JPH05333934A - Digital controller for feedback servo system and its phase compensating method - Google Patents

Digital controller for feedback servo system and its phase compensating method

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JPH05333934A
JPH05333934A JP16340592A JP16340592A JPH05333934A JP H05333934 A JPH05333934 A JP H05333934A JP 16340592 A JP16340592 A JP 16340592A JP 16340592 A JP16340592 A JP 16340592A JP H05333934 A JPH05333934 A JP H05333934A
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JP
Japan
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digital
phase
output
sampling
analog
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JP16340592A
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Japanese (ja)
Inventor
Takami Ueda
隆美 上田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To offset the phase delay due to the waste time by using such a phase compensating means that applies the zero-degree holding invariable conversion to the transmission function set so as to obtain the relative order larger than 1 and acquires the transmission function of the discrete time for the phase compensation means. CONSTITUTION:The position error signal produced by a position error detecting means 2 which detects the position error of a transfer means 1 against the target position, is sampled by a sampling means 3 in a prescribed sampling timing cycle. This sampled signal is converted into a digital signal by an A/D converting means and undergoes the phase compensation through a phase compensating means 17. Then, the compensate digital signal is converted again into an analog signal by a D/A converting means 6. This analog signal is inputted to a drive means 7 and moves the means 1 up to its target position. The means 17 compensates the phase of the output of the means 6 with use of the transmission function of the discrete time which is obtained by applying the zero-degree holding invariable conversion to the transmission function of the contunuous time whose degree is set larger than 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光ディスク装置のフ
ォーカス制御などで用いられるフィードバックサーボ系
のディジタル制御装置およびその位相補償方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feedback servo system digital controller used for focus control of an optical disk device and a phase compensation method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は例えば特開平2−234205号
公報に示された従来のフィードバックサーボ系のディジ
タル制御装置を示すブロック図である。図において、1
は制御対象としての光ヘッド等の移送手段であり、2は
この移送手段1の目標位置からの位置ずれを検出して位
置ずれ信号を発生する位置ずれ検出手段である。3はこ
の位置ずれ検出手段2からの位置ずれ信号を標本化する
標本化手段であり、4は標本化手段3によって標本化さ
れた信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジ
タル変換手段(以下A/D変換手段という)である。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a block diagram showing a conventional digital controller for a feedback servo system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-234205. In the figure, 1
Is a transfer means such as an optical head to be controlled, and 2 is a position deviation detection means for detecting a position deviation of the transfer means 1 from a target position and generating a position deviation signal. Reference numeral 3 is a sampling means for sampling the positional deviation signal from the positional deviation detection means 2, and 4 is an analog / digital conversion means (hereinafter A / D) for converting the signal sampled by the sampling means 3 into a digital signal. D conversion means).

【0003】5は当該サーボ系の位相遅れ量を補償する
ための位相補償手段である。6はこの位相補償手段5に
て位相補償されたディジタル信号をアナログ信号に変換
するディジタル・アナログ変換手段(以下D/A変換手
段という)であり、7はこのD/A変換手段6の出力を
受けて移送手段1を駆動する駆動手段である。8は前記
標本化手段3およびD/A変換手段6のタイミング信号
を発生する標本化タイミング生成手段であり、9は位相
ずれ検出手段2に移送手段1の目標位置を設定する目標
位置設定手段である。
Reference numeral 5 is a phase compensating means for compensating the phase delay amount of the servo system. Reference numeral 6 is a digital-analog conversion means (hereinafter referred to as D / A conversion means) for converting the digital signal phase-compensated by the phase compensation means 5 into an analog signal, and 7 is an output of the D / A conversion means 6. It is a drive means for receiving and driving the transfer means 1. Reference numeral 8 is a sampling timing generation means for generating timing signals of the sampling means 3 and the D / A conversion means 6, and 9 is a target position setting means for setting the target position of the transfer means 1 in the phase shift detection means 2. is there.

【0004】10は現在および過去の位置ずれデータに
基づいて、次の時点におけるデータを予測する予測手段
であり、11はこの予測手段10の出力する予測値の絶
対値に制限を加えるリミッタである。12はこのリミッ
タ11で生成された信号と前記A/D変換手段4の出力
する信号とを周波数帯域を分けて合成し、前記位相補償
手段5に入力する帯域合成手段である。13はこれら予
測手段10、リミッタ11、帯域合成手段12、および
位相補償手段5にて構成されるディジタル信号処理部で
ある。
Numeral 10 is a predicting means for predicting the data at the next time point based on the current and past positional deviation data, and numeral 11 is a limiter for limiting the absolute value of the predicted value output by the predicting means 10. .. Reference numeral 12 is a band synthesizing means for synthesizing the signal generated by the limiter 11 and the signal output from the A / D converting means 4 by dividing them into frequency bands and inputting them to the phase compensating means 5. Reference numeral 13 is a digital signal processing section which is composed of the predicting means 10, the limiter 11, the band synthesizing means 12, and the phase compensating means 5.

【0005】また、図10は前記帯域合成手段12の機
能ブロック図であり、図において、14はA/D変換手
段4からの現在の位置ずれデータIn が入力されるハイ
パスフィルタであり、15はリミッタ11からのリミッ
タ出力I(l)n+1 が入力されるローパスフィルタである。
16はこれらハイパスフィルタ14およびローパスフィ
ルタ15の出力を合成するための加算器である。なお、
図11はこれらハイパスフィルタ14の周波数特性(H
PF(z-1) およびローパスフィルタ15の周波数特性
(LPF(z-1))を示す説明図である。
FIG. 10 is a functional block diagram of the band synthesizing means 12, in which 14 is a high-pass filter to which the current positional deviation data I n from the A / D converting means 4 is input, and 15 Is a low-pass filter to which the limiter output I (l) n + 1 from the limiter 11 is input.
Reference numeral 16 is an adder for combining the outputs of the high-pass filter 14 and the low-pass filter 15. In addition,
FIG. 11 shows the frequency characteristics (H
6 is an explanatory diagram showing frequency characteristics (LPF (z −1 )) of PF (z −1 ) and the low pass filter 15. FIG.

【0006】次に動作について説明する。移送手段1の
位置が目標位置よりずれたことを検出した位置ずれ検出
手段2の発生する位置ずれ信号は、標本化手段3で標本
化されてA/D変換手段4に送られる。ここで、ディジ
タル信号処理部13にて入力された信号を、双一次変換
によって位相補償する位相補償手段5に直接入力した場
合には、図12のタイムチャートに示すように、時刻n
Δt(ここで、nは自然数、Δtは標本化タイミング周
期)に標本化手段3より出力された信号In は、A/D
変換手段4でディジタル信号に変換され、ディジタル信
号処理部13の位相補償手段5で制御量が計算され、さ
らにD/A変換手段6でアナログ信号に変換された後、
時刻(n+1)Δtに信号On として駆動手段7に出力
される。
Next, the operation will be described. The positional deviation signal generated by the positional deviation detection means 2 which detects that the position of the transfer means 1 has deviated from the target position is sampled by the sampling means 3 and sent to the A / D conversion means 4. Here, when the signal input from the digital signal processing unit 13 is directly input to the phase compensating means 5 which performs phase compensation by bilinear transformation, as shown in the time chart of FIG.
The signal I n output from the sampling means 3 at Δt (where n is a natural number and Δt is a sampling timing period) is A / D.
After being converted into a digital signal by the converting means 4, the control amount is calculated by the phase compensating means 5 of the digital signal processing section 13, and further converted into an analog signal by the D / A converting means 6,
At time (n + 1) Δt, it is output to the driving means 7 as a signal O n .

【0007】従って、このようなフィードバックサーボ
系のディジタル制御装置では、標本化の際のサンプルホ
ールドによる位相遅れと、上記制御信号が1標本時間だ
け遅れて出力されることで生ずる無駄時間による位相遅
れの両方の影響によって、数kHzという広帯域のサー
ボ系を実現しようとした場合、位相補償手段5において
過度の位相進め量が必要となる。その結果、ゲイン交差
周波数以上でのゲイン上昇を招いて、移送系の機械共振
によるサーボ系の発振が生じ、あるいは、ゲイン交差周
波数付近における一巡伝達特性の悪化から、サーボルー
プのゲイン余裕が減少して不安定となるため、広帯域の
サーボ系の実現が困難なものとなっていた。
Therefore, in such a feedback servo system digital controller, a phase delay due to a sample hold at the time of sampling and a phase delay due to a dead time caused by the control signal being delayed by one sampling time are output. In order to realize a servo system having a wide band of several kHz due to both of the above effects, the phase compensating means 5 requires an excessive amount of phase advance. As a result, the gain rises above the gain crossover frequency, the servo system oscillates due to the mechanical resonance of the transfer system, or the gain margin of the servo loop decreases due to the deterioration of the open loop transfer characteristic near the gain crossover frequency. Therefore, it is difficult to realize a wide band servo system.

【0008】そのため、図9に示した当該フィードバッ
クサーボ系のディジタル制御装置では、予測手段10で
予測されてリミッタ11にて制限された次の時点におけ
るデータと、A/D変換手段4の出力とを帯域合成手段
12で合成してから位相補償手段5に入力している。即
ち、予測手段10は現在(時刻nΔt)における位置ず
れデータIn と、過去(時刻(n−1)Δtおよび時刻
(n−2)Δt)の位置ずれデータIn-1 およびIn-2
に基づいて予測値I(p)n+1 を求める。ここで、この予測
値I(p)n+1 は、移送系が数周期の間、等加速度運動する
ものと仮定して、下記の外挿式を用いて計算される。
Therefore, in the feedback servo system digital controller shown in FIG. 9, the data at the next time predicted by the prediction means 10 and limited by the limiter 11 and the output of the A / D conversion means 4 are shown. Are combined by the band combining means 12 and then input to the phase compensating means 5. That is, the prediction unit 10 and the position error data I n at the current (time n.DELTA.t), past (time (n-1) Δt and time (n-2) Δt) positional deviation of the data I n-1 and I n-2
The predicted value I (p) n + 1 is calculated based on Here, this predicted value I (p) n + 1 is calculated using the following extrapolation formula, assuming that the transfer system moves at constant acceleration for several cycles.

【0009】 I(p)n+1 =3In −3In-1 +In-2 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1)I (p) n + 1 = 3I n -3I n-1 + I n-2 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (1)

【0010】リミッタ11はこの予測手段10にて予測
された予測値I(p)n+1 と、A/D変換手段4からの現在
の位置ずれデータIn とを比較し、その絶対値の小さな
方の値をリミッタ出力I(l)n+1 として帯域合成手段12
に送る。帯域合成手段12はA/D変換手段4からの現
在の位置ずれデータIn をハイパスフィルタ14に送っ
て低域成分を減衰させ、また、リミッタ11からのリミ
ッタ出力I(l)n+1 をローパスフィルタ15に送って高域
成分を減衰させて、それらを加算器16で以下に示す合
成出力I(c)n+1 に合成する。
The limiter 11 compares the predicted value I (p) n + 1 predicted by the predicting means 10 with the current positional deviation data I n from the A / D converting means 4 and calculates the absolute value of the data. The band synthesizing means 12 uses the smaller value as the limiter output I (l) n + 1.
Send to. The band synthesizing means 12 sends the current positional deviation data I n from the A / D converting means 4 to the high pass filter 14 to attenuate the low frequency component, and also the limiter output I (l) n + 1 from the limiter 11. It is sent to the low-pass filter 15 to attenuate the high frequency components, and the adder 16 combines them into a combined output I (c) n + 1 shown below.

【0011】 I(c)n+1 =HPF(z-1) ・In +LPF(z-1) ・I(l)n+1 ‥‥‥‥(2)I (c) n + 1 = HPF (z −1 ) · I n + LPF (z −1 ) · I (l) n + 1 ‥‥‥‥ (2)

【0012】このように、ディジタル信号処理部13で
は、まず予測手段10にて位置ずれ量の予測を行い、次
にリミッタ11で高域ゲインを制限することによって位
相を進め、さらに帯域合成手段12で予測値と現在値と
の帯域合成を行ってS/Nを改善した後、位相補償手段
5で位相補償を行うことにより、ゲイン余裕度を改善し
た制御出力を得ている。
As described above, in the digital signal processing unit 13, first, the predicting unit 10 predicts the amount of positional deviation, and then the limiter 11 limits the high frequency gain to advance the phase, and the band synthesizing unit 12 further. After performing band combination of the predicted value and the current value to improve S / N, the phase compensation means 5 performs phase compensation to obtain a control output with improved gain margin.

【0013】図13はそのときの動作タイミングを示す
タイムチャートである。時刻nΔtにおいてA/D変換
手段4からの信号In ,In-1 ,In-2 に基づいて予測
値I(p)n+1 の予測を行い、当該予測値I(p)n+1 より制御
出力On+1 を計算して、それを時刻(n+1)ΔtにD
/A変換手段6に入力する。D/A変換手段6はこの制
御出力On+1 をアナログ信号に変換して駆動手段7に送
り、駆動手段7は当該信号に従って移送手段1を目標位
置まで移動させる。これによって位相遅れのない制御出
力が得られ、広帯域のサーボ系を実現することが可能と
なる。
FIG. 13 is a time chart showing the operation timing at that time. Signal I n from the A / D converter 4 at time n.DELTA.t, I n-1, I n-2 on the basis of making predictions value I (p) n + 1 predictive, the prediction value I (p) n + The control output O n + 1 is calculated from 1 and is calculated at time (n + 1) Δt by D
Input to the / A conversion means 6. The D / A conversion means 6 converts this control output O n + 1 into an analog signal and sends it to the drive means 7, and the drive means 7 moves the transfer means 1 to the target position according to the signal. As a result, a control output with no phase delay can be obtained, and a broadband servo system can be realized.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来のフィードバック
サーボ系のディジタル制御装置は以上のように構成され
ているので、その構成が複雑な予測手段10や帯域合成
手段12などが必要となるばかりか、帯域合成手段12
内のハイパスフィルタ14およびローパスフィルタ15
の時定数の決め方が煩雑で、その結果、ゲイン交差周波
数以上でのゲインの上昇を招き、移送系の機器共振によ
るサーボ系の発振が問題となり、また、非線形の位相補
償を行っているため、サーボ系の安定性を確保すること
が困難となるなどの問題点があった。
Since the conventional digital controller of the feedback servo system is constructed as described above, not only the predicting means 10 and the band synthesizing means 12 which are complicated in construction are required, Band synthesis means 12
High-pass filter 14 and low-pass filter 15 in
It is complicated to determine the time constant of, and as a result, the gain is increased above the gain crossover frequency, the oscillation of the servo system due to the device resonance of the transfer system becomes a problem, and the nonlinear phase compensation is performed. There was a problem that it was difficult to secure the stability of the servo system.

【0015】請求項1および2に記載の発明は、上記の
ような問題点を解消するためになされたものであり、簡
単な構成で、位相補償手段における位相進め量を適度に
抑えても安定に制御できるフィードバックサーボ系のデ
ィジタル制御装置およびその位相補償方法を得ることを
目的とする。
The inventions set forth in claims 1 and 2 have been made to solve the above problems, and are stable even if the phase advance amount in the phase compensating means is appropriately suppressed. It is an object of the present invention to obtain a digital controller for a feedback servo system that can be controlled in a stable manner and a phase compensation method thereof.

【0016】また、請求項3および4に記載の発明は、
ゲイン交差周波数以上でのゲイン上昇を防ぎ、移送系の
機械振動を抑圧して、安定に制御できるフィードバック
サーボ系のディジタル制御装置およびその位相補償方法
を得ることを目的とする。
The inventions described in claims 3 and 4 are
An object of the present invention is to obtain a digital controller for a feedback servo system and a phase compensation method for the same, which can prevent a gain increase above a gain crossover frequency, suppress mechanical vibration of a transfer system, and perform stable control.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係るフィードバックサーボ系のディジタル制御装置は、
A/D変換手段の出力の位相を補償する位相補償手段と
して、その相対次数、即ち、その分母多項式の次数と分
子多項式の次数の差が1より大きくなるように設定され
た連続時間の伝達関数を零次ホールド不変変換すること
によって、位相補償を行う際の離散時間の伝達関数を得
るものを用いたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a feedback servo system digital control device comprising:
As a phase compensating means for compensating the phase of the output of the A / D converting means, a continuous time transfer function set so that the relative order thereof, that is, the difference between the order of the denominator polynomial and the order of the numerator polynomial is larger than 1. Is used to obtain a discrete-time transfer function when performing phase compensation by performing a zero-order hold-invariant transformation.

【0018】また、請求項2に記載の発明に係るフィー
ドバックサーボ系のディジタル制御装置の位相補償方法
は、その相対次数が1より大きくなるように設定された
連続時間の伝達関数を、標本化タイミングの周期で零次
ホールド不変変換して得た離散時間の伝達関数を用い
て、現在および過去のA/D変換手段の入力と、現在お
よび過去のD/A変換手段の出力とから1標本化周期未
来のD/A変換手段の出力の位相補償を行うものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a phase compensation method for a digital controller for a feedback servo system, wherein a continuous-time transfer function set so that its relative order is larger than 1 is used for sampling timing. Using the discrete-time transfer function obtained by the zero-order hold invariant conversion with the period of, one sampling is performed from the input of the current and past A / D conversion means and the output of the current and past D / A conversion means. The phase of the output of the D / A conversion means in the cycle future is compensated.

【0019】また、請求項3に記載の発明に係るフィー
ドバックサーボ系のディジタル制御装置は、A/D変換
手段の出力の位相を補償する位相補償手段として、その
相対次数が1より大きくなるように設定された連続時間
の伝達関数を、制御対象の高周波領域における機械振動
のピーク周波数の約2倍の周波数を標本化周波数として
双一次変換することによって、位相補償を行う際の離散
時間の伝達関数を得るものを用いたものである。
According to the third aspect of the present invention, the feedback servo system digital control device has a relative order greater than 1 as the phase compensating means for compensating the phase of the output of the A / D converting means. The set continuous-time transfer function is bi-linearly converted by using a sampling frequency which is about twice the peak frequency of the mechanical vibration in the high-frequency region of the control target, and the discrete-time transfer function for phase compensation. Is used.

【0020】また、請求項4に記載の発明に係るフィー
ドバックサーボ系のディジタル制御装置の位相補償方法
は、その相対次数が1より大きくなるように設定された
連続時間の伝達関数を、制御対象の高周波領域における
機械振動のピーク周波数の約2倍の周波数を標本化周波
数として双一次変換して得た離散時間の伝達関数を用い
て、現在および過去の前記A/D変換手段の入力と、現
在および過去のD/A変換手段の出力とから1標本化周
期未来のD/A変換手段の出力の位相補償を行うもので
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a phase compensation method for a digital controller for a feedback servo system, wherein a continuous-time transfer function set so that its relative order is larger than 1 is used as a controlled object. Using a discrete-time transfer function obtained by performing a bilinear transformation with a frequency about twice the peak frequency of mechanical vibration in the high-frequency region as the sampling frequency, the current and past inputs of the A / D conversion means and the present And the phase compensation of the output of the D / A conversion means in the future is performed by one sampling period from the output of the past D / A conversion means.

【0021】[0021]

【作用】請求項1に記載の発明における位相補償手段
は、位相補償における連続時間の伝達関数をその相対次
数が1より大きくなるように設定し、それを零次ホール
ド不変変換することによって得た離散時間の伝達関数を
用いて、現在および過去のA/D変換手段の入力と現在
および過去のD/A変換手段の出力とから、1標本化周
期未来のD/A変換手段の出力の位相補償を行うことに
より、複雑な予測手段や帯域合成手段などを用いること
なく、制御出力が1標本化時間遅れて出力されることに
よる位相遅れを相殺できるフィードバックサーボ系のデ
ィジタル制御装置を実現する。
The phase compensating means in the invention described in claim 1 is obtained by setting the continuous-time transfer function in phase compensation so that its relative order is larger than 1, and performing zero-order hold invariant transformation on it. Using the discrete-time transfer function, the phase of the output of the D / A conversion means of one sampling period from the input of the current and past A / D conversion means and the output of the current and past D / A conversion means By performing the compensation, a feedback servo system digital controller capable of canceling the phase delay due to the control output being delayed by one sampling time is realized without using a complicated predicting means or band synthesizing means.

【0022】また、請求項2に記載の発明における位相
補償方法は、位相補償における連続時間の伝達関数をそ
の相対次数が1より大きくなるように設定し、それを標
本化タイミングの周期で零次ホールド不変変換して離散
時間の伝達関数を得、現在および過去のA/D変換手段
の入力と現在および過去のD/A変換手段の出力とに基
づき、得られた離散時間の伝達関数を用いて1標本化周
期未来のD/A変換手段の出力の位相を補償する。
In the phase compensating method according to the second aspect of the invention, the continuous-time transfer function in the phase compensation is set so that its relative order is larger than 1, and it is set to the zero-order in the cycle of sampling timing. Hold-invariant conversion is performed to obtain a discrete-time transfer function, and the obtained discrete-time transfer function is used based on the current and past A / D conversion means inputs and the current and past D / A conversion means outputs. One sampling cycle to compensate the phase of the output of the D / A conversion means in the future.

【0023】また、請求項3に記載の発明における位相
補償手段は、位相補償における連続時間の伝達関数をそ
の相対次数が1より大きくなるように設定し、それを制
御対象の高周波領域における機械振動のピーク周波数の
約2倍の周波数を標本化周波数として双一次変換するこ
とにより、移送系の高周波領域の機械共振を抑え、サー
ボ系のゲインの余裕を高めることができるフィードバッ
クサーボ系のディジタル制御装置を実現する。
Further, the phase compensating means in the invention according to claim 3 sets the transfer function of the continuous time in the phase compensation so that the relative order thereof is larger than 1, and sets it to the mechanical vibration in the high frequency region of the controlled object. A digital controller for a feedback servo system capable of suppressing mechanical resonance in the high frequency region of the transfer system and increasing the gain margin of the servo system by performing bilinear conversion with a frequency approximately twice as high as the peak frequency of To achieve.

【0024】また、請求項4に記載の発明における位相
補償方法は、位相補償における連続時間の伝達関数をそ
の相対次数が1より大きくなるように設定し、それを制
御対象の高周波領域における機械振動のピーク周波数の
約2倍の周波数を標本化周波数として双一次変換して離
散時間の伝達関数を得、現在および過去のA/D変換手
段の入力と現在および過去のD/A変換手段の出力とに
基づき、得られた離散時間の伝達関数を用いて1標本化
周期未来のD/A変換手段の出力の位相を補償する。
In the phase compensating method according to the invention as defined in claim 4, the transfer function of the continuous time in the phase compensation is set so that its relative order is larger than 1, and the mechanical function is controlled in the high frequency region of the controlled object. Of the peak frequency of 2 is sampled and bilinearly transformed to obtain a discrete-time transfer function, and the input of the present and past A / D conversion means and the output of the present and past D / A conversion means Based on the above, the phase of the output of the D / A conversion means in the future of one sampling period is compensated using the obtained discrete time transfer function.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の実施例1を図について説明
する。図1は請求項1および2に記載の発明の一実施例
を示すブロック図である。図において、1は制御対象と
しての移送手段、2は位置ずれ検出手段、3は標本化手
段、4はA/D変換手段、6はD/A変換手段、7は駆
動手段、8は標本化タイミング生成手段、9は目標位置
設定手段であり、図9に同一符号を付した従来のそれら
と同一部分であるため詳細な説明は省略する。
Example 1. Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the invention described in claims 1 and 2. In the figure, 1 is a transfer means as a controlled object, 2 is a displacement detection means, 3 is a sampling means, 4 is an A / D conversion means, 6 is a D / A conversion means, 7 is a drive means, and 8 is a sampling means. The timing generation means 9 is a target position setting means, and since it is the same part as those of the prior art which are assigned the same reference numerals in FIG. 9, detailed description thereof will be omitted.

【0026】17は図9に符号5を付したものに相当す
る位相補償手段であるが、その連続時間の伝達関数を、
その分母多項式の次数と分子多項式の次数との差である
相対次数が1より大きくなるように設定し、それを零次
ホールド不変変換することによって位相補償を行う際の
離散時間の伝達関数を得ている点で異なっている。な
お、その連続時間の伝達関数を以下に示す。
Reference numeral 17 designates a phase compensating means corresponding to the one designated by reference numeral 5 in FIG.
Set the relative order, which is the difference between the order of the denominator polynomial and the order of the numerator polynomial, to be greater than 1, and obtain the discrete-time transfer function when performing phase compensation by performing the zero-order hold invariant transformation. They are different. The transfer function of the continuous time is shown below.

【0027】[0027]

【数1】 [Equation 1]

【0028】また、得られた離散時間の伝達関数を以下
に示す。
The obtained discrete-time transfer function is shown below.

【0029】[0029]

【数2】 [Equation 2]

【0030】次に動作について説明する。移送手段1の
位置が目標位置からずれた場合、それを検出した位置ず
れ検出手段2が発生する位置ずれ信号は、標本化手段3
によって所定の標本化タイミング周期で標本化される。
標本化された信号はA/D変換手段4にてディジタル信
号に変換され、位相補償手段17で位相補償された後、
D/A変換手段6にてアナログ信号に再変換される。D
/A変換手段6でアナログ変換された信号は駆動手段7
に入力され、移送手段1を目標位置と一致するまで移動
させる。
Next, the operation will be described. When the position of the transfer means 1 is deviated from the target position, the positional deviation signal generated by the positional deviation detecting means 2 which detects it is detected by the sampling means 3
Are sampled at a predetermined sampling timing period.
The sampled signal is converted into a digital signal by the A / D conversion means 4 and phase-compensated by the phase compensation means 17,
The D / A conversion means 6 converts the analog signal again. D
The signal analog-converted by the A / A converter 6 is driven by the driver 7.
Is input to move the transfer means 1 until it coincides with the target position.

【0031】図2はこの間における動作タイミングを示
すタイムチャートである。図2において、In は時刻n
Δtにおける標本化手段3の出力を示しており、On
時刻nΔtにおけるD/A変換手段6の出力を示してい
る。時刻nΔtの時点で標本化手段3より出力された信
号In は、A/D変換、位相補償、D/A変換を受けた
後、時刻(n+1)Δtの時点でD/A変換手段6より
出力される。
FIG. 2 is a time chart showing the operation timing during this period. In FIG. 2, I n is time n
The output of the sampling unit 3 at Δt is shown, and O n is the output of the D / A conversion unit 6 at time nΔt. The signal I n output from the sampling unit 3 at time nΔt is subjected to A / D conversion, phase compensation, and D / A conversion, and then at time (n + 1) Δt from the D / A conversion unit 6. Is output.

【0032】また、図3は前記(3)式で示される連続
時間の伝達関数が下記のように設定された場合、それを
双一次変換する従来の位相補償手段5の位相特性と、零
次ホールド不変変換するこの実施例の位相補償手段17
の位相特性とを比較して示す説明図である。
Further, FIG. 3 shows the phase characteristic of the conventional phase compensating means 5 which performs bilinear conversion of the continuous-time transfer function represented by the equation (3) and the zero-order when the transfer function is set as follows. Phase compensation means 17 of this embodiment for performing hold-invariant conversion
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a comparison with the phase characteristics of FIG.

【0033】[0033]

【数3】 [Equation 3]

【0034】この場合、標本化タイミング周期Δtは各
々20μs(=50kHz)とし、図中、(a)は従来
の位相補償手段5の位相特性を示し、(b)はこの実施
例の位相補償手段17の位相特性を示している。図3に
示すように、従来の位相補償手段5では、周波数1.3
kHzで67°の位相進みしか得られなかったものが、
この実施例の位相補償手段17では、周波数1.6kH
zで71°の位相進みを得ていることがわかる。
In this case, the sampling timing period Δt is set to 20 μs (= 50 kHz), in the figure, (a) shows the phase characteristic of the conventional phase compensating means 5, and (b) shows the phase compensating means of this embodiment. 17 shows the phase characteristics of No. 17. As shown in FIG. 3, the conventional phase compensator 5 has a frequency of 1.3.
What only got a phase advance of 67 ° at kHz,
In the phase compensating means 17 of this embodiment, the frequency is 1.6 kHz.
It can be seen that a phase lead of 71 ° is obtained at z.

【0035】ここで、前記(5)式で示した連続時間の
伝達関数を双一次変換した離散時間の伝達関数による、
従来の位相補償手段5を用いた場合のD/A変換手段6
の出力On+1 の演算式、およびその各係数を以下に示
す。
Here, a discrete-time transfer function obtained by bilinearly transforming the continuous-time transfer function shown in the equation (5),
D / A conversion means 6 when the conventional phase compensation means 5 is used
The output O n + 1 calculation formula and the respective coefficients thereof are shown below.

【0036】[0036]

【数4】 [Equation 4]

【0037】また、前記(5)式で示した連続時間の伝
達関数を零次ホールド不変変換した離散時間の伝達関数
による、この実施例の位相補償手段17を用いた場合の
D/A変換手段6の出力On+1 の演算式、およびその各
係数を以下に示す。
Further, the D / A conversion means in the case of using the phase compensation means 17 of this embodiment by the discrete-time transfer function obtained by performing the zero-order hold invariant conversion of the continuous-time transfer function shown in the equation (5). The arithmetic expression of the output O n + 1 of 6 and each coefficient thereof are shown below.

【0038】[0038]

【数5】 [Equation 5]

【0039】このように、この実施例によれば、従来必
要であった予測信号I(p)n+1 を使わずに、1標本化時間
未来の出力信号On+1 を、現在の出力信号On とそれ以
前の出力信号On-1 ,On-2 ,・・・、および現在の入
力信号In とそれ以前の入力信号In-1 ,In-2 ,・・
・から計算することができ、予測手段や帯域合成手段を
用いることなく、制御出力を1標本化時間遅れて出力す
るという無駄時間による位相遅れを相殺することが可能
となる。
As described above, according to this embodiment, the output signal O n + 1 of one sampling time future is output without using the prediction signal I (p) n + 1 which is conventionally required. The signal O n and the previous output signals O n-1 , O n-2 , ..., And the current input signal I n and the previous input signals I n-1 , I n-2 , ...
It is possible to calculate from, and it is possible to cancel the phase delay due to the dead time of outputting the control output with a delay of one sampling time without using the predicting means and the band synthesizing means.

【0040】実施例2.次に、この発明の実施例2を図
について説明する。図4は請求項3および4に記載の発
明の一実施例を示すブロック図で、図1と同一の部分に
は同一符号を付して説明の重複をさけている。図におい
て、18は制御対象の高周波領域における機械振動のピ
ーク周波数の約2倍の周波数を標本化周波数として連続
時間の伝達関数を双一次変換することで、位相補償を行
う際の離散時間の伝達関数を得ている点で、図1に符号
17を付したものとは異なる位相補償手段である。その
変換された離散時間の伝達関数を以下に示す。この伝達
関数の分子多項式の因子には、(1+z-1) が含まれて
いる。
Example 2. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the invention described in claims 3 and 4, and the same parts as in FIG. In the figure, 18 is a discrete-time transfer when performing phase compensation by bilinearly transforming a continuous-time transfer function with a sampling frequency that is about twice the peak frequency of mechanical vibration in the high-frequency region of the control target. This is a phase compensating means different from that denoted by reference numeral 17 in FIG. 1 in that a function is obtained. The converted discrete time transfer function is shown below. The factor of the numerator polynomial of this transfer function includes (1 + z -1 ).

【0041】[0041]

【数6】 [Equation 6]

【0042】次に動作について説明する。この場合も、
実施例1の場合と同様に、移送手段1の目標位置からの
位置ずれを位置ずれ検出手段2で検出し、その位置ずれ
信号を標本化手段3で標本化してA/D変換手段4に送
り、ディジタル信号に変換された信号を位相補償手段1
8で位相補償した後、D/A変換手段6でアナログ信号
に再変換して駆動手段7に送り、移送手段1を目標位置
と一致するまで移動させる。
Next, the operation will be described. Again,
Similar to the case of the first embodiment, the displacement of the transfer means 1 from the target position is detected by the displacement detection means 2, the displacement signal is sampled by the sampling means 3 and sent to the A / D conversion means 4. , A phase compensating means 1 for the signal converted into a digital signal
After phase compensation at 8, the D / A conversion means 6 converts the analog signal again and sends it to the driving means 7 to move the transfer means 1 until it coincides with the target position.

【0043】ここで、図5は位相補償手段のゲインの周
波数特性を示す説明図であり、同図(A)は1.4kH
zで約60°の位相進みを与える、以下に示した分子多
項式が2次、分母多項式が3次(相対次数が1)の位相
進み要素C1(s) を、標本化タイミング周期Δtを20
μs(=50kHz)として双一次変換して実現した、
この実施例の位相補償手段18のゲインの周波数特性を
示している。
FIG. 5 is an explanatory view showing the frequency characteristic of the gain of the phase compensating means, and FIG. 5 (A) is 1.4 kHz.
A phase advance element C1 (s) whose quadratic numerator polynomial and denominator polynomial shown below that give a phase lead of about 60 ° in z and whose denominator polynomial is third (relative order is 1) is set to a sampling timing period Δt of 20.
μs (= 50 kHz) was realized by bilinear conversion,
The frequency characteristic of the gain of the phase compensation means 18 of this embodiment is shown.

【0044】[0044]

【数7】 [Equation 7]

【0045】一方、図5(B)は1.4kHzで約60
°の位相進みを与える、以下に示した分子多項式、分母
多項式ともに2次(相対次数が0)の位相進み要素C2
(s)を、標本化タイミング周期Δtを20μs(=50
kHz)として双一次変換して実現した位相補償手段の
ゲインの周波数特性を、比較のために示している。
On the other hand, FIG. 5B shows about 60 at 1.4 kHz.
Both the numerator polynomial and the denominator polynomial shown below that give a phase advance of ° are quadratic (relative order 0) phase advance element C2.
(s), the sampling timing period Δt is set to 20 μs (= 50
The frequency characteristic of the gain of the phase compensating means realized by the bilinear conversion is shown for comparison.

【0046】[0046]

【数8】 [Equation 8]

【0047】このように、この実施例2における位相補
償手段18のゲインは、図5(A)示す如く標本化タイ
ミング周波数(50kHz)の半分の25kHzの周波
数で、明らかなように帯域圧縮特性を示している。
As described above, the gain of the phase compensating means 18 in the second embodiment is 25 kHz, which is half the sampling timing frequency (50 kHz), as shown in FIG. Shows.

【0048】また、図6はこの実施例2を光ディスク装
置のフォーカスアクチュエータに適用した際の、フォー
カスアクチュエータの駆動電流からレンズ変位までのゲ
インおよび位相の周波数特性を示した説明図である。こ
の場合、約25kHz付近に移送系の機械共振によるゲ
インピークが見られる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the frequency characteristics of gain and phase from the drive current of the focus actuator to the lens displacement when the second embodiment is applied to the focus actuator of the optical disk device. In this case, a gain peak due to mechanical resonance of the transfer system is seen around 25 kHz.

【0049】図7はこの図6に周波数特性を示したフォ
ーカスアクチュエータと、図5(A)にその周波数特性
を示した位相補償手段18とでフィードバック系を構成
した場合の開ループ伝達特性を示す説明図であり、図8
は図6に周波数特性を示したフォーカスアクチュエータ
と、図5(B)にその周波数特性を示した位相補償手段
とでフィードバック系を構成した場合の開ループ伝達特
性を示す説明図である。図8に示す開ループ伝達特性で
は、約25kHz付近の移送系の機械共振によるゲイン
ピークがそのまま残っているが、図7に示す開ループ伝
達特性では、当該移送系の機械共振による25kHz付
近におけるゲインピークは抑圧され、サーボ系のゲイン
余裕が、図8に示したものと比べて大幅に改善されてい
る。
FIG. 7 shows an open loop transfer characteristic when a feedback system is constituted by the focus actuator having the frequency characteristic shown in FIG. 6 and the phase compensating means 18 having the frequency characteristic shown in FIG. 8 is an explanatory diagram and FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an open loop transfer characteristic when a feedback system is constituted by the focus actuator having the frequency characteristic shown in FIG. 6 and the phase compensating means having the frequency characteristic shown in FIG. 5B. In the open loop transfer characteristic shown in FIG. 8, the gain peak due to the mechanical resonance of the transfer system around 25 kHz remains as it is, but in the open loop transfer characteristic shown in FIG. 7, the gain near the 25 kHz due to the mechanical resonance of the transfer system remains. The peak is suppressed, and the gain margin of the servo system is greatly improved as compared with that shown in FIG.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
よれば、A/D変換手段の出力の位相を補償する位相補
償手段に、その相対次数が1より大きくなるように設定
された連続時間の伝達関数を零次ホールド不変変換し
て、位相補償の際の離散時間の伝達関数を得るものを用
いるように構成したので、制御出力が1標本化時間遅れ
て出力されるという無駄時間による位相遅れを、複雑な
予測手段や帯域合成手段を用いなくとも相殺することが
可能となり、簡単で安定な広帯域のサーボ系を安価に実
現できるフィードバックサーボ系のディジタル制御装置
が得られる効果がある。
As described above, according to the invention described in claim 1, the phase compensating means for compensating the phase of the output of the A / D converting means is set so that its relative order is larger than one. Since the continuous-time transfer function is subjected to the zero-order hold invariant conversion to obtain the discrete-time transfer function at the time of phase compensation, it is wasteful that the control output is delayed by one sampling time. It is possible to cancel the phase delay due to time without using a complicated predicting means or band synthesizing means, and it is possible to obtain a feedback servo system digital controller capable of realizing a simple and stable wideband servo system at a low cost. is there.

【0051】また、請求項2に記載の発明によれば、そ
の相対次数が1より大きくなるように設定した連続時間
の伝達関数を零次ホールド不変変換し、得られた離散時
間の伝達関数を用いて、現在および過去のA/D変換手
段の入力と現在および過去のD/A変換手段の出力とか
ら、1標本化周期未来のD/A変換手段の出力の位相補
償を行うように構成したので、制御出力が1標本化時間
遅れて出力されるという無駄時間による位相遅れを、複
雑な予測手段や帯域合成手段を用いなくとも相殺でき、
簡単で安定なサーボ系を安価に実現できる効果がある。
According to the second aspect of the present invention, the continuous-time transfer function set so that its relative order is larger than 1 is subjected to zero-order hold invariant conversion, and the obtained discrete-time transfer function is obtained. By using the present and past inputs of the A / D conversion means and the outputs of the present and past D / A conversion means, phase compensation of the output of the D / A conversion means of one sampling period in the future is performed. Therefore, the phase delay due to the dead time that the control output is output with a delay of one sampling time can be canceled without using a complicated predicting means or band synthesizing means.
There is an effect that a simple and stable servo system can be realized at low cost.

【0052】また、請求項3に記載の発明によれば、A
/D変換手段の出力の位相を補償する位相補償手段に、
その相対次数が1より大きくなるように設定された連続
時間の伝達関数を、制御対象の高周波領域における機械
振動のピーク周波数の約2倍の周波数を標本化周波数と
して双一次変換して、位相補償の際の離散時間の伝達関
数を得るものを用いるように構成したので、位相補償手
段に過度の位相進み量が要求されて、ゲイン交差周波数
以上でゲイン上昇を招くような場合であっても、移送系
の機械共振による振動が確実に抑圧されて、サーボ系の
ゲイン余裕が改善され、簡単かつ安価に、安定な広帯域
のサーボ系を実現できるフィードバックサーボ系のディ
ジタル制御装置が得られる効果がある。
According to the invention described in claim 3, A
In the phase compensation means for compensating the phase of the output of the / D conversion means,
The continuous-time transfer function whose relative order is set to be larger than 1 is subjected to bilinear conversion with a frequency about twice the peak frequency of mechanical vibration in the high-frequency region of the control object as the sampling frequency, and phase compensation is performed. Since it is configured to use the one that obtains the discrete-time transfer function at the time, even if the phase compensating means is required to have an excessive amount of phase lead, and causes a gain increase above the gain crossover frequency, Vibrations due to mechanical resonance of the transfer system are reliably suppressed, the gain margin of the servo system is improved, and there is an effect that a feedback servo system digital controller that can easily and inexpensively realize a stable broadband servo system is obtained. ..

【0053】また、請求項4に記載の発明によれば、そ
の相対次数が1より大きくなるように設定した連続時間
の伝達回数を、制御対象の高周波領域における機械信号
のピーク周波数の約2倍の周波数を標本化周波数として
双一次変換し、得られた離散時間の伝達関数を用いて、
現在および過去のA/D変換手段の入力と現在および過
去のD/A変換手段の出力とから、1標本化周期未来の
D/A変換手段の出力の位相補償を行うように構成した
ので、位相補償手段に過度の位相進み量が要求されて、
ゲイン交差周波数以上でゲイン上昇を招くような場合で
あっても、移送系の機械共振による振動が確実に抑圧さ
れて、サーボ系のゲイン余裕が改善され、簡単かつ安価
に、安定な広帯域のサーボ系を実現できる効果がある。
Further, according to the invention described in claim 4, the number of transmissions of the continuous time set so that the relative order is larger than 1 is about twice the peak frequency of the machine signal in the high frequency region of the controlled object. Bi-linear transformation using the frequency of as the sampling frequency, and using the obtained discrete-time transfer function,
Since the phase compensation of the output of the D / A converting means in the future of one sampling period is performed based on the inputs of the current and past A / D converting means and the outputs of the current and past D / A converting means, An excessive amount of phase lead is required for the phase compensation means,
Even if the gain rises above the gain crossover frequency, vibration due to mechanical resonance of the transfer system is reliably suppressed, the gain margin of the servo system is improved, and a stable wideband servo is simple and inexpensive. It has the effect of realizing a system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例1を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例の動作タイミングを示すタイムチャ
ートである。
FIG. 2 is a time chart showing the operation timing of the above embodiment.

【図3】上記実施例の位相補償手段と従来の位相補償手
段の位相特性を比較して示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a comparison of the phase characteristics of the phase compensating means of the above-described embodiment and the conventional phase compensating means.

【図4】この発明の実施例2を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】上記実施例の位相補償手段と他の位相補償手段
のゲインの周波数特性を比較して示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the frequency characteristics of the gain of the phase compensating means of the embodiment and other phase compensating means in comparison.

【図6】上記実施例を光ディスク装置のフォーカスアク
チュエータに適用した際の、フォーカスアクチュエータ
の駆動電流からレンズ変位までのゲインおよび位相の周
波数特性を示した説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the frequency characteristics of gain and phase from the drive current of the focus actuator to the lens displacement when the above embodiment is applied to the focus actuator of the optical disc device.

【図7】前記フォーカスアクチュエータと上記実施例の
位相補償手段とでフィードバック系を構成した場合の開
ループ伝達特性を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an open loop transfer characteristic in the case where a feedback system is constituted by the focus actuator and the phase compensating means of the above embodiment.

【図8】前記フォーカスアクチュエータと前記他の位相
補償手段とでフィードバック系を構成した場合の開ルー
プ伝達特性を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an open loop transfer characteristic when a feedback system is configured by the focus actuator and the other phase compensation means.

【図9】従来のフィードバックサーボ系のディジタル制
御装置を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a conventional digital controller of a feedback servo system.

【図10】その帯域合成手段の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the band synthesizing means.

【図11】前記帯域合成手段のゲインの周波数特性を示
す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a frequency characteristic of a gain of the band synthesizing means.

【図12】従来のフィードバックサーボ系のディジタル
制御装置の動作タイミングを示すタイムチャートであ
る。
FIG. 12 is a time chart showing the operation timing of a conventional digital controller of a feedback servo system.

【図13】動作タイミングを示すタイムチャートであ
る。
FIG. 13 is a time chart showing operation timing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 移送手段(制御対象) 2 位置ずれ検出手段 3 標本化手段 4 A/D変換手段 6 D/A変換手段 7 駆動手段 17 位相補償手段 18 位相補償手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transfer means (controlled object) 2 Position shift detection means 3 Sampling means 4 A / D conversion means 6 D / A conversion means 7 Drive means 17 Phase compensation means 18 Phase compensation means

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年10月1日[Submission date] October 1, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0053[Name of item to be corrected] 0053

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0053】また、請求項4に記載の発明によれば、そ
の相対次数が1より大きくなるように設定した連続時間
伝達関数を、制御対象の高周波領域における機械信号
のピーク周波数の約2倍の周波数を標本化周波数として
双一次変換し、得られた離散時間の伝達関数を用いて、
現在および過去のA/D変換手段の入力と現在および過
去のD/A変換手段の出力とから、1標本化周期未来の
D/A変換手段の出力の位相補償を行うように構成した
ので、位相補償手段に過度の位相進み量が要求されて、
ゲイン交差周波数以上でゲイン上昇を招くような場合で
あっても、移送系の機械共振による振動が確実に抑圧さ
れて、サーボ系のゲイン余裕が改善され、簡単かつ安価
に、安定な広帯域のサーボ系を実現できる効果がある。
According to the fourth aspect of the present invention, the continuous-time transfer function set so that its relative order is larger than 1 is about twice the peak frequency of the machine signal in the high-frequency region of the controlled object. Bi-linear transformation using the frequency of as the sampling frequency, and using the obtained discrete-time transfer function,
Since the phase compensation of the output of the D / A converting means in the future of one sampling period is performed based on the inputs of the current and past A / D converting means and the outputs of the current and past D / A converting means, An excessive amount of phase lead is required for the phase compensation means,
Even if the gain rises above the gain crossover frequency, vibration due to mechanical resonance of the transfer system is reliably suppressed, the gain margin of the servo system is improved, and a stable wideband servo is simple and inexpensive. It has the effect of realizing a system.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象の目標位置からの位置ずれ量を
検出する位置ずれ検出手段と、前記位置ずれ検出手段の
出力を標本化タイミングに従って標本化する標本化手段
と、前記標本化手段の出力をディジタル化するアナログ
・ディジタル変換手段と、その相対次数が1より大きく
なるように設定された連続時間の伝達関数を零次ホール
ド不変変換することによって得られた離散時間の伝達関
数を用いて、前記アナログ・ディジタル変換手段の出力
の位相を補償する位相補償手段と、前記位相補償手段の
出力をアナログ化するディジタル・アナログ変換手段
と、前記ディジタル・アナログ変換手段の出力に応じて
前記制御対象の位置を制御する駆動手段とを備えたフィ
ードバックサーボ系のディジタル制御装置。
1. A positional deviation detecting means for detecting a positional deviation amount from a target position of a controlled object, a sampling means for sampling an output of the positional deviation detecting means in accordance with a sampling timing, and an output of the sampling means. , And a discrete-time transfer function obtained by performing a zero-order hold-invariant conversion of the continuous-time transfer function whose relative order is set to be greater than 1. Phase compensating means for compensating the phase of the output of the analog / digital converting means, digital / analog converting means for analogizing the output of the phase compensating means, and a control target of the controlled object according to the output of the digital / analog converting means. A feedback servo system digital control device having a drive means for controlling a position.
【請求項2】 制御対象の目標位置からの位置ずれ量を
検出してそれを所定の標本化タイミングにて標本化し、
アナログ・ディジタル変換手段でディジタル信号に変換
して位相補償を行った後、ディジタル・アナログ変換手
段でアナログ信号の再変換をして前記制御対象の位置を
制御するフィードバックサーボ系のディジタル制御装置
における位相補償方法において、前記位相補償における
連続時間の伝達関数をその相対次数が1より大きくなる
ように設定し、その連続時間の伝達関数を前記標本化タ
イミングの周期で零次ホールド不変変換することによっ
て離散時間の伝達関数を得、得られた離散時間の伝達関
数を用い、現在および過去の前記アナログ・ディジタル
変換手段の入力と、現在および過去の前記ディジタル・
アナログ変換手段の出力とに基づいて、1標本化周期未
来の前記ディジタル・アナログ変換手段の出力の位相補
償を行うことを特徴とするフィードバックサーボ系のデ
ィジタル制御装置の位相補償方法。
2. A displacement amount from a target position of a controlled object is detected and sampled at a predetermined sampling timing,
A phase in a digital controller of a feedback servo system for controlling the position of the controlled object by converting the digital signal into a digital signal by the analog / digital converting means and performing phase compensation, and then reconverting the analog signal by the digital / analog converting means. In the compensation method, the continuous-time transfer function in the phase compensation is set so that its relative order is greater than 1, and the continuous-time transfer function is transformed by the zero-order hold invariant conversion at the cycle of the sampling timing. A time transfer function is obtained, and the obtained discrete time transfer function is used to input the present and past analog-digital conversion means and the present and past digital signals.
A phase compensation method for a digital controller of a feedback servo system, characterized in that phase compensation of the output of the digital-analog converter in the future of one sampling period is performed based on the output of the analog converter.
【請求項3】 制御対象の目標位置からの位置ずれ量を
検出する位置ずれ検出手段と、前記位置ずれ検出手段の
出力を標本化タイミングに従って標本化する標本化手段
と、前記標本化手段の出力をディジタル化するアナログ
・ディジタル変換手段と、その相対次数が1より大きく
なるように設定された連続時間の伝達関数を、前記制御
対象の高周波領域における機械振動のピーク周波数の約
2倍の周波数を標本化周波数として双一次変換すること
によって得られた離散時間の伝達関数を用いて、前記ア
ナログ・ディジタル変換手段の出力の位相を補償する位
相補償手段と、前記位相補償手段の出力をアナログ化す
るディジタル・アナログ変換手段と、前記ディジタル・
アナログ変換手段の出力に応じて前記制御対象の位置を
制御する駆動手段とを備えたフィードバックサーボ系の
ディジタル制御装置。
3. A positional deviation detecting means for detecting an amount of positional deviation from a target position of a controlled object, a sampling means for sampling an output of the positional deviation detecting means in accordance with a sampling timing, and an output of the sampling means. And a continuous time transfer function set so that the relative order thereof is larger than 1 with a frequency about twice the peak frequency of mechanical vibration in the high frequency region of the controlled object. Using the discrete-time transfer function obtained by the bilinear transformation as the sampling frequency, the phase compensating means for compensating the phase of the output of the analog-digital converting means and the output of the phase compensating means are analogized. Digital-analog conversion means, and the digital
A feedback servo system digital control device comprising: a drive unit that controls the position of the controlled object according to the output of the analog conversion unit.
【請求項4】 制御対象の目標位置からの位置ずれ量を
検出してそれを所定の標本化タイミングにて標本化し、
アナログ・ディジタル変換手段でディジタル信号に変換
して位相補償を行った後、ディジタル・アナログ変換手
段でアナログ信号の再変換をして前記制御対象の位置を
制御するフィードバックサーボ系のディジタル制御装置
における位相補償方法において、前記位相補償における
連続時間の伝達関数をその相対次数が1より大きくなる
ように設定し、その連続時間の伝達関数を、前記制御対
象の高周波領域における機械振動のピーク周波数の約2
倍の周波数を標本化周波数とする双一次変換によって離
散時間の伝達関数を得、得られた離散時間の伝達関数を
用い、現在および過去の前記アナログ・ディジタル変換
手段の入力と、現在および過去の前記ディジタル・アナ
ログ変換手段の出力とに基づいて、1標本化周期未来の
前記ディジタル・アナログ変換手段の出力の位相補償を
行うことを特徴とするフィードバックサーボ系のディジ
タル制御装置の位相補償方法。
4. A displacement amount from a target position of a controlled object is detected and sampled at a predetermined sampling timing,
A phase in a digital controller of a feedback servo system for controlling the position of the controlled object by converting the digital signal into a digital signal by the analog / digital converting means and performing phase compensation, and then reconverting the analog signal by the digital / analog converting means. In the compensation method, the continuous-time transfer function in the phase compensation is set so that its relative order is greater than 1, and the continuous-time transfer function is about 2 times the peak frequency of mechanical vibration in the high-frequency region of the controlled object.
A discrete-time transfer function is obtained by a bilinear transformation with a doubled frequency as a sampling frequency, and the obtained discrete-time transfer function is used to calculate the current and past inputs of the analog-digital conversion means and the current and past inputs. A phase compensation method for a digital controller of a feedback servo system, characterized in that phase compensation of the output of the digital-analog converter in the future of one sampling period is performed based on the output of the digital-analog converter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6847598B2 (en) 2000-06-30 2005-01-25 Fujitsu Limited Servo with digital filter to control gain in a frequency band where open loop characteristic is higher than the phase cross-over frequency and lower than resonance frequency

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