JP2713959B2 - 速度制御装置 - Google Patents

速度制御装置

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JP2713959B2 JP63057757A JP5775788A JP2713959B2 JP 2713959 B2 JP2713959 B2 JP 2713959B2 JP 63057757 A JP63057757 A JP 63057757A JP 5775788 A JP5775788 A JP 5775788A JP 2713959 B2 JP2713959 B2 JP 2713959B2
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転駆動系における速度制御装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
従来より回転駆動系の制御装置においては種々の方式
が提案されているが、一般に回転駆動系における速度制
御装置においては、速度指令値にもとづいてモータを駆
動し、同時にモータ速度を検出して、速度指令値との差
の成分をフイードバツクして速度制御を行うものである
が、さらに速度指令値と速度との誤差を0とするため、
前記差による比例項とその差を時間積分した積分項を含
む制御情報をフイードバツクして前記モータの速度を一
定に保つべく制御するように構成されているものが多
い。
たとえば静止画像をビデオフロツピーと称する磁気デ
イスク上に記録し、またはこれより再生するスチルビデ
オ装置等において、ビデオフロツピーを定速回転するモ
ータにおいても上述のフイードバツクサーボ系を用いた
速度制御装置が用いられている。
そしてこのようなスチルビデオ装置では、磁気ヘツド
を磁気デイスクの記録面に対して上下且つ半径方向に移
動自在に配し、記録または再生を行う際には、磁気デイ
スクを定速回転し、磁気ヘツドを磁気デイスクの記録面
に当接して同心円状に記録または再生を行う。また磁気
ヘツドを半径方向に移動することによって記録トラツク
を選択するような構成となっているものである。
〔発明の解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述のスチルビデオ装置等において
は、磁気ヘツドが磁気デイスクに対して当接してアクセ
スしているときと、磁気デイスクより離間しているとき
とでは磁気デイスクを定速回転するためのモータにかか
る負荷が大幅に変動する。したがって磁気デイスク回転
用モータには上述したような磁気デイスク回転制御系に
よって常に一定回転となるように制御されているもので
あっても、デイスクの定常回転状態において、ヘツドが
ロードされると、モータの負荷が変動して速度に変動を
生じ、この負荷の変動に対して応答する特別の制御系を
持っていないため、負荷変動の際の速度の変動が大きく
なり、再び定常速度にもどるのに長時間を要するという
欠点があった。またヘツドがデイスクの内周側に当接し
たときと外周側に当接したときとではモータ負荷が異な
るため、常に同一の負荷状態においてデイスクを回転す
るのは不可能であり、その有効な速度制御手段が望まれ
ていた。
〔問題点を解決するための手段〕
本願は、上述した問題点を解決することを目的として
なされたもので、本願における請求項(1)に記載の発
明によれば、モータと、前記モータを、速度目標値とモ
ータ速度との偏差の情報に応じた比例項と、前記偏差の
情報を時間積分した積分項とを含むフィードバック制御
系によって速度制御を行う速度制御手段と、前記モータ
が所定の負荷状態において定常状態となったときの前記
積分項の値を記憶した記憶手段と、前記モータの回転状
態が、実質的に前記所定の負荷状態となったとき、前記
記憶手段に記憶されている前記積分項の値を読み出し
て、前記速度制御手段へと供給し、前記モータを速度制
御する制御手段とを備えた速度制御装置を特徴とする。
また本願における請求項(2)に記載の発明によれば、
前記モータの定常負荷状態は複数個存在し、前記記憶手
段はその各負荷状態に応じた定常状態における前記フィ
ードバック制御系の積分項の値を記憶し、前記制御手段
は前記各定常負荷状態に応じた積分項を用いて前記モー
タの速度制御を行うように構成した速度制御装置を特徴
とする。
また本願における請求項(3)に記載の発明によれ
ば、回転するディスク上にヘッドを当接し、同心円状ま
たは螺旋状に記録または再生を行うディスク装置であっ
て、前記ディスクを、速度目標値と回転速度との差の情
報に応じた比例項と、前記差の情報を時間積分した積分
項とを含むフィードバック制御系によって速度制御する
速度制御手段と、回転する前記ディスク上に前記ヘッド
をロードした状態で定常回転となっている状態における
積分項の値を記憶した記憶手段と、前記ヘッドのロード
時、前記記憶手段に記憶されている前記積分項の値を用
いて前記速度制御手段の特性を補正する補正手段とを備
えた速度制御装置を特徴とする。
また本願における請求項(4)に記載の発明によれ
ば、回転するディスク上にヘッドを当接し、同心円状ま
たは螺旋状に記録または再生を行うディスク装置であっ
て、前記ディスクを速度目標値と回転速度との差の情報
に応じた比例項と、前記差の情報を時間積分した積分項
とを含むフィードバック制御系によって速度制御する速
度制御手段と、回転する前記ディスク上に前記ヘッドを
ロードした状態で定常回転となっている状態における積
分項の値を前記ヘッドの複数のロード位置ごとに記憶し
た記憶手段と、前記ヘッドのロード時、そのロード位置
に対応する前記記憶手段に記憶されている積分項の値を
用いて前記速度制御手段の特性を補正する補正手段とを
備えた速度制御装置を特徴とする。
〔実施例〕
以下本発明における速度制御装置を各図を参照しなが
らスチルビデオ装置に適用した場合について説明する。
第2図はスチルビデオシステムのブロツク図である。
同図において、1は磁気デイスク、2は磁気デイスクを
所定の速度で回転するデイスク回転用モータ、3はモー
タ2を駆動するドライバ、4はモータ2の回転状態に応
じたパルスを発生するFGパルス発生器、5はパルス発生
器4より出力されたFGパルスをカウントして回転速度情
報を後述するシステムコントロール回路7へと供給する
カウンタ、6は後述するシステムコントロール回路7よ
り出力された制御情報をアナログ信号に変換してドライ
バ3へと供給するD/A変換回路、7は上述の各回路を統
括して制御し、デイスク1を定速回転させるべくモータ
2を制御するシステムコントロール回路である。
また8は磁気デイスク1上に記録または再生を行うた
めの磁気ヘツド、9は磁気ヘツドを磁気デイスク1の記
録面に対して当接、離間させるヘツドロード機構、10は
磁気ヘツド8を磁気デイスク1の半径方向へと所定のス
テツプで移動し、デイスク1上に同心円状に形成された
複数の記録トラツクへと位置せしめるためのヘツド送り
機構で、これらのヘツド制御手段もシステムコントロー
ル回路7の指令によって動作制御されるように構成され
ている。
一方11はカメラ部13より供給された撮影画像に応じた
画像信号に所定の処理を施して磁気デイスク1上に記録
するのに適した形にして磁気ヘツド8へと供給する記録
信号処理系と、磁気デイスク1上に記録されている信号
を磁気ヘツド8によって再生した再生撮影信号に所定の
処理を施して再生出力端子VOまたはビユーフアインダ12
へと供給する信号処理回路で、この信号処理回路11も前
述のシステムコントロール回路7の指令にもとづいて動
作されるものである。
また同図中、14は使用者が各種の操作を行うためのス
イツチ類を配した操作部、15は各動作モード及び制御情
報を表示するための表示部、16は積分Knを始めとして各
種情報の記憶、読み出しを行うメモリである。
ここでモータ2の速度制御系について説明する。FGパ
ルス発生器4,カウンタ5によって検出されたモータ2の
回転状態検出信号はシステムコントロール回路7へと供
給され、予めシステムコントロール回路7に設定されて
いる所定のプログラムにしたがって速度指令値と演算さ
れ、その演算結果にもとづく制御情報が出力される。こ
の制御情報はD/A変換回路6によってアナログ信号電圧
に変換され、ドライバ3を介してデイスク回転用モータ
2へと供給される。これによってデイスク回転用のモー
タの速度フイードバツク制御系が構成されることにな
る。
そしてこのフイードバツク制御系の式は、 Y :制御操作値 N :速 度 Nc :速度指令値(制御目標値) G1,G2 :定 数 Kn,Kn-1:積分項 のように表わすことができる。
すなわちモータ2は回転開始とともに速度指令値との
偏差にもとづいて回転駆動され、モータの起動時には前
記偏差が大きいため比例項G1(N−Nc)が大きく作用
し、積分項の影響は小さい。そしてモータの回転速度が
速度指令値に近づくと比例項は0に近づき、積分項の作
用が大きくなり、定常状態では比例項は0、積分項はあ
る一定の値となる。
ところが磁気デイスク1が定常回転となっている状態
において、磁気ヘツド8がヘツドロード機構9によって
磁気デイスク1上に当接する如くロードされると、磁気
ヘツド8の当接によってモータ2の負荷が大きくなり、
速度変動を生じる。このとき通常のモータ起動と同じ速
度制御を行うと、再び比例項G(N−Nc)が徐々に小さ
く、積分項Knが徐々に大きくなって定常状態となるので
応答が遅く、定常回転にもどるのに時間を要する。
これに対して本発明は、磁気デイスクが定常回転とな
っている状態でヘツドロード、あるいはヘツドの移動が
行われ、負荷状態が変化した場合には、変動後の負荷が
定常状態であったときの積分項の値を上記式に用いて
速度制御を行うことにより、速かにデイスクを定常回転
状態へと復帰させることができる。
次に本発明における速度制御装置の動作(システムコ
ントロール回路7の動作)について第1図に示すフロー
チヤートを用いて説明する。
step1において装置内に磁気デイスクが装填されたこ
とが検知されるとstep2へと進んでモータを駆動してデ
イスクを回転し、step3でモータが定常回転となったこ
とが検知されるとstep4に進んで磁気デイスク上の各記
録トラツクの使用状況等を識別するイニシヤライズ動作
が行われる。イニシヤライズ動作は、ヘツド移動機構に
よりヘツド8をデイスク1の最内周のトラツクより外周
側へと順次移動して空きトラツクをサーチし、次に記録
を行うトラツク上にヘツド8を移動するものである。
尚、イニシヤライズを行っている間は第3図(a)に示
す表示部のエレメント15a、15bが点滅し、使用者にイニ
シヤライズ中であることを認識させることができる。ま
た第3図(b)はエレメント15a、15bを点灯させ、磁気
デイスクがない場合を示し、第3図(c)は磁気デイス
クがある場合で、同図の場合は次に記録が行われるトラ
ツクが第12トラツクであることを示している。
step5においてイニシヤライズの終了が確認される
と、step6へと移行して前述したモータ2の速度制御式
のイニシヤライズ終了直前における積分項Knの値をメ
モリ16に記憶する。尚、メモリ16はシステムコントロー
ル回路7内部の領域に設けてもよい。積分項Knの記憶が
行われると、step7へと移行して記録または再生等の操
作によるモータ2のスタート指令の有無が判別され、モ
ータスタートの指令が出力された場合にはstep8に進ん
でモータ2の駆動を開始し、前記式にもとづいて速度
制御する。そしてstep9でモータが定常回転となったこ
とが検出されると、step10においてヘツド8が磁気デイ
スク1上のトラツクに対して記録,再生の可能なヘツド
ロード状態となったか否かが調べられる。ここでヘツド
8が磁気デイスク1上へとロードされていた場合にはst
ep11に進んでモータ2の速度制御式の積分項がメモリ
16に記憶されている積分項Knの値にすでに変更されてい
るか否かが識別され、速度制御式の積分項Knが変更さ
れていなければstep12に移行して速度制御式の積分項
Knをメモリ16に記憶されている値に変更する。続いてst
ep13に移り、所定の記録,再生等が終了し、モータスト
ツプ信号が出力されているか否かが調べられ、モータス
トツプ信号が出ていればstep14においてこのときのモー
タ制御状態(モータの停止直前の定常状態)における積
分項Knをメモリ16に記憶する。これによってメモリ16に
以前に記憶されていた値はクリアされ内容が今回の値に
更新される。そしてモータ2が停止され、step7へと戻
って次のモータスタートに備える。そして次にモータ2
が回転を開始した際には更新されてメモリ16に記憶され
た積分項Knを用いて速度制御を行うことができる。
尚、上述フローチヤートにおいて、step10でヘツドが
ロード状態でなかった場合及びstep11で積分項Knがすで
に変更済であった場合には、step13へとジヤンプしてモ
ータストツプ信号が出力された場合にはstep14で停止直
前の定常回転状態における積分項を記憶してstep7に戻
る。
またstep13でモータストツプ指令が出ていない場合に
は、そのままデイスク1が定常回転され続けているの
で、積分項を新たに記憶することなくstep8へと戻り、
続いてstep9を経てstep10へと進みヘツドロードされた
場合には、step11に進み、すでに積分項Knが変更済であ
るので、新たに積分項を変更することなく再びstep13へ
と移行して上述の動作を繰り返す。
以上のように、デイスク1が回転されヘツドアクセス
が行われるたびにその最も最近ヘツドアクセスを行った
ときの定常回転時における積分項が更新されて記憶され
る。そしてスチルビデオ装置では1回の記録(ヘツドロ
ード、アクセス)が終了すると次の記録トラツクとヘツ
ドが進められるため、常に次にヘツドロードされてモー
タの回転負荷が変動した際に、最も最近の定常状態すな
わち実質的にヘツドロード位置における負荷状態で定常
回転しているときのフイードバツク系の積分項Knを供給
して最適速度制御状態となし、速やかに安定状態に復帰
させるものである。
すなわち本発明によるとヘツドロードするたびにその
ときの定常回転時の式の積分項Knを更新し、次の動作
時におけるモータ速度制御時にはその負荷状態に応じた
定常回転状態へと速やかに制御することができる。
尚、上述の実施例においては、モータを回転してデイ
スクを駆動するたびにヘツドアクセスの状態にかかわら
ず停止直前の定常回転状態における積分項の値を記憶す
るアルゴリズムとしたが、イニシヤライズ時に全トラツ
クをヘツド8でサーチすることを利用し、各トラツクご
との定常回転状態における速度制御式の積分項Knをメ
モリ16内に記憶しておき、以後ヘツドアクセスの際、そ
のヘツド8をロードしたトラツクに対応する積分項を用
いて速度制御を行うこともできる。
この場合の動作を第4図、第5図のフローチヤートを
用いて説明する。
まずstep20でデイスクが装填されると、システムコン
トロール回路7によってstep21でモータ2が駆動され
る。step22でモータ2が定常回転となると、step23でイ
ニシヤライズ動作が開始される。イニシヤライズ動作が
開始されるとシステムコントロール回路7はヘツド送り
機構10を動作してヘツド8を最内周トラツク(スチルビ
デオ装置では第50トラツク)へと移動してヘツドロード
機構9によってデイスク1に当接したロード状態とな
す。続いてstep25においてヘツドロード状態においてモ
ータ2が定常回転となると、step26に進みメモリ16のM
番地にそのときの速度制御式の積分項Knを記憶し、st
ep27でメモリMの番地を1つシフトし、ヘツドをアクセ
スするトラツク番地を1つ外周側すなわちトラツク番地
の小さくなる方へとシフトする。そしてstep28で1〜50
トラツクまでイニシヤライズが終了して0トラツクにヘ
ツドが到達したか否かが判断され、0トラツクに達して
いないときはまだイニシヤライズが終了しておらず、st
ep24へと戻って次のトラツクへとヘツド8を移動し、そ
のときの定常状態における積分項Knの値をメモリ16へと
記憶する。以後、ヘツド位置が第0トラツクとなるまで
上述の動作を繰り返し、ヘツド8が第50トラツク〜第1
トラツクを移動し、各トラツクにおける積分項Knがメモ
リ16に記憶されると、上述のstep24〜step28のループを
抜け出してstep29へと移行し、ヘツドを次に記録すべき
空トラツクへと移動してイニシヤライズ動作を終了す
る。
これによってメモリ16内には、全トラツクにおけるヘ
ツドロード状態における定常回転時の積分項の値を記憶
したテーブルが作成されたことになる。
次に記録または再生動作を行うべく磁気デイスク1を
回転し、デイスク1上のトラツクへとヘツド8をロード
した場合には、第5図のフローチヤートに示すように、
step30でシステムコントロール回路7よりモータ2のス
タート命令が出されると、step31でヘツドの位置するト
ラツクNo.に対応する積分項Knを記憶されているメモリ
番地Mを調べ、続いてstep32でモータを駆動し、続いて
step33でヘツドロードし、step31で調べたメモリ番地の
積分項Knの値をstep34で速度制御式の積分項Knにセツ
トし、モータをフイードバツク制御する。そしてstep35
でモータが定常回転となった後、step36でヘツド8によ
りデイスク1上の所定のトラツクに対して記録または再
生等を行い、終了後step30に戻って、次の指令を待機す
る。
すなわち、ヘツドがデイスク1上のどのトラツクにア
クセスされてもそのトラツク番地からそのトラツクにヘ
ツドロードした状態における定常回転時の積分項をただ
ちに速度フイードバツク制御系に設定できるので、ヘツ
ドのロード位置にかかわらず、デイスクの回転の立上り
が特性が大幅に改善され、アルゴリズムも簡略化するこ
とができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明における速度制御装置によ
れば、速度目標値とモータの速度との偏差の情報に応じ
た比例項と前記偏差を時間積分した積分項を含むフイー
ドバツク制御系によってモータの速度制御を行う速度制
御装置にあって、そのモータの負荷状態に応じて最適制
御の可能な積分項を予め記憶し、次の動作においてはそ
の最適な積分項を速度フイードバツク制御系に提供する
ことができるように構成したので、モータの負荷の変動
にかかわらず、常にその負荷状態における定常回転状態
を速かに得ることができ、モータの立ち上り特性が向上
するだけでなく負荷によって変わることがなく、安定
性、信頼性とも向上する。またスチルビデオ装置に限る
ことなく多くの用途に適用可能な速度制御装置を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における速度制御装置の動作を説明する
ためのフローチヤート、 第2図は本発明における速度制御装置をスチルビデオ装
置に適用したブロツク図、 第3図は表示部のイニシヤライズ時の表示を説明するた
めの図、 第4図,第5図は本発明の他の実施例を説明するための
フローチヤートである。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータと、 前記モータを、速度目標値とモータ速度との偏差の情報
    に応じた比例項と、前記偏差の情報を時間積分した積分
    項とを含むフィードバック制御系によって速度制御を行
    う速度制御手段と、 前記モータが所定の負荷状態において定常状態となった
    ときの前記積分項の値を記憶した記憶手段と、 前記モータの回転状態が、実質的に前記所定の負荷状態
    となったとき、前記記憶手段に記憶されている前記積分
    項の値を読み出して、前記速度制御手段へと供給し、前
    記モータを速度制御する制御手段とを備えたことを特徴
    とする速度制御装置。
  2. 【請求項2】請求項(1)において、 前記モータの定常負荷状態は複数個存在し、前記記憶手
    段はその各負荷状態に応じた定常状態における前記フィ
    ードバック制御系の積分項の値を記憶し、前記制御手段
    は前記各定常負荷状態に応じた積分項を用いて前記モー
    タの速度制御を行うように構成したことを特徴とする速
    度制御装置。
  3. 【請求項3】回転するディスク上にヘッドを当接し、同
    心円状または螺旋状に記録または再生を行うディスク装
    置であって、 前記ディスクを、速度目標値と回転速度との差の情報に
    応じた比例項と、前記差の情報を時間積分した積分項と
    を含むフィードバック制御系によって速度制御する速度
    制御手段と、 回転する前記ディスク上に前記ヘッドをロードした状態
    で定常回転となっている状態における積分項の値を記憶
    した記憶手段と、 前記ヘッドのロード時、前記記憶手段に記憶されている
    前記積分項の値を用いて前記速度制御手段の特性を補正
    する補正手段と、 を備えたことを特徴とする速度制御装置。
  4. 【請求項4】回転するディスク上にヘッドを当接し、同
    心円状または螺旋状に記録または再生を行うディスク装
    置であって、 前記ディスクを速度目標値と回転速度との差の情報に応
    じた比例項と、前記差の情報を時間積分した積分項とを
    含むフィードバック制御系によって速度制御する速度制
    御手段と、 回転する前記ディスク上に前記ヘッドをロードした状態
    で定常回転となっている状態における積分項の値を前記
    ヘッドの複数のロード位置ごとに記憶した記憶手段と、 前記ヘッドのロード時、そのロード位置に対応する前記
    記憶手段に記憶されている積分項の値を用いて前記速度
    制御手段の特性を補正する補正手段と、 を備えたことを特徴とする速度制御装置。
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