JPH01103183A - サーボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は回転体の回転速度信号の周期を計測して、基準
値からの誤差データをディジタル値で出力する速度誤差
検出器を備えたサーボ装置に関するものである。

従来の技術 第３図は家庭用ビデオテープレコーダのキャプスタンモ
ータの回転速度制御系の代表的な機能ブロックダイアダ
ラムを示したものである。第３図において、キャプスタ
ンモータｌに連結された周波数発電機２からは、第４図
囚に示すような交流信号が出力されるが、この交流信号
はキャプスタンモータ１の回転速度に依存した繰り返し
周期を存しており、ＦＧ信号増幅器３によって第４図Ｂ
に禾すような方形波にまで増幅されて波形整形される。

さらに、逓倍回路４において、第４図０の信号波形から
第４図０の信号波形が作りだされて速度誤差検出器５に
送られる。一方、速度誤差検出器５では第４図０の信号
波形のリーディングエツジ（前縁）から次のリーディン
グエツジまでの周期がカウンタ等によってディジタル的
に計測され、固定基準値からの誤差データが出力される
。

この誤差データは、ディジタルフィルタ６によって周波
数領域のゲイン補償が行なわれたうえで、Ｄ−Ａ：ＩＩ
ンバータ７に供給され、Ｄ−Ａコンパ′−タフの出力は
キャプスタンモータ１を駆動するためのモータ駆動回路
８に供給される。

したがって、第３図に示したブロックはキャプスタンモ
ータｌを低速回転させるための閉ループ速度制御系を構
成している。また、第３図の装置において、逓倍回路４
は速度制御系の応答性を改善するために使われている。

すなわち、キャプスタンモータの回転速度は、第４図０
の信号波形のリーディングエツジが到来する毎に、前回
のリーディングエツジの到来時点からの速度変化分の平
均値として計測される（一般に移動平均と呼ばれる。）
が、逓倍回路４を用いない場合には第４図りの信号波形
のリーディングエツジ間を計測することになり、計測イ
ンターバルが長くなって制御系の応答特性が悪化する。

これを解消するには、周波数発電機２の出力周波数を高
くすればよいが、機械的な加工精度の問題から限界があ
った。したがって、周波数発電機の出力を電気的に逓倍
する方法が多用され、第４図に示したようなエツジ逓倍
法や電気的に位相を違えて配置された複数の発電コイル
からの出力信号をもとにして回転速度信号の周波数を逓
倍する方法が用いられている。

発明が解決しようとする問題点 ところで、第４図０に示した信号波形図は、実際には＜
ＦＧ信号増幅器３の入力オフセット電圧Ｅｏのために第
５図０のようにデユーティが５０％からずれてしまい、
その結果、第５図０にようにリーディングエツジ間のイ
ンターバルが交互に長短を繰り返す、それによって、速
度誤差検出器５からはプラス方向の誤差データとマイナ
ス方向の誤差データが交互に出力され、結果的に、Ｄ−
Ａコンバータ７の出力電圧のリップルが増大して制御の
品位が悪化する。

問題点を解決するための手段 前記した問題点を解決するために本発明のサーボ装置で
は、速度誤差検出手段からの誤差データの符号を次回の
計測時まで保持する遅延手段と、前記誤差データの符号
と前記遅延手段に保持されている符号を照合する符号照
合器と、前記符号照合器からの不−敗出力によって前記
速度検出手段に供給する基準値データを変更する基準値
補正手段を備えている。

作用 本発明では前記した構成によって、回転速度信号のエツ
ジインターバルがアンバランスな場合にも高品位の制御
が行なえるサーボ装置を実現できる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例におけるサーボ装置のブロッ
クダイアグラムを示したものであり、第３図と同一のブ
ロックは同一図番にて示されている。第１図の装置では
、速度誤差検出器５からの誤差データがディジタルフィ
ルタ６に送出されるとともに、その符号ビット（通常、
データの最上位ビットが符号ビットとして扱われる。）
を含むデータが遅延器１１および符号照合器１２の一方
の入力側にも送出されている。前記遅延器１１の出力デ
ータは前記符号照合器１２の他方の入力側に供給され、
前記符号照合器１２の出力は、基準値補正ブロック１０
を構成するバランス補正器１３に基準値補正指令信号と
して送られている。

一方、逓倍回路４の出力信号は前記速度誤差検出器５に
供給されるとともに、前記基準値補正ブロック１０を構
成するフリップフロップ１４にも供給され、前記フリッ
プフロップ１４の出力は領域切り換え信号として前記バ
ランス補正器１３に供給されている。また、基準値発生
器１５からの固定基準値データは前記バランス補正器１
３に供給され、適切な数値補正が行なわれたうえで前記
速度誤差検出器５に送出される。

以上のように構成されたサーボ装置について、第１図の
ブロック構成図および第２図の動作フローチャート、な
らびに第５図の信号波形図をもとにその動作を説明する
。なお、第１図の速度誤差検出器５は逓倍回路４の出力
信号のリーディングエツジが到来する毎にそのインター
バルをクロックパルスの個数によって計測するカウンタ
と、そのカウンタのカラン）Ｉから基準値発生器１５が
出力する固定基準値とバランス補正器１３が記憶してい
る補正量を減算して誤差データを作りだすように構成さ
れているものとする。

まず、第２図のブランチ５１において第５図０の信号波
形のリーディングエツジが到来したか否かの判別を行な
い、エツジが到来していなければ何も実行せずに終了す
るが、新たに到来していればブランチ５２に処理を移す
。ブランチ５２では、第１図のフリップフロップ１４の
出力が０′になっているか否かを判別しているが、これ
は、第５図のＸ区間とＹ区間の区分を行なうためで、バ
ランス補正器１３は各区間に対応したＸ、Ｙの補正量を
記憶している。ブランチ５２における判別結果が「イエ
ス」であれば、処理ブロック５３においれ、速度誤差検
出器５を構成するカウンタのカウント量から固定基準値
にバランス補正器１３に記憶されているＸ区間の補正量
を加えたものを減算し、その結果を誤差データとして出
力してブランチ５４に処理を移す、ブランチ５４では遅
延器１１に保持されている前回の誤差データ、すなわち
Ｙ区間の誤差データの符号と今回の計測による誤差デー
タの符号を照合し、両者が一致していれば以後の処理を
実行せずに終了するが、一致していなければブランチ５
５に処理を移す。ブランチ５５では、今回の計測結果が
プラス方向の誤差であるかマイナス方向の誤差であるか
を判別し、前者であれば処理ブロック５６に処理を移し
、後者であれば処理ブロック５７に処理を移す、処理ブ
ロック５６ではバランス補正器１３が記憶しているＸ区
間の補正量を増加させ、Ｙ区間の補正量を同じ量だけ減
少させる。すなわち、Ｘ区間の補正量とＹ区間の補正量
を加え合わせれば常に零になるようにバランスを保つこ
とにより、各区間に対応した基準値の補正を行なっても
、平均の基準値は依然として基準値発生器１５が出力す
る固定基準値に等しく、キャプスタンモータｌの回転速
度が変動することはない。また、処理ブロック５７では
Ｘ区間の補正量を減少させ、Ｙ区間の補正量を同じ量だ
け増加させる。処理ブロック５６あるいは処理ブロック
５７においてＸ区間、Ｙ区間の補正量を変更した後に、
処理ブロック５８では、ディジタルフィルタ６に送出す
る誤差データも変更する。この操作は、省略したとして
も各区間の補正量が変更されているので、次回からは区
間変動の少ない誤差データが得られるが、サーボ系とし
ての応答を考慮した場合には、少しでも早く結果を反映
させたほうが好ましい。

さて、ブランチ５２における判別結果が「ノー」であれ
ば処理ブロック５９に処理を移すが、ここでは処理ブロ
ック５３と殆ど同じ処理を行なう。

すなわち、処理ブロック５３では固定基準値とＸ区間の
補正量を用いて誤差データを算出しているが、処理ブロ
ック５９では固定基準値とＹ区間の補正量を用いて誤差
データを算出している。また、処理ブロック５９に続く
ブランチ６０およびブランチ６１ではブランチ５４およ
びブランチ５５と同様の判別を行なっている。

このように、第１図に示したサーボ装置は、速度検出信
号の周期に区間アンバランスが存在していても、各区間
に適応した基準値（基準値発生器１５からの固定基準値
とバランス補正器１３に記憶される補正量の和）を逐次
学習によって求めることができるので、最終的にはＤ−
Ａコンバータ７の出力リソプルは殆どなくなり、量子化
誤差に基づく自然振動成分のみとなる。

ところで、第２図に示した処理フローは第５図０の速度
信号のリーディングエツジが到来する毎に実行されるわ
けであるが、処理ブロック５６あるいは処理ブロック５
７において区間補正量をどれだけ増減させるかによって
学習ゲインが決定され、この学習ゲインを高く設定しす
ぎるとサーボ系が不安定となり、反対に低いと学習が完
了するまでに多くの時間を要する。処理ブロック５６あ
るいは処理ブロック５７において、誤差の大きさに応じ
た補正を行なうようにすれば、学習ゲインそのものも誤
差の収束に向かって低下していくことになり、系の安定
性からも好ましい。具体的には各時点において計測され
た誤差データに１よりも小さい係数（学習係数）を乗じ
た値を区間補正値から増減させればよい。

ところで、第１図に示した実施例では周波数発電機２の
出力信号を逓倍して利用する場合について説明したが、
本発明は逓倍回路を用いない装置においても、第５図０
に示したような回転速度信号の周期のアンバランスが存
在していれば同様の効果を得ることができる０例えば、
微少ピンチで配置された複数の受光素子の出力を合成し
て出力させる光電検出型の周波数発電機を使用する場合
や、先に述べたような複数の発電コイルを有する周波数
発電機に対しても十分な効果が得られる。

また、第１図の実施例では説明の便宜上から速度誤差検
出器５．遅延器１００符号照合器１２゜バランス補正器
１３．フリップフロップ１４．基準値発生器１５などの
個別ブロックを配置しているが、これらは他のブロック
の機能の一部を流用することもできるし、もちろんマイ
クロプロセッサのプログラムによっても実現することが
できる。

例えば、ディジタルフィルタ６は一般には入力側にバッ
ファメモリを有しているから遅延器１１はそのバッファ
メモリの機能を利用すれば不要となるし、基準値発生器
１５はマイクロプロセッサの固定メモリを利用すること
ができ、速度誤差検出器５の主要部と符号照合器１２．
バランス補正器１３、フリップフロップ１４については
いずれもプログラムによって実現できる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のサーボ装置は
、回転体の回転速度信号の周期を計測して基準値からの
誤差データをディジタル値で出力する速度誤差検出手段
（速度誤差検出器５）と、前記誤差データの符号を次回
の計測時まで保持する遅延手段（遅延器１１）と、前記
誤差データの符号と前記遅延手段に保持されている符号
を照合する符号照合器１２と、前記符号照合器からの不
一致出力によって前記速度検出手段に供給する基準値デ
ータを変更する基準値補正手段（基準値補正ブロック１
０）と、前記誤差データに基づいて前記回転体を駆動す
る駆動手段（モータ駆動回路８）を備えているので、回
転速度信号のエツジインターバルがアンバランスな場合
にも誤差検出リップルの少ない高品位の制御を行なうこ
とができ、大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すサーボ装置のブロック
ダイアダラム、第２図は第１図の装置の動作を説明する
フローチャート、第３図は従来例を示すブロックダイア
ダラム、第４図および第５図は第３図の主要部の信号波
形図である。 ５・・・・・・速度誤差検出器、８・・・・・・モータ
駆動回路、１０・・・・・・基準値補正ブロック、１１
・・・・・・遅延器、１２・・・・・・符号照合器。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第２図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転体の回転速度信号の周期を計測して基準値からの誤
   差データをディジタル値で出力する速度誤差検出手段と
   、前記誤差データの符号を次回の計測時まで保持する遅
   延手段と、前記誤差データの符号と前記遅延手段に保持
   されている符号を照合する符号照合器と、前記符号照合
   器からの不一致出力によって前記速度検出手段に供給す
   る基準値データを変更する基準値補正手段と、前記誤差
   データに基づいて前記回転体を駆動する駆動手段を具備
   してなるサーボ装置。