專利名稱：消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干擾的方法
技術領域：
本發明涉及涉及計算機硬盤，更具體的說，涉及消除硬盤驅動器不規則 磁軌形成的干擾的方法。
背景技術：
在硬盤中，磁軌誤讀的一個主要來源是被伺服機寫入的可重復軌跡偏
移。在凈化間被伺服機(Servo Trace Writer)寫入時，外部環境的高頻 振動(Runout)和其他各種原因造成的擾動會耦合到執行寫入操作的磁頭
上，從而使寫入的磁軌整體不再i一個絕對的圓周，而是一個嵌入了高頻
擾動的畸變圓周。這種高頻擾動表現在硬盤磁頭在作磁軌跟蹤時，磁頭運 動軌跡也會近似重現磁軌的原始輪廓，顯然當磁軌存在高頻擾動痕跡 (STWRR0)時，磁頭也會因跟蹤系統產生高頻擾動(RR0)，這種磁頭的擾 動嚴重地影響了伺服系統對磁頭狀態的判斷導致磁頭運動特性變差甚至失 控，從而導致系統性能和可靠性下降。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠消除硬盤驅動器不規則磁 軌形成的干擾的方法。
本發明所述的方法包括以下步驟
A、 在硬盤驅動器出廠測試中將每個位置的磁軌的擾動痕跡以數字的形 式嵌入到每個位置的伺服信號中；
B、 在硬盤使用中，伺服系統將磁頭讀出的位置值與已嵌入伺服信號中 該位置的磁軌的擾動痕跡的值相減，得到磁頭實際需要跟蹤的位置值。
所述的每個位置的磁軌的擾動痕跡是通過以下步驟得到的 Al、在測試中收集由于磁軌擾動導致的磁頭擾動值；
A2、將磁頭擾動值經過函數關系轉換成每個位置的磁軌擾動值。所述步驟A2包括以下步驟
A21、將步驟A1中收集到的磁頭的擾動值經過離散傅里葉變換轉化成 磁頭擾動的頻域信號；
A22、將磁頭擾動的頻域信號除以磁頭伺服系統的誤差傳遞函數，得到 磁軌跡的頻域信號；
A23、再將步驟A22后得到的磁軌跡頻域信號經離散傅里葉反變換轉 化成時域信號的磁軌跡。
所述磁頭系統的誤差傳遞函數是預先測量并預先存在只讀存儲器中的。
所述誤差傳遞函數是采用以下方法得出的所述誤差傳遞函數是采用 以下方法得出的應用儀器DSA(動態信號分析儀)輔助，在磁頭伺服系統 中的C和P之間注入一系列正弦信號，通過測量出系統的閉環響應，推算 出系統的誤差傳遞函數。
所述誤差傳遞函數是采用以下方法得出的
所述誤差傳遞函數是采用以下方法得出的在磁頭處于穩定的跟蹤磁 軌的狀態下，讓控制系統在系統輸入端產生一個特定頻率的模擬正弦信號
Rt，再同時測量Rt信號和系統PES信號的幅值和相位，最后把代表他們幅 值和相位的復數值相除，就得到該系統在當前頻率的誤差傳遞函數；在不 同頻率下進行同樣的測量計算，得到不同頻率的誤差傳遞值，把這些值制 成一定頻率范圍內的誤差傳遞函數表，就是誤差函數的頻域形式。
所述誤差傳遞函數的具體測量流程如下
第一步，初始化測試參數最小測試頻率、最大測試頻率、測試頻率 步長、計數復位等；
第二步，在硬盤穩定狀態下，在伺服控制系統的輸入端，注入頻率F 的正弦信號；
第三步，為了使硬盤重新恢復穩定，等待十毫秒時間；
第四步，分別搜集注入信號RT和PES信號的幅值和相位，轉換成相
應的復數矢量Rt(k)=RtRl(k) + j Rtlm(k)和PES(k)=PesRL(k) + j
PesIM(k);第五步，計算誤差傳遞函數的值S(k)二Rt(k)/Pes(k)，并把它存儲在誤 差函數表內相應位置；
第六步，判斷測量頻率是否到達測量上限，若不是，頻率再增加一個 步長，轉回到第二步，反之，若是，就退出，結束測量過程。
本發明由于在硬盤驅動器出廠測試中將每個位置的磁軌的擾動痕跡 以數字的形式嵌入到每個位置的伺服信號中，所以在硬盤使用中，伺服系 統可以將磁頭讀出的位置值與已嵌入伺服信號中該位置的磁軌的擾動痕跡 的值相減，得到磁頭實際需要跟蹤的位置值。這樣就近似地補償了磁軌的 擾動痕跡所帶來的影響。
圖1是本發明實施例中硬盤伺服控制系統結構圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和較佳的實施例對本發明作進一步說明。
首先對實施例中的消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干擾的方法的 原理進行簡單的介紹。
要實現本發明的所述方法，就要知道磁軌的擾動痕跡(STWRR0)，但 是磁軌的擾動痕跡(STWRR0)沒辦法直接測量，只有磁頭的擾動(RR0)可 測量，而這兩者的關系是STWRR0=S*RR0，這里S就是磁頭系統的誤差傳 遞函數，它也是可以測量并預先存在只讀存儲器(ROM)里，并且S二1+CP， 如圖l所示原理圖。利用這種關系， 一種確認磁軌擾動痕跡(STWRR0)的 方法被發展出來，這里稱之為DFT ERC，這種方法利用了離散離散傅里葉 變換和反變換進行信號頻譜的分解和合成，最后得到的STWRR0，我們稱之 為ERC (Electrical Runout Correction)。
圖1中PES表示位置誤差信號，COMPENSATOR表示磁頭伺服系統的 數字補償器，PLANT表示磁頭伺服系統的電氣模型。燈=0時，(STWRRO + PP) = RRO, RRO = —PES, PES*CP = PP 故有，STWRRO —RROxCP = RRO STWRRO = (1+CP) x RRO
下面介紹實施例中消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干擾的方法的 實現過程。
先按照以下步驟測量誤差傳遞函數，并制成系統在一定頻率范圍內的 誤差傳遞函數表，將其存入只讀存儲器。
第一步，初始化測試參數最小測試頻率、最大測試頻率、測試頻率 步長、計數復位等。
第二步，在硬盤穩定狀態下，在伺服控制系統的輸入端，注入頻率F 的正弦信號。
第三步，為了使硬盤重新恢復穩定，等待十毫秒時間。
第四步，分別搜集注入信號RT和位置誤差PES信號的幅值和相位， 轉換成相應的復數矢量Rt(k)二RtRl(k) +jRtIm(k)和PES(khPesRL(k) + j PesIM(k)。
^第五步，計算誤差傳函數的值S (k) =Rt (k) /Pes (k)，并把它存儲在誤差 函數表內相應位置。
第六步，判斷測量頻率是否到達測量上限，若不是，頻率再增加一個 步長，轉回到第二步。反之，若是，就退出，結束測量過程。
再在硬盤驅動器出廠測試中將每個位置的磁軌的擾動痕跡以數字的 形式嵌入到每個位置的伺服信號中，具體步驟如下
第一步，在測試中收集相對于磁軌的擾動痕跡的磁頭的擾動值；
伺服機在寫入磁道信息時的磁頭擾動，被盤片中的伺服信號忠實地記 錄了下來，顯然，磁頭擾動使位置碼在盤片上形成一個不規則的閉合曲線 (近似一個圓)。硬盤在工作時，由于盤片以周期T轉動，對位置碼的采樣， 形成的位置誤差(PES)信號也是以T為周期的，磁軌擾動表現在PES波動 上也是以T為最小周期。由于我們感興趣的磁軌擾動，其頻率為馬達轉動 頻率的整數倍，并且低于PES的采樣頻率的一半(即奈奎斯特頻率)。因為 這個磁軌擾動在高于奈奎斯特頻率的部分，會在低于奈奎斯特頻率的范圍內留下相應的混疊(aliase)，如果采樣頻率足夠高，頻率混疊就很小，甚 至沒有，因此，這種情況下，我們只計算奈奎斯特頻率以下部分即足夠了， 這部分頻率分量足以反映出PES在頻域的信息。如果PES的采樣頻率為 21600HZ (=240X90)，它的奈奎斯特頻率為10800HZ，相對于磁軌擾動頻 率已是很高，因此我們分析PES的頻域分量，只計算奈奎斯特頻率以下部 分。這里令PES信號序列為4")。
第二步，將第一步中收集到的磁頭的擾動值經過離散傅里葉轉化成頻 域信號；
那么^")的離散傅里葉變換(DFT)為
(3.2.1)
(3.2.2)
A,Ex(")e-J一，0"^ —丄 由于e_Ja =cos(a) —jsin(a)，就有
W-l W—1
(A) = J] x(w) cos(2ttA: "/AT) — j J] x("). sin(27rA "/7V)
第三步，將第二步后得到的頻域信號除于誤差傳遞函數； 用已經測量好、并存儲在ROM中的誤差傳遞函數表S(k)來計算^")，
這里分別把S (k)和表達為 S(k)=C(k)+j.D(k) AW=Re (k)—j. Im(k)
其中，C(k)和RL(k)分別是S(k)和^W的實部，D(k)、和IM(k)分 別是S(k)和A("的虛部，那么變換Conv(k)就成為
=[C(，丄("+ D("/M仰一 j[C(Ar)/M(" — 若令 Co"W 丄(t) = C(yt)i^(A) + D("/M(t)，
Co"v(A:) = Co"vW丄("—jCo"v/M(yt) (3.2.3)這里，C(A),DW預先算好，并移常數表形式存在ROM里。
第四步，將第三步后得到的頻域信號經過反離散傅里葉轉化成時域信
號；
ERC (Electrical Runout Correction )的值就是Conv(&)的IDFT:
1
w—i
ERC(")=丄J]Co"v(Ar)eJ2由^
(3. 2. 4)
由于ej'a = cos(a) + j sin(a)
就有
和 (3)
式
1
W—l
ERC(") = — E [Co"vi 丄("一 jCo"v/M(A:)] cos(2ttA: w/iV)
W i=0
1
W—1
/t=0
即
10
1 ，—j
1 1
+ j——^ [Com^ 丄0) sin(2 rA: w/^) — Cowv/M(A:) cos(2 r^
多次實驗表明，這里ERC(n)的虛部相對于實部極其微小，可以忽約不
1
ERC(") = — E [Co"W Z(A:) cos(2ttA: w/iV) + Cowv/M(" sin(2丌A:"/
W 4=0
計，那么
(3. 2. 5)
第五步，將第四步后得到的時域信號以數字的形式嵌入到每個位置的 伺服信號中。
最后在硬盤使用中，伺服系統將磁頭讀出的位置值與已嵌入伺服信號 中該位置的磁軌的擾動痕跡的值相減，得到磁頭實際需要跟蹤的位置值。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說 明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1、消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干擾的方法，包括以下步驟A、在硬盤驅動器出廠測試中將每個位置的磁軌的擾動痕跡以數字的形式嵌入到每個位置的伺服信號中；B、在硬盤使用中，伺服系統將磁頭讀出的位置值與已嵌入伺服信號中該位置的磁軌的擾動痕跡的值相減，得到磁頭實際需要跟蹤的位置值。
2、 根據權利要求1所述的消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干擾的 方法，其特征在于，所述的每個位置的磁軌的擾動痕跡是通過以下步驟得 到的Al、在測試中收集由于磁軌擾動導致的磁頭擾動值；A2、將磁頭擾動值經過函數關系轉換成每個位置的磁軌擾動值。
3、 根據權利要求2所述的消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干擾的方法，其特征在于，所述步驟A2包括以下步驟A21、將步驟A1中收集到的磁頭的擾動值經過離散傅里葉變換轉化成 磁頭擾動的頻域信號；A22、將磁頭擾動的頻域信號除以磁頭伺服系統的誤差傳遞函數，得到 磁軌跡的頻域信號；A23、再將步驟A22后得到的磁軌跡頻域信號經離散傅里葉反變換轉 化成時域信號的磁軌跡。
4、 根據權利要求3所述的消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干擾的 方法，其特征在于，所述磁頭伺服系統的誤差傳遞函數是預先測量并預先 存在只讀存儲器中的。
5、 根據權利要求3或4所述的消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干 擾的方法，其特征在于，所述誤差傳遞函數是采用以下方法得出的應用 儀器DSA輔助，在磁頭伺服系統中的C和P之間注入一系列正弦信號，通 過測量出系統的閉環響應，推算出系統的誤差傳遞函數。
6、 根據權利要求3或4所述的消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干 擾的方法，其特征在于，所述誤差傳遞函數是采用以下方法得出的在磁 頭處于穩定的跟蹤磁軌的狀態下，讓控制系統在系統輸入端產生一個特定頻率的模擬正弦信號Rt，再同時測量Rt信號和系統PES信號的幅值和相 位，最后把代表他們幅值和相位的復數值相除，就得到該系統在當前頻率 的誤差傳遞函數；在不同頻率下進行同樣的測量計算，得到不同頻率的誤 差傳遞值，把這些值制成一定頻率范圍內的誤差傳遞函數表,就是誤差函數 的頻域形式。
7、根據權利要求6所述的消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干擾的 方法，其特征在于，所述誤差傳遞函數的具體測量流程如下第一步，初始化測試參數最小測試頻率、最大測試頻率、測試頻率步長、計數復位等；第二步，在硬盤穩定狀態下，在伺服控制系統的輸入端，注入頻率F 的正弦信號；第三步，為了使硬盤重新恢復穩定，等待十毫秒時間；第四步，分別搜集注入信號RT和PES信號的幅值和相位，轉換成相應的復數矢量Rt(k)=RtRl(k) + j Rtlm(k)和PES(k)=PesRL(k) + jPesIM(k);第五步，計算誤差傳遞函數的值S (k) =Rt (k) /Pes (k)，并把它存儲在誤 差函數表內相應位置；第六步，判斷測量頻率是否到達測量上限，若不是，頻率再增加一個 步長，轉回到第二步，反之，若是，就退出，結束測量過程。
全文摘要
本發明公開了一種消除硬盤驅動器不規則磁軌形成的干擾的方法，包括以下步驟A.在硬盤驅動器出廠測試中將每個位置的磁軌的擾動痕跡以數字的形式嵌入到每個位置的伺服信號中；B.在硬盤使用中，伺服系統將磁頭讀出的位置值與已嵌入伺服信號中該位置的磁軌的擾動痕跡的值相減，得到磁頭實際需要跟蹤的位置值。本發明由于在硬盤驅動器出廠測試中將每個位置的磁軌的擾動痕跡以數字的形式嵌入到每個位置的伺服信號中，所以在硬盤使用中，伺服系統可以將磁頭讀出的位置值與已嵌入伺服信號中該位置的磁軌的擾動痕跡的值相減，得到磁頭實際需要跟蹤的位置值。這樣就近似地補償了磁軌的擾動痕跡所帶來的影響。
文檔編號G11B20/18GK101436410SQ20071012452
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月12日 優先權日2007年11月12日
發明者孫燕翔 申請人:深圳易拓科技有限公司