JP2815155B2

JP2815155B2 - テープ移送装置の制御装置

Info

Publication number: JP2815155B2
Application number: JP63235162A
Authority: JP
Inventors: 富士雄田島; 孝男寺山; 謙治土岐
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH0283845A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、リールからリールへテープ（例えば磁気テ
ープ）を直接移送する装置に係り、特にテープを高速で
高精度に搬送するのに好適なテープ移送装置の制御に関
する。

［従来の技術］従来のテープ移送装置は、特開昭62−252561号に記載
のように、磁気テープを加速する期間におけるテープ張
力誤差を測定し、それを使って決定しかつ保持した補正
値でリール駆動モータ電流指令値の補正を行ってテープ
張力を所定値に制御する方式となっていた。

［発明が解決しようとする課題］上記従来技術は、リール、リール駆動モータ、そのた
めの電力アンプ、張力センサ、テープ等の機構部諸要素
の特性のばらつきに対して考慮がなされていないため、
これらのばらつきにより、誤ったモータ電流指令値を与
えるという問題があった。

本発明の目的は、リール駆動系の特性のばらつきを補
償するよう適切なモータ駆動指令の補正を行い、安定し
たテープ移送を行うことのできるようにすることであ
る。

［課題を解決するための手段］上記目的は、テープの加減速期間の終り又はそれより
少し前の時点において、夫々のリール駆動系の各モータ
電流とリール変位（又はリール速度）とを検出し、該モ
ータ電流を使ってリール駆動系規範モデルにより演算し
た規範リール変位（又は規範リール速度）を求め、上記
リール変位（又はリール速度）と規範リール変位（又は
規範リール速度）とを比較して得られるリール変位誤差
（又はリール速度誤差）を求め、該リール変位誤差（又
はリール速度誤差）が許容値を越えた場合にリール変位
誤差（又はリール速度誤差）を許容値内にするように次
回のテープ移送時に用いる両リール駆動用モータへの電
流指令の補正を行うことで達成される。

［作用］２つのリール駆動系の特性誤差、特に加減速時の過渡
状態での特性のばらつきが安定なテープ走行を実現する
上でのネックとなるが、本発明では、テープの速度を変
更する加減速期間において、この期間における夫々のモ
ータに流れるモータ電流とリール変位（又はリール速
度）とを検出し、該モータ電流を使ってリール駆動系規
範モデルにより演算した規範リール変位（又は規範リー
ル速度）を求め、上記リール変位（又はリール速度）と
規範リール変位（又は規範リール速度）とを比較してリ
ール変位誤差（又はリール速度誤差）を求める。このリ
ール変位誤差（又はリール速度誤差）が許容値を越えた
場合にリール変位誤差（又はリール速度誤差）を許容値
内にするように次回のテープ移送時に用いる両リール駆
動用モータへの電流指令を補正することによって、安定
なテープ走行を実現することができる。

［実施例］以下、本発明を具体的実施例に基づき詳細に説明す
る。

第１図は、本発明のテープ移送装置の一実施例を示す
ブロック構成図である。本装置は、真空カラムなどのテ
ープバッファを持たず、ディジタルコントローラ10が後
記のように決定するモータ駆動信号によるリール4,5駆
動用のモータ6,7を回転させ、磁気テープ１が、一方の
リールから送り出されて、所定速度で磁気ヘッド２を通
り、他方のリールに巻き取られるようにするものであ
る。

リールモータ6,7はそれぞれ、電流増幅器からなる電
力アンプ14,15により駆動される。電力アンプ14,15の入
力はDA変換器11,12の出力である。DA変換器11,12は、デ
イジタルコントローラ10から出力ポート19を経て、ディ
ジタル信号を受け取り、これをアナログ信号に変換して
電力アンプ14,15に出力する。かくてディジタルコント
ローラ10は前記モータ6,7を制御し、磁気ヘッド２は磁
気テープ１に対するデータの読出しと書込みを行う。

モータ6,7には適当なエンコーダ8,9が取付けられてい
て、夫々１回転ごとにＮ個のパルスを発生し、その信号
n₁,n₂をディジタルコントローラ10の入力ポート20に送
る。モータ6,7のモータ電流はA/D変換器13に送られ、ア
ナログ信号をディジタル信号に変換され、その出力I₁,I
₂がディジタルコントローラ10の入力ポート20に送られ
る。

ディジタルコントローラ10内には入力ポート20が設け
られており、外部から送られる信号I₁,I₂,n₁,n₂を受け
て演算器16に送る。演算器16は、ディジタルコントロー
ラ10全体をコントロールする機能を有しており、リール
モータ6,7を駆動して、リール4,5を回転させ、磁気ヘッ
ド２を通過する時の磁気テープ１のテープ速度と張力を
所定の目標値に制御するためのモータ駆動指令を決定す
る。

演算器16は、前記モータ駆動指令を決定するために必
要な制御パラメータを、入力ポート20から送られる入力
データと、予めROM（Read Only Memory）18内に記憶さ
れているモータ定数など機構定数を使用して演算する。
そして、その出力である各制御パラメータを、適当な時
間タイミングでRAM（Random Access Memory）17に送
り、制御パラメータの更新を行う。

次に、第１図に示した装置の動作を第２図を用いて説
明する。第２図は、ディジタルコントローラ10における
動作を示す動作フロー図である。

まず、第２図におけるステップF10の処理がされる。
これは、モータ電流指令を決めるのに必要な機構定数を
RAM17にROM18から設定するステップである。続いて、ス
テップF20に進み、ここで演算器16はリール４、リール
５に巻かれたテープの半径r₁,r₂及びモータ6,7の全イナ
ーシャJ₁,J₂（モータ自身、リール4,5、それに巻かれた
テープその他等、モータにかかる全イナーシャ）を演算
し記憶する。この半径r₁,r₂の演算は、どのようなアル
ゴリズムによって求めても良いが、ここでは次のように
して求めている。テープ張力が一定の条件のもとで巻取
リール４が１回転する間に巻取ったテープ長さは、供給
リール５が繰り出したテープ長さに等しいので下式
（１）が成立する。また、各リールに巻かれたテープ長
さの和は一定であり下式（２）が成立する。

π（r₁ ²−r₀ ²）＋π（r₂ ²−r₀ ²）＝C₀ …（２）ここに、r₁:リール４に巻かれたテープ半径 r₂:リール５に巻かれたテープ半径 n₂:リール４が１回転する間にエンコーダ９か
ら出力するパルス数 N:エンコーダ８の１回転あたりのパルス数 r₀:各リールのテープを巻かれていないときの
半径 C₀:定数２つの式（１），（２）を解くと、各半径r₁,r₂は下式
（３），（４）のごとく、カウント値n₂を変数として決
定することができる。

演算器16は、上記式（３），（４）の演算によって各
リールにおける半径r₁,r₂を演算する。この演算は入力
ポート20を介して入力されるエンコーダ8,9のパルスを
使って新しいカウント値n₂が決定される毎に行われる。
この演算に必要なr₀,C₀,Nなる定数（機構部データの一
部）は予めROM18に記憶しておく。

続いて、半径r₁,r₂を用いて、夫々のモータ6,7の全イ
ナーシャJ₁,J₂を演算する。モータ6,7の全イナーシャ
J₁,J₂は下式（５）から夫々得られる。

ｉ＝1:リール４及びモータ６から成るリール駆動系に
関するものを示す。

ｉ＝2:リール５及びモータ７から成るリール駆動系に
関するものを示す。

J_0i:リールにテープが巻かれていない時のJ_iの値 ρ：テープの密度 w:テープの幅演算器16は、ROM18内に予め記憶されている機構部デ
ータの中のJ₀₁,J₀₂,ρ,w,r₀の値とRAM17内に記憶された
半径r₁,r₂のデータとを使用して、式（５）によりJ₁,J₂
を演算してその結果をRAM17に記憶する。この値は、半
径r₁,r₂が書き換えられる度に値が更新される。

続いて、ステップF30に進み、テープを静止状態から
目標速度まで加速するのに必要なモータ4,5に対する夫
々のモータ電流指令値I_S1,I_S2を演算し、その結果をRAM
17に記憶する。該モータ電流指令値I_S1,I_S2は下式
（６）から得られる。速度v_iは式（７）から得られる。

ここに、ｉ＝1:リール４及びモータ６からなるリール駆動系に
関するものを示す。

ｉ＝2:リール５及びモータ７からなるリール駆動系に
関するものを示す。

G_i:機構部ゲイン定数 K₁〜K₃:ゲイン定数 v_r:速度目標値 f_r:張力目標値 v_i:速度測定値 f:張力測定値張力ｆは式（８）から得られる。

ｆ＝T₀∫（v₂−v₁）dt …（８）ここに、t_i:エンコーダ8,9のパルス間隔時間。但し、
ｉ＝１はエンコーダ８、ｉ＝２はエンコーダ９に関する
ものであることを示す。

T₀:テープばね定数。

演算器16は、ROM18内に予め記憶されているK₁〜K₃,
v_r,f_r,N,T₀の値と、ステップF10,F80で処理されRAM17に
記憶されている結果G₁,G₂と、ステップF20で処理されRA
M17に記憶されている結果を使って、式（６）により夫
々のモータ電流指令値を演算する。また、テープを走行
状態から静止状態に減速する場合のモータ電流指令値も
式（６）により演算することができるが、この場合速度
指令値v_rとしては減速時の値が設定される。

続いて、ステップF40に進み、上記モータ電流指令値
をモータ6,7に与えて、テープ駆動する。続くステップF
50では、テープの加速時間または減速時間の終り又はそ
の少し前の時点における夫々のリール駆動系のモータ電
流I₁,I₂とリール変位x₁,x₂を検出しRAM17に記憶する。

続いて、ステップF60に進み、夫々のリール駆動系の
演算モデル（第３図）にステップF50の処理で得たモー
タ電流I₁,I₂を入力し、該演算モデルの出力であるリー
ル変位からF50の処理で得たリール変位x₁,x₂を減算し、変位誤
差e_x1,e_x2を演算する。ただし、演算モデルで使用する
機構定数は予め記憶した値である。第３図にモータ６、
リール４から構成されるリール駆動系の演算モデルを示
す。演算モデルでは、出力値を実機の値x₁に一致させるために、２つのフィードバッ
クαe_x1,βe_x1を行っている。

続いて、ステップF70に進み、得られた変位誤差e_x1,e
_x2が許容値を越えているかどうかの判断を行う。この判
断の結果許容値以下である場合は、それ以上の補正動作
は行わない。しかし、許容値を越える場合はステップF8
0の処理を行う。

ステップF80の処理は、F50で得たモータ電流I₁,I
₂と、F60で得た変位誤差e_x1,e_x2を使用して機構定数を
修正し記憶する処理である。機構定数を修正するための
係数ε₁,ε_２は下式（９）で得られる。

ｉ＝1:モータ6,リール４からなるリール駆動系に関す
るものを示す。

ｉ＝2:モータ7,リール５からなるリール駆動系に関す
るものを示す。

式（９）の左辺は実機のリール駆動系で発生する加速
度を示し、右辺は演算モデルで発生する加速度を示す。
右辺からフィードバック補正値αe_xiを減じることで、
両辺はほぼ等価となる。

例えば、実機のリール駆動系ｉの機構部ゲイン定数が
設計値より値が小さい場合には、リール変位x_iは演算モ
デルの出力より小さくなる。この結果、変位誤差e_xiは正値とな
る。フィードバックゲインαは正値であるから、修正係
数ε_ｉは式（９）から１より大きい値として決定され
る。

次回以降のテープ動作において、モータ電流指令値を
演算する時、機構部（電力アンプ14,15、リール4,5、モ
ータ6,7等からなる）ゲイン定数G_iをε_ｉ倍の値に修正
することにより、機構部ゲイン定数を実質的にその本来
の設計値と同等にした結果を得ることができる。

修正係数ε₁,ε_２の演算をテープ加速時間、あるいは
減速時間に行うと、この期間ではモータ電流値が大きい
ため演算精度が良い。さらに、モータ電流の測定、リー
ル変位の測定などのサンプル数を増し平均化処理を加え
ると、測定および演算の過程で混入する誤差を減少する
ことができる。

第４図は本発明の他の実施例を示す動作フロー図であ
る。ハードウェアの構成は第１図の構成と同じであり説
明は省略する。

第４図において、ステップF10〜F40の処理は第２図の
処理と同一であり説明は省略する。

続いて、ステップF55に進み、テープの加速または減
速時間の終り又はその少し前の時における夫々のリール
駆動系のモータ電流I₁,I₂とリール速度v₁,v₂を検出し、
RAM17に記憶する。

続いて、ステップF65に進み、夫々のリール駆動系の
演算モデルにステップF55の処理で得たモータ電流I₁,I₂
を入力し、該演算モデルの出力であるリール速度からF55の処理で得たリール速度v₁,v₂を減算し、速度誤
差e_v1,e_v2を演算する。ただし、演算モデルで使用する
機構定数は予め記憶した値である。本実施例の演算モデ
ルは、第３図に示した演算モデルから積分器を１つ除い
た構成である。このため演算モデルの出力値v_iを実機の
値v_iに一致させるためのフィードバックはαe_v1のみで
ある。

続いて、ステップF75に進み、得られた速度誤差e_v1,e
_v2が許容値を越えているかどうかの判断を行う。この判
断の結果、許容値以下である場合はそれ以上の補正動作
は行わない。しかし、許容値を越える場合はステップF8
5の処理を行う。

ステップA85の処理は、F55で得たモータ電流I₁,I
₂と、F65で得た速度誤差e_v1,e_v2を使用して機構定数を
修正し記憶する処理である。機構定数を修正する係数ε
₁,ε_２は下式（10）で得られる。

修正係数ε₁,ε_２は第１図の実施例と同様のステップ
で得られるので導出過程の説明は省略する。演算で得た
修正係数はRAM17に記憶し、次回以降のテープ動作の際
に、第１図の実施例と同様に使用される。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、個々の装置によ
り夫々の特性の異なるリール駆動系を補償する適切なモ
ータ電流指令を求め、これによってテープ駆動を行うの
で、テープ速度と張力を実際の装置に適応して安定かつ
正確に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御装置のブロック
図、第２図は第１図の実施例の動作フロー図、第３図は
第２図のステップF60における演算モデル部分のブロッ
ク図、第４図は他の実施例の動作フロー図である。１……磁気テープ、２……磁気ヘッド 4,5……リール、6,7……モータ 8,9……エンコーダ 10……ディジタルコントローラ 11,12……D/A変換器、14,15……電力アンプ 16……演算器、17……RAM 18……ROM、19……出力ポート 20……入力ポート、13……A/D変換器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一方のリールから巻出されたテープを他方
のリールに巻取るように夫々のリールを駆動するモータ
への夫々の電流指令を夫々のリールに巻かれたテープ径
に基いて算出し制御するテープ移送装置の制御装置にお
いて、テープの加速又は減速期間の終り又はそれより少し前の
時点における少くとも一方のモータに流れる電流とリー
ル変位とを検出する手段と、該電流を入力されるリール
駆動系規範モデルと、前記リール変位と上記モデルによ
り演算された規範リール変位とを比較してリール変位誤
差を求める手段と、該リール変位誤差が許容値を越えた
場合にリール変位誤差を許容値内にするように次回のテ
ープ移送時に用いる両リール駆動用モータへの電流指令
を補正して記憶する手段と、を備えたテープ移送装置の
制御装置。
【請求項２】一方のリールから巻出されたテープを他方
のリールに巻取るように夫々のリールを駆動するモータ
への夫々の電流指令を夫々のリールに巻かれたテープ径
に基いて算出し制御するテープ移送装置の制御装置にお
いて、テープの加速又は減速期間の終り又はそれより少し前の
時点における少くとも一方のモータに流れる電流とリー
ル変位とを検出する手段と、該電流を入力されるリール
駆動系規範モデルと、前記リール速度と上記モデルによ
り演算された規範リール速度とを比較してリール速度誤
差を求める手段と、該リール速度誤差が許容値を越えた
場合にリール変位誤差を許容値内にするように次回のテ
ープ移送時に用いる両リール駆動用モータへの電流指令
を補正して記憶する手段と、を備えたテープ移送装置の
制御装置。