DE2759066A1

DE2759066A1 - Einrichtung fuer die regelung der magnetkopfposition waehrend der spurauswahl und der spurfolge des magnetkopfes eines magnetplattenspeichers

Info

Publication number: DE2759066A1
Application number: DE19772759066
Authority: DE
Inventors: Arno Dipl Phys Matla; Volker Zimmermann
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1977-12-30
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1979-07-12
Also published as: US4217612A; IT7830726A0; FR2413746A1; GB2011654A; CA1110359A; GB2011654B; JPS5495214A; IT1202807B

Description

AnmelderIn: IBM Deutschland GmbH

Pascalstrasse 100 7000 Stuttgart BO

ka/sue/bd

Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition während der Spurauswahl und der Spurfolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition während der Spurauswahl und der Spurfolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers, der auf auswählbare Spuradressen einer Magnetplatte einstellbar ist, mit Regelung der Magnetkopfposition durch Servomarkierungen, die an der Magnetplatte in Servosektoren der Aufzeichnungsspuren in Form eines Markierungsmusters angeordnet sind, durch dessen Abfühlung Links/Rechts-Abweichungen des Magnetkopfes von der Mitte einer Datenspur durch eine proportional zum Abweichungsbetrag positiv/negativ zunehmende Positionsfehlerspannung eines Positionsdetektors darstellbar ist, durch die in einem Kompensator eine den Stellmotor des Magnet- j kopfes antreibende Regelspannung erzeugbar ist, und mit j einer Umschalteinrichtung, die mit dem Plattenumlauf synchronisiert ist, und die bei Abtastung der Servosektoren durch den Magnetkopf die abgefühlten Servosignale in vorgegebenen Zeitabschnitten einer Servoschaltung zufuhrt und mit einer als Servoregelschleife ausgebildeten Spurfolgeschaltung, die durch Servosignale regelbar und durch Adressen- und Taktsignale steuerbar ist.

Es ist bekannt (DT-OS 2 404 309, US-PS 3 753 869), eine Einstellvorrichtung für den Zugriffsarm des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers so auszubilden, daß der Zugriffsarm bei Einstellung des Magnetkopfes auf eine ausgebildete

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Spuradresse durch einen Motor angetrieben wird, dessen Geschwindigkeit während der Einstellbewegung des Magnetkopfes durch eine Servoeinrichtung regelbar ist. Diese bewirkt eine Anfangsbeschleunigung, eine nachfolgende gleichbleibende Geschwindigkeit und eine Verzögerung des Zugriffsarmes am Ende des Einstellweges bevor der Magnetkopf die Spuradresse erreicht. Die Geschwindigkeitsregelung des Zugriffsarmes ergibt sich durch das Tachometer einer Servoschaltung, die beim Erreichen der ausgewählten Spuradresse durch den Magnetkopf vom Antriebsmotor des Zugriffsarmes abgeschaltet wird. Gleichzeitig erfolgt die Einschaltung des Motors des Zugriff sarmes in einen Servoregelkreis, der die Führung des Magnetkopfes über der Mitte der Aufzeichnungsspur bewirkt. Die Servo- und Datenmarkierungen sind an verschiedenen Oberflächen des Magnetplattenspeichers aufgezeichnet. Die Servomarkierungen einer ersten Plattenoberfläche werden durch einen Servomagnetkopf und die Datenmarkierungen j einer zweiten Plattenoberfläche werden durch einen Datenmagnetkopf abgefühlt. Beide Magnetköpfe sind verschiedenen, jedoch gemeinsam angetriebenen Zugriffsarmen zugeordnet, iwelche die Magnetköpfe auf eine ausgewählte Spuradresse !einstellen.

Der Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß sich durch die Anordnung der Servo- und Datenmarkierungen an verschiedenen Plattenoberflächen durch die Einstellmechanik erzeugte Unterschiede zwischen dem Servo- und dem Datenmagnetkopf ergeben. Die Toleranzwerte dieser Positionsunterschiede sind so groß, daß durch sie die Dichte der adressierbaren Aufzeichnungsspuren eines Magnetplattenspeichers beschränkt wird.

Es ist ferner bekannt (DT-AS 1 424 516, US-PS 3 185 972), die Spurfolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers

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durch Servosignale zu regeln, die an Servomarkierungen abgefühlt werden, die in Servosektoren der Aufzeichnungsspuren aufgezeichnet sind. Die Servosektoren sind in gleichen Winkelabständen zwischen den Datensektoren der Magnetplatte angeordnet. Die Abtastung der Daten- und Servosektoren einer Magnetplatte erfolgt durch einen einzigen Magnetkopf, der durch einen Tragarm auf eine ausgewählte Aufzeichnungsspur eingestellt wird. Zu diesem Zweck wird die Servoschaltung gesteuert durch eine Umschalteinrichtung, die mit dem Plattenumlauf synchronisiert ist, und welche bei Abtastung der Servosektoren durch den Magnetkopf die abgefühlten Servosignale in vorgegebenen Zeitabschnitten der Servoschaltung zuführt.

Durch die bekannte Einrichtung besteht die Möglichkeit, den Servo- und den Datenmagnetköpf einem einzigen Magnetkopftragarm zuzuordnen, so daß durch eine Vereinfachung der Positionsmechanik Positionsunterschiede zwischen Daten- und Servornagnetkopf vermieden und dadurch die Dichte der auswählbaren Aufzeichnungsspuren erhöht werden. Die bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß für die Spurauswahl und die Spurfolge des Magnetkopfes verschiedene Antriebssysteme erfoderlich sind, wodurch die Massenträgheit der bewegten Elemente erhöht und dadurch die Einstellge- ' schwindigkeit des Magnetkopfes ermäßigt werden. |

Es wurde ferner bereits vorgeschlagen (Patentanmeldung ; P 27-47-901.2, UK 9-76-014), eine Einrichtung für die Regelung j !der Magnetkopfposition während der Spurauswahl und der Spurfolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers so auszubilden, j daß das gleiche Antriebssystem sowohl für die Zugriffsbe- j !wegung des Magnetkopfes als auch für dessen Positionsregelung j während der Spurfolge benützt wird. Bei dem Magnetplattenspeicher der vorgeschlagenen Art sind die Servomarkierungen

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für die Regelung der Spurfolge des Magnetkopfes in Servosektoren einer Plattenoberfläche aufgezeichnet. Zu Beginn einer Zugriffsbewegung des Magnetkopfes wird der Antriebsmotor des Magnetkopftragarmes, der die radiale Vorschubbewegung des Magnetkopfes bewirkt, während einer Beschleunigungsphase mit einer konstanten Antriebsspannung verbunden. Die Dauer der Beschleunigungsphase wird gesteuert durch Taktsignale, die durch einen besonderen, fest angeordneten Magnetkopf einer Aufzeichnungsspur abgefühlt und für die Steuerung der Umschaltperioden der Daten- und Servosektoren ausgewertet werden. Nach der Abtastung einer bestimmten Anzahl von Servosektoren wird der Antriebsmotor des Magnetkopftragarms für eine bestimmte Zeitdauer, in welcher die Geschwindigkeit des Magnetkopftragarms konstant ist, in einen Servoregelkreis eingeschaltet, der nach Abschluß der Zugriffsbewegung des Magnetkopfes auch für die Regelung der Spurfolge benützt wird. Für die Dauer einer bestimmten Anzahl von Servosektoren werden jeweils während der Dauer einer Sektorzeit durch den Servo- und Datenmagnetkopf die Servomarkierungen abgetastet, durch welche während jeder Sektorzeit die radiale Position des Magnetkopfes durch ein Positionssignal angezeigt wird. Dieses Positionssignal bewirkt durch den Regelkreis eine Beschleunigungs- oder Bremskomponente des Antriebssignals, abhängig davon, ob im Zeitpunkt der Abtastung eine voreilende oder nacheilende Spurabweichung des Magnetkopfes von der Mitte einer Datenspur festgestellt wird. Am Ende der Einstellperiode konstanter Zugriffsgeschwindigkeit wird der Antriebsmotor vom Regelkreis abgeschaltet und mit einer konstanten, eine Bremsung des Magnetkopfes bewirkenden Spannung verbunden, deren Vorzeichen entgegengesetzt ist zu dem Vorzeichen der konstanten Antriebsspannung, mit welcher der Antriebsmotor während der Beschleunigungsphase verbunden war. Dadurch wird nach dem Durchlauf einer bestimmten Anzahl von Servosektoren

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der Magnetkopf auf einer ausgewählten Aufzeichnungsspur stillgesetzt. Nach Erreichen der Adressenposition wird der iAntrieb für den radialen Vorschub des Magnetkopfes in den {Regelkreis für die Spurfolge umgeschaltet.

'Durch die vorgeschlagene Einrichtung besteht die Möglichkeit, den Antrieb eines Magnetkopftragarmes sowohl während der Dauer einer Zugriffsbewegung als auch nach dem Erreichen der Adressenposition für die Regelung der Spurfolge auszuwerten. Es besteht jedoch der Nachteil, daB durch die Umschaltvorgänge der Antriebsspannung ein unstetiger Verlauf der am Antriebsmotor des Magnetkopftragarmes wirkenden Antriebskraft hervorgerufen wird, so daß durch Schwingbewegungen der bewegten Massenteile die Einstellgenauigkeit und die Einstellgeschwindigkeit des Magnetkopfes herabgesetzt werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition während der Spurauswahl und der Spurfolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers so auszubilden, daß sowohl für die Zugriffsbewegung als auch für die Spurfolge des Magnetkopfes die Bauelemente eines gemeinsamen Regelkreises benutzt werden können ohne daß sich für den Magnetkopf störende Schwingbewegungen ergeben.

)ie genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß vom Positionsdetektor abgeleitete, digitale Positionsfehlersignale einem ersten Eingang einer Summierschaltung und von einem Spurinkrement-Generator durch Takt- und Adressensignale an einem Festwertspeicher abgetastete, digitale Positionssteuersignale einem zweiten Eingang der Summierschaltung zuleitbar sind, deren Ausgang nit dem Kompensator verbunden ist, dem während der Abtastdauer eines Servosektors ein durch die Summierschaltung erzeugtes, digitales Positionssignal und ein am Festwert-

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speicher des Spurinkreiaentgenerators abgetastetes digitales Modifikationssignal zuleitbar sind.

Durch die beschriebene Einrichtung ist es möglich, im Stromkreis des Antriebsmotors eines Magnetkopftragarras aus der ! Summe von digitalen Positionsfehler- und Positionssteuersignalen einen resultierenden Antriebsstrom nach einem vorgegebenen Programmablauf so zu erzeugen, daß ünstetigkeiten der Antriebsbewegung des Magnetkopfes vermieden werden.

Die Erfindung wird anhand von Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Gesamtanordnung einer Einrichtung für

die Regelung der Magnetkopfposition eines Magnetplattenspeichers während der Spur- ; ausv/ahl und der Spurfolge in Form eines Blockschaltbildes,

Fig.2 das Aufzeichnungsmuster von im Servo-

sektor einer Magnetplatte aufgezeichneten Servomarkierungen,

Fig. 3 der Verlauf des durch Positionsfehler

des Servo- und Datenmagnetkopfes erzeugten digitalen AusgangsSignaIs des in Fig. 1 dargestellten A/D-Wandlers,

Fig. 4 der Verlauf der in den Regelkreis für die

Spurfolge des Magnetkopfes eingeführten digitalen Signale eines Spurinkrement-Generators, die mit digitalen PositionsfehlerSignalen des Spurfolgeregelkreises summiert werden,

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Fign. 5a - 5d die Diagramme der Positionsfehler-, Positions-,

Steuer-, Positions- und Kompensationsspannungen des Servo- und Datenmagnetkopfes während einer Zugriffsbewegung in funktionaler Abhängigkeit von der Zeit, die durch die Anzahl der abgetasteten Servosektoren ausgedrückt wird,

Fig. 6 die Darstellung der Schaltelemente eines

Spurinkrement-Generators in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 7 die Darstellung einer anderen Ausführungs

form einer Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition während der Spurauswahl und der Spurfolge des Magnetkopfes eines Magnetplattenspeichers in Form eines Blockschaltbildes.

Die in Fig. 1 dargestellte Magnetplatte 1 eines Magnetplattenspeichers, die an der Nabe 2 drehbar gelagert ist, wird durch einen nicht gezeigten Antriebsmotor in Richtung des Uhrzeigers gedreht. Der am Magnetkopfträger 4 eines Magnetkopftragarms 12 befestigte Magnetkopf 5 ist durch einen Antriebsmotor 13 wahlweise in radialer Richtung auf konzentrische Aufzeichnungsspuren der Magnetplatte 1 einstellbar. Die Oberfläche der Magnetplatte 1 ist eingeteilt ; in eine beliebige Anzahl von Datensektoren D und Servosektoren ι

S, in denen jeweils innerhalb der zugeordneten Winkelbereiche j Daten- bzw. Servosignale aufgezeichnet sind. Am Außenumfang der Magnetplatte 1 sind in einer Taktspur Taktsignale aufgezeichnet, die durch einen feststehenden Taktmagnetkopf 6 abtastbar sind. Die durch den Taktmagnetkopf 6 abgetasteten Takjtsignale werden durch die Uraschalteinrichtung 7 in Zeitsteuer- | signale umgesetzt, die über Leitung 25 einem Eingang der Daten-j

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Ein/Ausgabe 8 zugeführt werden. Anstelle der magnetischen Takterzeugung könnte auch eine optische Takterzeugung bekannter Art verwendet werden. Die an der Leitung 25 übertragenen Zeitsteuersignale bestimmen die Zeitsteuersignale durch welche während den D-Sektor-Zeiten die zwischen dem Magnetkopf 5 und der Daten- Ein/Ausgabe 8 über Leitung 26 übertragenen Ein/Ausgabe-Signale von und zu der Ausgangsleitung 9 übertragen werden. Die Umschalteinrichtung 7 bewirkt ferner Zeitsteuersignale, welche an der Ausgangsleitung 10 während den S-Sektor-Zeiten die Abtastung der Servosektoren S an der Magnetplatte 1 steuern. An der Ausgangsleitung 11 der Umschalteinrichtung 7 werden Taktsignale für die Erzeugung von Positionssteuersignalen abgeleitet, die zur Steuerung des Ant.riebsmotors 13 des Magnetkopftragarmes 12 benützt werden.

Der Antriebsmotor 13 des Magnetkopftragarmes 12 ist in einem Spurfolgeregelkreis angeordnet, dem über die Leitung 27 während des Durchlaufs der Servosektoren S am Magnetkopf 5 an Servomarkierungen abgetastete Servosignale zugeführt werden. Durch einen Postionsdetektor 15 werden Spurabweichungen des Magnetkopfes 5 von der Mitte einer Datenspur erkannt und in entsprechende Positionsfehlersignale umgewandelt. Diese Positionsfehlersignale werden über einen Analog/Digitalwandler 16 in digitale, einen Positionsfehler anzeigende Positionsfehlersignale P1 umgewandelt, die einem ersten Eingang einer Summierschaltung 17 zugeführt werden. Einem zweiten Eingang der Summierschaltung 17 werder digitale Positionssignale P2 zugeführt, die durch den Spurinkrement-Generator 21 erzeugt werden. Die Erzeugung der Positionssteuersignale P2 erfolgt durch die Steuerung von Taktsignalen, die von der Umschalteinrichtung 7 abgeleitet und einer ersten Eingangsleitung 22 des Spurinkrement-Generators 21 zugeführt werden. An einer zweiten Eingangsleitung 23 werden dem Spurinkrement-Generator 21 Adressensignale zugeführt, durch welche eine ausgewählte Auf-

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zeichnungsspur der Magnetplatte 1 bestimmt wird, auf welche ^! Ider Magnetkopf 5 in freier Zugriffsbewegung einstellbar ist. ' ιDie digitalen Positionsfehlersignale P1 und die digitalen Po- i sitionssteuersignale P2 werden durch die Summierschaltung 17 | ^:zu Positionssteuersignalen P summiert, die einem ersten Ein- ! gang des Kompensators 18 zugeführt werden. Einem zweiten Eingang 2.0 des Kompensators 18 werden "S-Sektor-Zeit~-Steuersignale zugeführt, durch welche während jeder Durchlaufzeit eines : Servosektors am Magnetkopf 5 K-Signale erzeugt werden, welche digitale Kompensationswerte der Positionssteuersignale P dar- ' stellen. Diese Kompensationssignale bleiben während der Durch-' laufzeit des folgenden Datensektors D konstant. Die am Aus- j gang des Kompensators 18 abgeleiteten digitalen Kompensationssignale K werden durch einen Digital/Analog-Wandler 19 in entsprechende Analogsignale umgewandelt und durch die Leitung 24 über einen Leistungsverstärker 14 dem Antriebsmotor 13 des Magnetkopftragarms 12 zugeführt. Dieser bewirkt während der Zugriffszeit die Einstellung des Magnetkopfes 5 in einer Bewegungsbahn, deren Positionen gemäß der Darstellung nach Fig. 5 zeitabhängig sind, entsprechend der Anzahl der durch den Magnetkopf 5 abgetasteten Servosektoren. Das durch den Spurinkrement-Generator 21 bestimmte Weg/Zeit-Diagramm ist eingeteilt in eine Α-Zeit, in welcher ein Beschleunigungsweg zurückgelegt wird, in eine anschließende B-Zeit, in welcher ein Konstantgeschwindigkeits-Weg zurückgelegt wird, und in eine C-Zeit, in welcher ein Bremsweg zurückgelegt wird.

Die an der Magnetplatte 1 in den Servosektoren S aufgezeichneten Servomarkierungen ergeben sich aus der Fig. 2. Innerhalb eines Servosektors S, der beiderseits durch Datensektoren begrenzt wird, sind magnetische Servomarkierungen entgegengesetzter Polarität bzw. entgegengesetzter Phasenlage aufgezeichnet. Jeweils zwei verschiedene, beiderseits einer Spurlinie in gleicher Spurbreite W2 aufgezeichnete Servomarkie-

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rungen entgegengesetzter Polarität bilden eine Servospur der Spurbreite V/1. Eine Datenspur in den Datenspuren D hat die Spurbreite V72. Sie bildet jeweils die Fortsetzung einer Spurhälfte der im Servosektor S aufgezeichneten Spurhälfte einer Servospur der Spurbreite 171. Jede Datenspur wird begrenzt durch zv/ei Spur linien E, zwischen denen die Mittellinie O einer Datenspur verläuft. Der Servo- und Datenmagnetkopf 5, der am wahlweise durch den Antriebsmotor 13 einstellbaren Magnetkopftragarm 12 befestigt ist, hat die Spurbreite W2. In der normalen, fehlerfreien Abtastposition befindet sich der Magnetkopf 5 genau über der Mittellinie einer Servospur bzw. über der Mittellinie O einer Datenspur. Bei Abweichungen der Magnetkopfposition von dieser Mittenlage entweder in das Gebiet der positiven oder in das Gebiet der negativen Polarität der Servomarkierungen ergeben sich Positionsfehlersignale. Durch die Positionsfehlersignale werden Spurabweichungen des Magnetkopfes noch angezeigt, wenn dieser bei maximaler Spurabweichung aus der Mormalposition entweder entsprechend der Darstellung durch die unterbrochene Strichlinie in den positiven Markierungsbereich oder entsprechend der Darstellung durch die unterbrochene Strichlinie in den negativen Markierungsbereich der Servomarkierungen beiderseits einer Spurlinie O ausgelenkt wird.

,Der Verlauf einer Positionsfehlerspannung P1 ergibt sich aus !der Darstellung nach Fig. 3. Wenn sich die Spurlage des Magnetkopfes 5 zwischen den beiden, eine Datenspur begrenzenden Spurlinien E1 und E2 ändert, ergibt sich abhängig von der Spurposition ein linear abfallender Verlauf der Positionsfehlerspannung P1, deren Signalwert bei genauer Zentrierung des Magnetkopfes über der Mittellinie O der Datenspur den Wert Null erreicht. In dieser Normalposition werden durch den Magnetkopf 5 jeweils gleich große Spurhälften der positiven und der negativen Servomarkierungen abgetastet, deren Signal-

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komponenten sich bei Abfühlung sich gegenseitig aufheben. In der Position, in welcher der Magnetkopf 5 ausschließlich die Signalkomponente der positiven Polarität der Servomarkierungen erfaßt, erreicht das Positionsfehlersignal P1 seinen positiven Maximalwert. In der gegenüberliegenden Randposition, in welcher der Magnetkopf 5 ausschließlich die Signalkomponente der negativen Polarität der Servomarkierung erfaßt, erreicht das Positionsfehlersignal P1 seinen negativen Maximalwert. Der Kompensator eines Spurfolgeregelkreises wirkt derart, daß er bei Auftreten eines Positionsfehlerssignales P1 im Regelkreis ein Kompensationssignal erzeugt, das den Positionsfehler vermindert, wodurch die Position des Magnetkopfes über der Mittellinie O der Aufzeichnungsspur stabilisiert wird.

Die Fig. 4 zeigt das Weg/Zeit-Diagramm des Magnetkopfes 5, das bei einer Zugriffsbewegung des Magentkopfes auf die ausgewählte Aufzeichnungsspur der Spuradresse n25 der Magnetplatte 1 durchlaufen wird. Während der Durchlaufzeit von 6 Servosektoren am Magnetkopf 5 wird dieser während der Α-Zeit beschleunigt. In dieser Zeitperiode überquert der Magnetkopf 5 sechs Aufzeichnungsspuren. Die anschließende B-Zeit in welcher der Magnetkopf 5 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, hat eine der Abtastung von vier Servosektoren ^; entsprechende Zeitdauer, d. h., die Periode dauert bis zur Abtastung des zehnten Servosektors. Während dieser Zeitperiode werden während der Durchlaufzeit eines Servosektors drei Aufzeichnungsspuren überquert. Am Ende dieser Geschwindigkeit^- · Periode erreicht der Magnetkopf die Spuradresse n18. An- j schließend folgt die C-Zeit, in welcher durch den Magnetkopf 5 während der Abtastdauer von sechs Servosektoren die Zugriffs-i bewegung des Magnetkopfes 5 gebremst v/ird. Am Ende des Bremsweges, in welchem der Magnetkopf 5 sieben Aufzeichnungsspuren überquert, erreicht er die durch die vorgegebene Adressierung

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ausgewählte Spuradresse n25. In dieser Spurposition endet die Zugriffsbewegung des Magnetkopfes, wodurch die am Ausgang des in Fig. 1 dargestellten Spurinkrement-Generators 21 erzeugten, die Steuerung der Zugriffsbewegung bewirkenden Positionssteuersignale P2 unterbrochen werden. Dadurch ergibt sich die Umschaltung des Spurauswahl-Regelkreises in die Regelung der Position des Magnetkopfes 5 für eine Spurfolge über der Mitte der Aufzeichnungsspur n25.

Das in Fig. 5a dargestellte Signal/Zeit-Diagramm zeigt die Abhängigkeit der digitalen PositionsSignale P, die am Ausgang der Summierschaltung 17 erzeugt v/erden, die in Fig. 1 dargestellt ist. Durch den Kompensator 18 werden den Positionssignalen P entsprechende digitale K-Signale erzeugt, die durch den D/A-Wandler in Analogsignale für die Speisung des Antriebsmotors 13 umgesetzt werden. Das in Fig. 5a dargestellte digitale Positionssignal P ergibt sich durch die Suiamierung des in Fig. 5c dargestellten digitalen Positionsfehlersignals P1 mit deiii in Fig. 5d dargestellten digitalen Positionssteuersignajl P2 in der Summierschaltung 17. Bei der überquerung der Aufzeichnungsspuren n1 bis n25 v/ird der Magnetkopf 5 im Abschnitt

des Beschleunigungsweges während der Durchlaufzeit der Servo- ^:

Sektoren S1 bis S6 beschleunigt. Zu diesem Zv/eck werden nach einem vorgegebenen Programm durch den Spurinkrement-Generator 21 Positionssteuersignale P2 erzeugt, die in Bewegungsrichtung des Zugriffsweges abnehmende, für die Dauer einer oder mehrerer; Spurüberquerungen jeweils konstant bleibende Digitalwerte aufweisen. Daraus ergibt sich der Veri.auf der digitalen Positions-· signale P. Durch den Kompensator 18 wird ein entsprechendes, in ι i

Fig. 5b dargestelltes digitales Kompensationssignal K erzeugt, ι durch das der Magnetkopf in Richtung der Zieladresse der Aufzeichnungsspur n25 getrieben wird, da der Spurfolgeregelkreis ^; wegen der Verstimmung durch die hinzugefügte Komponente j des Positionssteuersignals P2 eine Null-Kompensation für die Stabilisierung der Position des Magnetkopfes in der Mitte

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der Aufzeichnungsspur n1 nicht durchführen kann· Die Positionssteuersignale P2 sind nach einem vorgegebenen Programm so bemessen, daß der Magnetkopf 5 für die Dauer der Α-Zeit den in j !Fig. 4 dargestellten Beschleunigungsweg bis zum Erreichen der Spuradresse n6 durchläuft.

Beim Eintreten des Magnetkopfes in den Konstantgeschwindigjkeitsbereich der B-Zeit werden nur dann noch Positionsfehlersignale P1 zu der Summierschaltung 17 übertragen, wenn während der Durchlaufzeit eines Datensektors D der Magnetkopf inicht eine ganze Anzahl von Aufzeichnungsspuren zu überqueren hat. Am Ende der B-Zeit hat der Magnetkopf die Spuradresse n18 erreicht.

ι ;

Jim anschließenden Bremsbereich werden vom Spurinkrement-Genera-! tor 21 PositionssteuersignaIe P2 abgeleitet, die bezüglich den ' ;im Beschleunigungsbereich wirkenden Positionssteuersignale P2 {entgegengesetzte Polarität aufweisen. Diese Steuersignale er- : {zeugen negative Beschleunigungskräfte, wodurch der Magnetkopf S₁ !innerhalb der C-Zeit den in Fig. 4 dargestellten Bremsweg < bis zum Erreichen der ausgewählten Spuradressen n25 durchläuft, pas Positionssignal P erzeugt während der C-Zeit ein Kompen-

{sationssignal K, das den Magnetkopf stillsetzt.

Jeweils am Ende der Α-Zeit und am Ende der C-Zeit werden von einem Ausgang des Spurinkrement-Generators 21 Modifikationssignale M zu einem Eingang des Kompensators 18 übertragen, wodurch das im Kompensator gespeicherte Kompensationssignal K so geändert wird, daß der übergang des Magnetkopfes M in den darauffolgenden Bewegungszustand ohne Uberschwingen erfolgt.

Durch den Kompensator 18 werden aus den Positionssignalen P Kompensationssignale K berechnet. Diese ergeben sich aus der folgenden Rechenvorschriftχ

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K(T) = Konst. Γ (T) + al P(T-D +a2 P(T-2) + ]

- b1 K(T-D + b2 K (T-2)

in welcher P(T) und K(T) Positions- und Kompensationssignale an den Abtastzeitpunkten T bzw. an den vorhergehenden Abtastpunkten (T-D/ (T-2) ... darstellen. Die Kostanten al ... an und b1 ... bn ergeben sich aus den Eigenschaftsgrößen des Regelsystems, wie z.B. Masse, Grenzfrequenz, Reibungsverluste und der elektrischen Zeitkonstanten der Erregerspannung. Sie bestimmen die übertragungsfunktion einer linearen Regelstrecke, v/ie dies durch das Kapitel 7.2. auf Seite 147 und 148 des Buches "Sampled-Data Control System" von J.R. Ragazzini u.a., Mc Grav Kill Book Comp. Inc., 1958 näher erläutert wurde. ,

Die Fig. 6 zeigt die einzelnen Schaltelemente des in Fig. 1 dargestellten Spurinkrement-Generators 21. Dieser enthält eine Steuereinrichtung 31, deren einer Eingangs leitung 22 Taktsignale von der Ausgangsleitung 11 der in Fig. 1 dargestellten; Umschalteinrichtung 7 zugeführt werden. Der zweiten Eingangsleitung 23 werden Adressensignale zugeführt, die angeben, I auf welche Aufzeichnungsspur der Magnetkopf 5 an der Magnet- j platte 1 eingestellt werden soll. Abhängig von den an den | Eingangsleitungen 22 und 23 zugeführten Takt- und Adressen- ! ,Signalen werden durch die Steuereinrichtung 31 Steuersignale erzeugt, die zu den verschiedenen A-, B- und C-Zeiten an den verschiedenen Ausgangsleitungen der Steuereinrichtung jeweils zu einem Festwertspeicher 28, 29 und 30 übertragen werden. Diese enthalten nach einem bestimmten Programm abtastbare Speicherwerte für die Spurinkremente, die zur Erzeugung der digitalen P2-Positionssteuersignalen in vorgegebener Zeitfolge zu einer Ausgangsleitung übertragen werden. Über eine andere I Ausgangsleitung des Spurinkrementgenerators 21 werden die am Ende der Α-Zeit und der C-Zeit erzeugten Modifikationssignale M zu einem Eingang des Kompensators 18 übertragen. Die Bereit-

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stellung der A-_r B- und C-Steuerslgnale erfolgt abhängig von der eingegebenen Adresse nach einem bestimmten Programm, durch dessen Ablauf die Beschleunigung, die Konstantgeschwindigkeit und das Bremsen des Magnetkopfes 5 gesteuert werden. So kann z. B. angenommen werden, daß abweichend von der Adressierung des Magnetkopfes 5 auf die Aufzeichnungsspur n25, gemäß dem Ausführungsbeispiel, das anhand der Darstellung nach den Fign. 4 und 5 erläutert wurde, der Magnetkopf 5 durch eine entsprechende Adressierung auf die Aufzeichnungsspur n28 eingestellt werden soll. Für diesen Fall ist es nur erforderlich, daß die B-Zeit des Konstantgeschwindigkeitsbereichs durch die Steuereinrichtung 31 um ein Sektorintervall verlängert wird. Gemäß der gegebenen Voraussetzung wurde angenommen, daß die am Festwertspeicher 33 abgeleiteten Positionssteuersignale P2 eine Geschwindigkeit des Magnetkopfes 5 von drei Spurüberquerungen je Sektorintervall bewirken. Verlängerungen der B-Zeit um je ein Sektorintervall haben somit zur Folge, daß wahlweise die Aufzeichnungsspuren n28, n31, n34 ... oder bei Verkürzungen der¹ B-Zeit um je ein Sektorintervall wahlweise die Aufzeichnungsspuren n22, n18, n15 ... adressiert v/erden können. Die Zwischenwerte dieser Adressenfolge, z. B. die Aufzeichnungsspuren 26 und 27 können bei gleichbleibenden Spurinkrementwerten, die am Festwertspeicher 29 abtastbar sind, eingestellt werden, wenn die Beschleunigung der Α-Zeit oder das Bremsen der C-Zeit um je ein oder zwei SektorintervalIe verlängert werden. Bei einer Spurauswahl der Aufzeichnungsspur n26 kann z. B. angenommen werden, daß der Magnetkopf 5 die erforderliche Zugriffsgeschwindigkeit von drei Spurüberquerungen je Sektorintervall ,

im Konstantgeschwindigkeitsbereich nicht nach sechs, sondern erst nach sieben Sektorintervallen erreicht. Hierzu ist es erforderlich, daß die Α-Zeit der Beschleunigungsphase sieben ' SektorintervalIe umfaßt, und daß die am Festwertspeicher 28 abtastbaren Positionssteuerwerte geändert werden. Entsprechend

kann die Einstellung des Magnetkopfes auf die ausgewählte Auf-

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zeichnungsspur n27 durchgeführt v/erden, wenn die Α-Zeit durch sieben Sektorintervalle und die C-Zeit durch acht Sektorintervalle bemessen wird. Die am Festwertspeicher 30 abtastbaren Positionssteuerwerte müssen hierzu ebenfalls geändert werden, damit der Magnetkopf 5 von der Einstellgeschwindigkeit, die drei Spurüberquerungen je Sektorintervall im Konstantgeschwindigkeitsbereich beträgt, in der verlängerten B-Zeit auf den Null-Wert gebracht v/erden kann. Die Abtastung der Spurinkrementwerte, die für eine vorgegebene Epuradressierung des Ilagnetkopfes erforderlich sind, und die hierzu notwendige Bemessung der A-, B- und C-Zeiten ergibt sich durch den an der Leitung 23 eingegebenen Adressenwert.

Die Fig. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit für die Erzeugung von Positionssteuersignalen, die zum Zweck der Ausführung einer Spurzugriffsbewegung eines Magnetkopfes in den Spurfolgeregelkreis des Magnetkopfes eingeführt werden. Die Einrichtung v/ird so betrieben, daß die am Ausgang des Spurinkreraent-Generators 21 ' abgeleiteten digitalen Positionssteuersignale P2 durch den Addierer 33 bei jeder Spurüberquerung addiert und zu einem Eingang der Summierschaltung 32 übertragen werden. Von einem Ausgang des Kompensators 18* und einem Ausgang des A/D-V7andlers 16' werden über je eine Leitung Signale Il und L zu Eingängen des Spurwechseldetektors 34 übertragen. Das Ausgangssignal F des Spurwechseldetektors 34, dessen Wert zur Anzahl der vom Magnetkopf 5 überquerten Aufzeichnungsspuren proportional ist, wird zu einem zweiten Eingang der

Summierschaltung 32 übertragen. ,

¹ i

j i

Die an den beiden Eingängen der Summierschaltung 32 zugeführten Positionssteuer- und Spurwechselsignale haben entgegengesetztes Vorzeichen, so daß am Ausgang der Summierschaltung 32 der

Differenzbetrag der beiden Eingangssignale in Form des Steuersignals G zum Zweck der Summierung mit dem Positionsfehler-

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signal P1 in der Summierschaltung 17' in den Spurfolgeregelkreis eingeführt werden. Die Funktion des mit der Leitung 27' verbundenen Positionsdetektors 15* und des mit der Leitung 24' verbundenden D/A-Wandlers entspricht den anhand der Fig. gegebenen Erläuterung der Schaltkreiselemente 15 und 19.

Die anhand der Figuren 1 und 7 beschriebenen Signale P1, P2, P, M, K, F, G, h und L sind mehrstelliger vorzugsweise binärcodierte Digitalsignale. Durch die anhand der Fig. 7 beschriebene Einrichtung kann die Richtung der Zugriffsbewegung des Magnetkopfes bei einer Adresseneinstellbewegung erkannt werden, so daß Fehleinstellungen des Magnetkopfes vermieden werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Einrichtung für die Regelung der Magnetkopfposition v;ährend der Spurauswahl und der Spurfolge des Magnetkopf es eines Magnetplattenspeichers, der auf auswählbare Spuradressen einer Magnetplatte einstellbar ist, mit Regelung der Magnetkopfposition durch Servomarkierungen, die an der Magnetplatte in Servosektoren der Aufzeichnungsspuren in Form eines Markierungsmusters angeordnet sind, durch dessen Abfühlung Links/ Rechts-Abweichungen des Magentkopfes von der Mitte einer Datenspur durch eine proportional zum Abweichungsbetrag positiv/negativ zunehmende Positionsfehlerspannung eines Positionsdetektors darstellbar ist, durch die in einem Kompensator eine den Stellmotor des Magnetkopfes antreibende Regelspannung erzeugbar ist, und mit einer Umschalteinrichtung, die mit dem Plattenumlauf synchronisiert ist, und die bei Abtastung der Servosektoren durch den Magnetkopf die abgefühlten Servosignale in vorgegebenen Zeitabschnitten einer Servoschaltung zuführt, und mit einer als Servoregelschleife ausgebildeten Spurfolgeschaltung, die durch Servosignale regelbar und durch Adressen- und Taktsignale steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß vom Positionsdetektor (15, 15') abgeleitete, digitale Positionsfehlersignale (P1) einem ersten Eingang einer Summierschaltung (17) und von einem Spurinkrementgenerator (21, 21') durch Takt- und Adressensignale an einem Festwertspeicher abgetastete, digitale Positionssteuersignale (P2) einem zweiten Eingang der Summierschaltung zuleitbar sind, deren Ausgang mit dem Kompensator (18, 18') verbunden ! ist, dem während der Abtastdauer eines Servosektors ein durch die Summierschaltung erzeugtes digitales Positionssignal (P) und ein am Festwertspeicher des Spurinkrementgenerators abgetastetes digitales Modifikationssignal (M) zuleitbar sind.

^{GE q77011} 909828/0111

ORIGINAL INSPECTED
2. einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sumrnierschaltung (32) vorgesehen ist, zu deren ersten Eingang über eine Audierschaltung (33) digitale Ausgangssignale (P2) des Spurinkrementgenerators (21') und zu deren zweiten Eingang digitale Ausgangssignale (F) eines Spurv/echseldetektors (34) übertragbar sind, dessen Eingänge durch digitale Ausgangssignale (L) des A/D-üandlers (16¹) und durch digitale Ausgangssignale (Ii) des Kompensators (18¹) steuerbar sind, und daß digitale Ausgangssignale (G) der Summierschaltung zu dem ersten Eingang der Summiersehaltung (17¹) über- · tragbar sind, die dem Kompensator (18') vorgeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Positionssignale (P1) in wählbaren, einer Beschleunigungs- einer Konstantgeschwindigkeits- und einer Bremsphase zugeordneten Zeitabschnitten an Festwertspeichern (28, 29, 30) des Spurinkrementgenerators (21, 21') abtastbar sind, und daß jeweils am Ende einer Beschleunigungs- und einer Bremsphase an den Festwertspeichern das überschwingen des Magnetkopfes (5) dämpfende digitale Modifikationssignale (I!) ableitbar und zu einem Eingang des Kompensators (18, 18') übertragbar sind.

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