PES를 이용한 HDD 트랙추종서보 시스템의 외란해석 = Identification of disturbances in HDD track following servo system using PES only

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, disturbances, the main source of TMR(Track MisRegistration) being barrier to the high TPI HDD are analyzed quantitatively using PES only without extra sensor. Disturbances are separated into RRO and NRRO, and then, NRRO is separated into input torque disturbance, output disturbance and noise. And, the effects of each disturbance on PES are compared. And, it is shown that PES NRRO measured in the open loop and the closed loop respectively can be used to calculate sensitivity transfer function. Then, using the extracted disturbances, PSD of PES RRO and NRRO in gain-changed track following servo system is predicted, and it is compared with PSD of PES measured in the experiment and ascertained that it can be used to predict servo performance accurately. Moreover, it is shown that true PES, which is the actual position error between the head and the target track center, is about 20% less than the measured PES, which is the signal that comes into controller after true PES is added to noise.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 HDD의 고밀도화를 막는 트랙 비정렬 (Track Misregistration)의 원인인 외란을 외부 센서를 사용하지 않고 PES만을 사용해서 정량적으로 분석하였다. 외란을 RRO와 NRRO성분으로 나누고, NRRO의 경우 입력토크외란, 출력외란, 노이즈로 분리하였다. 그리고, 각 외란, 노이즈가 PES에 미치는 영향도 비교하였다. 연구 결과, 가장 큰 외란은 100Hz미만의 저주파에 집중적으로 분포하는 구동기를 통과한 입력토크외란이고, 다음으로 전 주파수 영역에 결쳐 분포하는 노이즈, 출력외란의 순서로 큰 것으로 나타났다. 그리고, 만족할만한 성능의 트랙킹서보 시스템의 경우 노이즈, 출력외란, 입력토크외란의 순서로 PES에 반영되는 것으로 나타났다. 그리고, 개루프 상태와 폐루프 상태에서 측정한 PES의 NRRO를 사용하여 감도전달함수를 계산할 수 있음을 보였다.이렇게 분리한 외란, 노이즈를 사용하여 제어기의 게인을 바꾼 후의 트랙추종서보 시스템에서의 PES의 RRO와 NRRO의 PSD를 예측하였다. 그리고, 실험에서 측정한 PES의 PSD와 비교하여 측정한 외란, 노이즈를 제어기의 정확한 성능예측을 위한 시뮬레이션에 사용할 수 있음을 확인하였다.그리고, 목표 트랙중심과의 실제 위치에러인 순수 PES가 순수 PES에 노이즈의 영향이 더해져 제어기로 들어가는 측정 PES에 비해 약 20% 작다는 사실도 보였다.