JPH03235689A - 移動体の位置制御装置 - Google Patents

移動体の位置制御装置

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JPH03235689A
JPH03235689A JP2029594A JP2959490A JPH03235689A JP H03235689 A JPH03235689 A JP H03235689A JP 2029594 A JP2029594 A JP 2029594A JP 2959490 A JP2959490 A JP 2959490A JP H03235689 A JPH03235689 A JP H03235689A
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Nobuyoshi Muto
信義 武藤
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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〕 本発明は移動体の位置制御装置に係り、特に運転時に位
置変動が特性に大きく影響する制御機器、例えば、高精
度サーボモータや、この種モータを駆動源とするビデオ
テープレコーダ等に好適な移動体の位置制御装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
VTR(ビデオテープレコーダ)用の駆動モータの速度
は一定であることが望まれている。速度変動(回転むら
、速度リップル、トルクリップル)があると、画像が乱
れ、VTRとしての信頼性。
品位が著しく損なわれる。
VTR用モータは一般に位置制御と速度制御とによって
制御されているが、両方式の混在によって制御定数の選
択が複雑となり、その選択によっては回転ムラを大きく
なる欠点があった。これを改良する方法としてVTR用
モータ(特にシリンダモータ)を位置制御っまりP L
 L (PhaseLocked Looρ)制御する
方式が考えられる。
一方、この種装置では、直流モータを主として使用して
いたが、近年、速度を自由に、しかも、簡単に変えるこ
とができるブラシレスモータを採用する例が増加してい
る。ブラシレスモータは機械的なブラシがないので、ブ
ラシやコンミテータの摩耗あるいは摩耗粉に起因する種
々の問題点が除去される反面、120度通電方式のブラ
シレスモータにおいては、通電コイルの磁束交叉数が回
転子の位置によって異なり、これに起因してトルクリッ
プルが発生し、運転時の回転むら(速度変動)となると
いう欠点を有している。
回転むらは、位置制御系(PLL制御系)のゲインによ
って変化するため、回転むらの低減は、位置制御系のゲ
インを高めることによって達成できる。しかし、位置制
御系のゲインを高め過ぎると、系が不安定になり、かえ
って回転むらを助長する場合もあり、制御系には、回転
むらを低減させるための最適なゲインが存在する。この
回転むらに影響を与える位置制御系のゲインの最適値は
、モータのトルク定数や抵抗、アナログ系を含む場合は
、位置制御系のゲイン等によって影響を受ける。ゲイン
の最適値は、温度、使用した抵抗の抵抗値のばらつきな
どによって変わるため、個々の制御系で異なる値となる
。したがって、この従来技術では例えば、最終製品のバ
ラツキを考慮して、最も悪い条件にゲインを設定してい
る。
一方、ニンコーダによって実際に検出された角度と指令
値との差である偏差量に基づいてフィードバックゲイン
を可変にするフィードバック制御方法が特開昭63−2
87377号に記載されている。
更に、プレイバック形ロボットにおいて、位置決め全工
程が終了する毎に、前回の誤差を考慮して次回のゲイン
を設定する学習制御方式が特開昭63−15303号公
報に記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記最初の従来技術の制御においては、最悪の条件下で
も系が不安定にならないような制御ゲインの値を最悪条
件に合わせ選択して与えているため、通常の温度もしく
は抵抗のばらつきのない制御装置では、最小の回転むら
で運転できないという問題があった。
又、次のフィードバック制御方法においては、偏差量に
応じてゲインを変えることが記載されているが、偏差量
の時間的変化方向に応じてゲインを可変にすることにつ
いては記載されていない。
すなわち、偏差量が同じであっても偏差量の変化方向に
よってゲインを高めたり、あるいは低めたりしないと、
かえって制御系が不安定になることがある。
更に、前記学習制御方式においては、位置決め工程終了
毎に次の位置決め制御ゲインを設定することが記載され
ているが、位置決め動作中は前回設定されたゲインのま
まで動作させるもので、位置決め動作中、何等かの理由
で負荷や入力電力が変化する場合には対応できないとい
う問題点を有している。
本発明の目的は、前記諸点に着目してなされたもので、
速度あるいは位置制御中に負荷や温度によって移動体の
状態が変化した場合でもゲインを最適方向に調整し、回
転むらを大幅低減する移動体の位置制御装置(方法)、
ブラシレスモータ、あるいはこれら発明の応用製品とし
ての信号再生装置や磁気信号再生装置を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕 前記本発明の1つの目的は、移動体の移動位置を検出す
る位置検出要素と、この位置検出要素からの信号から位
置を検出する位置検出回路と、この位置検出回路から得
られた位置検出信号と外部から与えられた位置指令信号
との関係から適切な電流あるいは電圧指令を前記移動体
に付与する位置制御装置とを具備するものにおいて、前
記位置制御装置は、前記位置指令信号と位置検出信号に
応じた大きさの電流あるいは電圧を付与するトライバと
、前記位置指令信号と前記位置検出回路から得られた位
置信号とを比較処理して前記1<ライムを駆動させるマ
イクロコンピュータとを含み、該マイクロコンピュータ
は、前記位置指令信号と位置検出信号との差である位置
誤差を演算し、該位置誤差にゲインを乗算して前記ドラ
イバの駆動信号を得る演算手段と、この演算手段によっ
て少なくとも二つの過去の位置誤差量を求め、位置誤差
量の変化が正でゲインの変化が正の場合はゲインを減少
し、位置誤差量の変化が正でゲインの変化が負のときは
ゲインを増加し、位置誤差量の変化が負でゲインの変化
が正のときはゲインを増加し、位置誤差量の変化が負で
ゲインの変化が負のときはゲインを減少するゲイン調整
手段とを含む移動体の位置制御装置を構成することによ
って達成される。
本発明の他の目的は、 信号が記録された記録媒体のトラック上を移動して記録
媒体内に記録された信号を再生する信号再生装置におい
て、前記信号再生装置は再生された信号の大きさを検出
する検出手段と、その検出手段からの検出量に応じて前
記信号再生装置の位置指令を修正する手段と、位置指令
によって信号再生器のアクチュエータを駆動するドライ
バとを備え、少なくとも2つ以上の過去の検出手段から
の信号の積算量を算出する手段を持つと共にその積算量
に応じて前記位置指令を修正する制御ゲインを可変にし
た信号再生装置を構成することによって達成される。
更に、本発明の他の目的は、磁気テープ上に記録された
映像信号再生器である回転シリンダ上に搭載されたヘッ
ドをムービングヘッドアクチュエータによって制御する
装置において、映像信号の検波された量を検出する手段
と、位置指令を修正して映像信号が最大とする位置指令
をドライバに与える手段と、少なくとも2つ以上の映像
信号の積算量より、前記積算量を最大にする位置指令の
修正ゲインを変化せしめる手段とを備えた磁気信号再生
装置を構成することによって達成される。
更に、本発明の他の目的は、ブラシレスモータの移動位
置を検出する位置検出要素と、この位置検出要素からの
信号から位置を検出する位置検出回路と、この位置検出
回路から得られた位置検出信号と外部から与えられた位
置指令信号との関係から適切な電流あるいは電圧指令を
前記ブラシレスモータ駆動用のインバータに付与する位
置制御装置とを具備するものにおいて、前記位置制御装
置は、前記位置指令信号と前記位置検出信号から得られ
た位置信号とを比較処理して前記インバータを駆動する
マイクロコンピュータと含み、該マイクロコンピュータ
は、前記位置指令信号と位置検出信号との差である位置
誤差を演算し、該位置誤差にゲインを乗算して前記イン
バセダの駆動信号を得る演算手段と、この演算手段によ
って少なくとも二つの過去の位置誤差量を求め、位置誤
差量の変化が正でゲインの変化が正の場合はゲインを減
少し、位置誤差量の変化が正でゲインの変化が負のとき
はゲインを増加し、位置誤差量の変化が負でゲインの変
化が正のときはゲインを増加し、位置誤差量の変化が負
でゲインの変化が負のときはゲインを減少するゲイン調
整手段とを含むブラシレスモータを構成することによっ
て達成される。
〔作用〕
上記構成で、少なくとも2つ以上の過去の位置誤差の値
より得られた位置誤差量と、その方向により回転むらの
値を把握し、それによって位置制御のゲインを変えるこ
とによって、温度変化や抵抗素子のばらつきにかかわら
ず、絶えず最小の回転むらのゲインで移動体を運転させ
ることができる。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例を第1図〜第5図によって詳細に
説明する。
第1図は本発明の移動体の位置制御装置の一実施例を示
す基本ブロック図であり、移動体をブラシレスモータと
した場合を示しである。第1図において、Mは移動体で
あるブラシレスモータで、回転形、直進形(リニアモー
タ形)いずれでもよく、さらに、ブラシの有無を問わな
いが、ここではブラシレスの例を示す。PSはモータM
の回転子の位置を検出する磁極位置検出器で、これはモ
ータMの相電流を切り換えるのに用いられる1モ一タM
の内部構成については図示していないが、ブラシレスモ
ータは回転子の位置を電子的に検出し、回転子の位置に
応じて選択された2つの相巻線に電流を流すように通常
構成されている。EはモータMの回転軸に取り付けたエ
ンコーダ等からなる位置検出器である。位置検出器Eは
エンコーダの他に周波数発電器、パルスジェネレータ等
を採用し得る。
INVはモータMを駆動するドライバであるインバータ
で、通常6個のスイッチ素子で正、負それぞれ3個のア
ームを構成させ、選択された2つの相巻線に電流を流し
、また、その大きさを変えられるものである。ACRは
自動電流調整回路(Automatic Curren
t Regulater)で電流トランスCTで得られ
る電流を受けるように構成しである。
MCはマイクロコンピュータで後述する機能を持ってい
る。PFは位置検出回路で、エンコーダEの出力波形を
波形整形するとともにパルスのエツジ部(立上りと立ち
下がり)をマイクロコンピュータMCに知らせるための
回路である。実際の位置検出の情報はマイクロコンピュ
ータ内のフリーランニングカウンタの値として検出され
る。一方、位置指令PCは位置指令取り込み回路TRよ
りパルスとしてマイクロコンピュータに取込まれ、エン
コーダの出力波形と同様にフリーランニングカウンタの
値として検出される。位置制御装置Cは、マイクロコン
ピュータMC,自動電流調整回路ACR,ドライバ(イ
ンバータ)INV、位置検出回路PF、位置指令取り込
み回路TRで主要部が構成されている。
そして9位置検出回路PFで得られた位置検出情報はマ
イクロコンピュータMCに取り込まれて、位置指令信号
との差に応じて電流指令の大きさを制御する。また、磁
極位置検出器PSからの信号を同じくマイクロコンピュ
ータMCとドライバINVに伝え、マイクロコンピュー
タMCはその信号を処理してドライバINVのスイッチ
ング素子のオン、オフ制御と電流値の大きさを調整する
ように機能するものである。
第2図は第1図のマイクロコンピュータMCの一実施例
を示す構成図である。位置検出回路PF、指令取り込み
回路TRで得られた情報を計測するフリーランニングカ
ウンタC0UNT、演算部MPU、プログラム等を記憶
するリード・オンリ・メモリROM、データ等を記憶す
るランダム・アクセスメモリRAM、デジタル・アナロ
グDACよりなり、デジタル・アナログ・コンバータD
ACの出力は自動電流調整回路ACHに出力する。
第3図は位置指令信号9位置検出信号とフリーランニン
グカウンタC0UNTの動作を示す。位置指令信号O3
2位置検出信号θ(の立上りはマイクロコンピュータM
C内のフリーランニングカウンタC0UNTで位置指令
値θ3工、θ!、2・・・・・位置検出値θ(1,θi
2・・・・・とじて検出される状態を示す図である。
第4図は比例ゲイン可変の一実施例を示すブロック図で
ある。位置指令信号es2位置検出信号θよは、マイク
ロコンピュータMCに取り込まれた後、ソフト的な処理
手法によって、位置指令信号esと位置検出信号ex 
との差から位置誤差eEを演算し、比例制御、第4図で
Kはゲインを表わす処理後、新たな電流指令Is を出
力する。
この処理では積分制御、微分制御、および制御ゲインを
変える等の処理を併用でき、これにより高精度の処理が
期待できる。自動電流調整回路ACRはハードで構成さ
れ、電流指令Isと電流トランスCTから得られた電流
検出値Ii とから電流誤差工sを算出し、自動電流調
整回路ACRを介してモータMに電流を付与するように
構成される。
なお、第4図ではドライバが省略しである。
これらの全体的な構成は従来知られているものとほぼ同
様の構成であるが、本実施例では、第4図破線枠で示し
た新規な位置誤差量の演算とそれに応じて位置制御系の
比例ゲインを変えるゲイン調整回路GCとを有する。
第5図はマイクロコンピュータMCの比例ゲインに対す
るモータMの回転むら(ワウフラッタ)を示した線図で
、比例ゲインを大きくすることによって回転むらは小さ
くなる。しかし、比例ゲインが一定値を超えると、制御
系が不安定になって発振し、かえって回転むらが悪くな
る。第5図において、(イ)の曲線は、この種制御装置
、モータの量産品の標準の特性を示すが、モータ、制御
系の温度特性、自動電流調整回路ACR系がアナログで
あるため、抵抗等の素子のばらつきによす最悪の場合、
(ロ)の曲線のような特性の制御装置、モータも含まれ
る。この場合、標準品の設定値であるA点(一般には最
適値Cより若干余裕を見てA点に設定する)に比例ゲイ
ンを設定すると、最悪量では発振してしまうために、こ
れまで最悪量でも発振しないB点に比例ゲインを設定せ
ざるを得ず、このため、大多数を占める標準品である(
イ)の曲線の回転むら(位置誤差量)が増加するという
欠点があった。
第4図の破線内で示した新規な位置誤差量の演算とそれ
に応じて位置制御系の比例ゲインを変える手段は、第5
図の(イ)、(ロ)の曲線で示した機器のばらつきに制
御装置、モータに対して常に位置誤差量が小さくなる条
件で運転させ得る機能を持たせることができる。
つまり、位置誤差量の演算によって位置の変動量の大き
さを把握することができれば、第5図(イ)、(ロ)の
曲線の特性にかかわらず最低の位置誤差量の点C,Dで
運転させることが可能である。
回転むらは、マイクロコンピュータMCで演算された位
置指令信号esと位置信号eLとの差の位置誤差eEの
交流分である。いま、エンコーダEのパルス毎に位置制
御を行い、位置誤差量(回転むら)の演算をエバルス毎
に行うとすると、位置誤差量(回転むら)WFは、■パ
ルス毎に次式によって演算できる。
・・(1) ここで、(1)式の1・・・1内の第2項は位置誤差の
直流分であり、前回の1個のパルスより算出される値で
ある。つまり、WFは位置誤差θEの交流分の平均値で
求めることができる。
以上の位置誤差量の算出式を使って第5図で位置誤差量
を最小にするゲインは次式から得られる。
δ t δ t Kn、Kn−1:それぞれn個、n−1個のゲインを表
わす。
ΔK ニゲインの変化量 第6図は上記手段を実施するためのマイクロコンピュー
タMCのプログラムの一実施例を示すフローチャートで
、1つのエンコーダEのパルス間隔に1回の位置制御動
作を行う。ステップ■で位置指令信号esを取り込み、
ステップ■で位置検出信号eiを取り込む。ステップ■
で位置誤差eEを演算する。ステップ■では(1)式に
基づく位置誤差量を演算するため、各エンコーダパルス
毎の計算を行う。ステップ■では位置誤差量の演算が所
定の周期行われたがどろかを判別し、もし、上記の周期
に達していなければ、ステップ13゜14で従来と同様
の比例項による電流指令の演算。
出力を行う。ステップ■で位置誤差量計算の周期に対し
ているときは、ステップ■で位置誤差量(回転むら)を
演算する。さらにステップ■、■で位置誤差量の前回デ
ータとの比較を行い、位置誤差量が増加(Yに相当)の
場合は、ステップ■で比例ゲインの前前回データと前回
データの差を求め、ステップ[相][相]′、ステップ
00′で位置誤差量を小さくする方向にゲインを修正す
るようにして回転むらの最適値である第5図の0点及び
D点の動作点のゲインに合わせる。以上の動作によって
常に最適なゲインで運転することができる。
以上の位置制御量の初期の比例ゲインの設定は、従来と
同様第5図のB点に選択するとハンチングの発生が少な
くてよい。さらに回転むらの最低点り点、0点は、急激
な外乱に対しては弱く、つまり系が不安定になりやすく
、発振する恐れがあるが1位置誤差eE2位置誤差量W
Fが規定値を越えた場合あるいは位置誤差eE?位置誤
差量WFの変化分(微係数)が規定値を越えた場合、初
期設定の比例ゲインに戻すことによって安全、かつ、小
さい回転むらの位置制御装置を提供できる。
なお、位置誤差量WFは、(1)式で示したように、平
均値を算出したが実効値でもよく、また、ピークホール
ド値でもよい。また、位置誤差の中に含まれる回転位置
に対する任意の調波成分(ブラシレスモータではスイッ
チング周期もしくはコギングトルクの周波数を基本周波
数とする)をフーリエ積分によって算出した値でも実用
に供し得る。つまり位置誤差及び位置より求められる量
で回転むらの関数となる量であれば可能である。
また、位置制御回路は第4図に示すようにマイナールー
プとして速度制御を持たない構成で示したが、速度制御
系を有するものにも本発明は適用できる。
なお、以上は比例制御について述べたが、比例積分、微
分制御を持つ位置制御装置等についても同様である。こ
の場合、比例、積分、微分の各ゲインを選択的に変化さ
せて位置誤差量を最小化することによって最小の位置変
動とすることができる。
次に本発明の他の方式について第7図を参照して説明す
る。
すなわち、第7図は位置誤差量WFの要因である高周波
分と低周波分とを示す図であり、前記(1)の計算式よ
り求められた速度誤差量WFは、低周波分と高周波分と
に分けられる。特に、高周波分はゲインを強めることに
よって生じる系の不安定2発振現象の要因になる。
(1)式より算出した位置誤差量WFの最低値は、第7
図内のAであるが、一般に、高周波分のシステムに与え
る影響は、低周波分に比較して小さい。
このため、高周波分を除いて低周波分の最低値であるB
点で運転せしめた方がよく、例えば本実施例をVTRの
キャプスタンモータに適用し、その評価として音声ワウ
フラッタをとった場合も、前記高周波成分の影響は、低
周波成分に比較してはるかに小さく、B点で運転した方
が音声ワウフラッタがよくなる結果を示した。
B点で運転させる方法、つまり位置誤差量の中から高周
波成分を除く具体的方法つまりローパスフィルタは、幾
つかの方法が考えられるが、最も簡単な方法の1つとし
て、複数個の位置誤差の平均を求めた後、(1)式を適
用する方法がある。次式にその方法を示す。
・・・(4) ここで、MXN=I(ただしNは2以上の整数)とする
。つまり、N個の位置誤差の平均を取った後、M個の絶
対値を平均化することによって高周波分が除かれ、低周
波分のみが残る。Nの値の選択はシステムによって最適
に選択できる。
第8図は本発明方法にもとづくマイクロコンピュータの
処理内容を示すフローチャートであり、1つのF G 
(Frequency Generator)のパルス
間隔で1回の位置制御をおこなう例を示す。
すなわち、第8図のステップ■〜Oは第6図の場合と同
じである。本発明の改良された処理はステップA−Eで
示される。すなわち、m個の位置誤差を平均する(積算
する)ことによって高周波成分を除くフローチャートに
なっている。ここで、高周波成分をカットする特性はm
の個数によって制御される。
これらのことがらは第9図によって説明できる。
図においてTsは所定のサンプリングタイムで例えばモ
ータ駆動巻線の転流位置に関連させた所定の角度に相当
させているものである。しかし、このサンプリングタイ
ムTsは特に転流位置等に関連させなくてもよく、クロ
ックパルスやパルスジェネレータに基づく所定のパルス
数として決定されてもよい。尚、グロックパルスやパル
スジェネレータは一般にタイマーとも称される。θel
Ge2・・・・・・θenはそれぞれの位置誤差を測定
する最小単位で、これはパルスジェネレータのパルス間
隔が最も短かい単位となるが、これも複数パルスで得ら
れる一定の時間としてもよい。Nは3つの最小単位θe
l+ Ge2. Ge8を1つのグループとし、このグ
ループNの位置誤差の平均値を求める手法を示している
。このときのmは3である。mは複数であればよく、3
に限られるものでない。このようにm個の最小単位の位
置誤差の平均値を求めることによって高調波成分を除去
することができる。第9図を参照し、第8図のフローに
つき説明する。ステップ■はカウンタnをアップする状
態を示している。ステップ■ではカウンタnがNに達し
たかどうかチエツクする。◎ではカウンタnがNに達し
たときカウンタnをクリヤする。■では位置誤差量の経
過を WN+=(m)=WNE(m −1)+θavx(n)
/Nで算出する。
■はカウンタmをアップする状態を示している。
次のステップ■ではカウンタmがMに達したかどうかを
チエツクし、指定値に到達していればステップ■の位置
誤差量の演算に移行し、以下第6図のフローと同様のス
テップで制御が続行される。
このように、第8図に示したフローにもとづき、第7図
已に示す最低の速度誤差量で運転することができる。第
10図は本発明の効果をVTRのセットで確認した場合
の試験結果、すなわち本発明の適用により、VTRとし
て重要な3 K Hzの音声ワウフラッタが改善できた
例を示す。
図で明らかなように、音声3KHzにおいて、本発明を
実施しない従来装置ではワウフラッタが0.136%で
あったのが本発明装置では0.06%に減少しているこ
とが判る。いいかえれば、本発明を実施すればワウフラ
ッタが従来の装置に比べ、半分以下に低下する。又、音
声ワウフラッタは、2KHz〜4KHzが特に耳障りで
あることが知られているが、本発明の適用によってワウ
フラッタによる耳障り音声を大幅に除去でき、特に音響
機器に適用されて効果を発揮する。
なお、前記実施例においては、高周波分を除くのに位置
誤差を平均する方法を採用したが、本発明は以上のもの
に限定されず、例えばデジタル的に高周波成分を除くこ
とによって所期の目的を達成することができる。
また、第7図においては、低周波分について着目したが
、高周波分について着目すれば、B点は高周波成分の量
がCになる点となるので、B点の代りに高周波位置誤差
量をCの点にすることによっても同様に制御可能である
さらに、前記実施例においては、比例制御の場合につい
て述べたが、比例、積分、微分制御系を有する制御装置
に採用することもでき、この場合、比例、積分、微分の
各ゲインを選択的に変化させて位置誤差量を最小化する
ことにより、最小の回転ムラを得ることができる。
以上は位置制御系について述べたが、一般に本発明は、
被制御装置を駆動する制御装置と、この制御装置から与
えられた指令に基づき、前記被制御装置に電流或いは電
圧を付与するドライバと、被制御装置の実際の動作状態
を電流あるいは電圧として検出する要素とを含み、制御
装置に与えられた指令値と実際の動作状態との差である
誤差信号にゲインを乗算して前記ドライバを介して被制
御装置を駆動する制御装置に、前記演算された複数の誤
差信号より誤差量を演算する機能を持つと共にその誤差
量に応じて制御ゲインを変化せしめる機能を具備せしめ
ることによって達成できる。
本発明は信号が記録された記録媒体のトラック上を移動
して記録媒体内に記録された信号を再生する信号再生器
の位置制御装置において、前記位置制御装置は再生され
た信号の大きさを検出する検出手段とその検出手段から
の検出量に応じて前記位置制御装置の位置指令を修正す
る手段と、位置指令によって信号再生器のアクチュエー
タを駆動するドライバとを備え、少なくとも2つ以上の
過去の検出手段からの信号の積算量を算出する手段を持
つと共にその積算量に応じて前記位置指令を修正する制
御ゲインを可変にしたことを特徴とする信号再生器の位
置制御装置としても具体化できる。
この具体例として第11図に本発明をVTRヘッドの位
置制御に適用した場合の実施例を示す。
本実施例ではVTRの磁気テープ上に記録された映像信
号再生器である回転シリンダ上に搭載されたヘットをム
ービングヘッドアクチュエータによって制御する位置制
御装置において、映像信号の検波された量を検出する手
段、位置指令を修正して映像信号が最大とする位置指令
をドライバに与える手段と、少なくとも2つ以上の映像
信号の積算量より、前記積算量を最大にする位置指令の
修正ゲインを変化せしめる手段とを備えたことを特徴と
する位置制御装置について説明する。
VTRは高画質化を目的に回転シリンダ内でヘッドを上
下させるムービングヘッドアクチュエータを搭載し、ヘ
ッドで再生する映像信号を最大にするトラック制御が行
われる様になってきた。図はVTRのシリンダ部の構成
を示すもので、磁気テープ54はガイドピン55,56
によって回転シリンダ51.固定シリンダ52に圧着さ
れている。回転シリンダ51には、磁気テープ54に映
像信号をヘリカルに記録、あるいは再生するためのヘッ
ド58と、このヘッド58の位置を制御するためのムー
ビングヘッドアクチュエータS7とが搭載されている。
回転シリンダS1はドライバDVを介したシリンダモー
タ53によって一定に回転する構成である。
ムービングヘッドアクチュエータ57の位置制御装置C
はマイクロコンピュータMCと映像信号検品器PFとド
ライバDRによって構成されている。ここで、ムービン
グヘッドアクチュエータ57の位置を検出し、ヘッド5
8で検出される映像信号が最大になる制御が重要になる
。このため、映像信号検出器PFは、ヘッド58の映像
信号出力を検波してその出力をAD変換器を介してマイ
クロコンピュータMCに送る。マイクロコンピュータM
Cではこの情報をもとに映像信号が最大になる制御を行
い、その制御出力をドライバDRを介してムービングヘ
ッドアクチュエータ57に伝達する。ここでムービング
ヘッドアクチュエータ57は、一般にはボイスコイルタ
イプで移動子がばねで固定された構造のものが使用され
る。この場合、ムービングヘッドアクチュエータ57に
加えられる電流指令はばねによって部位置指令となり、
応答が早い場合には位置情報となる。
第12図は、第11図の展開図で、磁気テープへの映像
信号の記録状態を示したものである。ここでヘッド58
はシリンダモータによって図で示す方向に映像信号を記
録したり、再生したりするために移動する。一方、ムー
ビングへラドアクチュエータ57はヘッド58を磁気テ
ープ54の幅方向に移動させて映像信号が最大になる制
御を行う。ヘッド58がA−Bに移動するのはシリンダ
モータS3の1/2回転に相当し、磁気テープ54の次
のトラックは回転シリンダの上で180度隔てた別のヘ
ッド57で記録再生がなされる。
第13図は再生された映像出力信号を示すもので、この
信号を検波したものがマイクロコンピュータMCに送ら
れる。従来の制御法では検出された映像信号Wnを最大
にする制御が行われていた。本発明は検出された映像信
号Wnの和Viを最大にする制御法を提供するものであ
る。第14図に制御ゲインと映像信号の和の実験結果に
ついて示す。
制御ゲインの最適値が存在する。第15図にVTRの発
明における位置制御のフローチャートを示す。
■では映像信号Wnを取り込み、■では前回の映像信号
と比較して前回の制御の判定をする。■。
■では前回どのように位置指令を変えたかを調べ、さら
に■、■では映像信号が現状より大きくなると思われる
方に映像信号の変化ΔWにゲインKiを乗算した値を位
置指令に補正する。■ではその位置指令を出力する。こ
こまでは、映像信号を最大にする従来の制御法であるが
、本発明では次の制御法が追加される。すなわち、■で
はサンプリング周期が過ぎたかどうか、つまり規定の映
像信号のデータが取れたかどうかをチエツクする。この
サンプリング周期はシリンダモータの1/2回転でも、
1回転でもよく任意に設定することが出来る。さらに、
■でサンプリング期間の映像信号の和を求め、■では前
回の映像信号との比較を行い、映像信号の和が大きくな
る方向にゲインをO−Oで修正する。以上の制御によっ
て映像信号を最大にする位置制御が可能である。なお、
第14図■においてゲインと映像信号の変化分との乗算
値を位置指令に補正したが、映像信号の変化分を1とし
てゲインのみで位置指令の補正を行ってもよい。なお、
本方式は比例制御で示したが、積分、比例積分制御等で
も本発明の効果は充分発揮できる。
また、本発明は、磁気テープを信号の媒体として用いる
ものに留まらず、例えば記録信号が回転ディスク盤に書
き込まれ、その内容を位置制御可能なヘッドで検出する
位置制御装置等においても適用可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、第1に、位置検出信
号と外部から与えられた位置指令信号との関係から適切
な電流あるいは電圧指令を前記移動体に付与する位置制
御装置とを具備するものにおいて、前記位置制御装置は
、前記位置指令信号と位置検出信号に応じた大きさの電
流あるいは電圧を付与するドライバと、前記位置指令信
号と前記位置検出回路から得られた位置信号とを比較処
理して前記トライバを駆動させるマイクロコンピュータ
とを含み、該マイクロコンピュータは、前記位置指令信
号と位置検出信号との差である位置誤差を演算し、該位
置誤差にゲインを乗算して前記ドライバの駆動信号を得
る演算手段と、この演算手段によって少なくとも二つの
過去の位置誤差量を求め、位置誤差量の変化が正でゲイ
ンの変化が正の場合はゲインを減少し、位置誤差量の変
化が正でゲインの変化が負のときはゲインを増加し、位
置誤差量の変化が負でゲインの変化が正のときはゲイン
を増加し、位置誤差量の変化が負でゲインの変化が負の
ときはゲインを減少するゲイン調整手段とを含むように
移動体の位置制御装置を構成したので、速度あるいは位
置制御中に負荷や温度等によって移動体の状態が変化し
た場合でも制御ゲインを最適方向に調整することができ
、回転むらを大幅に低減できる移動体の位置制御装置ま
たは方法を提供することができる。
第2に記録媒体に記録された信号を再生する信号再生装
置において、前記信号再生装置は再生された信号の大き
さを検出する検出手段と、その検出手段からの検出量に
応じて前記信号再生装置の位置指令を修正する手段と、
位置指令によって信号再生器のアクチュエータを駆動す
るドライバとを備え、少なくとも2つ以上の過去の検出
手段からの信号の積算量を算出する手段を持つと共にそ
の積算量に応じて前記位置指令を修正する制御ゲインを
可変にするように構成したので回転むらを少ない信号再
生装置を提案できる。
第3に、磁気テープ上に記録された映像信号再少量であ
る回転シリンダ上に搭載されたヘッドをムービングヘッ
ドアクチュエータによって制御する装置において、映像
信号の検波された量を検出する手段と、位置指令を修正
して映像信号が最大とする位置指令をドライバに与える
手段と、少なくとも2つ以上の映像信号の積算量より、
前記積算量を最大にする位置指令の修正ゲインを変化せ
しめる手段とを設けたので、映像や音声のワウフラッタ
の少ない磁気信号再生装置を提供することができる。
第4に、位置検出回路から得られた位置検出信号と外部
から与えられた位置指令信号との関係から適切な電流あ
るいは電圧指令を前記ブラシレスモータ駆動用のインバ
ータに付与する位置制御装置とを具備するものにおいて
、前記位置制御装置は、前記位置指令信号と前記位置検
出回路から得られた位置信号とを比較処理して前記イン
バータを駆動するマイクロコンピュータと含み、該マイ
クロコンピュータは、前記位置指令信号と位置検出信号
との差である位置誤差を演算し、該位置誤差にゲインを
乗算して前記インバータの駆動信号を得る演算手段と、
この演算手段によって少なくとも二つの過去の位置誤差
量を求め、位置誤差量の変化が正でゲインの変化が正の
場合はゲインを減少し、位置誤差量の変化が正でゲイン
の変化が負のときはゲインを増加し、位置誤差量の変化
が負でゲインの変化が正のときはゲインを増加し、位置
誤差量の変化が負でゲインの変化が負のときはゲインを
減少するゲイン調整手段とを含むように構成したので回
転むらが小さく、ハンチングも減じられたブラシレスモ
ータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の移動体の位置制御装置の一実施例を示
す基本ブロック図、第2図は第1図のマイクロコンピュ
ータの一実施例を示す構成図、第3図は位置指令並びに
位置検出信号の取り込みを説明するための図、第4図は
比例ゲイン可変の一実施例を示すブロック図、第5図は
マイクロコンピュータの比例ゲインに対するモータの回
転むらを示した線図、第6図は第1図のマイクロコンピ
ュータのプログラムの一実施例を示すフローチャート、
第7図は位置誤差量の成分分析結果を示す図、第8図は
本発明の他の実施例のフローチャートを示す。第9図は
複数の位置誤差の平均値を求める手法を示す図、第10
図は本発明の効果を示す図、第11図は本発明の他の実
施例を、第12図は磁気テープに対する映像信号の記録
状態を示す図、第13図は映像信号の8力波形図、第1
4図はゲインと映像信号の和を示す図、第15図は他の
実施例のフローチャートである。 M・・・ブラシレスモータ、PS・・磁極位置検出器、
E・・・位置検出器(エンコーダ)、INV・・・ドラ
イバ(インバータ)、ACR・・・自動電流調整回路、
CT・・・・・・電流トランス、MC・・・マイクロコ
ンピュータ、C0UNT・・・位置検出回路、C・・・
位置制御回路。 第1図 第2図 第 3 図 θf2 第 図 □ゲイン 第 図 θ8 位置誤差 に・ゲイン 第 了 図 −一◆ゲイン 第 9 図 第 1 図 第 2 図 第 1゜ 図 一一→時間t(Sec) 第 3 図 第 4 図 □ゲイン1く 1C×〕

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、移動体の移動位置を検出する位置検出要素と、この
    位置検出要素からの信号から位置を検出する位置検出回
    路と、 この位置検出回路から得られた位置検出信号と外部から
    与えられた位置指令信号との関係から適切な電流あるい
    は電圧指令を前記移動体に付与する位置制御装置とを具
    備するものにおいて、 前記位置制御装置は、前記位置指令信号と位置検出信号
    に応じた大きさの電流あるいは電圧を付与するドライバ
    と、 前記位置指令信号と前記位置検出回路から得られた位置
    信号とを比較処理して前記ドライバを駆動させるマイク
    ロコンピュータとを含み、該マイクロコンピュータは、
    前記位置指令信号と位置検出信号との差である位置誤差
    を演算し、該位置誤差にゲインを乗算して前記ドライバ
    の駆動信号を得る演算手段と、 この演算手段によつて少なくとも二つの過去の位置誤差
    量を求め、 位置誤差量の変化が正でゲインの変化が正の場合はゲイ
    ンを減少し、 位置誤差量の変化が正でゲインの変化が負のときはゲイ
    ンを増加し、 位置誤差量の変化が負でゲインの変化が正のときはゲイ
    ンを増加し、 位置誤差量の変化が負でゲインの変化が負のときはゲイ
    ンを減少するゲイン調整手段とを含むことを特徴とする
    移動体の位置制御装置。 2、前記位置指令信号と位置検出信号の差である位置誤
    差によつて前記ドライバの駆動信号を得る演算の周期を
    前記少なくとも2つ以上の過去の位置の値より位置誤差
    量を演算し、それに応じて位置制御のゲインの値を演算
    する周期より短かくする請求項1記載の移動体の位置制
    御装置。 3、前記位置誤差量は、前記少なくとも2つ以上の過去
    の位置の位置誤差量の直流分を除いた値の平均値として
    検出する請求項1または2記載の移動体の位置制御装置
    。 4、前記速度制御のゲインは、起動時において初期設定
    値が与えられている請求項1記載の移動体の位置制御装
    置。 5、前記位置制御のゲインは、初期設定値を持ち、前記
    位置誤差量の変動値もしくは前記位置誤差量の値によつ
    て初期ゲインに復帰させる機能を備えている請求項4記
    載の移動体の位置制御装置。 6、移動体の移動位置を検出する位置検出要素と、この
    位置検出要素からの信号から位置を検出する位置検出回
    路と、 この位置検出回路から得られた位置検出信号と外部から
    与えられた位置指令信号との関係から適切な電流あるい
    は電圧指令を前記移動体に付与して位置制御する位置制
    御方法において、前記位置指令信号と前記位置検出回路
    から得られた位置信号とを比較処理して位置誤差量を求
    め、この位置誤差量から直流分と一定調波分を除去した
    新規な値を作成し、この新規な値に所定のゲインを乗算
    した駆動信号を作成して、これを移動体に付与するよう
    になした移動体の位置制御方法。 7、位置誤差量は、位置誤差の直流分と高調波分とを除
    いて計算し、さらにゲインを変化させて位置誤差量を最
    小にする方法とした請求項1記載の移動体の位置制御方
    法。 8、位置誤差量W_Fを、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (M×N:位置誤差量計算の周期、Θ_E:位置誤差、
    Θ_a_V:平均位置誤差)なる式で算出する請求項6
    記載の移動体の位置制御方法。 9、被制御装置を駆動する制御装置と、この制御装置か
    ら与えられた指令に基づき、前記被制御装置に電流或い
    は電圧を付与するドライバと、被制御装置の実際の動作
    状態を電流あるいは電圧として検出する要素とを含み、
    制御装置に与えられた指令値と実際の動作状態との差で
    ある誤差信号にゲインを乗算して前記ドライバを介して
    被制御装置を駆動する制御装置において、前記演算され
    た複数の誤差信号より誤差量を演算する機能を持つと共
    にその誤差量に応じて制御ゲインを変化せしめる機能を
    具備したことを特徴とする被制御装置の制御装置。 10、信号が記録された記録媒体のトラック上を移動し
    て記録媒体内に記録された信号を再生する信号再生装置
    において、 前記信号再生装置は再生された信号の大きさを検出する
    検出手段と、その検出手段からの検出量に応じて前記信
    号再生装置の位置指令を修正する手段と、位置指令によ
    つて信号再生器のアクチュエータを駆動するドライバと
    を備え、少なくとも2つ以上の過去の検出手段からの信
    号の積算量を算出する手段を持つと共にその積算量に応
    じて前記位置指令を修正する制御ゲインを可変にしたこ
    とを特徴とする信号再生装置。 11、磁気テープ上に記録された映像信号再生器である
    回転シリンダ上に搭載されたヘッドをムービングヘッド
    アクチュエータによつて制御する装置において、映像信
    号の検波された量を検出する手段と、位置指令を修正し
    て映像信号が最大とする位置指令をドライバに与える手
    段と、少なくとも2つ以上の映像信号の積算量より、前
    記積算量を最大にする位置指令の修正ゲインを変化せし
    める手段とを備えたことを特徴とする磁気信号再生装置
    。 12、ブラシレスモータの移動位置を検出する位置検出
    要素と、 この位置検出要素からの信号から位置を検出する位置検
    出回路と、 この位置検出回路から得られた位置検出信号と外部から
    与えられた位置指令信号との関係から適切な電流あるい
    は電圧指令を前記ブラシレスモータ駆動用のインバータ
    に付与する位置制御装置とを具備するものにおいて、 前記位置制御装置は、前記位置指令信号と前記位置検出
    信号から得られた位置信号とを比較処理して前記インバ
    ータを駆動するマイクロコンピュータと含み、該マイク
    ロコンピュータは、前記位置指令信号と位置検出信号と
    の差である位置誤差を演算し、該位置誤差にゲインを乗
    算して前記インバータの駆動信号を得る演算手段と、 この演算手段によつて少なくとも二つの過去の位置誤差
    量を求め、 位置誤差量の変化が正でゲインの変化が正の場合はゲイ
    ンを減少し、 位置誤差量の変化が正でゲインの変化が負のときはゲイ
    ンを増加し、 位置誤差量の変化が負でゲインの変化が正のときはゲイ
    ンを増加し、 位置誤差量の変化が負でゲインの変化が負のときはゲイ
    ンを減少するゲイン調整手段とを含むことを特徴とする
    ブラシレスモータ。
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