JP2737669B2 - 自動演奏ピアノの鍵盤駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、打鍵速度を制御する
ことができる自動演奏ピアノの鍵盤駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、近年にあっては、記録し
た演奏情報（あるいは外部から供給される演奏情報）に
応じて自動演奏する自動演奏ピアノが各種実用化されて
いる。図１１は、この種の自動演奏ピアノの打弦構造を
示す側面図である。この図に示すように、打弦機構は、
鍵１１の動きをハンマ１３に伝達する打弦機構１２と、
ハンマ１３によって打弦される弦１４と、弦１４の振動
を抑制するためのダンパ１５等を備える。

【０００３】鍵１１は、バランスピン１８を中心に揺動
自在に取り付けられており、鍵１１が押鍵されるか、あ
るいはソレノイド１７からプランジャ１７ａが突出して
鍵１１を回動させると、この動作が打弦機構１２を介し
てハンマ１３およびダンパ１５に伝達される。これによ
り、ダンパ１５が弦１４から離れると共に、ハンマ１３
が図面左方向へ回動して打弦が行われる。

【０００４】また、１６はマイクロコンピュータ等から
構成されるコントローラである。このコントローラ１６
から出力される駆動信号Ｄｄに応じてソレノイド１７が
駆動され、そのプランジャ１７ａが突出して鍵１１に打
鍵動作を与える。

【０００５】コントローラ１６は、図１２に示す波形発
生器２２およびドライバ２３を有している。波形発生器
２２は、予め内部メモリに記憶された演奏情報（あるい
は外部から供給される演奏情報）に応じた打鍵動作に対
応する駆動パターンＤＰを生成する。この駆動パターン
ＤＰは、例えば、押鍵タイミングやタッチ情報等を勘案
した階段状の波形信号２４である。ドライバ２３は、波
形発生器２２から出力される駆動パターンＤＰに対応し
た駆動信号Ｄｓを発生する。そして、このドライバ２３
から出力される駆動信号Ｄｓに従ってソレノイド１７が
駆動（励磁）されることによって鍵１１に打鍵動作が与
えられ、この打鍵動作が打弦機構１２に伝達される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の鍵盤駆動装置は、図１２に示したように、発生した
駆動パターンに応じてソレノイド１７を一意的に駆動す
るフィード・フォワード制御態様であることに起因して
次のような欠点が存在する。 演奏中にソレノイド１７が発熱して加熱状態になる
と、励磁コイルの抵抗分が増加することによってソレノ
イド１７自体の推力が低下し、これに伴って打弦力が落
ちて発音音量が弱くなってしまう。 駆動パターン発生に際して、各鍵に対応する打弦機構
のばらつきや経年変化を考慮していないため、特に、弱
音を発音させようとする時、その鍵に対応する打弦機構
に機械的ロスが大きいと、「音抜け」が生じ易くなる。 各鍵に対応する打弦機構のばらつきを解消するために
は、各鍵毎に補正調整を行わなければならない上、その
補正調整結果を記憶する大容量の内部メモリが必要にな
ったり、前述した波形発生器２１の構成が複雑化する
等、結果的にコストアップを招致する。

【０００７】つまり、以上を要約すれば、従来の鍵盤駆
動装置では、打鍵機構を含む駆動系全体をフィードフォ
ワード制御することから、上述した種々の問題点が存在
しており、これら問題点に対処する構成とすると、駆動
系が複雑化する上、安定した打鍵動作が容易に得られな
いという問題がある。

【０００８】ところで、フィードフォワード制御に加え
て、これを補償するためのフィードバックループを設け
た制御を行う装置が知られている。図１３は、この種の
制御装置の構成を示すブロック図である。なお、この制
御装置（特開平３−２２９２９９号公報の第１９図）
は、ピアノのペダルを駆動する装置であるが、制御原理
は鍵の駆動にも全く同様に適用できるものである。

【０００９】さて、図１３に示す装置においては、ま
ず、フロッピーディスクＦＤから正規化されている正規
化位置データＸｉを読み出す。この正規化位置データ
は、ペダルの位置（演奏情報に対応したペダルの操作
量）を示すものであり、１６段階のデータとなってい
る。次に、１６段階の正規化位置データを補間処理によ
り１２８段階の正規化位置データＸｉに変換し、さら
に、逆正規化変換テーブルを用いて、ピアノの固有特性
に合致した位置データＸｉに変換する。

【００１０】逆正規化変換テーブルを介して出力される
位置データｘｉは、位置−ＰＷＭ変換テーブルにより、
ＰＷＭ制御を行うための制御コードＰＷＭｓに変換され
る。また、位置データｘｉは、１回微分されて速度デー
タｘ´ｉとなり、さらに、係数Ｋ１が乗じられて制御コ
ードＰＷＭ１となる。同様にして、位置データｘｉは、
２回微分されて加速度データｘ´´となり、この加速度
データｘ´´に係数Ｋ２が乗じられて制御コードＰＷＭ
２となる。

【００１１】一方、ペダルを駆動するソレノイドのプラ
ンジャの位置がセンサによって検出され、これがＡ／Ｄ
変換器を介して位置信号ｘとしてフィードバックされ
る。この位置信号ｘと位置データｘｉとの偏差に係数Ｋ
３が乗算されて制御コードＰＷＭ３に、位置信号ｘの１
回微分値ｘ´と速度データｘ´ｉとの偏差に係数Ｋ４が
乗算されて制御コードＰＷＭ４に、また、位置信号ｘの
２回微分値ｘ´´と加速度データｘ´´ｉとの偏差に係
数Ｋ５が乗算されて制御コードＰＷＭ５になる。

【００１２】以上の構成においては、制御コードＰＷＭ
ｓ、ＰＷＭ１、ＰＷＭ２によって、それぞれ位置、速
度、加速度についてのフィードフォワード制御がなさ
れ、さらに、制御コードＰＷＭ３、ＰＷＭ４、ＰＷＭ５
によって、それぞれ位置、速度、および加速度につい
て、フィードバックによる補償がなされる。

【００１３】ここで、図１３に示す制御回路の伝達関数
について説明する。まず、図１３に示す制御回路は、図
１４に示す制御ブロック図に置き換えられる。この図１
４におけるＭは、ペダルの物理モデルの伝達関数であ
る。そして、制御ブロック図の各部を順次まとめていく
と、図１５、図１６、図１７……図２０となり、最終的
には図２１に示す伝達関数が得られる。

【００１４】しかしながら、上述した従来装置において
は、以下のような欠点があった。 制御系の構成が複雑なことから制御すべきパラメータ
が多く、このために最適化が難しい。しかも、各パラメ
ータを独立して制御することができず、調整が難しいと
いう欠点がある。例えば、図２１に示す伝達関数におけ
る分母のＳ項の係数は、ダンピング係数と呼ばれ、系の
安定を司る重要な要素であるが、これを調整すべく速度
フィードバックの係数Ｋ４を変更すると、フィードフォ
ワードの項（分子のＳ項）の係数も変わってしまう。こ
のように、あるパラメータを所望の値に調整しようとす
ると、他のパラメータが変化してしまい、その調整が極
めて困難である。 フィードフォワード制御系の要素が支配的で、フィー
ドバックが補助的に用いられる構成であるため、制御対
象の特性が既知であることが前提となる。したがって、
ペダル駆動機構の機械的特性変化に対する追従性が低
い。 この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、パラ
メータ等の最適化が容易で、しかも安定した打鍵動作を
得ることができる自動演奏ピアノの鍵盤駆動装置を提供
することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明によれば、鍵に対して演奏情報に応じ
た打鍵動作を与える自動演奏ピアノの鍵盤駆動装置にお
いて、前記打鍵動作に基づく鍵速度を検出する速度検出
手段と、前記演奏情報に対応する打鍵速度と前記鍵速度
とを比較して誤差信号を生成する誤差信号生成手段と、
鍵加速度を検出する加速度検出手段と、前記誤差信号に
第１のゲインを乗算した値と前記鍵加速度に第２のゲイ
ンを乗算した値とを比較して、前記打鍵動作の速度を制
御する制御手段とを具備することを特徴としている。ま
た、請求項２に記載の発明にあっては、前記鍵が前記打
鍵動作に伴って所定位置に達した場合に、前記誤差信号
生成手段および前記制御手段を停止させ、当該鍵を一定
力で保持する保持力発生手段を具備することを特徴とし
ている。また、請求項３に記載の発明にあっては、請求
項１または２記載の自動演奏ピアノの鍵盤駆動装置にお
いて、前記誤差信号の低域のゲインを増大させる低域ブ
ースト手段を具備することを特徴としている。

【００１６】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、打鍵速度と鍵
速度とを比較して打鍵動作の速度偏差が誤差信号として
誤差信号生成手段により制御される。また、制御手段に
よって打鍵動作の速度が制御される。この際、系の伝達
関数における減衰率を、第２のゲインを変えることによ
って個別に調整できる。したがって、第１のゲイン（す
なわち、速度フィードバックゲイン）をある程度大きく
しても、系を安定させることができる。また、請求項２
に記載の発明によれば、鍵が駆動されて所定位置に達し
た場合には、保持力発生手段による制御に切り替えられ
るので、制御手段の発振を防止することができる。ま
た、請求項３に記載の発明によれば、位相遅れが小さい
範囲において、誤差信号のゲインがブーストされるの
で、定常速度偏差を効率よく低減することができる。

【００１７】

【実施例】

Ａ：実施例における鍵盤のモデル化 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。始めに、この実施例においては、鍵をモデル化して
取り扱っているので、このモデル化について説明する。
図２は、鍵を力学的にモデル化した際の概念図であり、
図に示すｘ軸が鍵の駆動方向（押鍵方向）を示す。ま
た、ｆ（ｔ）は推力であり、鍵を駆動するソレノイドの
力である。Ｍ_S、Ｍ_Dは、各々鍵の静的重量および慣性質
量であり、μは粘性抵抗である。ここで、ｘ（ｔ）を鍵
の変位、その微分値であるｘ´（ｔ）を鍵の速度とし、
重力加速度をｇとすると、図２に示すように、鍵にはｘ
軸方向に推力ｆ（ｔ）が働き、その反対方向にＭ_S・ｇ
およびμ・ｘ´（ｔ）が働くことになる。この状態にお
いて運動方程式を立てると、

【００１８】

【数１】 となり、これをラプラス変換して次式を得る。

【００１９】

【数２】 ここで、初期値としてｘ（０⁺）＝０、ｘ´（０⁺）＝０
とおくと、

【００２０】

【数３】 となる。そこで、Ｆ（ｓ）−Ｍ_S・ｇを入力として、Ｘ
（ｓ）を出力とすると、その伝達関数は、

【００２１】

【数４】 となる。この場合のブロック図を図３に示す。この図に
示すブロック図は、鍵自体の伝達関数を示す。この伝達
関数は、入力が力、出力が位置となっている。しかしな
がら、本実施例においては、鍵の速度を速度センサによ
り検出し、これにより得られる速度信号をフィードバッ
クするようにしている。したがって、速度センサの出力
信号までを含んでモデル化すると、数４について微分要
素のｓを乗じれば良く、次式に示すようになる。

【００２２】

【数５】 この数５を見れば、系は、一次遅れであることが判る。
また、図４（イ）は、サーボゲインをＫｖとした場合の
速度フィードバックの制御ブロック図であり、この場合
の伝達関数は同図（ロ）に示すようになる。以上のよう
に系が一次遅れの場合は、理論通りであれば、いかなる
周波数帯域においても、位相の回転が９０°を超えるこ
とはなく、系は常に安定となる。このような条件の下で
は、フィードバックゲインＫｖを無限大にすることがで
き、定常速度偏差を０とすることが可能となる。

【００２３】しかし、実際には、機械的要素以外にも遅
れ要素が種々存在し、例えば、ソレノイドコイルの遅れ
要素を加味するならば、図５（イ）に示すような制御ブ
ロックになる。この図において、ブロックＢ１は、ソレ
ノイドの伝達関数を示し、ブロックＢ２は速度フィード
バックを行った場合の伝達関数（数５と同じ）を示して
いる。ここで、ブロックＢ１におけるＬはソレノイドの
インダクタンス分、Ｒは直流抵抗分を示している。さ
て、図５に示すブロックＢ１、Ｂ２の各伝達関数を合成
すると、同図（ロ）に示すようになり、これを整理する
と同図（ハ）に示す伝達関数となる。

【００２４】このように、ソレノイドコイルの遅れ要素
を考慮すると、伝達関数は２次遅れとなる。したがっ
て、位相は１８０°まで回転することがあり、系が発振
する可能性が高い。一般に、実際の鍵盤等の制御対象
は、多次の遅れ要素になっており、鍵の物理モデルだけ
から得られる理論に基づいて、単純に一次遅れ系として
扱うことは妥当でない。しかし、多次の遅れ要素におけ
る膨大なパラメータを全て扱うと制御が複雑化し現実的
でないため、この発明においては、パラメータの中から
支配的なものを抽出し、実際の鍵盤に近似したモデル化
を行う。例えば、ソレノイドのインダクタンス分や回路
の伝達遅延時間などは重要なパラメータであるため、こ
の実施例においては、これらを考慮に入れてモデル化を
行う。すなわち、次の伝達関数を用いてモデル化する。

【００２５】

【数６】 ここで、数６と図２に示す物理モデルとの対応関係は、

【００２６】

【数７】 となっている。したがって、固有角周波数ω_nと減衰率
ξは次のように表される。

【００２７】

【数８】 さて、数８から明らかなように、ξの項について考える
ならば、粘性抵抗μや慣性重量Ｍ_Dが複雑に入り込んで
おり、ソレノイドコイルの直流抵抗分Ｒやインダクタン
ス分Ｌの遅れ要素が無視できない。以上機械系だけを考
慮した一次遅れ系でモデル化すると、これらの遅延要素
の影響により、系の安定性を得るのは難しくなることが
判る。

【００２８】そこで、系の安定性を司る減衰率ξを良好
にコントロールするため、この発明においては、２次遅
れの系としてモデル化を行い、さらに、加速度フィード
バックを用いるようにしている。なお、加速度フィード
バックの機能については、後に詳述する。

【００２９】Ｂ：実施例の構成 次に、この実施例の具体的構成について説明する。図１
は同実施例による鍵盤駆動装置の構成を示す制御ブロッ
ク図である。なお、この実施例における機械的構成は、
図１１に示す装置とほぼ同様であるので、以下において
は図１１を参照して説明する。図１において、１はコン
トローラ１６（図１１参照）から供給される速度制御デ
ータＤｓに応じた速度目標値信号Ｄｔを発生する速度目
標値発生器である。速度制御データＤｓは、外部からコ
ントローラ１６に供給される演奏情報（例えば、ＭＩＤ
Ｉ信号中のタッチ情報）に応じた打弦速度を表す情報で
ある。したがって、この速度目標値発生器１は、所望の
打弦速度を得る打鍵動作の速度（押鍵速度）を出力す
る。２は速度目標値信号Ｄｔを平滑化（積分）して出力
する平滑化手段であり、次式で示される伝達関数を備え
るローパスフィルタによって構成される。

【００３０】

【数９】 この平滑化手段２は、離散的なディジタル信号である速
度目標値信号Ｄｔを連続的に変化させて制御系の不安定
な挙動を回避するものである。図６に示す通り、ステッ
プ状に変化する離散的な速度目標値信号Ｄｔをローパス
フィルタリングを施すことによって、「実際の目標値」
を生成する。なお、平滑化手段２には、ローパスフィル
タリングの他、移動平均の算出を用いてもよく、また、
補間器を用いても良い。要は、その出力が目標値として
使用されるので、波形の歪みを最小限に抑える必要があ
り、群遅延がなるべく一定となる手段を使用すればよ
い。

【００３１】３は平滑化手段２の出力からフィードバッ
ク速度信号Ｆｖ（後述する）を減算し、定常偏差を表す
速度誤差信号ＥＲを発生する加算器である。４は位相補
償器であり、加算器３から出力される速度誤差信号ＥＲ
の低周波成分のゲインを増幅して次段へ出力する。この
位相補償器４の伝達関数は次式で示され、直流から周波
数ωd/Ａdまでの低周波領域のゲインが［Ａd］となり、
周波数ωd/Ａdから周波数ωdまでは−６ｄＢ／ｏｃｔの
減衰率でゲインが低下する。

【００３２】

【数１０】 この位相補償器４は、例えば、系のゲインの周波数特性
が、図７に示すＣ１であった場合に、その低域部分のゲ
インを上げて特性をＣ２とする機能を有する。すなわ
ち、系のゲインの低域部分をブーストする。これは、系
が２次以上の遅れを持つ場合は、高域における位相遅れ
が１８０°前後、あるいはそれ以上になるので、系のフ
ィードバックゲインが大きいと発振してしまうが、低域
においては位相があまり回っていないので、ある程度ゲ
インを上げても発振の心配がないからである。このよう
に、低域においてゲインを上げておくと、加算器３にお
いて得られる定常速度偏差分（後述するように、速度フ
ィードバックの定常偏差）が低減される。

【００３３】次に、５は位相補償器４の出力にゲインＫ
ｖを乗算する乗算器である。６は加算器であり、乗算器
５の出力からフィードバック加速度信号Ｆａを減算して
出力する。７はコントローラ１６から供給される切り替
え制御信号Ｄ_swに応じてオンオフ動作する切り替えスイ
ッチである。この実施例におけるコントローラ１６は、
鍵があがき最下点に到達したこと検出するようにしてお
り、最下点に達したことが検出されると、切り替え制御
信号Ｄ_swを出力するとともに、保持力信号Ｄ_{co ns t}を出
力する。コントローラ１６における最下点検出は、以下
のようにして行われる。

【００３４】まず、この実施例においては、鍵１１の速
度を検出する速度センサ２０が図１１に示すように鍵１
１の下方に設けられている。この速度センサ２０は、鍵
１１の下面に取り付けられたシャッタ２０ａの通過時刻
を所定の４点で検出し、これらの通過時刻から鍵１１の
速度を検出するようになっている。また、鍵が最終の検
出点を通過すると、あがき最下点に達するように設定さ
れている。そこで、コントローラ１６は、シャッタ２０
ａが速度センサ２０の最終検出点を通過したときに、鍵
があがき最下点に達したと判断する。また、コントロー
ラ１６は、速度センサ２０が検出した鍵速度から鍵１１
があがき最下点に達するまでの時間を求め、その時間が
経過したときに、最下点に達したと判断する。

【００３５】この場合、速度センサ２０から得られる鍵
１１の位置情報または最下点に達するまでの時間情報の
いずれかにおいて最下点検出がなされれば、切り替え制
御信号Ｄ_swおよび保持力信号Ｄ_constが出力されるよう
になっている（すなわち、論理和によって動作するよう
に構成されている）。なお、速度センサ２０に代えて、
ハンマ１３（図１１参照）の速度を検出するハンマ速度
センサを設け、これによって得られるハンマ速度から鍵
１１があがき最下点に達するまでの時間を求めるように
してもよい。また、２１は速度信号Ｆｖを得るための速
度センサであり、ソレノイド１７のプランジャ１７ａの
移動速度に応じた信号を出力する。

【００３６】次に、８は保持力発生器である。保持力発
生器８は、コントローラ１６から供給される保持力信号
Ｄ_constに対応した一定保持力を表すレベル信号Ｓｃを
発生する。９は加算器であり、上述した加算器６の出力
あるいは上記レベル信号ＳＣにを後段へ出力する。

【００３７】１０は加算器であり、鍵の静止質量に相当
する力Ｍｓ・ｇを加算してオフセットさせる。ＭＤは鍵
１１を物理モデル化したものであり、図３に示すブロッ
ク図にＳを乗じたものに対応している。この場合のモデ
ル化はソレノイド１７を含んでいる。したがって、その
伝達関数は、前述のように２次遅れ系であり、数６に示
すとおりになっている。また、物理モデルＭＤからは鍵
１１の速度信号が出力されるようになっている。これ
は、前述したように、速度センサ２１の検出信号であ
る。

【００３８】そして、速度センサ２１から出力される速
度信号は、前述したフィードバック速度信号Ｆｖとして
加算器３に帰還される。これにより、速度フィードバッ
クループが構成される。一方、速度信号は微分器１２に
入力される。微分器１２は、速度信号を微分して加速度
信号に変換して次段へ出力する。１３はこの加速度信号
に加速度ゲインＫａを乗算し、これを前述したフィード
バック加速度信号Ｆａとして加算器６に帰還させて加速
度フィードバックループを構成する。

【００３９】Ｃ：実施例の動作 次に、上述した各フィードバックループの機能、および
鍵が最下点（あがき最下点）に達した場合の制御につい
て説明する。 加速度フィードバック まず、図１に示す回路から加速度フィードバックループ
を抽出すると、図８（イ）に示すブロック図になる。そ
して、加速度フィードバックループの伝達特性を計算す
ると、同図（ロ）に示すようになり、これを整理すると
同図（ハ）に示すようになる。すなわち、加速度フィー
ドバックループは、次式で示される伝達特性を有してい
る。

【００４０】

【数１１】 この伝達関数と力学モデル１１ｂの伝達関数（数６）と
を比較すると、減衰率ξが（ξ＋Ｋ・Ｋａ・ωn／２）
に変化しており、他の項は何等変化していないことが判
る。減衰率ξは、ダンピング係数とも呼ばれ、系の安定
性を司どる変数である。そして、このフィードバックル
ープの減衰率（ξ＋Ｋ・Ｋａ・ωn／２）は、乗算器１
３のゲインＫａを調整することにより、任意に設定でき
ることができる。すなわち、この実施例においては、系
の安定性を加速度フィードバックのゲイン調整によって
確保することができる。

【００４１】速度フィードバックループ 一方、速度フィードバックループによれば、加算器３に
おける偏差を０とするように制御がなされるから、鍵の
駆動速度を所望の値にすることができる。ここで、ゲイ
ンＫｖを大きな値にすれば、極めて応答の早い制御を行
うことができ、また、定常偏差を少なくすることもでき
るが、前述のように鍵の物理モデルは２次あるいは多次
の遅れとして扱うべきであるため、ゲインＫｖの値には
限界がある。

【００４２】しかしながら、前述の加速度フィードバッ
クループにおいて減衰率の調整ができるため、これを系
が十分に安定するような値に設定すれば、フィードバッ
クゲインＫｖをかなり大きくとることができる。しか
も、上記構成によれば、位相補償器４において位相遅れ
の少ない低域のゲインが大きくなっているから、直流分
の多い定常偏差誤差については大きなフィードバックゲ
インとすることができる。すなわち、定常偏差誤差を僅
少にした速度フィードバック制御を行うことができる。
ところで、図９は、加速度フィードバックループに速度
フィードバックループを加えた場合の制御ブロック図で
あり、図１に示す回路から両フィードバックループを抽
出したものである。これら２つのフィードバックループ
の総合的な伝達関数Ｇ（ｓ）は、次式に示すように演算
される。

【００４３】

【数１２】 この式と数６とを比較すると、ω_n ²が（１＋ＫＫｖ）ω
_n ²に変化していることが判る。すなわち、速度フィード
バックのゲインＫｖを調整することによって、見かけ上
の固有角周波数ω_nが変動することが判る。この角周波
数ωｎは、共振周波数に極めて近い値であるから、フィ
ードバックループのゲイン調整によって、系全体の見か
け上の共振周波数を調整できることになる。

【００４４】あがき最下点における制御 ところで、鍵１１の一端が鍵盤アクチュエータ９により
押上げられと、他端があがき最下端に達してフェルトに
当接する。この際、これがバネとして機能し、鍵の力学
モデル１１ｂが発振状態に陥り易くなることがある。例
えば、鍵１１を１ｍ／ｓで速度制御しても、あがき最下
点にぶつかるといきなり速度０になる。このとき速度フ
ィードバックは機能しており、しかも、位相補償器４に
よって低域のゲインが高くなっているため、ソレノイド
１７に供給される電流が急激に上昇してしまう。このよ
うに、鍵１１が最下点に衝突した直後においては、速度
フィードバックが発振してしまい、大きな電流がソレノ
イド１７に供給されるという問題が生じる。

【００４５】そこで、このような場合にあっては、図１
０に示す制御シーケンスに基づき打鍵動作を制御する。
すなわち、鍵１１があがき最下端に達した時点で、切り
替えスイッチ７をオフ動作させる切り替え制御信号Ｄ_sw
を発生し、サーボ系（速度フィードバックループおよび
加速度フィードバックループ）を一時的に解除すると共
に、保持力発生器８から供給されるレベル信号Ｓｃに従
って鍵盤アクチュエータ９に一定保持力を発生させる。
これにより、鍵が一定力で保持されるため、発振を回避
することが可能になる。

【００４６】このように、上述した実施例においては、
鍵の速度を検出する速度フィードバック制御に基づいて
速度の定常偏差がゼロとなるように制御しつつ、しか
も、加速度フィードバックによって系の安定性（減衰率
ξ）を制御することができるから、簡易な構成で安定し
た打鍵動作を実現することができる。この結果、前述し
た〜項に示す種々の弊害を解消することができる。
すなわち、演奏中のソレノイド１７の発熱状態の変化
や、打弦機構の経年変化はフィードバックによって相殺
することができ、しかも、各鍵に対応する打弦機構のば
らつきについても、フィードバック制御におけるゲイン
調整等によって解消することができる。

【００４７】Ｄ：変形例 （１）上記実施例においては、鍵１１があがき最下端に
達してフェルトに当接した時点でサーボ系を切り、鍵１
１を一定力で保持する制御シーケンスを示したが、これ
に替えて、鍵１１があがき最下端に到達した時に速度ゲ
インＫｖおよび加速度ゲインＫａを低下させておき、こ
の状態で鍵１１を一定力で保持するシーケンスにしても
良い。また、一定力保持に切り換えるタイミングは、鍵
があがき最下端に達したときに限らず、その直前、ある
いは鍵軌道上の任意の位置に達したタイミングでもよ
い。この設定位置に達したか否かは、鍵の位置をリアル
タイムに検出するセンサを設けるか、あるいは、鍵の特
定位置における速度から上記所定位置に達する時刻を求
め、これに基づいて切り換えを行っても良い。 （２）上述した実施例においては、鍵１１の速度信号を
微分して加速度を検出したが、加速度を直接検出する加
速度センサを別途設けるように構成してもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、前記演奏情報に対応する打鍵速度と鍵速度とを比較
して誤差信号を生成する誤差信号生成手段と、前記誤差
信号に第１のゲインを乗算した値と前記鍵加速度に第２
のゲインを乗算した値とを比較して、前記打鍵動作の速
度を制御する制御手段とを具備したので、フィードバッ
クによる簡易な構成で、安定した打鍵動作を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による一実施例の構成を示す制御ブ
ロック図である。

【図２】 同実施例における鍵の力学モデルを説明する
ための図である。

【図３】 図２に示す力学モデルの伝達関数を示すブロ
ック図である。

【図４】 図３に示す伝達関数ブロックに速度フィード
バックを施した場合の伝達関数を示すブロック図であ
る。

【図５】 同実施例におけるソレノイドコイルの遅れ要
素を加味した場合の伝達関数を示す制御ブロック図であ
る。

【図６】 同実施例における平滑化手段２を説明するた
めの図である。

【図７】 同実施例における位相補償器４を説明するた
めの図である。

【図８】 同実施例における加速度フィードバックルー
プの伝達関数を説明するためのブロック図である。

【図９】 同実施例における速度フィードバックと加速
度フィードバックの双方を合わせた場合の伝達関数を示
すブロック図である。

【図１０】 同実施例における制御シーケンスの一例を
示す波形図である。

【図１１】 一般的な鍵駆動機構を説明するための図で
ある。

【図１２】 ソレノイド駆動電流の生成過程を説明する
ための図である。

【図１３】 従来装置の他の構成例を示すブロック図で
ある。

【図１４】 従来装置の伝達関数を説明するための制御
ブロック図である。

【図１５】 従来装置の伝達関数を説明するための制御
ブロック図である。

【図１６】 従来装置の伝達関数を説明するための制御
ブロック図である。

【図１７】 従来装置の伝達関数を説明するための制御
ブロック図である。

【図１８】 従来装置の伝達関数を説明するための制御
ブロック図である。

【図１９】 従来装置の伝達関数を説明するための制御
ブロック図である。

【図２０】 従来装置の伝達関数を説明するための制御
ブロック図である。

【図２１】 従来装置の伝達関数を説明するための制御
ブロック図である。

【符号の説明】

１…速度目標値発生器（誤差信号生成手段）、３…加算
器（誤差信号生成手段）、４…位相補償器（低域ブース
ト手段）、５…乗算器（制御手段）、６…加算器（制御
手段）、７…切り替えスイッチ（保持力発生手段）、８
…保持力値発生器（保持力発生手段）、１０…加算器
（制御手段）、１２…加速度センサ（加速度検出手
段）、１３…乗算器（制御手段）。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鍵に対して演奏情報に応じた打鍵動作を
   与える自動演奏ピアノの鍵盤駆動装置において、 前記打鍵動作に基づく鍵速度を検出する速度検出手段
   と、 前記演奏情報に対応する打鍵速度と前記鍵速度とを比較
   して誤差信号を生成する誤差信号生成手段と、 鍵加速度を検出する加速度検出手段と、 前記誤差信号に第１のゲインを乗算した値と前記鍵加速
   度に第２のゲインを乗算した値とを比較して、前記打鍵
   動作の速度を制御する制御手段と を具備することを特徴
   とする自動演奏ピアノの鍵盤駆動装置。
2. 【請求項２】 前記鍵が前記打鍵動作に伴って所定位置
   に達した場合に、前記誤差信号生成手段および前記制御
   手段を停止させ、当該鍵を一定力で保持する保持力発生
   手段を具備することを特徴とする請求項１記載の自動演
   奏ピアノの鍵盤駆動装置。
3. 【請求項３】 前記誤差信号の低域のゲインを増大させ
   る低域ブースト手段を具備することを特徴とする請求項
   １または２記載の自動演奏ピアノの鍵盤駆動装置。