具有改进的抗机械冲击性能的盘驱动器制造技术

盘驱动器设备（１），其包括：　　　　－用于扫描光盘（２）的记录轨道并用于产生读取信号（Ｓ↓［Ｒ］）的扫描装置（３０）；　　　　－用于控制所述扫描装置（３０）的至少一个读／写元件（３４）相对于盘（２）的定位的致动器装置（５０）；　　　　－用于接收所述读取信号（Ｓ↓［Ｒ］）并在所述读取信号（Ｓ↓［Ｒ］）的至少一个信号分量的基础上产生至少一个致动器控制信号（Ｓ↓［ＣＲ］，Ｓ↓［ＣＦ］，Ｓ↓［ＣＴ］；ＳＡＤ）的控制电路（９０）；　　　　其中所述控制电路（９０）包括：　　　　－用于在所述读取信号（Ｓ↓［Ｒ］）的基础上计算至少一个误差信号（ＲＥＳ；ｅ（ｋ））的装置（１１１，１１２）；　　　　－用于接收所述至少一个误差信号（ＲＥＳ；ｅ（ｋ））并用于输出所导出的信号（σ１，σ２，σ３）的误差信号处理装置（１２０）；　　　　－用于产生冲击指示信号（ＳＩＳ）的冲击检测器装置（１３０）；　　　　－具有至少一个可变控制参数的致动器控制信号发生器装置（１９０），用于从所述误差信号处理装置（１２０）接收所述导出的信号之一（σ２）并用于处理该导出的信号以产生致动器信号（ＲＡＤ；ｕ（ｋ））；　　　　－致动器控制信号发生器装置（１９０）被耦合以从冲击检测器装置（１３０）接收冲击指示信号（ＳＩＳ），所述致动器控制信号发生器装置（１９０）被设计来在正常操作期间为所述可变控制参数设置第一值，而当所述冲击指示信号（ＳＩＳ）指示出现冲击时为所述可变控制参数设置第二值；　　　　其中所述致动器控制信号发生器装置（１９０）被设计来执行滑动模式控制（ＳＭＣ）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及一种用于在光存储盘中写信息/从光存储盘读信息的光盘驱动器设备。
技术介绍
如众所周知的，光存储盘包括至少一个以连续螺旋形式的或以多个同心圆形式的存储空间的轨道，信息以数据模式的形式存储在这些轨道中。光盘可以是只读型的，其中信息是在制造期间记录的，所述信息只能由用户读取。光存储盘也可以是可写入型的，其中信息可由用户存储。为了将信息写入光存储盘的存储空间中，或者为了从该盘读取信息，一方面，光盘驱动器包括用于接收和旋转光盘的旋转装置，而另一方面，该光盘驱动器包括用于产生光束(典型地为激光束)并用于利用所述激光束扫描存储轨道的光学装置。因为通常光盘技术(在光盘中存储信息的方式和从光盘读取光学数据的方式)是众所周知的，所以此处不需要详细地描述该技术。为了旋转光盘，光盘驱动器典型地包括马达，该马达驱动与光盘的中心部分啮合的轮毂。通常，马达被实现为主轴马达，并且可将马达驱动的轮毂直接布置在马达的主轴上。为了以光学方式扫描旋转盘，光盘驱动器包括光束产生器装置(典型地为激光二极管)、用于将光束在盘上聚焦成焦点的物镜、和用于接收从盘中反射的反射光和用于产生电检测器输出信号的光学检测器。光学检测器包括多个检测器段，每个段提供单独的段输出信号。在操作期间，光束应保持聚焦在盘上。为此，物镜被轴向可偏移地布置，并且光盘驱动器包括用于控制物镜的轴向位置的聚焦致动器装置。此外，焦点应保持与轨道对齐或者应该能够相对于新的轨道进行定位。为此，至少物镜被径向可偏移地安装，并且光盘驱动器包括用于控制物镜的径向位置的径向致动器装置。在许多盘驱动器中，物镜被可倾斜地布置，并且这样的光盘驱动器包括用于控制物镜的倾斜角的倾斜致动器装置。为了控制这些致动器，光盘驱动器包括控制器，该控制器从光学检测器中接收输出信号。从该信号(此后也称作读取信号)，控制器导出一个或多个误差信号(诸如聚焦误差信号、径向误差信号)，并且在这些误差信号的基础上，控制器产生用于如此控制所述致动器以便减小或消除位置误差的致动器控制信号。在产生致动器控制信号的过程中，控制器显示出一定的控制特性。这样的控制特性是控制器的特征，该控制器的特征可被描述为控制器对检测位置误差的反应的方式。实际上，位置误差可由不同类型的干扰引起。两种最重要的干扰类别是1)盘缺陷2)外部冲击和(周期)振动第一种类型包括类似黑点的内部盘缺陷、类似指纹的污染、类似刮擦的损坏等等。第二种类型包括由撞击盘驱动器的物体引起的冲击，但冲击和振动主要预料在便携式盘驱动器和汽车应用中。除了来源的差别之外，一方面盘缺陷与另一方面冲击和振动之间的重要差别为信号干扰的频率范围由盘缺陷引起的信号干扰典型地为高频，而冲击和振动典型地为低频。该方面的问题是除了正常的操作条件之外，适当地处理冲击需要不同的控制特性。传统地，盘驱动器的控制器具有固定的控制特性，其或者特别适用于适当地处理第一类干扰(在该情况下误差控制在第二类干扰的情况下不是最佳的)或者特别适用于适当地处理第二类干扰(在该情况下误差控制在第一类干扰的情况下不是最佳的)，或者控制特性是折衷(在该情况下误差控制在第一类干扰的情况下以及在第二类干扰的情况下都不是最佳的)。只要控制器应用线性控制技术，在对噪音的低频干扰抵制和高频灵敏度之间就总存在折衷。例如，在目前的商品中获得充足的冲击抗扰性的通常方式是使用在较低频率侧具有较高伺服增益的较低阻尼悬架(suspension)。然而，悬架设计不仅取决于驱动可操作的冲击灵敏度，而且还取决于在操作、处理和运输期间的所有环境下的悬架性能和动态范围，以及取决于材料成本、机械设计公差等。从系统的观点来看，降低悬架阻尼率以增加冲击抗扰度等级是非常有限的。更进一步，通过增加伺服增益对外部冲击的稳健性也受到系统稳定要求的限制。较低的增益也是优选的以在播放期间满足测量噪声抵制的设计标准或变得对某些盘缺陷更不灵敏。在现有技术中，已经提出了切换控制技术。例如，参见美国专利4722079。当出现冲击时，使用具有较高滞后滤波器的较高伺服环增益。当位置误差小于某一阈值时，伺服环增益和滞后滤波器被切换回至正常的播放值。抑制冲击效应的切换控制技术的有效应用需要精确检测冲击。为了能够操作具有可变增益的控制器，需要精确检测冲击。利用冲击传感器是一种用于精确的冲击检测的直接方法，但这将增加生产成本。此外，稳定性的系统需求将限制冲击性能改进。所述美国专利4722079描述一种系统，其中光读取信号被处理以确定干扰类别，但该系统需要3束光学系统。美国专利5867461也描述了一种对光读取信号进行处理以确定干扰类别的系统。在该已知的系统中，确定高频信号内容的包络。这种方法的一个缺点是该方法依赖于写到盘上的数据；在空盘的情况下是不适用的。另一个缺点是这种方法需要复杂的电路、尤其是用于检测上峰值和下峰值的电路，用于滤波以便检测上包络线和下包络线的电路，用于分析这些包络线和用于在存储器中存储信号。典型地，致动器控制器包括PID控制器。增加PID控制器的增益仅具有有限的结果。本专利技术的通常目标是提高稳健性，即改进盘驱动器设备的抗冲击性，而没有增加设备的成本或仅有限地增加了设备成本。具体地，本专利技术的目标是提供一种具有改进的冲击控制性能的盘驱动器设备，其不需大的成本而可相对容易地实现。本专利技术的进一步的目标是提供一种对冲击具有改进的响应特性的盘驱动器设备。专利技术概述根据本专利技术的重要方面，致动器控制器包括滑动模式控制器。有利地，本专利技术以软件来实现。根据本专利技术的特定方面，在状态估计器的输出信号的基础上检测冲击。重要的优点是这样的事实状态估计器能够提早检测到冲击，使得响应时间能够得以减少。附图的简略说明本专利技术的这些和其它方面、特征和优点将通过下面参照附图的说明作进一步的解释，其中相同的参考标记表示相同或相似的部分，并且其中附图说明图1A示意性地表示光盘驱动器设备的有关部件；图1B表示光学检测器；图2为示意性地表示控制电路的方框图；图3为示意性地表示状态估计器的优选实施例的方框图；图4为示意性地表示干扰估计器的实施例的方框图；图5为示意性地表示SMC控制器的实施例的方框图；图6为示意性地表示冲击检测器的实施例的方框图；图7为示出实验模拟中径向致动器的波特图的曲线图；图8为示出在冲击的情况下径向误差信号偏离轨道值的模拟结果的曲线图；图9为示出用于阐释SMC控制器的效果的径向误差信号的曲线图。专利技术详述在下面，将特别针对光盘、尤其是DVD的径向控制来解释本专利技术，但其不会趋于限制本专利技术的范围，因为本专利技术可类似地用于聚焦控制和倾斜控制。图1A示意性地表示适于在光盘2、典型地为DVD或CD上存储信息或从光盘2、典型地为DVD或CD读取信息的光盘驱动器设备1。为了旋转盘2，盘驱动器设备1包括固定至框架(为了简化的目的而没有示出)的马达4，该马达4定义旋转轴5。盘驱动器设备1进一步包括用于通过光束扫描盘2的轨道(未示出)的光学系统30。更准确地说，在图1A中所示的示例性布置中，光学系统30包括光束产生装置31(典型地为诸如激光二极管的激光器)，其被布置用于产生光束32。在下面，遵循光路39的光束32的不同部分将由添加到参考标记32的字符a、b、c等指明。光束32通过分束器33、准直透镜37和物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.盘驱动器设备(1)，其包括-用于扫描光盘(2)的记录轨道并用于产生读取信号(SR)的扫描装置(30)；-用于控制所述扫描装置(30)的至少一个读/写元件(34)相对于盘(2)的定位的致动器装置(50)；-用于接收所述读取信号(SR)并在所述读取信号(SR)的至少一个信号分量的基础上产生至少一个致动器控制信号(SCR，SCF，SCT；SAD)的控制电路(90)；其中所述控制电路(90)包括-用于在所述读取信号(SR)的基础上计算至少一个误差信号(RES；e(k))的装置(111，112)；-用于接收所述至少一个误差信号(RES；e(k))并用于输出所导出的信号(σ1，σ2，σ3)的误差信号处理装置(120)；-用于产生冲击指示信号(SIS)的冲击检测器装置(130)；-具有至少一个可变控制参数的致动器控制信号发生器装置(190)，用于从所述误差信号处理装置(120)接收所述导出的信号之一(σ2)并用于处理该导出的信号以产生致动器信号(RAD；u(k))；-致动器控制信号发生器装置(190)被耦合以从冲击检测器装置(130)接收冲击指示信号(SIS)，所述致动器控制信号发生器装置(190)被设计来在正常操作期间为所述可变控制参数设置第一值，而当所述冲击指示信号(SIS)指示出现冲击时为所述可变控制参数设置第二值；其中所述致动器控制信号发生器装置(190)被设计来执行滑动模式控制(SMC)。2.根据权利要求1所述的盘驱动器设备，其中所述致动器控制信号发生器装置(190)被设计来根据以下公式计算其输出信号(u(k))u(k)=k·[ϵsat(gresx‾(k)+gvv‾(k)Φ)+kk1x‾(k)+kk2v‾(k)]]]>其中，kk1和kk2以及k是通过致动器动态特性和SMC控制器增益确定的系数；其中S(k)＝gres·x(k)+gv·v(k)＝0表示状态空间中的时间不变表面，“gres”和“gv”是常数，该常数被如此选择，以致S(k)＝0定义了稳定的滑动表面；其中sat(gres·x(k)+gv·v(k)/Φ)定义了饱和函数；且其中ε是增益因数，其为SMC致动器控制信号发生器装置(190)的所述可变控制参数；以及其中x(k)和v(k)是表示当前致动器位置和速度的值的信号。3.根据权利要求2所述的盘驱动器设备，其中所述误差信号处理装置(120)被设计来针对当前致动器位置和速度计算估计值x(k)和v(k)；其中所述致动器控制信号发生器装置(190)被耦合以从所述误差信号处理装置(120)中接收所述估计的当前致动器位置和速度信号(x(k)和v(k))；和其中所述致动器控制信号发生器装置(190)被设计来在从所述误差信号处理装置(120)中接收到的估计值的基础上计算其输出信号(u(k))。4.根据权利要求1所述的盘驱动器设备，其中所述控制电路(90)进一步包括-干扰估计器装置(140)，用于从所述致动器控制信号发生器装置(190)中接收所述致动器信号(RAD；u(k))，并用于从所述误差信号处理装置(120)中接收第三导出的信号(σ3)，该干扰估计器装置(140)被设计来在所述致动器信号(RAD；u(k))和所述第三导出的信号(σ3)的基础上产生所估计的干扰信号(d(k))；其中所述致动器控制信号发生器装置(190)被耦合以从所述干扰估计器装置(140)接收所述估计的干扰信号(d(k))，所述致动器控制信号发生器装置(190)还被设计来在所述估计的干扰信号(d(k))的基础上计算其输出信号。5.根据权利要求4所述的盘驱动器设备，其中所述致动器控制信号发生器装置(190)被设计来根据以下公式计算其输出信号(u(k))u(k)=k·[ϵsat(gresx‾(k)+gvv‾(k)Φ)+kk1x‾(k)+kk2v‾(k)+d‾(k)]]]>其中，kk1和kk2以及k是...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·周，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：