JP4247679B2 - サーボ制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Description
また、磁気ディスク記録再生装置では、一般にトラッキングサーボ制御のみを行う構成であるが、光ディスク記録再生装置の場合と同様に、低周波成分の強調と高周波での位相進み遅れ補償が行なわれている。
いずれの場合でも、サーボ制御演算手段においては、上記誤差信号に対し低周波成分をなるべく強調して低周波の位置ズレをできるだけ抑圧することが望ましい。また、位相進み遅れ補償により、できるだけ高周波の誤差信号まで応答することが望ましい。
したがって、この種のサーボ制御装置においては、あまり高い周波数の誤差信号にまで対応させようとすると、サーボ制御系が発振現象を起こすという課題があった。具体的には、サーボ制御演算手段で高周波の位相進み遅れを行なうことで誤差信号の高周波成分が強調されるが、このときアクチュエータ機構系の2次共振周波数の成分を強調しすぎると、この周波数での発振現象を引き起こす。
したがって、2次共振の影響を低減し、安定なサーボ制御を行なうためには、サーボ制御演算手段での位相進み遅れ補償を行なう周波数をある周波数以下に限定し、高周波成分の強調を抑える必要がある。しかし、サーボ制御演算手段での位相進み遅れ補償と低周波成分の強調(高周波成分の抑制)との間には関連があり、全く独立して設定することはできない。
このため、位相進み遅れ補償の制限により誤差信号の低周波成分の強調にも限界が生じ、サーボ制御系での性能限界も決定されることになる。
この結果、記録及び/または再生素子の良好なサーボ制御を実現することができ、より安定した高密度記録再生が行なえるディスク記録及び/または再生装置を実現することができる効果がある。
また、図2は図1に示すサーボ制御装置を利用した光ディスク記録再生装置のフォーカスサーボ制御系の構成例を示すブロック図であり、図3は同じく図1に示すサーボ制御装置を利用した光ディスク記録再生装置のトラッキングサーボ制御系の構成例を示すブロック図である。
さらに、図4は図1に示すサーボ制御装置を利用した磁気ディスク記録再生装置のトラッキングサーボ制御系の構成例を示すブロック図である。
以下、図2及び図3に示す光ディスク記録再生装置及び図4に示す磁気ディスク記録再生装置について説明し、次いで本実施例に係るサーボ制御装置の詳細について説明する。
また、光ピックアップ内には、対物レンズ12をフォーカス方向とトラッキング方向に移動制御する電磁アクチュエータ21A、21Bと、この電磁アクチュエータ21A、21Bを駆動制御するアクチュエータ駆動回路22A、22Bと、受光部14出力信号からサーボ制御用の誤差信号を検出する誤差信号検出回路23A、23Bと、この誤差信号検出回路23A、23Bによって検出された誤差信号に基づいて各種の演算を行い、制御信号を生成する制御演算回路24A、24Bとを有する。
また、図3に示すトラッキングサーボ制御系では、電磁アクチュエータ21Bが対物レンズ12を光ディスク10のディスク面に対して平行方向に移動するものである。また、受光部14で得られた信号から、誤差信号検出回路23Bによってトラッキングエラー信号が生成される。そして、このトラッキングエラー信号は制御演算回路24Bに送られ、アクチュエータ21Bを駆動するための制御信号が生成され、この制御信号はアクチュエータ駆動回路22Bに送られ、この制御信号に従って電磁アクチュエータ21Bが駆動され、誤差信号が小さくなるよう対物レンズ12を移動する。
そして、図示の例では電磁アクチュエータ32で磁気ヘッド31を磁気ディスク30のディスク面に対して水平方向に駆動する。磁気ヘッド31で得られた信号は、誤差信号検出回路34に送られ、トラッキングエラー信号が生成される。そして、このトラッキングエラー信号は制御演算回路35に送られ、アクチュエータ32を駆動するための制御信号が生成され、この制御信号はアクチュエータ駆動回路33に送られ、この制御信号に従って電磁アクチュエータ32が駆動され、誤差信号が小さくなるよう磁気ヘッド31を移動する。
また、図5は図2に示す光ディスク記録再生装置のフォーカスサーボ制御系における制御動作を示す説明図であり、図6は図3に示す光ディスク記録再生装置のトラッキングサーボ制御系における制御動作を示す説明図である。また、図7は図4に示す磁気ディスク記録再生装置のトラッキングサーボ制御系における制御動作を示す説明図である。さらに、図8〜図11は本実施例のサーボ制御系における周波数特性を従来のサーボ制御系と対比して説明する説明図である。
まず、図1中のrは、記録再生素子の目標位置であり、記録再生素子が本来あるべき位置を表している。
例えば図2に示す光ディスク記録再生装置のフォーカスサーボ制御系では、上記rは図5中の光ディスク記録面に焦点を結ぶレンズ位置に相当する。同じく図3に示す光ディスク記録再生装置のトラッキングサーボ制御系では、上記rは図6中の光ディスクの信号トラック中心に焦点を結ぶレンズ位置に相当する。さらに同じく図4に示す磁気ディスク記録再生装置のトラッキングサーボ制御系では、上記rは図7中の磁気ディスク上の信号トラック中心と磁気ヘッド中心とが一致する位置に相当する。
例えば図2に示す光ディスク記録再生装置のフォーカスサーボ制御系では、ディスクのソリや保護膜の膜厚変動により光ディスク記録面に焦点を結ぶレンズ位置が変化する。図5は光ディスクのディスクのソリによる外乱の例を示している。すなわち、ソリのある光ディスクが回転することで、ディスク記録面位置がdだけ変化し、レンズのあるべき位置もr+dに変化する。
同じく図3に示す光ディスク記録再生装置のトラッキングサーボ制御系では、ディスク偏芯などにより、ディスク回転時の信号トラック中心線の位置が変化する。図6はディスク偏芯による外乱の例を示している。すなわち、偏芯のあるディスクが回転することで、信号トラック位置もdだけ変化し、レンズのあるべき位置もr+dに変化する。
さらに同じく図4の磁気ディスク記録再生装置のトラッキングサーボ制御系でも、ディスク偏芯などにより、ディスク回転時の信号トラック中心線の位置が変化する。図7はディスク偏芯による外乱の例を示している。偏芯のあるディスクが回転することで、信号トラック位置もrだけ変化し、ヘッドのあるべき位置もr+dに変化する。
そして、制御信号uによりアクチュエータが駆動されることで、記録再生素子の位置が決まる。なお、制御対象120は制御信号uから記録再生素子の位置への特性を表している。
上記(2)(3)式を用いて(1)式のGd→e(s)を書き直すと、次の(4)式になる。
図10のGc d→e(s) により、Gd→e(s)に比べて良好な外乱抑圧特性が実現できていることが確認できる。500Hz以下の周波数で10dB程度良好である。このように、制御器K(s)に代えて、複素零点を指定できる制御器Kc(s)を用いることで、同じ定数a、b、kを用いても、より良好な外乱抑圧特性をもつ制御系を実現することができる。
最後に、参考として、図9、図10の各例における開ループ周波数特性を図11に示す。図11(A)はゲイン、図11(B)は位相を示し、それぞれ縦軸はレベル(dB、deg)、横軸は周波数(Hz)を示している。図示のように、複素零点を指定できる制御器Kc(s)を用いた本例制御器の場合の開ループ周波数特性の方が低周波でのゲインが大きいことが確認できる。
また、図9の例では、制御器ゲインとして高周波成分の強調を同程度にし、相対的に低周波成分の強調を大きくしたが、制御器ゲインを調節して低周波成分の強調を同程度にすることで、相対的に高周波の強調を小さくして2次共振周波数でのマージンを大きく取り、より安定したサーボ制御を実現することも可能である。
なお、以上の実施例では、記録と再生を兼用した装置のサーボ制御系を例に説明したが、いずれか一方の機能を有する装置にも同様に適用できるものである。
Claims (8)
- 記録媒体に対して情報信号の記録及び/または再生を行う記録及び/または再生素子と、
上記記録及び/または再生素子を上記記録媒体上の目標位置に移送するアクチュエータと、
上記目標位置と実際の記録位置または再生位置との誤差に比例する誤差信号を検出する誤差信号検出手段と、
上記誤差信号検出手段によって検出された誤差信号に基づいて、上記アクチュエータを駆動制御する制御信号を生成し、上記アクチュエータを駆動制御するする制御演算手段とを備え、
上記制御演算手段は、上記誤差信号に基づいて制御信号を算出する経路に、低域ゲインを高くするために、低域強調角周波数と位相進み角周波数を共役な複素零点とする複素零点に基づくフィルタ特性をもたせる手段を設けた、
ことを特徴とするサーボ制御装置。 - 上記誤差信号は、目標位置に外乱を加え、その値から実際の位置を減じた信号であることを特徴とする請求項1記載のサーボ制御装置。
- 上記記録媒体が光ディスクであり、上記記録及び/または再生素子が上記光ディスクに対して情報信号の記録または再生を行う光ピックアップの光学ヘッドであることを特徴とする請求項1記載のサーボ制御装置。
- 上記記録媒体が磁気ディスクであり、上記記録及び/または再生素子が上記磁気ディスクに対して情報信号の記録または再生を行う磁気ヘッドであることを特徴とする請求項1記載のサーボ制御装置。
- 記録媒体に対して情報信号の記録及び/または再生を行う記録及び/または再生素子と、
上記記録及び/または再生素子を上記記録媒体上の目標位置に移送するアクチュエータと、
上記目標位置と実際の記録位置または再生位置との誤差に比例する誤差信号を検出する誤差信号検出手段と、
上記誤差信号検出手段によって検出された誤差信号に基づいて、上記アクチュエータを駆動制御する制御信号を生成し、上記アクチュエータを駆動制御する制御演算手段とを備えたサーボ制御装置の制御方法であって、
上記制御演算手段によって上記誤差信号に基づいて制御信号を算出する際に、低域ゲインを高くするために、低域強調角周波数と位相進み角周波数を共役な複素零点とする複素零点に基づくフィルタ特性をもたせる、
ことを特徴とするサーボ制御方法。 - 上記誤差信号は、目標位置に外乱を加え、その値から実際の位置を減じた信号であることを特徴とする請求項5記載のサーボ制御方法。
- 上記記録媒体が光ディスクであり、上記記録及び/または再生素子が上記光ディスクに対して情報信号の記録または再生を行う光ピックアップの光学ヘッドであることを特徴とする請求項5記載のサーボ制御方法。
- 上記記録媒体が磁気ディスクであり、上記記録及び/または再生素子が上記磁気ディスクに対して情報信号の記録または再生を行う磁気ヘッドであることを特徴とする請求項5記載のサーボ制御方法。
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