JPH01231672A - 速度制御装置 - 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〕 本発明は回転駆動系における速度制御装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来より回転駆動系の制御装置においては種々の方式が
提案されているが、一般に回転駆動系における速度制御
装置においては、速度指令値にもとづいてモータを駆動
し、同時にモータ速度を検出して、速度指令値との差の
成分をフィードバックして速度制御を行うものであるが
、さらに速度指令値と速度との誤差をＯとするため、前
記差による比例項とその差を時間積分した積分項を含む
制御情報をフィードバックして前記モータの速度を一定
に保つべく制御するように構成されているものが多い。

たとえば静止画像をビデオフロッピーと称する磁気ディ
スク上に記録し、またはこれより再生するスチルビデオ
装置等において、ビデオフロッピーを定速回転するモー
タにおいても上述のフィードバックサーボ系を用いた速
度制御装置が用いられている。

そしてこのようなスチルビデオ装置では、磁気ヘッドを
磁気ディスクの記録面に対して上下且つ半径方向に移動
自在に配し、記録または再生を行う際には、磁気ディス
クを定速回転し、磁気ヘッドを磁気ディスクの記録面に
当接して同心円状に記録または再生を行う。また磁気ヘ
ッドを半径方向に移動することによって記録トラックを
選択するような構成となっているものである。

〔発明の解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のスチルビデオ装置等においては、
磁気ヘッドが磁気ディスクに対して当接してアクセスし
ているときと、磁気ディスクより離間しているときとで
は磁気ディスクを定速回転するためのモータにかかる負
荷が大幅に変動する。

したがって磁気ディスク回転用モータには上述したよう
な磁気ディスク回転制御系によって常に一定回転となる
ように制御されているものであっても、ディスクの定常
回転状態において、ヘッドがロードされると、モータの
負荷が変動して速度に変動を生じ、この負荷の変動に対
して応答する特別の制御系を持っていないため、負荷変
動の際の速度の変動が太き（なり、再び定常速度にもど
るのに長時間を要するという欠点があった。またヘッド
がディスクの内周側に当接したときと外周側に当接した
ときとではモータ負荷が異なるため、常に同一の負荷状
態においてディスクを回転するのは不可能であり、その
有効な速度制御手段が望まれていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した欠点を除去することを目的としてなさ
れたもので、本発明の速度制御装置によれば、速度目標
値とモータ速度との差の情報に応じた比例項と、前記差
の情報を時間積分した積分項を含むフィードバック制御
系によってモータの速度制御、を行う速度制御装置であ
って、所定の負荷状態において定常状態となったときの
積分項の値を記憶する記憶手段と、前記負荷状態が変化
したとき前記記憶手段に記憶されている積分項の値を用
いて前記モータを速度制御する制御手段とを備えること
により、回転負荷の変動や外乱によってモータ速度が変
化した場合、速かに定常回転状態に復帰させることがで
きるものである。

また、本発明を適用したディスク装置にあっては、回転
するディスク上にヘッドを当接し、同心円状または螺旋
状に記録または再生を行うディスク装置であって、前記
ディスクを速度目標値と回転速度との差の情報に応じた
比例項と、前記差の情報を時間積分した積分項を含むフ
ィードバック制御系によって速度制御する速度制御手段
と、前記ディスクの回転時負荷の状態が変化した場合、
その変化前における定常回転状態に対応する積分項の値
を前記速度制御手段へと供給する補正手段とを備えるこ
とにより、前述と同様、負荷変動等によってディスクの
回転状態に変動が生じた場合、変動前の定常状態の制御
情報によって強制的に定常回転状態へ且つ速やかに復帰
させることができるものである。

また、本発明によればさらに、回転するディスク上にヘ
ッドを当接し、同心円状または螺旋状に記録または再生
を行うディスク装置であって、前記ディスクを速度目標
値と回転速度との差の情報に応じた比例項と、前記差の
情報を時間積分した積分項を含むフィードバック制御系
によって速度制御する速度制御手段と、回転する前記デ
ィスク上に前記ヘッドをロードした状態で定常回転とな
っている状態における積分項の値を前記ヘッドの複数の
ロード位置ごとに記憶する記憶手段と、前記ヘッドのロ
ード時、そのロード位置に対応する前記記憶手段に記憶
されている積分項の値を用いて前記速度制御手段の特性
を補正する補正手段とを備えることによってディスク上
のどの位置にヘッドロードしても常に最適の速度制御特
性でディスクの回転制御を行うことができるものである
。

〔実施例〕

以下本発明における速度制御装置を各図を参照しなから
スチルビデオ装置に適用した場合について説明する。

第２図はスチルビデオシステムのブロック図である。同
図において、１は磁気ディスク、２は磁気ディスクを所
定の速度で回転するディスク回転用モータ、３はモータ
２を駆動するドライバ、４はモータ２の回転状態に応じ
たパルスを発生するＦＧパルス発生器、５はパルス発生
器４より出力されたＦＧパルスをカウントして回転速度
情報を後述するシステムコントロール回路７へと供給す
るカウンタ、６は後述するシステムコントロール回路７
より出力された制御情報をアナログ信号に変換してドラ
イバ３へと供給するＤ／Ａ変換回路、７は上述の各回路
を統括して制御し、ディスク１を定速回転させるべくモ
ータ２を制御するシステムコントロール回路である。

また８は磁気ディスク１上に記録または再生を行うため
の磁気ヘッド、９は磁気ヘッドを磁気ディスク１の記録
面に対して当接、離間させるヘッドロード機構、１０は
磁気ヘッド８を磁気ディスク１の半径方向へと所定のス
テップで移動し、ディスク１上に同心円状に形成された
複数の記録トラックへと位置せしめるためのヘッド送り
機構で、これらのヘッド制御手段もシステムコントロー
ル回路７の指令によって動作制御されるように構成され
ている。

一方１１はカメラ部１３より供給された撮影画像に応じ
た画像信号に所定の処理を施して磁気ディスク１上に記
録するのに適した形にして磁気ヘッド８へと供給する記
録信号処理系と、磁気ディスクｌ上に記録されている信
号を磁気ヘッド８によって再生した再生映像信号に所定
の処理を施して再生出力端子■Ｏまたはビューファイン
ダ１２へと供給する信号処理回路で、この信号処理回路
１１も前述のシステムコントロール回路７の指令にもと
づいて動作されるものである。

また同図中、１４は使用者が各種の操作を行うためのス
イッチ類を配した操作部、１５は各動作モード及び制御
情報を表示するための表示部、１６は積分Ｋｎを始めと
して各種情報の記憶、読み出しを行うメモリである。

ここでモータ２の速度制御系について説明する。

ＦＧパルス発生器４．カウンタ５によって検出されたモ
ータ２の回転状態検出信号はシステムコントロール回路
７へと供給され、予めシステムコントロール回路７に設
定されている所定のプログラムにしたがって速度指令値
と演算され、その演算結果にもとづく制御情報が出力さ
れる。この制御情報はＤ／Ａ変換回路６によってアナロ
グ信号電圧に変換され、ドライバ３を介してディスク回
転用モータ２へと供給される。これによってディスク回
転用のモータの速度フィードバック制御系が構成される
こと番こなる。

そしてこのフィードバック制御系の式は、比例項　　　
　積分項 Ｆ−一」−−−コ　Ｆ」−コ Ｙ　＝Ｇ＋　（Ｎ−Ｎ、）　＋　　Ｋｎ　　　・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・■Ｋｎ＝Ｇ２　（Ｎ
　　Ｎｃ）　　＋　　Ｋｎ−＋　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・　■Ｙ　　　　二　制御操作値 Ｎ　　：速度 Ｎｃ：　　速度指令値（制御目標値） Ｇｌ、Ｇ２　　：定数 Ｋｎ、Ｋｎ−１：　積分項 のように表わすことができる。

すなわちモータ２は回転開始とともに速度指令値との偏
差にもとづいて回転駆動され、モータの起動時には前記
偏差が大きいため比例項Ｇ＋　（Ｎ　　Ｎｃ）が大きく
作用し、積分項の影響は小さい。そしてモータの回転速
度が速度指令値に近づくと比例項は０に近づき、積分項
の作用が大きくなり、定常状態では比例項はＧ１積分項
はある一定の値となる。

ところが磁気ディスク１が定常回転となっている状態に
おいて、磁気ヘッド８がヘッドロード機構９によって磁
気ディスクｌ上に当接する如くロードされると、磁気ヘ
ッド８の当接によってモータ２の負荷が大きくなり、速
度変動を生じる。このとき通常のモータ起動と同じ速度
制御を行うと、再び比例項Ｇ（Ｎ−Ｎｃ）が徐々に小さ
く、積分項Ｋ。が徐々に大きくなって定常状態となるの
で応答が遅く、定常回転にもどるのに時間を要する。

これに対して本発明は、磁気ディスクが定常回転となっ
ている状態でヘッドロード、あるいはヘッドの移動が行
われ、負荷状態が変化した場合には、変動後の負荷が定
常状態であったときの積分項の値を上記０式に用いて速
度制御を行うことにより、速かにディスクを定常回転状
態へと復帰させることができる。

次に本発明における速度制御装置の動作（システムコン
トロール回路７の動作）について第１図に示すフローチ
ャートを用いて説明する。

５ｔｅｐｌにおいて装置内に磁気ディスクが装填された
ことが検知されると５ｔｅｐ２へと進んでモータを駆動
してディスクを回転し、５ｔｅｐ３でモータが定常回転
となったことが検知されると５ｔｅｐ４に進んで磁気デ
ィスク上の各記録トラックの使用状況等を識別するイニ
シャライズ動作が行われる。イニシャライズ動作は、ヘ
ッド移動機構によりヘッド８をディスク１上の最内周の
トラックより外周側へと順次移動して空きトラックをサ
ーチし、次に記録を行うトラック上にヘッド８を移動す
るものである。尚、イニシャライズを行っている間は第
３図（ａ）に示す表示部のエレメント１５ａ、１５ｂが
点滅し、使用者にイニシャライズ中であることを認識さ
せることができる。また第３図（ｂ）はニレメン）　１
５ａ、１５ｂを点灯させ、磁気ディスクがない場合を示
し、第３図（Ｃ）は磁気ディスクがある場合で、同図の
場合は次に記録が行われるトラックが第１２トラツクで
あることを示している。

ｓｔｅ’ｐ５においてイニシャライズの終了が確認され
ると、５ｔｅｐ６へと移行して前述したモータ２の速度
制御式■のイニシャライズ終了直前における積分項Ｋ。

の値をメモリ１６に記憶する。尚、メモリ１６はシステ
ムコントロール回路７内部の領域に設けてもよい。積分
項Ｋ。の記憶が行われると、５ｔｅｐ７へと移行して記
録または再生等の操作によるモータ２のスタート指令の
有無が判別され、モータスタートの指令が出力された場
合には５ｊｅｐ８に進んでモータ２の駆動を開始し、前
記０式にもとづいて速度制御する。そして５ｔｅｐ９で
モータが定常回転となったことが検出されると、５ｔｅ
ｐｌＯにおいてヘッド８が磁気ディスク１上のトラック
に対して記録、再生の可能なヘッドロード状態となった
か否かが調べられる。ここでヘッド８が磁気ディスク１
上へとロードされていた場合には５ｔｅｐＨに進んでモ
ータ２の速度制御式■の積分項がメモリ１６に記憶され
ている積分項Ｋ。の値にすでに変更されているか否かが
識別され、速度制御式■の積分項Ｋｎが変更されていな
ければ５ｔｅｐ１２に移行して速度制御式■の積分項Ｋ
ｎをメモリ１６に記憶されている値に変更する。続いて
５ｔｅｐ１３に移り、所定の記録。

再生等が終了し、モータストップ信号が出力されている
か否かが調べられ、モータストップ信号が出ていれば５
ｔｅｐ１４においてこのときのモータ制御状態（モータ
の停止直前の定常状態）における積分項Ｋｎをメモリ１
６に記憶する。これによってメモリ１６に以前に記憶さ
れていた値はクリアされ内容が今回の値に更新される。

そしてモータ２が停止され、ｓ　’ｔ　ｅ　ｐ　７へと
戻って次のモータスタートに備える。そして次にモータ
２が回転を開始した際には更新されてメモリ１６に記憶
された積分項Ｋｎを用いて速度制御を行うことができる
。

尚、上述フローチャートにおいて、５ｔｅｐｌｏでヘッ
ドがロード状態でなかった場合及び５ｔｅｐＨで積分項
Ｋｎがすでに変更済であった場合には、５ｔｅｐ１３へ
とジャンプしてモータストップ信号が出力された場合に
は５ｔｅｐ１４で停止直前の定常回転状態における積分
項を記憶して５ｔｅｐ７に戻る。

また５ｔｅｐ１３でモータストップ指令が出ていない場
合には、そのままディスクｌが定常回転され続けている
ので、積分項を新たに記憶することなく５ｔｅｐ８へと
戻り、続いて５ｔｅｐ９を経て５ｔｅｐｌ。

へと進みヘッドロードされた場合には、５ｔｅｐＨに進
み、すでに積分項Ｋｎが変更済であるので、新たに積分
項を変更することなく再び５ｔｅｐ１３へと移行して上
述の動作を繰り返す。

以上のように、ディスクｌが回転されヘッドアクセスが
行われるたびにその最も最近ヘッドアクセスを行ったと
きの定常回転時における積分項が更新されて記憶される
。そしてスチルビデオ装置では１回の記録（ヘッドロー
ド、アクセス）が終了すると次の記録トラックへとヘッ
ドが進められるため、常に次にヘッドロードされてモー
タの回転負荷が変動した際に、最も最近の定常状態すな
わち実質的にヘッドロード位置における負荷状態で定常
回転しているときのフィードバック系の積分項Ｋｎを供
給して最適速度制御状態となし、速やかに安定状態に復
帰させるものである。

すなわち本発明によるとヘッドロードするたびにそのと
きの定常回転時の０式の積分項Ｋｎを更新し、次の動作
時におけるモータ速度制御時にはその負荷状態に応じた
定常回転状態へと速やかに制御することができる。

尚、上述の実施例においては、モータを回転してディス
クを駆動するたびにヘッドアクセスの状態にかかわらず
停止直前の定常回転状態における積分項の値を記憶する
アルゴリズムとしたが、イニシャライズ時に全トラック
をヘッド８でサーチすることを利用し、各トラックごと
の定常回転状態における速度制御式■の積分項Ｋｎをメ
モリ１６内に記憶しておき、以後ヘッドアクセスの際、
そのヘッド８をロードしたトラックに対応する積分項を
用いて速度制御を行うこともできる。

この場合の動作を第４図、第５図のフローチャートを用
いて説明する。

まず５ｔｅｐ２０でディスクが装填されると、システム
コントロール回路７によって５ｔｅｐ２１でモータ２が
駆動される。５ｔｅｐ２２でモータ２が定常回転となる
と、５ｔｅｐ２３でイニシャライズ動作が開始される。

イニシャライズ動作が開始されるとシステムコントロー
ル回路７はヘッド送り機構１０を動作してヘッド８を最
内周トラック（スチルビデオ装置では第５０トラツク）
へと移動してヘッドロード機構９によってディスク１に
当接したロード状態となす。続いて５ｔｅｐ２５におい
てヘッドロード状態においてモータ２が定常回転となる
と、５ｔｅｐ２６に進みメモリ１６のＭ番地にそのとき
の速度制御式■の積分項Ｋｎを記憶し、５ｔｅｐ２７で
メモリＭの番地を１つシフトし、ヘッドをアクセスする
トラック番地を１つ外周側すなわちトラック番地の小さ
（なる方へとシフトする。そして５ｔｅｐ２８で１〜５
０トラツクまでイニシャライズが終了して０トラツクに
ヘッドが到達したか否かが判断され、０トラツクに達し
ていないときはまだイニシャライズが終了しておらず、
５ｔｅｐ２４へと戻って次のトラックへとヘッド８を移
動し、そのときの定常状態における積分項Ｋｎの値をメ
モリ１６へと記憶する。以後、ヘッド位置が第０トラツ
クとなるまで上述の動作を繰り返し、ヘッド８が第５０
トラツク〜第１トラツクを移動し、各トラックにおける
積分項Ｋｎがメモリ１６に記憶されると、上述のｓ　ｔ
　ｅ　ｐ　２４〜ｓ　ｔ　ｅ　ｐ　２８のループを抜は
出して５ｔｅｐ２９へと移行し、ヘッドを次に記録すべ
き空トラツクへと移動してイニシャライズ動作を終了す
る。

これによってメモリ１６内には、全トラックにおけるヘ
ッドロード状態における定常回転時の積分項の値を記憶
したテーブルが作成されたことになる。

次に記録または再生動作を行うべく磁気デイスり１を回
転し、ディスク１上のトラックへとヘッド８をロードし
た場合には、第５図のフローチャートに示すように、５
ｔｅｐ３０でシステムコントロール回路７よりモータ２
のスタート命令が出されると、ｓ’ｔｅｐ３１でヘッド
の位置するトラックＮｏ、に対応する積分項Ｋｎを記憶
されているメモリ番地Ｍを調べ、続いて５ｔｅｐ３２で
モータを駆動し、続いて５ｔｅｐ３３でヘッドロードし
、５ｔｅｐ３１で調べたメモリ番地の積分項Ｋ。の値を
５ｔｅｐ３４で速度制御式■の積分項Ｋｎにセットし、
モータをフィードバック制御する。そして５ｔｅｐ３５
でモータが定常回転となった後、５ｔｅｐ３６でヘッド
８によりディスクｌ上の所定のトラックに対して記録ま
たは再生等を行い、終了後５ｔｅｐ３０に戻って、次の
指令を待機する。

すなわち、ヘッドがディスク１上のどのトラックにアク
セスされてもそのトラック番地からそのトラックにヘッ
ドロードした状態における定常回転時の積分項をただち
に速度フィードバック制御系に設定できるので、ヘッド
のロード位置にかかわらず、ディスクの回転の立上りが
特性が大幅に改善され、アルゴリズムも簡略化すること
ができる。

〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明における速度制御装置によれ
ば、速度目標値とモータの速度との偏差の情報に応じた
比例項と前記偏差を時間積分した積分項を含むフィード
バック制御系によってモータの速度制御を行う速度制御
装置にあって、そのモータの負荷状態に応じて最適制御
の可能な積分項を予め記憶し、次の動作においてはその
最適な積分項を速度フィードバック制御系に提供するこ
とができるように構成したので、モータの負荷の変動に
かかわらず、常にその負荷状態における定常回転状態を
速かに得ることができ、モータの立ち上り特性が向上す
るだけでなく負荷によって変わることがなく、安定性、
信頼性とも向上する。またスチルビデオ装置に限ること
なく多くの用途に適用可能な速度制御装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における速度制御装置の動作を説明する
ためのフローチャート、 第２図は本発明における速度制御装置をスチルビデオ装
置に適用したブロック図、 第３図は表示部のイニシャライズ時の表示を説明するた
めの図、 第４図、第５図は本発明の他の実施例を説明するための
フローチャートである。 （α）（ｂ） （Ｃ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）速度目標値とモータ速度との偏差の情報に応じた
   比例項と、前記偏差の情報を時間積分した積分項を含む
   フィードバック制御系によってモータの速度制御を行う
   速度制御装置であって、所定の負荷状態において定常状
   態となったときの積分項の値を記憶する記憶手段と、前
   記モータの定常回転状態において、負荷状態が変化した
   とき前記記憶手段に記憶されている積分項の値を用いて
   前記モータを速度制御する制御手段とを備えたことを特
   徴とする速度制御装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記モータ
   の定常負荷状態は複数個存在し、前記記憶手段はその各
   負荷状態に応じた定常状態におけるフィードバック制御
   系の積分項の値を記憶し、前記制御手段は前記各定常負
   荷状態に応じた積分項を用いて前記モータの速度制御を
   行うように構成したことを特徴とする速度制御装置。
3. （３）回転するディスク上にヘッドを当接し、同心円状
   または螺旋状に記録または再生を行うディスク装置であ
   って、前記ディスクを速度目標値と回転速度との差の情
   報に応じた比例項と、前記差の情報を時間積分した積分
   項を含むフィードバック制御系によって速度制御する速
   度制御手段と、前記ディスクの定常回転状態において負
   荷の状態が変化した場合、その変化前における定常回転
   状態に対応する積分項の値を前記速度制御手段へと供給
   する補正手段とを備えたことを特徴とする速度制御装置
   。
4. （４）回転するディスク上にヘッドを当接し、同心円状
   または螺旋状に記録または再生を行うディスク装置であ
   って、前記ディスクを速度目標値と回転速度との差の情
   報に応じた比例項と、前記差の情報を時間積分した積分
   項を含むフィードバック制御系によって速度制御する速
   度制御手段と、回転する前記ディスク上に前記ヘッドを
   ロードした状態で定常回転となっている状態における積
   分項の値を前記ヘッドの複数のロード位置ごとに記憶す
   る記憶手段と、前記ヘッドのロード時、そのロード位置
   に対応する前記記憶手段に記憶されている積分項の値を
   用いて前記速度制御手段の特性を補正する補正手段とを
   備えたことを特徴とする速度制御装置。