DE3424023A1 - Servoregelungssysteme zur lageauffindung sowie diesbezuegliche verfahren - Google Patents

Description

SERVOREGELUNGSSYSTEME ZUR LAGEAUFFINDUNG SOWIE DIESBEZÜGLICHE VERFAHREN

Die Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zur Positionierung eines beweglichen Elements in bezug auf eine von den Systemen verwendeten Bewegungsbahn, insbesondere auf Servoregelungssysteme zur Positionierung von Wandlern in einer Datenspeichereinrichtung, um Daten zu einem Datenaufzeichnungsspeichermedium der Einrichtung hin zu übertragen oder von diesen Datenaufzeichnungsspeichermedien weg befördern zu können.

Ein typischer Anwendungsfa 11 für eine derartige Positionierung, auf den sich die Erfindung bezieht, ist die Positionierung eines Datenwandlers oder eines"Kopfes" über einer ausgewählten Spur einer Magnetplattendatei eines Magnetplatten-Datenspeicherungssystems. Andere Anwendungsmöglichkeiten sind für den Fachmann offensichtlich.

So offenbart die US-PS 4 068 269 ein Wandler-Positionierungssystem für ein MagnetpLatten-Datenspeieherungssystern, das eine Vielzahl von Magnetplatten sowie zugehörige, magnetische Wandler oder "Köpfe" aufweist, um auf jeder Magnetplatte Daten lesen bzw. Daten einschreiben zu können. Diese Wandler sind zu einer Gruppe zusammengefaßt und bewegen sich gleichzeitig mit Hilfe eines einzigen Stellantriebs. Zur Wandlerpositionierungssteuerunq sind eine einzelne "Servo"-Plattenoberfläche und ein zugehöriger "Servo"-Wandler zugeordnet. Die bestimmte Servoplattenoberfläche ist mit einer Vielzahl von konzentrischen, magnetischen Servospuren vorbespielt, wobei diese Servospuren im wesentlichen die gleiche Breite aufweisen und in alternierenden, radialen Sektoren sowie in abwechselnder Weise radial zueinander versetzt angeordnet sind.

Jede magnetische Servospur weist wenigstens einen Wechsel im Hinblick auf die Magnetisierungsrichtung auf. Dreht sich die Servoplattenoberf lache, so erzeugt der Servowandler ein Signal, das die in den gegenüberliegenden Servospuren auftretenden magnetischen Umwandlungen bzw. übergänge anzeigt. Das vom Wandler erzeugte Signal wird durch einen geeigneten Schaltkreis geschickt, der ein erstes oder "normales" Positionssignal sowie ein zweites "Quadratur"-Positionssignal erzeugt. Die Positionssignale schwingen um eine Nullspannung und sind um 90 zueinander phasenverschoben. Jedes der beiden Positionssignale ist einem der beiden alternierenden Sätze von Servospuren zugeordnet. Jedes der Positionssignale ist für etwa ein Viertel der Spurbreite zu jeder Seite der Grenze der benachbarten Spuren in dem Satz der Sektoren, dem das Signal zugeordnet ist, linear. Die beiden Positionssignale sind abwechselnd linear, wenn der Servokopf radial über die Servop lattenoberfläche bewegt wird. Das normale Positionssignal, das so ausgewählt ist, daß es linear um jede Datenspurposition ist, wird zur Positionssteuerung während der Spurfolgevorgänge verwendet, falls Daten in die Magnetplatte eingelesen oder ausgelesen werden.

Ein Positionierungssystem muß auch die Wand lerbewegung zwischen den Datenspuren (und entsprechenden Servospuren) bei einem "Zugriff"- oder "Such"-Vorgang steuern. Die Zeit, die benötigt wird, um in einer solchen Betriebsart die Köpfe zwischen den ausgewählten Spuren zu bewegen, wird allgemein als Zugriffszeit bezeichnet und stellt eine der wichtigsten Leistungskennwerte des Positionierungssystems dar. Um die Zugriffszeit für einen gegebenen mechanischen Aufbau sowie eine gegebene Ste I lantriebsIeistung zu minimieren, ist ein Positionierungssystem erforderlich, das die Geschwindigkeit der Kopfbewegung auf einen optimalen

Wert steuert und den Wandler auf der gewünschten Spur zum Ruhen bringt.

Bei der vorerwähnten US-PS 4 068 269 wird die Zugriffsbewegung des Wandlers mit Hilfe eines kontinuierlichen Signals für die zurückzulegende Wegstrecke bewerkstelligt, das durch Rückwärtszäh L en der Anzahl von Spuren erzeugt wird, die zwischen der Ausgangsposition und der gewünschten Position des ServowandIers liegen, und zwar unter Verwendung von SpurkreuzungsimpuI sen, die durch eine logische Identifizierung der abwechselnden linearen Teile des normalen Positionssignals sowie des Quadratur-Positionssignals erzeugt werden. Das abgeleitete Signal für die zurückzulegende Wegstrecke wird einem Bezugsgeschwindigkeits-Signalgenerator zugeführt, der wiederum ein zeitoptimales Bezugsgeschwindigkeitssignal abgibt, das mit dem tatsächlichen Kopfgeschwindigkeitssignal verglichen wird. Dieses tatsächliche Kopfgeschwindigkeitssignal wird durch Differenzieren und stückweises Zusammensetzen der fortlaufend linearen Teile des normalen Positionssignals sowie des Quadratur-Positionssignals abgeleitet.

In der US-PS 4 115 823 ist noch ein weiteres Positionierungssystem zur Verwendung mit einer Magnetplatten-Datenspeichervorrichtung beschrieben, das ähnlich dem vorstehend beschriebenen ist, wobei das normale Positionssign.al und das Quadratur-Positionssignal, - die durch einen Servowandler und einer Plattenoberfläche, die ausschließlich zugeordnet sind, erzeugt werden - mit Servopositionssignalen zusammengesetzt werden. Diese Servopositionssignale werden mit Hilfe eines Datenwandlers aus Servosignalen g e wonnen, die mit auf der Datcnplattenoberfläche vorhandenen Datensignalen gemischt sind. Wiederum werden zur Erzeugung eines zur Kopf steuerung verwendeten Geschwindigkeitssignals

die Linearen Teile der beiden PositionssignaLe wechselweise differenziert und zusammengesetzt.

Im Hinblick auf die in den US-PSen 4 068 269 und 4 115 beschriebenen Positionierungssystemen bestehen mehrere E i η schränkungen. Erstens wird nur die Hälfte der verfügbaren Servopositionsinformation verwendet, da nur die Linearen Anteile des normalen Positionssignals und die des Quadratur-Positionssignals zur Positionierung des Wandlers verwendet werden. Weiterhin entsprechen die Servospurbreiten den Datenspurbreiten. Da die Datenspurbreiten durch verschiedene Techniken verringert werden, um die Datendichte zu erhöhen, müssen die Servospuren auf gleiche Weise verkleinert werden. Da die Servospuren benachbart sind und sich ganz über die Servop lattenoberf lache erstrecken, werden durch diese Ausführung die Kosten erhöht. Da außerdem die Daten- und Servospuren mit verringerten Breiten aufgezeichnet werden, werden die beschriebenen Positionierungssysteme anfälliger gegenüber mechanischen Störungen, wie z.B. einer Exzentrizität, die den Servowandler in den nichtLinearen Bereich des normalen Positionssignals führt oder den Wandler auf eine angrenzende Servospur auswandern läßt.

In den beschriebenen Systemen treten weitere Nachteile auf. So wird eine exakte Positionierung während der Wandlerbewegung schwierig, da in dem System das Rauschen überwiegt, falls das Positionssignal bei niedriger Geschwindigkeit differenziert wird, z.B. wenn die Wandler ihre Endstellung erreichen. Bei den beschriebenen Systemen, die eine Differentation vornehmen, können 'Änderungen des Positionssignalpegels in ähnlicher Weise Schwierigkeiten hervorrufen. Derartige "Änderungen können durch Schwankungen der in bezug auf die Magnetplatte vorliegenden Wandler-

fLughöhe hervorgerufen werden. ALs Ergebnis dessen muß die Ebenheit der MagnetpLattenoberfläche auf sehr engen ToLeranzen gehalten werden. Sowohl das in der US-PS 4 068 269 aLs auch das in der US-PS 4 115 823 beschriebene Positionierungssystem ist auch empfindlich gegenüber der Positionssignal-Wellenformlinearität. Irgendeine Verschlechterung oder irgendein Verschleiß des Servokopfes oder der zugehörigen Elektronik kann auf die Linearität der Positionssi gna Lwe L lenformen einwirken und ernste Steuerprobleme aufwerfen. Dies macht es erforderlich, daß man sich in bezug auf die dem Servosteuersyst em zugehörigen Komponenten strengen HersteILungstoIe ranzen unterwirft.

Bandbreitenerfordernisse, die während Zugriffsvorgängen den Positionierungssteuersystemen auferLegt werden, können mittels einer Vorwärtsregelung beachtlich reduziert werden. So beschreibt die US-PS 4 200 827 eine Vorwärtsregelungs-/ Rückkopp lungs-Wand Ierpositionierungssystem, das in einer Magnet ρ La11en-Datenspeichereι ηrichtung Anwendung findet. Bei der Vorwärtsrege Lung wird dem die Köpfe bewegenden Stellantrieb ein primärer Strom zugeführt. Dieser primäre Strom stellt einen Strom dar, der eine optimale oder eine fast optimale Bewegung der Köpfe in einem idealen oder nominellen Modell des verwendeten elektromechanischen Servomechanismus zustande bringen würde. Schwankungen zwischen der tatsächlichen Leistungsfähigkeit des Systems und der Leistungsfähigkeit des ModelLs oder der idealen Leistungsfähigkeit, auf die der primäre Strom basiert, werden durch Einführen kleiner Störungen in den primären Strom im Sinne einer selbsttätigen (rückgekoppelten) Regelung kompensiert.

In de?r US-PS 4 200 827 ist ein Zwe i punkt zug r i f f s-Se rvosteuorsystem beschrieben, bei dem die Köpfe mit Hilfe des

Steuersystems mit fast der maximalen Beschleunigung bzw. Verzögerung bewegt werden, die die elektrischen und mechanischen Komponenten des Systems tolerieren können. Bei langen Zugriffsbewegungen fahren die Köpfe mit maximaler Geschwindigkeit zwischen Besch leunigungs- und Verzöge rungsmoden. Das Steuersystem erzeugt einen Antriebsstrom (oder einen vorwärts geregelten Strom), der steuerbar im Vorzeichen umgeschaltet werden kann, um die Köpfe in jeder Richtung entlang eines Radius der Magnetplatte bewegen zu können. Ehe der Antriebsstrom dem die Köpfe bewegenden Stellantriebsmotor zugeführt wird, wird dieser mit einem Rückkopplungssteuerstrom kombiniert, der proportional dem beim Zugriffsvorgang auftretenden Fehler ist. Hierzu werden zwei Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei ein Ausführungsbeispie I den Geschwindigkeitsfehler sowie das andere den Positionsfehler verwendet, um einen Rückkopplungssteuerstrom zu erzeugen. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Geschwindigkeitssignal für den Wandlerkopf durch Differenzieren eines einzigen, sich zyklisch ändernden Servopositionssigna I s (d.h. normalen Positionssignals) erzeugt. Dieses Servopositionssignal wird durch einen bestimmten Servowandler und einer zugehörigen Servop lattenoberfläche abgeleitet. Liegen die nichtlinearen Anteile des ServopositionssignaIs vor, so wird der Stellantriebs-5 strom, der proportional der Beschleunigung ist, integriert und als eine Messung der Geschwindigkeit verwendet. Bei dem letzteren Ausführungsbeispiel werden ein oder zwei periodische ServokopfpositionssignaIe (d.h. normale Signale oder ein normales Signal und ein Quadratursigna I) durch den bestimmten Servokopf und die zugehörige Servoplattenoberf lache erzeugt. Durch Integration eines Bezugsgeschwindigkeitssignals wird ein Bezugspositionssignal erzeugt. Das Bezugspositionssignal wird dann bezüglich der Phase mit dem ServokopfpositionssignaI ver-

glichen, um ein PositionsfehLersignaI und einen proportionalen Positionsfehlerstrom zu erzeugen, der - wie in dem geschwindigkeitsgesteuerten System - mit einem Antriebsstrom kombiniert wird, um einen sich ändernden Strom für den Stellantrieb vorzusehen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Positionsfeh Iersteuersystems wird sowohl das normale Servokopfpositionssignal als auch das Quadratur-Servokopfpositionssignal erzeugt und die linearen Anteile von jedem werden hinsichtlich der Phase mit einem entsprechenden normalen Bezugspositionssignal und einem Quadratur-Bezugspositionssignal in einer sequentiellen, alternierenden Weise verglichen (wie dies auch in den US-PSen 4 068 269 und 4 115 823 vorgenommen wurde). Die letztgenannten Signale werden durch Integration und anschließender Phasenverschiebung eines einzigen Geschwindigkeit sbezugss i gna I s erzeugt.

Da in der US-PS 4 200 827 die Servoposition durch Kombination eines normalen Signals sowie eines Quadratursig-P 1 ΠΡΓ

nals in Art und Weise bestimmt wird, die den beiden vorstehenden US-PSen 4 068 269 und 4 115 823 eigen ist, treten die gleichen Nachteile auf. Außerdem muß dort, wo der Geschwindigkeit sfeh Ier als Rückkopplungssteuerungsmodus verwendet wird, die Stellantriebsmotorleistung exakt auf vorherbestimmte Sollzustände gesteuert werden, da sonst Fehler in das gemessene Kopfgeschwindigkeitssignal eingeführt werden, das durch Integration des Motorstroms erzeugt wird. Dieser Fehler steigert sich während jedes Zugriffsvorganges und macht höchstens das Landen auf der Spur am Ende des Vorganges problematisch. Als Ergebnis dessen müssen den bei diesem System verwendeten Stellantriebsmotoren sehr enge HersteI lungs- und Zuverlässigkeit st ο Ieranzen auferlegt werden.

Ferner beschreibt die US-PS 4 297 734 noch ein anderes

Servopositionierungssystem für Magnetplattensysteme, das eine Vorwärts-pLus Rückkopp lungs rege Lung mit abgetasteten, statt kontinuierlich erzeugten, normalen Servopositionssignalen sowie Quadraturservopositionssignalen verwendet. Dieses Steuersystem ist den gleichen Problemen unterworfen, die den vorstehend erläuterten Systemen zu eigen sind, und zwar insbesondere die Anforderung, daß die Stellmotorausführung während der Herstellung unter engen Toleranzen geprüft und während der Betriebszeit des Systems überwacht —^_- 10 wird. Da die Servoposition nur periodisch abgetastet und nicht kontinuierlich überwacht wird, können geringe Abweichungen der tatsächlichen StelLantriebsmotorLeistung von der So LLmotorLeistung beachtliche Fehler einführen, die die Rückkopplungssteuerung herabsetzen.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Servosteuerverfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung und Positionierung eines beweglichen Elements vorzuschlagen, die eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Leistungsdaten der Servosystemkomponenten aufweisen.

Weiterhin soll gemäß der Erfindung ein Servopositionierungssteuerverfahren sowie eine Vorrichtung geschaffen werden, die nur die Messung der Servoposition für die Steuerung des beweglichen Elements während der Bewegung verwenden, wodurch die Differentation der Servoposition oder die Integration des Stellantriebsstromes zur Erzeugung einer Servogeschwindigkeitsdarstellung vermieden wird. Ferner soll ein Servosteuerverfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung der Positionierung und Bewegung eines beweglichen Elements vorgeschlagen werden, die ein Positionsfeh I ersteuersignaL verwenden, dessen Größe stets von den Größen zweier Signale, die ein Paar von periodischen und phasenbezogenen Servopositionssignalen darstellen, abhängig ist.

Weiterhin soLL gemäß der Erfindung ein Servosteuerverfahren und eine Servosteuervorrichtung vorgeschLagen werden, die während der Bewegung des bewegLichen Elements eine Vorwärts- und eine Rückkopp Lungs rege Lung einschLießen.

Ferner soLL gemäß der Erfindung ein Servoverfahren und eine Vorrichtung für die VorwärtsregeLung eines sich bewegenden ELements vorgeschLagen werden, die sich seLbst der tatsächLichen Leistung des Servosystems anpaßt. Weiterhin soLL gemäß der Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Anpassen eines Servosteuersy stems an die tatsächliche Leistung des Servosystems vorgeschLagen werden .

Die vorstehende Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1, 16, 31, 44, 53 und 58 beschriebene Erfindung ge Löst.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen hiervon sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird in Verbindung mit einem Ragnetplatten-Datenspeiche r system beschrieben, das ein neues Servosteuersystem beinhaltet. Dieses Servosteuersystem verwendet eine Positionsfehler-Rückkopplungssteuerung für eine äußerst schnelle und genaue Positionierung der Datenwandler in bezug auf die Datenplatte. Das beschriebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Erzielung einer parallelen Verarbeitung und einer schnellstmöglichen Ansprechzeit mit Hilfe diskreter Schaltelemente ausgeführt, jedoch ist ersichtlich, daß ein oder mehrere Mikroprozessoren anstelle der individuellen ELemente eingesetzt werden können, um die gleiche Genauigkeit - jedoch mit einer Längeren An-Sprechzeit - zu erzielen. Das beschriebene MagnetpLatten-

Datenspeichersystem umfaßt eine Vielzahl von Datenplatten, die gleichzeitig gedreht werden können, eine Vielzahl von Wandlern für wenigstens zum Lesen von auf den Platten aufgezeichneten Daten, einen Schlitten, der die Wandler zur Ausführung einer gleichzeitigen radialen Bewegung bezüglich der Platten trägt, einen Schwingspulenmotor, der zur Bewegung des Schlittens mit diesem gekoppelt ist, und ein Steuersystem, das einen Motorantriebsstrom erzeugt, der dem Motor zum Steuern der Positionierung des Schlittens zugeführt wird. Für die Servosteuerung sind eine Magnetplattenoberfläche und ein gegenüberliegender Wandler einander zugeteilt. Auf der PLattenoberf lache sind Servosignale aufgezeichnet, die auf der Oberfläche in radialer Richtung eine Vielzahl von aneinanderstoßenden Servosegmentenoder "Bänder" bilden und bei Betrieb des Systems eine Inkrementalposition innerhalb des Bandes anzeigen. Die Signale werden derart aufgezeichnet, daß sie durch den zur Verfugung stehenden Wandler von irgendeiner anderen Information herausgefunden werden können, die auf der betreffenden Plattenoberfläche aufgezeichnet sein kann. Man kann sich vorstellen, daß das Steuersystem für eine große Anzahl von Anwendungsfällen vorgesehen werden kann, die grob gesagt, ein längs einer bestimmten Bewegungsbahn bewegliches Element, eine Einrichtung zur Unterteilung der Bewegungs-5 bahn in eine Reihe von aneinanderstoßender Segmente, eine Einrichtung zur Anzeige der tatsächlichen Inkrementalposition des Elements in bezug auf die Segmente, eine mit dem Element verbundene Betätigungseinrichtung zum Bewegen des Elements und ein Steuersystem vom zu beschreibenden Typ, das den Betrieb der Betätigungseinrichtung steuert, umfassen.

Ein äußerst wichtiger Aspekt der Erfindung ist das Steuersystem, das eine Pos i t i onsf eh Ie r-Rückkopp lungssteue ru,.g

vorsieht. Die Komponenten des beschriebenen/, bevorzugten AusführungsbeispieLs des Steuersystems schließen ein digitales Resolversteuergerät ein, das einen Inkremental- bzw. Schrittzähler zum Speichern einer digitalen Bezugsposition aufweist, die eine ungefähre Lage des Servowandlers in bezug auf die Servobänder angibt. Die digitale Bezugsposition umfaßt einen ganzen Teil, der eine ganz zahl ige Anzahl, von Bändern anzeigt, und einen Bruchteil, der eine Inkrementalposition innerhalb eines Bandes anzeigt. Das Steuersystem weist auch eine PositionsdetektorschaItung auf, die mit dem Servowandler verbunden ist, um aus den erfaßten Servosignalen ein Signalpaar zu erzeugen, das das sogenannte normale Positionssignal und das Quadratur-Positionssignal umfaßt. Die zwei Positionssignale sind beide trigonometrisch, haben die gleiche Schwingungsform und weisen zueinander eine feste Phasenverschiebung auf. Diese beiden Positionssignale stellen eindeutig die InkrementaIposition des Servowandlers in bezug auf ein Servoband dar. Der verbleibende Teil des digitalen ResoLversteuergeräts ist für eine Schaltung bestimmt, die ein Positionsfehlersignal erzeugt, das eine Phasendifferenz zwischen der tatsächlichen Inkrementalposition, die von den beiden Wandlerpositionssignalen angezeigt wird, und der ungefähren InkrementaIposition, die durch den Bruchteil der digitalen Bezugsposition angezeigt wird, wiedergibt. Im Gegensatz zu anderen Positionssteuersystemen ist die Größe des Positionsfehlersignals stets von den Größen der beiden Wandlerpositionssignale abhängig. Im einzelnen wird der Bruchteil des digitalen Bezugspositionswertes in zwei trigonometrische Funktionswerte umgewandelt, die mit den Positionssignalen multipliziert und verbunden werden, um ein trigonometrisches Positionsfehlersignal zu erzeugen, das eine oszillatorische, phasenabhängige Form aufweist, wobei die Phase der Differenz der beiden InkrementaIpositionen im Phasenformat entspricht.

Das ServoregeLungssystem umfaßt auch Schaltungselemente, die auf das Positionsfehlersignal ansprechen,, um einen Antriebsstrom zu erzeugen, der dem Motor zur Positionierung des Schlittens zugeführt wird.

Das bis jetzt beschriebene System kann verwendet werden, um durch Vergleichen der digitalen Bezugsposition mit der festgelegten Position den Schlitten an einer festgelegten Position anzuhalten. Zur Bewegung des Schlittens ist ein aktualisierendes Subsystem vorgesehen, um eine gesteuerte Änderung der gespeicherten Bezugsposition vornehmen zu können. Im einzelnen erhöht das aktualisierende Subsystem den den Bezugspositionswert speichernden Zähler von einem Anfangspositionswert auf einen Endpositionswert. Das in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehene aktualisierende Subsystem umfaßt eine summierende Hilfsschaltung, die durch eine Vielzahl von gestapelten Addierern gebildet wird. Diese Addierer summieren den gespeicherten Bezugspositionswert mit einem vorbestimmten komplementären Wert, der in bezug steht mit der gewünschten Endposition, so daß, wenn die digitale Bezugsposition der Endbezugs ste I lung entspricht, die Summe einem vorbestimmten Wert gleicht. Die Ausgangsgröße der in der summierenden Hilfsschaltung vorgesehenen Addierer gibt den Abstand zwischen der gespeicherten Bezugsposition und der befohlenen bzw. entgültigen Position wieder. Das aktualisierende Subsystem weist ferner programmierbare Festwertspeicher auf, die auf die von der Summierschaltung abgegebene Abstandsanzeige ansprechen. Die Speicher sind programmiert, um eine Skalierungs- bzw. Zahlenbereichsänderungsfunktion auszugeben, die auch als Geschwindigkeitsprofilfunktion bezeichnet wird und eine Größe aufweist, die von der Ausgangsgröße der Summierschaltung und somit vom Abstand zwischen der angezeigten Bezugsposition und der Endposition abhängt. Im einzelnen

hat das GeschwindigkeitsprofiLsignaL eine Größe, die proportional der Größe eines gewünschten Nenn- bzw. SolLgeschwindigkeit des Wagens ist, falls dieser einer zeitoptimalen Bewegung unterzogen wird und in einem Abstand von einer gewünschten Endposition angeordnet ist, der dem Abstand zwischen der gespeicherten digitalen Bezugsposition und der befohlen.en Endposition entspricht. Das aktualisierende Subsystem weist ebenso einen Frequenzmultiplizierer auf, der ein periodisches Signal mit einer periodisch durchlaufenden Frequenz aufweist, die in bezug zu der Größe der Geschwindigkeitsprofilfunktion steht. Dieses periodische Signal wird verwendet, um die Zähler zu erhöhen, die die digitale Bezugsposition speichert.

Da das beschriebene System die Tendenz zeigt, die digitale Bezugsposition während des Beschleunigungsabschnittes einer Wagenbewegung schneller zu erhöhen als der Stellantrieb auf das Positionsfehlersignal ansprechen kann, weist das aktualisierende Subsystem eine ühersteuerungsscha 11 ung auf, die die Richtung der Inkrementierung der gespeicherten Bezugsposition umkehrt, und zwar weg von der befohlenen Endposition, falls der absolute Wert der Positionsfehlergröße einen vorbestimmten Wert erreicht. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dies durch zwei Spannungsvergleich^ bewerkstelligt, an deren Eingängen das Positionsfehlersigna I anliegt. Die Ausgangsgröße des SpannungsvergIeiehers wird verwendet, um ein Signal für den Zähler, der die digitale Bezugsposition speichert, zu erzeugen, das die Richtung der Inkrementation der Zähler steuert.

Um die Bandbreitenerfordernisse für das System reduzieren zu können, weist das Positionierungssystem eine Vorwärtsregelung auf. Eine Suchantriebsschaltung mit Vorwärtsregelung ist vorgesehen, um ein Antriebssignal mit Vor-

wärtsregelung für die Gesamtsteuerung des Positionierungssystems während einer Suchbewegung zu erzeugen. Die vorgesehene SuchantriebsschaLtung weist einen programmierbaren Festwertspeicher auf, der auf das vorerwähnte Geschwindigkeitsprofilsignal anspricht. Der programmierbare Festwertspeicher (PROM) speichert eine TabeLle von Verzögerungswerten, auch als Vorwä rt s rege Lungs-Sk-a.l i e rungsf unk t i onen bezeichnet, die der Größe eines elektrischen Stromes entsprechen, der zum Antrieb eines modellgemäßen Positionierungssystems benötigt wird, das einen nominellen, modellgemäßen Stellantrieb in einer zeitoptimalen Bewegung verwendet. Ein Bezugsspannungssignal wird erzeugt, das das Vorzeichen zwischen Beschleunigung und Verzögerung in Erwiderung auf Komponenten des Positionsfeh Iersigna I s schaltet. Das Bezugsspannungssignal und die Vorwärtsrege lungs-Skalierungsfunktion werden zur Erzeugung eines Antriebssignals kombiniert. Das beschriebene Ausführungsbeispiel sieht ferner eine Verstärkungs- bzw. PegeI steuerse ha I tung zur Verringerung des Pegels des Positionsfeh lersigna I s während eines Suchvorganges sowie einen Summierungsknotenpunkt zum Kombinieren des pegelgesteuerten Positionsfehler-

vor signals mit dem vorwärtsgeregelten Antriebssignal,- um ein zusammengesetztes Antriebssignal zu erhalten, das momentan zur Erzeugung eines Antriebsstroms für den Motor verwendet 5 wird. Während die Verstärkung bzw. der Pegel des Positionsfehlersignals während eines Suchbewegungsvorganges verringert ist, ist das Signal nicht gänzlich beseitigt, da man glaubt, daß die Anwesenheit des Signals, selbst bei einem reduzierten Pegel,einen Beruhigungseffekt vorsieht, sobald der Schlitten die Endposition erreicht.

Das beschriebene Ausführugnsbeispie I verwendet zusätzlich das Positionsfeh le rsigna I als Rückkopplung für den Bezugspositionsinkrementierungsschritt. Dies wird bewerkstelligt, indem man einen spannungsgesteuerten Oszillator

vorsieht, der ein periodisches Signal abgibt, das eine nominelle, periodisch durchlaufende Frequenz aufweist und sich um die Nenn- bzw. Sollfrequenz herum in bezug auf die Größe des Positionsfeh IersignaIs ändert. Eine VorzeichenänderungsschaItung oder ein Inverter, der von der Bewegungs richtung des Schlittens abhängig ist, steuert das dem Oszillator zugeführte Positionsfehlersignal, um das durchgelaufene Signal auf einen Geschwindigkeitsfehler, als entgegengesetzt auf einen Positionsfehler, zu beziehen. Die Durchführung der Positionsfehlersignal-Rückkopplungssteuerung bei dem Bezugspositions-Inkrementierungsprozeß verringert die Wahrscheinlichkeit, daß ein den Zyklus begrenzender Zustand auftritt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung betrifft eine Motoranpassungsschaltung, die zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator und dem vorerwähnten, schrittweise erhöhenden ' Frequenzmu 11iρ Iiζierer vorgesehen ist, um die Frequenz des von dem Oszillator abgegebenen zyklischen bzw. periodischen Signals in bezug auf die momentane Leistung des Positionierungssystems weiter zu variieren. Auf diese Weise können systematische Langzeitfeh Ier, die von Herstellungstoleranzänderungen, Abnutzung oder anderen Verschlechterungen der Komponenten des Positionierungssystems herrühren, getrennt korrigiert werden. Auf diese Weise wird ein voller Positionierungs rege lungsbereich vorgesehen, der auf die momentanen Komponenten des Positionierungssystems zugeschnitten ist. Das beschriebene Ausführungsbeispiel arbeitet durch Messen der Versetzung bzw. Verschiebung der Bezugsposition über eine vorbestimmte Zeitdauer während eines Beschleunigungsabschnittes der Schlittenbewegung und durch Berechnen eines Verhältnisses von gemessener Versetzung bzw. Verschiebung des Systems zur maximal möglichen Versetzung, die mit Hilfe des

schnellstmöglichen Positionierungssystems erreichbar ist. Dieses Verhältnis wird einem zweiten Frequenzmu I-tiplizierer zugeführt und zum Skalieren der Frequenz des vom spannungsgesteuerten Oszillator herrührenden Signals v.erwendet, ehe es zu dem ' inkrementierenden

Frequenzmu Itiρ Liζierer gelangt, dem als Eingangsgröße auch die GeschwindigkeitsprofiIfunktion zugeführt wird.

Diese Motoranpassungsschaltung bildet einen zweiten wesentliehen Aspekt der Erfindung. Man kann sich leicht vorstellen, daß die Schaltung mit anderen dynamischen Servopositionierungssystemen verwendet werden kann, die ein Fehlersignal zur Rückkopplungssteuerung heranziehen, das eine Signalvariable hat, die auf den während der Bewegung auftretenden Fehler hinwei st.

Diese und andere wichtige Aspekte der Erfindung werden nach Durchsicht der beiliegenden Figuren und der detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung verständlich.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Magnetplatten-Datenspeichervorrichtung, die die Erfindung einschließt, in schematischer Darstellung;

Fig. 2 Wellenformen, die von den aufgezeichneten

Servosignalen, die von einem Servowandler und einer zugehörigen Positionsdetektor-Schaltung erfaßt werden, erzeugt werden;

die We LLenformen stellen zwei zyklische,
sinusförmige Wandlerpositionssignale dar,
die zueinander eine festgelegte Phasenbeziehung aufweisen und die Inkrementalposition

des ServowandIers bezüglich eines Servobandes

anze i gen;

Fig. 3 die Haupt komponenten des bevorzugten Steuersystems der Erfindung, in schemati scher Darstellung;

Fig. 4a und 4b die Komponenten eines digitalen Resolver-

steuergeräts ("DRC") des Steuersystems in
schematischer Darstellung;

Fig. 5 eine eine zweifache Verstärkung aufweisende

Verstärkerschaltung des Steuersystems in schematischer Darstellung;

Fig. 6 eine Summierscha I tung des Steuersystems in
schematischer Darstellung;

Fig. 7 eine Schedu I erscha 11ung des Steuersystems in schematiseher Darstellung;

Fig. 8 eine eine Vorwärtsregelung aufweisende Such-

ant r i ebsscha I tung C¹¹FFSD") des Steuersystems in schematiseher Darstellung;

Fig. 9 eine Vor zeichen-("±1")Umwandlungsscha Itung des Steuersystems in schematiseher Darstellung;

Fig. 10 eine spannungsgesteuerte Os?i Llatorschaltung

des Steuersystems in schematischer Darstellung;

Fig. 11 eine Motoranpassungsschaltung des Steuersystems in schematischer Darstellung;

Fig. 12 eine Frequenzmu11iρ Iiζierscha Itung des Steuersystems in schematischer Darstel· lung und

Fig. 13 eine Übersteuerungsschaltung des Steuersystems in schematiseher Darstellung.

Gesamtsystem

In Fig. 1 ist eine Magnetplatten-Datenspeichervorrichtung dargestellt, die verschiedene, nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung aufweist. Eine Vielzahl von Magnetplatten 20 sind übereinander gestapelt und können sich um eine Mittelachse 22 drehen. Ein Datenwandler oder Kopf 24 ist der oberen oder unteren Fläche jeder Magnetplatte 20 zugeordnet, um Daten darauf aufzeichnen oder Daten von der Platte ablesen zu können. Eine Plattenfläche 21 ist der Servosteuerung zugeteilt und weist eine aufgezeichnete Servopositionsinformation auf. Ein Servowandler oder Kopf 26 ist der Servop lattenfIac he 21 zugeordnet. Die Wandler 24 und 26 sind mechanisch mit einem Schlitten 27 gekoppelt, um eine gleichzeitige radiale Bewegung in bezug auf die Magnetplatte 20 mit Hilfe eines Stellantriebmotors 28 ausführen zu können. Diese Bewegung ermöglicht den Datenwandlern 24 einen Zugriff zu verschiedenen Datenspuren.

Die Datenwandler 24 werden unter Verwendung einer Positionsinformation, die von dem Servowandler 26 und der Servoplattenfläche 21 geliefert wird, in Stellung gebracht. Die Positionsinformation wird von Signalen abgeleitet, die durch den Servowandler 26 beim Lesen von voraufgezeichneten Servo-

bändern 25, die sich auf der Servoplattenoberf Lache 21 befinden, erzeugt werden. Die von dem ServowandLer 26 erzeugten SignaLe gelangen über eine Leitung 26a zu einem Vorverstärker 30. Die Ausgangsgröße des Vorverstärkers geLangt über eine Leitung 33 zu einem Steuersystem 34, das nachfolgend detailliert beschrieben wird. Die Funktion des Steuersystems 34 besteht darin, einen geeigneten Antriebsstrom für den Stellantriebsmotor 28 zu liefern, um die mechanisch gekoppelten Wandler 24 und 26 zwischen Servospurpositionen zu bewegen, so daß die Datenwandler 24 mit ausgewählten Datenspuren fluchten (ein Suchvorgang) oder die Wandler 26 und 24 auf einer ausgewählten Spurposition während der Datenaufzeichnung und Datenwiedergabe gehalten werden (ein Spurfolgevorgang). Die Datensignale werden durch eine geeignete, nicht beschriebene Schaltung über Leitungen 24a zu den Datenwandlern 24 geschickt oder über diese Leitungen 24a von den Datenwandlern 24 empfangen. Diese nicht beschriebene Schaltung ist nicht Teil der Erfindung. Die Servowandler 26, der Schlitten 27, der Vorverstärker 30, das Steuersystem 34, der Servoverstarker 37, der Leistungsverstärker 39 und der Stellantriebsmotor 28 bilden einen geschlossenen Servoregelkreis. Eine geeignete Eingabe/Ausgabe-Steuereinrichtung 32, die ebenso nicht Teil der Erfindung ist, ermöglicht die Identität der Servospurstellen zu den mit Hilfe eines digitalen Signals Zugriff genommen werden soll, das entlang eines Kanals 35 zu dem Steuersystem 34 geschickt wird, und steht mit den Datenwandlern 2 4 über die Leitungen 24a in Verbindung. Gewisse Steuersignale werden von dem Servosteuersystem 34 zur E/A-Steuereinrichtung 32 über andere Leitungen übertragen, die auch schematisch durch den in Fig. 1 gezeigten Kanal 3 5 verdeutlicht werden.

Servopositionscodierung

Für den Betrieb des beschriebenen AusführungsbeispieLs ist es erforderlich, daß die Servobänder 2 5 sowohl eine normale Positionsinformation als auch eine Quadraturpositionsinformation vorsehen, wodurch die Inkrementalposition (oder Phasenposition) des Servowand I ers 26 in bezug auf die Grenzen der Servobänder 25 bestimmt werden kann. Es gibt viele Se rvocodi erscheinen, die verwendet werden können, um eine solche Information vorzusehen. Ein solches Schema ist in der erwähnten US-PS 4 068 269 beschrieben. Fig. 2 zeigt zyklische Positionssignale, ein normales Signal N und ein QuadratursignaI Q, die vom Ausgang des Servowand Iers 26 abgeleitet werden, sobald sich dieser mit einer einheitlichen radialen Geschwindigkeit über die Servop lattenf lache 21 und die Servobänder 25 bewegt. Die beiden Signale N und Q sind ungefähr sinusförmig, um 90 phasenverschoben und ändern sich über 360 längs eines Satzes von Servospurschritten bzw. -abständen. Vertikale Achsen 25' und 25¹' markieren die Grenzen eines typischen Servobandes 25. Wird der Servowandler 26 in einer festen Stellung über der Magnetplattenfläche gehalten, so sind die Werte des normalen Signals N und des Quadratursignals Q, die von dem Wandler 26 erzeugt werden, konstant. Beim Stand der Technik wurden die linearen Abschnitte jedes der Signale N und Q, d.h.

die Abschnitte H^ des Signals N sowie der Abschnitt Q des Signals Q, stückweise verbunden, um lineare Postions- und Geschwindigkeitssignale zu erzeugen. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht in der Kombination des normalen Signals N und des QuadratursignaIs Q, um somit, mit irgendeiner gewünschten Auflösung, die Position des Servowandlers 26 in bezug auf die Servobandgrenzen festzustellen (d.h. seine Phasen- oder Inkrementalposition). Dies ermöglicht, daß die Servobänder 25 in radialer Richtung mehr-

fach größer sind als die Datenspuren. Es reduziert ferner die Empfindlichkeit des Servosystems gegenüber Fehlern, die durch NichtIinearitäten erzeugt werden, die in dem Servopositionscodiertei L des Steuersystems auftreten. Nach Ver-Stärkung in dem Vorverstärker 30 werden die von dem Servowandler 26 auf der ServopLattenoberfLache 21 erfaßten Servopositionssignale auf einer Leitung 23 zu dem Servosteuersystem 34 geschickt.

Servosteuerschaltung

Fig. 3 zeigt in Blockdiagrammform ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Steuersystems 34 gemäß Fig. 3, das eine Vorwärts- und Rückkopplungssteuerung aufweist. Das Steuersystem umfaßt eine Posit ionserfassungsschaltung 41, ein digitales Resolver-Steuergerät ("DRC") 42, eine Verstärkerschaltung 43 mit zweifacher Verstärkung ("DGA"), eine Kompensator scha I tung ("COMP") 44, einen SignaIsummierungsknotenpunkt 45, eine Summierscha Itung ("SUM") 50, eine Schedulerschaltung 52, einen Krequenzmultiplizierer 54, eine Suchantriebsschaltung 56 mit Vorwärtsregelung ("FFSD" oder einfach Suchantrieb), eine Vorzeichenumkehrschaltung ("±1") 58, einen spannungsgesteuerten Oszillator ("VCO") 60, eine Motoranpassungsschaltung 62 und eine Übersteuerungsschaltung 64. Analoge Signale werden über Leitungen geschickt, die mit durchgezogenen Linien gekennzeichnet sind, während digitale Signale über Kanäle geschickt werden, die durch strichpunktierte Linien gekennzeichnet sind.

Servopositionserfassung sowie Positionsfehlerbestimmung Die Positionserfassungsschaltung 41 nimmt die verstärkten

ServowandLersignaLe auf und erzeugt aus diesen Signalen analoge, normale ("N") Wandlerpositionssignale und analoge Quadrature"Q")-WandlerpositionssignaLe. Der Aufbau und die Funktion der PositionserfassungsschaItung 41 wird von dem angewandten Positionscodierschema und der Natur der auf der ServopLattenoberf Lache 21 aufgezeichneten Signale abhängen. Die vorerwähnte US-PS 4 06 8 269 beschreibt eine geeignete Schaltung, die der Positionserfassungs- bzw. -best immungsschaLtung 41 entspricht und mit ihrem beschriebenen Codierschema verwendet wird. Das normale Signal und das Quadratursignal, die von dem System dieser Patentschrift abgegeben werden, entsprechen etwa sin y bzw. cos y, wobei y die Inkrementa Iposition (Phasenposition) in radialer Richtung des Servowand le rs 26 in bezug auf (d.h. innerhalb) eine Servobandgrenze. Da die normale Funktion und die Quadraturfunktion von Servoband zu Servoband kontinuierlich sind, ist die Position, die sie definieren ebenso stetig. Es besteht kein Bedarf, die linearen Abschnitte jedes der beiden Signale stückweise zusammenzusetzen. Innerhalb jedes Servobandes definieren das normale Signal und das QuadratursignaL eindeutig die Position des Servowandlers 26 in einer stetigen Weise, was es ermöglicht, zu irgendeiner Stelle auf der Servoplattenflache 21 mit gleicher Leichtigkeit zu steuern.

Die DRC 42 weist einen geeigneten Schaltkreis, vorzugsweise einen oder mehrere Aufwärts/Abwärtszähler auf, um ein digitales Signal speichern und ausgeben zu können, das eine Bezugsposition χ anzeigt; die Position χ stellt eine ganze und eine gebrochene Darstellung der radialen Position des ServowandIers 26 bezüglich der auf der Plattenoberfläche 21 aufgezeichneten Servospuren dar. Die DRC 42 nimmt das analoge normale Signal N und das analoge Quadratursignal Q von Seiten der PositonserfassungsschaItung 41 an und er-

zeugt ein analoges, trigonometrisches PositionsfehLersignaL E = [-sin(x-y)], das die Phasendifferenz zwischen der aktuellen, radialen Ink retnenta Iposi t i on y des Servowand ler s, die durch die Servosignale N und Q (d.h. sin y bzw. cos y) angezeigt ist, und dem gebrochenen Teil der Bezugsposition χ darstellt. Das analoge Positionsfehlersigna I E gelangt längs einer Leitung 73 zum Verstärker 43 mit zweifacher Verstärkung und dann über eine Leitung 74 zum Kompensator 44, der eine VoreiI/NacheiIschaItung aufweist, die in üblicher Weise vorgesehen ist, um die Phase des Positionsfeh Iersignals E zur Stabilisierung der ServoschIeife zu modifizieren. Das kompensierte Fehlersignal gelangt vom Kompensator 44 längs einer Leitung 75 über den SignaIsummierungsknotenpunkt 45 und längs einer Leitung 36 zum Eingang des Servoverstärkers 37, dessen Ausgangsgröße über eine Leitung 38 einem Leistungsverstärker 39 zugeführt wird, der über eine Leitung 40 den Stellantriebsmotor 28 mit Strom versorgt. Der Servoverstärker 37 und der Leistungsverstärker 39 sind von üblicher Art und an die Leistungsdaten der verwendeten Stellantrieb-Schlittenkombination angepaßt.

Betriebsarten

Während eines Spurfolgevorganges wird die Bezugsposition χ auf einem konstanten Wert gehalten (die Servoposition ist gleich der Position der Datenspur, zu der Zugriff genommen werden soll) und mit Hilfe des Positionsfeh Iersigna Is E die Rückkopplungssteuerung der Servokopfposition y durchgeführt.

Die während eines Suchvorganges durchgeführte Bewegung der Servo- und Datenwandler 26 und 24 zu einer neuen Position wird mittels der E/A-Steuereinrichtung 32 einge-

Leitet. Die Steuereinrichtung 32 erzeugt eine digitale, befohLene Servoposition w, die über die Leitung 35 zu dem Servosteuersystem 34 (vgL. Fig. 1) geLangt. Abhängig von der vom Anwender ausgewähLten Ausführung zum Steuern des Suchvorganges kann w die Servokopfposition, die während des Zugriffsvorganges zu erreichen gesucht wird, oder das KompLement dieser Position darsteLLen, so daß die Summe aus w pLus der Servokopfposition, zu der Zugriff genommen werden soLL, d.h. χ , einer vorbestimmten Konstanten entspricht.

Das beschriebene bevorzugte AusführungsbeispieL verwendet die Letztgenannte Betriebsart. Die SummierschaLtung 50 addiert das BezugspositionssignaL x, das über den Kanal 78 zugeführt wird, und das befohLene PositionssignaL w und schickt über einen Kanal 80 ein digitales Signal (w+x) zur ScheduLerschaLtung 52, das den Abstand zwischen der gewünschten, endgültigen Servoposition χ und der gegenwärtig in der DRC 42 angezeigten Bezugsposition χ darstellt. Die SummierschaLtung 50 erzeugt ebenso auf der Leitung 81 ein ¹SIGN"-Signal mit logischem Pegel (d.h.

Hoch/Niedrig), das durch seinen Pegel die radiale Richtung (nach innen oder außen) anzeigt, in der sich der Schlitten 27 während der Suche bewegen soll. Ein invertiertes SIGN-SignaL wird auf der Leitung 81 zu einer Übersteuerungsschaltung 64 und einer Schedu lerscha ltung 52 geschickt.

Aufgrund des Wertes des Ausgangssignals (w+x) der SummierschaLtung 50, wählt die Schedulerschaltung 52 ein digitales GeschwindigkeitsprofiIsignaL f (w+x) aus und führt dieses über einen Kanal 82 der SuchantriebsschaLtung 56 sowie über einen Kanal 82' dem GeschwindigkeitsmuLtiplizierer 54 zu. Die Suchantriebsschaltung 56 erzeugt in Erwiderung auf das GeschwindigkeitsprofiIsignaL f (w+x) ein vorwärtsgeregeltes Antriebsstromsignal, das über die Leitung 84 dem Signa Isummierungsknotenpunkt 45 und somit mit dem Positionsfeh LersignaI E längs der Leitung 36 dem

3 m AO 2

Servoverstärker 37 zugeführt wird. In der Suchantriebsscha I-tung 56 sind Einrichtungen vorgesehen, um die auf die Leitung 84 gelangende Ausgangsgröße auf Null setzen zu können, während sich das System in einem Spurfolgevorgang und während eines Suchvorganges befindet, bei dem die Servoköpfe freilaufen (d.h. sich mit maximaler Geschwindigkeit bewegen). Die Suchantriebsschaltung 56 erzeugt ein einen logischen Pegel aufweisendes "ON TRACK"-Signa I, das über eine Leitung 85 dem Verstärker 43 mit zweifacher Verstärkung sowie nach einer geringen Verzögerung auf einer Leitung 85' der Motoranpassungsscha Itung zugeführt wird. Die auf das Positionsfeh IersignaI E ausgeübte Verstärkung wird verringert, außer wenn das Servosteuersystem sich in einem Spurfolgevorgang befindet und das ON TRACK-Signal sich auf einem hohen Pegel befindet. Das ON-TRACK-Signa I kann von der Suchantriebsschaltung 56 auch über die Leitung 35 der E/A-Steuereinrichtung 32 zur Verfugung gestellt werden.

Das Positionsfehlersignal E wird auch verwendet, um die 'Änderungsgeschwindigkeit der Bezugsposition χ in dem digitalen ResoIversteuergerät 42 während des Suchvorganges zu steuern. Auf diese Weise wird eine Geschwindigkeitsfehlerservosteuerung vorgesehen. Das PositionsfehIersigna I E gelangt über eine analoge Leitung 73 zu der Vorzeichenumkehrschaltung 58. Dieser Vor zeichenumkehrscha 11ung 58 werden aber auch das von der Summierschaltung 50 abgegebene SIGN-Signal, das über eine leitung 81 zugeführt wird, ein invertiertes maximales Geschwindigkeitssignal ("MAX VEL"),das über eine Leitung 86 von der Suchantriebsschaltung 56 zugeführt wird, und ein erstes OVERRIDE-Signa I sowie ein zweites OVERRIDE-Signal , die über die Leitungen 90 bzw. 91 von der übersteuerungsschal.tung 64 zugeführt werden, angelegt. Mit der Kenntnis der Bewegungsrichtung des Schlittens (die

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durch den Pegel des auf der leitung 81 anstehenden SIGN-Signals dargestellt wird), und dem Vorzeichen des Positionsfehlersignals E kann bestimmt werden, ob die Bezugsposition χ der Servokopfposition y voreilt oder nacheilt. Der Zweck der Vor zeichenumkehrscha Itung 58 besteht darin, sicherzustellen, daß eine Positionsfehlerspannung mit geeignetem Vorzeichen dem spannungsgesteuerten Oszillator 60 zugeführt wird, um somit die Änderungsgeschwindigkeit der Bezugsposition χ zu erhöhen, falls diese Position der Servokopfposition y nacheilt, oder die 'Änderungsgeschwindigkeit der Bezugsposition χ zu erniedrigen, falls diese Position der Servokopfposition y voreilt. Die Vorzeichenumkehrscha Itung 58 des beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels um-· faßt auch eine voraussehende Hilfsschaltung zum Skalieren des Spannungspegels des Positionsfehlersignals E , um der Induktivität des Stellantriebsmotors 28 Rechnung zu tragen und um somit zu verhindern, daß der Schlitten 27 während kurzer Suchvorgänge über sein modellgemäßes Verzögerungskurvenprofil hinausschießt.

Die Ausgangsgröße der Vorzeichenumkehrschaltung 58 wird über den Kanal 87 dem spannungsgesteuerten Oszillator 60 zugeführt, der von üblichem Aufbau ist. Dieser spannungsgesteuerte Oszillator 60 gibt an die Leitung 88 ein Taktsignal (HOCH/NIEDRIG) ab, dessen Frequenz um eine Nennfrequenz gesteuert wird, und zwar mit Hilfe des Spannungspegels des Ausgangssignals der Vor zeichenumkehrscha Itung 58, der auf der Leitung 87 ansteht. Eine positive Spannung seitens der Vorzeichenumkehrschaltung 58 erhöht die Frequenz des von dem spannungsgesteuerten Oszillator auf die Leitung 88 abgegebenen Taktsignals, wohingegen eine negative Spannung diese Frequenz erniedrigt. Die Größe des von der Vorzeichenumkehrscha Itung 58 stammenden Signals steuert das Ausmaß, mit dem die VCO-TaktsignaIfrequenz erhöht oder erniedrigt wird.

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Das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 60 stammende Taktsignal kann direkt dem Frequenzmultipli zierer 54 oder, vorzugsweise - wie in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel - einer Motoranpassungsschaltung 62 zugeführt werden, die zwischen dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 60 und dem Takteingang des Frequenzmultiplizierers 54 angeordnet ist. Die Motoranpassungsschaltung 62, falls vorgesehen, modifiziert die Frequenz des VCO-Taktsigna I s in Erwiderung auf die tatsächliche Leistungsfähigkeit des Servosystems während des Beschleunigungsabschnitts eines längeren Suehvorganges und führt das modifizierte Signal während des Verzögerungsabschnittes des Suehvorganges über einen Kanal 89 dem Frequenzmultiplizierer 54 zu. Der Geschwindigkeits-bzw. Frequenzmultiplizierer 54 skaliert das Taktimpulssignal, das er über den Kanal 89 empfängt, mit dem Wert des aufgestellten Geschwindigkeitssignals f (w+x), das er über den Kanal 82' von der Schedulerschaltung empfängt, und schickt außerdem ein anderes TaktimpuLssignaI über den Kanal 93 zum digitalen Resolversteuergerät 42, um die Bezugsposition χ inkremental zu ändern und um die Änderung der aktuellen Position y des Servokopfes 26 zu programmieren.

Während eines Suchvorganges wird der primäre Anteil des dem Servoverstärker 37 zugeführten Antriebssignals von der Suchantriebsscha Ltung 56 erzeugt. Die Suchantriebsschaltung 56 erzeugt in Erwiderung auf den Wert des Geschwindigkeitsprofi Isignals ein Antriebssignal, das für einen modellgemäßen Stellantrieb geeignet ist, der unter Zugrundelegung seiner nominellen Baudaten arbeitet. Jedoch wird die Steuerung noch mit einer Rückkopplung des Positionsfeh le rs i gna I s E am Summierungsknotenpunkt 45 versehen.

Während des Beschleunigungsabschnittes eines Suehvorganges

wird der FrequenzmuLtiρ I iζierer 54 die Bezugsposition χ in dem digitalen Reso I versteuergerät 42 ausreichend schnell aktualisieren, wodurch die Bezugsposition χ über
die aktuelle Servokopfposition y um mehr als ein Servoband hinausschießt. Um dies zu verhindern, ist die Übersteuerungsschaltung 64 vorgesehen. Im beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt die Übersteuerungsschaltung 64 an die Leitung 92 ein Signal mit logischem Pegel ab, das die Richtung steuert, in der die Bezugsposition χ durch den

Frequenzmultiplizierer 54 inkrementiert (d.h. erhöht oder erniedrigt) wird. Die Übersteuerungsschaltung 64
schließt eine geeignete Schaltung ein, mit der die Größe
des dieser Schaltung 64 über die Leitung 73 zugeführten
Positionsfeh I ersigna I s E überwacht werden kann, überschreitet das Positionsfehlersignal E einen gewissen absoluten
Wert, so ändert die Übersteuerungsschaltung 64 das auf der leitung 92 anstehende logische Signal, wodurch die Richtung der Inkrementation der Bezugsposition χ umgekehrt und verhindert wird, daß die. Bezugsposition weiterhin über die aktuelle Servoposition y hinausschießt. Wird die Größe des Positionsfehlersignals E auf annehmbare Pegel abgesenkt,
so kehrt der Pegel des von der Übersteuerungsschaltung 64
an die Leitung 92 abgegebenen Signals zu dem Pegel zurück, der es ermöglicht, daß die Bezugsposition χ wieder der

Servoposition y voreilt.

Steuersystemkomponenten

Nachfolgend werden die Hauptschaltungen 42 bis 64 detailliert besch r i eben.

Positionserfassungsschaltung
Zur Beschreibung eines geeigneten Datenplattencodierschemas

und einer geeigneten Positionserfassungsschaltung 41 wird auf die US-PS 4 068 269 verwiesen. In dieser Patentschrift ist die Positionserfassungseiηrichtung aLs "position error detect circuit 25" bezeichnet. Es ist verständlich, daß diese US-PS eine von vielen bekannten Servocodierschemata darstellt, um sowohl normale Positionssignale als auch QuadraturpositionssignaIe vorsehen zu können, die bei der Erfindung Anwendung finden können. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die alleinige Verwendung dieser Positionserfassungsscha Itung oder des ServocodierSchemas beschränkt.

Digitales ResoIversteuergerät 42

Die Fig. 4a und 4b zeigen die Komponenten des digitalen ResoI verSteuer ge räts ("DRC") gemäß Fig. 3. Das DRC 42 umfaßt zwei wesentliche Hi I fsscha 11ungen : einen Bezugspositionsindikatοr 160, dargestellt in Fig. 4a, sowie eine Positionsfeh Ierscha Itung 161, dargestellt in den Fig. 4a und 4b. Der Bezugspositionsindikator 160 speichert die Bezugsposition χ und erzeugt ein digitales 16 Bit-Bezugspositionssignal (bezeichnet als x.). Die dargestellte Schal· tung 160 besteht aus vier digitalen in Kaskade geschalteten 4 Bit-Zählern 181 bis 184 (Typ LS 169), die 16 Bits für die Identifizierung des Bezugssignals χ vorsehen. Mehr oder weniger Bits können vorgesehen werden, und die Bits können, falls gewünscht, für die Datenspur und die Servospurdarstellung organisiert werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel identifizieren die von den oberen Zählern 181 und 182 vorgesehenen 8 Bits ganze Servobänder, wohingegen die von den Zählern 183 und 184 vorgesehenen 8 Bits eine TeiI auf Iösung jedes einzelnen Bandes bis auf etwa 1,4 (oder 2,5 χ 10 Radian) vorsehen. Alle 16 Bits werden über einen Datenkanal 78 (vgl. Fig. 3) der Summierse ha Ltung 50

zur Verfugung gestellt. Zusätzlich werden die niedrigstwertigen 8 Bits (d.h. diejenigen der Zähler 183 und 184), nachfolgend als 21 bezeichnet, dem ersten Funktionsgenerator 162 bzw. dem zweiten Funktionsgenerator 164 der Positionsfehlerschaltung 161 über einen digitalen Kanal 186 zugeführt.

Die Positionsfeh Lerscha 11ung 161 umfaßt die beiden Funktionsgeneratoren 162 und 164 (PROM Typ TBP 18S22) wie auch einen ersten und eine zweiten multiplizierendne D/A-Wandler 166 bzw. 168 (Typ AD 7523) und fünf identische Operationsverstärker 172, 174, 176, 178 und 180 (Typ LF 347).

Die Positionsfehlerschaltung 161 erzeugt ein Positionsfehlersignal, das die Phasendifferenz zwischen der aktuellen Servoposition y, dargestellt durch das normale Positionssignal N und das Quadraturpositionssignal Q, und ^, dem Bruchteil der Bezugsposition χ , darstellt. Verschiedene Implementierungen können angemessen sein. Für Hochgeschwindigkeitsanwendungen wird eine trigonometrische Beziehung bevorzugt. Das Positionsfeh LersignaI E wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die Beziehung

E= -sin χ cos y + cos χ sin y = -sin (x - y) ο — —- —

Jedoch kann die Beziehung

E = sin y - cos y tan ^

ebenso verwendet werden, wobei: y die aktuelle (PhäsenPosition des Servokopfes 26, sin y und cos y die Ausgangsgrößen der Positionserfassungsscha 11ung 41 und x_ der Bruchteil oder Phasenteil der Bezugsposition χ (d.h. d i e > a c h t niedrigstwertigen Bits, χ bis X₇) sind. In jedem Fall erreicht die Gleichung bzw. Beziehung den Wert Null, falls ^L gleich y i st.

Der erste Funktionsgenerator 162 gibt in Erwiderung auf die digitalen Bezugspositionsbits χ - χ-, eine digitale Annäherung der trigonometrischen Funktion cos 21 ^aD- Der zweite Funktionsgenerator 164 gibt in ähnlicher Weise eine digitale Annäherung der Funktion -sin 21 ab. Das normale Positionssignal N, das von der Positionserfassungsse ha I-tung 41 vorgesehen wird, wird als sin y angenommen (die Schaltung 41 sollte derart implementiert werden) und über die Leitung 71 demBezugseingang des ersten multiplizierenden D/A-Wandlers 166 zugeführt. Wohingegen eine digitale 8 Bit-Darstellung von cos 21 ^vom Funktionsgenerator 162 den digitalen Eingängen des Wandlers 166 zugeführt wird. Die Ausgangsgröße des Wandlers 166 gelangt an zwei Operationsverstärker 172 und 174, die mit den dargestellen Schaltelementen, die von den Leitungen B und C abgegebenen Ströme umwandeln, um am Ausgang des Operationsverstärkers 172 eine analoge Spannung zu erzeugen, die proportional dem Produkt (cos j^) C s τ η y) ist. In gleicher Weise wird das Quadraturservopositionssigna I Q (cos y)über die Leitung 72 dem Bezugseingang des zweiten multiplizierenden D/A-Wandlers 168 zugeführt, wohingegen eine digitale 8 Bit-Annäherung der Funktion -sin 21 ^vom Funktionsgenerator dem digitalen Eingang des Wandlers 168 zugeführt wird. Dem zweiten Wandler 168 ist ein gleiches Netzwerk mit Schaltelementen zugeordnet, das zwei Operationsverstärker 176 und 178 aufweist. Die Ausgangsgröße des Operationsverstärkers 176 stellt eine analoge Spannung dar, die proportional dem Produkt (-sin j<^) < c ο s y) ist. Zum Schutz der Wandler 166 und 168 vor Einschwingvorgängen sind Schottky -Dioden vorgesehen. Die Ausgangsgrößen der beiden Operationsverstärker 172 und 176 werden einem negativen Eingang eines Operationsverstärkers 180 zugeführt, dessen positiver Eingang hingegen geerdet ist. Der Operationsverstärker 180 invertiert und summiert die Ausgangs-

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größen der Operationsverstärker 172 und 176. Unter Abgabe eines analogen Signals, das proportional dem Wert -sin (^ ~ y) , d.h. E ist. Wie aus Fig. 3 zu ersehen, wird das Positionsfehlersignal E über eine leitung 73 der VerstärkungsschaL-tung 43 mit zweifacher Verstärkung, der Suchantriebsschaltung 56, der Übersteuerungsschaltung 64 und der VorzeichenumkehrschaLtun.g 58 zugeführt. Wie weiterhin in Fig. 4b gezeigt, werden die Ausgangsgrößen der Operationsverstärker 172 und 176 auch direkt über eine Leitung 73' bzw. 73'' an die Suchantriebsschaltung 56 angelegt, so daß das Signal -E in dieser Form verwendet werden kann. Falls gewünscht, kann in der Suchantriebsschaltung 56 ein geeigneter Schaltkreis vorgesehen werden, um das über die Leitung 73 anstehende Positionsfeh le rsignaI zur Verwendung in der Schaltung zu invertieren.

Während des Spurfο Igemodus, gibt der Frequenzmu 11iplizierer 54 kein Signal an die Zähler 181 bis 184 ab und hält somit die Bezugsposition χ auf einen konstanten Wert, der das Servopositionsäquivalent der zu folgenden Datenspur darstellt. Das von dem Reso I versteuergerät 42 abgegebene Positionsfeh I ersignaL E wird nach Modifizierung _- durch den Verstärker 43 mit Zweifachverstärkung und die Kompensatorschaltung 44 dem Servoverstärker 37 zugeführt, der den Leistungsverstärker 39 steuert. Dieser Leistungsverstärker 39 Liefert einen Strom an den Stellantriebsmotor (SchwingspuLenmotor) 28, der die mechanisch gekoppeL-ten Wandler 24 und 26 in einer festen Position hält.

Verstärker 43 mit Zweifachverstärkung

Ein Beispiel eines Verstärker 43 mit Zweifachverstärkung ist in Fig. 5 dargestellt. Dieser" Verstärker 43 weist

einen Operationsverstärker 190 (Typ LF 347), der an seinem negativen Eingang über die Leitung 73 das Positionsfehlersignat empfängt, einen FeldeffekttransistorschaLter 192 (Typ IH 5011), einen TTL-Puffer 194 (7407) und verschiedene Widerstände auf. Ein ON TRACK-Signal wird von der SuchantriebsschaLtung 56 über die Leitung 85 und dem TTL-Puffer 194 an den Gate-AnschLuß 192' des Feldeffekttransistorschalters 192 angeLegt, der den Betrieb des Schalters steuert. Während einer Suchbetriebsart befindet sich das ON TRACK-Signal auf einem niedrigen Pegel und der Schalter 192 ist geschlossen, wodurch die Verstärkung des Positionsfehlersignals verringert wird. Weist das ON TRACK-Signal einen hohen Pegel auf (was beim Spurfolgemodus auftritt), so ist der Schalter 192 geöffnet, wodurch die Ver-Stärkung des PositionsfehLersignals angehoben wird. Das Positionsfeh IersignaI E wird während der Suchvorgänge an den Servoverstärker 37 angelegt, anstatt ganz beseitigt zu werden, da man glaubt, eine Glättungs- bzw. Beruhigungswirkung vorsehen zu können, wenn der Schlitten während des

/Q Suchvorganges die gewünschte Servoposition erreicht und das Servosteuersy stern von einem Suchvorgang auf einen SpurfοIgevorgang übergeht.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß das dargestellte Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem anhand der genannten Druckschriften aufgezeigten Stand der Technik nicht so empfindlich gegenüber einer Störung der Servopositionssignale N und Q ist. Jedoch ist ferner verständlich, daß die Genauigkeit des beschriebenen Ausführungsbeispiels beim Spurfο Igemodus nur so gut wie die Korrelation zwischen den funktione 11 en Darstellungen der Bezugsposition (d.h. sin £ und cos £) und den entsprechenden Werten der Servopositionssignale N und Q für die gleichen Servopositionen ist. Das Servocodierschema und die Vorrichtung gemäß US-PS 4 068

sind darauf gerichtet, die Linearität der Servopositionssignale N und Q zu maximieren. Das beschriebene Ausführungsbeispiel, das ein derartiges Servocodierschema bzw. Servodecodierschema verwendet, ist am genauesten an Phasen-Positionen, die um 45 voneinander getrennt sind (d.h. 0 , 45 , 90 usw.). Somit können in dem gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechend jedem Servoband bis zu acht Datenspuren in Stellung gebracht werden und mit äquivalenter Genauigkeit verfolgt werden, wohingegen beim Stand der Technik nur vier Datenspuren für jedes Servoband vorgesehen werden können. Es ist weiterhin verständlich, daß die Auflösung der digitalen ResoLversteuerschaItung 42 geändert werden kann, indem man die Anzahl der digitalen Bits, die zur Bezugspositionsanzeige vorgesehen sind und/oder die Anzahl der Bits variiert, die für die Bezugspositionsphasenanzeige (d.h. für den Bruchteil der Bezugsposition x) zugeteilt sind. Ferner können irgendwelche Werte in den Funktionsgeneratoren (PROM) 162 und 164 des digitalen Resolversteuergeräts 42 enthalten sein. Das Spurfolgevermögen des Systems kann so genau wie gewünscht gemacht werden, indem man die gespeicherten Werte derart modifiziert, daß sie den erzeugten Servocodierwerten entsprechen.

Die Bewegung der mechanisch gekoppelten Wandler 24 und 26 von ihrer bestehenden Bezugsposition zu einer neuen Bezugsposition χ ,und somit zu einer neuen entsprechenden Datenspur, wird mittels eines Führungspositionssigna I s w bewerkstelligt, das von einem Hauptrechner (nicht dargestellt) über die E/A-Steuereinrichtung 32 (vgl. Fig. 1) zugeführt wird. Die Steuerung während des Such Vorganges könnte durch Subtraktion der bestehenden Bezugsposition χ von der Steuerposition (FührungspositionssignaI) w und Steuerung zum Nullzustand (d.h. w - χ = 0) ausgeführt werden. Jedoch verwendet das bevorzugte Ausführungsbeispiel

der Erfindung eine paraLleLe SteuerLogik für eine erhöhte Geschwindigkeit und ist außerdem praktisch ausgeführt, um eine Steuerung im Hinblick auf die Bedingung w + χ = constant auszuführen, wobei für das beschriebene Ausfüh-

1 6 rungsbeispiel die Konstante gleich 2 ist. Die 16 Bit Führungsposition w wird so gewählt, daß χ zu der gewünschten Servoposition χ gesteuert wird.

Summi erschaltung

Die Summierschaltung 50 ist in Fig. 6 dargestellt und derart ausgeführt, daß sie ein digitales Signal χ + w abgibt.

Die Summierschaltung 50 umfaßt in Kaskade geschaltene 4 Bit-Addierer (Typ LS 283) 220, 222, 224 und 226. Der erste Addierer 220 nimmt die vier niedrigstwertigen Bits des auf der Leitung 35 anstehenden digitalen Führungspositionssignals w und die vier niedrigswertigen Bits des auf dem Kanal 78 anstehenden Bezugspositionssignals χ an und summiert diese beiden Eingangsgrößen. Ein übertrag von Eins, falls vorhanden, wird über eine Leitung 221 dem zweiten Zähler 222 zugeführt, der die nächsten vier bedeutsamen Bits des FührungspositionssignaIs w und des Bezugspositionssignals χ annimmt. Eine Leitung 223 ist vorgesehen, um einen übertrag von Eins, falls vorhanden, zum dritten Zähler 224 zu Leiten, der die nächsten vier höchstwertigen Bits der beiden Positionssignale w und χ summiert und einen übertrag von Eins, falls vorhanden, über die Leitung 225 zu dem vierten Zähler 226 schickt. Der vierte Zähler 226 summiert die vier höchstwertigen Bits bzw. Stellen der beiden Positionssignale w und x. Ein vom Zähler 226 erzeugter übertrag von Eins wird über die leitung 81 geschickt und wird nachfolgend als SIGIM-S i gna I bezeichnet. Das SIGN-Signal zeigt durch seinen Pegel die Richtung an, in der sich während

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des Suchvorganges der Schlitten bewegen muß. Die Zähler 220, 222, 224 und 226 geben ein summiertes 16 Bit-Positionssignal w + χ an die Leitung 80 ab. Dieses Signal stellt den Weg dar, der von der gegenwärtigen Bezugsposition χ zu der gewünschten Position χ zurückzulegen ist. Bei Null haben die 16 Bit-Ausgänge der Zähler 220, 222, 224 und 226 auf der Leitung 80 den Wert Null, wobei auf der Leitung 81 ein hochpegeliges SIGN-Signal ansteht. Ein NAND-Gatter 250 sieht ein invertiertes SIGN-Signal für den Kanal 81 vor.

1 A

Ist w + χ größer als 2 , befindet sich das SIGN-Signal auf einem hohen Pegel und die 16 Bit-Summierausgangsgrößen auf der Leitung 80 zeigen den Fehler an. Ist w + χ kleiner als 2 , so befindet sich das SIGN-Signal 81 auf einem niedrigen Pegel (d.h. kein übertrag) und die Summierausgänge auf der Leitung 80 sind gleich dem Komplement des Fehlers mi nus 1.

Scheduler

Die Ausgangsgrößen der Summierschaltung 50 werden über die Leitung 80 der ScheduIerscha I tung 52 zugeführt, die in Fig. 7 detailliert dargestellt ist. Die Schedulerschaltung 52 umfaßt einen Komparator (Typ 8160) 240, Funktionsgeneratoren (EPROM Typ 2716) 242 und 244, eine erste VerriegeLungsscha I tung (Typ LS 374) 246 und ein D-Flipflop 248, Jeder der Funktionsgeneratoren ist programmiert, um ein geeignetes Geschwindigkeitsprofilsignal f (w + x) in Erwiderung auf das AusgangssignaL w + χ der Summierscha I-tung zu erzeugen. Falls gewünscht kann ein Mikroprozessor vorgesehen werden, um die Funktionen der SummierschaItung 50, des Schedulers 52 und anderer Elemente dieses AusführungsbeispieIs auszubilden. Jedoch hat die Verwendung der gezeigten parallelen logischen Schaltungen mit den "Tabel-

- 60 - " *" 3 4'24^:Ο23

Lenaufnähmevermögen" der Festwertspeicher gegenüber einem Mikroprozessor zwei Vorteile. Der erste besteht darin, daß das AusführungsbeispieL mit parallelen logischen Schaltungen schneller arbeitet. Der zweite Vorteil besteht darin, daß das Schedu I er-GeschwindigkeitsprofiIsignaI f (w + x) irgendeine beliebige Funktion sein kann, da diese in einer Tabelle in den Speichern 242 und 244 gehalten wird. Dies ist wichtig, da die Geschwindigkeitssteuerung des Stellantriebsmotors 28 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Funktion der Position und der Verschiebung durchgeführt wird. Bei einer Zweipunktregelung ist eine optimale Verzögerung durch die Gleichung

2¹⁶-(w + x) = V₁

gegeben, wobei die linke Seite der Gleichung die zurückzulegende Wegstrecke, ν die Servokopfgeschwindigkeit, V₁ die selbstbegrenzende Kopfgeschwindigkeit (=v /K) und t die

κ ΓΠ 3 X

mechanische Zeitkonstante (= MR/K ) ist. K ist dabei die Motor-Leistungsumsetzungskonstante, V ist die maximale Spannung, die an den Schwingspulenmotor angelegt werden kann, M ist die Masse des Schlittens und R ist der Spulenwiderstand des Schwingspulenmotors. Diese Gleichung definiert χ als eine Funktion von v, was jedoch gebraucht wird, ist ν als eine Funktion von x, was nicht so offensichtlich ist. Die Werte von ν als eine Funktion von χ (oder w + x) können jedoch rasch aus dieser Gleichung bestimmt und in der Nachschlagetabelle der Speicher 242 + 244 gespeichert werden. Die für K, V, M und R verwendeten Werte sind Werte, die den schlechtesten Fall wiedergeben (worst case), um eine größere als die schnellstmögliche Ansprechzeit vorzusehen, so daß alle Antriebe unter Steuerung bleiben. Zwei Speicher 242 und 244 sind einfach vorgesehen, um eine ausreichende Anzahl von Signalausgängen der Summierschaltung 50 aufnehmen zu können. Der erste Speicher 242 nimmt die

3S24^:O23

zehn höchstwertigen Bits des 16 Bit-Summierschaltungsausgangssignals w + χ auf, wohingegen der zweite Speicher 244 die zehn niedrigstwertigen Bits dieses Signals aufnimmt. Die Steuerung der Speicher 242 und 244 wird durch den Komparator 240 aufrechterhalten, der die sechs höchstwertigen Bits des Summierscha 11ungsausgangssigna I s w + χ als auch das Inverse des auf der Leitung 81 anstehenden SIGN-Signals annimmt. Der Komparator 240 bestimmt anhand der sechs höchst· we.rtigen Bits und dem inversen SIGN-Signal, ob die verbleibende, zurückzulegende Wegstrecke größer oder kleiner als 10 Bits ist und aktiviert den geeigneten Festwertspeicher 242 oder 244 durch ein auf der Leitung 243 anstehendes logisches Signal. Das dem Speicher 242 zugeführte Signal wird auch durch einen Inverter 252 invertiert und dem zweiten Speicher 244 zugeführt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel führt der ersten Speicher 242 während Länge-

1 6 ren Suchvorgängen (d.h. wenn die Differenz |2 -|w + x||

1 0
größer oder gleich 2 (etwa 5 ms) ist) die Steuerung aus,

während der zweite Speicher 2 4 4 b e i kürzeren Suchvorgängen ?ü und während der Endannäherung von langen Suchvorgängen die Steuerung übernimmt.

Ein digitales 9 Bit-Geschwindigkeitsprofilsignal f (w+x) wird von einem ausgewählten Festwertspeicher 242 bzw. 244 über den Kanal 82 zum Suchantrieb 56 und mittels der Verriegelungsschaltung 246 und des Flipflops 248 über einen Kanal 82' zu dem Frequenzmu11iρ Iizierer 54 übertragen. Das GeschwindigkeitsprofiI signa I umfaßt 7 Bits, die von dem jeweils durch den Komparator aktivierten Speicher 242 oder 244 ausgegeben werden plus das Inverse des vom ersten Speicher 242 abgegebenen höchstwertigen Bitsund das vom zweiten Speicher 244 abgegebene niedrigstwertige Bit auf. Das höchstwertige Bit des Speichers 242 wird nach Invertierung durch das Gatter 254 auch über die Leitung 83 der

Mot oranpassungsschaLtung 62 zugeführt. Das Geschwindigkeits· profiLsignaL f (w + x) wird durch ein von der Jiotoranpassungs· schaltung 62 erzeugtes und auf der Leitung 89 anstehendes Taktsignal aus der Verriegelungsscha Itung 246 und dem Flipflop 248 zum Frequenzmu11iρ Iiζierer herausgetaktet. Die Verriegelungsschaltung 246 nimmt auch über eine von der übersteuerungsscha Itung 64 (vgl. Fig. 3) stammenden Leitung 91 ein Signal auf, das ein maximales Geschwindigkeitsprofilsignal f (w + x) erzeugt, das in den Frequenzmu Iti-

TTI d X

plizierer 54 geladen wird, wenn ein Übersteuerungszustand erreicht wird.

Suchantrieb

Die Haupt komponenten der SuchantriebsschaItung 56 sind in Fig. 8 dargestellt und umfassen eine Bezugsspannungsscha I-tung 290, einen Verzögerungsfunktionsgenerator (Typ 2716 PROM) 292, einen multiplizierenden D/A-Wandler (Typ AD-5723) 294 mit einem zugeordneten Operationsverstärker 296 und einen zweiten Operationsverstärker 298 (beide vom Typ LF 347). Die Suchantriebsscha Itung 56 erzeugt während eines Suchvorganges zur Vorwärtsregelung ein erwartetes, lineares Motorantriebssignal. Dieses Signal wird vom Verstärker 298 über die Leitung 84 dem Summierungsknotenpunkt 45 und somit dem Servoverstärker 37 und dann dem Leistungsverstärker 39 zugeführt, um somit die Bewegung des Schlittens 27 während des Suchvorganges zu steuern. Die Bezugsspannungsschaltung 290 erzeugt eine analoge Bezugsspannung, die durch Elemente 312 und 314 modifiziert und einer Leitung 291 zugeführt wird. Die modifizierte Bezugs spannung ist entweder positiv oder negativ, abhängig von der Richtung der gewünschten Beschleunigung (oder Verzögerung).

Die Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens 27 wäh~

rend des Suchvorganges und demzufolge der zum Antrieb des Stellmotors 28 verwendete Strom ist eine Funktion der geplanten Geschwindigkeit f (w+x). Die folgenden Beschleunigungsfunkt ιonen werden verwendet:

a = 0 für v=v (freilaufend)

max

a = -Cv₁-V) für f(w + x)= V₁- t [v /V₁H-In(I-VZv₁ ) J (Verzögerung)

und

a = kv für v = kLf(w + x)J (Annäherung auf der Spur),

»■jonei a eine Beschleunigung darstellt und ν , V₁ und t wie vorstehend definiert sind. Der Funktionsgenerator 292, der durch die GeschwindigkeitsprofiIfunktion f(w+x) adressiert ist, wird zur Speicherung der Verzögerungswerte verwendet, um eine digitale Verzögerungsfunktion zu erzeugen. Ein Null-Ausgang wird vom Generator 292 während des Spurfolgemodus erzeugt, und zwar in Erwiderung auf eine Geschwindigkeit sprofiLfunktion von Null Cf (w+x) = 0). Der Funktionsgenerator 292 erzeugt auch für diesen Zustand ein ON TRACK-Signal. In dem D/A-Wandler 294 wird das Produkt aus der vom Generator 292 ausgegebenen digitalen Verzögerungsfunktion und der auf der Leitung 291 anstehenden modifizierten analogen Bezugsspannung erzeugt. Dieses Produkt stellt das vom Verstärker 298 abgegebene, vorwärtsgeregelte Cfeed forward) Antriebssignal dar.

Dadurch, daß das vorwärtsgeregelte Antriebssignal vorgesehen wird, kann die Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des Posit ionsfehlersignals E verringert werden. Während der Suchvorgänge wird die Verstärkung des Positionsfeh le rsignaIs E in den Verstärker 43 mit Zweifachverstärkung in Erwiderung auf den Pegel des vom Funktionsgenerator 292 erzeugten ON TRACK-Signa Is verringert. Das

4 24023

Vorsehen einer Vorwärtsregelung verringert auch die Anforderung an den Betriebsbereich des spannungsgesteuertjen Oszillators 60, weshalb eine einfache, einzelne, integrierte Schaltung verwendet werden kann, wie nachfolgende beschrieben wird.

Die Komponenten einer beispielhaften Bezugsspannungsschaltung 290 umfassen einen ersten Schalter 300, einen Kippverstärker 304 und einen zweiten Schalter 306, der die anfängliche Bezugsspannung während Beschleunigungs-und V e r zögerungsmoden durchläßt. Der ersten Schalter 300 ist ein Feldeffekttransistor (Typ IH 5011) und wird durch das von der Summierscha Itung 50 abgegebene, auf der Leitung 81 anstehende SIGN-Signal gesteuert, das dem Gateanschluß 300' des den Schalter 300 bildenden Feldeffekttransistors ange-Legt wird. Der Widerstand 302¹, der mit der negativen Spannungsquelle 302 (-15V) verbunden ist, hat eine Größe, die der Hälfte der Größe des Widerstands 301" entspricht, der mit der positiven Spannungsquelle 301 (+15V) verbunden ist. Ist somit der Schalter 300 geöffnet (das SIGN-Signal

du hat einen hohen Pegel), so wird ein von der Spannungsquelle 301 und dem Widerstand 301' erzeugter Strom dem invertierenden Eingang des Kippverstärkers 304 zugeführt. Ist der Schalter 300 geschlossen (das SIGN-Signal hat einen niedrigen Pegel), so wird ein negativer Strom erzeugt. Das Signal des Schalters 300 wählt das geeignete Stromvorzeichen (positiv oder negativ) zum Verzögern des Schlittens 27 während des Suchvorganges aus. Der von dem Schalter 300 und dem Widerstand abgegebene Strom wird an den Stellen 303 zu einem Strom addiert, der proportional dem Positionsfehlersignal ist, das direkt von den Operationsverstärkern 172 und 176 auf die Leitungen 73' und 73¹¹ gegeben wird (vgl. Fig. 4b). Der zusammengesetzte Strom wird dem Verstärker 307 zugeführt, an dessen Ausgang gegensinnig gepolte Zenerdioden 308 und 309 befestigt sind, die auf den invertierenden Ein-

gang des Verstärkers 307 rückkoppeln. Wird ein Suchvorgang eingeleitet, so wird der Positionsfehler E anfangs sehr groß. Der große Positionsfehler E erzeugt einen Strom, der den vom Schalter 300 und dem Widerstand 301' abgegebenen Bezugsstrom übersteuert. Die Ausgangsgröße des Verstärkers kehrt sich im Vorzeichen um (kippt), so daß eine Spannung mit einem geeigneten Vorzeichen für eine Beschleunigung abgegeben wird. Erreicht die aktuelle Geschwindigkeit die geplante Geschwindigkeit, so erreicht der Positionsfehler den Wert Null. Der an den Stellen 303 durch die Komponenten des PositionsfehlersignaIs erzeugte Strom reicht nicht mehr aus, um den Bezugsstrom, der von dem Schalter 300 und dem Widerstand 301' erzeugt wird, zu übersteuern. Der Ausgang des Kippverstärkers 304 schaltet und gibt eine Spannung mit einem Vorzeichen ab, das sich für eine Verzögerung eignet. Eine positive Rückkopplung zum Verstärker 307 ändert auch den Pegel, bei dem der Positionsfehler den Kippverstärker 304 zum Kippen bringen kann. Dies verhindert ein Zurückkippen bei großen Positionsfehlern während der Verzögerung.

Die Ausgangsgröße des Kippverstärkers 304 wird noch einem anderen Schalter 306 (FET Typ IH 5011) zugeleitet, um eine anfängliche Bezugsspannung während Beschleunigungs- und Verzögerungsmoden durchzulassen und um den Durchgang einer Bezugsspannung während eines leerlaufenden Abschnitts des Suchvorganges oder eines SpurfoLgevorganges zu verhindern. Dies wird durch logische NAND-Gatter 316 und 318 erreicht. Das erste NAND-Gatter 316 empfängt als eine Eingangsgröße eine Ausgangsgröße der Übersteuerungsschaltung 64, die einen hohen Pegel annimmt, falls der Positionsfehler innerhalb von Grenzen hinreichender Größe liegt, und einen niedrigen Pegel annimmt, falls der Fehler diese Grenzen überschreitet. Dieses Gatter 316 empfängt außerdem das Maximalgeschwindigkeitssteuersignal ("MAX VEL"), das-als das höchstwertige Bit der von dem Funktionsgenerator 292

erzeugten 8 Bit-Funktion abgegeben wird. Dieses Signal weist während der Maximalgeschwindigkeitsperiode (d.h. des Leej--L auf abschni11es) des Suchvorganges einen hohen Pegel und ansonsten einen niedrigen Pegel auf. Dem zweiten NAND-Gatter 318 werden als Eingangsgrößen die Ausgangsgröße des ersten NAND-Gatters 316 und das vom Funktionsgenerator direkt abgegebene niedrigstwertige Bit zugeführt. Dieses Bitsignal hat einen hohen Pegel während eines Such Vorganges und einen niedrigen Pegel während eines SpurfοIgevorganges.

Nach Invertierung durch die Inverter 320 und 322 wird dieses Signal als ON TR ACK-Signa I bezeichnet und gelangt über die Leitung 35 zur E/A(Eingabe/Ausgabe)-Steuereinrichtung 32, um anzuzeigen, daß mit den Spurfolgevorgängen (d.h. Lesen oder Schreiben) begonnen werden kann und über die Leitung 85 zu dem Verstärker 43 mit Zweifachverstärkung, um die Verstärkung des den Verstärker A3 durchlaufenden Positionsfehlersignals E zu steuern. Der Ausgang des Schalters 306 wird kombiniert mit dem Ausgang einer Zeitkonstantenscha I-tung an der Stelle 311 und dem negativen Eingang eines Operationsverstärkers 314 zugeführt. Der variable Widerstand 312a, die Widerstände 312b, 312c und 312d sowie der Kondensator 312e der ZeitkonstantenschaItung 312 erzeugen eine Ausgangsgröße, die die anfängliche Bezugsspannung einstellt, die vom Schalter 306 kommt, um der Motorinduktivität Rechnung zu tragen. Der Verstärker 314 gibt die modifizierte Bezugsspannung über die Leitung 291 an den multiplizierenden Eingang des D/A-Wandlers 294 ab.

Ein anderer Vorgang, der notwendigerweise während des Suchvorganges durchgeführt werden muß, ist die Aktualisierung der Servobezugsposition x. Dies wird bewerkstelligt durch das von dem digitalen Reso I versteuergerät 42 abgegebenen Positionsfeh IersignaI E , der Vor zeichenumkehrscha 11ung 58, den spannungsgesteuerten Oszillator 60, die Mot oranpassungs-

schaltung 62, den FrequenzmuLtiρ Liζierer 54 und die ÜbersteuerungsschaLtung 64.

VorzeichenumkehrschaLtung

Die Funktion der VorzeichenumkehrschaLtung 58 besteht darin, das PositionsfehLersignaL E mit einem geeigneten Vorzeichen (d.h. ±1) zu multiplizieren, so daß die Größe des Positionsfehlers mit dem geeigneten Vorzeichen dem spannungsgesteuerten Oszillator 60 zugeführt werden kann. Zusätzlich verhindert die VorzeichenumkehrschaLtung 58, daß das Servosystem sein gewünschtes Profil übersteuert, faLls von einer Beschleunigung auf eine Verzögerung geschaltet wird. Die Komponenten der VorzeichenumkehrschaLtung sind in Fig. 9 gezeigt. Die Vorzeichenumkehr wird mit Hilfe einer Hilfsschaltung 325 bewerkstelligt, die einen Operationsverstärker 326 (Typ 347) und einen Transistorschalter 327 (Typ IH 5011) aufweist. Der SchaLter 327 wird durch zwei Puffergatter 328 und 329 gesteuert, die zusammen als ein äquivalentes UND-Gatter wirken. Das von der SummierschaLtung 50 erzeugte SIGN-Signal gelangt über die Leitung 81 durch das erste Puffergatter 328. Ein anderes Signal gelangt von einem der beiden analogen Komparatoren in der Übersteuerungsschaltung 64 über die Leitung 90 zu dem zweiten Puffergatter 329. Der Pegel des letztgenannten Signals befindet sich auf einem hohen Wert, außer der Positionsfehler E überschreitet die positive Übersteuerungsgrenze. Der von der digitalen Reso I verschaL-tung abgegebene Positionsfehler E gelangt über die Leitung 73 zur Hilfsschaltung 325. Das Vorzeichen des Positionsfehlers E wird eine Übersteuerung oder Untersteuerung (d.h. Voreilung oder Nacheilung) der aktuellen Position y durch die Bezugsposition x anzeigen, und zwar ab-

hängig von der Richtung, in die der Schlitten bewegt wird. Da der spannungsgesteuerte Oszillator 60 auf eine positive Eingangsspannung hin mit einer Zunahme der Frequenz seines Ausgangssignals antwortet und auf eine negative Eingangsspannung hin mit einer Abnahme der Frequenz seines Ausgangssignals antwortet, muß sowohl die Größe als auch das Vorzeichen des dieser Schaltung zugeführten Positionsfehlersignals gesteuert werden. Wenn der Schalter 327 geöffnet ist, wird der Verstärker 326 zu einem Verstärker, mit einer Verstärkung von 1 und der Positionsfehler wird beim Durchlaufen im Vorzeichen nicht geändert. Ist der Schalter 327 geschlossen, so gelangt dann das Positionsfeh Iersigna I E nicht zum positiven Eingang des Verstärkers 326. Eine Rückkopplung macht den Verstärker 326 zu einem invertierenden Verstärker mit einer Verstärkung von 1, der das Vorzeichen des Positionsfeh Iersigna I s umkehrt. Eine Erwartungsschaltung 330 wird durch einen Operationsverstärker 332, ein logisches NAND-Gatter 334, einen Kondensator 336 und ein Widerstandsnetzwerk 337 gebildet. Die Eingangsgrößen des

. 0 NAND-Gatters 334 bestehen aus einem invertierten maximalen Geschwindigkeitssignal (MAX VEL), das von dem invertierenden Gatter 293 der Suchantriebsscha Itung 56 (vgl. Fig. 8) abgegeben wird, und einer Ausgangsgröße der Übersteuerungsschaltung, die an der Leitung 91 ansteht und einen hohen Pegel aufweist, falls sich das Servosystem in einem übersteuerten Zustand befindet (d.h. während der anfänglichen Beschleunigung des Schlittens 27). Während der anfänglichen Beschleunigung, ehe die maximale Geschwindigkeit erreicht ist, befindet sich das Servosystem im übersteuerten Zustand und die Ausgangsgröße des NAND-Gatters 334 hat einen niedrigen Pegel. Dadurch wird der Kondensator auf Null geklemmt, wodurch das Widerstandsnetzwerk 337 eine Spannung abgibt, die niedriger als die Nennspannung ist. Sobald der Schlitten 27 die Nenngeschwindigkeit erreicht, verschwindet

der übersteuerte Zustand und die Ausgangsgröße des NAND-Gatters 334 nimmt einen hohen Pegel an, wodurch die von dem Widerstandsnetzwerk 337 abgegebene Spannung ansteigt. Auf diese Weise wird der von dem Verstärker 332 an den spannungsgesteuerten Oszillator 60 abgegebene Spannungspegel erhöht. Die Wirkung besteht darin, daß während der Beschleunigung die erwartete Verzögerungskurve erniedrigt und die Verzögerung früher begonnen wird, um somit nicht die nominelle Verzögerungskurve zu überschießen. Für lange Suchvorgänge stellt dies kein Problem dar, so daß die erwartete Funktion durch ein niederpegeliges Signal auf der leitung 86 gesperrt wird. Ein Gatter 335 (Typ LS 14) puffert die Ausgangsgröße des NAND-Gatters 334. Ferner ist ein Widerstandsnetzwerk 331 vorgesehen, um die von dem

Ί5 zweiten Verstärker 332 abgegebene Nennspannung geeignet einzustellen.

Spannungsgesteuerter Oszillator ("VCO")

Jie Ausgangsgröße des zweiten Verstärkers 332 gelangt über eine Leitung 87 zum spannungsgesteuerten Oszillator 60, der in Fig. 10 dargestellt ist. Dieser Oszillator ist von üblichem Aufbau und weist einen Oszillator 338 vom LS 325 Typ und zugehörige Schaltelemente auf, die allgemein mit dem Bezugszeichen 339 gekennzeichnet sind. Das Netzwerk 339 und die Ausgangsgröße der Erwartungsscha I-tung 330 gemäß Fig. 3 bewirken die Vorspannung des Oszillators 338. Der Oszillator 338 gibt an die Leitung 88 ein gepulstes (hochpegeIig/niederpegeIig) Signal ab, dessen Frequenz von der Spannung des zweiten Verstärkers 332 gesteuert wird und einen Nennwert aufweist, falls diese

3D Spannung Null ist.

Motoranpassungsschaltung

Die Ausgangsgröße des spannungsgesteuerten Oszillators wird der Motoranpassungsschaltung 62 zugeführt. Bei dem dargestellten Servosystem wird die Skalierung des Geschwindigkeitsprofils zur Verzögerung des Schlittens 27 zum Teil durch den spannungsgesteuerten Oszillator 60 geregelt, der den Frequenzmu11iρ Liζierer 54 ansteuert. Durch Einstellen der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 60 kann das Servosystem derart angepaßt werden, daß es einen weiten Bereich von Motor- und Antriebsverstärkerkonstanten akkomodiert. Der Zweck der Motoranpassungsschaltung besteht darin, das Servosteuersystem selbstanpassend zu machen, indem man die Besch leunigungsIeistung der Kombination aus Leistungsverstärker 39 und Schwingspulensteuermotor 28 während des Beschleunigungsabschnittes eines Suchvorganges mißt und die Servosteuerung während der Verzögerung durch geeignetes Skalieren anpaßt. Die Motoranpassungsschaltung 62 ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel oder allgemein auf Positionsservosteuerungen

/>· beschränkt, sondern kann an irgendein Servosystem angepaßt werden, das ein sich änderndes Frequenzsignal verwendet, das z.B. von einem spannungsgesteuerten Oszillator abgegeben wird. Diese Schaltung kann ebenso für ein System modifiziert werden, das ein Signal mit einer anderen variablen Charakteristik (d.h. Amplitude) zur Rückkopplungssteuerung verwendet. Die Hauptelemente der Motoranpasssungsschaltung 62 sind in Fig. 11 dargestellt und umfassen eine erste Verriegelungsschaltung 340, einen Funktionsgenerator 342, eine zweite Verriegelungsschaltung 344, einen Frequenzmu11iρ Iiζierer 346 und einen Zähler 348.

Vier Bits der Bezugsposition χ (d.h. χ _c - x_o) werden der

J O

ersten Verriegelungsschaltung 340 zugeführt. Der Betrieb der Verriegelungsschaltung 340 wird durch das ON TRACK-

Signal gesteuert, das von der Suehantriebsscha Ltung 56 über die Leitung 85 zugeführt wird. Beendet das Servosteuersystem einen Suchvorgang, so ändert sich das ON TRACK-Signal zu einem hohen Pegel hin und die Verriegelungsschaltung speichert die ON TRACK-Werte (d.h. die vier identifizierten Bits der Bezugsposition x). Die vier in der Verriegelungsschaltung 340 gespeicherten Bits wie auch die momentanen Werte dieser gleichen vier Bits der Bezugsposition χ werden einem Funktionsgenerator 342 zugeführt, der aus einem weiteren Festwertspeicher (EPROM Typ 2716) besteht und kontinuierlich die verriegelten Werte mit den momentan angezeigten Werten vergleicht. Aufgrund der Differenz zwischen den beiden Sätzen von Werten führt der Generator 342 wiederholt eine digitale 4 Bit-Funktion über Leitungen 343 einer zweiten Verriegelungsschaltung 344 zu. Diese Funktion weist anfänglich während des Beginns der Beschleunigung einen hohen Wert auf, der aber abfällt, sobald die Beschleunigungsperiode fortschreitet und der Schlitten 27 sich zu bewegen beginnt. Die in dem Funktionsgenerator 342 einprogrammierte Funktion wird für einen festen Beschleunigungszeitraum bestimmt. Dieser Zeitraum sollte geringer als der für die maximale Beschleunigung sein (etwa 8 ms im beschriebenen Ausführungsbeispiel) und sollte der Zeit entsprechen, die benötigt wird, um die Wegstrecke der ausgewählten, verglichenen Bezugspositionsbits (d.h. x_c - x_o) zurückzulegen

J Ö

(etwa 5 ms bei diesem Ausführungsbeispiel). Die Ausgangsgröße des spannungsgesteuerten Oszillators wird nicht beeinflußt, sofern nicht die Beschleunigungsperiode wenigstens so lange ist, wie die vorbestimmte Periode, auf der die Funktionen in dem Funktionsgenerator 342 beruhen (d.h. 5ms). Die zweite Verriegelungsschaltung 344 wird mit Hilfe eines geeigneten Signals gesetzt, das erzeugt wird in Übereinstimmung mit dem Ende der vorbestimmten Beschleunigungsperiode, auf der die Funktion beruht. Bei dem dargestellten

AusführungsbeispieL wird dieses Signal mit Hilfe des Zählers 348 und zugeordneten NAND-Gattern 350a, 350b, 351a und 351b erzeugt. Die logischen Elemente bzw. NAND-Gatter 350a und 350b aktivieren den Zähler 348 zu Beginn des Such Vorganges, falls das hochwertige Bit von f (w+x) einen hohen Pegel aufweist. Die seriellen NAND-Gatter 350a und 350b wirken als ein äquivalentes UND-Gatter. Die Eingangsgrößen des ersten NAND-Gatters 350a bestehen aus dem ON TRACK-Signa I, das über die Leitung 85 von; der Suchantriebsschaltung 56 angelegt wird, und dem Inversen des höchstwertigen Bits, das vom Funktionsgenerator 243 der ScheduIerscha I tung 52 über die Leitung 83 ausgegeben wird. Das das NAND-Gatter 350a auf der Leitung 83 erreichende Signal weist nur dann einen hohen Pegel auf, falls der erste Generator 242 anzeigt, daß der Suchvorgang wenigstens 5 ms Zeit erfordert. Das ON TRACK-Signal auf der Leitung 85 nimmt einen niedrigen Pegel an, wenn ein neuer Suchvorgang eingeleitet wird, und wird zum Gatter 350a durch eine Zeitkonstante verzögert. Somit nimmt die Ausgangsgröße des Gatters 350a momentan einen niedrigen Pegel an, falls ein ausreichend langer Suchvorgang eingeleitet wird. Der Ausgang des NAND-Gatters 350 wird hochgepulst, falls der Suchvorgang wenigstens 5 ms dauern sollte. Dadurch wird der Zähler zurückgesetzt, um während des Beschleunigungsvorganges zu zählen. Ein geeigneter Taktgenerator ist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel durch einen Oszillator aufgebaut, der aus den NAND-Gattern 351a und 351b und den zugehörigen Schaltelementen aufgebaut ist, die allgemein mit dem Bezugszeichen 351c gekennzeichnet sind. Nachdem der Zähler zurückgezählt wurde, setzt das Ausgangssignal des Zählers 348, das über die Leitung 352 der Verriegelungsschaltung 344 zugeführt wird, die Verriegelungsschaltung 344, wodurch diese die letzte vom Funktionsgenerator 342 zugeführte Funktion speichert. Die von dem Generator 342 abgegebene Funktion steht in Beziehung zu der aktuellen Wegstrecke,

die vom Schlitten 27 während der vorbestimmten Beschleunigungsperiode gefahren wurde. Diese ist direkt proportional zur Beschleunigung. Die Funktion wird verwendet, um die Verzögerung des Schlittens 27 durch Programmierung des Frequenzmu11iρ Iiζierers 346 zu skalieren, der die Frequenz des vom spannungsgesteuerten Oszillators 60 abgegebenen Signals herunterteilt, ehe dieses dem Frequenzmultiplizierer, der die Geschwindigkeit programmiert, zugeführt wird. Falls die Beschleunigungsperiode des Suchvorganges nicht so lange ist, wie die vorbestimmte Beschleunigungsperiode, auf der die Motoranpassungsschaltung 62 beruht, so wird die zweite VerriegeIungsscha 11ung 344 nicht gesetzt und der Frequenzmultiplizierer 346 verwendet die letztgespeicherten Werte zur Einstellung der Ausgangsgröße des spannungsgesteuerten

1^ri Oszillators. Ohne Motoranpassungsschaltung 62 wird der spannungsgesteuerte Oszillator typischerweise im Hinblick auf die langsamste oder nominelle Motor-Schlittenkonfiguration gesetzt. Mit Hilfe der Motoranpassungsschaltung 62 wird der spannungsgesteuerte Oszillator für eine bessere

/0 als die bestmögliche (d.h. schnellstmögliche) Motor-Schlittenkombination ausgewählt und die Ausgangsgröße des spannungsgesteuerten Oszillators mit Hilfe des Frequenzmultiplizierers 346 verringert. Dies verhindert ein überfließen der Verriegelungsschaltung 342. Eine Reduzierung von bis zu 50% der Schlittenbeschleunigung wird mit Hilfe der Schaltung automatisch vorgesehen.

Die Beziehung zwischen dem Signal des spannungsgesteuerten Oszillators, das der Motoranpassungsschaltung 62 über die Leitung 88 zugeführt wird, und der Ausgangsgröße der MotoranpassungsschaItung 62, die an der Leitung 89 ansteht, ist durch folgende Gleichung gegeben:

"3 474 02

mca vco N
wobe i

N die Konstante für den FrequenzmuLtiρ Lizierer 346 ist, M vom Funktionsgenerator 342 vorgesehen wird, f das Signal, ist, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 60 an die Leitung 88 abgegeben wird und
f das Signal ist, das nach der Beschleunigung an die

ΓΠ C 3 {

Leitung 89 abgegeben wird.

Das von der Summierschaltung erzeugte SIGN-Signal wird über die Leitung 81 dem Funktionsgenerator 342 zugeführt, um die Richtung der Bewegung dies Schlittens 27 anzugeben und anzuzeigen, welcher der beiden Werte, nämlich die anfängliche Bezugsposition, die in der Verriegelungsschaltung 340 gespeichert ist, oder die momentane Bezugsposition, die direkt dem Generator 342 zugeführt wird, vom anderen Wert subtrahiert werden soll. Der Generator 342 befaßt sich nur mit der absoluten Größe der zurückgelegten Wegstrecke.

Frequenzmultiplizierer

Der Frequenzmultiplizierer 54 des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 12 dargestellt und umfaßt, wie der Name bereits besagt, einen Frequenzmultiplizierer, der im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem ersten und zweiten 6 Bit-Frequenzmu11iρ Iiζierer 281 und 282 (Typ 7497) aufgebaut ist. Der erste Multiplizierer 282 nimmt die drei niedrigstwertigen Bits des GeschwindigkeitsprofiIsigna I s f (w + x), d.h. die zwei niedrigstwertigen Bits, die von der Verriegelungsschaltung 246 abgegeben werden, und die Ausgangsgröße

der Ein-Bit-Verriegelungsscha Itung 248 des Schedulers 52 an. Der zweite Multiplizierer 282 nimmt die sechs höchstwertigen Bits der Geschwindigkeitsprofilfunktion auf, die von der Verriegelungsschaltung 246 zugeführt werden. Die beiden Multiplizierer 281und282 sind zum gleichzeitigen Betrieb in Form eines einzigen Multiplizierers verbunden. Ein an der Leitung 89 anstehendes, von der Motoranpassungsschaltung 62 abgegebenes Taktimpulssignal (oder vom spannungsgesteuerten Oszillator abgegebenes Signal, falls die MotoranpassungsschaItung nicht vorgesehen ist) wird den Takteingängen der Multiplizierer 281 und 282 zugeführt. Die Frequenz des von der Motoranpassungsschaltung 62 an die Leitung 89 abgegebenen Signals ist eine Funktion des Positionsfeh Iersigna I s E als auch der momentanen Leistungsfähigkeit des Servosystems. Der zweite Multiplizierer 282 gibt ein Impulssignal an die Leitung 93 ab, das dem Bezugspositionsindikator 160 des digitalen Reso I versteuergeräts 42 zugeführt wird. Das Frequenzmultipliziersignal wird verwendet, um Bit für Bit die gekoppelten Auf/

'J' Abwärtszähler 181 bis 184 des Bezugspos i t i ons i ndi kators 160 zu inkrementieren. Auf diese Weise wird während des Suchvorganges die Bezugsposition χ derart gesteuert, daß sie der aktuellen Servoposition y für die Beschleunigung folgt und die Servoposition (oder Geschwindigkeit) für die Verzögerung programmiert.

übersteuerungsscha Itung

Die Übersteuerungsschaltung 64 überwacht den Positionsfehler E und gibt geeignete Steuersignale ab, falls dieser Fehler außerordentlich groß wird. Die übersteuerungsschal· tung 64 ist im einzelnen in Fig. 13 dargestellt und umfaßt eine Komparator-Hi Ifsscha Itung 390, eine erste Ver-

riegelungsschaLtung 392, eine Zäh lersteuer-LogikschaLtung 394 und eine zweite Verriegelungsschaltung 396. Der Zweck der Kompa rator-Hi I f sscha 11 ung 390 besteht im ständigen überwachen der Größe des auf der Leitung 73 anstehenden Pos itionsf eh L e r s i gna I s im Hinblick auf vorbestimmte Grenzen. Diese analoge Komparator-Hi I fsscha 11ung 390 umfaßt zwei Spannungskomparatoren 398 und 400 sowie ein logisches NAND-Gatter 402. Die Ausgänge der beiden Komparatoren 398 und 400 sind hochpegelig, falls der Positionsfehler E innerhalb annehmbarer Grenzen ist. Abhängig vom Vorzeichen des Positionsfehlers E nimmt einer der Komparatoren 398 oder 400 einen niedrigen Pegel an, falls die Größe des Positionsfeh IersignaIs einen vorbestimmten Wert überschreitet. Die Ausgangsgröße des ersten Komparators 398, der den maximalen (positiven) Positionsfehler überwacht, wird als Steuersignal der Vor zeichenumkehrschaItung 58 über die Leitung 90 zugeführt. Die beiden Ausgangsgrößen der beiden Komparatoren 398 und 400 werden den Eingängen des NAND-Gatters 402 zugeführt, dessen Ausgangsgröße zu der ersten Verriegelungsschaltung 392 gelangt. Die Ausgangsgröße des NAND-Gatters 402 weist einen niedrigen Pegel auf, falls das Fehlersignal innerhalb der Grenzen liegt, und einen hohen, falls das Fehlersignal eine positive oder negative Grenze überschreitet. Die Ausgangsgröße des NAND-Gatters 402 wird über die Verriegelungsschaltung 392 der Zäh lersteuer-Logikschaltung 394 und dann über die Leitung 91 der Logik der Vor zeichenumkehrscha Itung 58 und der Verriegelungsschaltung 246 der Schedulerschaltung 52 zugeführt, wie vorstehend beschrieben. Ein invertiertes Signal wird vom Inverter 394d über den Kanal 91 der Suchantriebsscha 11ung zugeführt. Die Ausgangsgröße der Übersteuerungsschaltung 64 wird durch Takten der Verriegelungsschaltung 392 unter Verwendung des über die Leitung 89 anstehenden Ausgangssignals der Motoranpassungsschaltung 62 (oder des über die Leitung 88 an-

stehenden Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators 60, falls keine Motoranpassungsschaltung vorgesehen ist) synchronisiert.

Die Zäh Iersteuer-Logikscha 11ung 394 gibt ein Signal ab, das zur Steuerung des Betriebs in dem digitalen Resol versteuergerät 4 2 vorgesehenen Bezugspositionsindikators 160 verwendet wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die in Kaskade verbundenen Zähler 181 bis 184, die den Bezugspositionsindikator 160 bilden, mit Hilfe eines Taktsignals inkrementiert, das vom Geschwindigkeitsmu Itiρ Lizierer 54 über die Leitung 83 abgegeben wird. Die Richtung, in der die Zahler 181 bis 184 des Bezugspositionsindikators 160 inkrementiert werden, wird durch den Pegel des Signals gesteuert, das von der Zählersteuer-Logikschaltung 394 und der Verriegelungsschaltung 396 abgegeben wird. Befindet sich der Positionsfeh Ler E innerhalb vorbestimmter Toleranzen, so ist der Pegel des von der Verriegelungsschaltung 396 über die Leitung 92 anstehenden Signals jetzt auf einem geeigneten Pegel, um die Zähler 181 bis 185 im Bezugspos itionsindikator 160 in die Richtung zu inkrementieren, in die der Servokopf 26 bewegt werden soll und wie dies durch das Vorzeichenbit angezeigt ist, das von der Summierschaltung 50 bestimmt und an die Leitung 81 abgegeben wird. Falls die Größe des Positionsfehlers E die vorbestimmten Grenzen

überschreitet, die in der Komparatorschaltung 390 aufgenommen sind, wird der Pegel des von der Zäh lersteuer-Logikschaltung 394 und der Verriegelungsschaltung 396 abgegebenen Signals umgekehrt, wodurch der Zähler in Gegenrichtung ink rement i ert.

Während ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, sind andere Ausführungsformen möglich und können andere Ausführungsbeispiele bevorzugt werden, um verringertes Leistungsvermögen mit verringernden Kosten

ausgleichen zu können. Z.B. kann auf die Motoranpassungs-.schaLtung verzichtet werden, falls die Änderungen der Motorparameter gering sind. In einem solchen Fall würde das Steuersystem der Leistungsfähigkeit eines "worst case"-Positionierungssystems nachgebildet werden, wohingegen das bevorzugte Ausführungsbeispiel einem "best case" (d.h. schnellste Ansprechzeit)-Positionierungssyst ems nachgebildet wird. Wie vorstehend erläutert, könnte ein Mikroprozessor vorgesehen werden, um die Funktion der Summier- und ScheduLerscha Itung oder vielleicht die Funktionen der anderen Schaltkreise des Steuersystems (z.B. des digitalen Reso I versteuergeräts) auszuführen. Es ist jedoch zu bedenken, daß günstige, zur Zeit im Handel verfügbare Mikroprozessoren nicht die Ansprechzeit vorsehen können, die von dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erreicht wird. Falls gewünscht, kann die SuchantriebsschaItung mit Vorwärtskoppelung eliminiert und die Servokopfsteuerung kann während der Suchvorgänge mittels eines Verstärkers mit variabler Verstärkung durchgeführt werden. Dieser Verstärker würde ein dem PositionsfehlersignaI E proportionales Signal abgeben, dessen Verstärkung durch die Größe des Geschwindigkeitsprofi IsignaIs f (w + x) gesteuert würde. In jedem dieser anderen Ausführungsbeispiele wird die Servosteuerung dennoch mit Hilfe des Positionsfehlersignals E bewerkstelligt.

Das verhindert, daß dieses Signal differenziert werden muß, um während eines Suchvorganges eine Steuerung vorzusehen. Obwohl die Erfindung im Hinblick auf die Steuerung der Positionierung von gekoppelten Wandlern in einer magnetischen Datenspeiehervorrichtung beschrieben wurde, ist für den Fachmann jedoch verständlich, daß die Erfindung auch bei anderen Datenspeieherformen, wie z. B. länglichen Netzen oder Trommeln, Anwendung finden kann. Die Erfindung ist somit nicht notwendigerweise auf die Steuerung einer strikt geradlinigen Bewegung beschränkt, sondern kann zur Steuerung

einer Bewegung entlang einer einzelnen Bahn verwendet werden. Außerdem kann die Erfindung bei anderen Typen von-Speichereinrichtungen, insbesondere bei optischen Datenspeicherplatten, benutzt und außerhalb des Datenspeichergebiets Anwendung finden.

Claims (1)

1. v.FCJNER EBB UiV- G. "H ~A.."Ü--S '·-' "· FlNCK

   PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

   MARIAHILFPLATZ 2*3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O. D-8OOO MÖNCHEN 95

   STORAGE TECHNOLOGY CORPORATION DEAB-31860.5

   29. Juni 1984

   SERVOREGELUNGSSYSTEME ZUR LAGEAUFFINDUNG SOWIE DIESBEZÜGLICHE VERFAHREN

   Patentansprüche

   1. Positionierungssystem zum Bewegen eines beweglichen Elements entlang einer bestimmten Bewegungsbahn von einer Anfangsposition zu einer Endposition mit einem beweglichen Element, einer definierten Bewegungsbahn, einer Einrichtung zum Unterteilen der Bewegungsbahn in eine Anzahl benachbarter Segmente, einer Betätigungseinrichtung, die mit dem beweglichen Element zu dessen Bewegung verbunden ist und einem Steuersystem, dadurch gekennzei chnet, daß das Steuersystem

   - eine Bezugspositionseinrichtung (160, 181 bis 184) zum Speichern einer Bezugsposition (x) des beweglichen Elements (27) bezüglich der Bewegungsbahn, wobei die gespeicherte Bezugsposition (x) veränderbar ist und eine angenäherte Position des beweglichen Elements (27) bezüglich der Segmente entlang der Bewegungsbahn einschließlich einer angenäherten Inkremantalposition bezüglich eines Segments anzeigt und zu

   Beginn die Anfangsposition wiedergibt, - eine Positionseinrichtung (41) zum Erzeugen einer Anzeige der aktuellen InkrementaIposition des beweglichen Elements bezüglich eines Segments,

   - eine Steuereinrichtung (161) die auf die Positionseinrichtung und die Bezugspositionseinrichtung zum Erzeugen eines Positionsfehlerwertes (E ) anspricht, der eine Größe aufweist, die eine Differenz zwischen der angenäherten InkrementaIposition und der aktuellen Inkrementalposition wiedergibt,

   - eine Einrichtung (37, 39) zur Steuerung der Betätigungseinrichtung (28) in Erwiderung auf den Positionsfehlerwert und

   - eine Aktualisierungseinrichtung (54) aufweist, die auf einen Befehl anspricht, der eine Endposition des Elements (27) wiedergibt, um die gespeicherte Bezugsposi- tion von der Anfangs position zur Endposition zu inkrement i e ren.

   2. Positionierungssystem nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet, daß die Aktualisierungseinr i chtung

   - eine Einrichtung zum Erzeugen einer Skalierungsfunktion, die eine Größe aufweist, die sich beim Annähern der gespeicherten Bezugsposition an die Endposition vermindert, und

   - eine Inkrementierungseinrichtung aufweist, die die gespeicherte Bezugsposition zur Endposition hin mit einer Inkrementierungsgeschwindigkeit inkrementiert, die in bezug zur Größe der Skalierungsfunktion steht.

   3. Positionierungssystem nach Anspruch 2, dadurch g e -

   k e η η ζ e ic h η e t , daß die Aktualisierungseinrichtung (54) eine Rückkopplungseinrichtung zum Ändern der

   Inkrementierungsgeschwindigkeit der Inkrementierungseinri chtung
   aufwei st.

   richtung in Erwiderung auf den Positionsfehlerwert (E )

   4. Positionierungssystem nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Aktualisierungseinrichtung eine Übersteuerungsschaltung (64) aufweist, die fortlaufend die Größe des Positionsfehlerwertes (E ) mit

   einer vorbestimmten Größe vergleicht und die Richtung der Inkrementierung der Bezugsposition (x) in Richtung zur Endposition hin oder von dieser weg steuert.

   5. Positionierungssystem nach Anspruch 4, dadurch g ekennzei c h η e t , daß die Betätigungseinrichtung (28) elektromagnetisch ist und eine Lastbeschleunigungs/ Verzögerungsansprechzeit aufweist, die in bezug zu einem der Betätigungseinrichtung zugeführten elektrischen Strom zum Beschleunigen und Verzögern des beweglichen Elements (27) steht, daß das Steuersystem eine Vorwärtsregelungseinrichtung enthält, die auf die Skalierungsfunktion zum Erzeugen eines Vorwärtsrege lungswerts anspricht, der eine Größe aufweist, die einem Größenprofil für einen der Betätigungseinrichtung zuzuführenden elektrischen Strom entspricht, der zum Bewegen des beweglichen Elements zur Endposition unter Verwendung eines Modells der elektromechanischen Betätigungseinrichtung nachgebildet ist, und daß die auf den Positionsfehlerwert ansprechende Einrichtung weiterhin auf das Vorwärtsregelungssignal anspricht und eine Einrichtung (45) zum Kombinieren des Positionsfehlerwerts (E ) und des Vorwärtsrege lungswertes aufweist, um zur Steuerung der Betätigungseinrichtung (28) ein zusammengesetztes Signal zu erzeugen.

   6. Positionierungssystem nach Anspruch 5, dadurch ge-

   kennzei chnet ,'daß die Rückkopplungseinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals aufweist, das wenigstens eine meßbare Charakteristik hat, die in Erwiderung auf die Größe des Positionsfehlerwertes (E ) variiert wird und wobei die Inkrementierungseinrichtung die Inkrementierungsgeschwindigkeit in Erwiderung auf die variierte Charakteristik des FehlersignaLs ändert,

   7. Positionierungs system nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung eine Einrichtung zum Messen einer Variablen der Bewegung des beweglichen Elements (27) zur Anzeige der aktuellen Leistungsfähigkeit des Positionierungssystems, eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Variablen mit einer vorbestimmten Variablen für eine vergleichbare Bewegung durch ein Modell-Positionierungssystem, und eine Einrichtung zum Variieren der meßbaren Charakteristik des Feh Iersigna I s in Erwiderung auf den Vergleich aufweist.

   8- Positionierungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem das bewegliche Element (27) nach der Bewegung an der Endposition hält, indem die Bezugsposition gleich der Endposition gehalten wird.

   9. Positionierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtung ein entlang der bestimmten Bewegungsbahn angeordnetes Aufzeichnungsmedium sowie Servodaten aufweist, die auf dem Aufzeichnungsmedium (21) in einer Weise aufgezeichnet sind, daß sie unabhängig von irgendeiner anderen, auf dem Aufzeichnungsmedium (21) befindlichen, erfaßbaren Information abgetastet werden können, wobei

   die Servodaten die Vielzahl von Segmenten bestimmen und die InkrementaIposition in bezug auf ein Segment anzeigen, und daß das Positionierungssystem eine Servowand Iereinrichtung (26) aufweist, die mit dem beweglichen Element (27) zum Erfassen der auf dem Auszeichnungsmedium aufgezeichneten Servodaten gekoppelt ist, und daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung (41) aufweist, die auf die Servowandlereinrichtung (26) anspricht, um ein Paar Positionssignale (N, Q) mit Werten zu erzeugen, die zusammen die aktuelle Ink rement a Iposi't i on eindeutig wiedergeben und wobei die Steuereinrichtung fortlaufend auf die beiden Positionssignale anspricht und der Positionsfehlerwert zu allen Zeitpunkten abhängig von den Werten der beiden Positionssignale ist.

   10. Positionierungs system nach Anpruch 9, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Positions fehlerwert durch ein Positionsfeh lersignaI wiedergegeben wird und daß die Steuereinrichtung eine erste Speicherei nrichtung (181 bis 184) zur Erzeugung eines Bezugspositionssignals, das einen Wert hat, der in bezug zu der angenäherten InkrementaIposition steht, sowie eine Steuereinrichtung (166, 168) aufweist, die wenigstens eines der Positionssignale mit dem Bezugspositionssignal (x) kombiniert, um eine erste Komponente des Positionsfehlersignals zu erzeugen.

   11. Positionierungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Positionssignale (N, Q) in Phasenbeziehung zu der aktuellen Inkrementa Iposition stehen, daß das Bezugspositionssignal

   (x) in Phasenbezug zu der angenäherten Inkrementalposition steht und daß die Steuereinrichtung zum Kombinieren der Signale eine erste Einrichtung (166) zum Multiplizieren des Bezugspositionssignals mit dem einen Positionssignal aufweist.

   12. Posi t i oni e riingssyst em nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Steuereinrichtung eine zweite Speichereinrichtung zum Erzeugen eines zweiten Bezugspos itionssignaLs, das in Phasenbezug zu der angenäherten InkrementaLposition steht, eine zweite Einrichtung zum MuLtiρ Iiζieren des zweiten Bezugspositionssignals mit dem übrigen PositionssignaL, um eine zweite Komponente des PositionsfehLersignaLs zu erzeugen und eine Einrichtung zum Kombinieren der ersten und der zweiten Komponente aufweist.

   13. Positionierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die RückkoppLungseinrichtung eine Vorzeichenumkehreinrichtung (58) zum Steuern der PoLarität des PositionsfehLersignaLs (E ) in bezug auf die reLative Nähe der angenäherten InkrementaLposition und der aktueLLen InkrementaLposition zur Endposition und eine spannungsgesteuerte OsziLLatoreinrichtung (60) zum Erzeugen eines FehLersignaLs mit einer Frequenz, die um einen nomineLLen Frequenzwert in Erwiderung auf das von der Vorzeichenumkehreinrichtung (58) kommende poLaritätsgesteuerte PositionsfehLersignaL sich ändert, aufweist.

   14. Positionierungssystem nach Anspruch 13, dadurch g ekennzei chnet, daß die AktuaLisierungseinrichtung einen FrequenzmultipLizierer (54) zum Erzeugen eines periodischen SignaLs aufweist, das eine sich periodisch ändernde Frequenz hat, die in bezug zu der Größe der Ska Lierungsfunktion und der Frequenz des Feh Le rsignaLs steht.

   15. Positionierungssystem nach Anspruch 14, dadurch g e kennzei chnet, daß die Einrichtung zum Er-

   3424022

   zeugen einer Skalierungsfunktion eine Einrichtung zum Erzeugen eines Abstandssignals, das einen Wert hat, der den Abstand zwischen der gespeicherten Bezugsposition und der Endposition anzeigt, und eine Speichereinrichtung zum Erzeugen der SkaLierungsfunktion in Erwiderung auf das AbstandssignaL aufweist.

   16. Verfahren zum Steuern der Bewegung eines beweglichen Elements von einer Anfangsposition zu einer Endposition, bei dem man das bewegliche Element entlang einer bestimmten Bewegungsbahn bewegt, die Bewegungsbahn in eine Reihe von angrenzenden Segmenten unterteilt und das bewegliche Element mit Hilfe einer Betätigungseinrichtung positionier" dadurch gekennzei chnet, daß man

   - eine Anzeige der aktuellen InkrementaIposition des beweglichen Elements in bezug auf ein Segment erzeugt, - eine Bezugsposition des beweglichen Elements speichert, wobei die gespeicherte Bezugsposition variabel ist und eine angenäherte Position des beweglichen Elements in bezug auf die Segmente einschließlich einer angenäherten InkrementaIposition bezüglich eines Segments anzeigt und zu Beginn die Anfangsposition wiedergibt, ,—.. - einen Positionsfehlerwert erzeugt, der eine Differenz

   zwischen der aktuellen InkrementaIposition und der angenäherten InkrementaIposition anzeigt,

   - in Erwiderung auf einen Befehl, der die Endposition anzeigt, die gespeicherte Bezugsposition von der Anfangsposition zur Endposition hin inkrementiert und

   - die Betätigungseinrichtung in Erwiderung auf den Positionsfeh Le rwe rt betätigt.

   17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man den Inkrementierungsschritt wiederholt, bis die Bezugs position zur Endposition inkrement i ert ist.

   18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch g e k e η η -

   ζ e i c h η e t , daß man eine Skalierungsfunktion erzeugt, die eine Größe hat, welche sich verringert, falls die Bezugspositiort zur Endposition inkrementiert wird und daß man die Wiederholungsgeschwindigkeit des Inkrementierungsschrittes in Erwiderung auf die Größe der Skalierungsfunktion steuert.

   19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer schritt die Steuerung der Wiederholungsgeschwindigkeit in Erwiderung auf den Positionsfehlerwert einschließt.

   20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß man die Größe des Positionsfehlerwertes mit einem vorbestimmten Wert vergleicht und die Richtung der Inkrementierung der Bezugsposition

   in Erwiderung auf den Vergleichsschritt steuert.

   21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man in Erwiderung zur Skalierungsfunktion einen Vorwärtssteuerungswert erzeugt, um eine Größe zu erhalten, die einer Größe für ein Betätigungs-Steuersignal entspricht, das zum Bewegen des beweglichen Elements zur Endposition unter Verwendung einer Modell-Betätigungseinrichtung nachgebildet ist, und daß man den Vorwärtssteuerungswert und den Positionsfehlerwert zur Erzeugung eines zusammengesetzten Betätigungseinrichtungs-Steuerwertes kombiniert, wobei der Betätigungsschritt die Betätigung der Betätigungseinrichtung in Erwiderung auf den zusammengesetzten Steuerwert einschließt.

   22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch g e k e η η zei chnet, daß der Steuerschritt das Messen

   einer Variablen der Bewegung des beweglichen Elements, das Vergleichen der gemessenen Variablen mit einem vorbestimmten variablen Wert für eine vergleichbare Bewegung des Elements durch ein Modell-Positionierungssystem und das Verändern der Wiederholungsgeschwindigkeit des Inkrementierungsschritts in weiterer Erwiderung auf den Vergleichsschritt einschließt.

   23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschritt das Erzeugen eines Fehlersignals, das wenigstens eine meßbare Charakteristik aufweist, die sich um einen nominellen Wert in Erwiderung auf die Größe des Posit ions fehlerwertes ändert, das "Ändern der Charakteristik des Fehlersignals in Erwiderung auf den Vergleichsschritt und das Inkrementieren der Bezugsposition in Erwiderung auf das geänderte Fehlersignal einschließt.

   24. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e η η zei chnet, daß der Steuerschritt das Umwandeln des Positionsfehlerwertes in ein Geschwindigkeitsfehlersignal und das Ändern der Wiederholungsgeschwindigkeit in Erwiderung auf das Geschwindigkeitsfehlersignal einschließt.

   25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch g e k e η η -

   ζ e i c h η e. t , daß der Steuerschritt das Messen der Bewegung des beweglichen Elements für eine vorbestimmte Zeitperiode, das Vergleichen der gemessenen Bewegung mit einem vorbestimmten Bewegungswert, der eine gleiche Bewegung durch ein Modell-Positionierungssystem über die vorbestimmte Zeitperiode darstellt, und das Ändern des Geschwindigkeitsfehlersignals in Erwiderung auf den Vergleichsschritt vor der Steuerung der Wiederholungsgeschwindigkeit einschließt.

   26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch g e k e η η -

   ζ e i c h η e t , daß das Geschwindigkeitsfehlersignal eine sich ändernde Frequenz aufweist, die den Geschwindigkeitsfehler anzeigt, und daß der Schritt der Änderung der Wiederholungsgeschwindigkeit das Skalieren der Frequenz des Geschwindigkeitsfehlersignals proportional zur Größe der Skalierungsfunktion und das Inkrementieren der Bezugsposition mit dem skalierten Geschwindigkeitsfehlersignal einschließt.

   27. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Eirnichtung zum Unterteilen ein Aufzeichnungsmedium entlang der Bewegungsbahn sowie ein Servoinformation aufweist, die so auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet ist, daß die Servoinformation unabhängig von irgendeiner anderen auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Information abgetastet werden kann, wobei die aufgezeichnete Servoinformation die Reihen von Segmenten bestimmt und die Inkrementa Lposition innerhalb eines Segments anzeigt, und wobei das System eine mit dem beweglichen Element gekoppelte Wandlereinrichtung zum Erfassen der Servoinformation aufweist, dadurch gekennzei c h n e t , daß der Schritt der Erzeugung einer Anzeige der aktuellen Inkrementalposition das Erzeugen von zwei Positionssignalen einschließt, die Werte aufweisen, die zusammen eindeutig eine aktuelle Inkrementalposition des beweglichen Elements im Hinblick auf ein Segment wiedergeben, und daß der Schritt der Erzeugung eines Positionsfeh Ierwertes das Erzeugen eines Positionsfeh-Lerwertes einschließt, der zu allen Zeitpunkten abhängig von den Werten der beiden Posit ions signale ist.

   28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch g e k e η η -

   ζ e i c h η e t , daß der Schritt der Erzeugung eines

   " ¹¹ " 342402:

   Positionsfehlerwertes das Erzeugen eines Bezugspositionssignals in Erwiderung auf die Bezugsposition und das Kombinieren des ersten Bezugspositionssignals mit einem der beiden Positionssignale einschließt.

   29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch g e k e η η -

   ζ e i c h η e t , daß die beiden Positionssignale in Phasenbezug zu der aktuellen Inkrementa Iposition und das Bezugspositionssignal in Phasenbezug zu der angenäherten InkrementaIbezugsposition stehen und daß der Kombinier schritt das Multiplizieren des ersten Bezugspositionssignals mit dem einen Positionssignal einschließt, um ein Komponentensignal zu erzeugen.

   30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch g e k e η η zei chnet, daß man ein zweites Bezugspositionssignal erzeugt, das in Phasenbezug zu der angenäherten InkrementaIposition steht, das zweite Bezugspositions-

   signal und das verbleibende Positionssignal multipliziert, um ein zweites Komponentensignal zu erzeugen, und die beiden Komponentensignale verbindet.

   31. Datenspeichersystem, g e k e nn ζ e i c h η e t durch eine drehbar befestigte Datenplatte (20), einen Wandler (26) zum Erfassen der auf der Datenplatte (20) aufgezeichneten Daten während der Drehung, einen Schlit-

   ten (27) der den Wandler zur Ausführung einer radialen Bewegung bezüglich der Platte trägt, einen mit dem Schlitten gekoppelten Motor (28) zum Bewegen des Schlittens (27) radial in bezug auf die Platte (20), auf der Platte aufgezeichnete Servodaten, die eine Vielzahl von angrenzenden Servobändern beim Drehen der Platte (20) ausbilden und die Position innerhalb der Servobänder anzeigen, wobei der Wandler (26) die auf der Platte aufgezeichneten Servodaten erfassen kann.

   eine mit dem Ausgang des Wandlers (26) gekoppelte Positionserfassungseinrichtung (41) zum Erzeugen eines ersten Wandlerpositionssignals (N) und eines zweiten Wandlerpositionssignals (Q), das in bezug zu dem ersten Wandlerpositionssignal eine festgelegte Phasenverschiebung aufweist, wobei die beiden Wandlerpositionssignale zu einer aktuellen Inkrementa I position des Servowandlers bezüglich eines gegenüberliegenden Servobandes phasenbezogen sind, eine Bezugspositionseinrichtung (160) zum Speichern einer digitalen Bezugsposition (x), die eine angenäherte Position des ServowandIers (26) bezüglich der Servobänder einschließlich einer angenäherten Inkrementalposition bezüglich eines Bandes darstellt, eine Steuereinrichtung (161), die auf die beiden Wandlerpositionssignale und die gespeicherte digitale Bezugsposition zum Erzeugen eines Positionsfehlersignals (E ) anspricht, das eine Differenz zwischen der durch die beiden Wandlerpositionssignale angezeigten Inkrementalposition und einer durch das digitale Bezugspositionssignal angezeigte Inkrementalposition wiedergibt, wobei die Größe des Positionsfehlersignals stets von der Größe der beiden Wandlerpositionssignale (N, Q) abhängt, und eine Einrichtung (37, 39), die auf das Positionsfehlersignal (E ) anspricht und dem Motor (28) zum Positionieren des Schlittens (27) einen Strom zuführt.

   32. Datenspeiehersy st em .nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine erste digitale Speichereinrichtung (162), die auf die Bezugspositionseinrichtung (181 bis 184) zum Umwandeln der gespeicherten Bezugsposition in ein ersten Bezugspositionssignal anspricht, das in Phasenbeziehung zu der angenäherten Inkrementalposition steht und
   eine Multipliziereinrichtung (166) zum Multiplizieren

   des ersten Bezugspositionssignals mit einem der WandlerpositionssignaLe zum Erzeugen eines ersten Komponenten-Signals des Positionsfehlersignals aufweist.

   33. Datenspeichersystem nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet ,daß die Steuereinrichtung eine zweite Speichereinrichtung (164), die auf die Bezugspositionseinrichtung (181 bis 184) zum Erzeugen eines zweiten Bezugspositionssignals anspricht, das in Phasenbeziehung zu der angenäherten Inkrementalposition steht und eine feste Phasenverschiebung bezüglich des ersten Bezugspositionssignals hat, eine zweite Multipliziereinrichtung (168) zum Multiplizieren des zweiten Bezugspositionssignals mit dem restlichen Wandlerpositionssignal zur Erzeugung eines zweiten Komponentensigna Is und

   eine Summiereinrichtung (180) aufweist, die das erste Komponentensignal und das zweite Komponentensignal zur Erzeugung des Positionsfehlersignals addiert.

   34. Datenspeiehersystern nach Anspruch 31, dadurch g e -

   k e η η ζ e i c h η e t , daß eine Aktualisierungseinrichtung vorgesehen ist, die auf einen Schlittenpositionsbefehl zum Inkrementieren der gespeicherten Bezugsposition zu einer befohlenen Position anspricht.

   35. Datenspeichersystem nach Anspruch 31, dadurch g e kennzeichnet, daß die Aktualisierungseinrichtung eine Einrichtung, die auf die gespeicherte Bezugspositi on und ein Befehlssignal anspricht, das eine befohlene Position zum Erzeugen einer Geschwindigkeitsprofi lfunktion darstellt, die eine Größe aufweist, die im wesentlichen proportional zu einer Größe einer modellgemäßen Geschwindigkeit des Schlittens ist.

   -U-

   falls der Schlitten in einem Abstand von der'Endposition angeordnet ist, der gleich dem Abstand zwischen der Bezugsposition und der befohlenen Position ist, und eine Einrichtung zum Inkrementieren der gespeicherten digitalen Bezugsposition mit einer Geschwindigkeit, die in bezug zur Größe der Geschwindigkeitsprofilfunktion steht, aufweist.

   36. Datenspeiehersy stern nach Anspruch 35, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Aktualisierungseinrichtung ferner eine erste Einrichtung zum Steuern der Richtung der Inkrementation der gespeicherten Bezugsposition, und zwar entweder zu der befohlenen Position hin oder von dieser weg, aufweist.

   37. Datenspeichersystem nach Anspruch 36, dadurch g e -

   k e η η ζ e i c h η e t , daß das Positionsfehlersignal (E ) eine oszi I latorisehe Form aufweist und einen Spannungswert von Null für einen Positionsfeh Ier von Null hat. und daß die Steuereinrichtung eine erste Einrichtung zum Vergleichen der absoluten Größe des Positionsfehlersignals mit einer vorbestimmten Größe sowie eine Einrichtung, die die gespeicherte Bezugsposition von der befohlenen Position weginkrementiert, falls die absolute Positionsfehlergröße die vorbestimmte Größe überschreitet.

   38. Datenspeichersy st em nach Anspruch 37, dadurch g e kennzei chnet, daß die Aktualisierungseinrichtung

   eine Einrichtung (58) zum Steuern der Polarität des Positionsfehlersignals zur Anzeige einer Phasenvoreilung oder -nacheilung zwischen der Bezugsposition und der aktuellen Inkrementierungsposition bezüglich der be-

   _ ₁₅ _ 342402:

   fohlenen Position und

   einen spannungsgesteuerten Oszillator (60) aufweist, der ein periodisches Signal erzeugt, das eine sich periodisch wiederholende Frequenz hat, die sich um eine nominelle Frequenz in Erwiderung auf das polaritätsgesteuerte Positionsfeh I er signaI ändert, wobei die Inkrementierungseinrichtung die gespeicherte Bezugsposition mit einer Geschwindigkeit inkrementiert, die sowohl zur Frequenz des periodischen Signals als auch zur Größe der GeschwindigkeitsprofiIfunktion in Beziehung steht.

   39. Datenspe i ehe r sy stern nach Anspruch 38, dadurch g e-

   k e η η ζ e i c h η e t, daß die Aktualisierungseinrichtung

   eine Einrichtung zum Messen der vom Schlitten (27) zurückgelegten Wegstrecke während eines vorbestimmten Zeitinterva11s eines Beschleunigungsabschnittes einer Schlittenbewegung,

   eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Wegstrecke mit einem vorbestimmten Wegstreckenwert für ein modellgemäßes Positionierungssystem, das ein bewegliches Element für das gleiche vorbestimmte Zeitintervall beschleunigt, und

   eine Frequenzmultipliziereinrichtung (54) aufweist, die zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator (60) und der Inkrementierungseinrichtung vorgesehen ist, um die Frequenz des periodischen Signals in Erwiderung auf die Vergleichseinrichtung weiter zu variieren.

   40. Datenspeieher syst em nach Anspruch 38, dadurch g e kennzei chnet, daß die Aktualisierungseinrichtung folgende Elemente aufweist, eine zweite Einrichtung zum Speichern des anfänglichen

   Bezugspositionswertes, der von der Bezugspositionseinrichtung zu Beginn der Schlittenbewegung gespeichert wird,

   eine digitale Speichereinrichtung, die auf die zweite Einrichtung zum Speichern und die Bezugspositionseinrichtung anspricht, um einen VerhäLtniswert einer Differenz zwischen der momentanen Bezugsposition, die durch die Bezugsposition und den anfänglichen Bezugspositionswert angezeigt wird, und einem vorbestimmten Wert für eine maximal mögliche Wegstrecke zu erzeugen, die in einem vorbestimmten Zeitintervall von einer eine maximale modellgemäße Beschleunigung aufweisenden modellgemäßen Motor-SchIittenkombination zurückgelegt wird,

   eine Zeiteinrichtung zum Signalisieren des vorbestimmten Zeit interva Ils,

   eine Speichereinrichtung, die auf die Zeiteinrichtung und die digitale Speichereinrichtung anspricht und den Verhältniswert speichert, der am Ende des vorbestimmten Zeitinterva 11 s vorliegt und eine Frequenzmultipliziereinrichtung, die zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator (60) und der Inkrementierungseiηrichtung vorgesehen ist und die Frequenz des periodischen Signals proportional dem Verhältnis verringert.

   41. Datenspeichersystem nach Anspruch 35, dadurch g e kennzei chnet, daß die auf die gespeicherte ' Bezugsposition und ein Befehlssignal ansprechende Einr i chtung

   eine Wegstreckeneinrichtung, die auf das gespeicherte Bezugssignal anspricht und ein Wegstreckensignal erzeugt, das einen Wert hat, der den Abstand zwischen der gespeicherten Bezugsposition und einer befohlenen

   Position wiedergibt,und eine digitale Speichereinrichtung aufweist, die auf das WegstreckensignaL anspricht und die GeschwindigkeitsprofiLfunktion erzeugt.

   42. Datenspeichereinrichtung nach Anspruch 35, g e kennzei chnet durch

   eine Speichereinrichtung zum Erzeugen einer vorwärtsgeregelten Skalierungsfunktion in Erwiderung auf das GeschwindigkeitsprofiIsignaI,

   eine Schalteinrichtung, die auf die Komponente des PositionsfehLersignaIs anspricht, um ein Bezugsspannungssignal zu erzeugen, das se ine Polarität wechselt, falls die Komponenten des Positionsfehlersigna I s eine ausreichend kleine Größe aufweisen,und

   eine Einrichtung zum Erzeugen eines Vorwärtssteuerungssignals, das ein Größe aufweist, die in bezug zu einer Größe der Vorwärtssteuerfunktion und der Polarität des Polaritätssignals steht.

   43. Datenspeieher system nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zufuhr eines Stromes zum Motor

   eine Einrichtung (43) zum Verringern der Verstärkung des Positionsfeh le rsigna I s während der Bewegung des Schlittens (27) zu der befohlenen Position, eine Einrichtung (45) zum Kombinieren des verstärkungsgesteuerten Positionsfehlersignals mit dem Vorwärtsrege lungssi gna I, um ein zusammengesetztes Steuersignal zu erzeugen und

   eine Stromversorgung (39) zum Zuführen eines Stromes zum Motor (28) aufweist, wobei der Strom einen Wert aufweist, der proportional dem Wert des zusammengesetzten Steuersignals ist.

   44. Verfahren zum Steuern der Positionierung eines Schlittens und eines Wandlers in bezug auf Datenplatten für ein Datenspeichersystem, das eine drehbar befestigte Datenplatte, einen Wandler zum Lesen der auf den Platten aufgezeichneten Daten, einen den Wandler tragenden Schlitten zur Ausführung einer Bewegung in radialer Richtung bezüglich der Platte und einen mit dem Schlitten gekoppelten Motor zum Bewegen des Schlittens in radialer Richtung bezüglich der Platte aufweist, wobei auf der Platte Servosignale aufgezeichnet sind, die beim Drehen der Platte eine Vielzahl von angrenzenden, konzentrischen Servobändern vorsehen und die Position innerhalb der Servobänder anzeigen, wobei der Wandler gegenüber der Datenplatte angeordnet ist, um die auf der Datenplatte aufgezeichneten Servosignale zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß man die aufgezeichneten Servosignale erfaßt, in Erwiderung auf den Erfassungsschritt ein erstes oszillatorisches Positionssigna I sowie ein zweites oszillatorisches Positionssignal erzeugt, das die gleiche Form wie das erste oszillatorische Positionssignal und eine feste Phasendifferenz gegenüber dem ersten oszillatorischen Positionssigna I aufweist, wobei die beiden oszi 11 atorisehen Positionssignale eindeutig die aktuelle InkrementaIposition des Servowand Iers in bezug auf ein gegenüberliegendes Servoband anzeigen, eine variable Bezugsposition des Wandlers speichert, ein Bezugssignal erzeugt, das einen Wert aufweist, der in Bezug zur gespeicherten Bezugsposition steht und eine angenäherte Position des Servowandlers in bezug auf die Servobänder anzeigt,

   ein Positionsfehlersignal in Erwiderung auf das Bezugspositionssignal, das erste oszi11atorisehe Positionssignal und das zweite osziIlatorsiehe Positionssignal

   erzeugt, wobei das PositionsfehLersignaL eine Große aufweist, die stets von den Größen sowohL des ersten oszillatorischen PositionssignaLs aLs auch des zweiten oszillatorischen Positionssignals abhängt und den Motor in Erwiderung auf das PositionsfehLersignaL betätigt.

   45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch g e k e η η zei chnet, daß man das gespeicherte Bezugspositionssignal inkrementiert, um den Schlitten und den Wandler von einer Anfangsposition in bezug auf die Servobänder zu einer befohlenen Position in bezug auf die Servobänder inkrementiert.

   46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch g e k e η η zei chnet, daß der Änderungsschritt das Erzeugen einer Geschwindigkeitsprofilfunktion einschließt, die eine Größe aufweist, die in bezug zur Größe einer modellgemäßen Geschwindigkeit des Schlittens steht, falls der Schlitten in einem Abstand von einer Bewegungsendposition angeordnet ist, der gleich dem Abstand zwischen der Bezugsposition und der befohlenen Position ist, sowie das Inkrementieren der gespeicherten Bezugsposition mit einer Geschwindigkeit einschließt, die in bezug 2ur Größe der GeschwindigkeitsprofiIfunktion steht.

   47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß man ein periodisches Signal erzeugt, das eine sich periodisch wiederholende Frequenz aufweist, die sich um eine nominelle Frequenz in Erwiderung auf die Größe des Pos 11ionsfeh LersignaLs ändert und daß der Inkrementierungsschritt die Inkrementierung der gespeicherten Bezugsposition mit einer

   Geschwindigkeit, die auch mit der Frequenz des periodischen Signals in bezug steht, einschließt.

   48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß man den absoluten Wert des Positionsfeh IersignaIs mit einem vorbestimmten Wert vergleicht und daß man die Richtung der Inkrementierung der gespeicherten Bezugsposition in Erwiderung auf den Vergleichsschritt steuert.

   49. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens eines Positionsfehlersignals das Erzeugen eines Paars von sekundären Bezugspositionssignalen aus dem Bezugspositionssignal einschließt, wobei die beiden sekundären Bezugspositionssignale eine Schwingungsform wie die beiden oszillatorischen Positionssignale haben und eine feste Phasendifferenz aufweisen, um eindeutig eine angenäherte InkrementaIposition bezüglich eines Bandes anzuzeigen und das Kombinieren der beiden osζi I I at οrischen Positionssignale und der beiden sekundären Bezugspositionssignal einschließt, um das Positionsfeh le rsigna I zu erzeugen.

   50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch g e k e η η -

   ζ e i c h η e t , daß man die "Änderung des Bezugspositionssi gna Iwe rt es mißt, die während eine vorbestimmten Zeitperiode auftritt, die 'Änderung mit einem vorbestimmten Wert für ein modellgemäßes Positionierungssystem, das- einen modellgemäßen Motor aufweist,.vergleicht und · die Frequenz des periodischen Signals in Erwiderung auf den Vergleichsschritt vor dem Inkrernentierungsschritt ändert.

   51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch g e k e η η zeich n'e t , daß der Motor eine Lastbeschleunigungs/Verzögerungsansprechzeit hat, die in bezug zur Größe des ihm zugeführten Stromes steht, daß man eine vorwärtsgeregeLte Ska Lierungsfunkt ion in Erwiderung auf die Geschwindigkeitsprofi I funktion erzeugt, ein vorwärtsgerege Ltes Steuersignal erzeugt, das eine Größe aufweist, die in bezug zur Größe der vorwärtsgeregelten Ska I ierungs funktion steht, und daß der Betätigungsschritt die Verringerung der Verstärkung des Positionsfeh Lersigna I s während der Bewegung des Schlittens zu der befohlenen Position, das Kombinieren des verstärkungsgesteuerten Positionsfehlersignals mit dem vorwärtsgeregelten Steuersignal zur Erzeugung eines zusammengesetzten Steuersignals und die Betätigung des Motors in Erwiderung auf das zusammengesetzte Steuersignal einschließt.

   52. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung elektromagnetisch ist und eine LastbeschIeunigungs/ Verzögerungsansprechzeit aufweist, die in bezug zu der Größe eines elektrischen Stromes steht, der ihr zugeführt wird, daß man eine vorwärtsgeregelte Skalierungsfunktion in Erwiderung auf die Geschwindigkeitsprofilfunktion erzeugt, ein vorwärtsgeregeltes Steuersignal erzeugt, das eine Größe aufweist, die in bezug zur Größe der vorwärtsgeregelten Skalierungsfunktion steht und daß der Betätigungsschritt das Steuern der Verstärkung des Positionsfeh le rsignaIs, das Kombinieren des verstärkungsgesteuerten Positionsfehlersignals mit dem vorwärtsgeregelten Steuersignal zum Erzeugen eines zusammengesetzten Steuersignals und das Betätigen des Motors in Erwiderung auf das zusammengesetzte Steuersignal einschließt.

   53. Motoranpassungsvorrichtung für ein Servosystem, das die Bewegung eines beweglichen Elements zwischen einer Anfangsposition und einer Endposition steuert, wobei das Servosystem ein Signal für die Rückkopplungssteuerung während der Bewegung erzeugt und eine Signalvariable aufweist, die einen während der Bewegung auftretenden Bewegungsfehler anzeigt, g e k e η η 2 e i c h η e t durch

   - eine Einrichtung zum Messen einer Bewegungsvariablen, die während der Bewegung auftritt,

   - eine Einrichtung zum Erzeugen eines vorbestimmten Werts dieser Variablen für eine vergleichbare Bewegung durch ein modellgemäßen Servosystem und zum Vergleich der gemessenen Variablen mit der vorbestimmten Variablen und

   - eine Einrichtung zum Ändern der Signalvariablen in Erwiderung auf die Vergleichseinrichtung.

   54. Vorrichtung nach Anspruch 53, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Variable der Bewegung die Position des beweglichen Elements darstellt, wobei die Größe des Signals die Frequenz ist und die Bewegungsvariable nur während einer Beschleunigung des beweglichen Elements gemessen wird.

   55. Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch g e k e η η zei chnet, daß das modellgemäße Servosystem für die schnellstmögliche Bewegung zwischen der Anfangsposition und der Endposition ausgebildet ist, wobei die Vergleichseinrichtung ein Verhältnis einer gemessenen 'Änderung der Position zu einer vorbestimmten Änderung der Position erzeugt und wobei die Änderungseinrichtung einen Frequenzmultiplizierer .zum Reduzieren der Frequenz des Signals proportional zu dem Verhältnis aufweist.

   56. Vorrichtung nach Anspruch 55, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Meßeinrichtung und die Erzeugungseinrichtung zusammen eine VerriegeLungsschaLtung (340), die eine Anfangsposition des ELements speichert, und eine Speichereinrichtung (342) einschLießt, die auf die VerriegeLungsschaLtung (340) sowie auf ein SignaL anspricht, das die gegenwärtige Position des ELements während der Bewegung darsteLLt, um ein VerhäLtnis zu erzeugen, das einen Wert hat, der proportionaL der Differenz zwischen der momentanen Position und der Anfangsposition ist.

   57. Vorrichtung nach Anspruch 56, g e k e η η ζ e i c h net durch eine Einrichtung für eine zeitLiche Abstimmung einer BeschLeunigungsperiode des bewegLichen ELements und eine VerriegeLungseinrichtung (344) zum Speichern des VerhäLtnisses, faLLs die BeschLeunigungsperiode eine vorbestimmte Zeitperiode überschreitet, wobei der FrequenzmuLtiρ Liζierer 346 auf das gespeicherte VerhäLtnis anspricht.

   58. Verfahren zum Anpassen eines Servosteuersy st ems unter Verwendung eines im HinbLick auf die Frequenz veränder-Lichen SignaLs, um einenFehLer bei einer Bewegung des bewegLichen ELements anzuzeigen, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß man die aktueLLe Bewegung des ELements für eine vorbestimmte Zeitperiode mißt, daß man die gemessene Bewegung mit einem vorbestimmten Bewegungswert vergLeicht, der die größtmögLiehe, während der vorbestimmten Zeitperiode erzieLbare Bewegung infoLge eines mode LLgemäßen Servosystems darstelLt, und daß man die Frequenz des Feh LersignaLs in Erwiderung auf den VergLeichsschritt verändert.