JPH0469347B2 - - Google Patents

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JPH0469347B2
JPH0469347B2 JP20934183A JP20934183A JPH0469347B2 JP H0469347 B2 JPH0469347 B2 JP H0469347B2 JP 20934183 A JP20934183 A JP 20934183A JP 20934183 A JP20934183 A JP 20934183A JP H0469347 B2 JPH0469347 B2 JP H0469347B2
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JP
Japan
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speed
movable member
drive current
time
motor
Prior art date
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JP20934183A
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Japanese (ja)
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JPS60100765A (en
Inventor
Etsuro Yamazaki
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は移動速度検出装置に係り、特に磁気デ
イスク装置の磁気ヘツドのように、速度検出のた
めの位置信号が離散的にしか得られない場合にお
いても、実際の値に近い速度が得られるようにし
た可動部材の速度検出方式に関する。
[Detailed Description of the Invention] (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a moving speed detection device, and in particular, a position signal for speed detection can only be obtained discretely, such as in a magnetic head of a magnetic disk device. The present invention relates to a method for detecting the speed of a movable member that allows a speed close to an actual value to be obtained even in the case of a moving member.

(b) 従来技術と問題点 従来磁気ヘツド等の可動部材の速度検出には主
にアナログ位置信号を使い連続的な位置の微分か
ら移動速度の瞬時値を得ていた。しかしこの方法
は離散的にしか位置信号を得ることのできないシ
ステムにおいては適応出来ない。これに対しデイ
ジタル信号処理による速度検出では位置及び速度
の差分を取り、サンプル区間内の平均速度を得る
ことが出来る。しかしこの方法は高速移動時に実
際の移動速度との差が広がり正確な速度が得られ
ないという欠点があつた。
(b) Prior art and problems Conventionally, analog position signals were mainly used to detect the speed of movable members such as magnetic heads, and the instantaneous value of the moving speed was obtained from the differentiation of continuous positions. However, this method cannot be applied to systems where position signals can only be obtained discretely. On the other hand, in speed detection using digital signal processing, the difference between position and speed can be taken to obtain the average speed within a sample period. However, this method has the disadvantage that when moving at high speed, the difference between the actual moving speed and the actual moving speed increases, making it impossible to obtain an accurate speed.

(c) 発明の目的 本発明目的は、低速及び高速移動時にも最小の
誤差量となるように、高速移動時に生じる速度誤
差を減少させ得る移動速度検出装置を提供するこ
とにある。
(c) Object of the Invention An object of the present invention is to provide a moving speed detection device that can reduce speed errors that occur during high-speed movement so that the amount of error is minimized even during low-speed and high-speed movement.

(d) 発明の構成 本発明の特徴は、可動部材と、該可動部材を移
動させるためのモータと、該モータの駆動電流の
検出手段と、前記可動部材の位置検出手段とを具
備し、且つ前記位置検出手段により第1のサンプ
リング時刻と所定のサンプリング間隔経過後の第
2のサンプリング時刻において検出された前記可
動部材の位置から差分法により前記サンプリング
間隔内の平均速度を算出する手段と、前記第1及
び第2のサンプリング時刻における前記駆動電流
検出手段により検出された駆動電流より駆動電流
の変化率を算出する手段前記駆動電流値及びその
変化率並びに前記平均速度の算出時間とを用いて
前記平均速度を補正して、前記第2のサンプリン
グ時刻から平均速度算出時間経過後の可動部材の
移動速度を求める手段と、から構成されたことに
ある。
(d) Structure of the Invention The present invention is characterized by comprising a movable member, a motor for moving the movable member, means for detecting a drive current of the motor, and means for detecting the position of the movable member, and means for calculating an average speed within the sampling interval by a differential method from the position of the movable member detected by the position detection means at a first sampling time and a second sampling time after a predetermined sampling interval has elapsed; means for calculating a rate of change in the drive current from the drive current detected by the drive current detection means at the first and second sampling times; and means for correcting the average speed to determine the moving speed of the movable member after an average speed calculation time has elapsed from the second sampling time.

(e) 発明の実施例 以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説
明する。
(e) Embodiment of the Invention An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は可動部材の軌跡、第2図及び第3図は
その速度を示す図で、これらを用いてまず本発明
の原理を説明する。
FIG. 1 shows the locus of the movable member, and FIGS. 2 and 3 show its speed. Using these figures, the principle of the present invention will be explained first.

時刻tに対する軌跡x=f(t)を示す位置信
号を連続して得ることが出来る場合には、各時刻
tの速度の瞬時値を得ることが可能であるが、位
置信号を離散的にしか得られない場合には、差分
法で速度を計算することとなる。即ち時刻to-1
to,to+1における位置をXo-1,Xo,Xo+1、また実
際の速度をVo-1,Vo,Vo+1、計算で得られた時
刻toにおける平均速度をoとすると、 o=∂x/∂t=(Xo−Xo-1)/(to−to-1) となる。このようにして得た平均速度oを従来
は期間to〜to+1〔区間Xo〜Xo+1〕における移動速
度〔第2図の太線参照〕として使用していた。そ
のため同図により明らかな如くこのようにして求
めた平均速度は既にVooの速度誤差が存在す
る。更に平均速度oを求めるためには計算時間
Δtを要するため、平均速度oを使用する期間は
第3図に見られるようにto+Δt〜to+1+Δtとなり、
速度誤差は更に大きくなる。
If a position signal indicating the trajectory x=f(t) with respect to time t can be obtained continuously, it is possible to obtain the instantaneous value of the velocity at each time t, but it is possible to obtain the position signal only discretely. If it cannot be obtained, the velocity will be calculated by the difference method. That is, time t o-1 ,
The positions at t o , t o+1 are X o-1 , X o , X o+1 , the actual velocities are V o-1 , V o , V o+1 , and the calculated time t o is If the average speed is o , then o = ∂x/∂t = (X o −X o-1 )/(t o −t o-1 ). The average speed o obtained in this manner has conventionally been used as the moving speed (see thick line in FIG. 2) in the period t o to t o+1 [section X o to X o +1 ]. Therefore, as is clear from the figure, the average velocity obtained in this manner already has a velocity error of V o - o . Furthermore, calculating the average speed o requires calculation time Δt , so the period in which the average speed o is used is t ot ~ t o+1t , as shown in Figure 3.
The speed error becomes even larger.

本実施例では上記計算時間Δt経過後の速度を
推定し、これを上記to+Δt〜to+1+Δtの期間の速
度として用いようとするものである。次に上記
Δt経過後の速度の求め方を説明する。
In this embodiment, the speed after the calculation time Δ t has elapsed is estimated, and this is used as the speed during the period from t ot to t o+1t . Next, how to obtain the speed after the lapse of Δt will be explained.

今、時間toの近傍の軌跡を表す関数をf(t)
とすると、時間toの近傍の軌跡はテーラー展開を
用いて、 x=f(t−to)=f(to)+f′(to)(t−t
o)+1/2f″(to)(t−to2+… と表せる。そこで平均速度oは式の定義より、o =f(to)−f(to-1)/to−to-1 =〔f(to)−{f(to)+f′(to)(to-1−to) +1/2f″(to)×(to-1−to2}〕/(to−to-1) =f′(to)+1/2f″(to)(to-1−to) … と表せる。時間toにおける速度Voは Vo=f′(to) … であり、,式から実速度と平均速度との差は
次のようになる。
Now, the function representing the trajectory near time t o is f(t)
Then, using Taylor expansion, the trajectory near time t o is x = f (t - t o ) = f (t o ) + f' (t o ) (t - t
o ) + 1/2f'' (t o ) (t-t o ) 2 +... Therefore, the average speed o can be expressed as: o = f (t o ) - f (t o-1 )/t o −t o-1 = [f(t o )−{f(t o )+f′(t o )(t o-1 −t o ) +1/2f″(t o )×(t o-1 −t o ) 2 }]/(t o −t o-1 ) = f′(t o )+1/2f″(t o )(t o-1 −t o ) … It can be expressed as: Velocity V o at time t o is Vo = f′(t o )..., and from the formula, the difference between the actual speed and the average speed is as follows.

Voo=1/2f″(to)(to−to-1)… しかし実際には上述の如く速度を求めるための
計算時間△tが必要であるから、このΔtを考慮し
た平均速度′oは次式のように表せる。
V oo = 1/2f″(t o ) (t o −t o-1 )… However, in reality, calculation time △ t is required to obtain the speed as described above, so this Δ t must be taken into consideration. The average velocity ′ o can be expressed as follows.

o=X′o−X′o-1/to−to-1 =f′(to+Δt) +1/2f″(to+Δt)(to-1−to)… 上記式においてf′(t)は速度を表している。
サンプリング間隔が充分に小さく速度は三次以上
の関数にはならないものとすると、 f′(to+Δt)=f′(to)+f″(to)Δt+1
/2f(to)(Δt2… であるから、 ′o=f′(to)+f″(to)Δt+1/2f(
to)(Δt2+1/2f″(to+Δt)(to-1−to) = o+f″(to)△t+1/2f(to)・{
(Δt2+Δt(to-1−to)}… 従つて計算時間を含めた速度誤差は、 V′o−′o=1/2f″(to+Δt)(to−to-1) =1/2{f″(to)+f(to)Δt}・ (to−to1) … となり、これに式を代入して、 V′oo=1/2f″(to)(to−to-1+2Δt
+1/2f(to)(Δt2… 上記式でf″(t)は加速度の関数であり、f
(t)は加速度の時間変化率である。この加速
度は可動部材を駆動するモータの駆動電流に比例
することから、上記式の右辺の値は上記モータ
の駆動電流値と、この電流の時間に対する変化量
を知ることによつて求めることが出来る。
o =X′ o −X′ o-1 /t o −t o-1 =f′(t ot ) +1/2f″(t ot )(t o-1 −t o )… Above In the formula, f'(t) represents speed.
Assuming that the sampling interval is sufficiently small and the speed is not a function of cubic or higher order, then f′(t ot )=f′(t o )+f″(t ot +1
/2f(t o )(Δ t ) 2 …, so ′ o =f′(t o )+f″(t ot +1/2f(
t o )(Δ t ) 2 +1/2f″(t ot )(t o-1 −t o ) = V o +f″(t o )△ t +1/2f(t o )・{
t ) 2 + Δ t (t o-1 − t o )}… Therefore, the speed error including calculation time is V′ o −′ o = 1/2f″(t ot )(t o − t o-1 ) = 1/2 {f″(t o ) + f(t o ) Δ t }・ (t o −t o1 ) … Substituting the formula into this, we get V′ oo = 1 /2f″(t o )(t o −t o-1 +2Δ t )
+1/2f(t o )( Δt ) 2 ... In the above formula, f″(t) is a function of acceleration, and f
(t) is the time rate of change of acceleration. Since this acceleration is proportional to the drive current of the motor that drives the movable member, the value on the right side of the above equation can be determined by knowing the drive current value of the motor and the amount of change in this current over time. .

上述の原理に基づいてなされた本発明の移動速
度検出装置の一実施例を、第4図を参照して説明
する。
An embodiment of the moving speed detection device of the present invention based on the above-mentioned principle will be described with reference to FIG.

同図において、1及び2はアナログ・デイジタ
ル変換器(A/Dコンバータ)、3,4,5及び
10はI/Oポート、6はクロツク発生回路、7
は中央処理装置(CPU)、8はランダム・アクセ
ス・メモリ(RAM)、9は読み出し専用メモリ
(ROM)、11はデイジタル・アナログ変換器
(D/Aコンバータ)、12は可動部材、13はモ
ータ、14はモータ13の駆動電流検出部、15
は可動部材12の位置検出部である。
In the figure, 1 and 2 are analog-to-digital converters (A/D converters), 3, 4, 5, and 10 are I/O ports, 6 is a clock generation circuit, and 7
is a central processing unit (CPU), 8 is a random access memory (RAM), 9 is a read-only memory (ROM), 11 is a digital-to-analog converter (D/A converter), 12 is a movable member, and 13 is a motor , 14 is a drive current detection section for the motor 13, 15
is a position detection section of the movable member 12.

可動部材12を移動せしめるモータ13の駆動
電流を、所定のサンプリング時刻毎に、駆動電流
検出部14により検出し、駆動電流値に対応する
アナログ信号をA/Dコンバータ1に送出する。
このアナログ信号はA/Dコンバータ1によりデ
イジタルデータに変換される。一方上記サンプリ
ング時刻毎に位置検出部15は可動部材12の位
置を検出し、その位置を示すアナログ信号を送出
し、この信号はA/Dコンバータ2により対応す
るデイジタルデータに変換される。
The drive current of the motor 13 that moves the movable member 12 is detected by the drive current detector 14 at every predetermined sampling time, and an analog signal corresponding to the drive current value is sent to the A/D converter 1.
This analog signal is converted into digital data by the A/D converter 1. On the other hand, at each sampling time, the position detecting section 15 detects the position of the movable member 12 and sends out an analog signal indicating the position, and this signal is converted by the A/D converter 2 into corresponding digital data.

CPU7は上記位置データ及び駆動電流データ
をI/Oポート4及び3を介して読み出し、前述
の平均速度oと速度の補正値を算出する。速度
の補正値は、上記モータ13がボイスコイル形の
駆動器を用いている場合には、加速度をα,可動
部の質量をM、サンプリング時刻toにおける駆動
電流をI、モータ係数をBとすると、 α=f″(to)=B/MI(to) … なる関係があり、また上記f(to)は、 f(to)≒f″(to)−f″(to-1)/to−to-1… であるから、式より式の右辺第1項を、式
より同式の第2項を求めることが出来る。従つて
サンプル時間間隔と演算時間が予め定められてい
る場合には、補正値は電流値と電流変化量の関数
として決定し得る。
The CPU 7 reads out the position data and drive current data via the I/O ports 4 and 3, and calculates the average speed o and the speed correction value. When the motor 13 uses a voice coil type driver, the speed correction value is determined by α representing the acceleration, M representing the mass of the moving part, I representing the drive current at sampling time t o , and B representing the motor coefficient. Then, there is a relationship α=f″(t o )=B/MI(t o )..., and the above f(t o ) is f(t o )≒f″(t o )−f″(t o-1 )/t o −t o-1 ... Therefore, the first term on the right side of the equation can be found from the equation, and the second term of the same equation can be found from the equation. Therefore, the sampling time interval and calculation time are If predetermined, the correction value can be determined as a function of the current value and the amount of current change.

そこで上記電流値及び電流変化量に対する補正
値を予め算出しておき、このテーブルを補正プロ
グラムとともにROM9に格納しておく。CPU7
は上記プログラムに従い、モータ駆動電流データ
及び位置データを読み出し、上述のテーブルを参
照して補正値を決定し、この補正値を用いて補正
した速度を示す信号をI/Oポート5及びD/A
コンバータ11を介して出力する。
Therefore, correction values for the above-mentioned current value and current change amount are calculated in advance, and this table is stored in the ROM 9 together with the correction program. CPU7
reads the motor drive current data and position data according to the above program, determines a correction value by referring to the above table, and sends a signal indicating the speed corrected using this correction value to I/O port 5 and D/A.
Output via converter 11.

上述の如く本実施例によれば、時刻to+Δt
V′oなる速度〔第3図参照〕を可動部材12の速
度として出力することが出来る。従つて従来に比
較し遥かに実際の速度に近い値を用いて可動部材
12の移動を制御することが可能となる。
As described above, according to this embodiment, at time t ot
The velocity V′ o (see FIG. 3) can be output as the velocity of the movable member 12. Therefore, it becomes possible to control the movement of the movable member 12 using a value much closer to the actual speed than in the past.

なお本発明は磁気デイスク装置の磁気ヘツドの
位置制御のみならず、いかなる可動部材の位置制
御にも使用し得るものである。
The present invention can be used not only to control the position of the magnetic head of a magnetic disk drive, but also to control the position of any movable member.

(f) 発明の効果 以上説明した如く本発明により可動部材の移動速
度を、高速移動時においても極めて精度よく検出
することが可能となる。
(f) Effects of the Invention As explained above, the present invention makes it possible to detect the moving speed of a movable member with extremely high accuracy even when moving at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第3図は本発明の原理を説明するため
の図、第4図は本発明の一実施例のシステム構成
の要部を示すブロツク図である。 図において、1及び2はアナログ・デイジタル
変換器(A/Dコンバータ)、3,4,5及び1
0はI/Oポート、6はクロツク発生回路、7は
中央処理装置(CPU)、8はランダム・アクセ
ス・メモリ(RAM)、9は読み出し専用メモリ
(ROM)、11はデイジタル−アナログ変換器
(D/Aコンバータ)、12は可動部材、13はモ
ータ、14はモータ13の駆動電流検出部、15
は可動部材12の位置検出部である。
1 to 3 are diagrams for explaining the principle of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing the main parts of the system configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 and 2 are analog-to-digital converters (A/D converters), 3, 4, 5, and 1
0 is an I/O port, 6 is a clock generation circuit, 7 is a central processing unit (CPU), 8 is a random access memory (RAM), 9 is a read-only memory (ROM), and 11 is a digital-to-analog converter ( D/A converter), 12 is a movable member, 13 is a motor, 14 is a drive current detection section for the motor 13, 15
is a position detection section of the movable member 12.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 可動部材12と、該可動部材12を移動させ
るためのモータ13と、該モータ13の駆動電流
の検出手段14と、前記可動部材12の位置検出
手段15とを具備し、且つ前記位置検出手段15
により第1のサンプリング時刻と所定のサンプリ
ング間隔経過後の第2のサンプリング時刻におい
て検出された前記可動部材12の位置から差分法
により前記サンプリング間隔内の平均速度を算出
する手段7と、前記第1及び第2のサンプリング
時刻における前記駆動電流検出手段14により検
出された駆動電流より駆動電流の変化率を算出す
る手段7,9と、前記駆動電流値及びその変化率
並びに前記平均速度の算出時間とを用いて前記平
均速度を補正して、前記第2のサンプリング時刻
から平均速度算出時間経過後の可動部材12の移
動速度を求める手段7と、から構成された ことを特徴とする移動速度検出装置。
[Claims] 1. A movable member 12, a motor 13 for moving the movable member 12, a drive current detection means 14 for the motor 13, and a position detection means 15 for the movable member 12. , and the position detection means 15
means 7 for calculating an average speed within the sampling interval by a differential method from the position of the movable member 12 detected at a first sampling time and a second sampling time after a predetermined sampling interval has elapsed; and means 7 and 9 for calculating a rate of change in the drive current from the drive current detected by the drive current detection means 14 at a second sampling time; and a calculation time for the drive current value, its rate of change, and the average speed; means 7 for calculating the moving speed of the movable member 12 after the average speed calculation time has elapsed from the second sampling time by correcting the average speed using .
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