JP3265149B2 - 情報記録再生装置のモータ制御装置 - Google Patents

情報記録再生装置のモータ制御装置

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JP3265149B2
JP3265149B2 JP07919795A JP7919795A JP3265149B2 JP 3265149 B2 JP3265149 B2 JP 3265149B2 JP 07919795 A JP07919795 A JP 07919795A JP 7919795 A JP7919795 A JP 7919795A JP 3265149 B2 JP3265149 B2 JP 3265149B2
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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
    • G11B21/02—Driving or moving of heads
    • G11B21/08—Track changing or selecting during transducing operation
    • G11B21/081—Access to indexed tracks or parts of continuous track
    • G11B21/083—Access to indexed tracks or parts of continuous track on discs

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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置等の情
報記録再生装置における、サーボ制御或いはアクセス制
御のために用いられるモータ制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】光ディスク装置や磁気ディスク装置にお
いては、ディスク媒体に情報を記録・再生するための光
ピックアップやヘッドをディスク上の特定のトラック上
に位置決めするトラッキングサーボ制御や、あるいは、
光ピックアップやヘッドを目的のトラックに素早く移動
させるアクセス制御が広く行われている。このため、上
記光ヘッドやピックアップをディスクの半径方向に移動
させるモータ機構が用いられる。
【０００３】これらのモータに生じる問題、例えば、機
械的な共振の発生を含む特性歪みや感度（パラメータ）
の変動、あるいは振動・衝撃等の外乱は、モータの制御
特性を乱す有害なものであり、これらに対する対策につ
いて従来いくつかの研究が行なわれている。
【０００４】例えば、大西公平氏による「電動機および
ロボットの制御」（電気学会雑誌第１１０巻８号、１９
９０、ｐ．６５７−６６０）には、ロボットの関節の制
御を目的とし、上記問題点に対処しようとした研究が報
告されている。上記報告では、特性歪みやパラメータの
変動あるいは振動・衝撃等によってモータに生じる理想
の特性・応答からのズレの全てが、モータに加えられた
外乱トルクにより生じたものと見なし、この外乱トルク
を一括して推定し、モータにフィードバックする、いわ
ゆる、外乱オブザーバの手法が示されている。
【０００５】上記外乱オブザーバを用いたシステムをブ
ロック図で示すと図２８のようになり、さらに、上記シ
ステムを等価変換して書き直すと図２９となる。図２９
に示したシステムにおいて、外乱オブザーバ６３の右半
分ではセンサーにより検出されたモータ６１の角速度ω
を角周波数ｇ迄の帯域で近似微分して回転の角加速度に
変換した後、近似微分でのゲインの低下分ｇと慣性モー
メントのノミナル値Ｊn を乗じ、駆動トルクＴm 及び外
乱トルクＴdis を含めたモータに加わる全トルクＴ1 を
求める一方、外乱オブザーバ６３の左半分ではモータ６
１の駆動電流Ｉにトルク定数のノミナル値Ｋτｎを乗じ
て駆動トルクのノミナル値Ｔ2 を求めている。
【０００６】そして、上記で得た全トルクＴ1 と駆動ト
ルクのノミナル値Ｔ2 との差（Ｔ2−Ｔ1 ）から外乱ト
ルク推定値Ｔdis ' を求め、外乱トルク推定値Ｔdis '
にトルク定数のノミナル値Ｋτｎの逆数を乗じて、上記
の外乱トルク推定値Ｔdis 'を打ち消すための補償電流
Ｉcmp を求めている。
【０００７】上記のように、外乱オブザーバを有するシ
ステムにおいては、上記補償電流Ｉcmp をモータへの駆
動電流基準値Ｉa ref に加えてモータの駆動電流実際値
を求め、この駆動電流実際値をモータに加えることで、
モータにおける各種の特性歪み、パラメータ変動や、外
部からの振動・衝撃などの影響を抑圧している。その結
果、駆動電流基準値Ｉa ref から回転角θ迄の伝達特性
はトルク定数と慣性モーメント双方のノミナル値で定ま
る値〔Ｋτｎ／（Ｊn ・ｓ2 ）〕に固定できるようにな
っている。ここで、図及び上記式中のｓはラプラス演算
子を意味するものである。同図において、モータ６１は
粘性定数項Ｄを有することを示しているが、外乱オブザ
ーバ６３中にそれを指定するブロックがなく、これは外
乱トルクＴdis に含めて抑圧されるので、現れてこな
い。
【０００８】なお、外乱オブザーバ６３の左半分におい
て、〔ｇ／（ｓ＋ｇ）〕のゲインを有するローパスフィ
ルタ６３ｃは等価交換により生じたものであり、近似微
分が行なわれる帯域ｇ以下の周波数では影響を与えず、
それ以上の周波数での帯域制限を行なう働きをしてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な外乱オブザーバをモータの制御に用いると、大きな入
力あるいは振動・衝撃等の外乱が加わった際に、モータ
の駆動が過大に行なわれてしまう恐れがある。
【００１０】その理由を図２９及び図３０を用いて、外
乱オブザーバの動作の別の面から検討する。
【００１１】1) 外乱オブザーバ中のループの挙動につ
いて 図２９に示すように、モータ制御装置のシステム中には
２つのフィードバックループが存在している。１つは制
御対象のモータを介さず、トルクＴ2 を推定・算出する
経路であってフィードバックが正帰還となるもの（以
下、正帰還ループと称する）であり、もう１つはモータ
を通り全トルクＴ1 を推定するものであってフィードバ
ックが負帰還となるもの（以下、負帰還ループと称す
る）である。
【００１２】さて、この図２９で注目すべきは正帰還ル
ープである。先の等価交換で生じ、外乱オブザーバの動
作（制御）帯域を定めるローパスフィルタの帯域ｇ以下
の周波数（正確には角周波数）において、正帰還ループ
の一巡ゲインＧp は、 Ｇp ＝ Ｋτｎ×（１／Ｋτｎ） ‥‥‥‥‥(1) で与えられ、これは原則的に１である。また、負帰還ル
ープを考えないで、この正帰還ループを閉じた時の伝達
特性は、図２９を参照して計算すると以下のように簡単
に求まる。
【００１３】 （Ｉa ref →Ｉ の伝達特性）： １／（１−Ｇp ） ‥‥‥‥‥(2) （Ｉa ref →Ｉcmp の伝達特性）：Ｇp ／（１−Ｇp ） ‥‥‥‥‥(3) (2)(3)式のいずれも明らかに分母は０となり、正帰還ル
ープはそれ単体では発散あるいは飽和してしまうことに
なる。
【００１４】もっとも、図２９において明らかに判るよ
うに、正帰還ループが発散あるいは飽和しようとして
も、その経路上の信号Ｉは同時にモータ６１にも加えら
れているので、正帰還ループの信号が大きく振れようと
すればモータ６１も大きく動こうとし、その動きが近似
微分を含む負帰還ループでフィードバックされ、結果的
に正帰還ループの信号振幅を抑制するため、通常このよ
うなことは起こらない。言い換えれば、モータ６１を含
んだ負帰還ループとモータ６１を含まない正帰還ループ
との拮抗によって外乱オブザーバ６３が安定に動作して
おり、入力Ｉa ref からモータ出力回転角θまでの伝達
特性は先述の通り〔Ｋτｎ／（Ｊn ×ｓ2 ）〕に固定さ
れることになる。
【００１５】2) ドライバ（駆動手段）の駆動能力 ところでここまでの説明では簡便のため説明を省略して
いたが、図３０に示したようにモータ６１を駆動するに
は実際にはドライバ（駆動手段）６０が用いられる。ド
ライバ６０の駆動能力が十分に大きければ問題はない
が、そうでない場合には正・負帰還ループが拮抗せず、
モータ６１が過大に駆動され暴走・衝突あるいは最悪の
場合、破損する恐れもある。
【００１６】具体的に簡単な数値例を入れてこれの検証
を続ける。図３０に示すブロック図において、ブロック
中の各要素の値として以下のものを仮定する。
【００１７】 モータのトルク定数 （実際値） ：Ｋτ ＝1.0 N・m/A モータの慣性モーメント （実際値） ：Ｊ ＝0.1 kg ・m2 モータのトルク定数 （ノミナル値） ：Ｋτｎ＝1.0 N・m/A モータの慣性モーメント（ノミナル値） ：Ｊｎ ＝0.1 kg ・m2 ドライバのゲイン ：ＫD ＝1.0 A/V ドライバの最大駆動能力 ：Ｉmax ＝±1.0 A 外乱オブザーバ回路系の最大出力振幅 ：Ｖmax ＝±0.1 V 速度センサーの感度 ：Ｃ ＝0.1 V・ｓ さらに、図３０には図２９に対して、速度（角速度）を
検出する速度（加速度）センサー６２を書き加えて明示
したほか、外乱オブザーバ内部のブロックも等価な範囲
で描き直している。
【００１８】なお、上記の各数値の単位に係わらず、以
下の計算・説明では特に必要のない限り電圧と電流の区
別をせず両者の単位を同等のものと見なす。それは、例
えばトルク定数は電流に対するトルク発生量を示すもの
であり、そのノミナル値も同様だが、実際に外乱オブザ
ーバを電子回路で構成する場合には電流と等価と見なし
た電圧信号で取り扱うほうが便利なこと、及びドライバ
は与えられた駆動電圧信号（単位［Ｖ］）を同じ値の駆
動電流信号（単位［Ａ］）に変換してモータに供給する
ことで、電圧次元と電流次元の変換を行なっていると見
なせるためである。また、これに従い、モータの駆動電
流基準値Ｉａ ｒｅｆ も必要に応じて駆動電圧基準値
Ｖa ref として説明する。
【００１９】例えば、図示しない外部のサーボ制御手段
から上記モータ制御装置の入力Ｖa ref にサーボ追従な
どのため１［Ｖ］の入力が加わったとする。ドライバ６
０ではこの入力電圧を１［Ｖ］×１．０［Ａ／Ｖ］＝１
［Ａ］の駆動電流Ｉに変換してモータ６１に供給し、モ
ータ６１はこの駆動電流Ｉによって（Ｋτ／Ｊ）×Ｉ＝
１０［ｓ-2／Ａ］×１．０［Ａ］＝１０［ｓ-2］の角加
速度、すなわち、１０×（１／ｓ）［ｓ-1］の角速度で
動く（簡単のため、モータ６１の粘性定数項Ｄは省略し
た。また単位を表す［］に括られないｓはラプラス演算
子を示す。）。
【００２０】この角速度は速度センサー６２で１０×
（１／ｓ）［ｓ-1］×０．１［Ｖ・ｓ］＝１［Ｖ］の電
圧として検出された後に負帰還ループ中のブロック６３
ｂ（ゲインＪn ／Ｃ＝１．０［Ｎ・ｍ・ｓ／Ｖ］）を経
て、近似微分ブロック６３ｄの出力として１［Ｎ・ｍ］
のトルクに相当する信号Ｔ1 （通常は電圧信号の形で表
す）が現れる。
【００２１】一方、正帰還ループ中のブロック６３ａ
（ゲインＫτｎ）の出力には１［Ｖ］の入力Ｖa ref に
よってやはり１［Ｎ・ｍ］のトルクに相当するＴ2 が現
れる。
【００２２】比較器６３ｅにおいて、上記Ｔ2 から先の
負帰還ループ側からの１［Ｎ・ｍ］相当の信号Ｔ1 が差
し引かれ、比較器６３ｅの出力である外乱トルク推定値
Ｔdi s ' は０となる。このようにドライバ６０の駆動能
力以下の駆動電圧基準値Ｖa ref が加えられた状態では
正・負帰還両方のループは拮抗しており、与えられた駆
動電圧基準値Ｖa ref にしたがってモータ６１は駆動さ
れる。駆動電圧基準値Ｖa ref が減少するとそれに応じ
てモータ６１の動きも小さくなり、異常な動きは発生し
ない。
【００２３】ところが、モータ制御装置の駆動電圧基準
値Ｖa ref としてドライバ６０の最大駆動能力を上回る
大きな入力、例えば、Ｖa ref ＝５［Ｖ］の信号が加え
られたとする。このとき、まだ、Ｖcmp ＝０であるか
ら、加算器６４から出力される駆動電圧信号Ｖは５
［Ｖ］である。そして、ドライバ６０はこの駆動電圧信
号Ｖを５［Ａ］の電流に変換してモータに供給しようと
するが、出力される最大駆動電流Ｉmax は１［Ａ］に制
限されているので、ドライバ６０は電流Ｉ（＝Ｉmax）
＝１［Ａ］をモータ６１に供給せざるを得ない。
【００２４】その結果、駆動電圧信号Ｖの値が大きくな
ったにもかかわらず、Ｖ＝１［Ｖ］のときと同様にモー
タ６１の角加速度は１０［ｓ-2］、または角速度は１０
×（１／ｓ）［ｓ-1］にしか達しない。従って、速度セ
ンサー６２は、この角速度を検出して１［Ｖ］の電圧を
出力し、負帰還ループ中の近似微分ブロック６３ｄの出
力には、１［Ｎ・ｍ］のトルクに相当する信号Ｔ1 が現
れる。
【００２５】一方、正帰還ループ中のブロック６３ａ
（ゲインＫτｎ）の出力には５［Ｖ］の駆動電圧信号Ｖ
により５［Ｎ・ｍ］のトルクに相当する信号Ｔ2 が現れ
る。その結果、比較器６３ｅにおいて先の負帰還ループ
側からの１［Ｎ・ｍ］相当の信号Ｔ1 が差し引かれて
も、外乱トルク推定値Ｔdis ' として４［Ｎ・ｍ］相当
の信号が残る。これがブロック６３ｆ（ゲイン１／Ｋτ
ｎ＝１．０［Ａ／Ｎ・ｍ］）により４［Ａ］の補償電流
Ｉcmp 、すなわち４［Ｖ］の補償電圧Ｖcmp となって、
外乱オブザーバ６３の入力側にある加算器６４により駆
動電圧基準値Ｖa re f に加算され、今度は合計９［Ｖ］
の駆動電圧信号Ｖとして外乱オブザーバ６３及びドライ
バ６０に与えられることになる。
【００２６】しかし、さらに大きくなった駆動電圧信号
Ｖに対しても、モータ６１はドライバ６０の駆動能力で
定まる１０［ｓ-2］の角加速度でしか動けず、負帰還ル
ープ側で検出し出力できるのは１［Ｎ・ｍ］のトルクに
相当する信号Ｔ1 までなのに対し、正帰還ループ側では
９［Ｎ・ｍ］のトルクに相当する信号Ｔ2 が比較器６３
ｅに加えられるので、再び入力にフィードバックされる
両者の差は８［Ｎ・ｍ］のトルク相当の信号、すなわ
ち、８［Ｖ］の補償電圧Ｖcmp となり、一順目の補償電
圧Ｖcmp ＝４［Ｖ］に比べて、さらに大きくなってい
る。この時点で、入力Ｖa ref を０にすれば、比較器６
３ｅにおいて正帰還ループ側の信号Ｔ2 から負帰還ルー
プ側の信号Ｔ1 が差し引かれつづけるが、フィードバッ
クされる信号が０に収束するために時間がかかってしま
う。
【００２７】上記の数値例では、加算器６４の出力の絶
対値が１［Ｖ］以下になるまで、ドライバ６０はその最
大駆動電流Ｉmax ＝１［Ａ］の電流でモータ６１を駆動
しつづけることになるので、モータ６１を希望の位置
（回転角）θで停止させるためにＶa ref ＝０として
も、モータ６１は直ちに停止せず、オーバーランを生じ
てしまい、正確な制御が望めないばかりでなく、オーバ
ーランの際にモータ６１あるいはそれに接続した機構・
部品などを損傷する恐れがある。
【００２８】一方、モータ６１が静止し、かつ、駆動電
圧基準値Ｖa ref が０である場合に、振動や衝撃等によ
る外乱トルクＴdis がモータ６１に加えられたとする。
このとき駆動トルクのノミナル値Ｔ2 は０になっている
が、上記外乱トルクＴdis によるモータ６１の動きは速
度センサー６２で検出されるので、外乱トルクＴdisに
応じた全トルクＴ1 が出力される。
【００２９】その結果、比較器６３ｅでは、外乱トルク
推定値としてＴdis ’＝−Ｔ1 が出力され、この外乱ト
ルク推定値Ｔdis ’がブロック６３ｆで補償電圧Ｖcmp
に変換され加算器６４で正帰還ループに加わるが、以前
として駆動電流基準値Ｖa re f ＝０であるので、ドライ
バ６０に入力される駆動電圧信号Ｖは補償電圧Ｖcmpと
等しくなる。そして、モータ６１は上記駆動電圧信号Ｖ
＝Ｖcmp により、与えられた外乱とは逆方向に駆動さ
れ、外乱によって生じたズレを解消しようとする。
【００３０】しかし、上記の振動や衝撃等の外乱による
モータ６１の動きは電気的な駆動によって生じるもので
はなく、当然ドライバ６０の駆動能力という制限を受け
ないので、上記補償電圧Ｖcmp が、駆動最大電流Ｉmax
に相当する駆動電圧信号Ｖを越えてしまうことがある。
その結果、駆動電流基準値Ｖa ref が過大であった場合
と同様に、モータ６１の動作が収束するために時間がか
かり、結果的にモータ６１のオーバーランを生じてしま
うことになる。
【００３１】以上のように、従来のモータ制御装置では
ドライバの能力を上回る大きな入力や外乱振動・衝撃等
が加わった際には、外乱オブザーバ内部の正・負帰還ル
ープが拮抗せず、モータが過大に駆動されてしまうの
で、正確な制御が行なえなかったり、あるいはモータの
可動領域が制限されている場合には、その可動領域の端
に衝突し、モータ自身あるいはモータに接続された上記
機構や部品等を損傷してしまう等の問題点があった。
【００３２】上記に挙げた問題点は、回転型のモータを
対象とするモータ制御装置や外乱オブザーバを用いたモ
ータ制御装置に固有のものではなく、光ディスク装置に
多用されるリニアモータや、あるいは磁気ディスク装置
の回動型モータ等を制御する際にも、同様に現れ得る。
【００３３】しかもこれら光ディスク装置や磁気ディス
ク装置のような情報の記録再生を行なう装置では、モー
タは光ピックアップや磁気ヘッドなど、精密で損傷しや
すい機構・部品の移動を担うので、モータの挙動の異常
による影響は大きく、モータの特性変動や外乱力などの
抑圧という効果は望ましくとも、外乱オブザーバを上記
装置のモータ制御に適応することは困難であった。
【００３４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の情報記録再生装置のモータ制御装
置は、ディスク状記録媒体に情報の記録あるいは再生を
行なう記録再生手段が設けられるとともに、上記記録再
生手段を上記ディスク状記録媒体の記録面に沿って移動
させるモータと、入力信号から上記モータの駆動信号を
生成する駆動手段とが設けられている情報記録再生装置
のモータ制御装置において、上記モータによって移動す
る上記記録再生手段の作動状態を検出する検出手段が設
けられ、上記入力信号と上記検出手段によって得られる
検出信号とから、上記モータに加わる外乱力や特性変動
を補償する補償信号を生成し、上記補償信号に基づき、
上記入力信号を補正する外乱オブザーバが設けられると
ともに、上記外乱オブザーバに入力される信号のうち、
上記入力信号の振幅を、駆動手段が出力する最大駆動信
号を生成するときの入力信号の最大振幅以下に制限する
振幅制限手段が設けられていることを特徴としている。
【００３５】請求項２記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置は、請求項１記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置において、上記検出手段が加速度検出手段であ
ることを特徴としている。
【００３６】請求項３記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置は、請求項２記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置において、上記加速度検出手段が、上記モータ
における上記記録再生手段と一体的に移動する可動部
と、上記モータの固定部との間の相対加速度を検出する
ものであることを特徴としている。
【００３７】請求項４記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置は、請求項２または３記載の情報記録再生装置
のモータ制御装置において、加速度検出手段に、加速度
により生じた物理的な変化量を電気的な変化量に変換し
て出力する素子が設けられていることを特徴としてい
る。
【００３８】
【作用】請求項１記載の構成によれば、モータのパラメ
ータ変動や振動等の外乱の影響を抑圧することができ、
また、大きな入力がモータ制御装置に加えられたり、大
きな振動や衝撃等の外乱がモータに加えられても、振幅
制限手段により、外乱オブザーバへの入力信号の振幅が
制限され、そのため外乱オブザーバからの補正信号の振
幅が制限されるので、モータが過大に駆動されることが
なく、正確な制御が行なえるとともに、モータのオーバ
ーランによるモータ自身やモータに接続された機構・部
品などの損傷を防止することができる。
【００３９】請求項２記載の構成によれば、モータの動
作状態を認識する検出手段として加速度検出手段を用い
ているので、外乱オブザーバ内部で微分操作を行なう必
要がなく、微分操作の行なわれる帯域に比例した高いゲ
インのアンプが不要となり、回路構成が簡単になり、ま
た、速度センサーや周辺回路からのノイズの影響を低減
することができる。
【００４０】請求項３記載の構成によれば、加速度検出
手段はモータの固定部と可動部との相対的な加速度を検
出するので、モータ駆動時に固定部が可動部に対して受
ける反作用や、あるいは振動・衝撃等が加わったときの
固定部に対する可動部の相対的な加速度を正確に検出す
ることが可能となる。
【００４１】請求項４記載の構成によれば、加速度検出
手段として、例えば、圧電素子のように加えられた力に
応じて発生する電荷量や、シリコン基板上に形成された
抵抗素子の加速度による抵抗の変化量、シリコン基板上
に形成された可動電極を有するコンデンサの加速度によ
る静電容量の変化量を検出する等、変位や加速度をそれ
らの値に応じて電荷量や抵抗値などの電気的な変化量に
変換する素子を用いており、これらは小型化が可能であ
るので、取付けのための制約が少なく、同時に、モータ
周辺の大きさを小さくすることができ、また、電気的な
ノイズの誘導などの影響を低減できる。
【００４２】
【実施例】
〔実施例１〕本発明の一実施例について図１ないし図１
２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４３】本実施例は磁気ディスク装置におけるスイ
ングモータを制御するモータ制御装置であり、図２に示
すように、図示しないスピンドルモータにより回転駆動
される磁気ディスク（ディスク状記録媒体）１上にヘッ
ド３を位置決めするために、磁気ディスク１の半径方向
へのヘッド３の移動を、回転軸５を中心に回動するスイ
ングアーム４の先端に上記ヘッド３を取り付けることに
より行なっている。そして、スイングアーム４に取り付
けられた駆動コイル６に通電することにより、シャーシ
２に取り付けられた永久磁石７との間で発生する電磁力
を利用したスイングモータ１０と呼ばれる機構によりス
イングアーム４を駆動している。
【００４４】スイングモータ１０の可動部１０ａである
スイングアーム４には、固定部１０ｂであるシャーシ２
に対するスイングアーム４の角速度を検出する速度セン
サー８が取り付けられており、その出力は信号線８ａを
介して図示しない外乱オブザーバに入力されている。
【００４５】上記速度センサー８の構成として種々のも
のが考えられるが、本実施例では、磁界中でコイルが回
転したときの起電力を利用する直流発電機と同じ原理を
利用した周知の構成を用いている。
【００４６】次に、外乱オブザーバを含めた本実施例の
モータ制御装置のブロック図を図１に示す。
【００４７】制御対象であるスイングモータ１０を駆動
するための信号は、図示しない別のコントローラ（例え
ばサーボ誤差信号発生手段やマイクロコンピュータ）か
ら駆動信号基準値Ｖa ref として加算器１１に入力さ
れ、その出力が駆動電圧信号Ｖとしてドライバ１２及び
外乱オブザーバ１３に与えられる。なお、以下、大文字
のＶから始まる信号は電圧を表し、その単位は［Ｖ］で
あり、大文字のＩから始まる信号は電流を表し、その単
位は［Ａ］であるとする。
【００４８】ドライバ１２では、駆動電圧信号Ｖを絶対
値が等しい駆動電流信号Ｉに変換して、スイングモータ
１０に供給するが、その最大供給能力は±Ｉmax とす
る。また、スイングモータ１０はトルク定数Ｋτと回転
部の慣性モーメントＪを有する２階積分系として表さ
れ、摩擦、粘性、パラメータ変動及び振動等、全ての外
乱は外乱トルクＴdis としてスイングモータ１０に加え
られるものと考える。
【００４９】速度センサー８はスイングモータ１０の角
速度を検出し、外乱オブザーバ１３に出力する。図１で
はスイングモータ１０の出力は回転角θとして表してい
るので、速度センサー８はその微分値を検出することに
なる。そのためこの速度センサー８には微分を意味する
ラプラス演算子ｓが検出感度Ｃに付随して表現されてい
る。
【００５０】外乱オブザーバ１３へ入力される信号のう
ち、先の加算器１１からの駆動電圧信号Ｖは、まずリミ
ッタ（振幅制限器）１３ａに入力される。リミッタ１３
ａでは駆動電圧信号Ｖの最大振幅が±ＶLIM 以下に制限
され、その後、Ｋτｎのゲインを有するアンプ１３ｂに
加えられる。アンプ１３ｂの出力は加算器１３ｃの一方
の入力に与えられる。
【００５１】また、外乱オブザーバ１３に速度センサー
８から入力される検出信号ＶC は（ｇ・Ｊn ／Ｃ）のゲ
インを有するアンプ１３ｄ及び１３ｅにそれぞれ与えら
れる。なお、ｇは後述する速度信号を加速度信号に変換
するための近似微分を行なう帯域の上限値であり、Ｊn
はスイングモータ１０の可動部１０ａの慣性モーメント
のノミナル値であり、アンプ１３ｄ・１３ｅの出力は結
果として速度センサー８の感度Ｃを相殺し、スイングモ
ータ１０の角速度に（ｇ・Ｊn ）を乗じたものとなる。
【００５２】アンプ１３ｄの出力は加算器１３ｃの他方
の入力に与えられ、加算器１３ｃの出力は低周波ゲイン
が１で帯域ｇを有するローパスフィルタ１３ｆを経て減
算器１３ｇの＋側入力に加わる。減算器１３ｇの−側入
力にはアンプ１３ｅの出力が加えられる。
【００５３】減算器１３ｇの出力にはスイングモータ１
０のパラメータＫτ、Ｊとそのノミナル値Ｋτｎ、Ｊn
との差、及び外乱トルクＴdis を含めた総合的な全外乱
トルクＴdis ' が推定されており、これをトルク定数の
ノミナル値の逆数（１／Ｋτｎ）をゲインとして有する
アンプ１３ｈによってＴdis ' を補償するための補償電
圧信号Ｖcmp に変換し、加算器１１に加えている。
【００５４】図１において、外乱オブザーバ１３への入
力Ｖ、ＶC からＴdis ' までの伝達特性を求めると、信
号振幅がリミッタ１３ａの制限を受けない範囲では、 Ｔdis ’＝ Ｋτｎ×〔ｇ／（ｓ＋ｇ）〕×Ｖ −（ｇ×Ｊn ／Ｃ）×〔ｓ／（ｓ＋ｇ）〕×ＶC ‥‥(4) となる。
【００５５】従って、上記(4) 式に基づいて、図１は図
３のように描き直すことができる。図３において外乱オ
ブザーバ１３の左半分では、加算器１１から外乱オブザ
ーバ１３へ加わる駆動電圧信号Ｖを元に、スイングモー
タ１０のトルク定数がノミナル値Ｋτｎであった場合の
トルクＴ2 を求め、伝達特性〔ｇ／（ｓ＋ｇ）〕を有す
るローパスフィルタで帯域制限を行なう一方、外乱オブ
ザーバ１３の右半分では、速度センサー８からの検出信
号ＶC にゲイン（ｇ×Ｊn ／Ｃ）を掛けた後に、伝達特
性〔ｓ／（ｓ＋ｇ）〕を有するハイパスフィルタで帯域
ｇまでの近似微分を行なっている。これにより検出信号
ＶC に含まれる帯域ｇ以下の信号成分は〔ｓ／（ｓ＋
ｇ）〕≒（ｓ／ｇ）であることに注意すれば次の(5) 式
の演算を受けることになる。
【００５６】 （ｇ×Ｊn ／Ｃ）×（ｓ／ｇ）＝Ｊn ×ｓ／Ｃ ‥‥‥‥‥(5) (5) 式右辺の分母のＣは速度センサー８の感度をキャン
セルするものであるから、結果として外乱オブザーバ１
３の右半分では、スイングモータ１０の角速度を微分し
て角加速度に変換するとともに慣性モーメントのノミナ
ル値Ｊn を掛けることで、外乱トルクＴdis や、駆動電
流信号Ｉに基づく実際の駆動トルクＴmを含めたスイン
グモータ１０の可動部１０ａに加わる全トルクＴ1 を、
慣性モーメントがノミナル値Ｊn であると言う条件の下
で推定している。
【００５７】次に図３において、外乱オブザーバ１３の
効果を確かめるため、まず、ドライバ１２やリミッタ１
３ａの存在を考えずに駆動信号基準値Ｖa ref 及び外乱
トルクＴdis からスイングモータ１０の回転角θまでの
伝達関数を求める。図３から以下の各式を立てる。
【００５８】 θ ＝（１／Ｊｓ2 ）×（Ｋτ×Ｖ−Ｔdis ） ‥‥‥‥‥(6) Ｖcmp ＝（Ｋτｎ×Ｖ−Ｊn ×ｓ2 ×θ）／Ｋτｎ ‥‥‥‥‥(7) Ｖ ＝ Ｖa ref ＋Ｖcmp ‥‥‥‥‥(8) ただし、帯域ｇ以下の各周波数成分ｓについて考えてい
るので、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタの伝達
特性はそれぞれ〔ｓ／（ｓ＋ｇ）〕≒（ｓ／ｇ）、及び
〔ｇ／（ｓ＋ｇ）〕≒１とした。
【００５９】(6)(7)式を(8) 式に代入して整理すると、 Ｖ＝〔（Ｋτｎ／Ｊn ）／（Ｋτ／Ｊ）〕×Ｖa ref ＋（１／Ｋτ）×Ｔdis ‥‥‥‥‥(9) (9) 式を(6) 式に代入すると、 θ＝〔Ｋτ／（Ｊ×ｓ2 ）〕×〔（Ｋτｎ／Ｊn ）／（Ｋτ／Ｊ）〕×Ｖa ref ＋〔Ｋτ／（Ｊ×ｓ2 ×Ｋτ）〕×Ｔdis −〔１／（Ｊ×ｓ2 ）〕×Ｔdis ＝〔Ｋτｎ／（Ｊn ×ｓ2 ）〕×Ｖa ref ‥‥‥‥‥(10) この(10)式に示されるように、駆動信号基準値Ｖa ref
に対するスイングモータ1 ０の回転角θは、外乱オブザ
ーバ１３中にアンプのゲインとして指定したトルク定数
及び慣性モーメントそれぞれのノミナル値Ｋτｎ、及び
Ｊn によって規定され、実際のスイングモータ１０が有
するパラメータＫτやＪ、更には外乱トルクＴdis の影
響を受けない。以上がモータ制御装置に外乱オブザーバ
を適用した際の効果である。
【００６０】次にリミッタ１３ａについて、その振幅制
限電圧ＶLIM の設定とともに、より詳細に説明する。
【００６１】従来技術の項で述べたように、制御対象で
あるモータが過大に駆動される現象は、ドライバ１２の
最大駆動電流Ｉmax の制限により、外乱オブザーバ１３
中の負帰還ループ側の信号振幅がドライバ１２を含まな
い正帰還ループ側の信号振幅に比べて小さく抑えられて
いるために発生する。
【００６２】従って、ドライバ１２がその最大駆動電流
Ｉmax をモータに供給している時の、トルクの推定値あ
るいは計算値であるＴ1 、Ｔ2 について、 Ｔ1 ≧ Ｔ2 ‥‥‥‥‥(11) が成立するような振幅制限電圧ＶLIM を有するリミッタ
１３ａを正帰還ループ側に挿入し、負帰還ループ側のド
ライバ１２が有する最大駆動電流Ｉmax のような制限を
持たせれば良い。
【００６３】この振幅制限電圧ＶLIM を求める計算式は
リミッタ１３ａの挿入箇所によって異なるが、本実施例
では図１あるいは図３で示すように、ゲインとしてトル
ク定数のノミナル値Ｋτｎを有するアンプの前段に置く
ものとし、以下、説明する。なお、以下の説明ではドラ
イバ１２における電圧−電流変換のゲインをＫD とし
て、より一般性を持たせている。これまでの説明では、
加えた駆動電圧信号Ｖと同じ値の駆動電流信号Ｉをモー
タに供給するものとしてきたが、これは、ＫD＝１［Ａ
／Ｖ］を意味するものである。
【００６４】ドライバ１２から最大駆動電流Ｉmax がス
イングモータ１０に供給されているとしたとき、ドライ
バ１２への入力電圧Ｖ1 は、 Ｖ1 ＝（１／ＫD ）×Ｉmax ‥‥‥‥‥(12) と書ける。
【００６５】一方、リミッタ１３ａでＶLIM の振幅制限
を受け始めるときの外乱オブザーバ１３のリミッタ１３
ａ側、すなわち、正帰還ループ側の入力電圧（＝同時に
ドライバ１２の入力電圧でもある）Ｖ2 は、 Ｖ2 ＝ＶLIM ‥‥‥‥‥(13) である。
【００６６】これらＶ1 及びＶ2 が与えられたときに、
負帰還及び正帰還ループ中のトルクの推定値あるいは計
算値Ｔ1 及びＴ2 は、 Ｔ1 ＝〔ＫD ×（Ｋτ／Ｊ）×Ｊn 〕×Ｖ1 ‥‥‥‥‥(14) Ｔ2 ＝ Ｋτｎ×Ｖ2 ‥‥‥‥‥(15) ここで、(12)(13)(14)(15)式を用いて(11)式を整理する
と、 ＶLIM ≦〔（Ｋτ／Ｊ）／（Ｋτｎ／Ｊn ）〕×Ｉmax ‥‥‥‥‥(16) となり、リミッタ１３ａの振幅制限電圧ＶLIM を(16)式
で求めることができる。
【００６７】あるいはリミッタ１３ａが（Ｋτｎ）のゲ
インを有するアンプ１３ｂの直後に挿入される場合に
は、(13)式及び(15)式をそれぞれ次の(13') 式及び(1
5') 式に置き換えて計算すれば、以下の(16') 式の結果
が得られる。
【００６８】 Ｖ2 ＝ ＶLIM ／Ｋτｎ ‥‥‥‥‥(13') Ｔ2 ＝ Ｋτｎ×Ｖ2 ＝ ＶLIM ‥‥‥‥‥(15') ＶLIM ≦〔（Ｋτ／Ｊ）／（１／Ｊn ）〕×Ｉmax ‥‥‥‥‥(16') なお、(13')(15')(16') 式において、先述した電圧・電
流次元の混用を考慮しても右辺と左辺の物理的な次元が
一致しないが、これはリミッタ１３ａを本来のトルク定
数である（Ｋτｎ）のゲインを有するアンプ１３ｂのあ
とに挿入しているためであり、この場合、リミッタは電
圧次元の信号レベルを制限することで代わりにトルクの
制限を行っていると考えればよい。
【００６９】上記(16)式あるいは(16'）式において、等
号が成立するときに、ドライバ１２の最大駆動電流Ｉ
max まで正帰還ループの信号振幅に制限がかからず、外
乱オブザーバ１３を含めたモータ制御系がその能力を最
大限に発揮することができる。すなわち、リミッタ１３
ａの最適条件を満足するといえる。しかし、振幅制限電
圧ＶLIM をこの最適な値より若干低めに設定しても実用
上の問題は生じず、むしろドライバ１２の能力に幾分か
の余裕を残して制限が掛かることになるので、ドライバ
１２の信頼性を考えれば望ましいところである。また、
リミッタ１３ａを付加したためにパラメータ変動や外乱
に対する耐性が劣化するわけではなく、先にも述べたよ
うに、これらパラメータ変動や外乱を抑圧することがで
きるのはスイングモータ１０に駆動電流信号Ｉを供給す
るドライバ１２の能力範囲内までである。また、アクセ
ス動作に際しても、ドライバ１２の能力範囲を越えて、
スイングモータ１０を駆動させることは不可能である。
【００７０】従って、外乱オブザーバ１３に入力される
駆動電圧信号の振幅を、上記ドライバ１２が最大駆動電
流Ｉmax 、あるいはそれより若干低い駆動電流信号Ｉを
供給する値に制限したとしても外乱等に対する耐性や、
アクセス動作に関する性能は全くあるいはほとんど変化
しない。
【００７１】次に、リミッタ１３ａ及びそれに関する回
路構成について図４ないし図７を用いて説明する。
【００７２】図４はリミッタ１３ａの回路構成の一例を
示すが、±Ｖr の電圧を有する直流電圧源に対してダイ
オードＤを互いに逆バイアス方向に接続したもの２組を
逆並列に接続し、これに前段から与えられる信号Ｖinを
抵抗Ｒinを通して加え、この抵抗Ｒinと上記ダイオード
Ｄとの接続点を演算増幅器（以下ＯＰアンプと称する）
によるボルテージフォロワでバッファしたものである。
このとき、出力電圧ＶO は±ＶLIM ＝±（Ｖr ＋ＶD ）
で振幅が制限される。ただし、ＶD はダイオードＤの順
方向降下電圧であり、ゲルマニウムダイオードの場合に
はおよそ０．２〜０．３［Ｖ］であり、シリコンダイオ
ードの場合にはおよそ０．６〜０．７［Ｖ］である。
【００７３】図４の構成において正負の極性の直流電圧
電源を電池などで準備するのは現実的ではないが、例え
ば図５（ａ）（ｂ）に示すようなトランジスタのエミッ
タフォロワ回路とすれば実現しやすい。
【００７４】図５（ａ）（ｂ）における電圧源としての
出力Ｖr の絶対値は、それぞれトランジスタＴｒ1 ・Ｔ
ｒ2 のベース・エミッタ間電圧ＶBEの絶対値（先のダイ
オードの順方向降下電圧ＶD とほぼ等しい）の分だけ、
トランジスタＴｒ1 ・Ｔｒ2のベース電圧ＶB の絶対値
より小さく、±Ｖr ＝±（｜ＶB ｜−｜ＶBE｜）とな
る。ベース電圧ＶB を作る元の電圧±ＶCCは回路の電源
電圧を利用すればよい。
【００７５】あるいは±Ｖr の電圧を有する直流電圧源
を図６に示す回路としてもよい。図６では可変抵抗で＋
Ｖr の電圧をより高い電圧＋ＶCCから分圧し、それをＯ
Ｐアンプを使ったボルテージフォロワでそのまま＋Ｖr
として出力するとともに、この出力をゲインが−１の反
転アンプで反転増幅して−Ｖr を出力する。先の図５で
はＶr の絶対値はトランジスタのベース・エミッタ間電
圧ＶBEの絶対値より小さくできず、また、電圧源として
の出力インピーダンスＺO も十分低い値とすることは難
しい（エミッタに接続した抵抗をＲE 、トランジスタの
エミッタ接地直流電流増幅率をｈfeとするとＺO ≒ＲE
／ｈfe）ものであったが、この図６の回路構成ではＶr
の絶対値は０［Ｖ］まで下げることもでき、また出力イ
ンピーダンスも極めて低く、事実上０［Ω］と見なすこ
とができる。
【００７６】あるいは、図７に示すように、ダイオード
の順方向降下電圧ＶD を組み合わせることで、直流電圧
源を別途準備しなくてもリミッタを作ることができる。
同図において、ＯＰアンプによるボルテージフォロワの
入力とグラウンド間にｎ個直列に接続した２組のダイオ
ードＤ11・Ｄ12・……・Ｄ1n、ダイオードＤ21・Ｄ22・
……・Ｄ2nを設け、電圧源としてダイオードの順方向降
下電圧ＶD を利用しているが、同一種類のダイオードの
みを用いて接続したとすれば、出力電圧ＶO の振幅を制
限する電圧±ＶLIM は、±ＶLIM ＝±ｎ×ＶD となる。
上記の場合には、ＶLIM の値が幾分離散的な値しかとれ
ず不自由に見えるが、ＶLIM を厳密な値に設定しなけれ
ばならない場合は少なく、実用上問題にはならない。必
要に応じてダイオードの種類を混在させてやれば、Ｖ
LIM をより細かく設定することもできる。
【００７７】さらに、リミッタ１３ａ以外のブロックの
実際の構成例を以下に説明する。アンプ１３ｂのよう
に、単に何らかのゲインを有することを要求されるブロ
ックにおいては、例えば図８に示すように、ＯＰアンプ
を用いた反転増幅回路を２段接続し、総合的なゲインが
所望の値となるように抵抗値を設定することで構成でき
る。これは、図１のアンプ１３ｄやアンプ１３ｅ、アン
プ１３ｈにおいても同様である。また、比較器１３ｇ
は、例えば図９に示すように、ＯＰアンプを用いた差動
増幅回路として構成できる。
【００７８】一方、１３ｃや１１のような加算器は、例
えば図１０に示すようにＯＰアンプを用いた反転加算増
幅回路に反転増幅回路を接続して構成することができ
る。
【００７９】そして、ローパスフィルタ１３ｆは、例え
ば図１１に示すように、ＯＰアンプによるボルテージフ
ォロワの入力に抵抗ＲとコンデンサＣからなる１次のＲ
Ｃローパスフィルタを接続して構成することができる。
同図の抵抗Ｒ及びコンデンサＣの値は、帯域をｇとして
〔１／（Ｒ×Ｃ）〕＝ｇが成り立つように設定すればよ
い。
【００８０】さらに、ドライバ１２は、例えば図１２に
示すように、ＯＰアンプとパワートランジスタＴｒ3 、
Ｔｒ4 等を組み合わせて構成することができる。上記回
路とした場合、ドライバ１２における駆動電圧信号Ｖと
駆動電流信号Ｉとの変換係数ＫD ［Ａ／Ｖ］は、電流検
出抵抗ＲS の逆数、すなわちＫD ＝１／ＲS として定ま
る。
【００８１】〔実施例２〕本発明の他の実施例について
図１３ないし図２１に基づいて説明すれば、以下の通り
である。なお、本実施例のモータ制御装置は光ディスク
装置のリニアモータを制御対象としており、また、その
動作を検出するセンサーとして加速度センサーを用いて
いる。
【００８２】図１３に示すように、本実施例のモータ制
御装置は、光ディスク装置に取り付けられたもので、情
報の記録媒体である光ディスク（ディスク状記録媒体）
３１を回転させるスピンドルモータ３３が、シャーシ３
２に取り付けられている。上記光ディスク３１の下面側
に、光ピックアップ（記録再生手段）３４が、後述する
ようにシャーシ３２に対し、光ディスク３１の半径方向
に移動可能な状態で取り付けられている。上記光ピック
アップ３４は、光ディスク３１上のトラック３１ａに対
物レンズ３５により集光されたレーザ光３４ａを照射し
て情報の記録・再生を行なうものであり、また、光ピッ
クアップ３４には駆動コイル３７が設けられるととも
に、シャーシ３２との間にベアリング部３６が形成され
ている。
【００８３】一方、上記シャーシ３２には、永久磁石３
８と図示しないガイドレール等が設けられており、上記
駆動コイル３７に通電した電流で生じる磁界と、永久磁
石３８の磁界とで発生する駆動力により、光ピックアッ
プ３４を上記ガイドレールに沿って、つまり光ディスク
３１の記録面に沿って光ディスク３１の半径方向に移動
させるリニアモータ４０が形成されている。また、光ピ
ックアップ３４や上記駆動コイル３７と図示しない制御
回路等との間で電源電流や検出信号や制御信号を入出力
するためのＦＰＣ基板３９（Flexible Printed Circuit
board：柔軟なプリント基板）が設けられている。
【００８４】なお、リニアモータ４０を構成する部材の
うち、光ピックアップ３４、ベアリング部３６や駆動コ
イル３７等を含め、シャーシ３２に対して相対的に移動
する部分をリニアモータ４０のモータ可動部４０ａと称
し、また、永久磁石３８やガイドレール等を含め、シャ
ーシ３２に固定されている部分をリニアモータ４０のモ
ータ固定部４０ｂと称する。
【００８５】ところで、コンピュータの記憶装置として
用いられる光ディスク装置のトラッキングサーボ制御で
は、光ディスク３１の回転に伴い最大数十μｍ変位する
トラック３１ａに対してレーザー光３４ａをおよそ 0.1
μｍ以下の誤差・精度にて追従させなければならない。
このため、トラック３１ａの変位の低周波数大振幅の成
分に対しては上記のリニアモータ４０により光ピックア
ップ３４全体を移動させ追従させると共に、トラック３
１ａの変位の高周波数小振幅の成分に対してはレーザー
光３４ａを絞る対物レンズ３５を光ピックアップ３４内
部のレンズアクチュエータ３４ｂと呼ばれる機構により
移動させ追従させる２段サーボ方式が高精度のトラッキ
ングサーボ制御を行うために用いられている。
【００８６】このような２段サーボ方式では、レーザー
光３４ａと光ディスク３１上のトラック３１ａとの位置
のズレを検出し、トラッキング誤差信号ＴＥＳとして出
力するＴＥＳ検出回路３４ｃが上記光ピックアップ３４
内部に組み込まれている。また、上記トラッキング誤差
信号ＴＥＳが入力されて必要な増幅度と周波数特性とを
付与するための第１位相補償回路４１および第２位相補
償回路４２が設けられている。さらに、第１位相補償回
路４１から出力された信号を、上記レンズアクチュエー
タ３４ｂを駆動するように変換してレンズ制御信号を発
生するアクチュエータドライバ４３が設けられており、
上記レンズ制御信号は上記レンズアクチュエータ３４ｂ
に出力される。
【００８７】なお、図示しないが、ＴＥＳ検出回路３４
ｃから各補償回路４１・４２へのトラッキング誤差信号
ＴＥＳの伝達や、アクチュエータドライバ４３からレン
ズアクチュエータ３４ｂへの制御信号の伝達も、前記Ｆ
ＰＣ基板３９を介して行われる。
【００８８】そして、前記モータ可動部４０ａには、そ
の加速度を機械的に検出するために、圧電素子からなる
加速度センサー４５ａが取り付けられ、また、加速度セ
ンサー４５ａの信号を低いインピーダンスで出力する、
すなわち緩衝増幅するためのバッファアンプ４５ｂが上
記加速度センサー４５ａに近接して設けられている。以
下、加速度センサー４５ａとバッファアンプ４５ｂとを
含めて加速度センサーユニット（加速度検出手段）４５
と称する。
【００８９】さらに、図１３に示すように、トラッキン
グ誤差信号ＴＥＳに基づく前記第２位相補償回路４２か
らの出力信号Ｖa ref を上記加速度センサーユニット４
５からの信号Ｖa に基づいて補正するための外乱オブザ
ーバ４６が設けられている。
【００９０】図１４に、外乱オブザーバ４６及びそれに
関連する周辺回路のみを取り出して説明する。図１４に
示すように、上記外乱オブザーバ４６からの補償電圧信
号Ｖcmp と、上記第２位相補償回路４２からの出力信号
である駆動電圧基準値Ｖa ref とを加算して補正された
駆動電圧信号Ｖを出力する加算器４７が設けられ、上記
加算器４７からの駆動電圧信号Ｖを駆動電流信号Ｉに変
換するモータドライバ４４が設けられている。
【００９１】上記外乱オブザーバ４６では、加速度セン
サーユニット４５からの加速度信号Ｖa と上記駆動電圧
信号Ｖとが入力され、加速度信号Ｖa と駆動電圧信号Ｖ
とによって外乱力Ｆdis を推定し、その外乱力を補償す
るための補償電圧信号Ｖcmpが生成されて加算器４７に
出力される。そして、モータドライバ４４としては、各
種のものが考えられるが、リニアモータ４０を駆動する
ために、入力された駆動電圧信号Ｖ（単位［Ｖ］）を、
それに相当する駆動電流信号Ｉ（単位［Ａ］）に変換し
てリニアモータ４０に供給するもの、言い換えると伝達
ゲインが１で、入力された信号を電圧次元から電流次元
に変換して出力するもの、例えば、実施例１の図１２で
示したものにおいてＲs ＝１［Ω］としたものを考えれ
ばよい。
【００９２】なお、上記モータドライバ４４では、伝達
ゲインを上記の通り１としており、電圧次元から電流次
元への変換を行っているだけと考えられるので、以下特
に説明しない限り、外乱オブザーバ４６に入力される駆
動電圧信号Ｖ、外乱オブザーバ４６から加算器４７に入
力される補償電圧信号Ｖcmp 、前記第２位相補償回路４
２から加算器４７に入力される駆動電圧基準値Ｖa ref
は、それぞれ電流次元の信号Ｉ、Ｉcmp 、Ｉa ref とし
て考える。
【００９３】図１４に示すモータ制御装置における主要
部分をブロック図で示すと図１５となる。図１５にて示
した変数等は以下のものを示している。 Ｋf ：リニアモータの推力定数 Ｍ ：リニアモータの可動部質量 Ｋfn ：Ｋf のノミナル値（標準値） Ｍn ：Ｍのノミナル値（標準値） Ｂ ：加速度センサーの感度 Ｆm ：リニアモータの推力 Ｆdis ：外乱力（パラメータ変動分等を含む） Ｆdis ’：外乱力推定値（パラメータ変動分等を含む） Ｆ1 ：加速度から逆算・推定した推力 Ｆ2 ：駆動電流から求めた推力 Ｖa ref ：リニアモータへの駆動電圧基準値 Ｖ ：リニアモータの駆動電圧信号実際値 Ｖcmp ：外乱力補償用電圧信号 ｘ ：リニアモータ変位 ｓ ：ラプラス演算子 図１５では、リニアモータ４０の伝達特性が、推力定数
Ｋf とモータ可動部４０ａの質量Ｍとを有する２階積分
系として表されている。
【００９４】また、上記加速度センサーユニット４５
は、感度Ｂを有するものとし、リニアモータ４０の変位
ｘから加速度を検出するので、２階の微分操作を意味す
るｓ2が掛けられてＢｓ2 にて表されている。なお、上
記加速度センサーユニット４５は実際に微分操作を行う
ものではなく、変位の２階微分である加速度を検出する
という意味でｓ2 が付与されて表されている。
【００９５】上記加速度センサー４５ａの構造は、例え
ば図１６に示すように数ｍｍ長の圧電素子４８の小片の
一端をサポータ４９により支持して電極５０を引き出し
た極めて簡単なものであり、これをパッケージ５１によ
り封止して小型・軽量、かつ比較的堅牢なものとしてい
る。そのためにこのような加速度センサー４５ａはリニ
アモータ４０周辺への取付け位置の選定がかなり自由に
行なえ、設計の自由度は高いものとなっている。またそ
の取付けにあたってモータ周辺のサイズを大きくする必
要がない。
【００９６】また、バッファアンプ４５ｂは、例えば図
１７に示すように、ＯＰアンプを用いたボルテージフォ
ロワと、そのバイアス電流の経路となる入力抵抗Ｒｉと
で構成できる。
【００９７】あるいは、上記加速度センサーユニット４
５として、例えば、Frank Goodenough著「AIR BAGS BOO
M WHEN IC ACCELEROMETER SEES 50G」(ELECTRONIC DESI
GN,AUGUST 8,1991 pp.45〜56) に開示されているよう
な、マイクロマシニング技術を用いてICチップ上に加速
度センサー及びバッファアンプなどの周辺回路を集積し
た圧電抵抗素子を用いてもよい。
【００９８】図１９に示すように、上記の圧電抵抗素子
２０は、シリコン製の基板２１をエッチングして、同一
の基板上に細い梁２０ａで支えられた振動部２０ｂを作
製する一方、拡散法を用いて、その梁２０ａ上には感圧
抵抗Ｒs が形成され、基板２１上のその他の部分には後
述の抵抗ブリッジを形成するための抵抗Ｒ6 が形成され
ている。そして、上記の構成を応用した加速度センサー
ユニット４５は図１８に示すように、圧電抵抗素子２０
内に形成された感圧抵抗Ｒs 及び抵抗Ｒ6 を用いて構成
される抵抗ブリッジに基準電圧源２２より電圧を供給
し、感圧抵抗Ｒsの抵抗値の変化を差動増幅器２３で加
速度信号出力Ｖa として出力するものである。そして、
上記圧電抵抗素子２０に図１９の矢印で示した方向に加
速度が加えられると、振動部２０ｂの質量によって生じ
る慣性力は、上記梁２０ａによって支えられる。その結
果、梁２０ａに生じる撓みが、梁２０ａに形成された感
圧抵抗Ｒs の抵抗値の変化として検出される。この抵抗
値の変化により生じる抵抗ブリッジの平衡の崩れ量が、
上記加速度信号出力Ｖa として差動増幅器２３から出力
される。
【００９９】さらに、加速度センサーユニット４５にお
ける加速度検出部２４として、図２０に示すような、シ
リコン単結晶の基板２４ａ上にシリコン多結晶を成長さ
せ、これをエッチングすることにより作製してもよい。
【０１００】上記加速度検出部２４において、可動電極
Ｘは、中央部に大きな面積を有する重りの部分と、その
左右に長く伸び、両端をシリコン基板に固着させた弾性
を有する梁の部分とにより形成されており、重りの部分
が基板上わずかな高さを保ちながら上記の梁の撓みによ
って、同図の矢印で示す方向に動けるようになってい
る。一方固定電極Ｙ及びＺは、これも一端がシリコン基
板上に固着され、基板上わずかな高さで固定されてい
る。可動電極Ｘの梁及び固定電極Ｙ、Ｚの固着部分の構
造を図２１（ａ）に示す。
【０１０１】この加速度検出部２４において、重り部分
に矢印で示した方向の加速度が加わると、慣性力により
可動電極Ｘはシリコン基板上の固定電極Ｙ、Ｚに対して
相対的に変位するため、加わった加速度はその大きさ及
び方向に応じて、可動電極Ｘと固定電極Ｙ及びＺ双方と
の間の相対的かつ差動的な静電容量の変化となって現れ
る。
【０１０２】そこで加速度検出部２４の固定電極Ｙ、Ｚ
に方形波発振器２８から検出したい加速度の周波数より
十分高い（例えば、１［ＭＨｚ］程度）、互いに逆位相
とされた方形波信号ＶA 、ＶC をそれぞれ供給すると、
可動電極Ｘには固定電極との静電容量により信号ＶB が
誘導されるが、このＶB の位相の方向（ＶA とＶC のど
ちらと同位相であるか？）及び大きさは、上記可動電極
Ｘと固定電極Ｙ及びＺ双方との間の差動的な静電容量に
より変化する（図２１（ｂ）参照）。
【０１０３】従って、このＶB をバッファアンプ２５で
バッファして復調器・ローパスフィルタ２６に入力し
て、方形波発振器２８からの同期信号Syncと同期復調
（同期検波）した後に低周波成分を取り出してアンプ２
７で増幅することにより、加わった加速度を電気信号と
して出力することができる。
【０１０４】あるいは、図２２に示すように、上記加速
度検出部２４を用いて、異なる構成の回路を付加するこ
とにより、さらに別の加速度センサーユニット４５を構
成することができる。ただし、上記加速度検出部２４の
構成は、図２０で示したものとほとんど同じであるが、
加速度検出部２４の固定電極Ｙ、Ｚには、方形波発振器
２８から互いに逆位相の方形波信号ＶA 、ＶC がそれぞ
れコンデンサＣ1 、Ｃ2 を経て加えられるとともに、そ
れぞれ異なった基準電圧電源＋ＶR 、−ＶR から抵抗Ｒ
1 、Ｒ2 を経て直流的なバイアス電圧が加えられる一
方、アンプ２７の加速度信号出力Ｖa が抵抗Ｒ3 及びＲ
4 を経て、加速度検出部２４の可動電極Ｘにフィードバ
ックされている点で異なる。
【０１０５】上記構成の加速度センサーユニット４５に
おいては、加わった加速度による可動電極Ｘの動きを静
電容量の変化で検出した加速度信号出力Ｖa を可動電極
Ｘにフィードバックしているため、可動電極Ｘと固定電
極Ｙ、Ｚとの間には、加速度信号出力Ｖa と基準電圧＋
ＶR 、−ＶR によって静電力が働く。この静電力は可動
電極Ｘに加えられた加速度による慣性力に逆らう方向で
あるので、可動電極Ｘの変位は小さく抑えられ、ほとん
ど移動しない。つまり、上記の加速度センサーユニット
４５における加速度信号出力Ｖa は、前述の図２０で示
した加速度センサーユニット４５とは異なり、加速度に
よる慣性力に逆らって可動電極を元に位置に保持する静
電力を発生するため必要な電圧となる。
【０１０６】以上のようにマイクロマシニング技術を用
いて作製した加速度センサーユニット４５は、加速度を
検出する部分及びその周辺回路を１チップ上に集積した
いわば一種の集積回路として構成できるので、加速度セ
ンサーユニット４５のさらなる小型化が可能になるとと
もに、量産性に優れたものとすることができる。
【０１０７】図１５に戻って、本実施例における外乱オ
ブザーバ４６の構成について、さらに説明を続ける。外
乱オブザーバ４６では、入力された駆動電圧信号Ｖの振
幅を制限するリミッタ４６ｇが設けられており、その構
成は、例えば実施例１の図４ないし図７で示したものを
用いればよい。そして、その次段には、駆動電圧信号Ｖ
から駆動力ノミナル値Ｆn までの目的とする特性、推力
定数のノミナル値Ｋfnに相当するゲインを有するアンプ
を電子回路で作製したブロック４６ａが設けられてい
る。上記ブロック４６ａは、例えば実施例１で示した図
８のように、ＯＰアンプを用いた反転増幅回路で構成す
ることができる。
【０１０８】一方、加速度センサーユニット４５からの
加速度信号Ｖa が入力され、リニアモータ４０の駆動力
である推力Ｆm から加速度（ｓ2 ×ｘ）までの理想とす
る特性、すなわち（１／Ｍn ）の逆数であるＭn のゲイ
ンを有するアンプ４６ｂが設けられている。
【０１０９】さらに、上記アンプ４６ｂの出力が入力さ
れ、加速度センサーユニット４５の感度Ｂの逆数（１／
Ｂ）のゲインを有するアンプ４６ｃが設けられている。
上記各アンプ４６ｂ・４６ｃとによってブロック４６ｄ
が形成されている。
【０１１０】上記ブロック４６ｄは、加速度センサーユ
ニット４５で検出した加速度信号Ｖa に基づいて、リニ
アモータ４０のパラメータがノミナル値であった場合、
リニアモータ４０に加わる力を外乱力Ｆdis を含めて推
定するものであり、例えば図８に示すように、反転増幅
回路を２段直列に接続し、各段のゲインをそれぞれＭn
および（１／Ｂ）と等しくなるように設定することで構
成できるものである。
【０１１１】次に、ブロック４６ａとブロック４６ｄと
の各出力がそれぞれ入力され、上記両者の出力を比較し
て差を検出して出力する比較器４６ｅが設けられてお
り、上記比較器４６ｅでは、リニアモータ４０のパラメ
ータの変動分を含めた推定外乱力Ｆdis ' が出力され
る。比較器４６ｅは、例えば図９に示したＯＰアンプを
用いる差動増幅回路として構成できるものである。そし
て、上記比較器４６ｅからの出力が入力されるブロック
４６ｆが設けられている。ブロック４６ｆは、上記ブロ
ック４６ａの逆特性、すなわち推力定数のノミナル値の
逆数（１／Ｋfn）のゲインを有するアンプであり、推定
外乱力Ｆdis ' を打ち消すように、前記リニアモータへ
の駆動電圧基準値Ｖa ref を補償するための外乱力補償
用電圧Ｖcmp を推定外乱力Ｆdis ' に基づいて発生して
出力するものである。
【０１１２】上記ブロック４６ｆは、例えば図２３に示
すように、ＯＰアンプを用いた反転増幅回路の２段接続
として構成できるものである。なお、図２３の反転増幅
回路の２段目のフィードバック抵抗Ｒf に、図中破線で
示すように、並列に接続されるように示されているコン
デンサＣf は、後述するＬＰＦ（ローパスフィルタ）４
８の特性をこのブロック４６ｆ内に形成するときに、図
に示すように並列に接続されて用いられるものである。
【０１１３】前記加算器４７は、前記第２位相補償回路
４２からの駆動電圧基準値Ｖa refに、パラメータ変動
を含めた外乱力を補償するために必要な補償電圧信号Ｖ
cmpを加算した駆動電圧信号Ｖを、モータドライバ４４
および外乱オブザーバ４６に供給するものである。加算
器４７は、例えば図８に示すように、ＯＰアンプを用い
た反転加算増幅回路に、反転増幅回路を接続して構成す
ることができる。
【０１１４】なお、上記ブロック４６ｆと加算器４７と
の間に、必要に応じてＬＰＦ４８を付加してもよい。Ｌ
ＰＦ４８を付加することにより、後述するように、必要
に応じて外乱オブザーバ４６の帯域を制限することが可
能となる。
【０１１５】上記ＬＰＦ４８としては、実施例１の図１
１で示したように、ＯＰアンプによるボルテージフォロ
アの入力に抵抗とコンデンサからなる１次のＲＣローパ
スフィルタを接続して構成することもできる。しかしな
がら、先の図２３で示したように、ブロック４６ｆにお
いて、反転増幅回路の２段目のフィードバック抵抗Ｒf
に破線で示すようにコンデンサＣf を並列に接続して、
上記ＬＰＦ４８と同等の特性を含ませてもよい。この場
合、図１１の回路は不要となる。ＬＰＦを付加して、帯
域制限が必要となるのは、回路やセンサーに誘導するノ
イズの影響を更に少なくしたい場合、あるいは、リニア
モータに高周波の機械共振が存在して外乱オブザーバの
動作が不安定になる恐れの有る場合である。
【０１１６】なお、リミッタ４６ｇの振幅制限値ＶLIM
は実施例１を参照して以下のように定めれば良い。
【０１１７】モータドライバ４４が最大駆動電流Ｉmax
をリニアモータ４０に供給しているとき、モータドライ
バ４４の入力電圧Ｖ1 は、 Ｖ1 ＝（１／ＫD ）×Ｉmax ‥‥‥‥‥(17) となる。
【０１１８】一方、リミッタ４６ｇで振幅制限を受けは
じめるときの外乱オブザーバ４６のリミッタ４６ｇ側、
すなわち、正帰還ループ側の入力電圧（＝同時にモータ
ドライバ４４の入力電圧でもある）Ｖ2 は、 Ｖ2 ＝ＶLIM ‥‥‥‥‥(18) 上記Ｖ1 及びＶ2 が与えられたときに、負帰還および正
帰還ループからそれぞれ比較器４６ｅに加えられる推力
の推定値あるいは計算値Ｆ1 及びＦ2 は、 Ｆ1 ＝〔ＫD ×（ＫF ／Ｍ）×Ｍn 〕×Ｖ1 ‥‥‥‥‥(19) Ｆ2 ＝ ＫFn×Ｖ2 ‥‥‥‥‥(20) となる。
【０１１９】そして、実施例１と同様、モータドライバ
４４がその最大駆動電流値Ｉmax をリニアモータ４０に
供給しているときに、比較器４６ｅに加わる推力の推定
値あるいは計算値であるＦ1 、Ｆ2 について、 Ｆ1 ≧Ｆ2 ‥‥‥‥‥(21) が成立すれば、リニアモータが過大に駆動されることを
防止できる。
【０１２０】ここで、(17)(18)(19)(20)式を用いて(21)
式を整理すると、 ＶLIM ≦〔（ＫF ／Ｍ）／（ＫFn／Ｍn ）〕×Ｉmax ‥‥(22) となる。すなわち、リミッタ４６ｇの振幅制限電圧Ｖ
LIM は(22)式で求めることができる。
【０１２１】あるいはリミッタ４６ｇがゲイン（ＫFn）
を有するアンプ４６ｂの直後に挿入される場合には、(1
8)式及び(20)式を次の(18')(20')式に置き換えて計算す
れば、以下の(22') 式となる。 Ｖ2 ＝ＶLIM ／ＫFn ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(18') Ｆ2 ＝ＶLIM ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(20') ＶLIM ≦〔（ＫF ／Ｍ）／（１／Ｍn ）〕×Ｉmax ‥‥‥‥(22') なお、(18') (20') (22') 式において、両辺の物理的次
元が一致しないが、これについては実施例１で(13') (1
5') (16') 式における考え方と同じく、リミッタが電圧
次元の信号レベルを制限することで、代わりに力の制限
を行なっていると考えればよい。
【０１２２】上記(22)式あるいは(22') 式において、両
辺の等号の成立したときが、モータドライバ４４の最大
駆動能力まで正帰還ループの信号振幅に制限がかから
ず、外乱オブザーバを含めたモータ制御系がその能力を
最大限に発揮できる、リミッタの最適条件である。しか
し、ＶLIM のこの最適な値より若干低めに設定しても実
用上の問題は発生せず、むしろドライバの能力に幾分余
裕がある時点で制限が掛かることになるので、ドライバ
の信頼性からは望ましいと言える。
【０１２３】また、外乱等への耐性やアクセス動作の性
能は、実施例１同様ドライバの能力により上限が定まる
ものであって、リミッタの付加によって悪化することは
ほとんどない。
【０１２４】実施例２においては、前述の通り、速度セ
ンサーではなく加速度センサーを用いている。実施例１
に示した図１では、ゲイン項として（ｇ×Ｊn ／Ｃ）の
増幅度を有するアンプ１３ｄ・１３ｅが存在しており、
これは加算器１３ｃ、ローパスフィルタ１３ｆ及び比較
器１３ｇを組み合わせて、共に速度センサー８の出力信
号の近似微分を行なっているが、その近似微分の帯域ｇ
は外乱オブザーバが摩擦やパラメータ変動、あるいは振
動等の外乱を抑圧し、モータの特性を改善しうる帯域で
あって、無論これは高いことが望ましい。しかしこの帯
域ｇを高めるためにはアンプ１３ｄ・１３ｅは大きな増
幅度が要求される。
【０１２５】特にこの実施例で対象としている光ディス
ク装置のリニアモータが関与するサーボ制御の周波数帯
域は数百［Ｈｚ］から数［ｋＨｚ］程度と、先の実施例
１における磁気ディスク装置の場合に比べて一般に１桁
程度高いため、加速度センサーで無く速度センサーを使
うとすれば近似微分のために必要となるアンプの増幅度
への要求は厳しい。
【０１２６】例えば、光ディスク装置のリニアモータで
およそ２［ｋＨｚ］まで良好な特性を得ようとすると、
ｇ＝２π×２０００≒１２６００となる。
【０１２７】回動型モータの慣性モーメントＪn をリニ
アモータの可動部質量Ｍn に置き換えて考えて、もし余
程（Ｍn ／Ｃ）が小さければ（ｇ×Ｍn ／Ｃ）のアンプ
のゲインを低く抑えることが出来る。しかし、実際、光
ディスク装置のリニアモータではＭn が最低でも０．０
１［ｋｇ］程度、リニアモータに取り付け得るような直
動型の速度センサーではその感度Ｃが高々０．０１［Ｖ
／ｍ・ｓ-1］オーダーであることを考慮すれば、（ｇ×
Ｍn ／Ｃ）がｇより大幅に小さくなることは期待でき
ず、アンプのゲインを低く抑えることはできない。その
ため、このような高いゲインのアンプを作ることは容易
ではない。ＯＰアンプを用いるとしても、２［ｋＨｚ］
で１２６００倍のゲインを得るには約２５［ＭＨｚ］以
上の帯域を有するものを使うか、あるいは数段に分割し
て構成しなければならず、もし構成したとしてもアンプ
自体あるいはその入力に加わるノイズは大きく増幅され
てしまう。
【０１２８】また、検出した速度情報をもとに外乱トル
クを推定する際に、帯域ｇまでの近似微分〔ｓ／（ｓ＋
ｇ）〕を施しているが、微分操作はセンサー、回路ある
いは外来性のノイズを強調してしまうため、これに基づ
いてモータを制御するとドライバやモータ自体の無駄な
電力消費や発熱を招く他、モータに不要な振動や騒音を
生じさせてしまう、これも帯域ｇを拡大しようとすると
ノイズの影響はそれに従い大きくなる。
【０１２９】しかし、本実施例のモータ制御装置では、
速度センサーに代えて加速度センサーを用いているの
で、モータの過大駆動やパラメータ変動や外乱に対する
モータの特性改善が可能であると同時に、センサーが小
型・堅牢で取付けの自由度が大きいほか、近似微分の操
作が不要であり、制御帯域の拡大に際して外乱オブザー
バ中にゲインが極めて高いアンプを必要とせず、その結
果、ノイズの影響も受けにくいものとなっている。
【０１３０】〔実施例３〕本発明の他の実施例について
図２４ないし図２７に基づいて説明すれば、以下の通り
である。尚、説明の便宜上、前記の実施例２の図面に示
した構成と同一の機能を有する構成には、同一の符号を
付記し、その説明を省略する。
【０１３１】本実施例の情報記録再生装置のモータ制御
装置では、上記第１実施例における加速度センサーユニ
ット４５に代えて、図２４に示すように、上記加速度セ
ンサーユニット４５と同様の機能を有する２つの第１加
速度センサーユニット５２および第２加速度センサーユ
ニット５３が設けられている。また、第２実施例と同
様、第１加速度センサーユニット５２は、第１加速度セ
ンサー５２ａおよび第１バッファアンプ５２ｂからな
り、第２加速度センサーユニット５３は、第２加速度セ
ンサー５３ａおよび第２バッファアンプ５３ｂから構成
されている。上記の第１バッファアンプ５２ｂおよび第
２バッファアンプ５３ｂは、例えば先の図１７に示した
回路で実現できるものである。
【０１３２】第１加速度センサー５２ａおよび第１バッ
ファアンプ５２ｂはリニアモータ４０のモータ可動部４
０ａに取り付けられる一方、第２加速度センサー５３ａ
および第２バッファアンプ５３ｂはモータ固定部４０ｂ
の取り付けられているシャーシ３２に取り付けられてい
る。そして、第１加速度センサーユニット５２および第
２加速度センサーユニット５３の各出力がそれぞれ入力
され、上記各出力の差を算出して出力する減算器５４が
設けられている。上記減算器５４の出力が加速度信号Ｖ
a として外乱オブザーバ４６に入力される。
【０１３３】従って、第２加速度センサーユニット５３
は、モータ可動部４０ａとモータ固定部４０ｂとの双方
に対して加わる同一方向の加速度を打ち消すために設け
られている。すなわち、モータ可動部４０ａと、モータ
固定部４０ｂとの双方に対して加えられる同一方向の加
速度が打ち消されるように、第１バッファアンプ５２ｂ
および第２バッファアンプ５３ｂの各出力が上記減算器
５４に接続されている。
【０１３４】ところで、各種のモータを用いる装置にお
いては、モータの動きの制御は絶対的なものが求められ
るのでなく、上記装置におけるいずれかの部位に対する
相対的なものが求められる。例えば、図１３に示したス
ピンドルモータ３３の上で回転する光ディスク３１の上
にあるトラック３１ａは、シャーシ３２に対して変位す
る。したがって、レーザ光３４ａをトラック３１ａに正
確に追従させるためには、リニアモータ４０は、モータ
可動部４０ａに取り付けられた光ピックアップ３４を、
モータ固定部４０ｂに対する相対的な移動を示す相対的
な加速度に基づいて制御するように設定される必要があ
る。
【０１３５】本実施例の構成によれば、モータ可動部４
０ａとモータ固定部４０ｂとの間に生じた各加速度の差
を検出するようになっているので、モータ可動部４０ａ
の動きによるモータ固定部４０ｂへの反作用が無視でき
ない場合においても、その反作用の加速度を含めたモー
タ可動部４０ａにおけるモータ固定部４０ｂに対する相
対的な加速度を検出して、レーザ光３４ａをトラック３
１ａに正確に追従させることができ、リニアモータ４０
のより正確な制御が可能となる。
【０１３６】また、シャーシ３２に対して外部から加速
度αD の振動や衝撃が加わったとき、リニアモータ４０
のベアリング部３６の滑りが非常に良好な場合には、図
２５に示すように、モータ可動部４０ａでの検出加速度
α1 ＝０、モータ固定部４０ｂでの検出加速度α2 ＝α
D となることも考えられる。そのとき、モータ可動部４
０ａにのみ加速度センサー４５ａが設けられている場合
には、上記加速度センサー４５ａにおける検出加速度は
０となるので、外乱オブザーバ４６は上記振動や衝撃に
対して抑制することはない。
【０１３７】しかし、本実施例の構成では、第１加速度
センサー５２ａおよび第２加速度センサー５３ａをモー
タ可動部４０ａとモータ固定部４０ｂとの双方にそれぞ
れ設けたことから、相対的な加速度（α1 −α2 ＝−α
D ）を検出することができるので、外部からの駆動電圧
基準値Ｖa ref によらない上記の振動や衝撃等の動きに
対して外乱オブザーバ４６は相対的な加速度が０となる
ようにモータ可動部４０ａを駆動制御し、上記の振動や
衝撃等の動き等の悪影響を抑制する。
【０１３８】なお、図２４においては、相対的な加速度
を検出するため、第１加速度センサー５２ａの第１バッ
ファアンプ５２ｂ、および第２加速度センサー５３ａの
第２バッファアンプ５３ｂの各出力の差を、減算器５４
を用いて算出しているが、上記減算器５４を用いずに、
図２６に示すように、第１加速度センサー５２ａおよび
第２加速度センサ５３ａの各出力を逆直列に接続し、そ
の出力にバッファアンプ５２ｂ′を設けてもよい。
【０１３９】また、図２７に示すように、上記各出力を
逆並列に接続し、その出力にバッファアンプ５２ｂ′を
設けてもよい。なお、上記バッファアンプ５２ｂ′とし
ても、先に図１７にて示したバッファアンプ４５ｂと同
等のものを用いることが可能である。ただし、図２６、
図２７において、第１加速度センサー５２ａと第２加速
度センサー５３ａとに付した＋−の符号は、両方のセン
サー５２ａ・５３ａに同一方向の加速度を加えたときに
発生する電圧あるいは電流の極性を示している。さら
に、上記第１加速度センサーユニット５２及び第２加速
度センサーユニット５３として、図１８ないし図２０で
示す加速度センサーユニットを用いてもよい。
【０１４０】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の情報記録再生装
置のモータ制御装置は、以上のように、ディスク状記録
媒体に情報の記録あるいは再生を行なう記録再生手段が
設けられるとともに、上記記録再生手段を上記ディスク
状記録媒体の記録面に沿って移動させるモータと、入力
信号から上記モータの駆動信号を生成する駆動手段とが
設けられている情報記録再生装置のモータ制御装置にお
いて、上記モータによって移動する上記記録再生手段の
作動状態を検出する検出手段が設けられ、上記入力信号
と上記検出手段によって得られる検出信号とから、上記
モータに加わる外乱力や特性変動を補償する補償信号を
生成し、上記補償信号に基づき、上記入力信号を補正す
る外乱オブザーバが設けられるとともに、上記外乱オブ
ザーバに入力される信号のうち、上記上記入力信号の振
幅を、駆動手段が出力する最大駆動信号を生成するとき
の入力信号の最大振幅以下に制限する振幅制限手段が設
けられている構成である。
【０１４１】それゆえ、これにより、モータのパラメー
タ変動や振動等の外乱の影響を抑圧することが可能であ
るとともに、大きな入力がモータ制御装置に加えられた
り、大きな振動や衝撃等の外乱がモータに加えられて
も、外乱オブザーバからの補正信号の振幅が制限されて
いるので、フィードバック経路内での信号の発散が抑え
られ、同時に、移動から停止への作動状態の変化におい
ても、速やかに収束し、モータが所定の動作量及び動作
範囲を越えて過大に駆動されることがない。その結果、
正確なモータの制御が行なえるとともに、モータのオー
バーランなどが生じないのでモータ自身やモータに接続
された機構・部品などの損傷を防止することができると
いう効果を奏する。
【０１４２】請求項２記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置は、請求項１記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置において、上記検出手段が加速度検出手段であ
る構成である。
【０１４３】それゆえ、これにより、外乱オブザーバ内
部で微分操作を行なう必要がなく、微分操作の行なわれ
る帯域に比例した高いゲインのアンプが不要となるの
で、回路構成が簡単になり、コストダウンが可能であ
る。また、ノイズの影響を受け易い上記アンプがないの
で、速度センサーや周辺回路からのノイズ等に強いモー
タ制御装置とすることができるという効果を奏する。
【０１４４】請求項３記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置は、請求項２記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置において、上記加速度検出手段が、上記モータ
における上記記録再生手段と一体的に移動する可動部
と、上記モータの固定部との間の相対加速度を検出する
ものである構成である。
【０１４５】それゆえ、これにより、駆動トルクや駆動
力、あるいは外乱トルクや外乱力によってモータの固定
部と可動部との間に生じた相対的な加速度を正確に検出
することが可能となるので、固定部に対する可動部の位
置を正確に制御できる。すなわち、固定部にあるディス
ク状記録媒体に対して、可動部にある記録再生手段の位
置を正確に制御できるという効果を奏する。
【０１４６】請求項４記載の情報記録再生装置のモータ
制御装置は、請求項２または３記載の情報記録再生装置
のモータ制御装置において、加速度検出手段に、加速度
により生じた物理的な変化量を電気的な変化量に変換し
て出力する素子が設けられている構成である。
【０１４７】それゆえ、これにより、加速度検出手段を
小型化することができるので、取付けのための制約が少
なく、設計の自由度が増し、生産に際してのコストダウ
ンが図れる一方、モータ周辺の小型化もできるという効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の情報記録再生装置のモータ制御装置の
一実施例に係るモータ制御機構を示すブロック図であ
る。
【図２】上記モータ制御装置を用いた情報記録再生装置
を示す斜視図である。
【図３】図１に示した外乱オブザーバを等価変換したブ
ロック図である。
【図４】上記モータ制御装置におけるリミッタの構成例
を示す回路図である。
【図５】図４における基準電圧源の構成例を示す回路図
である。
【図６】図４における基準電圧源の他の構成例を示す回
路図である。
【図７】図１に示したモータ制御装置におけるリミッタ
の他の構成例を示す回路図である。
【図８】図１に示したモータ制御装置におけるブロック
の構成例を示す回路図である。
【図９】図１に示したモータ制御装置における比較器の
構成例を示す回路図である。
【図１０】図１に示したモータ制御装置における加算器
の構成例を示す回路図である。
【図１１】図１に示したモータ制御装置におけるＬＰＦ
の構成例を示す回路図である。
【図１２】図１に示したモータ制御装置におけるドライ
バの構成例を示す回路図である。
【図１３】本発明の情報記録再生装置のモータ制御装置
の他の実施例を示す構成図である。
【図１４】図１３において、外乱オブザーバ周辺の回路
のみを取り出した構成図である。
【図１５】図１４のモータ制御装置を示すブロック図で
ある。
【図１６】加速度センサーの概略分解斜視図である。
【図１７】加速度センサーのバッファアンプの構成例を
示す回路図である。
【図１８】加速度センサーユニットの構成例を示す回路
図である。
【図１９】上記加速度センサーに用いた圧電抵抗素子の
構成を示す断面斜視図である。
【図２０】加速度センサーユニットのその他の構成例を
示す図である。
【図２１】図２０に示す加速度センサーユニットに関す
るもので、同図（ａ）は可動又は固定電極の固定状態を
示す図であり、同図（ｂ）は等価な回路に置き換えた加
速度センサー部を示す図である。
【図２２】加速度センサーユニットのさらにその他の構
成例を示す回路図である。
【図２３】図１３に示すモータ制御装置におけるアンプ
の構成例を示す回路図である。
【図２４】本発明の情報記録再生装置のモータ制御装置
において、外乱オブザーバ周辺の回路のみを取り出した
他の実施例を示す構成図である。
【図２５】外乱が加えられたときのリニアモータと加速
度センサーの動作を示す構成図である。
【図２６】上記モータ制御装置における加速度センサー
の他の例を示す構成図である。
【図２７】上記モータ制御装置における加速度センサー
のさらに他の例を示す構成図である。
【図２８】外乱オブザーバを用いた従来のモータ制御装
置のブロック図である。
【図２９】図２８に示すモータ制御装置において、外乱
オブザーバを等価変換したブロック図である。
【図３０】図２９に示すモータ制御装置において、より
詳細な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 磁気ディスク（ディスク状記録媒体） ３ ヘッド（記録再生手段） ８ 速度センサー（検出手段） １０ スイングモータ（モータ） １０ａ 可動部 １０ｂ 固定部 １２ ドライバ（駆動手段） １３ 外乱オブザーバ １３ａ リミッタ（振幅制限手段） ３１ 光ディスク（ディスク状記録媒体） ３４ 光ピックアップ（記録再生手段） ４０ リニアモータ（モータ） ４０ａ 可動部 ４０ｂ 固定部 ４５ 加速度センサーユニット（加速度検出手段） ４６ 外乱オブザーバ ４６ｇ リミッタ（振幅制限手段） ５２ 加速度センサーユニット（加速度検出手段） ５３ 加速度センサーユニット（加速度検出手段） ＶC 速度信号（検出信号） Ｖ 駆動電圧信号（入力信号） Ｉ 駆動電流信号（駆動信号）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 11/00 - 13/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ディスク状記録媒体に情報の記録あるいは
    再生を行なう記録再生手段が設けられるとともに、上記
    記録再生手段を上記ディスク状記録媒体の記録面に沿っ
    て移動させるモータと、入力信号から上記モータの駆動
    信号を生成する駆動手段とが設けられている情報記録再
    生装置のモータ制御装置において、 上記モータによって移動する上記記録再生手段の作動状
    態を検出する検出手段が設けられ、上記入力信号と上記
    検出手段によって得られる検出信号とから、上記モータ
    に加わる外乱力や特性変動を補償する補償信号を生成
    し、上記補償信号に基づき、上記入力信号を補正する外
    乱オブザーバが設けられるとともに、 上記外乱オブザーバに入力される信号のうち、上記入力
    信号の振幅を、駆動手段が出力する最大駆動信号を生成
    するときの入力信号の最大振幅以下に制限する振幅制限
    手段が設けられていることを特徴とする情報記録再生装
    置のモータ制御装置。
  2. 【請求項２】上記検出手段が加速度検出手段であること
    を特徴とする請求項１記載の情報記録再生装置のモータ
    制御装置。
  3. 【請求項３】上記加速度検出手段が、上記モータにおけ
    る上記記録再生手段と一体的に移動する可動部と、上記
    モータの固定部との間の相対加速度を検出するものであ
    ることを特徴とする請求項２記載の情報記録再生装置の
    モータ制御装置。
  4. 【請求項４】加速度検出手段に、加速度により生じた物
    理的な変化量を電気的な変化量に変換して出力する素子
    が設けられていることを特徴とする請求項２または３記
    載の情報記録再生装置のモータ制御装置。
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