专利名称：消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干扰的方法
技术领域：
本发明涉及涉及计算机硬盘，更具体的说，涉及消除硬盘驱动器不规则 磁轨形成的干扰的方法。
背景技术：
在硬盘中，磁轨误读的一个主要来源是被伺服机写入的可重复轨迹偏
移。在净化间被伺服机(Servo Trace Writer)写入时，外部环境的高频 振动(Runout)和其他各种原因造成的扰动会耦合到执行写入操作的磁头
上，从而使写入的磁轨整体不再i一个绝对的圆周，而是一个嵌入了高频
扰动的畸变圆周。这种高频扰动表现在硬盘磁头在作磁轨跟踪时，磁头运 动轨迹也会近似重现磁轨的原始轮廓，显然当磁轨存在高频扰动痕迹 (STWRR0)时，磁头也会因跟踪系统产生高频扰动(RR0)，这种磁头的扰 动严重地影响了伺服系统对磁头状态的判断导致磁头运动特性变差甚至失 控，从而导致系统性能和可靠性下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够消除硬盘驱动器不规则磁 轨形成的干扰的方法。
本发明所述的方法包括以下步骤
A、 在硬盘驱动器出厂测试中将每个位置的磁轨的扰动痕迹以数字的形 式嵌入到每个位置的伺服信号中；
B、 在硬盘使用中，伺服系统将磁头读出的位置值与已嵌入伺服信号中 该位置的磁轨的扰动痕迹的值相减，得到磁头实际需要跟踪的位置值。
所述的每个位置的磁轨的扰动痕迹是通过以下步骤得到的 Al、在测试中收集由于磁轨扰动导致的磁头扰动值；
A2、将磁头扰动值经过函数关系转换成每个位置的磁轨扰动值。所述步骤A2包括以下步骤
A21、将步骤A1中收集到的磁头的扰动值经过离散傅里叶变换转化成 磁头扰动的频域信号；
A22、将磁头扰动的频域信号除以磁头伺服系统的误差传递函数，得到 磁轨迹的频域信号；
A23、再将步骤A22后得到的磁轨迹频域信号经离散傅里叶反变换转 化成时域信号的磁轨迹。
所述磁头系统的误差传递函数是预先测量并预先存在只读存储器中的。
所述误差传递函数是采用以下方法得出的所述误差传递函数是采用 以下方法得出的应用仪器DSA(动态信号分析仪)辅助，在磁头伺服系统 中的C和P之间注入一系列正弦信号，通过测量出系统的闭环响应，推算 出系统的误差传递函数。
所述误差传递函数是采用以下方法得出的
所述误差传递函数是采用以下方法得出的在磁头处于稳定的跟踪磁 轨的状态下，让控制系统在系统输入端产生一个特定频率的模拟正弦信号
Rt，再同时测量Rt信号和系统PES信号的幅值和相位，最后把代表他们幅 值和相位的复数值相除，就得到该系统在当前频率的误差传递函数；在不 同频率下进行同样的测量计算，得到不同频率的误差传递值，把这些值制 成一定频率范围内的误差传递函数表，就是误差函数的频域形式。
所述误差传递函数的具体测量流程如下
第一步，初始化测试参数最小测试频率、最大测试频率、测试频率 步长、计数复位等；
第二步，在硬盘稳定状态下，在伺服控制系统的输入端，注入频率F 的正弦信号；
第三步，为了使硬盘重新恢复稳定，等待十毫秒时间；
第四步，分别搜集注入信号RT和PES信号的幅值和相位，转换成相
应的复数矢量Rt(k)=RtRl(k) + j Rtlm(k)和PES(k)=PesRL(k) + j
PesIM(k);第五步，计算误差传递函数的值S(k)二Rt(k)/Pes(k)，并把它存储在误 差函数表内相应位置；
第六步，判断测量频率是否到达测量上限，若不是，频率再增加一个 步长，转回到第二步，反之，若是，就退出，结束测量过程。
本发明由于在硬盘驱动器出厂测试中将每个位置的磁轨的扰动痕迹 以数字的形式嵌入到每个位置的伺服信号中，所以在硬盘使用中，伺服系 统可以将磁头读出的位置值与已嵌入伺服信号中该位置的磁轨的扰动痕迹 的值相减，得到磁头实际需要跟踪的位置值。这样就近似地补偿了磁轨的 扰动痕迹所带来的影响。
图1是本发明实施例中硬盘伺服控制系统结构图。
具体实施例方式
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
首先对实施例中的消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干扰的方法的 原理进行简单的介绍。
要实现本发明的所述方法，就要知道磁轨的扰动痕迹(STWRR0)，但 是磁轨的扰动痕迹(STWRR0)没办法直接测量，只有磁头的扰动(RR0)可 测量，而这两者的关系是STWRR0=S*RR0，这里S就是磁头系统的误差传 递函数，它也是可以测量并预先存在只读存储器(ROM)里，并且S二1+CP， 如图l所示原理图。利用这种关系， 一种确认磁轨扰动痕迹(STWRR0)的 方法被发展出来，这里称之为DFT ERC，这种方法利用了离散离散傅里叶 变换和反变换进行信号频谱的分解和合成，最后得到的STWRR0，我们称之 为ERC (Electrical Runout Correction)。
图1中PES表示位置误差信号，COMPENSATOR表示磁头伺服系统的 数字补偿器，PLANT表示磁头伺服系统的电气模型。灯=0时，(STWRRO + PP) = RRO, RRO = —PES, PES*CP = PP 故有，STWRRO —RROxCP = RRO STWRRO = (1+CP) x RRO
下面介绍实施例中消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干扰的方法的 实现过程。
先按照以下步骤测量误差传递函数，并制成系统在一定频率范围内的 误差传递函数表，将其存入只读存储器。
第一步，初始化测试参数最小测试频率、最大测试频率、测试频率 步长、计数复位等。
第二步，在硬盘稳定状态下，在伺服控制系统的输入端，注入频率F 的正弦信号。
第三步，为了使硬盘重新恢复稳定，等待十毫秒时间。
第四步，分别搜集注入信号RT和位置误差PES信号的幅值和相位， 转换成相应的复数矢量Rt(k)二RtRl(k) +jRtIm(k)和PES(khPesRL(k) + j PesIM(k)。
^第五步，计算误差传函数的值S (k) =Rt (k) /Pes (k)，并把它存储在误差 函数表内相应位置。
第六步，判断测量频率是否到达测量上限，若不是，频率再增加一个 步长，转回到第二步。反之，若是，就退出，结束测量过程。
再在硬盘驱动器出厂测试中将每个位置的磁轨的扰动痕迹以数字的 形式嵌入到每个位置的伺服信号中，具体步骤如下
第一步，在测试中收集相对于磁轨的扰动痕迹的磁头的扰动值；
伺服机在写入磁道信息时的磁头扰动，被盘片中的伺服信号忠实地记 录了下来，显然，磁头扰动使位置码在盘片上形成一个不规则的闭合曲线 (近似一个圆)。硬盘在工作时，由于盘片以周期T转动，对位置码的采样， 形成的位置误差(PES)信号也是以T为周期的，磁轨扰动表现在PES波动 上也是以T为最小周期。由于我们感兴趣的磁轨扰动，其频率为马达转动 频率的整数倍，并且低于PES的采样频率的一半(即奈奎斯特频率)。因为 这个磁轨扰动在高于奈奎斯特频率的部分，会在低于奈奎斯特频率的范围内留下相应的混叠(aliase)，如果采样频率足够高，频率混叠就很小，甚 至没有，因此，这种情况下，我们只计算奈奎斯特频率以下部分即足够了， 这部分频率分量足以反映出PES在频域的信息。如果PES的采样频率为 21600HZ (=240X90)，它的奈奎斯特频率为10800HZ，相对于磁轨扰动频 率已是很高，因此我们分析PES的频域分量，只计算奈奎斯特频率以下部 分。这里令PES信号序列为4")。
第二步，将第一步中收集到的磁头的扰动值经过离散傅里叶转化成频 域信号；
那么^")的离散傅里叶变换(DFT)为
(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，将第二步后得到的频域信号除于误差传递函数； 用已经测量好、并存储在ROM中的误差传递函数表S(k)来计算^")，
这里分别把S (k)和表达为 S(k)=C(k)+j.D(k) AW=Re (k)—j. Im(k)
其中，C(k)和RL(k)分别是S(k)和^W的实部，D(k)、和IM(k)分 别是S(k)和A("的虚部，那么变换Conv(k)就成为
=[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)这里，C(A),DW预先算好，并移常数表形式存在ROM里。
第四步，将第三步后得到的频域信号经过反离散傅里叶转化成时域信
号；
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^
多次实验表明，这里ERC(n)的虚部相对于实部极其微小，可以忽约不
1
ERC(") = — E [Co"W Z(A:) cos(2ttA: w/iV) + Cowv/M(" sin(2丌A:"/
W 4=0
计，那么
(3. 2. 5)
第五步，将第四步后得到的时域信号以数字的形式嵌入到每个位置的 伺服信号中。
最后在硬盘使用中，伺服系统将磁头读出的位置值与已嵌入伺服信号 中该位置的磁轨的扰动痕迹的值相减，得到磁头实际需要跟踪的位置值。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1、消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干扰的方法，包括以下步骤A、在硬盘驱动器出厂测试中将每个位置的磁轨的扰动痕迹以数字的形式嵌入到每个位置的伺服信号中；B、在硬盘使用中，伺服系统将磁头读出的位置值与已嵌入伺服信号中该位置的磁轨的扰动痕迹的值相减，得到磁头实际需要跟踪的位置值。
2、 根据权利要求1所述的消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干扰的 方法，其特征在于，所述的每个位置的磁轨的扰动痕迹是通过以下步骤得 到的Al、在测试中收集由于磁轨扰动导致的磁头扰动值；A2、将磁头扰动值经过函数关系转换成每个位置的磁轨扰动值。
3、 根据权利要求2所述的消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干扰的方法，其特征在于，所述步骤A2包括以下步骤A21、将步骤A1中收集到的磁头的扰动值经过离散傅里叶变换转化成 磁头扰动的频域信号；A22、将磁头扰动的频域信号除以磁头伺服系统的误差传递函数，得到 磁轨迹的频域信号；A23、再将步骤A22后得到的磁轨迹频域信号经离散傅里叶反变换转 化成时域信号的磁轨迹。
4、 根据权利要求3所述的消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干扰的 方法，其特征在于，所述磁头伺服系统的误差传递函数是预先测量并预先 存在只读存储器中的。
5、 根据权利要求3或4所述的消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干 扰的方法，其特征在于，所述误差传递函数是采用以下方法得出的应用 仪器DSA辅助，在磁头伺服系统中的C和P之间注入一系列正弦信号，通 过测量出系统的闭环响应，推算出系统的误差传递函数。
6、 根据权利要求3或4所述的消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干 扰的方法，其特征在于，所述误差传递函数是采用以下方法得出的在磁 头处于稳定的跟踪磁轨的状态下，让控制系统在系统输入端产生一个特定频率的模拟正弦信号Rt，再同时测量Rt信号和系统PES信号的幅值和相 位，最后把代表他们幅值和相位的复数值相除，就得到该系统在当前频率 的误差传递函数；在不同频率下进行同样的测量计算，得到不同频率的误 差传递值，把这些值制成一定频率范围内的误差传递函数表,就是误差函数 的频域形式。
7、根据权利要求6所述的消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干扰的 方法，其特征在于，所述误差传递函数的具体测量流程如下第一步，初始化测试参数最小测试频率、最大测试频率、测试频率步长、计数复位等；第二步，在硬盘稳定状态下，在伺服控制系统的输入端，注入频率F 的正弦信号；第三步，为了使硬盘重新恢复稳定，等待十毫秒时间；第四步，分别搜集注入信号RT和PES信号的幅值和相位，转换成相应的复数矢量Rt(k)=RtRl(k) + j Rtlm(k)和PES(k)=PesRL(k) + jPesIM(k);第五步，计算误差传递函数的值S (k) =Rt (k) /Pes (k)，并把它存储在误 差函数表内相应位置；第六步，判断测量频率是否到达测量上限，若不是，频率再增加一个 步长，转回到第二步，反之，若是，就退出，结束测量过程。
全文摘要
本发明公开了一种消除硬盘驱动器不规则磁轨形成的干扰的方法，包括以下步骤A.在硬盘驱动器出厂测试中将每个位置的磁轨的扰动痕迹以数字的形式嵌入到每个位置的伺服信号中；B.在硬盘使用中，伺服系统将磁头读出的位置值与已嵌入伺服信号中该位置的磁轨的扰动痕迹的值相减，得到磁头实际需要跟踪的位置值。本发明由于在硬盘驱动器出厂测试中将每个位置的磁轨的扰动痕迹以数字的形式嵌入到每个位置的伺服信号中，所以在硬盘使用中，伺服系统可以将磁头读出的位置值与已嵌入伺服信号中该位置的磁轨的扰动痕迹的值相减，得到磁头实际需要跟踪的位置值。这样就近似地补偿了磁轨的扰动痕迹所带来的影响。
文档编号G11B20/18GK101436410SQ20071012452
公开日2009年5月20日 申请日期2007年11月12日 优先权日2007年11月12日
发明者孙燕翔 申请人:深圳易拓科技有限公司