JP2568670B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は非線型な制御装置に関するものである。

従来の技術 近年、半導体やデジタル信号処理技術の進歩に伴って
制御装置もデジタル化される場合が多く、デジタル化に
よって容易に非線的な制御が実現できるようになってき
た。以下図面を参照しながら、上述した非線的な制御装
置の簡単な従来例について説明する。

第３図は従来の非線的な制御装置の構成を示すブロッ
ク図、第４図は第３図の制御装置の動作を示す波形図で
ある。第３図において、27はこの制御装置の駆動対象、
21は駆動対象27の変位と目標位置との誤差を検出して誤
差信号を出力する誤差検出装置、22は誤差信号を所定の
基準値と比較して誤差信号が基準値を越えた時に駆動対
象27を駆動すると判断して制御信号を出力する比較装
置、23は比較装置22の基準値入力端子、24は比較装置22
の誤差信号入力端子、25は比較装置22の制御信号出力端
子、26は比較装置22が駆動対象27を駆動すると判断して
制御信号を出力した時のみに駆動対象27を所定の値で駆
動する駆動装置である。以上のように構成された従来の
制御装置について、以下その動作について説明する。

第４図において、（Ａ）はこの制御装置に入力される
目標位置を示す波形、（Ｂ）は駆動値が小さすぎた場合
（駆動値＝V1）の誤差信号波形、（Ｃ）はその時の駆動
信号波形、（Ｄ）は駆動値が大きすぎた場合（駆動値＝
V2）の誤差信号波形、（Ｅ）はその時の駆動信号波形を
表し、図中のref1は所定の基準値を表し、一点鎖線は波
形の平均値を表している。ここでこの制御系の極性は正
の駆動信号を加えた時に誤差信号が第４図（Ａ），
（Ｂ），（Ｄ）の負方向（図の下方向）に動くものとす
る。（以下実施例においてもすべて同じ極性とする） この構成は、予め所定の基準値ref1を設定しておい
て、誤差信号が基準値ref1を越えた時のみに所定の駆動
信号を駆動対象に加えるという、一種の簡単な非線型制
御装置である。今、この制御装置の目標位置が第４図
（Ａ）に示すように、細かい変動成分を含みながらその
平均値が上昇しているものとし、制御系はこの目標位置
の平均値（図の一点鎖線）に追従させるものとする（細
かい変動成分には追従させない）。ここで、基準値ref1
を誤差信号中の細かい変動成分の振幅とほぼ等しい値に
設定すれば、誤差信号が基準値を越えた時（変動成分の
ピーク付近）に駆動信号が出力されるので、誤差信号は
基準値をわずかに越えた所までしか増加できず、理想的
には誤差信号の平均値をほぼ０に抑える事ができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような従来の構成では、駆動手段
や駆動対象の電気的あるいは機械的特性のバラツキによ
って、設定した駆動値が必ずしも最適値である保証がな
いという問題点を有していた。

例えば、第４図（Ｂ），（Ｃ）のように駆動値が小さ
すぎる（V1）場合は、駆動対象が動かないで誤差信号が
増加する一方になる。これは例えば、摩擦が大きくて駆
動対象が全く動かない場合などが考えられる。また第４
図（Ｄ），（Ｅ）のように駆動値が大きすぎる（V2）場
合は、急激に駆動対象を動かしてしまい、第４図（Ｄ）
のように駆動した直後に誤差信号に段差ができてしま
い、制御特性に悪影響を与えることになる。

本発明は上記問題点を解決するもので、駆動手段や駆
動対象等の電気的あるいは機械的特性のバラツキによら
ず、常に最適な値で駆動する制御装置を提供する事を目
的とする。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の制御装置は、ある
基準値と誤差信号とを入力として駆動対象を駆動するか
どうかを判断する駆動条件判断手段と、前記誤差信号を
入力として所定の時間内での誤差信号の最大値を検出し
て出力する最大値検出手段と、前記基準値と前記最大値
とを入力として駆動対象を駆動する値を決定する駆動値
決定手段と、前記駆動条件判断手段の出力と前記駆動値
決定手段の出力とを入力として駆動対象を駆動する駆動
手段とを備え、前記駆動手段は前記駆動条件判断手段に
よって駆動すると判断された場合のみ前記駆動値決定手
段によって決定された値で駆動対象を駆動するものであ
る。

作用 本発明は上記した構成により、駆動値決定手段で基準
値と所定の時間内の最大値とを比較し、その比較結果に
基づいて駆動値を増減あるいは切り替えることによって
常に最適な駆動値で駆動対象を駆動するものである。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本実施例の制御装置でCDプレーヤのトラッキ
ング及びトラバースサーボ装置の構成を示すブロック
図、第２図は本実施例の動作を示す波形図である。第１
図において、１はコンパクトディスク（以下ディスクと
いう）、２はコンパクトディスク１を回転させる回転装
置、３はディスク１に書き込まれた情報信号及びトラッ
キング誤差情報を読み出す光ピックアップ、４は光ピッ
クアップ３をディスク径方向に移動させてトラックに追
従させるトラッキングアクチュエータ、５は駆動対象で
光ピックアップ３の平均位置の移動に伴ってトラッキン
グアクチュエータ４をディスク径方向に移動させるトラ
バースアクチュエータ、６は光ピックアップ３の出力か
らトラッキング誤差信号を検出するトラッキング誤差検
出装置、７はトラッキングサーボをかけるためのトラッ
キング制御装置（一般的にループフィルタを用いる手法
が知られている）、８はトラッキングアクチュエータ４
を駆動するトラッキング駆動装置、９はトラッキング制
御装置７の出力からトラバース誤差信号を検出する誤差
検出手段、10はトラバース誤差信号を入力として所定時
間（＝Ｔ）内でのトラバース誤差信号の最大値を検出し
て出力する最大値検出手段、11はトラバース誤差信号と
所定の基準値（＝ref2）とを入力として駆動対象５（ト
ラバースアクチュエータ）を駆動するかどうか判断する
駆動条件判断手段、12は基準値ref2と最大値検出手段10
の出力とを入力として駆動対象を駆動する値を決定する
駆動値決定手段、13は駆動条件判断手段11の出力と駆動
値決定手段12の出力とを入力として、駆動条件判断手段
11によって駆動すると判断された場合に駆動値決定手段
12によって決定された値で駆動対象５を駆動する駆動手
段である。

以上のように構成されたトラッキング及びトラバース
サーボ装置について、以下第１図及び第２図を用いて説
明する。第２図は本実施例の動作を示すための波形図
で、（Ａ）はトラバース誤差信号、（Ｂ）はその時のト
ラバース駆動信号を示しており、これが駆動値となる。
点線は基準値ref2である。

第１図において、駆動条件判断手段11は、トラバース
誤差信号が基準値ref2と等しいあるいは基準値ref2より
大きい場合に駆動すると判断し、トラバース誤差信号が
基準値ref2より小さい場合に駆動しないと判断する。

駆動値決定手段12は、所定時間Ｔ内のトラバース誤差
信号の最大値を基準値ref2と比較し、その比較結果によ
ってＴ周期で駆動値を更新する。ここで、比較し更新す
る方法は次のように行う。即ち、前記最大値が基準値re
f2より大きい場合は駆動値を一定値ａだけ増加させ、前
記最大値が基準値ref2より小さい場合は駆動値を一定値
ａだけ減少させ、前記最大値が基準値ref2と等しい場合
は駆動値をそのままの値に保存する。この処理を周期Ｔ
毎に行う。

今、このCDプレーヤがディスクの内周から外周に向け
て再生していると、光ピックアップもディスクのトラッ
クに追従しながらその平均位置がディスクの内周から外
周へ移動するので、誤差検出手段９の出力であるトラバ
ース誤差信号は第２図（Ａ）のようにディスクの偏心成
分を含みながら、その平均値が正方向（図の上方向）へ
増加していく。ここでトラバースサーボの本来の目的
は、光ピックアップの平均位置をトラッキングアクチュ
エータの機械的中心に保持する事なので、消費電力の観
点からも、この偏心成分にトラバースサーボを追従させ
る事は好ましくなく、トラバースサーボはトラバース誤
差信号の平均値に追従させる。また、基準値ref2は、第
２図（Ａ）の中のトラバース誤差信号の偏心成分の振幅
にほぼ等しくなるように設定されているものとする。

このようにすると通常サーボ時には、偏心成分のピー
ク付近でトラバース誤差信号が基準値ref2を越えて駆動
パルスが出力される。ここで第２図の区間Ａでは駆動値
が大きすぎるために、一つの駆動パルスによって急激に
トラバースアクチュエータを動かしている。このことは
駆動パルスを加えた直後にトラバース誤差信号に段差が
生じていることでわかる。この状態では、トラバースア
クチュエータ上に固定されているトラッキングアクチュ
エータがトラバースアクチュエータの動きに振られて、
トラッキングサーボのプレイアビリティが悪化する。

この区間Ａでは周期Ｔ内のトラバース誤差信号の最大
値は基準値ref2より小さい場合が多いので、駆動値決定
手段12によって駆動値は周期Ｔ毎に一定値ａずつ減少し
ていく。

次に区間Ｂになると、駆動値が小さくなりすぎたため
にトラバースアクチュエータの動きが少なく（あるいは
動かない）、トラバース誤差信号が基準値を越えて増加
していく。この状態では平均的なトラバース誤差信号が
増大するので、トラッキングアクチュエータ上での光ピ
ックアップの平均位置が偏り、トラッキングサーボのプ
レイアビリティが悪化する。

この区間では周期Ｔ内のトラバース誤差信号の最大値
は基準値ref2より大きい場合が多いので、駆動値決定手
段12によって駆動値は周期Ｔ毎に一定値ａずつ増加して
いく。

そして区間Ｃになると、駆動値がちょうど最適な値に
なっているので、トラバース誤差信号は基準値ref2を越
えず、その平均値はほぼ０となる。この区間では周期Ｔ
内のトラバース誤差信号の最大値はほぼ基準値ref2と等
しい場合が多いので、駆動値決定手段12によって駆動値
は同じ値に保たれる。このように駆動値が大きすぎる場
合や小さすぎる場合でもその事を自動的に検出し、最適
な駆動値に収束させていく。

以上のように本実施例によれば、トラバース誤差信号
を入力として所定時間Ｔ内でのトラバース誤差信号の最
大値を検出して出力する最大値検出手段と、トラバース
誤差信号と所定の基準値ref2とを入力として、駆動対象
（トラバースアクチュエータ）を駆動するかどうか判断
する駆動条件判断手段と、基準値ref2と最大値検出手段
の出力とを入力として駆動対象を駆動する値を決定する
駆動値決定手段と、駆動条件判断手段の出力と駆動値決
定手段の出力とを入力として駆動条件判断手段によって
駆動すると判断された場合に駆動値決定手段によって決
定された値で駆動対象（トラバースアクチュエータ）を
駆動する駆動手段とを備えることによって常に最適な駆
動値でトラバースアクチュエータを駆動し、トラバース
駆動手段やトラバースアクチュエータの電気的あるいは
機械的特性のバラツキによらず、常にプレイアビリティ
に優れたサーボ系を実現する事ができる。

尚、本実施例における駆動条件判断手段11ではトラバ
ース誤差信号が基準値ref2と等しいあるいは基準値ref2
より大きい場合に駆動すると判断し、トラバース誤差信
号が基準値ref2より小さい場合に駆動しないと判断した
が、この他にも様々な方法が考えられ、いかなる判断方
法を用いても良い。また、これらの制御装置はアナログ
あるいはデジタル回路でハードウェアで実現することも
できるし、マイコンやDSPを用いてソフトウェアで実現
することもできる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、誤差信号を入力として
所定の時間内での誤差信号の最大値を検出して出力する
最大値検出手段と、誤差信号と所定の基準値とを入力と
して駆動対象を駆動するかどうか判断する駆動条件判断
手段と、基準値と最大値検出手段の出力とを入力として
駆動対象を駆動する値を決定する駆動値決定手段と、駆
動条件判断手段の出力と駆動値決定手段の出力とを入力
として、駆動条件判断手段によって駆動すると判断され
た場合に駆動値決定手段によって決定された値で駆動対
象を駆動する駆動手段とを備えることによって、常に最
適な駆動値で駆動対象を駆動し、駆動手段や駆動対象の
電気的あるいは機械的特性のバラツキによらず、常に優
れた制御特性を実現する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるCDプレーヤのトラッ
キング及びトラバースサーボ装置の構成を示すブロック
図、第２図は第１図の構成における動作を示す波形図、
第３図は従来の簡単な非線型制御装置の構成を示すブロ
ック図、第４図は第３図の制御装置の動作を示す波形図
である。 ９…誤差検出手段、10…最大値検出手段、11…駆動条件
判断手段、12…駆動値決定手段、13…駆動手段。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動対象の制御量の目標値からの誤差を検
   出して誤差信号を出力する誤差検出手段と、ある基準値
   と前記誤差信号とを入力し、前記駆動対象を駆動するか
   どうかを判断する駆動条件判断手段と、前記誤差信号を
   入力し、所定の時間内での前記誤差信号の最大値を検出
   して出力する最大値検出手段と、前記基準値と前記最大
   値とを入力し、前記駆動対象を駆動する値を決定する駆
   動値決定手段と、前記駆動条件判断手段の出力と前記駆
   動値決定手段の出力とを入力として駆動対象を駆動する
   駆動手段とを備え、前記駆動手段は前記駆動条件判断手
   段によって駆動すると判断された場合に前記駆動値決定
   手段によって決定された値で駆動対象を駆動する事を特
   徴とする制御装置。
2. 【請求項２】駆動値決定手段は所定の時間内での誤差信
   号の最大値が基準値より大きい場合に駆動値を増加さ
   せ、前記最大値が前記基準値より小さい場合に駆動値を
   減少させ、前記最大値が前記基準値と等しい場合には駆
   動値を変化させない事を特徴とする請求項１記載の制御
   装置。
3. 【請求項３】駆動値決定手段は所定の時間内での誤差信
   号の最大値を基準値と比較し、比較結果に基づいて駆動
   値を段階的に切り換えることを特徴とする請求項１記載
   の制御装置。