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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Erhalt eines korrigierten Servosteuerungssignals in einem Servosteuerungskreis.
Ein Servosteuerungskreis ist ein geschlossener Kreis, der dazu verwendet
wird, einen sich entlang einer Bahn bewegenden Gegenstand dadurch
auf dieser Bahn zentriert zu halten, daß einer Positionierungsvorrichtung,
die den Gegenstand seitlich zur Bahn positioniert, Servosteuerungssignale
zugeleitet werden. Ein Servosteuerungssignal kann aus unterschiedlichen
Gründen
fehlerhaft sein, und es müssen
entsprechende Maßnahmen
ergriffen werden, um mögliche
Fehler zu ermitteln und das korrigierte Servosteuerungssignal zu
erhalten.
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In
der
US-5,434,725 von
Hirose et al. ist eine Vorrichtung zur Positionierung eines Magnetkopfs
im Verhältnis
zu einem scheibenförmigen
Datenträger beschrieben.
Der Magnetkopf liest Servodaten ab, die anschließend verarbeitet werden, um
ein Servosteuerungssignal und eine Zahl zu erhalten. Ein Komparator
vergleicht die Zahl mit einem vorbestimmten Wert und setzt einen
Fehlermerker, falls die Zahl kleiner als der vorbestimmte Wert sein
sollte. Der letztere Fall ist ein Anzeichen für fehlerhafte Servodaten. Normalerweise
wird das Servosteuerungssignal als eine Eingabe zur Positionierung
des Magnetkopfs verwendet, wenn aber der Fehlermerker gesetzt ist,
ist das Servosteuerungssignal fehlerhaft. Die Verwendung des fehlerhaften
Servosteuerungssignals würde
möglicherweise
zu einer weit von der Bahn entfernten Positionierung des Magnetkopfs führen, d.h.
zu einem Fehler, der schwierig zu beheben ist. Statt dessen wird
ein aus bisher gelesenen und verarbeiteten Servodaten erhaltenes
vorhergehendes Servosteuerungssignal verwendet, um den Magnetkopf
zu positionieren. Dies gleicht die fehlerhaften Servodaten aus und
minimiert Positionierungsfehler.
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Die
beschriebene Vorrichtung handhabt durch fehlerhafte Servodaten bedingte
Fehler und berücksichtigt
dadurch eine Entwicklung des Servosteuerungssignals vor dem Auftreten
fehlerhafter Servodaten. Sie berücksichtigt
ein dynami sches Verhalten des Servosteuerungssignals, indem sie
das vorhergehende Servosteuerungssignal anstelle des fehlerhaften
Signals verwendet.
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Durch
fehlerhafte Servodaten bedingte Fehler gehören jedoch zu nur einer Fehlerart
aus einer Vielzahl möglicher
Fehlerarten. Andere auftretende Fehler können auf plötzliche Höchstwerte im Servosteuerungssignal
zurückzuführen sein.
Diese Höchstwerte
können
darauf zurückzuführen sein, daß eine die
Servodaten lesende Vorrichtung übermäßig abweicht,
beispielsweise von einer die Servodaten enthaltenden Servobahn. Übermäßige Abweichungen
treten typischerweise auf, wenn eine plötzliche externe mechanische
Kraft die die Servodaten lesende Vorrichtung oder vielleicht einen
die Servodaten tragenden Träger
beeinflußt.
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In
der
US-4,613,961 von
Aarts ist eine Vorrichtung zum Lesen eines optischen Aufzeichnungsträgers beschrieben.
Sie weist einen Amplitudendetektor auf, um einem das Fehlersignal
limitierenden Begrenzer ein oder zwei Steuerungssignale als Funktion
der Amplitude eines Fehlersignals zuzuleiten.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Fehler im Servosteuerungssignal
zu korrigieren, die nicht nur durch fehlerhafte Servodaten verursacht
sein können.
Die Fehler sollen unter Berücksichtigung
der Dynamik des Servosteuerungssignals korrigiert werden.
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Eine
Lösung
des beschriebenen Problems ergibt sich gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum
Erhalt eines korrigierten Servosteuerungssignals in einem Servosteuerungskreis,
das folgende Schritte umfaßt:
Lesen von Servodaten, Verarbeiten gelesener Servodaten, um mindestens
ein Servosteuerungssignal zu erhalten, sowie Ersetzen des Servosteuerungssignals
durch ein bestimmtes korrigiertes Servosteuerungssignal, wenn ein
Wert verarbeiteter gelesener Servodaten eine bestimmte Grenze überschreitet.
Das Verfahren umfaßt
weiterhin folgende Schritte: Bewerten des bestimmten korrigierten
Servosteuerungssignals mit einem Wert proportional zur bestimmten
Grenze, Berechnen einer neuen Grenze sowie Ersetzen der bestimmten
Grenze durch die neue Grenze.
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Das
korrigierte Servosteuerungssignal kann gemäß der vorliegenden Erfindung
eine dynamische Entwicklung des Servosteuerungssignals berücksichtigen,
um zur Berechnung der neuen Grenze verwendet zu werden. Das korrigierte
Servosteuerungssignal wird anstelle des Servosteuerungssignals verwendet,
wenn das Servosteuerungssignal ein dynamisches Verhalten zeigt,
das eine durch die permanent aktualisierte Grenze definierte Grenze überschreitet.
Dies verhindert Fehler aufgrund der plötzlichen Höchstwerte im Steuerungssignal.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
umfaßt das
Verfahren folgende Schritte: Setzen eines Merkers, wenn ein Wert
verarbeiteter gelesener Servodaten die bestimmte Grenze überschreitet,
Ersetzen des Servosteuerungssignals durch das bestimmte korrigierte
Servosignal, wenn der Merker gesetzt ist, sowie Berechnen der neuen
Grenze als eine Funktion des Merkers und eines Werts des Servosteuerungssignals.
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In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
umfaßt der
Schritt des Berechnens Schritte des Berechnens der neuen Grenze
aus der bestimmten Grenze durch Erhöhen oder Vermindern der bestimmten
Grenze in Abhängigkeit
davon, ob es eine obere Grenze oder eine untere Grenze ist, wenn
der Merker gesetzt ist. Im gegenteiligen Fall des letzteren erfolgt
das Berechnen durch Erhöhen
oder Vermindern der bestimmten Grenze, wenn es eine obere Grenze
ist und ein absoluter Wert einer Differenz zwischen der bestimmten
Grenze und dem Wert des Servosteuerungssignals kleiner oder größer als
ein bestimmter Δ-Wert
ist, sowie durch Erhöhen
oder Vermindern der bestimmten Grenze, wenn es eine untere Grenze
ist und ein absoluter Wert einer Differenz zwischen der bestimmten
Grenze und dem Wert des Servosteuerungssignals größer oder
kleiner als der bestimmte Δ-Wert
ist.
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Die
zweite bevorzugte Ausführungsform
bietet eine einfache Möglichkeit,
eine neue Grenze zu berechnen. Das Erhöhen oder Vermindern der bestimmten
Grenze kann beispiels weise dadurch erfolgen, daß der bestimmten Grenze eine
Konstante zuaddiert oder davon subtrahiert wird.
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In
einer dritten bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird eine untere Grenze bzw. eine obere Grenze für die bestimmte Grenze verwendet.
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Somit
werden mehrere Schritte, wie das Setzen eines Merkers, einerseits
für die
untere Grenze und andererseits für
die obere Grenze durchgeführt. Das
Steuerungssignal ist zwischen der unteren Grenze und der oberen
Grenze enthalten.
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Die
Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen erläutert, um einige Merkmale zu
verdeutlichen.
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In
der Beschreibung wird durchgehend auf die 1 bis 7 Bezug
genommen; dabei sind:
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1 ein
Diagramm einer Servokreispositionierungsvorrichtung;
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2 ein
Fließschema,
das ein Verfahren zum Erhalt eines korrigierten Servosteuerungssignals
darstellt;
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3 Kurven,
die ein Servosteuerungssignal und ein korrigiertes Servosteuerungssignal
darstellen;
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4 ein
Fließschema,
das eine bevorzugte Ausführungsform
eines Verfahrens zum Erhalt eines korrigierten Servosteuerungssignals
darstellt;
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5 Kurven
eines Servosteuerungssignals und von Grenzwerten;
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6 ein
Fließschema,
das ein Berechnen einer neuen Grenze darstellt;
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7 Kurven
eines Servosteuerungssignals und von Werten einer unteren Grenze
und einer oberen Grenze.
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Die
in 1 dargestellte Servokreispositionierungsvorrichtung
wird verwendet, um einen Gegenstand 1 im Verhältnis zu
einer vorbestimmten Bahn 2 (dargestellt als eine gepunktete
Linie) zu positionieren. Der Gegenstand 1 kann beispielsweise ein
magnetischer Lese-/Schreibkopf sein, der Daten in einer parallel
zur vorbestimmten Bahn 2 verlaufenden Datenbahn abliest/schreibt.
Der Gegenstand 1 ist unter Verwendung eines starren Stabs 4 starr
mit einem Bahnführungskopf 3 verbunden.
Der Bahnführungskopf 3 umfaßt (nicht dargestellte)
Lesemittel (z.B. Magnetspalte, Längsantriebsmittel),
die es erlauben, entlang einer Servobahn 5 aufgezeichnete (nicht
dargestellte) Servodaten zu lesen. Die Servobahn 5 wird
von einem Datenträger 6 getragen
und verläuft
immer parallel zur vorbestimmten Bahn 2. Dies bedeutet,
daß der
Datenträger 6 im
Verhältnis zur
vorbestimmten Bahn 2 räumlich
fixiert ist. Aus diesem Grunde wäre
es nützlich,
wenn im vorerwähnten
Beispiel des Magnetkopfs die Datenbahn am Datenträger 6 parallel
zur Servobahn 5 verliefe. Ein Seitenpositionierungsmittel 7 erlaubt
es, den Bahnführungskopf 3 in
einer durch einen Doppelpfeil 8 angezeigten Richtung, d.h.
seitlich zur Servobahn 5, zu positionieren. Bei dem Seitenpositionierungsmittel 7 kann
es sich beispielsweise um eine Piezokristallvorrichtung handeln.
Die gelesenen Servodaten werden durch ein Kabel 10 zum
Signalverarbeitungsmittel 9 übertragen. Das Signalverarbeitungsmittel 9 verarbeitet
die gelesenen Daten, um an einer Ausgabe 11 ein Servosteuerungssignal
zu erhalten. Das Servosteuerungssignal kann später verwendet werden, um in
das Seitenpositionierungsmittel 7 eingegeben zu werden.
Das Servosteuerungssignal wird erhalten, nachdem die Servodatenverarbeitungseinrichtung 9 eine
seitliche Position des Bahnführungskopfs 3 im
Verhältnis
zur Servobahn 5 bestimmt hat. Das Servosteuerungssignal
hat einen solchen Wert, daß,
wenn es in das Seitenpositionierungsmittel 7 eingegeben
wurde, der Bahnführungskopf 3 so
positioniert wird, daß er
sich seitlich zentriert auf der Servobahn 5 befindet. Die
Ausgabe 11 ist mit dem Vergleichsmittel 12 verbunden,
in dem ein Merker gesetzt wird. Das mit einer Ausgabe des Vergleichsmittels 12 verbundene
Ausgabemittel 13 erzeugt, abhängig vom Merker, ein bestimmtes
korrigiertes Servosteuerungssignal. Das Servosteuerungssignal oder
das bestimmte korrigierte Servosteuerungssignal wird auf das Seitenpositionierungsmittel 7 übertragen
und in dieses Mittel eingegeben.
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Der
Merker wird durch das Vergleichsmittel als ein Ergebnis eines Vergleichs
eines Werts des Servosteuerungssignals mit einer bestimmten Grenze
gesetzt. Genauer ge sagt: Der Merker wird gesetzt, wenn der Wert
des Servosteuerungssignals die bestimmte Grenze überschreitet. Noch genauer
gesagt: Wenn die bestimmte Grenze eine obere Grenze ist, wird der
Merker gesetzt, wenn der Wert des Servosteuerungssignals größer als
diese obere Grenze ist. Wenn der Wert des Servosteuerungssignals
kleiner als diese obere Grenze ist, d.h. wenn die Grenze nicht überschritten
wird, wird der Merker nicht gesetzt.
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Ein
mit dem Vergleichsmittel verbundenes Aktualisierungsmittel 14 aktualisiert
die bestimmte Grenze dadurch, daß sie als Funktion des Merkers und
des Werts des Servosteuerungssignals eine neue Grenze berechnet
und die bestimmte Grenze dadurch ersetzt.
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Ein
Fließschema
in 2 zeigt, wie entweder ein korrigiertes Servosteuerungssignal
oder ein Servosteuerungssignal erhalten und zur Verwendung in einem
Positionierungsschritt 24 übertragen wird. Servodaten 15 werden
in einem Leseschritt 16 gelesen und anschließend in
einem Verarbeitungsschritt 17 verarbeitet, um ein Servosteuerungssignal 18 zu erhalten.
Eine bestimmte Grenze 19 und das Servosteuerungssignal 18 werden
in einem Vergleichsschritt 20 verglichen, und der Merker 21 wird
gesetzt, wie vorstehend beschrieben. In der Fallbetrachtung 22 wird,
abhängig
von einem Zustand "Merker
gesetzt", wenn der
Zustand "Ja" lautet, ein bestimmtes korrigiertes
Servosteuerungssignal in einem Schritt 23 berechnet und
zum Positionierungsschritt 24 übertragen. Wenn der Zustand "Nein" lautet, wird das Servosteuerungssignal 18 in
einem Schritt 25 zum Positionierungsschritt 24 übertragen.
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In 3,
auf die nunmehr Bezug genommen wird, sind eine Beispielkurve 26 eines
Servosteuerungssignals und eine Beispielkurve 27 einer
bestimmten Grenze dargestellt. Beide Kurven 26 und 27 haben
auf einer Achse A dargestellte Amplituden, die als eine Funktion
der Zeit t variieren. Die bestimmte Grenze ist in diesem Fall eine
obere Grenze. Dies bedeutet, daß,
wenn das Servosteuerungssignal die bestimmte Grenze, wie an den
Schnittstellen 28 und 29, überschreitet, bestimmte korrigierte
Servosteuerungssignale 30 und 31 be rechnet werden und
das Servosteuerungssignal ersetzen, bis das letztere die bestimmte
Grenze, d.h. an den Schnittstellen 32 und 33,
unterschreitet. Die korrigierten Servosteuerungssignale 30 und 31 entsprechen
der bestimmten Grenze, und ihr Wert liegt auf der Kurve 27.
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Ein
Fließschema
in 4 zeigt, wie die korrigierten Servosteuerungssignale 30 und 31 erhalten werden
und das Servosteuerungssignal ersetzen. Das Servosteuerungssignal 266 aus
der Kurve 26 und die bestimmte Grenze 277 aus
der Kurve 27 werden in einem Schritt 34 verglichen,
um festzustellen, ob das Servosteuerungssignal 266 größer als
die bestimmte Grenze 277 ist. Falls dies der Fall ist,
führt ein
Entscheidungsschritt 35 zum Setzen eines Merkers in einem
Schritt 36. In einem entgegengesetzten Fall führt der
Entscheidungsschritt 35 zu einem Schritt 37, in
dem ein Nichtsetzen des Merkers sichergestellt ist. Jeder der Fälle führt zum
Erhalt eines Merkers 38, der in einem Entscheidungsschritt 39 geprüft wird.
Falls der Merker gesetzt ist, wird das korrigierte Servosignal 30 (oder 31)
dem Wert der bestimmten Grenze (Kurve 27) in Schritt 40 gleichgesetzt,
bevor es einem Positionierungsschritt 41 zugeleitet wird.
Falls der Merker nicht gesetzt ist, leitet der Schritt 42 das
Servosteuerungssignal 266 dem Positionierungsschritt 41 zu.
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5 zeigt
eine Kurve 43 eines Servosteuerungssignals und eine Kurve 44 einer
bestimmten Grenze, die beide als eine Funktion der Zeit t variieren.
Die Kurven 43 und 44 tragen dazu bei, eine Funktion
zu verdeutlichen, die verwendet wird, um eine von der bestimmten
Grenze abweichende neue Grenze zu berechnen. Eine gepunktete Kurve 45 verläuft parallel
zur Kurve 44 in einer Distanz Δ.
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In
einem Fließschema
in 6 ist dargestellt, wie die bestimmte Grenze aktualisiert
wird, wobei in einer ersten Fallbetrachtung 455 geprüft wird, ob
ein Fehlermerker gesetzt ist. Der Fehlermerker wird, wie vorstehend
erläutert,
gesetzt, wenn das Servosteuerungssignal die bestimmte Grenze überschreitet.
Wenn der Merker nicht gesetzt ist (Fall 46), wird ein absoluter
Wert |δ|
einer Differenz zwischen der bestimmten Grenze DE und dem Servosteuerungssignal
SCS in Schritt 47 berechnet: |δ| = |DE – SCS|
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In
einer zweiten Fallbetrachtung 48 wird geprüft, ob die
bestimmte Grenze eine obere Grenze ist. Im Bestätigungsfall 49, bei
dem es sich um den in 5 dargestellten Fall handelt,
wird in einer dritten Fallbetrachtung 50 geprüft, ob |δ| kleiner
als die Distanz Δ ist.
Dies würde,
unter Bezugnahme auf 5, bedeuten, daß die Kurve 43 des
Servosteuerungssignals zwischen der gepunkteten Kurve 45 und
der Kurve 44 der bestimmten Grenze enthalten ist.
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Wenn
das der Fall ist (Fall 51), wird die bestimmte Grenze in
Schritt 52 erhöht,
um die neue Grenze 53 zu erhalten. Dies erfolgt beispielsweise zwischen
den Zeitpunkten TA und TAA oder TBB und TB. Im Beispiel der 5 ergibt
sich eine Funktion FI(DE), die zur Berechnung der neuen Grenze NE verwendet
wird, aus: NE = FI(DE) = DE + awobei a positiv
ist, wenn die bestimmte Grenze zu erhöhen ist. Wenn in der dritten
Fallbetrachtung 50 |δ| nicht
kleiner als Δ ist
(Fall 54), wird in einer vierten Fallbetrachtung 55 geprüft, ob |δ| größer als Δ ist. Falls
ja (Fall 56), wird die bestimmte Grenze in einem Schritt 566 gemäß einer
Funktion FD(DE) vermindert, um die neue Grenze zu erhalten: NE = FD(DE) = DE – a (a > 0 )
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Dies
erfolgt beispielsweise zwischen den Zeitpunkten TB und TC. Wenn
die vierte Fallbetrachtung 55 einen Fehler offenbart (Fall 57),
dann entspricht |δ|
der Distanz Δ,
und die neue Grenze NE wird mit der bestimmten Grenze DE gleichgesetzt: NE = DE
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Dies
erfolgt beispielsweise zwischen den Zeitpunkten TC und TD.
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Wenn
die erste Fallbetrachtung 455 offenbart, daß ein Fehlermerker
gesetzt ist (Fall 58), wird in einer fünften Fallbetrachtung 59 geprüft, ob die
bestimmte Grenze eine obere Grenze ist. In einem Bestätigungsfall 60 wird
die be stimmte Grenze in Schritt 61 durch Berechnen der
neuen Grenze NE mit der Funktion NE = FI(DE) erhöht. Dies erfolgt beispielsweise
zwischen den Zeitpunkten TAA und TBB, wo das Servosteuerungssignal
die bestimmte Grenze überschreitet.
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Ein
anderes Beispiel für
ein Servosteuerungssignal ergibt sich aus einer Kurve 61 in 7. Eine
Kurve 62, die eine bestimmte obere Grenze repräsentiert,
entwickelt sich in einer ähnlichen
Weise wie für 5 beschrieben
und gemäß dem Fließschema
in 6. Eine weitere Kurve 63 repräsentiert eine
bestimmte untere Grenze, die als eine Funktion der Zeit t variiert.
Das Fließschema
in 6 zeigt, wie eine neue untere Grenze, die von
der bestimmten unteren Grenze abweicht, berechnet werden kann.
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Wenn
die erste Fallbetrachtung 455 offenbart, daß der Fehlermerker
nicht gesetzt ist (Fall 46), dann wird |δ| in 47 als
|δ| = |DM – SCS| berechnet, wobei
DM der Wert der bestimmten unteren Grenze ist.
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In
der zweiten Fallbetrachtung 48 ist das Ergebnis negativ,
da die bestimmte Grenze eine untere Grenze ist, und die Verzweigung 64 führt zu einer sechsten
Fallbetrachtung 65, in der geprüft wird, ob |δ| kleiner
als Δ ist.
Im Bestätigungsfall 66 wird
die bestimmte untere Grenze in 67 gemäß der Funktion FD(DM) vermindert,
um eine neue Grenze (untere Grenze) NM zu erhalten: NM
= FD(DM) = DM – a
(a < 0)
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Wenn
die sechste Fallbetrachtung 65 einen Fehler offenbart (Fall 68),
wird in einer siebten Fallbetrachtung 69 geprüft, ob |δ| größer als Δ ist. Im
Bestätigungsfall
(Fall 70) wird die bestimmte untere Grenze in 71 gemäß der Funktion
FI(DM) erhöht,
um die neue Grenze (untere Grenze) NM zu erhalten: NM
= FI(DM) = DM + a (a > 0)
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Wenn
die siebte Fallbetrachtung 69 einen Fehler offenbart (Fall 72),
dann entspricht 6 der Distanz Δ,
und die neue Grenze (untere Grenze) NM wird der bestimmten unteren
Grenze DM gleichgesetzt: NM = DM
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Wenn
sich nunmehr wieder in der ersten Fallbetrachtung 455 eine
Bestätigung
ergibt (Fall 58), d.h. wenn das Servosteuerungssignal die
bestimmte untere Grenze überschreitet,
z.B. den Höchstwert 73 in 7,
dann ergibt die fünfte
Fallbetrachtung 59 einen Fehler (Fall 74), weil
die bestimmte Grenze eine untere Grenze ist, und die bestimmte untere
Grenze wird in einem Schritt 75 mit der Funktion NM = FD(DM)
vermindert.
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Das
in 7 gezeigte Beispiel macht deutlich, wie die Dynamik
des Servosteuerungssignals berücksichtigt
wird. Die Kurven 62 und 63 sind an das dynamische
Verhalten der Servosteuerungssignalkurve 61 angepaßt, d.h.
auf der linken Seite des Diagramms, wo relativ bedeutsame Variationen
des Servosteuerungssignals auftreten, liegen die Kurven 62 und 63 weit
auseinander. Die Kurven 62 und 63 entwickeln sich
hin zu einer zueinander näher
gelegenen Position auf der rechten Seite der 7, wo Variationen
des Servosteuerungssignals für
die bestimmte Grenze (untere Grenze und/oder obere Grenze) relativ
unbedeutend werden.
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Die
Aktualisierung, wie im Fließschema
der 6 dargestellt, kann in einer Vorrichtung, beispielsweise
in der in 1 gezeigten Vorrichtung, realisiert
werden. Zu diesem Zweck umfassen die Aktualisierungsmittel 14 (nicht
dargestellte) erste Additionsmittel, die das Erhöhen und Vermindern der bestimmten.
Grenze durchführen,
wie in den Schritten 52, 566, 67 und 71 des
Fließschemas.
Die Aktualisierungsmittel umfassen weiterhin (nicht dargestellte) zweite
Additionsmittel, die es ermöglichen,
|δ| zu berechnen,
wie für
den Schritt 47 beschrieben, und mindestens (nicht dargestellte)
weitere Vergleichsmittel, um z.B. die Fallbetrachtung 48 durchzuführen.