用於同步採樣時基伺服系統的補償器的製作方法

2023-09-17 06:05:55 4

專利名稱：用於同步採樣時基伺服系統的補償器的製作方法
技術領域：
本發明涉及伺服控制系統，具體涉及用於同步採樣時基伺服系統的補償器。
背景技術：
在磁帶存儲領域中，正在積極尋求越來越高的磁軌密度。典型的時基伺服系統(time-base servo system)將在固定的時間(時間＝信號間距/磁帶速度)提供反饋伺服信號。數字磁軌跟蹤伺服系統將讀取該時間反饋信號，並且計算輸出來用補償器控制傳動器(actuator)。如等式所示，反饋信號有效的時間是磁帶速度的函數。磁帶速度越快，時間就越短，或者反饋信號的採樣時間就可以更多。然而，使用固定採樣速率設計補償器，以便對所有不同的磁帶速度使用這種相同的補償器，補償器不得不以固定的速率讀(採樣)，從而將導致時基反饋信號的非同步採樣(讀取反饋信號時的時間與反饋信號的有效時間不同步)；有時甚至導致漏過一個或兩個有效的反饋採樣信號。顯然，這種非同步的採樣方法由於延遲(從信號有效的時間到使用信號的時間)而導致性能不是最佳。在大多數情況下，該延遲將給予更少的相位容限(margin)，從而不像期望的那樣緊密地跟蹤磁軌中心，結果，限制了磁軌密度。一個克服該問題的方法是同步採樣並且對每個操作速度切換不同的補償器。缺點則是許多組補償器係數和基於磁帶速度的切換算法。

發明內容
為此，本發明的一個方面提供一種用於操作磁帶驅動器的方法，所述磁帶驅動器具有基本磁帶速度，以沿著帶頭移動磁帶並且從所述帶頭以與所述基本磁帶速度成比例的第一採樣頻率產生第一帶頭位置信號，所述方法包括使用控制系統來控制所述帶頭的位置，該控制系統用於處理與所述第一採樣頻率同步的所述第一帶頭位置信號，所述控制系統包括在第一交叉頻率上具有最大相位響應的補償器；將與所述第一採樣頻率同步的中斷信號提供到處理系統；和響應於所述處理系統接收所述中斷信號，所述處理系統提供輸出值h(k)，該輸出值在所述第一交叉頻率上產生所述最大相位響應。
本發明的另一方面提供一種系統，包括磁帶傳送系統，配置來沿著磁頭以基本磁帶速度移動磁帶；控制系統，配置來控制所述帶頭的位置，包括伺服信號處理器，配置來從所述帶頭以與所述基本磁帶速度成比例的第一採樣頻率產生第一帶頭位置信號，並且將所述第一帶頭位置信號和與所述第一採樣頻率同步的中斷信號提供給處理系統；和其中所述處理系統配置來響應於所述處理系統接收所述中斷信號，所述處理系統提供輸出值h(k)，該輸出值在所述第一交叉頻率上產生所述最大相位響應。
本發明的再一方面提供一種被配置來控制帶頭的位置的控制系統，包括伺服信號處理器，配置來從帶頭以與基本磁帶速度成比例的第一採樣頻率產生所述第一磁帶位置信號，並且將所述第一帶頭位置信號和與所述第一採樣頻率同步的中斷信號提供給處理系統；和其中所述處理系統配置來響應於所述處理系統接收所述中斷信號，所述處理系統提供輸出值h(k)，該輸出值在所述第一交叉頻率上產生所述最大相位響應。
因此，本發明能夠進行同步採樣，進而可以緊密地跟蹤磁軌中心。


圖1是用於控制帶頭相對於磁帶的位置的伺服控制系統的圖；圖2是圖解磁帶傳送系統中的磁帶路徑的圖；圖3是有限脈衝響應數字濾波器的圖；圖4是無限脈衝響應數字濾波器的圖；圖5是伺服控制系統的轉移函數的頻域開環響應的曲線圖；圖6是圖解執行用於實現包括補償器的伺服控制系統的計算的處理系統的例子的圖；圖7顯示實現控制帶頭相對於磁帶的位置的實施例的步驟的流程圖；圖8是顯示用於獲取和丟棄對標準化的磁帶速度的整數值的帶頭位置信號的時間周期的圖；圖9是顯示用於獲取和丟棄對標準化的磁帶速度的非整數值的帶頭位置信號的時間周期的圖；圖10是顯示對不同的標準化的磁帶速度值的帶頭位置信號的採樣頻率和採樣周期的標準化值的圖；圖11是顯示讀/寫磁帶驅動器的圖；和圖12是顯示自動數據存儲庫的圖。
具體實施例方式
將參照附圖描述下面的實施例。儘管結合實施例進行描述，但本領域技術人員應當理解，其意在涵蓋包含在由所附權利要求書限定的宗旨和範圍內的替代、修改和等效物。
圖1是用於數據存儲磁帶驅動器中的磁帶跟蹤伺服系統的伺服控制系統100的一部分的方框圖。在美國專利6021013中公開了使用基於定時的伺服信號的磁軌跟蹤伺服系統的一個實現的描述，將其用於這裡描述的實施例，其公開內容援引於此以供參考。本領域技術人員應當理解，雖然參照具有基於時間的伺服系統的磁帶驅動器進行下面的詳細描述，但所述的實施例並不意圖限於具有基於時間的伺服系統的磁帶驅動器。相反，實施例可以使用可用在具有任何類型的伺服系統的任何磁帶驅動器中的光帶或其他帶。
參照圖1，伺服傳感器和前置放大器171從至介質接口172的帶頭讀出帶頭信號來產生伺服信號150。參照圖2可以更好的理解至介質接口172的帶頭。圖2是圖解示範性的磁碟傳送系統200的磁碟路徑的圖。圖2中所示的磁碟傳送系統200接受包括第一帶盤(tape reel)204的磁帶盒(tapecartridge)202，第一帶盤204上纏繞一定長度的磁帶206。磁帶傳送系統200包括第二帶盤208、至少一個帶頭210和導輪(guide roller)212。當將磁帶盒202插入磁帶傳送系統200中時，磁帶206自動地在輪212上纏繞，穿過帶頭210並且到第二帶盤208上。可操作耦合到盤204和208的電動機(未示出)以磁帶速度V將磁帶206拉過帶頭210，其中帶頭210以公知的方式從/向磁帶讀/寫信息。電動機也可以在快進或倒帶操作中以高速度將磁帶206從一個盤移動到另一個盤。電動機可以直接耦合到第一帶盤204和第二帶盤208，或者在盤和電動機之間可以存在機械驅動系統。無論直接耦合還是通過機械驅動系統耦合，耦合類型確定電動機和帶盤之間的機械關係。機械驅動系統可以是例如齒輪、傳送帶、滑輪、聯軸(clutch)等。可以隨著磁帶206在任一方向移動而發生所有磁帶操作。因此，取決於磁帶206的方向，第一帶盤204或第二帶盤208可以用作供帶盤或卷帶盤(take-up reel)。在圖2中，盒202內的第一帶盤204顯示來用作供帶盤，而第二帶盤208顯示來用作卷帶盤。在本公開中，術語「供帶盤」指的是當前作為供帶盤操作的盤，而術語「卷帶盤」指的是當前作為卷帶盤操作的盤。此外，術語「供帶電動機」和「卷帶電動機」分別指的是可操作耦合到供帶盤和卷帶盤的電動機。圖2中所示的磁帶傳送系統200的類型僅僅是為了說明目的，而這裡所述的實施例可以採用其他類型的傳送系統。
參照圖1，從伺服傳感器和前置放大器171獲得的伺服信號150是在頭至介質接口172上以磁帶速度V沿著帶頭(即帶頭210)移動磁帶(即磁帶206)的結果。由於數字採樣器採樣來自伺服傳感器和前置放大器171的伺服信號150，並且由濾波器濾波，然後提供到檢波器。由數字採樣器173以可以隨磁帶速度變化的採樣速率來採樣來自伺服傳感器和前置放大器171的伺服信號150。由數字採樣器173對伺服信號150的採樣產生適於數字處理裝置(例如中央處理單元或數字濾波器)處理的、伺服信號150的數字表示。數字濾波器174接收由數字採樣器173產生的伺服信號150的數字表示，並且執行濾波操作來從伺服信號150中除去不需要的噪聲，以產生濾波後的伺服信號。
圖3顯示可以用於數字濾波器174和/或補償器185(圖1)的有限脈衝響應(FIR)數字濾波器300的一個例子。數字濾波器300可以以代碼、邏輯、硬體邏輯(例如集成電路晶片、可編程門陣列(PGA)、專用集成電路(ASIC)等)實現。本領域技術人員應當認識到，可以使用其他類型的數字濾波器。FIR數字濾波器300具有輸入端305，其接受採樣後形式的伺服信號150；以及輸出端330，其產生濾波後形式的伺服信號150到峰值檢波器175。濾波器包括一系列時延元件Z-1306、用於乘以數字濾波器係數C0、C2C3、...、CN-2和CN-1的乘法器310以及加法器320。在一個實施例中，FIR數字濾波器300包括17分級數字濾波器使得N＝17，然而N可以根據使用的系統和期望的性能而變化。為了用於數字濾波器174，通過獲得每個平均伺服信號160的部分的17個相等隔開的採樣來為每個磁帶速度確定17個數字濾波器係數C0、C2C3、...C15和C16，這些採樣是關於水平中心點對稱的。
參照圖1，由處理元件190控制數字濾波器174。處理元件190可以包括中央處理單元(CPU)、另外的數字處理裝置、ASIC、專用邏輯電路等或者其組合。磁帶速度傳感器191檢測磁帶速度並將其提供給處理元件190。處理元件190將數字濾波器係數提供給數字濾波器174，並且根據磁帶速度的狀態來允許或禁止數字濾波器174。數字濾波器174提供濾波後形式的伺服信號150給峰值檢波器175。峰值檢波器175確定在濾波後的伺服信號150的峰值時的位置。時基轉換器176接收來自峰值檢波器175的輸出，並且將信號轉換為帶頭位置信號，以輸入到補償器185(圖1)。在優選實施例中，來自峰值檢波器175的輸出信號在正向轉變(上升沿)上變高，而在反向轉變上變低，允許時基轉換器176區分兩個極性。如上所述，由時基轉換器176產生帶頭位置信號。時基轉換器176的功能是執行必要的計算來使得伺服控制系統的其餘部分可以使用帶頭位置信號。時基轉換器176可以使用晶體振蕩器作為參考，來準確地測量峰值之間的時間來得到帶頭位置信號。時基轉換器176將帶頭位置信號195和中斷信號193提供給伺服控制系統100的剩餘部件。元件171、173、174、175、176、190和191這裡一起稱為伺服信號處理器192。伺服信號處理器192通過處理當磁帶沿著帶頭以磁帶速度V移動時從帶頭獲得的信號，產生帶頭位置信號195和中斷信號193。為了系統的最佳性能，以具有在頭磁帶介質接口172從帶頭產生信號的時間最小的延遲、同時地提供帶頭位置信號195和中斷信號193。
比較器178比較帶頭位置信號195與參考信號177，來確定頭和關於限定的伺服磁軌的預期位置之間的位置誤差(被稱為「位置誤差信號」或在線179上的「PES」)。可以在補償器185(圖1)中利用處理系統(即圖6中的處理系統600)實現比較器178。帶頭位置信號195提供指示帶頭相對於磁帶的相對橫向位置的值。位置誤差信號或PES提供指示帶頭相對於磁帶的預期橫向位置和帶頭相對於磁帶的實際橫向位置之間的差的值。對於這裡的公開，帶頭相對於磁帶的橫向位置意思是，在與磁帶傳送系統200的磁帶移動垂直的方向上帶頭相對於磁帶的位置。
使用複合傳動器來相對於磁帶定位帶頭(如帶頭210)。在名為「ServoContol of a Coarse Actuator」的美國專利6587303中描述了磁帶驅動器中使用複合傳動器的例子，其內容援引於此以供參考。在典型的複合傳動器中，精傳動器180跟蹤如PES所確定的磁軌定向擾動(track guiding disturbance)，來將帶頭的數據頭定位在數據磁軌的中心。在特定實施例中，精傳動器180具有相對較小的質量(mass)，產生寬的帶寬響應，從而能夠跟蹤高頻擾動。在特定實施例中，精傳動器180可以具有很有限的行程(travel)範圍以便提供高帶寬。在特定實施例中，粗傳動器182根據尋道功能逐磁軌地傳送精傳動器。精傳動器伺服系統典型地在位置誤差信號環中具有補償器功能185(圖1)，其設計來在具有足夠的穩定性容限的同時允許最大的帶寬。
在特定實施例中，補償器功能185(圖1)通過施加可變增益到PES信號來改變PES信號，該增益是基於輸入PES信號179的頻率的，或者從另一個角度看，是基於輸入PES信號的變化速率的。在特定實施例中，補償器功能185包括積分器和均衡器187以及其他轉換功能元件(例如超前/滯後功能元件186)，來達到預期的靜態和動態系統性能和整體穩定性。補償器185中的任何或所有轉換功能元件可以實現為濾波器，採用分立部件(discretecomponent)的模擬濾波器或者諸如IIR(無限脈衝響應)或FIR(有限脈衝響應)的數字濾波器，或者使得微處理器執行功能的微代碼。這在連接103上產生積分函數信號，而施加到PES的超前/滯後增益在線110上產生信號。由加法器105相加信號，如果信號是數字的，則被提供到數模轉換器106。功率放大器107然後將信號施加到精傳動器180，以減少所確定的位置誤差的方式操作精傳動器來移動(translate)頭。或者，可以採用數字驅動器來操作精傳動器180。結果是，伺服控制器使用位置誤差信號，通過控制粗傳動器182和/或精傳動器180來控制帶頭相對於磁帶的位置。在特定實施例中，伺服控制系統100從帶頭位置信號195得出PES，並且伺服控制系統100使用PES來控制帶頭相對於磁帶的位置。
在特定實施例中，補償器185可以通過圖3中所示的、上述的有線脈衝響應(FIR)數字濾波器300來實現。為了確定數字濾波器係數C0、C2C3、...、CN-2和CN-1，根據磁軌跟蹤誤差、伺服帶寬等的規範設計整個系統。從設計要求中得到用於補償器185的頻域傳遞函數H(s)。可以將補償器185的頻域傳遞函數變換到時域以獲得補償器185的脈衝響應H(t)。可以通過H(t)在N個相等間隔的採樣點上的採樣脈衝響應確定數字濾波器係數C0、C2C3、...CN-2和CN-1，其中，N是使用的數字濾波器的階數。輸出h(k)330是輸入g(k)乘以延遲元件(如Z-1306)和數字濾波器係數C0、C2C3、...CN-2和CN-1常數(如元件310)之和，獲得h(k)=G1[n=0NCng(k-n)],]]>其中N是濾波器的階數。例如，對於4階濾波器(N＝4)，獲得h(k)＝G1[C0g(k)+C1g(k-1)+C2g(k-2)+C3g(k-3)+C4g(k-4)]。G1是增益係數，用於調節伺服控制系統100來通過適當的交叉頻率達到期望的帶寬。
在特定實施例中，補償器185可以通過無限脈衝響應(IIR)數字濾波器(例如圖4中所示的IIR數字濾波器400)實現。數字濾波器400處理輸入g(k)405來產生輸出h(k)450。數字濾波器400的z域傳遞函數T(z)可以寫為部分分式展開式之和，T(z)=h(z)g(z)=G1[D1+n=1NAn(z-Bn)],]]>其中N式濾波器的階數。例如，對於2階濾波器(N＝2)，獲得T(z)=G1[D1+A1z-B1+A2z-B2].]]>輸出h(k)450是各個處理元件(即元件460)之和，h(k)=G1[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>其中，Xn(k)=Ang(k-1)+BnG1Xn(k-1),]]>N為濾波器的階數。例如，對於2階濾波器(N＝2)，有h(k)＝G1[D1(g(k))+A1g(k-1)+A2g(k-1)]+B1X1(k-1)+B2X2(k-1)。在特定實施例中，通過根據系統規範設計的補償器185來確定數字濾波器係數的常數D1、A1、A2、...、An，B1、B2、...、Bn和增益係數G1。例如，在圖5中示出伺服控制系統三個不同的開環傳遞函數500的曲線圖，其用來控制帶頭相對於磁帶的位置。開環傳遞函數500是可以通過設計補償器來確定的例子，用來以給定的傳動器(即粗傳動器182和/或精傳動器180)和指定的採樣速率在三個不同的交叉頻率上獲得穩定性。曲線501、502和503是開環傳遞函數500的幅度響應，交叉頻率530指示曲線501、502和503上曲線穿過0db線的近似位置。曲線511、512和513是開環傳遞函數500的相位響應，而最大相位響應520指示曲線511、512和513上曲線在接近各自的交叉頻率上呈現極大值的近似位置。可以通過獲得為實現各自的開環傳遞函數所必需的補償器的各自的頻域傳遞函數的z平面變換的部分分式展開式，來確定對於任一開環傳遞函數500的數字濾波器係數D1、A1、A2、...、An，B1、B2、...、Bn和增益係數G1。在1997年Farah Bates的名為「Modeling andsimulation of a digital focusing servo control system for an optical disk tester」的亞利桑那大學理科碩士論文中，逐步描述了為數字控制系統設計補償器的過程。
圖6顯示了處理系統600的一個例子，處理系統600可以用於實現補償器185和伺服控制系統100的其他部件。處理系統600包括處理器610、RAM(隨機存取存儲器)625、非易失性存儲器630、設備專用電路615和I/O接口620。或者，RAM 625和/或非易失性存儲器630可以包含在處理器610中，設備專用電路615和I/O接口620也是一樣。處理器610可以包括非定製處理器、定製處理器、FPGA(現場可編程門陣列)、ASIC(專用集成電路)、離散邏輯等。RAM(隨機存取存儲器)625典型地用於保持變量數據、堆棧數據、可執行的指令等。非易失性存儲器630可以包括任何類型的非易失性存儲器，例如PROM(可編程只讀存儲器)、EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)、閃速PROM、電池備用RAM、MRAM(磁阻隨機存取存儲器)、基於MEMS(微電子機械系統)的存儲器、硬碟驅動器等。非易失性存儲器630典型地用於保持可執行的固件和任何非易失性數據。I/O接口620包括允許處理器610與控制器外部的設備通信的通信接口。I/O接口620的例子可以包括諸如RS-232或USB(通用串行總線)、SCSI(小型計算機系統接口)、光纖信道(Fiber Channel)之類的串行接口。此外，I/O接口620可以包括諸如RF或紅外之類的無線接口。設備專用電路615提供額外的硬體使得控制器610能執行獨特的功能，例如盤204、205的盤電動機的電動機控制、額外的傳動器、盒裝載器(cartridge loader)、DAC 106、放大器107等。設備專用電路615可以包括例如提供脈衝寬度調製(PWM)控制、模數轉換(ADC)、數模轉換(DAC)等等的電路。此外，設備專用電路615的全部或者部分可以位於控制器610的外面。除了上述的功能，處理器610還接受帶頭位置信號195和中斷信號193來處理以產生包含信號103和110的輸出值h(k)。
通過參照圖7中所示的流程圖700和圖1中所示的伺服控制系統100的方框圖，可以更好地理解一個實施例。在步驟705，系統通過例如圖2中所示的磁帶傳送系統200，沿著帶頭(即帶頭210)以第一磁帶速度V1移動磁帶(即磁帶206)。第一磁帶速度V1是操作磁帶驅動器的基本磁帶速度，對於這裡的描述，第一磁帶速度V1和基本磁帶速度是相同的。在步驟710，伺服信號處理器192以與第一磁帶速度V1成比例的第一採樣頻率f1從帶頭產生帶頭位置信號。在特定實施例中，帶頭位置信號195是檢測被寫到磁帶206上的、基於定時的伺服模式的結果。圖8顯示在伺服控制系統100的操作期間，對於各種採樣頻率和磁帶速度的帶頭位置信號195的採樣定時。當磁帶速度以第一磁帶速度V1移動時，可以以第一採樣頻率f1810、採樣周期t1＝1/f1得到磁頭位置信號195。在步驟715，當以第一磁帶速度V1操作時，系統使用控制系統(即控制系統100)控制帶頭的位置，其中控制系統處理與第一採樣頻率f1同步的第一帶頭位置信號。控制系統包括在第一交叉頻率fc1具有最大相位響應的補償器(即補償器185)。在步驟718，補償器(即補償器185)操作在第一交叉頻率fc1上，以通過精傳動器180提供對帶頭的控制，從而達到系統操作規範。第一交叉頻率fc1可以是例如曲線502(圖5)穿過0db線的地方(即交叉頻率530)。在特定實施例中，補償器185利用數字濾波器係數D1、A1、A2、...、An，B1、B2、...、Bn和增益係數G1，使用數字濾波器400提供適當的頻域補償。在其他實施例中，補償器185利用數字濾波器係數C0、C2C3、...、CN-2和CN-1，使用數字濾波器300提供適當的頻域補償。在其他實施例中，補償器185使用模擬濾波器提供適當的頻域補償。在特定實施例中，增益係數G1可能等於1，從而不再需要。在特定實施例中，對於以基本速度操作，補償器195可以通過如下實現伺服信號處理器192將與第一採樣頻率同步的中斷信號提供給處理系統(即處理系統600)，來開始計算為補償器185實現數字濾波器。響應於處理系統接收中斷信號，處理系統提供在第一交叉頻率產生最大相位響應的輸出值h(k)，從而提供伺服控制系統100的穩定操作來控制帶頭相對於移動的磁帶的橫向位置。參照圖8中所示的曲線811可以更好地說明這種方式的操作。曲線811是以第一磁帶速度V＝V1(基本磁帶速度)操作的。實線上箭頭表示在周期t1＝1/f1與第一採樣頻率f1同步的帶頭位置信號。如果例如帶頭位置信號發生在相對於中斷信號193的指定時間窗口和/或例如採樣頻率信號的周期波形特性的指定相位之內，則認為與採樣頻率和/或中斷信號同步的帶頭位置信號是同步的。處理系統600用來實現補償器的同步操作提供與第一採樣頻率f1同步的、有效的帶頭位置信號和來自數字濾波器(如數字濾波器300或400)的、用於提供補償器的傳遞函數的實際輸出值h(k)之間的最小相位延遲。例如，一旦頭帶接口172上的帶頭檢測到磁帶上的伺服模式，伺服信號處理器192就幾乎瞬間產生帶頭位置信號195和中斷信號193。中斷信號193使得系統600執行計算(即數字濾波器的實現)，在幾個指令循環內產生並且輸出值h(k)，導致處理系統600產生與帶頭檢測到的伺服模式同步的輸出值。在特定實施例中，帶頭位置信號195和中斷信號193一起產生，其間具有小的時延，該時延可以覆蓋範圍或「時間窗口」，在該範圍或「時間窗口」內認為帶頭位置信號195和中斷信號193是實際上相互一致的。
在特定實施例中，對於以基本磁帶速度的操作，處理系統通過使用數字處理器(即數字處理器400)產生輸出值h(k)來提供輸出值h(k)，h(k)在第一交叉頻率上產生最大相位響應，其中，h(k)=[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>Xn(k)＝Ang(k-1)+BnXn(k-1)，N大於零，g(k)與所述第二帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，而D1、An、Bn是常數。對於開環響應500(圖5)所示的代表性採樣，使用N＝4，對補償器185產生4階數字濾波器(即數字濾波器400)實現。可以由伺服信號處理器192完成將與第一採樣頻率同步的中斷信號193提供到處理系統600的處理元件610，選擇發送與每個帶頭位置信號同步的中斷信號193。處理系統600可以設計或編程來處理與中斷信號一致的帶頭位置信號，例如通過要求帶頭位置信號195發生在相對於中斷信號193的指定的時間窗口內，以認為是一致的，從而由處理系統600進行處理。
在特定實施例中，對於以基本磁帶速度的操作，處理系統通過使用數字處理器(即數字處理器300)產生輸出值h(k)來提供輸出值h(k)，h(k)在第一交叉頻率上產生最大相位響應，其中，h(k)=n=0NCng(k-n),]]>N大於零，g(k)與所述第二帶頭位置信號成比例，g(k-n)等於g(k)的第n個前值，而數字濾波器係數Cn是常數。對於開環響應500(圖5)所示的代表性採樣，使用N＝17，對補償器185產生17階數字濾波器(即數字濾波器300)實現。可以由伺服信號處理器192完成將與第一採樣頻率同步的中斷信號193提供到處理系統600的處理元件610，選擇發送與每個帶頭位置信號同步的中斷信號193。處理系統600可以設計或編程來處理與中斷信號一致的帶頭位置信號，例如通過要求帶頭位置信號195發生在相對於中斷信號193的指定的時間窗口內，以認為是一致的，從而由處理系統600進行處理。
在步驟720，磁帶傳送以第二磁帶速度移動磁帶，第二磁帶速度是基本磁帶速度的倍數。可以由例如磁帶傳送系統200將磁帶速度改變為第一磁帶速度的M倍第二磁帶速度(即從V1到V2，其中V2＝M*V1)。改變磁帶速度可以是對磁帶傳送系統200的命令的結果，以便增加或降低磁帶速度來適應對磁帶206不同的讀/寫數據速率，或者是為了其他系統操作要求。儘管參照磁帶速度在值範圍內的變化描述本實施例的操作，但利用本公開的本領域技術人員應當明白，通過將各個頻率、速度等適當縮放(scale)到更大的值範圍，也可以適應磁帶速度更大的變化。
在步驟725，伺服信號處理器192以第二採樣頻率f2從帶頭產生第二帶頭位置信號，f2與第一採樣頻率f1的M倍成比例。例如，可能需要以等於2*V1的磁帶速度V2操作磁帶傳送系統200。如果M＝2，則帶頭位置信號195可以以第二採樣頻率f2得到，其中f2＝2*f1。
在步驟730，倍數M的值確定伺服控制系統100操作的方式。響應於大於1的整數倍數M，控制轉到步驟735。在步驟735，伺服控制系統100操作通過處理與第一採樣頻率f1同步的第二帶頭位置信號，並且丟棄與第一採樣頻率f1不同步的第二帶頭位置信號，來控制帶頭210的位置。可以參照圖8中所示的曲線821更好地說明這種操作方式。曲線821是操作在第二磁帶速度V2＝2*V1下，獲得M等於整數值2。實線上箭頭表示在周期t1＝1/f1與第一採樣頻率f1同步的第二帶頭位置信號。如果例如帶頭信號發生在相對於中斷信號193的指定時間窗口和/或例如採樣頻率信號的周期波形特性的指定相位之內，則認為帶頭位置信號與採樣頻率和/或中斷信號是同步的。參照圖8和圖9可以最好地理解本公開中所使用的同步，其中帶頭位置信號195的丟棄的採樣820不是同步的，而帶頭位置信號195的伺服採樣(用實線上箭頭示出並且標有「伺服採樣」)與指定的採樣頻率同步。帶頭位置信號195的丟棄的採樣820由虛線上箭頭表示，由於在這些採樣時間上有效的第二帶頭位置信號與第一採樣頻率f1不同步而被丟棄。對於M＝2，每隔一個丟棄帶頭位置信號，只留下在第一採樣頻率f1上的帶頭位置信號用於伺服控制系統100(圖1)。在操作中，可以由例如處理器610(圖6)丟棄帶頭位置信號195的採樣，處理器具有指令、軟體、硬體編碼、邏輯配置或其他裝置，用於在接收到中斷信號(例如來自伺服信號處理器192的中斷信號193)時，根據中斷信號193、帶頭位置信號195、磁帶速度和帶頭位置信號195的採樣頻率之間的定時關係來丟棄帶頭位置信號。例如，處理器610可以執行取決於接收到的中斷信號193的頻率的指令。對於中斷信號193的給定頻率範圍，可以執行丟棄所選數量的帶頭位置信號195的分支指令。隨著中斷信號193的給定頻率範圍改變，丟棄所選數量的帶頭位置信號195的分支指令也可以改變，以覆蓋更寬的範圍。對於M＝2，以第二採樣頻率f2＝2*f1產生帶頭位置信號195。通過每隔一個採樣丟棄帶頭位置信號195，補償器可以以第一交叉頻率fc1(即圖5的曲線502和曲線512)操作。任何整數值的倍數M，可以通過從步驟730到步驟735的分支產生類似的操作。例如，曲線826(圖8)是以第二磁帶速度V2＝3*V1的操作的，倍數M等於整數值3。實線上箭頭表示在周期t1＝1/f1與第一採樣頻率f1同步的第二帶頭位置信號。帶頭位置信號195的丟棄的採樣825由虛線上箭頭表示，由於在這些採樣時間上有效的第二帶頭位置信號與第一採樣頻率f1不同步而被丟棄。對於M＝3，在三個帶頭位置信號中丟棄兩個，留下在採樣頻率f1上的帶頭位置信號用於伺服控制系統100。在操作中，例如可以由上面所述的用於M＝2的處理器610(圖6)來丟棄帶頭位置信號195的採樣。對於M＝3，以第二採樣頻率f2＝3*f1產生帶頭位置信號195。通過每隔一個採樣丟棄帶頭位置信號195，補償器可以在第一交叉頻率fc1(即圖5的曲線502和曲線503)上操作。曲線831(圖8)顯示了另一個整數值M的操作的例子，用於以第二磁帶速度V2＝4*V1的操作，得到M等於整數值4。實線上箭頭表示在周期t1＝1/f1與第一採樣頻率f1同步的第二帶頭位置信號。帶頭位置信號195的丟棄的採樣830由虛線上箭頭表示，由於在這些採樣時間上有效的第二帶頭位置信號與第一採樣頻率f1不同步而被丟棄。對於M＝4，在四個帶頭位置信號中丟棄三個，留下在採樣頻率f1上的帶頭位置信號用於伺服控制系統100。在操作中，可以由上面所述的用於M＝2的處理器610(圖6)來丟棄帶頭位置信號195的採樣。對於M＝4，以第二採樣頻率f2＝4*f1產生帶頭位置信號195。通過在帶頭位置信號195的四個採樣中丟棄三個，補償器可以以第一交叉頻率fc1(即圖5的曲線502和曲線512)上操作。
在特定實施例中，伺服控制系統100通過提供與第一採樣頻率同步的中斷信號193給處理系統600，來處理與第一採樣頻率f1同步的第二帶頭位置信號，並且丟棄與第一採樣頻率不同步的第二帶頭位置信號。響應於處理系統600接收中斷信號193，處理系統600提供輸出值h(k)，h(k)=G1[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>其中，Xn(k)=Ang(k-1)+BnG1Xn(k-1),]]>N是濾波器的階數，N＞1，g(k)與第二帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，而D1、An、Bn是數字濾波器係數的常數，而G1是增益係數。對於開環響應500(圖5)所示的代表性採樣，使用N＝4，對補償器185產生4階數字濾波器(即數字濾波器400)實現。可以由伺服信號處理器192完成將與第一採樣頻率同步的中斷信號193提供到處理系統600的處理元件610，選擇發送與每隔一個帶頭位置信號(例如對M＝2)同步的中斷信號193，從而每隔一個丟棄帶頭位置信號(圖8的曲線821)，留下在採樣頻率f1上的帶頭位置信號用於伺服控制系統100。處理系統600可以設計或編程來只處理與中斷信號一致的帶頭位置信號，例如通過要求帶頭位置信號195發生在相對於中斷信號193指定的時間窗口內，以認為是一致的，從而由處理系統600進行處理。或者，可以在將帶頭位置信號195的採樣送到伺服信號處理器192中的處理器610(圖6)之前丟棄它們，其中處理器610具有指令、軟體、硬體編碼、邏輯配置或其他裝置。這可以不受限制地用於其他值M。每個值k表示從處理系統600的輸入g(k)產生輸出h(k)的間隔。例如，第一輸出h(1)(即k＝1)可以由處理系統600在接收到第一個中斷信號193和帶頭位置信號195時產生。下一個輸出值h(2)(即k＝2)可以由處理系統600在接收到下一個中斷信號193和下一個帶頭位置信號195時產生，等等。所有輸出h(k)一起產生連續信號(可能利用使用D/A轉換器和低通濾波器的後續處理)來控制帶頭的位置。
如果在步驟730，倍數M的值不是整數，則執行步驟740。響應於倍數M不是整數且小於2，執行步驟745。在步驟745，伺服控制系統100通過處理與第二採樣頻率f同步的第二帶頭位置信號，來控制帶頭的位置，其中f2＝M*f1。參照圖9中所示的曲線911可以更好地理解這種操作方式。曲線911是以第二磁帶速度V2＝M*V1操作的，其中M＜2且不是整數。對於小於1的倍數值M，曲線911可以使用t2＝1/f2＞1/f1。實線上箭頭表示在周期t2＝1/f2與第二採樣頻率f2同步的第二帶頭位置信號，其中0＜f2＜2*f1。對於曲線911，不丟棄帶頭位置信號195的採樣，從而在採樣頻率f2上的帶頭位置信號用於伺服控制系統100。在操作中，可以由例如處理器610(圖6)選擇帶頭位置信號195的採樣，處理器具有指令、軟體、硬體編碼、邏輯配置或其他裝置，用於在接收到中斷信號(例如來自伺服信號處理器192的中斷信號193)時，根據中斷信號193、帶頭位置信號195、磁帶速度和帶頭位置信號195的採樣頻率之間的定時關係來接受帶頭位置信號。執行步驟745之後，執行步驟748。在步驟748，修改補償器185以在近似等於第一交叉頻率fc1的M倍的頻率fp上具有最大相位響應，並且具有近似等於第一交叉頻率fc1的第二交叉頻率fc2。在操作中，希望具有等於第一交叉頻率fc1的第二交叉頻率fc2，從而不改變伺服系統的帶寬，然而在實踐中，部件響應(如控制帶頭210位置的傳動器)的小的變化可能導致fc2近似等於fc1。隨著M增加，fp成比例地增加，獲得用於伺服控制系統100操作的潛在的較大帶寬。為了維持fc2≈fc1，需要改變增益係數G1。例如，當倍數M＝1時，(對於基本磁帶速度)在第一交叉頻率fc1上的操作可以由圖5中所示的開環幅度響應曲線501和相位響應曲線511來表示。將M增加到大於1可以產生幅度響應曲線503和相位響應曲線513，其具有對應增加的最大相位響應頻率fp和幾乎沒有變化的交叉頻率(即fc2≈fc1)。將M減少到小於1可以產生幅度響應曲線502和相位響應曲線512，其具有對應減少的最大相位響應頻率fp和幾乎沒有變化的交叉頻率(即fc2≈fc1)。
在步驟748，通過修改補償器185以在近似等於第一交叉頻率fc1的M倍的頻率上具有最大相位響應，並且具有近似等於第一交叉頻率fc1的第二交叉頻率fc2，補償器185在第二交叉頻率fc2上操作。這可以由伺服信號處理器192將與第二採樣頻率f2同步的中斷信號提供給處理系統600來完成。響應於處理系統600接收中斷信號193，處理系統600提供輸出值h(k)，h(k)=G2[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>其中Xn(k)=Ang(k-1)+BnG2Xn(k-1),]]>N是濾波器的階數，N＞1，g(k)與所述第二帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，D1、An、Bn是數字濾波器係數的常數，而G2是增益係數，其中，G2大於0且近似小於2*M平方乘以G1(即0＜G2＜2*M2*G1)。
這裡描述對伺服控制系統快速有效地完成補償器185在第二交叉頻率fc2上的操作。通過提供與第二採樣頻率f2同步的中斷信號193給處理系統600，其中，第二採樣頻率f2相對於第一採樣頻率f1的縮放是和對近似等於第一交叉頻率fc1的M倍的最大相位響應的頻率的縮放一樣的，這導致數字濾波器係數D1、An和Bn沒有變化，這是因為對於常數數字濾波器係數D1、An和Bn，數字濾波器400的極點和零點以及結果相位響應與採樣頻率一起縮放。增益係數G2是唯一可以要求改變的常數，因為伺服控制系統100在不同的採樣頻率f1、f2、f3等上操作。因為對於處理系統600所執行的計算只有一個常數必須改變，因此減少了存儲器要求，減少了軟體，減少了不同的磁帶速度上的操作之間的過渡時間，同時減少了系統的複雜度。增益係數G2取決於M和具體的系統設計。例如，如果對於第一交叉頻率fc1，G1＝1，則對於第二交叉頻率fc2≈fc1，G2可以變化的範圍近似為0＜G2＜2*M2。
在特定實施例中，響應於小於1的倍數M，增益係數G2近似等於用於第一交叉頻率fc1(即對M＝1)的增益係數G1乘以倍數M的平方(即G2(fc2)≈M2*G1(fc1))。對於開環響應500(圖5)，N＝4，並且假定2階頻域傳動器傳遞函數Act(s)(即Act(s)＝1/s2，其中s＝σ+jω)，當M降低到小於1時，G2應當縮放≈M2以便維持伺服控制系統100的交叉頻率和對應的操作的帶寬不改變。在特定實施例中，傳動器傳遞函數Act(s)和傳動器(如傳動器180)的傳遞函數之間的交互可能要求，當M降低到小於1時，G1隨M線性地縮放。在特定實施例中，補償器185的傳遞函數可以是一階、三階等，從而當M降低時，要求G1分別隨M、M3等線性地縮放。
在特定實施例中，響應於大於1的倍數M，增益係數G2近似等於用於第一交叉頻率fc1(即對於M＝1)的增益係數值G1乘以M倍(即G2(fc2)≈M*G1(fc1)。對於開環響應500(圖5)，N＝4，並且假定2階頻域傳動器傳遞函數Act(s)(即Act(s)＝1/s2，其中s＝σ+jω)，當M增加到大於1時，G2應當縮放≈M以便維持伺服控制系統100的交叉頻率和對應的操作的帶寬不改變。在特定實施例中，傳動器傳遞函數Act(s)和補償器185的傳遞函數之間的交互可能要求，當M增加到大於1時，G2隨M次線性地(sub-linearly)縮放。在特定實施例中，傳動器(如傳動器180)的傳遞函數可以是一階、三階等，從而當M增加時，要求G2隨M、M3等線性地縮放。在執行步驟748之後，控制流向步驟795結束。
如果在步驟740，倍數M的值不是整數且大於2，則執行步驟760。在步驟760，伺服控制系統100通過處理與第三採樣頻率f3同步的第二帶頭位置信號(其中f3＝K*f1，縮放倍數K＝M/(M的整數值))，並且丟棄與第三採樣頻率f3不同步的第二帶頭位置信號，來控制帶頭的位置。通過參照圖9中所示的曲線921和931可以更好地理解這種操作方式。曲線921是操作在第二磁帶速度V＝M*V1下，其中2＜M＜3。實線上箭頭表示在周期t3＝1/f3與第三採樣頻率f3同步的第二帶頭位置信號，其中t3>23f1.]]>對於曲線921，帶頭位置信號195的丟棄的採樣920由虛線上箭頭表示，由於在這些採樣時間上有效的第二帶頭位置信號與第三採樣頻率f3不同步而被丟棄。對於2＜M＜3，每隔一個丟棄帶頭位置信號，留下在第三採樣頻率f3上的帶頭位置信號用於伺服控制系統100。在操作中，可以如上參照圖8的曲線821、826和831所示丟棄帶頭位置信號195的採樣。在執行步驟760之後，執行770。在步驟770，修改補償器185以在近似等於第一交叉頻率fc1的縮放倍數K的頻率上具有最大相位響應，並且具有近似等於第一交叉頻率fc1的第二交叉頻率fc2。在操作中，希望具有等於第一交叉頻率fc1的第二交叉頻率fc2，從而不改變伺服系統的帶寬，然而在實踐中，部件響應(如控制帶頭210位置的傳動器)的小的變化可能導致fc2近似等於fc1。隨著K增加，fp成比例地增加，獲得用於伺服控制系統100操作的潛在的較大帶寬。為了維持fc2≈fc1，需要改變增益係數G1。例如，當倍數M＝1時，在第一交叉頻率fc1上的操作可以由圖5中所示的開環幅度響應曲線501和相位響應曲線511來表示。增大M從而增大K，可以產生幅度響應曲線503和相位響應曲線513，其具有對應增加的最大相位響應頻率fp和幾乎沒有變化的交叉頻率(即fc2≈fc1)。
在步驟770，通過修改補償器185以在近似等於第一交叉頻率fc1乘以縮放倍數K的頻率上具有最大相位響應，並且具有近似等於第一交叉頻率fc1的第二交叉頻率fc2，補償器185在第二交叉頻率fc2上操作。這可以由伺服信號處理器192提供與第三採樣頻率f3同步的中斷信號給處理系統600來完成。響應於處理系統600接收中斷信號193，處理系統600提供輸出值h(k)，h(k)=G3[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>其中Xn(k)=Ang(k-1)+BnG3Xn(k-1),]]>N是濾波器的階數，N＞1，g(k)與所述第二帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，D1、An、Bn是數字濾波器係數的常數，而G3是增益係數，其中，G3具有從0到2*K2的近似範圍(即0＜G3＜2*K2*G1)。
這裡描述對伺服控制系統快速有效地完成補償器185在第二交叉頻率fc2上的操作。通過提供與第三採樣頻率f3同步的中斷信號193給處理系統600，其中，第三採樣頻率f3相對於第一採樣頻率f1的縮放是和對近似等於第一交叉頻率fc1乘以縮放倍數K的最大相位響應的頻率的縮放一樣的(即縮放倍數K)，這導致數字濾波器係數D1、An和Bn沒有變化，這是因為對於常數數字濾波器係數D1、An和Bn，數字濾波器400的極點和零點以及結果相位響應與採樣頻率一起縮放。增益係數G3是唯一可以要求改變的常數，這是因為伺服控制系統100在不同的採樣頻率f1、f2、f3等上操作。因為對於處理系統600所執行的計算只有一個常數必須改變，因此減少了存儲器要求，減少了軟體，減少了不同的磁帶速度上的操作之間的過渡時間，同時減少了系統的複雜度。增益係數G3取決於M和具體的系統設計。例如，如果對於第一交叉頻率fc1，G1＝1，則對於第二交叉頻率fc2≈fc1，G2可以變化的範圍近似為0＜G3＜2*M2。
在特定實施例中，(10)對於在第二交叉頻率fc2上的操作，增益係數G3近似等於用於第一交叉頻率fc1的增益係數值G1乘以縮放倍數K(即G3(fc2)≈K*G1(fc1)。例如，如果對於第一交叉頻率fc1(即對於M＝1)，G1＝1，則對於第二交叉頻率fc2，G2可以變化的範圍為0＜G3＜2*K2。對於開環響應500(圖5)，N＝4，並且假定2階頻域傳動器傳遞函數Act(s)(即Act(s)＝1/s2，其中s＝σ+jω)，當K增加到大於1時，G3應當縮放≈K以便維持伺服控制系統100的交叉頻率和對應的操作的帶寬不改變。在特定實施例中，傳動器傳遞函數Act(s)和補償器185的傳遞函數之間的交互可能要求，當K增加到大於1時，G1隨K次線性地(sub-linearly)縮放。在特定實施例中，傳動器(如精傳動器180)的傳遞函數可以是一階、三階等，從而當K增加時，分別要求G1隨K、K3等線性地縮放。
如果倍數M不是整數並且大於3，則操作與上面描述的對於M＞2的操作一樣。現在給出另一個例子進一步說明這裡所述的實施例的操作。對於該示例，伺服控制系統100通過處理與第三採樣頻率f3同步的第二帶頭位置信號(其中f3＝K*f1，縮放倍數K＝M/(M的整數值))，並且丟棄與第三採樣頻率f3不同步的第二帶頭位置信號，來控制帶頭的位置。通過參照圖9中所示的曲線931可以更好地理解這種操作方式。曲線931是操作第二磁帶速度V＝M*V1下，其中3＜M＜4。實線上箭頭表示在周期t3＝1/f3與第三採樣頻率f3同步的第二帶頭位置信號，其中t3>24f1.]]>對於曲線931，帶頭位置信號195的丟棄的採樣930由虛線上箭頭表示，由於在這些採樣時間上有效的第二帶頭位置信號與第三採樣頻率f3不同步而被丟棄。對於3＜M＜4，在三個帶頭位置信號中丟棄兩個，留下在第三採樣頻率f3上的帶頭位置信號用於伺服控制系統100。在操作中，可以如上參照圖8的曲線821、826和831所示丟棄帶頭位置信號195的採樣。修改補償器185以在近似等於第一交叉頻率fc1的縮放倍數K的頻率上具有最大相位響應，並且具有近似等於第一交叉頻率fc1的第二交叉頻率fc2。在操作中，希望具有等於第一交叉頻率fc1的第二交叉頻率fc2，從而不改變伺服系統的帶寬，然而在實踐中，部件響應(如控制帶頭210位置的傳動器)的小的變化可能導致fc2近似等於fc1。隨著K增加，fp成比例地增加，獲得用於伺服控制系統100操作的潛在的較大帶寬。為了維持fc2≈fc1，需要改變增益係數G1。例如，當倍數M＝1時，在第一交叉頻率fc1上的操作可以由圖5中所示的開環幅度響應曲線501和相位響應曲線512來表示。增大M從而增大K，可以產生幅度響應曲線503和相位響應曲線513，其具有對應增加的最大相位響應頻率fp和幾乎沒有變化的交叉頻率(即fc2≈fc1)。
通過修改補償器185以在近似等於第一交叉頻率fc1乘以縮放倍數K的頻率上具有最大相位響應，並且具有近似等於第一交叉頻率fc1的第二交叉頻率fc2，補償器185在第二交叉頻率fc2上操作。這可以由伺服信號處理器192提供與第三採樣頻率f3同步的中斷信號給處理系統600來完成。響應於處理系統600接收中斷信號193，處理系統600提供輸出值h(k)，h(k)=G3[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>其中Xn(k)=Ang(k-1)+BnG3Xn(k-1),]]>N是濾波器的階數，N＞1，g(k)與所述第二帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，D1、An、Bn是數字濾波器係數的常數，而G3是增益係數，其中，G3具有從0到2*K2的近似範圍(即0＜G3＜2*K2*G1)。
這裡描述對伺服控制系統快速有效地完成補償器185在第二交叉頻率fc2上的操作。通過提供與第三採樣頻率f3同步的中斷信號193給處理系統600，其中，第三採樣頻率f3相對於第一採樣頻率f1的縮放是和對近似等於第一交叉頻率fc1乘以縮放倍數K的最大相位響應的頻率的縮放一樣的(即縮放倍數K)，這導致數字濾波器係數D1、An和Bn沒有變化，這是因為對於常數數字濾波器係數D1、An和Bn，數字濾波器400的極點和零點以及結果相位響應與採樣頻率一起縮放。增益係數G3是唯一可以要求改變的常數，這是因為伺服控制系統100在不同的採樣頻率f1、f2、f3等上操作。因為對於處理系統600所執行的計算只有一個常數必須改變，因此減少了存儲器要求，減少了軟體，減少了不同的磁帶速度上的操作之間的過渡時間，同時減少了系統的複雜度。增益係數G3取決於M和具體的系統設計。例如，如果對於第一交叉頻率fc1，G1＝1，則對於第二交叉頻率fc2≈fc1，G3可以變化的範圍近似為0＜G3＜2*M2。
在特定實施例中，對於在第二交叉頻率fc2上的操作，增益係數G3近似等於用於第一交叉頻率fc1的增益係數值G1乘以縮放倍數K(即G3(fc2)≈K*G1(fc1)。例如，如果對於第一交叉頻率fc1，G1＝1，則對於第二交叉頻率fc2，G2可以變化的範圍為0＜G3＜2*K2。對於開環響應500(圖5)，N＝4，並且假定2階頻域傳動器傳遞函數Act(s)(即Act(s)＝1/s2，其中s＝σ+jω)，當K增加到大於1時，G3應當縮放≈K以便維持伺服控制系統100的交叉頻率和對應的操作的帶寬不改變。在特定實施例中，傳動器傳遞函數Act(s)和補償器185的傳遞函數之間的交互可能要求，當K增加到大於1時，G1隨K次線性地縮放。在特定實施例中，傳動器(如精傳動器180)的傳遞函數可以是一階、三階等，從而當K增加時，分別要求G1隨K、K3等線性地縮放。
參照圖10可以更好地理解上面所述的實施例的操作，其中以曲線圖的形式顯示了對不同的磁帶速度的採樣頻率1020和採樣周期1000的標準化值。曲線1010是標準化的採樣頻率，而曲線1020是標準化的採樣周期。對於標準化的磁帶速度1，標準化的採樣頻率1010和標準化的採樣周期1020都等於1。對於非整數值M，其中1＜M＜2，標準化的磁帶速度V具有範圍1＜V＜2，標準化的採樣頻率具有範圍1＜f＜2，而標準化的採樣周期t＝1/f。對於整數值M，其中M＝1，2，3等，標準化的磁帶速度V也是整數，並且以V＝1，2，3等變化。在每個整數值的標準化的磁帶速度V上，標準化的採樣頻率1010f的值為1，而標準化的採樣周期t＝1/f也等於1，這是因為在每個整數值的標準化的磁帶速度V上，如上面參照(圖8)曲線821、826和831所述的那樣丟棄帶頭位置信號。此外，對於每個整數值的標準化的磁帶速度V，標準化的交叉頻率fc值為1。
當M增長到大於2的非整數值時，標準化的採樣頻率1010和標準化的採樣周期1020的範圍如圖10所示各自減少，這是因為標準化的採樣頻率1010是通過將在標準化的磁帶速度V＝1上的標準化的採樣頻率1010乘以縮放倍數K來確定的，其中K＝M/(INT(M))，「INT」通過將M捨入到最接近的整數值來取M的整數值。當M降低到小於1的非整數值時，如圖10所示，標準化的採樣頻率1010隨M線性地降低，而標準化的採樣周期1020增加。為了說明的目的，圖10示出了標準化的磁帶速度V，其中0.5≤V≤5，然而所述的實施例並不限於標準化的磁帶速度V的這個範圍，並且從0到大數值之間的標準化的磁帶速度V的值都在這裡所述的實施例的操作範圍內。
在特定實施例中，使用基於定時的伺服系統完成帶頭位置信號的產生。在美國專利6021013中公開了對用於這裡所述的實施例的、使用基於定時的伺服信號的磁軌跟蹤伺服系統的一個實現的描述。
在特定實施例中，一個或多個申請人的實施例包括用於對磁帶(如磁帶206)讀和寫數據的磁帶驅動器。例如，這裡所述的伺服控制系統100及其操作，沒有限制地用在讀/寫磁帶驅動器(例如圖11中所示的讀/寫磁帶驅動器)中，用來提供帶頭位置控制以便有效地對磁帶寫和讀數據。分配給同一代理人的美國專利6813112描述了這樣的讀/寫磁帶驅動器，其援引於此以供參考。
在特定實施例中，一個或多個申請人的實施例包括用於存取數據存儲介質的自動數據存儲庫。自動數據存儲庫包括例如存取器，用於存取和移動數據存取介質；和存儲器架，用於所述數據存儲介質的存放。例如，這裡所述的伺服控制系統100及其操作，沒有限制地用在例如圖12所示的自動數據存儲庫中的讀/寫磁帶驅動器中，用來提供帶頭位置控制以便有效地對與數據存儲介質相關聯的磁帶寫和讀數據。分配給同一受讓人的美國專利6356803描述了這樣的自動介質庫，其援引於此以供參考。
本領域技術人員應當認識到，儘管參照基於時間的伺服信號描述了實施例，但本發明並不意圖限於基於時間的伺服信號。相反，本發明可以使用任何伺服信號。
這裡公開的本發明可以作為方法、裝置或者使用標準編程和/或工程技術來生產軟體、固件、硬體或其組合的製造物品(article of manufacture)來實現。這裡使用的術語「製造物品」指的是在硬體邏輯(例如集成電路晶片、可編程門陣列(PGA)、專用集成電路(ASIC)等)或者諸如磁存儲介質(例如硬碟、軟盤、磁帶等)、光存儲器(CD-ROM、光碟等)、易失性和非易失性存儲設備(例如EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可編程邏輯等)之類的計算機可讀介質中實現的代碼或邏輯。可以由處理器來存取並執行計算機可讀介質中的代碼。還可以通過傳輸介質或者通過網絡從文件伺服器存取代碼。在這些情況下，其中實現代碼的製造物品可以包括傳輸介質，例如網絡傳輸線、無線傳輸介質、通過空間傳播的信號、無線電波、紅外信號等。當然，本領域技術人員應當認識到，可以在不背離本發明的範圍的前提下對該配置進行許多修改，並且製造物品可以包括本領域內公知的任何信息承載介質。
在特定實施例中，申請人的發明包括指令，其中由處理器610(圖6)和/或處理元件(圖1)執行這些指令來完成圖7所示的流程圖中的所述的步驟。
在其他實施例中，申請人的發明包括位於任何其他電腦程式產品中的指令，其中由伺服控制系統100外部或內部的計算機來執行這些指令。在任一情況下，指令可以編碼在信息存儲介質中，例如磁信息存儲介質、光信息存儲介質、電信息存儲介質等。申請人對「電存儲介質」的意思是，例如諸如PROM、EPROM、EEPROM、閃速PROM、壓縮閃速存儲器、智能介質之類的設備。
特定實施例可以指向用於由個人或自動處理系統部署計算架構的方法，包括將計算機可讀代碼集成到系統中來執行所述實施例的操作。例如，圖7圖解了使用所述實施例來控制帶頭的位置的步驟。代碼結合系統(如伺服控制系統100)能夠執行這裡所述的實施例的操作步驟。可以在這裡所述的實施例的服務、製造和/或配置期間執行計算架構的部署。例如，諮詢業務可能具有對多個系統的服務責任。該服務責任可能包括諸如系統更新、錯誤診斷、性能調整和增強、新硬體安裝、新軟體安裝、與其他系統的配置等任務。作為該服務的部分，或者作為單獨的服務，服務人員可以根據這裡所述的技術配置系統，以便有效地允許這裡所述的實施例的操作。例如，該配置可以包括將計算機指令、參數、常數(如數字濾波器係數常數An、Bn等)、中斷向量加載到存儲器中，從而當執行代碼時，系統可以執行所述的技術來實現這裡所述的實施例。
前面的描述為了說明的目的，使用特定的術語以便提供對本發明的徹底理解。然而，本領域技術人員應當明白，並不要求特定的細節來實踐本發明。在其他例子中，公知的電路和設備以方框圖形式顯示，以避免對本發明不必要的混淆。因此，對本發明的特定實施例的前面描述是用於說明和描述目的。其並不意圖窮舉或限制本發明於公開的準確形式。顯然，由於上述教學，許多修改和變型成為可能。
圖7的邏輯描述了以特定的順序發生的特定操作。在替代實施例中，可以以不同的順序執行、修改或移除特定的邏輯操作。此外，可以在上述邏輯上增加步驟並且仍然遵從所述實施例。此外，這裡所描述的操作可以順序發生，或者可以並行處理特定的操作，或者由單個處理單元執行的操作可以由分布式處理單元來執行。
圖7的邏輯被描述為以軟體實現。該邏輯可以是主機系統的作業系統的部分或者是應用程式。在另外的實現中，該邏輯可以維持在由伺服控制系統100管理的存儲區域中，或者在只讀存儲器或其他硬線類型的設備中。優選邏輯可以以硬碟驅動器或者以可編程和不可編程門陣列邏輯來實現。
挑選並描述實施例以便最好地說明本發明的原理及其實踐應用，從而使得本領域其他技術人員最佳地使用本發明和適於預期的特定用途的各種修改的實施例。本發明的範圍由權利要求書及其等效物限定。
權利要求
1.一種用於操作磁帶驅動器的方法，所述磁帶驅動器具有基本磁帶速度，用於沿著帶頭移動磁帶並且以與所述基本磁帶速度成比例的第一採樣頻率根據所述帶頭產生第一帶頭位置信號，所述方法包括使用控制系統來控制所述帶頭的位置，該控制系統處理與所述第一採樣頻率同步的所述第一帶頭位置信號，所述控制系統包括在第一交叉頻率上具有最大相位響應的補償器；將與所述第一採樣頻率同步的中斷信號提供到處理系統；以及響應於所述處理系統接收所述中斷信號，所述處理系統提供輸出值h(k)，該輸出值在所述第一交叉頻率上產生所述最大相位響應。
2.如權利要求1所述的方法，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括使用數字濾波器來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>Xn(k)＝Ang(k-1)+BnXn(k-1)，N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，而D1、An、Bn是常數。
3.如權利要求2所述的方法，其中N＝4。
4.如權利要求1所述的方法，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括使用數字濾波器來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=n=0NCng(k-n),]]>N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-n)等於g(k)的第n個前值，而數字濾波器係數Cn為常量。
5.如權利要求1所述的方法，其中，使用基於定時的伺服系統來完成所述產生所述帶頭位置信號。
6.一種系統，包括磁帶傳送系統，被配置來沿著磁頭以基本磁帶速度移動磁帶；控制系統，被配置來控制所述帶頭的位置，包括伺服信號處理器，配置來以與所述基本磁帶速度成比例的第一採樣頻率根據所述帶頭產生第一帶頭位置信號，並且將所述第一帶頭位置信號和與所述第一採樣頻率同步的中斷信號提供給處理系統；並且其中所述處理系統配置來響應於所述處理系統接收所述中斷信號，所述處理系統提供輸出值h(k)，該輸出值在所述第一交叉頻率上產生最大相位響應。
7.如權利要求6所述的系統，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括數字濾波器，配置來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>Xn(k)＝Ang(k-1)+BnXn(k-1)，N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，而D1、An、Bn是常數。
8.如權利要求7所述的系統，其中N＝4。
9.如權利要求6所述的系統，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括數字濾波器，被配置來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=n=0NCng(k-n),]]>N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-n)等於g(k)的第n個前值，而數字濾波器係數Cn為常量。
10.如權利要求6所述的系統，其中，使用基於定時的伺服系統來產生所述帶頭位置信號。
11.如權利要求6所述的系統，其中，所述系統包括磁帶驅動器，並且還包括讀/寫頭，用於讀和寫關於所述磁帶的數據；和耦合到所述讀/寫頭的傳動器，用於設置所述讀/寫頭的位置。
12.如權利要求6所述的系統，其中，所述系統包括用於存取數據存儲介質的自動數據存儲庫，並且還包括存取器，用於存取並移動所述數據存儲介質；和存儲器架，用於所述數據存儲介質的存放。
13.一種被配置來控制帶頭的位置的控制系統，包括伺服信號處理器，配置來以與基本磁帶速度成比例的第一採樣頻率根據帶頭產生所述第一磁帶位置信號，並且將所述第一帶頭位置信號和與所述第一採樣頻率同步的中斷信號提供給處理系統；並且其中所述處理系統配置來響應於所述處理系統接收所述中斷信號，所述處理系統提供輸出值h(k)，該輸出值在所述第一交叉頻率上產生最大相位響應。
14.如權利要求13所述的系統，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括數字濾波器，配置來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>Xn(k)＝Ang(k-1)+BnXn(k-1)，N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，而D1、An、Bn是常數。
15.如權利要求14所述的系統，其中N＝4。
16.如權利要求13所述的系統，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括數字濾波器，配置來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=n=0NCng(k-n),]]>N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-n)等於g(k)的第n個前值，而數字濾波器係數Cn為常量。
17.如權利要求13所述的系統，其中，使用基於定時的伺服系統來產生所述帶頭位置信號。
18.一種製造物品，包括實現有機器可讀指令的程序的數據存儲介質，可由數字處理設備執行所述指令以完成操作磁帶驅動器的方法步驟，所述磁帶驅動器具有基本磁帶速度，用於沿著帶頭移動磁帶並且從以與所述基本磁帶速度成比例的第一採樣頻率根據所述帶頭產生第一帶頭位置信號，所述步驟包括使用控制系統來控制所述帶頭的位置，該控制系統用於處理與所述第一採樣頻率同步的所述第一帶頭位置信號，所述控制系統包括在第一交叉頻率上具有最大相位響應的補償器；將與所述第一採樣頻率同步的中斷信號提供到處理系統；以及響應於所述處理系統接收所述中斷信號，所述處理系統提供輸出值h(k)，該輸出值在所述第一交叉頻率上產生所述最大相位響應。
19.如權利要求18所述的製造物品，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括使用數字濾波器來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>Xn(k)＝Ang(k-1)+BnXn(k-1)，N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，而D1、An、Bn是常數。
20.如權利要求18所述的製造物品，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括使用數字濾波器來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=n=0NCng(k-n),]]>N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-n)等於g(k)的第n個前值，而數字濾波器係數Cn為常量。
21.一種用於部署計算架構的方法，包括將計算機可讀代碼集成到用於操作磁帶驅動器的系統中，所述磁帶驅動器具有基本磁帶速度，用於沿著帶頭移動磁帶並且以與所述基本磁帶速度成比例的第一採樣頻率根據所述帶頭產生第一帶頭位置信號，其中結合所述系統，代碼能夠執行下列步驟使用控制系統來控制所述帶頭的位置，該控制系統用於處理與所述第一採樣頻率同步的所述第一帶頭位置信號；將與所述第一採樣頻率同步的中斷信號提供到處理系統；和響應於所述處理系統接收所述中斷信號，所述處理系統提供輸出值h(k)，該輸出值在所述第一交叉頻率上產生所述最大相位響應。
22.如權利要求21所述的方法，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括使用數字濾波器來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=[D1(g(k))+n=1NXn(k)],]]>Xn(k)＝Ang(k-1)+BnXn(k-1)，N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-1)等於g(k)的前一個值，而D1、An、Bn是常數。
23.如權利要求21所述的方法，其中提供輸出值h(k)的所述處理系統，還包括使用數字濾波器來產生所述輸出值h(k)，其中，h(k)=n=0NCng(k-n),]]>N大於零，g(k)與所述第一帶頭位置信號成比例，g(k-n)等於g(k)的第n個前值，而數字濾波器係數Cn為常量。
全文摘要
公開一種為同步採樣伺服控制系統提供補償器的系統、方法和製造物品。一種用於操作磁帶驅動器的方法，所述磁帶驅動器具有基本磁帶速度，用於沿著帶頭移動磁帶並且以與基本磁帶速度成比例的第一採樣頻率根據帶頭產生第一帶頭位置信號，所述方法包括使用控制系統來控制帶頭的位置，該控制系統處理與第一採樣頻率同步的第一帶頭位置信號，所述控制系統包括在第一交叉頻率上具有最大相位響應的補償器；將與第一採樣頻率同步的中斷信號提供到處理系統；和響應於處理系統接收所述中斷信號，所述處理系統提供輸出值h(k)，該輸出值在所述第一交叉頻率上產生最大相位響應。因此，本發明能夠進行同步採樣，進而可以緊密地跟蹤磁軌中心。
文檔編號G11B20/00GK1801333SQ20051012543
公開日2006年7月12日 申請日期2005年11月17日 優先權日2004年12月15日
發明者南布依, 蘭迪·英奇, 小倉英司, 鶴田和弘 申請人:國際商業機器公司