御処理に対する外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定することができる。
【００２３】
ＲＡＭ４２は、ＲＤＣ３１、ＣＰＵ４１及びＨＤＣ５０のワークメモリである。ＲＡＭ４２には揮発性メモリであるＤＲＡＭが適用される。
【００２４】
ＮＶＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１が実行するプログラムを記憶する不揮発性メモリである。ＮＶＲＡＭ４３に記憶されるプログラムは更新可能である。またＮＶＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１で実行される処理で利用されるパラメータ値を記憶する。
【００２５】
ＨＤＣ５０は、ホスト装置１００との間で情報を送信及び受信する通信処理を実行する。ＨＤＣ５０は、ＲＤＣ３１からの復号化された情報に所定の処理を施して符号化し、符号化した情報を送信情報としてホスト装置１００へ送信する。またＨＤＣ５０は、ホスト装置１００から受信した受信情報に所定の処理を施して復号化し、復号化した情報を記録すべき情報としてＲＤＣ３１へ出力する。例えばＨＤＣ５０は、ホスト装置１００との間でＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）規格に準拠した通信処理を実行する。ＨＤＣ５０は、ホスト装置１００から、データの記録を開始する論理アドレス及び記録データ長の情報を含むライトコマンドを受信した場合、受信したライトコマンドから論理アドレス及び記録データ長の情報を抽出する。抽出された論理アドレス及び記録データ長の情報はＣＰＵ４１へ出力される。
【００２６】
このような構成により、本第１の実施形態に係るＨＤＤ１０に備えられた複数のブロックによって、磁気ディスク１の記録面に対するリードヘッド（不図示）の位置制御処理が、フィードバック制御によって実行される。本第１の実施形態にかかる位置制御処理には、ＣＰＵ４１で実行されるプログラムによって実現され、位置制御処理に対する外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定する適応フィルタが適用される。従って、本第１の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００２７】
次に、図２を用いて、本第１の実施形態においてヘッドの位置制御処理を実行する複数のブロックを説明する。図２は、本第１の実施形態においてヘッドの位置制御処理を実行する複数のブロックを説明するための構成図である。
【００２８】
本第１の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理は、ＲＤＣ３１に備えられる信号処理部２０１および位置検出部２０２、ＣＰＵ４１で実行されるソフトウェアモジュールである適応フィルタ２１１および固定フィルタ２１２、および、モータドライバ２１を含む複数のブロックによって実行される。
【００２９】
ヘッドＩＣからのリード情報は、ＲＤＣ３１の信号処理部２０１に入力される。信号処理部２０１は、入力されたリード情報に対して復調やエラー訂正などの処理を施す。信号処理部２０１で処理された情報は、位置検出部２０２に出力される。位置検出部２０２は、信号処理部２０１から入力された情報からサーボ情報を検出し、検出したサーボ情報からアドレス情報および位置情報を抽出する。抽出されたアドレス情報および位置情報はＣＰＵ４１へ出力される。
【００３０】
ＲＤＣ３１（さらに詳細には位置検出部２０２）からのアドレス情報および位置情報は、ＣＰＵ４１にて位置誤差情報として算出される。算出された位置誤差情報は、ＣＰＵ４１の適応フィルタ２１１に入力される。適応フィルタ２１１は、ヘッドの位置制御処理に対する外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定するフィルタであり、プログラムによる演算で実現されるソフトウェアモジュールである。適応フィルタ２１１は、推定された周波数成分に対して特徴的な特性でフィルタ処理（フィルタリング）する。適応フィルタでフィルタリングされた情報は、固定フィルタ２１２へ出力される。固定フィルタ２１２は、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御を安定化するための位相補償やゲイン補償を行うためのフィルタであり、プログラムによる演算で実現されるソフトウェアモジュールである。固定フィルタ２１２を実現するため、所定の伝達関数を実現するためのフィルタ係数が予め設定されている。固定フィルタ２１２でフィルタリングされた情報は、モータドライバ２１へ出力される。
【００３１】
モータドライバ２１は、適応フィルタ２１１および固定フィルタ２１２でフィルタリングされた情報に基づいてＶＣＭ４を回転駆動して、スライダ２を磁気ディスク１上で移動させる。スライダ２に備えられたリードヘッド（不図示）が磁気ディスク１の記録面から読み出した信号は、ヘッドＩＣを介してリード情報となり、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御が形成される。
【００３２】
このようにして、本第１の実施形態にかかる複数のブロックによるヘッドの位置制御処理が実行される。このヘッドの位置制御処理の一部である適応フィルタ２１１および固定フィルタ２１２は、ソフトウェアモジュールで構成される。すなわち、本第１の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００３３】
次に、図３を用いて、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の構成を説明する。図３は、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の構成を説明するためのブロック図である。
【００３４】
図３では、本第１の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の全体の概略的なモデルが示される。このフィードバック制御系では、適応フィルタ２１１の後段に固定フィルタ２１２が備えられ、固定フィルタ２１２の後段に、制御対象３３０が備えられる。そして、制御対象３３０から出力される情報は、ループして適応フィルタ２１１に入力される。制御対象３３０は、モータドライバ２１から適応フィルタ２１１の入力部までを含むブロックであるため、そこから出力される情報は位置誤差情報である。図３では、位置誤差情報の極性を反転した情報に外乱が加算されるモデルが示される。
【００３５】
外乱が加算された位置誤差情報ｘ（ｎ）は、減算器３０２に入力される。減算器３０２の出力値である現在値ｕ（ｎ）は、係数（ｒａ）３０５および遅延器３０３に入力される。遅延器３０３を経た１遅延値ｕ（ｎ−１）は、乗算器３０８，３０９、遅延器３０４、および、乗算器３１５に入力される。遅延器３０４を経た２遅延値ｕ（ｎ−２）は、係数（ｒｂ）３０６および係数（ｒｃ）３０７に入力される。また、乗算器３０８の出力値と、２遅延値ｕ（ｎ−２）に係数（ｒｂ）３０６を乗じた値とは、加算器３１０で加算される。加算器３１０の出力値は、減算器３０２において、外乱が加算された位置誤差情報ｘ（ｎ）から減算される。さらに、乗算器３０９の出力値と、２遅延値ｕ（ｎ−２）に係数（ｒｃ）３０７を乗じた値とは、加算器３１１で加算される。加算器３１１の出力値は、加算器３１２において、現在値ｕ（ｎ）に係数（ｒａ）３０５を乗じた値と加算される。すなわち、これらのブロックにより２次のＩＩＲ型デジタルフィルタが構成される。
【００３６】
２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段では、加算器３１２の出力値と、外乱が加算された位置誤差情報ｘ（ｎ）とが、加算器３１３で加算される。加算器３１３の出力値は、係数３１４にて１／２（０．５）倍されて適応フィルタ出力値ｅ（ｎ）となる。適応フィルタ出力値ｅ（ｎ）は、固定フィルタ２１２および乗算器３１５に入力される。乗算器３１５では、適応フィルタ出力値ｅ（ｎ）と１遅延値ｕ（ｎ−１）とが乗算される。乗算器３１５の出力値に係数（−ｕ）３１６を乗じた値は積分器３１７に入力される。積分器３１７の出力値であるフィードバック値ａ（ｎ＋１）は、乗算器３０８，３０９それぞれに入力され、それぞれで、遅延値ｕ（ｎ−１）と乗算される。
【００３７】
このような構成により、適応フィルタ２１１が備える２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの係数の一部である乗算器３０８，３０９の値は、１サンプルごとに変更（更新）される。すなわち、適応フィルタ２１１は、サンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、後段に出力する値を決定（更新）するサンプル値制御系で構成される。また、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの特性は、係数（ｒａ）３０５、係数（ｒｂ）３０６、係数（ｒｃ）３０７、および、１サンプルごとに変更（更新）される乗算器３０８，３０９の値で定まるため、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の特性は、１サンプルごとに変化する。
【００３８】
なお、適応フィルタ２１１の後段に固定フィルタ２１２が備えられる構成を説明したが、適応フィルタ２１１が固定フィルタ２１２の後段に備えられる構成であってもよい。
【００３９】
すなわち、ソフトウェアモジュールで構成される適応フィルタ２１１を備える、本第１の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００４０】
次に、図４〜６を用いて、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１に関する特性を説明する。図４は、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１における経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図、図５は、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の伝達特性を示す図、図６は、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１を含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図である。
【００４１】
図４に示すとおり、時間０［ｍＳ］では、フィードバック制御系に所定周波数の外乱が印加され、位置誤差情報の振幅値が±Ａとなっている。このとき、適応フィルタ２１１の変動係数である乗算器３０８，３０９の値は「０」である。この時点では、外乱に対して、適応フィルタ２１１の係数が最適化されていない。適応フィルタ２１１のサンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、乗算器３０８，３０９の値は、０［ｍＳ］から徐々にマイナス方向に変動する。経過時間がＴ１［ｍＳ］付近となると、位置誤差情報の振幅値は急激に小さくなり、略±Ｂ（｜Ｂ｜＜｜Ａ｜）となる。また、このとき、乗算器３０８，３０９の値は略「−Ｃ」となる。つまり、この時点で、外乱に対して、適応フィルタ２１１の係数が最適化された状態となる。経過時間がＴ１［ｍＳ］以降では、位置誤差情報の振幅値は略±Ｂに、乗算器３０８，３０９の値は略「−Ｃ」に保たれる。すなわち、外乱の所定周波数が未知であり、適応フィルタ２１１の変動係数の値が最適値でない場合であっても、所定時間が経過すると、適応フィルタ２１１の係数が最適化されることが確認できる。適応フィルタ２１１の係数が最適化されると、位置誤差情報の振幅値は改善されて小さくなる。
【００４２】
図５に示す図は、図４における経過時間Ｔ１［ｍＳ］以降で、変動係数が略収束した状態における適応フィルタ２１１の伝達特性を示している。本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の伝達特性は、特定周波数において所定のＱ値にてゲインをＵＰする特性（いわゆる、逆ノッチ特性）となる。すなわち、本第１の実施形態では、周波数１［ｋＨｚ］にて、ゲインＵＰ量がＤ［ｄＢ］以下で位相変動が±Ｅ［ｄｅｇ］となる伝達特性が、印加された所定周波数の外乱に対して効果的な特性となる。換言すると、適応フィルタ２１１が最適化された状態における伝達特性から、印加された外乱の所定周波数は１［ｋＨｚ］であると推定できる。また、図４における経過時間０〜Ｔ１［ｍＳ］の間での適応フィルタ２１１の伝達特性は、周波数が１［ｋＨｚ］よりも低い帯域での逆ノッチ特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が１［ｋＨｚ］に近づくように変化する。
【００４３】
図６に示す図は、適応フィルタ２１１が図５の伝達特性となっている状態での、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の閉ループ特性（感度関数）を示している。この伝達特性は、所定周波数（約１「ｋＨｚ」）にゲインのピークがあり、この所定周波数でのフィードバックゲインを上げる効果を有していることが確認できる。また、所定周波数（約１「ｋＨｚ」）以上の帯域での感度は、Ｆ［ｄＢ］以下である。
【００４４】
このようにして、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１は、ＦＦＴを用いずとも、所定周波数の外乱に対して効果的に伝達特性を最適化することが可能となる。この適応フィルタ２１１はソフトウェアモジュールによる演算で構成することが可能である。すなわち、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１を備えるＨＤＤ１０によれば、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図７は、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０の構成を説明するためのブロック図である。
【００４６】
本第２の実施形態は、前述した第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１とは一部の構成が異なる適応フィルタ７２０を用いる点で第１の実施形態と異なる。従って、これ以降では、第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１と同じ構成については、説明を簡略化または省略し、異なる構成について詳細に説明することとする。
【００４７】
本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０は、第１の実施形態で説明したＣＰＵ４１で実行されるソフトウェアモジュールである。つまり、本第２の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理は、第１の実施形態と同様にＣＰＵ４１によって実行される。すなわち、本第２の実施形態にかかるヘッドの位置制御装置は、第１の実施形態と同様にＨＤＤ１０によって実行されるものである。
【００４８】
図７では、本第２の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の全体の概略的なモデルが示される。このフィードバック制御系では、適応フィルタ７２０の後段に固定フィルタ２１２が備えられ、固定フィルタ２１２の後段に、制御対象３３０が備えられる。そして、制御対象３３０から出力される情報は、ループして適応フィルタ２１１に入力される。
【００４９】
適応フィルタ７２０では、第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１と同様に、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタが構成される。すなわち、適応フィルタ７２０は、減算器３０２、遅延器３０３，３０４、加算器３１０，３１１，３１２、係数（ｒａ）３０５、係数（ｒｂ）３０６、係数（ｒｃ）３０７、乗算器３０８，３０９で構成される２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを備えている。また、この２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段には、加算器３１３、係数３１４、乗算器３１５、係数（−ｕ）３１６、積分器３１７が接続される。積分器３１７の出力値であるフィードバック値ａ（ｎ＋１）は、加算器７０２および減算器７０３それぞれに入力される。また、係数（ｒｄ）７０１も、加算器７０２および減算器７０３それぞれに入力される。加算器７０２にて、フィードバック値ａ（ｎ＋１）と係数（ｒｄ）７０１の出力値とが加算された値は、乗算器３０９に出力される。同様に減算器７０３にて、フィードバック値ａ（ｎ＋１）から係数（ｒｄ）７０１の出力値が減算された値が、乗算器３０８に出力される。乗算器３０８，３０９それぞれに入力された値は、それぞれで、遅延値ｕ（ｎ−１）と乗算される。
【００５０】
このような構成により、適応フィルタ７２０が備える２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの係数の一部である乗算器３０８，３０９の値は、１サンプルごとに変更（更新）される。すなわち、適応フィルタ７２０は、サンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、後段に出力する値を決定（更新）するサンプル値制御系で構成される。本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０の特性は、１サンプルごとに変化する。
【００５１】
なお、適応フィルタ７２０の後段に固定フィルタ２１２が備えられる構成を説明したが、適応フィルタ７２０が固定フィルタ２１２の後段に備えられる構成であってもよい。また、加算器７０２は、フィードバック値ａ（ｎ＋１）から係数（ｒｄ）７０１の出力値を減算した値を乗算器３０８に出力する減算器として構成されてもよい。また、減算器７０３は、フィードバック値ａ（ｎ＋１）と係数（ｒｄ）７０１の出力値とを加算した値を乗算器３０９に出力する加算器として構成されてもよい。
【００５２】
すなわち、ソフトウェアモジュールで構成される適応フィルタ７２０を備える、本第２の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００５３】
次に、図８〜１０を用いて、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０に関する特性を説明する。図８は、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０における経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図、図９は、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０の伝達特性を示す図、図１０は、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０を含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図である。
【００５４】
図８に示すとおり、時間０［ｍＳ］では、フィードバック制御系に所定周波数の外乱が印加され、位置誤差情報の振幅値が±Ａとなっている。このとき、適応フィルタ７２０の変動係数である乗算器３０８，３０９の値は「０」である。この時点では、外乱に対して、適応フィルタ７２０の係数が最適化されていない。適応フィルタ７２０のサンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、乗算器３０８，３０９の値は「０」から徐々にマイナス方向に変動する。経過時間がＴ２［ｍＳ］付近となると、位置誤差情報の振幅値は急激に小さくなり、略±Ｂ’（｜Ｂ’｜＜｜Ａ｜）となる。また、このとき、乗算器３０８，３０９の値は略「−Ｃ’」となる。つまり、この時点で、外乱に対して、適応フィルタ７２０の係数が最適化された状態となる。経過時間がＴ２［ｍＳ］以降では、位置誤差情報の振幅値は略±Ｂ’に、乗算器３０８，３０９の値は略「−Ｃ’」に保たれる。すなわち、外乱の所定周波数が未知であり、適応フィルタ７２０の変動係数の値が最適値でない場合であっても、所定時間が経過すると、適応フィルタ７２０の係数が最適化されることが確認できる。適応フィルタ７２０の係数が最適化されると、位置誤差情報の振幅値は改善されて小さくなる。本第２の実施形態において適応フィルタ７２０の係数が最適化される所定時間「Ｔ２」は、第１の実施形態において適応フィルタ２１１の係数が最適化される所定時間「Ｔ１」よりも早いタイミングである。
【００５５】
図９に示す図は、図８における経過時間Ｔ２［ｍＳ］以降で、変動係数が略収束した状態における適応フィルタ７２０の伝達特性を示している。本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０の伝達特性は、特定周波数において位相にピークを持たせる特性となる。すなわち、本第２の実施形態では、周波数２［ｋＨｚ］付近にて、位相ＵＰ量がＥ’［ｄｅｇ］以下でゲインＵＰ量がＤ’［ｄＢ］以下となる伝達特性が、印加された所定周波数の外乱に対して効果的な特性となる。換言すると、適応フィルタ７２０が最適化された状態における伝達特性から、印加された外乱の所定周波数は２［ｋＨｚ］付近であると推定できる。また、図８における経過時間０〜Ｔ２［ｍＳ］の間での適応フィルタ７２０の伝達特性は、周波数が２［ｋＨｚ］よりも低い帯域で位相にピークを持たせる特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が２［ｋＨｚ］に近づくように変化する。
【００５６】
図１０に示す図は、適応フィルタ７２０が図９の伝達特性となっている状態での、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の閉ループ特性（感度関数）を示している。この伝達特性では、第１の実施形態にかかる閉ループ特性（感度関数）と比較して、所定周波数（約２「ｋＨｚ」）での感度関数ゲインを下げることができるため、抑圧率がより改善する。また、本第２の実施形態にかかる閉ループ特性(感度関数)では、第１の実施形態と比較して、所定周波数（約２「ｋＨｚ」）以上の帯域での位置決め精度を改善することができる。また、所定周波数（約１「ｋＨｚ」）以上の帯域での感度は、Ｆ’［ｄＢ］以下である。
【００５７】
このようにして、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０でも、ＦＦＴを用いずとも、所定周波数の外乱に対して効果的に伝達特性を最適化することが可能となる。この適応フィルタ７２０はソフトウェアモジュールによる演算で構成することが可能である。すなわち、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０を備えるＨＤＤ１０によっても、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
図１１は、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０の構成を説明するためのブロック図である。
【００５９】
本第３の実施形態は、前述した第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１とは一部の構成が異なる適応フィルタ１１２０を用いる点、および、適応フィルタ１１２０と固定フィルタ２１２との配置順序が異なる点で第１の実施形態と異なる。従って、これ以降では、第１の実施形態と同じ構成については、説明を簡略化または省略し、異なる構成について詳細に説明することとする。
【００６０】
本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０は、第１の実施形態で説明したＣＰＵ４１で実行されるソフトウェアモジュールとして構成される。つまり、本第３の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理の一部は、第１の実施形態と同様にＣＰＵ４１によって実行される。すなわち、本第３の実施形態にかかるヘッドの位置制御装置も、第１，第２の実施形態と同様にＨＤＤ１０において実行されるものである。
【００６１】
図１１には、本第３の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系全体の概略的なモデルが示される。このフィードバック制御系では、固定フィルタ２１２の後段に適応フィルタ１１２０が備えられ、適応フィルタ１１２０の後段に制御対象３３０が備えられる。制御対象３３０から出力される情報は、ループして固定フィルタ２１２に入力される。制御対象３３０は機構部を含み、この機構部で共振が発生することがある。この共振により特定周波数の共振周波数成分がフィードバック制御系に付加される。
【００６２】
適応フィルタ１１２０は、第１，第２の実施形態にかかる適応フィルタと同様に、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを含んで構成される。すなわち、適応フィルタ１１２０は、減算器３０２、遅延器３０３，３０４、加算器３１０，３１１，３１２、係数（ｒａ）１１０５、係数（ｒｂ）１１０６、係数（ｒｃ）１１０７、乗算器３０８，３０９で構成される２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを備えている。また、この２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段には、加算器３１３、係数３１４、乗算器３１５、係数（−ｕ）３１６、積分器３１７が接続される。これらのブロックは、第１，第２の実施形態にかかる適応フィルタと同様に接続される。
【００６３】
本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０は、特定周波数のゲインを減衰するノッチフィルタを含んで構成される。すなわち、適応フィルタ１１２０の一部がノッチフィルタを構成するように、係数（ｒａ）１１０５、係数（ｒｂ）１１０６、係数（ｒｃ）１１０７の値が設定される。
【００６４】
このような構成により、適応フィルタ１１２０が備える２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの係数の一部である乗算器３０８，３０９の値が、１サンプルごとに変更（更新）される。すなわち、適応フィルタ１１２０は、サンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、後段に出力する値を決定（更新）するサンプル値制御系で構成される。本第３の実施形態では、乗算器３０８，３０９の値が１サンプルごとに変更（更新）されるため、適応フィルタ１１２０の特性は１サンプルごとに変化する。
【００６５】
なお、固定フィルタ２１２の後段に適応フィルタ１１２０が備えられる構成を説明したが、適応フィルタ１１２０が固定フィルタ２１２の後段に備えられる構成であってもよい。しかし、適応フィルタ１１２０は、共振が発生する機構部を含む制御対象３３０の前段に配置されることが好ましい。
【００６６】
すなわち、適応フィルタ１１２０を備える本第３の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、共振に起因する所定周波数成分を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００６７】
次に、図１２〜１４を用いて、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０に関する特性を説明する。図１２は、共振が発生する機構部を含む制御対象３３０の伝達特性を示す図、図１３は、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０における経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図、図１４は、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０の伝達特性を示す図である。
【００６８】
図１２に示すとおり、共振が発生する機構部を含む制御対象３３０の伝達特性は遅れ系の特性を示し、周波数６［ｋＨｚ］付近にて共振を有している。また、この共振周波数に向けて位相は徐々に遅れ始め、共振周波数よりも高い周波数では位相が１８０［ｄｅｇ］遅れる。このように機構部を含む制御対象３３０の伝達特性は、共振を有する遅れ系であることが一般的である。
【００６９】
図１３に示すとおり、時間０［ｍＳ］から時間Ｔ３［ｍＳ］の期間では、フィードバック制御系に共振が発生して、位置誤差情報の振幅値が±ＡＡ近傍まで増加する。このとき、適応フィルタ１１２０の変動係数である乗算器３０８，３０９の値は「０」近傍から徐々に増加している。時間０［ｍＳ］の時点では、共振に対して適応フィルタ１１２０の変動係数は最適化されていないが、時間Ｔ３［ｍＳ］に近づくに従って、適応フィルタ１１２０の変動係数は共振に対して最適化される。時間Ｔ３［ｍＳ］で、変動係数の値が「ＣＣ１」近傍になると、位置誤差情報の振幅値は±ＡＡ近傍から減少する。時間Ｔ３［ｍＳ］以降に、変動係数の値は「ＣＣ２」近傍まで増加するが、その後、変動係数は「ＣＣ１」近傍の値に収束する。
【００７０】
本第３の実施形態によれば、共振の所定周波数が未知であり、適応フィルタ１１２０の変動係数の初期値が最適値でない場合であっても、所定時間が経過すると、変動係数が最適化される（所定値に収束する）ことが確認できる。適応フィルタ１１２０の変動係数が最適化されると、位置誤差情報の振幅値は改善されて小さくなる。適応フィルタ１１２０の変動係数の初期値が最適化された値であれば、位置誤差情報の振幅値は安定したままであることが期待できる。
【００７１】
図１４に示す図は、図１３における経過時間Ｔ３［ｍＳ］以降で、変動係数が略収束した状態における適応フィルタ１１２０の伝達特性を示している。この状態での適応フィルタ１１２０の伝達特性は、特定周波数においてゲインを減衰する特性（いわゆるノッチ特性）となる。すなわち、本第３の実施形態では、周波数６［ｋＨｚ］付近にて、ゲイン減衰量がーＤＤ［ｄＢ］以下で位相変動量が±ＥＥ［ｄｅｇ］以下となる伝達特性が、所定周波数の共振の抑圧に対して効果的となる。換言すると、適応フィルタ１１２０が最適化された状態における伝達特性から、共振の所定周波数は６［ｋＨｚ］付近であると推定できる。また、図１３における経過時間０〜Ｔ３［ｍＳ］の間での適応フィルタ１１２０の伝達特性は、周波数が６［ｋＨｚ］よりも低い帯域でのノッチ特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が６［ｋＨｚ］に近づくように変化する。
【００７２】
このようにして、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０でも、ＦＦＴを用いずとも、所定周波数の外乱（共振）に対して効果的に伝達特性を最適化することが可能となる。この適応フィルタ１１２０はソフトウェアモジュールによる演算で構成することが可能である。すなわち、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０を備えるＨＤＤ１０によっても、フィードバック制御で用いられる適応フィルタを容易に構成することができる。
【００７３】
（第４の実施形態）
図１５は、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０の構成を説明するためのブロック図である。
【００７４】
本第４の実施形態は、前述した第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１と同じ構成の二つの適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂを用いる点で第１の実施形態と異なる。従って、これ以降では、第１の実施形態と同じ構成については、説明を簡略化または省略し、異なる構成について詳細に説明することとする。
【００７５】
本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂは、第１の実施形態で説明したＣＰＵ４１で実行されるソフトウェアモジュールとして構成される。つまり、本第４の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理の一部は、第１の実施形態と同様にＣＰＵ４１によって実行される。すなわち、本第４の実施形態にかかるヘッドの位置制御装置も、第１から第３の実施形態と同様にＨＤＤ１０において実行されるものである。
【００７６】
図１５には、本第４実施形態にかかるヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系全体の概略的なモデルが示される。このフィードバック制御系では、二つの適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂが直列に接続される。適応フィルタ１５２０ｂの後段には固定フィルタ２１２が備えられ、固定フィルタ２１２の後段に制御対象３３０が備えられる。制御対象３３０から出力される情報は、ループして適応フィルタ１５２０ａに入力される。図１５では、制御対象３３０から出力される位置誤差情報の極性を反転した情報に２種の外乱が加算されるモデルが示される。
【００７７】
適応フィルタ１５２０ａは、第１から第３の実施形態にかかる適応フィルタと同様に、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを含んで構成される。すなわち、適応フィルタ１５２０ａは、減算器３０２ａ、遅延器３０３ａ，３０４ａ、加算器３１０ａ，３１１ａ，３１２ａ、係数（ｒａ）１５０５ａ、係数（ｒｂ）１５０６ａ、係数（ｒｃ）１５０７ａ、乗算器３０８ａ，３０９ａで構成される２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを備えている。また、この２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段には、加算器３１３ａ、係数３１４ａ、乗算器３１５ａ、係数（−ｕ）３１６ａ、積分器３１７ａが接続される。これらのブロックは、第１から第３の実施形態にかかる適応フィルタと同様に接続される。
【００７８】
また、適応フィルタ１５２０ｂも、第１から第３の実施形態にかかる適応フィルタと同様に、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを含んで構成される。すなわち、適応フィルタ１５２０ｂは、減算器３０２ｂ、遅延器３０３ｂ，３０４ｂ、加算器３１０ｂ，３１１ｂ，３１２ｂ、係数（ｒａ）１５０５ｂ、係数（ｒｂ）１５０６ｂ、係数（ｒｃ）１５０７ｂ、乗算器３０８ｂ，３０９ｂで構成される２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを備えている。また、この２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段には、加算器３１３ｂ、係数３１４ｂ、乗算器３１５ｂ、係数（−ｕ）３１６ｂ、積分器３１７ｂが接続される。これらのブロックも、第１から第３の実施形態にかかる適応フィルタと同様に接続される。
【００７９】
本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれは、特定周波数のゲインをＵＰする逆ノッチフィルタを含んで構成される。適応フィルタ１５２０ａと適応フィルタ１５２０ｂとでは逆ノッチフィルタの対象となる周波数が異なる。すなわち、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの一部が、異なる特定周波数の逆ノッチフィルタを構成するように、係数（ｒａ）１５０５ａ，１５０５ｂ、係数（ｒｂ）１５０６ａ，１５０６ｂ、係数（ｒｃ）１５０７ａ，１５０７ｂの値が設定される。適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれは、サンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、後段に出力する値を決定（更新）するサンプル値制御系で構成される。本第４の実施形態では、乗算器３０８ａ，３０８ｂ，３０９ａ，３０９ｂの値が１サンプルごとに変更（更新）されるため、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの特性は、１サンプルごとに変化する。
【００８０】
なお、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂが直列に接続され、適応フィルタ１５２０ｂの後段に固定フィルタ２１２が備えられる構成を説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂの間に固定フィルタ２１２が備えられる構成や、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂが直列に接続され、適応フィルタ１５２０ａの前段に固定フィルタ２１２が備えられる構成であってもよい。また、二つの適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂだけでなく３以上の適応フィルタを備える構成であってもよい。
【００８１】
すなわち、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂを備える本第４の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、異なる所定周波数の複数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００８２】
次に、図１６〜１８を用いて、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂに関する特性を説明する。図１６は、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図、図１７は、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂの伝達特性を示す図、図１８は、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂを含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図である。
【００８３】
図１６に示すとおり、時間０［ｍＳ］では、フィードバック制御系に異なる所定周波数の二つの外乱が印加され、位置誤差情報の振幅値が±Ａとなっている。このとき、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの変動係数である乗算器３０８ａ，３０８ｂ，３０９ａ，３０９ｂの値は「０」である。この時点では、外乱に対して、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂの係数が最適化されていない。適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂのサンプリング周波数に基づく所定の時間間隔ごとに、乗算器３０８ａ，３０８ｂ，３０９ａ，３０９ｂの値は、０［ｍＳ］から徐々にマイナス方向に変動する。経過時間がＴ４［ｍＳ］付近となると、位置誤差情報の振幅値は小さくなり、略±ＡＢ（｜ＡＢ｜＜｜Ａ｜）となる。また、このとき、適応フィルタ１５２０ａにかかる乗算器３０８ａ，３０９ａの値は略「−Ｃ」となる。つまり、この時点で、第１の特定周波数の外乱に対して、適応フィルタ１５２０ａの係数が最適化された状態となる。
【００８４】
位置誤差情報の振幅値は、経過時間がＴ４［ｍＳ］以降は更に小さくなり、Ｔ５［ｍＳ］付近で略±Ｂ（｜Ｂ｜＜｜ＡＢ｜）となる。また、このとき、適応フィルタ１５２０ａにかかる乗算器３０８ａ，３０９ａの値は略「−Ｃ」を維持するが、適応フィルタ１５２０ｂにかかる乗算器３０８ｂ，３０９ｂの値は略「−ＣＣ」となる。つまり、この時点で、第１の特定周波数の外乱に対して、適応フィルタ１５２０ａの係数が最適化されるとともに、第２の特定周波数の外乱に対して、適応フィルタ１５２０ｂの係数が最適化された状態となる。経過時間がＴ５［ｍＳ］以降では、位置誤差情報の振幅値は略±Ｂに、適応フィルタ１５２０ａにかかる乗算器３０８ａ，３０９ａの値は略「−Ｃ」に、適応フィルタ１５２０ｂにかかる乗算器３０８ｂ，３０９ｂの値は略「−ＣＣ」に保たれる。
【００８５】
すなわち、本第４の実施形態によれば、外乱の所定周波数が未知であり、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの変動係数の初期値が最適値でない場合であっても、所定時間が経過すると、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの係数が最適化される（所定値に収束する）ことが確認できる。適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの係数が最適化されると、位置誤差情報の振幅値は改善されて小さくなる。
【００８６】
図１７に示す図は、図１６における経過時間Ｔ５［ｍＳ］以降で、変動係数が所定値に収束した状態における適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの伝達特性を示している。この状態での適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの伝達特性は、特定周波数において所定のＱ値にてゲインをＵＰする特性（いわゆる、逆ノッチ特性）となる。すなわち、本第４の実施形態では、周波数１［ｋＨｚ］においてゲインＵＰ量がＤ［ｄＢ］以下で位相変動が±Ｅ［ｄｅｇ］となる伝達特性が、印加された第１の所定周波数の外乱に対して効果的な特性となる。また、周波数２［ｋＨｚ］においてゲインＵＰ量がＤ［ｄＢ］以下で位相変動が±Ｅ［ｄｅｇ］となる伝達特性が、印加された第２の所定周波数の外乱に対して効果的な特性となる。換言すると、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれが最適化された状態における伝達特性から、印加された複数の外乱のうち、第１の所定周波数は１［ｋＨｚ］であり、第２の所定周波数は２［ｋＨｚ］であると推定できる。
【００８７】
なお、図１６において、経過時間０〜Ｔ４［ｍＳ］の間での適応フィルタ１５２０ａの伝達特性は、周波数が１［ｋＨｚ］よりも低い帯域での逆ノッチ特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が１［ｋＨｚ］に近づくように変化する。また、経過時間０〜Ｔ５［ｍＳ］の間での適応フィルタ１５２０ｂの伝達特性は、周波数が２［ｋＨｚ］よりも低い帯域での逆ノッチ特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が２［ｋＨｚ］に近づくように変化する。
【００８８】
図１８に示す図は、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれが図１７の伝達特性となっている状態での、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の閉ループ特性（感度関数）を示している。図１７の伝達特性では、第１の所定周波数（約１「ｋＨｚ」）および第２の所定周波数（約２「ｋＨｚ」）にゲインのピークがある。すなわち、本第４の実施形態にかかる伝達特性は、この２つの所定周波数でのフィードバックゲインを上げる効果を有している。このため、図１８に示す感度関数では、第１の所定周波数（約１「ｋＨｚ」）および第２の所定周波数（約２「ｋＨｚ」）の感度が下がっていることが確認できる。また、第２の所定周波数（約２「ｋＨｚ」）以上の帯域での感度は、Ｆ［ｄＢ］以下である。
【００８９】
このようにして、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂは、ＦＦＴを用いずとも、複数の所定周波数の外乱に対して効果的に伝達特性を最適化することが可能となる。この適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂはソフトウェアモジュールによる演算で構成することが可能である。すなわち、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂを備えるＨＤＤ１０によれば、フィードバック制御において、異なる所定周波数の複数の外乱成分を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００９０】
以上説明したように第１から第４の実施形態によれば、ソフトウェアモジュールを用いたデジタルフィルタを用いて、フィードバック制御系に印加された外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定する適応フィルタを実現することが可能となる。この適応フィルタは、ＦＦＴを用いることなくＣＰＵにて実行されるプログラムで実現される。すなわち、第１から第４の実施形態によれば、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる磁気ディスク装置およびヘッドの位置制御方法を提供することが可能となる。
【００９１】
なお、図１に示した電子機器１５０において、ＨＤＤ１０に対して印加される所定周波数の外乱としては、電子機器１５０内に設けられたスピーカ（不図示）から音声信号が出力されることで発生する振動に起因するものが挙げられる。また、電子機器１５０内でＨＤＤ１０を支持する筐体に対して印加された振動に基づいてＨＤＤ１０に伝播する振動に起因するものも想定される。
【００９２】
なお、複数の実施形態を説明したが、説明した実施形態は一例として提示したものであり、発明の範囲はこの実施形態に限定されない。また、説明した実施形態は、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。さらに、前述した実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよく、さらに、異なる実施形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良い。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれ、特許請求の範囲に記載された発明と、その均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９３】
１…磁気ディスク、２…スライダ、３…アーム、４…ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）、５…ＳＰＭ（スピンドルモータ）、１０…磁気ディスク装置（ＨＤＤ）、２１…モータドライバ、２２…ヘッドＩＣ、３１…リードライトチャネルＩＣ（ＲＤＣ）、４１…ＣＰＵ、４２…ＲＡＭ、４３…ＮＶＲＡＭ、５０…ＨＤＣ（Hard Disc Controller）、１００…ホスト装置、１２０…通信媒体（ホストＩ／Ｆ）、１５０…電子機器、２０１…信号処理部、２０２…位置検出部、２１１，７２０，１１２０，１５２０…適応フィルタ、２１２…固定フィルタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ヘッドの位置を制御する磁気ディスク装置およびヘッドの位置制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスクのヘッドの位置制御では、ヘッドの位置誤差情報をフィルタ処理した情報により制御対象となるＶＣＭを制御するフィードバック制御が適用されている。また、フィードバック制御だけでなく、フィードバック制御系に印加される外乱の周波数成分に基づくフィードフォワード制御が付加されることもある。さらに、フィードバック制御系の一部を構成する機構部に発生する共振周波数成分を抑圧するための共振（抑圧）フィルタが付加されることもある。このようなヘッドの位置制御のためのフィルタ処理には、適応フィルタが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−０９８９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが従来は、フィードフォワード制御における外乱の周波数成分または機構部に発生する共振周波数成分の推定にＦＦＴが用いられることが一般的であった。また、ヘッドの位置制御のフィルタ処理をソフトウェアで実現することが多かったが、ＦＦＴをソフトウェアで実現することは容易ではなかった。また、ＦＦＴをハードウェアで実現する場合であっても、コストアップやチップ上でのダイ面積が大きくなることが課題となっていた。すなわち、ヘッドの位置制御などのフィードバック制御で用いられる適応フィルタを容易に構成することは困難であった。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、フィードバック制御で用いられる適応フィルタを容易に構成することができる磁気ディスク装置およびヘッドの位置制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の磁気ディスク装置は、サーボ情報が記録される磁気ディスクと、磁気ディスクのサーボ情報を読み出すためのヘッドと、位置制御手段とを具備する。位置制御手段は、前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、ヘッドにより読み出したサーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態にかかる磁気ディスク装置（ＨＤＤ）を備える電子機器の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態においてヘッドの位置制御処理を実行する複数のブロックを説明するための構成図。
【図３】第１の実施形態にかかる適応フィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図４】第１の実施形態にかかる適応フィルタにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図。
【図５】第１の実施形態にかかる適応フィルタの伝達特性を示す図。
【図６】第１の実施形態にかかる適応フィルタを含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図。
【図７】第２の実施形態にかかる適応フィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図８】第２の実施形態にかかる適応フィルタにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図。
【図９】第２の実施形態にかかる適応フィルタの伝達特性を示す図。
【図１０】第２の実施形態にかかる適応フィルタを含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図。
【図１１】第３の実施形態にかかる適応フィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図１２】第３の実施形態において共振が発生する機構部を含む制御対象の伝達特性を示す図。
【図１３】第３の実施形態にかかる適応フィルタにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図。
【図１４】第３の実施形態にかかる適応フィルタの伝達特性を示す図。
【図１５】第４の実施形態にかかる適応フィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図１６】第４の実施形態にかかる適応フィルタにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図。
【図１７】第４の実施形態にかかる適応フィルタの伝達特性を示す図。
【図１８】第４の実施形態にかかる適応フィルタを含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、複数の実施形態について図面を用いて説明する。
【０００９】
(第１の実施形態)
図１は、本第１の実施形態にかかる磁気ディスク装置（以下、ＨＤＤとも称する）１０を備える電子機器１５０の構成を示すブロック図である。また電子機器１５０はホスト装置１００を備えている。ＨＤＤ１０は、通信媒体（ホストＩ／Ｆ）１２０を介してホスト装置１００と接続され、ホスト装置１００の記憶モジュールとして機能する。ホストＩ／Ｆ１２０は、ホスト装置１００とＨＤＤ１０とを接続し、ホスト装置１００とＨＤＤ１０との間のデータ及びコマンドの送受に係る通信に利用される。例えば、電子機器１５０は、パーソナルコンピュータであり、ホスト装置１００は、パーソナルコンピュータに備えられるチップセットＩＣである。
【００１０】
本第１の実施形態ではＨＤＤ１０の例を説明するが、光ディスクドライブ、ＭＯドライブ、ＭＤドライブ、デジタルカメラ（の手振れ抑制制御）などの、フィードバック制御により位置制御，速度制御を行うフィードバック制御装置に本第１の実施形態の構成を適用することも可能である。
【００１１】
ＨＤＤ１０は、磁気ディスク１、スライダ２、アーム３、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）４、及びＳＰＭ（スピンドルモータ）５などの機構部を有する。またＨＤＤ１０は、モータドライバ２１、ヘッドＩＣ２２、ＮＶＲＡＭ４３、及びコントローラ６０などの回路ブロックを備える。コントローラ６０は、リードライトチャネル（以下、ＲＤＣとも称する）３１、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＨＤＣ（Hard Disc Controller）５０を含む。
【００１２】
本第１の実施形態に係るＨＤＤ１０では、磁気ディスク１に記録されたサーボ情報に基づいて、スライダ２に備えられたヘッド（不図示）の位置制御が行われる。ヘッドの位置制御には、フィードバック制御が適用される。このフィードバック制御では、磁気ディスク１からヘッド（不図示）により読み出されたサーボ情報とフィードバック制御での制御目標位置となる目標位置情報とに基づいて位置誤差情報が算出され、算出された位置誤差情報はフィルタ処理される。本第１の実施形態では、算出された位置誤差情報は、適応フィルタを用いてフィルタ処理される。本第１の実施形態において特徴的な構成の一つである適応フィルタは、ＦＦＴを用いることなく外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定して抑圧することができる。
【００１３】
磁気ディスク１は、ＳＰＭ５に固定され、ＳＰＭ５が回転駆動することで回転する。磁気ディスク１の少なくとも一面は磁気的に情報が記録される記録面である。つまり、磁気ディスク１は磁気記録媒体である。記録面には例えば同心円の複数のトラックが定義され、各トラックはサーボ領域とデータ領域とを有する。サーボ領域には、磁気ディスク１の記録面上での物理的なアドレス情報、および、トラックの中心に対する半径方向のズレを算出するための位置情報を含むサーボ情報が記録されている。また、ＨＤＤ１０に記録すべき情報はデータ領域に記録される。
【００１４】
スライダ２は、磁気ディスク１の記録面に対応するようにアーム３の一端に備えられる。スライダ２は、リードヘッド（不図示）及びライトヘッド（不図示）を備えている。リードヘッド（不図示）は、磁気ディスク１の記録面に磁気記録された信号を読み取る。読み取られた信号は、アーム３上の導体パターンを介してヘッドＩＣ２２へ出力される。ライトヘッド（不図示）は、ヘッドＩＣ２２からアーム３上の導体パターンを介して入力されるライト信号（ライト電流）に応じて、磁気ディスク１の記録面に磁気記録する。
【００１５】
アーム３は、一端にスライダ２、他端に軸受部３ａを備えている。アーム３は、ＶＣＭ４への駆動電流の供給に応じて、軸受部３ａの略中央部を中心として回転し、磁気ディスク１の記録面上でスライダ２を半径方向に移動させる。
【００１６】
ＶＣＭ４は、モータドライバ２１から供給される駆動信号（電流）に応じて駆動し、アーム３を回転させる。
【００１７】
ＳＰＭ５は、モータドライバ２１から供給される駆動信号（電流）に応じて駆動し、磁気ディスク１を回転させる。
【００１８】
モータドライバ２１は、コントローラ６０（さらに詳細にはＣＰＵ４１）からの制御信号に基づいて、ＶＣＭ４を駆動するための駆動信号（電流）をＶＣＭ４へ、ＳＰＭ５を駆動するための駆動信号（電流）をＳＰＭ５へ供給する。
【００１９】
ヘッドＩＣ２２は、スライダ２に備えられたリードヘッド（不図示）からアーム３上の導体パターンを介して入力された信号を増幅し、増幅した信号をリード情報としてコントローラ６０（さらに詳細にはＲＤＣ３１）に出力する。またヘッドＩＣ２２は、コントローラ６０（ＲＤＣ３１）から入力された記録情報に応じたライト信号（ライト電流）を、スライダ２に備えられたライトヘッド（不図示）へ、アーム３上の導体パターンを介して出力する。
【００２０】
コントローラ６０は、ＲＤＣ３１、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＨＤＣ５０等を含むＳｏＣ（System On Chip）として構成される。本第１の実施形態では、コントローラ６０は、磁気ディスク１に記録されたサーボ情報に基づいて、スライダ２に備えられたリードヘッド（不図示）のトラックの中心に対する半径方向のズレ（位置）を制御する位置制御処理を行う。なお、コントローラ６０がＲＡＭ４２を含まず、コントローラ６０の外部にＲＡＭ４２が接続される構成であってもよい。
【００２１】
ＲＤＣ３１は、ヘッドＩＣ２２から入力されたリード情報からサーボ領域に対応するサーボ情報を検出し、検出したサーボ情報からアドレス情報および位置情報を抽出する。抽出されたアドレス情報および位置情報はＣＰＵ４１へ出力される。またＲＤＣ３１は、リード情報からデータ領域に対応する情報を検出し、検出した情報に所定の処理を施して復号化する。復号化された情報はＨＤＣ５０へ出力される。さらにＲＤＣ３１は、ＨＤＣ５０から入力された記録すべき情報に所定の処理を施して符号化し、この符号化した情報を記録情報としてヘッドＩＣ２２へ出力する。ＲＤＣ３１は、これらの複数の処理のためにＲＡＭ４２をワークメモリとして利用する。
【００２２】
ＣＰＵ４１は、ＮＶＲＡＭ４３に記憶されたプログラムを実行することでＨＤＤ１０に備えられた各ブロックを制御するプロセッサである。例えばＣＰＵ４１は、磁気ディスク１の記録面に対するリードヘッド（不図示）の位置制御処理、ＶＣＭ４及びＳＰＭ５の回転制御処理、及び磁気ディスク１からの情報再生処理の動作を制御する。ＣＰＵ４１は、コントローラ６０がサーボコントローラ、又はリードライトコントローラとして動作するためのプログラムを実行する。ＣＰＵ４１は、このようなプログラムの実行においてＲＡＭ４２をワークメモリとして利用する。本第１の実施形態では、コントローラ６０がサーボコントローラとして動作する場合、ＣＰＵ４１は、ＲＤＣ３１から入力されたアドレス情報および位置情報に基づく位置制御処理の動作を制御する。位置制御処理は、位置誤差情報に対するフィルタ処理を含むフィードバック制御である。このフィルタ処理には、ＣＰＵ４１で実行されるプログラムによって実現される適応フィルタが適用される。本第１の実施形態の適応フィルタは、ＦＦＴを用いずに構成されて、位置制御処理に対する外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定することができる。
【００２３】
ＲＡＭ４２は、ＲＤＣ３１、ＣＰＵ４１及びＨＤＣ５０のワークメモリである。ＲＡＭ４２には揮発性メモリであるＤＲＡＭが適用される。
【００２４】
ＮＶＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１が実行するプログラムを記憶する不揮発性メモリである。ＮＶＲＡＭ４３に記憶されるプログラムは更新可能である。またＮＶＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１で実行される処理で利用されるパラメータ値を記憶する。
【００２５】
ＨＤＣ５０は、ホスト装置１００との間で情報を送信及び受信する通信処理を実行する。ＨＤＣ５０は、ＲＤＣ３１からの復号化された情報に所定の処理を施して符号化し、符号化した情報を送信情報としてホスト装置１００へ送信する。またＨＤＣ５０は、ホスト装置１００から受信した受信情報に所定の処理を施して復号化し、復号化した情報を記録すべき情報としてＲＤＣ３１へ出力する。例えばＨＤＣ５０は、ホスト装置１００との間でＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）規格に準拠した通信処理を実行する。ＨＤＣ５０は、ホスト装置１００から、データの記録を開始する論理アドレス及び記録データ長の情報を含むライトコマンドを受信した場合、受信したライトコマンドから論理アドレス及び記録データ長の情報を抽出する。抽出された論理アドレス及び記録データ長の情報はＣＰＵ４１へ出力される。
【００２６】
このような構成により、本第１の実施形態に係るＨＤＤ１０に備えられた複数のブロックによって、磁気ディスク１の記録面に対するリードヘッド（不図示）の位置制御処理が、フィードバック制御によって実行される。本第１の実施形態にかかる位置制御処理には、ＣＰＵ４１で実行されるプログラムによって実現され、位置制御処理に対する外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定する適応フィルタが適用される。従って、本第１の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００２７】
次に、図２を用いて、本第１の実施形態においてヘッドの位置制御処理を実行する複数のブロックを説明する。図２は、本第１の実施形態においてヘッドの位置制御処理を実行する複数のブロックを説明するための構成図である。
【００２８】
本第１の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理は、ＲＤＣ３１に備えられる信号処理部２０１および位置検出部２０２、ＣＰＵ４１で実行されるソフトウェアモジュールである適応フィルタ２１１および固定フィルタ２１２、および、モータドライバ２１を含む複数のブロックによって実行される。
【００２９】
ヘッドＩＣからのリード情報は、ＲＤＣ３１の信号処理部２０１に入力される。信号処理部２０１は、入力されたリード情報に対して復調やエラー訂正などの処理を施す。信号処理部２０１で処理された情報は、位置検出部２０２に出力される。位置検出部２０２は、信号処理部２０１から入力された情報からサーボ情報を検出し、検出したサーボ情報からアドレス情報および位置情報を抽出する。抽出されたアドレス情報および位置情報はＣＰＵ４１へ出力される。
【００３０】
ＲＤＣ３１（さらに詳細には位置検出部２０２）からのアドレス情報および位置情報は、ＣＰＵ４１にて位置誤差情報として算出される。算出された位置誤差情報は、ＣＰＵ４１の適応フィルタ２１１に入力される。適応フィルタ２１１は、ヘッドの位置制御処理に対する外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定するフィルタであり、プログラムによる演算で実現されるソフトウェアモジュールである。適応フィルタ２１１は、推定された周波数成分に対して特徴的な特性でフィルタ処理（フィルタリング）する。適応フィルタでフィルタリングされた情報は、固定フィルタ２１２へ出力される。固定フィルタ２１２は、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御を安定化するための位相補償やゲイン補償を行うためのフィルタであり、プログラムによる演算で実現されるソフトウェアモジュールである。固定フィルタ２１２を実現するため、所定の伝達関数を実現するためのフィルタ係数が予め設定されている。固定フィルタ２１２でフィルタリングされた情報は、モータドライバ２１へ出力される。
【００３１】
モータドライバ２１は、適応フィルタ２１１および固定フィルタ２１２でフィルタリングされた情報に基づいてＶＣＭ４を回転駆動して、スライダ２を磁気ディスク１上で移動させる。スライダ２に備えられたリードヘッド（不図示）が磁気ディスク１の記録面から読み出した信号は、ヘッドＩＣを介してリード情報となり、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御が形成される。
【００３２】
このようにして、本第１の実施形態にかかる複数のブロックによるヘッドの位置制御処理が実行される。このヘッドの位置制御処理の一部である適応フィルタ２１１および固定フィルタ２１２は、ソフトウェアモジュールで構成される。すなわち、本第１の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００３３】
次に、図３を用いて、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の構成を説明する。図３は、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の構成を説明するためのブロック図である。
【００３４】
図３では、本第１の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の全体の概略的なモデルが示される。このフィードバック制御系では、適応フィルタ２１１の後段に固定フィルタ２１２が備えられ、固定フィルタ２１２の後段に、制御対象３３０が備えられる。そして、制御対象３３０から出力される情報は、ループして適応フィルタ２１１に入力される。制御対象３３０は、モータドライバ２１から適応フィルタ２１１の入力部までを含むブロックであるため、そこから出力される情報は位置誤差情報である。図３では、位置誤差情報の極性を反転した情報に外乱が加算されるモデルが示される。
【００３５】
外乱が加算された位置誤差情報ｘ（ｎ）は、減算器３０２に入力される。減算器３０２の出力値である現在値ｕ（ｎ）は、係数（ｒａ）３０５および遅延器３０３に入力される。遅延器３０３を経た１遅延値ｕ（ｎ−１）は、乗算器３０８，３０９、遅延器３０４、および、乗算器３１５に入力される。遅延器３０４を経た２遅延値ｕ（ｎ−２）は、係数（ｒｂ）３０６および係数（ｒｃ）３０７に入力される。また、乗算器３０８の出力値と、２遅延値ｕ（ｎ−２）に係数（ｒｂ）３０６を乗じた値とは、加算器３１０で加算される。加算器３１０の出力値は、減算器３０２において、外乱が加算された位置誤差情報ｘ（ｎ）から減算される。さらに、乗算器３０９の出力値と、２遅延値ｕ（ｎ−２）に係数（ｒｃ）３０７を乗じた値とは、加算器３１１で加算される。加算器３１１の出力値は、加算器３１２において、現在値ｕ（ｎ）に係数（ｒａ）３０５を乗じた値と加算される。すなわち、これらのブロックにより２次のＩＩＲ型デジタルフィルタが構成される。
【００３６】
２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段では、加算器３１２の出力値と、外乱が加算された位置誤差情報ｘ（ｎ）とが、加算器３１３で加算される。加算器３１３の出力値は、係数３１４にて１／２（０．５）倍されて適応フィルタ出力値ｅ（ｎ）となる。適応フィルタ出力値ｅ（ｎ）は、固定フィルタ２１２および乗算器３１５に入力される。乗算器３１５では、適応フィルタ出力値ｅ（ｎ）と１遅延値ｕ（ｎ−１）とが乗算される。乗算器３１５の出力値に係数（−ｕ）３１６を乗じた値は積分器３１７に入力される。積分器３１７の出力値であるフィードバック値ａ（ｎ＋１）は、乗算器３０８，３０９それぞれに入力され、それぞれで、遅延値ｕ（ｎ−１）と乗算される。
【００３７】
このような構成により、適応フィルタ２１１が備える２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの係数の一部である乗算器３０８，３０９の値は、１サンプルごとに変更（更新）される。すなわち、適応フィルタ２１１は、サンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、後段に出力する値を決定（更新）するサンプル値制御系で構成される。また、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの特性は、係数（ｒａ）３０５、係数（ｒｂ）３０６、係数（ｒｃ）３０７、および、１サンプルごとに変更（更新）される乗算器３０８，３０９の値で定まるため、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の特性は、１サンプルごとに変化する。
【００３８】
なお、適応フィルタ２１１の後段に固定フィルタ２１２が備えられる構成を説明したが、適応フィルタ２１１が固定フィルタ２１２の後段に備えられる構成であってもよい。
【００３９】
すなわち、ソフトウェアモジュールで構成される適応フィルタ２１１を備える、本第１の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００４０】
次に、図４〜６を用いて、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１に関する特性を説明する。図４は、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１における経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図、図５は、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の伝達特性を示す図、図６は、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１を含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図である。
【００４１】
図４に示すとおり、時間０［ｍＳ］では、フィードバック制御系に所定周波数の外乱が印加され、位置誤差情報の振幅値が±Ａとなっている。このとき、適応フィルタ２１１の変動係数である乗算器３０８，３０９の値は「０」である。この時点では、外乱に対して、適応フィルタ２１１の係数が最適化されていない。適応フィルタ２１１のサンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、乗算器３０８，３０９の値は、０［ｍＳ］から徐々にマイナス方向に変動する。経過時間がＴ１［ｍＳ］付近となると、位置誤差情報の振幅値は急激に小さくなり、略±Ｂ（｜Ｂ｜＜｜Ａ｜）となる。また、このとき、乗算器３０８，３０９の値は略「−Ｃ」となる。つまり、この時点で、外乱に対して、適応フィルタ２１１の係数が最適化された状態となる。経過時間がＴ１［ｍＳ］以降では、位置誤差情報の振幅値は略±Ｂに、乗算器３０８，３０９の値は略「−Ｃ」に保たれる。すなわち、外乱の所定周波数が未知であり、適応フィルタ２１１の変動係数の値が最適値でない場合であっても、所定時間が経過すると、適応フィルタ２１１の係数が最適化されることが確認できる。適応フィルタ２１１の係数が最適化されると、位置誤差情報の振幅値は改善されて小さくなる。
【００４２】
図５に示す図は、図４における経過時間Ｔ１［ｍＳ］以降で、変動係数が略収束した状態における適応フィルタ２１１の伝達特性を示している。本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１の伝達特性は、特定周波数において所定のＱ値にてゲインをＵＰする特性（いわゆる、逆ノッチ特性）となる。すなわち、本第１の実施形態では、周波数１［ｋＨｚ］にて、ゲインＵＰ量がＤ［ｄＢ］以下で位相変動が±Ｅ［ｄｅｇ］となる伝達特性が、印加された所定周波数の外乱に対して効果的な特性となる。換言すると、適応フィルタ２１１が最適化された状態における伝達特性から、印加された外乱の所定周波数は１［ｋＨｚ］であると推定できる。また、図４における経過時間０〜Ｔ１［ｍＳ］の間での適応フィルタ２１１の伝達特性は、周波数が１［ｋＨｚ］よりも低い帯域での逆ノッチ特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が１［ｋＨｚ］に近づくように変化する。
【００４３】
図６に示す図は、適応フィルタ２１１が図５の伝達特性となっている状態での、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の閉ループ特性（感度関数）を示している。この伝達特性は、所定周波数（約１「ｋＨｚ」）にゲインのピークがあり、この所定周波数でのフィードバックゲインを上げる効果を有していることが確認できる。また、所定周波数（約１「ｋＨｚ」）以上の帯域での感度は、Ｆ［ｄＢ］以下である。
【００４４】
このようにして、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１は、ＦＦＴを用いずとも、所定周波数の外乱に対して効果的に伝達特性を最適化することが可能となる。この適応フィルタ２１１はソフトウェアモジュールによる演算で構成することが可能である。すなわち、本第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１を備えるＨＤＤ１０によれば、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図７は、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０の構成を説明するためのブロック図である。
【００４６】
本第２の実施形態は、前述した第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１とは一部の構成が異なる適応フィルタ７２０を用いる点で第１の実施形態と異なる。従って、これ以降では、第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１と同じ構成については、説明を簡略化または省略し、異なる構成について詳細に説明することとする。
【００４７】
本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０は、第１の実施形態で説明したＣＰＵ４１で実行されるソフトウェアモジュールである。つまり、本第２の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理は、第１の実施形態と同様にＣＰＵ４１によって実行される。すなわち、本第２の実施形態にかかるヘッドの位置制御装置は、第１の実施形態と同様にＨＤＤ１０によって実行されるものである。
【００４８】
図７では、本第２の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の全体の概略的なモデルが示される。このフィードバック制御系では、適応フィルタ７２０の後段に固定フィルタ２１２が備えられ、固定フィルタ２１２の後段に、制御対象３３０が備えられる。そして、制御対象３３０から出力される情報は、ループして適応フィルタ２１１に入力される。
【００４９】
適応フィルタ７２０では、第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１と同様に、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタが構成される。すなわち、適応フィルタ７２０は、減算器３０２、遅延器３０３，３０４、加算器３１０，３１１，３１２、係数（ｒａ）３０５、係数（ｒｂ）３０６、係数（ｒｃ）３０７、乗算器３０８，３０９で構成される２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを備えている。また、この２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段には、加算器３１３、係数３１４、乗算器３１５、係数（−ｕ）３１６、積分器３１７が接続される。積分器３１７の出力値であるフィードバック値ａ（ｎ＋１）は、加算器７０２および減算器７０３それぞれに入力される。また、係数（ｒｄ）７０１も、加算器７０２および減算器７０３それぞれに入力される。加算器７０２にて、フィードバック値ａ（ｎ＋１）と係数（ｒｄ）７０１の出力値とが加算された値は、乗算器３０９に出力される。同様に減算器７０３にて、フィードバック値ａ（ｎ＋１）から係数（ｒｄ）７０１の出力値が減算された値が、乗算器３０８に出力される。乗算器３０８，３０９それぞれに入力された値は、それぞれで、遅延値ｕ（ｎ−１）と乗算される。
【００５０】
このような構成により、適応フィルタ７２０が備える２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの係数の一部である乗算器３０８，３０９の値は、１サンプルごとに変更（更新）される。すなわち、適応フィルタ７２０は、サンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、後段に出力する値を決定（更新）するサンプル値制御系で構成される。本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０の特性は、１サンプルごとに変化する。
【００５１】
なお、適応フィルタ７２０の後段に固定フィルタ２１２が備えられる構成を説明したが、適応フィルタ７２０が固定フィルタ２１２の後段に備えられる構成であってもよい。また、加算器７０２は、フィードバック値ａ（ｎ＋１）から係数（ｒｄ）７０１の出力値を減算した値を乗算器３０８に出力する減算器として構成されてもよい。また、減算器７０３は、フィードバック値ａ（ｎ＋１）と係数（ｒｄ）７０１の出力値とを加算した値を乗算器３０９に出力する加算器として構成されてもよい。
【００５２】
すなわち、ソフトウェアモジュールで構成される適応フィルタ７２０を備える、本第２の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００５３】
次に、図８〜１０を用いて、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０に関する特性を説明する。図８は、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０における経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図、図９は、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０の伝達特性を示す図、図１０は、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０を含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図である。
【００５４】
図８に示すとおり、時間０［ｍＳ］では、フィードバック制御系に所定周波数の外乱が印加され、位置誤差情報の振幅値が±Ａとなっている。このとき、適応フィルタ７２０の変動係数である乗算器３０８，３０９の値は「０」である。この時点では、外乱に対して、適応フィルタ７２０の係数が最適化されていない。適応フィルタ７２０のサンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、乗算器３０８，３０９の値は「０」から徐々にマイナス方向に変動する。経過時間がＴ２［ｍＳ］付近となると、位置誤差情報の振幅値は急激に小さくなり、略±Ｂ’（｜Ｂ’｜＜｜Ａ｜）となる。また、このとき、乗算器３０８，３０９の値は略「−Ｃ’」となる。つまり、この時点で、外乱に対して、適応フィルタ７２０の係数が最適化された状態となる。経過時間がＴ２［ｍＳ］以降では、位置誤差情報の振幅値は略±Ｂ’に、乗算器３０８，３０９の値は略「−Ｃ’」に保たれる。すなわち、外乱の所定周波数が未知であり、適応フィルタ７２０の変動係数の値が最適値でない場合であっても、所定時間が経過すると、適応フィルタ７２０の係数が最適化されることが確認できる。適応フィルタ７２０の係数が最適化されると、位置誤差情報の振幅値は改善されて小さくなる。本第２の実施形態において適応フィルタ７２０の係数が最適化される所定時間「Ｔ２」は、第１の実施形態において適応フィルタ２１１の係数が最適化される所定時間「Ｔ１」よりも早いタイミングである。
【００５５】
図９に示す図は、図８における経過時間Ｔ２［ｍＳ］以降で、変動係数が略収束した状態における適応フィルタ７２０の伝達特性を示している。本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０の伝達特性は、特定周波数において位相にピークを持たせる特性となる。すなわち、本第２の実施形態では、周波数２［ｋＨｚ］付近にて、位相ＵＰ量がＥ’［ｄｅｇ］以下でゲインＵＰ量がＤ’［ｄＢ］以下となる伝達特性が、印加された所定周波数の外乱に対して効果的な特性となる。換言すると、適応フィルタ７２０が最適化された状態における伝達特性から、印加された外乱の所定周波数は２［ｋＨｚ］付近であると推定できる。また、図８における経過時間０〜Ｔ２［ｍＳ］の間での適応フィルタ７２０の伝達特性は、周波数が２［ｋＨｚ］よりも低い帯域で位相にピークを持たせる特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が２［ｋＨｚ］に近づくように変化する。
【００５６】
図１０に示す図は、適応フィルタ７２０が図９の伝達特性となっている状態での、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の閉ループ特性（感度関数）を示している。この伝達特性では、第１の実施形態にかかる閉ループ特性（感度関数）と比較して、所定周波数（約２「ｋＨｚ」）での感度関数ゲインを下げることができるため、抑圧率がより改善する。また、本第２の実施形態にかかる閉ループ特性(感度関数)では、第１の実施形態と比較して、所定周波数（約２「ｋＨｚ」）以上の帯域での位置決め精度を改善することができる。また、所定周波数（約１「ｋＨｚ」）以上の帯域での感度は、Ｆ’［ｄＢ］以下である。
【００５７】
このようにして、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０でも、ＦＦＴを用いずとも、所定周波数の外乱に対して効果的に伝達特性を最適化することが可能となる。この適応フィルタ７２０はソフトウェアモジュールによる演算で構成することが可能である。すなわち、本第２の実施形態にかかる適応フィルタ７２０を備えるＨＤＤ１０によっても、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
図１１は、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０の構成を説明するためのブロック図である。
【００５９】
本第３の実施形態は、前述した第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１とは一部の構成が異なる適応フィルタ１１２０を用いる点、および、適応フィルタ１１２０と固定フィルタ２１２との配置順序が異なる点で第１の実施形態と異なる。従って、これ以降では、第１の実施形態と同じ構成については、説明を簡略化または省略し、異なる構成について詳細に説明することとする。
【００６０】
本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０は、第１の実施形態で説明したＣＰＵ４１で実行されるソフトウェアモジュールとして構成される。つまり、本第３の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理の一部は、第１の実施形態と同様にＣＰＵ４１によって実行される。すなわち、本第３の実施形態にかかるヘッドの位置制御装置も、第１，第２の実施形態と同様にＨＤＤ１０において実行されるものである。
【００６１】
図１１には、本第３の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系全体の概略的なモデルが示される。このフィードバック制御系では、固定フィルタ２１２の後段に適応フィルタ１１２０が備えられ、適応フィルタ１１２０の後段に制御対象３３０が備えられる。制御対象３３０から出力される情報は、ループして固定フィルタ２１２に入力される。制御対象３３０は機構部を含み、この機構部で共振が発生することがある。この共振により特定周波数の共振周波数成分がフィードバック制御系に付加される。
【００６２】
適応フィルタ１１２０は、第１，第２の実施形態にかかる適応フィルタと同様に、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを含んで構成される。すなわち、適応フィルタ１１２０は、減算器３０２、遅延器３０３，３０４、加算器３１０，３１１，３１２、係数（ｒａ）１１０５、係数（ｒｂ）１１０６、係数（ｒｃ）１１０７、乗算器３０８，３０９で構成される２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを備えている。また、この２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段には、加算器３１３、係数３１４、乗算器３１５、係数（−ｕ）３１６、積分器３１７が接続される。これらのブロックは、第１，第２の実施形態にかかる適応フィルタと同様に接続される。
【００６３】
本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０は、特定周波数のゲインを減衰するノッチフィルタを含んで構成される。すなわち、適応フィルタ１１２０の一部がノッチフィルタを構成するように、係数（ｒａ）１１０５、係数（ｒｂ）１１０６、係数（ｒｃ）１１０７の値が設定される。
【００６４】
このような構成により、適応フィルタ１１２０が備える２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの係数の一部である乗算器３０８，３０９の値が、１サンプルごとに変更（更新）される。すなわち、適応フィルタ１１２０は、サンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、後段に出力する値を決定（更新）するサンプル値制御系で構成される。本第３の実施形態では、乗算器３０８，３０９の値が１サンプルごとに変更（更新）されるため、適応フィルタ１１２０の特性は１サンプルごとに変化する。
【００６５】
なお、固定フィルタ２１２の後段に適応フィルタ１１２０が備えられる構成を説明したが、適応フィルタ１１２０が固定フィルタ２１２の後段に備えられる構成であってもよい。しかし、適応フィルタ１１２０は、共振が発生する機構部を含む制御対象３３０の前段に配置されることが好ましい。
【００６６】
すなわち、適応フィルタ１１２０を備える本第３の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、共振に起因する所定周波数成分を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００６７】
次に、図１２〜１４を用いて、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０に関する特性を説明する。図１２は、共振が発生する機構部を含む制御対象３３０の伝達特性を示す図、図１３は、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０における経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図、図１４は、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０の伝達特性を示す図である。
【００６８】
図１２に示すとおり、共振が発生する機構部を含む制御対象３３０の伝達特性は遅れ系の特性を示し、周波数６［ｋＨｚ］付近にて共振を有している。また、この共振周波数に向けて位相は徐々に遅れ始め、共振周波数よりも高い周波数では位相が１８０［ｄｅｇ］遅れる。このように機構部を含む制御対象３３０の伝達特性は、共振を有する遅れ系であることが一般的である。
【００６９】
図１３に示すとおり、時間０［ｍＳ］から時間Ｔ３［ｍＳ］の期間では、フィードバック制御系に共振が発生して、位置誤差情報の振幅値が±ＡＡ近傍まで増加する。このとき、適応フィルタ１１２０の変動係数である乗算器３０８，３０９の値は「０」近傍から徐々に増加している。時間０［ｍＳ］の時点では、共振に対して適応フィルタ１１２０の変動係数は最適化されていないが、時間Ｔ３［ｍＳ］に近づくに従って、適応フィルタ１１２０の変動係数は共振に対して最適化される。時間Ｔ３［ｍＳ］で、変動係数の値が「ＣＣ１」近傍になると、位置誤差情報の振幅値は±ＡＡ近傍から減少する。時間Ｔ３［ｍＳ］以降に、変動係数の値は「ＣＣ２」近傍まで増加するが、その後、変動係数は「ＣＣ１」近傍の値に収束する。
【００７０】
本第３の実施形態によれば、共振の所定周波数が未知であり、適応フィルタ１１２０の変動係数の初期値が最適値でない場合であっても、所定時間が経過すると、変動係数が最適化される（所定値に収束する）ことが確認できる。適応フィルタ１１２０の変動係数が最適化されると、位置誤差情報の振幅値は改善されて小さくなる。適応フィルタ１１２０の変動係数の初期値が最適化された値であれば、位置誤差情報の振幅値は安定したままであることが期待できる。
【００７１】
図１４に示す図は、図１３における経過時間Ｔ３［ｍＳ］以降で、変動係数が略収束した状態における適応フィルタ１１２０の伝達特性を示している。この状態での適応フィルタ１１２０の伝達特性は、特定周波数においてゲインを減衰する特性（いわゆるノッチ特性）となる。すなわち、本第３の実施形態では、周波数６［ｋＨｚ］付近にて、ゲイン減衰量がーＤＤ［ｄＢ］以下で位相変動量が±ＥＥ［ｄｅｇ］以下となる伝達特性が、所定周波数の共振の抑圧に対して効果的となる。換言すると、適応フィルタ１１２０が最適化された状態における伝達特性から、共振の所定周波数は６［ｋＨｚ］付近であると推定できる。また、図１３における経過時間０〜Ｔ３［ｍＳ］の間での適応フィルタ１１２０の伝達特性は、周波数が６［ｋＨｚ］よりも低い帯域でのノッチ特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が６［ｋＨｚ］に近づくように変化する。
【００７２】
このようにして、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０でも、ＦＦＴを用いずとも、所定周波数の外乱（共振）に対して効果的に伝達特性を最適化することが可能となる。この適応フィルタ１１２０はソフトウェアモジュールによる演算で構成することが可能である。すなわち、本第３の実施形態にかかる適応フィルタ１１２０を備えるＨＤＤ１０によっても、フィードバック制御で用いられる適応フィルタを容易に構成することができる。
【００７３】
（第４の実施形態）
図１５は、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０の構成を説明するためのブロック図である。
【００７４】
本第４の実施形態は、前述した第１の実施形態にかかる適応フィルタ２１１と同じ構成の二つの適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂを用いる点で第１の実施形態と異なる。従って、これ以降では、第１の実施形態と同じ構成については、説明を簡略化または省略し、異なる構成について詳細に説明することとする。
【００７５】
本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂは、第１の実施形態で説明したＣＰＵ４１で実行されるソフトウェアモジュールとして構成される。つまり、本第４の実施形態にかかるヘッドの位置制御処理の一部は、第１の実施形態と同様にＣＰＵ４１によって実行される。すなわち、本第４の実施形態にかかるヘッドの位置制御装置も、第１から第３の実施形態と同様にＨＤＤ１０において実行されるものである。
【００７６】
図１５には、本第４実施形態にかかるヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系全体の概略的なモデルが示される。このフィードバック制御系では、二つの適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂが直列に接続される。適応フィルタ１５２０ｂの後段には固定フィルタ２１２が備えられ、固定フィルタ２１２の後段に制御対象３３０が備えられる。制御対象３３０から出力される情報は、ループして適応フィルタ１５２０ａに入力される。図１５では、制御対象３３０から出力される位置誤差情報の極性を反転した情報に２種の外乱が加算されるモデルが示される。
【００７７】
適応フィルタ１５２０ａは、第１から第３の実施形態にかかる適応フィルタと同様に、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを含んで構成される。すなわち、適応フィルタ１５２０ａは、減算器３０２ａ、遅延器３０３ａ，３０４ａ、加算器３１０ａ，３１１ａ，３１２ａ、係数（ｒａ）１５０５ａ、係数（ｒｂ）１５０６ａ、係数（ｒｃ）１５０７ａ、乗算器３０８ａ，３０９ａで構成される２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを備えている。また、この２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段には、加算器３１３ａ、係数３１４ａ、乗算器３１５ａ、係数（−ｕ）３１６ａ、積分器３１７ａが接続される。これらのブロックは、第１から第３の実施形態にかかる適応フィルタと同様に接続される。
【００７８】
また、適応フィルタ１５２０ｂも、第１から第３の実施形態にかかる適応フィルタと同様に、２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを含んで構成される。すなわち、適応フィルタ１５２０ｂは、減算器３０２ｂ、遅延器３０３ｂ，３０４ｂ、加算器３１０ｂ，３１１ｂ，３１２ｂ、係数（ｒａ）１５０５ｂ、係数（ｒｂ）１５０６ｂ、係数（ｒｃ）１５０７ｂ、乗算器３０８ｂ，３０９ｂで構成される２次のＩＩＲ型デジタルフィルタを備えている。また、この２次のＩＩＲ型デジタルフィルタの後段には、加算器３１３ｂ、係数３１４ｂ、乗算器３１５ｂ、係数（−ｕ）３１６ｂ、積分器３１７ｂが接続される。これらのブロックも、第１から第３の実施形態にかかる適応フィルタと同様に接続される。
【００７９】
本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれは、特定周波数のゲインをＵＰする逆ノッチフィルタを含んで構成される。適応フィルタ１５２０ａと適応フィルタ１５２０ｂとでは逆ノッチフィルタの対象となる周波数が異なる。すなわち、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの一部が、異なる特定周波数の逆ノッチフィルタを構成するように、係数（ｒａ）１５０５ａ，１５０５ｂ、係数（ｒｂ）１５０６ａ，１５０６ｂ、係数（ｒｃ）１５０７ａ，１５０７ｂの値が設定される。適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれは、サンプリング周波数に基づく所定の時間間隔で、後段に出力する値を決定（更新）するサンプル値制御系で構成される。本第４の実施形態では、乗算器３０８ａ，３０８ｂ，３０９ａ，３０９ｂの値が１サンプルごとに変更（更新）されるため、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの特性は、１サンプルごとに変化する。
【００８０】
なお、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂが直列に接続され、適応フィルタ１５２０ｂの後段に固定フィルタ２１２が備えられる構成を説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂの間に固定フィルタ２１２が備えられる構成や、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂが直列に接続され、適応フィルタ１５２０ａの前段に固定フィルタ２１２が備えられる構成であってもよい。また、二つの適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂだけでなく３以上の適応フィルタを備える構成であってもよい。
【００８１】
すなわち、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂを備える本第４の実施形態にかかるＨＤＤ１０は、フィードバック制御において、異なる所定周波数の複数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００８２】
次に、図１６〜１８を用いて、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂに関する特性を説明する。図１６は、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂにおける経過時間に対する位置誤差情報およびフィルタ係数の変化を示す図、図１７は、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂの伝達特性を示す図、図１８は、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂを含むフィードバック制御系の閉ループ特性（感度特性）を示す図である。
【００８３】
図１６に示すとおり、時間０［ｍＳ］では、フィードバック制御系に異なる所定周波数の二つの外乱が印加され、位置誤差情報の振幅値が±Ａとなっている。このとき、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの変動係数である乗算器３０８ａ，３０８ｂ，３０９ａ，３０９ｂの値は「０」である。この時点では、外乱に対して、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂの係数が最適化されていない。適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂのサンプリング周波数に基づく所定の時間間隔ごとに、乗算器３０８ａ，３０８ｂ，３０９ａ，３０９ｂの値は、０［ｍＳ］から徐々にマイナス方向に変動する。経過時間がＴ４［ｍＳ］付近となると、位置誤差情報の振幅値は小さくなり、略±ＡＢ（｜ＡＢ｜＜｜Ａ｜）となる。また、このとき、適応フィルタ１５２０ａにかかる乗算器３０８ａ，３０９ａの値は略「−Ｃ」となる。つまり、この時点で、第１の特定周波数の外乱に対して、適応フィルタ１５２０ａの係数が最適化された状態となる。
【００８４】
位置誤差情報の振幅値は、経過時間がＴ４［ｍＳ］以降は更に小さくなり、Ｔ５［ｍＳ］付近で略±Ｂ（｜Ｂ｜＜｜ＡＢ｜）となる。また、このとき、適応フィルタ１５２０ａにかかる乗算器３０８ａ，３０９ａの値は略「−Ｃ」を維持するが、適応フィルタ１５２０ｂにかかる乗算器３０８ｂ，３０９ｂの値は略「−ＣＣ」となる。つまり、この時点で、第１の特定周波数の外乱に対して、適応フィルタ１５２０ａの係数が最適化されるとともに、第２の特定周波数の外乱に対して、適応フィルタ１５２０ｂの係数が最適化された状態となる。経過時間がＴ５［ｍＳ］以降では、位置誤差情報の振幅値は略±Ｂに、適応フィルタ１５２０ａにかかる乗算器３０８ａ，３０９ａの値は略「−Ｃ」に、適応フィルタ１５２０ｂにかかる乗算器３０８ｂ，３０９ｂの値は略「−ＣＣ」に保たれる。
【００８５】
すなわち、本第４の実施形態によれば、外乱の所定周波数が未知であり、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの変動係数の初期値が最適値でない場合であっても、所定時間が経過すると、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの係数が最適化される（所定値に収束する）ことが確認できる。適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの係数が最適化されると、位置誤差情報の振幅値は改善されて小さくなる。
【００８６】
図１７に示す図は、図１６における経過時間Ｔ５［ｍＳ］以降で、変動係数が所定値に収束した状態における適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの伝達特性を示している。この状態での適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれの伝達特性は、特定周波数において所定のＱ値にてゲインをＵＰする特性（いわゆる、逆ノッチ特性）となる。すなわち、本第４の実施形態では、周波数１［ｋＨｚ］においてゲインＵＰ量がＤ［ｄＢ］以下で位相変動が±Ｅ［ｄｅｇ］となる伝達特性が、印加された第１の所定周波数の外乱に対して効果的な特性となる。また、周波数２［ｋＨｚ］においてゲインＵＰ量がＤ［ｄＢ］以下で位相変動が±Ｅ［ｄｅｇ］となる伝達特性が、印加された第２の所定周波数の外乱に対して効果的な特性となる。換言すると、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれが最適化された状態における伝達特性から、印加された複数の外乱のうち、第１の所定周波数は１［ｋＨｚ］であり、第２の所定周波数は２［ｋＨｚ］であると推定できる。
【００８７】
なお、図１６において、経過時間０〜Ｔ４［ｍＳ］の間での適応フィルタ１５２０ａの伝達特性は、周波数が１［ｋＨｚ］よりも低い帯域での逆ノッチ特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が１［ｋＨｚ］に近づくように変化する。また、経過時間０〜Ｔ５［ｍＳ］の間での適応フィルタ１５２０ｂの伝達特性は、周波数が２［ｋＨｚ］よりも低い帯域での逆ノッチ特性であり、時間経過とともに徐々にその周波数が２［ｋＨｚ］に近づくように変化する。
【００８８】
図１８に示す図は、適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂそれぞれが図１７の伝達特性となっている状態での、ヘッドの位置制御処理におけるフィードバック制御系の閉ループ特性（感度関数）を示している。図１７の伝達特性では、第１の所定周波数（約１「ｋＨｚ」）および第２の所定周波数（約２「ｋＨｚ」）にゲインのピークがある。すなわち、本第４の実施形態にかかる伝達特性は、この２つの所定周波数でのフィードバックゲインを上げる効果を有している。このため、図１８に示す感度関数では、第１の所定周波数（約１「ｋＨｚ」）および第２の所定周波数（約２「ｋＨｚ」）の感度が下がっていることが確認できる。また、第２の所定周波数（約２「ｋＨｚ」）以上の帯域での感度は、Ｆ［ｄＢ］以下である。
【００８９】
このようにして、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂは、ＦＦＴを用いずとも、複数の所定周波数の外乱に対して効果的に伝達特性を最適化することが可能となる。この適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂはソフトウェアモジュールによる演算で構成することが可能である。すなわち、本第４の実施形態にかかる適応フィルタ１５２０ａ，１５２０ｂを備えるＨＤＤ１０によれば、フィードバック制御において、異なる所定周波数の複数の外乱成分を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる。
【００９０】
以上説明したように第１から第４の実施形態によれば、ソフトウェアモジュールを用いたデジタルフィルタを用いて、フィードバック制御系に印加された外乱の不特定の周波数成分を適応的に推定する適応フィルタを実現することが可能となる。この適応フィルタは、ＦＦＴを用いることなくＣＰＵにて実行されるプログラムで実現される。すなわち、第１から第４の実施形態によれば、フィードバック制御において、所定周波数の外乱を抑圧する適応フィルタを容易に構成することができる磁気ディスク装置およびヘッドの位置制御方法を提供することが可能となる。
【００９１】
なお、図１に示した電子機器１５０において、ＨＤＤ１０に対して印加される所定周波数の外乱としては、電子機器１５０内に設けられたスピーカ（不図示）から音声信号が出力されることで発生する振動に起因するものが挙げられる。また、電子機器１５０内でＨＤＤ１０を支持する筐体に対して印加された振動に基づいてＨＤＤ１０に伝播する振動に起因するものも想定される。
【００９２】
なお、複数の実施形態を説明したが、説明した実施形態は一例として提示したものであり、発明の範囲はこの実施形態に限定されない。また、説明した実施形態は、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。さらに、前述した実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよく、さらに、異なる実施形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良い。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれ、特許請求の範囲に記載された発明と、その均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９３】
１…磁気ディスク、２…スライダ、３…アーム、４…ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）、５…ＳＰＭ（スピンドルモータ）、１０…磁気ディスク装置（ＨＤＤ）、２１…モータドライバ、２２…ヘッドＩＣ、３１…リードライトチャネルＩＣ（ＲＤＣ）、４１…ＣＰＵ、４２…ＲＡＭ、４３…ＮＶＲＡＭ、５０…ＨＤＣ（Hard Disc Controller）、１００…ホスト装置、１２０…通信媒体（ホストＩ／Ｆ）、１５０…電子機器、２０１…信号処理部、２０２…位置検出部、２１１，７２０，１１２０，１５２０…適応フィルタ、２１２…固定フィルタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボ情報が記録された磁気ディスクと、
前記磁気ディスクのサーボ情報を読み出すためのヘッドと、
前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、前記ヘッドにより読み出した前記サーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて前記位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する前位置制御手段と、
を具備し、
前記位置制御手段は、前記ＩＩＲ型デジタルフィルタの出力値と１サンプル前の値とを乗算した値を所定倍した値を積分し、当該積分した値に基づく値であって、前記所定周波数におけるゲインまたは位相をピークとする伝達関数となる値を前記可変変数とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
サーボ情報が記録された磁気ディスクと、
前記磁気ディスクのサーボ情報を読み出すためのヘッドと、
前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、前記ヘッドにより読み出した前記サーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて前記位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する位置制御手段と、
を具備する磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記位置制御手段は、前記ＩＩＲ型デジタルフィルタの出力値と１サンプル前の値とを乗算した値を所定倍した値を積分し、当該積分した値に基づく値を前記可変変数とする請求項２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記位置制御手段は、前記所定周波数におけるゲインまたは位相をピークとする伝達関数となる値に前記可変係数を設定する請求項２または３に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記位置制御手段は、前記積分した値と前記１サンプル前の値とを乗算した値を前記可変変数とする請求項２から４の何れか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記位置制御手段は、前記積分した値に所定値の係数を加算した値と前記１サンプル前の値とを乗算した値を前記可変変数とする請求項２から５の何れか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
前記ＩＩＲ型デジタルフィルタは、前記所定周波数に関する逆ノッチフィルタ又はノッチフィルタを含む請求項２から６の何れか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項８】
前記位置制御手段は、直列接続された複数の前記ＩＩＲ型デジタルフィルタを備える請求項２から７の何れか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項９】
磁気ディスク装置でのヘッドの位置制御方法であって、
前記磁気ディスク装置は、
サーボ情報が記録された磁気ディスクと、
前記磁気ディスクのサーボ情報を読み出すための前記ヘッドと、
を具備し、
前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、前記ヘッドにより読み出した前記サーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて前記位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する位置制御方法。
【請求項１】
サーボ情報が記録された磁気ディスクと、
前記磁気ディスクのサーボ情報を読み出すためのヘッドと、
前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、前記ヘッドにより読み出した前記サーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて前記位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する前位置制御手段と、
を具備し、
前記位置制御手段は、前記ＩＩＲ型デジタルフィルタの出力値と１サンプル前の値とを乗算した値を所定倍した値を積分し、当該積分した値に基づく値であって、前記所定周波数におけるゲインまたは位相をピークとする伝達関数となる値を前記可変変数とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
サーボ情報が記録された磁気ディスクと、
前記磁気ディスクのサーボ情報を読み出すためのヘッドと、
前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、前記ヘッドにより読み出した前記サーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて前記位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する位置制御手段と、
を具備する磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記位置制御手段は、前記ＩＩＲ型デジタルフィルタの出力値と１サンプル前の値とを乗算した値を所定倍した値を積分し、当該積分した値に基づく値を前記可変変数とする請求項２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記位置制御手段は、前記所定周波数におけるゲインまたは位相をピークとする伝達関数となる値に前記可変係数を設定する請求項２または３に記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記位置制御手段は、前記積分した値と前記１サンプル前の値とを乗算した値を前記可変変数とする請求項２から４の何れか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項６】
前記位置制御手段は、前記積分した値に所定値の係数を加算した値と前記１サンプル前の値とを乗算した値を前記可変変数とする請求項２から５の何れか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項７】
前記ＩＩＲ型デジタルフィルタは、前記所定周波数に関する逆ノッチフィルタ又はノッチフィルタを含む請求項２から６の何れか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項８】
前記位置制御手段は、直列接続された複数の前記ＩＩＲ型デジタルフィルタを備える請求項２から７の何れか１項に記載の磁気ディスク装置。
【請求項９】
磁気ディスク装置でのヘッドの位置制御方法であって、
前記磁気ディスク装置は、
サーボ情報が記録された磁気ディスクと、
前記磁気ディスクのサーボ情報を読み出すための前記ヘッドと、
を具備し、
前記ヘッドの位置決め制御を行う際に、前記ヘッドにより読み出した前記サーボ情報から生成される位置誤差情報に基づいて、可変係数を含む高次のＩＩＲ型デジタルフィルタを用いて前記位置決め制御における外乱となる所定周波数を推定する位置制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−８４３３１（Ｐ２０１３−８４３３１Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１０４１２９（Ｐ２０１２−１０４１２９）
【出願日】平成２４年４月２７日（２０１２．４．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２７日（２０１２．４．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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