JPH07111819B2 - Servo device for rotating recording media - Google Patents

Servo device for rotating recording media

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JPH07111819B2
JPH07111819B2 JP60248707A JP24870785A JPH07111819B2 JP H07111819 B2 JPH07111819 B2 JP H07111819B2 JP 60248707 A JP60248707 A JP 60248707A JP 24870785 A JP24870785 A JP 24870785A JP H07111819 B2 JPH07111819 B2 JP H07111819B2
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servo
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servo device
circuit
transfer
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滋明 和智
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、回転記録媒体に対するサーボ方式にかかわ
り、特に、光ディスクの情報を読み出す光学ピックアッ
プに好適なサーボ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo system for a rotary recording medium, and more particularly to a servo device suitable for an optical pickup for reading information from an optical disc.

〔発明の概要〕 この発明は、例えば光ディスク等の回転記録媒体に記録
されている情報を読み出すときに必要とされるトラッキ
ングサーボ装置、スピンドルサーボ装置またはフォーカ
スサーボ装置等に対して、そのフィードバックサーボル
ープ内に少なくとも回転記録媒体の偏心誤差等に対応す
るような関数のモデルを含ませるようにしたものであ
る。そのため、回転記録媒体の回転数が変化する場合で
も、サーボ装置を省電力化させることができるととも
に、定常偏差を少なくすることができ、高速回転に対し
てもサーボ装置を安定に応答させることができるように
なる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a feedback servo loop for a tracking servo device, a spindle servo device, a focus servo device, or the like, which is required when reading information recorded on a rotary recording medium such as an optical disk. A model of a function corresponding to at least an eccentricity error of the rotating recording medium is included in the above. Therefore, even when the number of rotations of the rotating recording medium changes, the servo device can save power, the steady-state deviation can be reduced, and the servo device can respond stably even to high speed rotation. become able to.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

回転記録媒体としては、磁気ディスク、または光ディス
ク等が実用化されているが、特に、光ディスクの場合
は、記録面密度が非常に高く設計されており、かかる記
録情報を読み出す光学ピックアップとしては、高い応答
性をもち、かつ、定常偏差の小さいサーボ装置が必要と
される。
As the rotary recording medium, a magnetic disk, an optical disk, or the like has been put into practical use. Particularly, in the case of an optical disk, the recording areal density is designed to be very high, and it is high as an optical pickup for reading such recorded information. A servo device having responsiveness and a small steady-state deviation is required.

そのため、従来の光ディスクに対するサーボ装置は高い
ループゲインと安定性を得ることを中心として設計さ
れ、例えば、光ビームを光ディスクの記録トラックに対
して照射するためのアクチュエータ(2軸機構)の応答
性を改善するとともに、アクチュエータの2次特性の位
相廻りによる安定化を補償するために、複雑な位相補償
回路を使用して一巡伝達関数のゲインが零となる周波数
をなるべく高い周波数にまで拡大し、いわゆるサーボ帯
域を広くすることによって、結果的に低域におけるルー
プ利得を高くするように設計している。
Therefore, a conventional servo device for an optical disc is designed to obtain a high loop gain and stability, and for example, the response of an actuator (biaxial mechanism) for irradiating a recording track of the optical disc with a light beam is improved. In order to improve and to stabilize the secondary characteristic of the actuator due to phase rotation, a complex phase compensation circuit is used to expand the frequency at which the gain of the open loop transfer function becomes zero to a frequency as high as possible. By widening the servo band, the loop gain in the low frequency band is designed to be high as a result.

すなわち、第11図に示すようにピックアップのトラッキ
ングサーボ装置の場合は、サーボ装置の一巡伝達利得G
を曲線Bに示すように、従来の特性Aより高くすること
によって定常偏差を圧縮し、かつ、そのサーボ帯域を高
域まで広げることによって応答性の改善をはかってい
る。
That is, as shown in FIG. 11, in the case of the tracking servo device of the pickup, the loop transfer gain G of the servo device is increased.
As shown by a curve B, the steady-state deviation is compressed by making it higher than the conventional characteristic A, and the responsiveness is improved by widening the servo band to a high range.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、一般的に特性Bに示すようにサーボ帯域の高域
限界を高くし、かつ、全体のループ利得を高くすること
は安定性を損なう要因となり、そのため、この高くなっ
た領域の位相廻りを補償するため補償回路が複雑になる
とともに、サーボ信号と無関係な高い周波数成分の信号
等がサーボ装置内に漏れ込み、無駄な熱損失を発生して
アクチュエータの温度上昇と、電源の電力損失を誘発す
るという問題があった。
However, generally, as shown in the characteristic B, increasing the high-frequency limit of the servo band and increasing the overall loop gain become a factor that impairs stability. The compensating circuit becomes complicated to compensate, and signals with high frequency components that are unrelated to the servo signal leak into the servo device, causing unnecessary heat loss, causing temperature rise of the actuator and power loss of the power supply. There was a problem of doing.

すなわち、従来のこのような設計手法によって構築され
たサーボ装置は、高い領域までサーボ帯域が伸びている
ので、光ディスクの場合は、その再生時に記録されてい
るRF信号成分がサーボ帯域に漏れるという問題があると
同時に、不要なノイズがアクチュエータに注入され、電
力消費が増大する。また、サーボ装置の応答性をよくす
るためには、サーボ帯域を拡げ、かつゲインを高くして
定常偏差を少なくすることが要求されるが、ループゲイ
ンを高くすることは安定性を確保する点で制限され、結
果的に定常偏差を圧縮することが困難になっている。
That is, in the servo device constructed by such a conventional design method, the servo band extends to a high region, so that in the case of an optical disc, the RF signal component recorded during reproduction leaks into the servo band. At the same time, unwanted noise is injected into the actuator, increasing power consumption. Further, in order to improve the response of the servo device, it is required to widen the servo band and increase the gain to reduce the steady-state deviation. However, increasing the loop gain ensures stability. It is difficult to reduce the steady deviation as a result.

そこで、本出願人は先に回転記録媒体の偏心等によって
発生する周期的なトラッキングエラー信号、またはフォ
ーカスエラー信号に対してループ利得を向上させるよう
なサーボ回路を設けることを提案した(特開昭52-12080
5号公報)。
Therefore, the present applicant has previously proposed to provide a servo circuit for improving the loop gain with respect to the periodic tracking error signal or the focus error signal generated due to the eccentricity of the rotating recording medium (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 61-96). 52-12080
No. 5 bulletin).

しかし、上述のサーボ装置の場合は回転記録媒体の回転
数が変化するような場合は、その効果が発揮できないと
いう欠点がある。
However, in the case of the above-mentioned servo device, there is a drawback that the effect cannot be exhibited when the rotation speed of the rotary recording medium changes.

この発明は、かかる問題点を解消するために、サーボ装
置の設計手法をより現実的な方法で行い、サーボ装置の
省電力化、高性能化および高速回転化に対応できるよう
にした回転記録媒体に適用されるサーボ装置を提供する
ものである。
In order to solve such a problem, the present invention uses a more realistic method for designing a servo device, and is capable of coping with power saving, high performance, and high speed rotation of the servo device. The present invention provides a servo device applied to.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明のサーボ装置には、制御目標値に対応するモデ
ルがフィードバック制御回路内に含まれるようなサーボ
回路を採用し、前期制御目標値の変化に追従してフィー
ドバックループの一巡ループゲイン特性が変化するよう
に構成する。
The servo device of the present invention employs a servo circuit in which a model corresponding to the control target value is included in the feedback control circuit, and the loop loop gain characteristic of the feedback loop changes following the change of the control target value in the previous period. To configure.

〔作用〕[Action]

回転記録媒体が光学ディスクであり、サーボ装置の対象
がトラッキングアクチュエータである場合は、制御目標
値の大部分の信号は光ディスクの偏心量に起因するもの
である。したがって、制御目標値は光ディスクの回転周
期の関数で表わされることになるから、この回転周期の
関数の変化に追従して変化するような高利得の伝達特性
を持った制御要素をサーボループ回路内に設けることに
よって定常偏差をきわめて小さい値に圧縮することがで
きると同時に、光ディスクが高速回転となったときにも
目標値の周期関数に対応して制御要素の最大利得となる
周波数が変化するので、常に、制御目標値に対してルー
プゲインを高くすることができる。また、サーボ帯域は
光ディスクの回転周期に対応して必要な領域内に設定さ
れるので、サーボ装置の消費電力を少なくすることがで
きる。
When the rotary recording medium is an optical disc and the servo device is a tracking actuator, most of the control target value signals are caused by the eccentricity of the optical disc. Therefore, since the control target value is expressed by a function of the rotation cycle of the optical disk, a control element having a high gain transfer characteristic that changes following the change of the rotation cycle function is installed in the servo loop circuit. Since the steady-state deviation can be compressed to a very small value by providing it, the frequency of the maximum gain of the control element changes corresponding to the periodic function of the target value even when the optical disc rotates at a high speed. The loop gain can always be increased with respect to the control target value. Further, since the servo band is set within a necessary area in accordance with the rotation cycle of the optical disc, the power consumption of the servo device can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

目標値に定常偏差なく応答できるサーボシステムを構成
するための条件としては、目標値の関数のモデルが制御
系のループ内に含まれていることが必要な条件とされて
いる。
As a condition for constructing a servo system capable of responding to a target value without a steady deviation, it is required that a model of a function of the target value is included in a loop of a control system.

「例えば、The Internal model principle for linear
Multivaliable Regulators・Applied Mathematics&opt
imization・Vo12・No2,1975,Spring-verlag」 ところで、光ディスクを記録媒体とするときのトラッキ
ングサーボでは、渦巻状に形成されている記録トラック
を追跡するための主要な目標値xreffは、光ディスクの
偏心の基本成分が大部分を占めており、さらに、光学ピ
ックアップを光ディスクの半径方向に送るための直流成
分も含まれることになる。したがって、光ディスクの回
転角速度をωとすると、目標値xreffは xreff=ASin ωt+Bt …………(1) として表わすことができる。
"For example, The Internal model principle for linear
Multivaliable Regulators ・ Applied Mathematics & opt
imization ・ Vo12 ・ No2,1975, Spring-verlag 」By the way, in tracking servo when an optical disk is used as the recording medium, the main target value xreff for tracking the spirally formed recording track is the eccentricity of the optical disk. The main component of the above is occupying most, and further, a direct current component for sending the optical pickup in the radial direction of the optical disc is also included. Therefore, when the rotational angular velocity of the optical disc is ω, the target value xreff can be expressed as xreff = ASin ωt + Bt (1)

通常の光ディスクプレーヤの場合は、(1)式のBt成分
は光学ピックアップの送りモータに受け持たせることが
できるので、アクチュエータに対しては xreff=ASin ωt …………(2) を主要な目標値とすることができる。
In the case of an ordinary optical disc player, the Bt component of equation (1) can be handled by the feed motor of the optical pickup, so xreff = ASin ωt (2) is the main target for the actuator. It can be a value.

第1図は、かかる条件に基づいて構成したこの発明の基
本的なサーボ装置のブロック線図を示したものであっ
て。Gcは伝達特性が、 とされている伝達要素に分けられている伝達要素、Goは
従来のサーボ回路におけるような外乱等に適格に応答で
きる伝達特性を持った伝達要素、Gaはアクチュエータの
伝達要素を示している。アクチュエータの伝達特性は、
一般的に2次特性となっているので、 または、 で示される。
FIG. 1 is a block diagram of a basic servo device of the present invention constructed on the basis of such conditions. Gc has transfer characteristics The transmission elements divided into the transmission elements described as “Go”, Go is a transmission element having a transmission characteristic capable of appropriately responding to a disturbance or the like as in a conventional servo circuit, and “Ga” is a transmission element of an actuator. The transfer characteristic of the actuator is
Since it is generally a secondary characteristic, Or Indicated by.

伝達要素Gc1は光ディスクの偏心量の基本波成分を構成
する回転数ωdの信号に対して無限大の利得を有するよ
うな伝達特性 持ち、ωdは光ディスクの回転数を検出した信号S
(ω)によって後述するような回路手段で可変されるよ
うに構成されている。
The transfer element Gc 1 has a transfer characteristic such that the transfer element Gc 1 has an infinite gain with respect to the signal of the rotational speed ωd that constitutes the fundamental wave component of the eccentricity of the optical disk. Ωd is a signal S that detects the number of rotations of the optical disc
It is configured such that it can be changed by the circuit means described later by (ω).

そして、そのボード線図は第2図(a),(b)に示す
ように設計されている。
The Bode diagram is designed as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).

したがって、光ディスクの回転数Nに追従して伝達要素
Gc1のωdを変化すると、その基本偏心量に対しては理
想的には無限大の利得を有しており、定常偏差を0にす
ることができる。
Therefore, the transmission element follows the rotation speed N of the optical disk.
When ωd of Gc 1 is changed, it has ideally infinite gain with respect to the basic eccentricity amount, and the steady-state deviation can be made zero.

伝達要素Gc2の特性a2S2+a1S+a0は2次特性とされてい
るアクチュエータの位相補償特性を示すものであり、そ
のボード線図は第3図(a),(b)に示すように、例
えばアクチュエータの逆特性とすることができる。
{(ωa)はアクチュエータの共振周波数} なお、伝達要素Gc2の特性はGc2=a1Sとしてもよい。
The characteristic a 2 S 2 + a 1 S + a 0 of the transfer element Gc 2 indicates the phase compensation characteristic of the actuator, which is considered to be a secondary characteristic, and its Bode diagram is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Thus, for example, it may be the reverse characteristic of an actuator.
{(Ωa) is the resonance frequency of the actuator} The characteristic of the transfer element Gc 2 may be Gc 2 = a 1 S.

したがって、前記伝達要素Gc1,Gc2の合成特性のボード
線図は第4図(a),(b)に示すようになる。
Therefore, the Bode diagrams of the combined characteristics of the transfer elements Gc 1 and Gc 2 are as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).

この場合、各伝達要素Gc1・Gc2・Gaの直列の特性を考え
ると、ω=ωdの点で急激に位相廻りが180°反転する
ため、系が不安定になる。
In this case, considering the series of characteristics of each transmission element Gc 1 · Gc 2 · Ga, since the rapid phase around in terms of omega = .omega.d is inverted 180 °, the system becomes unstable.

そこで、伝達要素Gc3に第5図(a),(b)に示すよ
うに1次の進み特性 を持った位相補償器を付加し、第4図で点線で示すよう
にω=ωd付近で位相余裕を与え、ω=ωdのときのGc
1・Gc2・Gc3・Gaの総合特性の安定性を確保する。
Therefore, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the transfer element Gc 3 has a first-order advance characteristic. A phase compensator with is added to give a phase margin near ω = ωd as shown by the dotted line in Fig. 4, and Gc when ω = ωd
Securing the stability of the overall characteristics of 1・ Gc 2・ Gc 3・ Ga.

なお、第1図のK1,K2は係数器であり、従来の伝達要素G
oと、本発明で採用する伝達要素Gcによるフィードバッ
ク量を所定の値に設定するものである。
It should be noted that K 1 and K 2 in FIG.
o and the feedback amount by the transfer element Gc adopted in the present invention is set to a predetermined value.

伝達要素Gc1は回転記録媒体の一つである光ディスクの
回転数をFG等によって検出し、その信号S(ω)によっ
て共振ピーク点ωdを回転周波数ωに対応して変化させ
る。この場合、伝達要素Gc3の時定数b1,b2も同時に前記
信号S(ω)に追従して変化させることが好ましい。
The transfer element Gc 1 detects the number of rotations of the optical disc, which is one of the rotary recording media, by FG or the like, and changes the resonance peak point ωd corresponding to the rotation frequency ω by the signal S (ω). In this case, it is preferable that the time constants b 1 and b 2 of the transfer element Gc 3 are also changed at the same time by following the signal S (ω).

本発明のサーボ装置の基本回路は上述したように制御目
標値(xreff=ASin ωt)に応答する伝達特性 をもった伝達要素Gc1がサーボループ内に含まれている
ので、理想的には回転記録媒体の偏心基本波成分に対し
ては定常偏差を0にすることができる。また、回転記録
媒体が高速になったときも、前記伝達要素Gc1のピーク
点ωdが目標値、すなわち回転記録媒体の偏心基本波成
分(ωd)に追従して変化するので、従来の制御要素GO
の利得、及びサーボ帯域を高くして、常時、応答性を高
くしておく必要がなくなり消費電力が増大しない。
As described above, the basic circuit of the servo device of the present invention has a transfer characteristic that responds to the control target value (xreff = ASinωt). Since the transfer element Gc 1 having the above is included in the servo loop, ideally, the steady deviation can be set to 0 for the eccentric fundamental wave component of the rotating recording medium. Further, even when the speed of the rotary recording medium is increased, the peak point ωd of the transfer element Gc 1 changes in accordance with the target value, that is, the eccentric fundamental wave component (ωd) of the rotary recording medium. G O
It is not necessary to increase the gain and the servo band to constantly improve the responsiveness, and the power consumption does not increase.

すなわち、本発明の一巡ループ特性は、第6図(a)の
実線で示すように、従来のサーボ回路のループ利得曲線
Aに対してサーボ帯域の上限が低いため高域で混入する
ノイズ成分に対して省電力化が達成されるとともに、目
標値の大部分を占める偏心基本波成分ωdに対しては十
分なループ利得を与えることができ定常偏差の小さい状
態でサーボをかけることができる。
That is, the loop loop characteristic of the present invention, as shown by the solid line in FIG. 6 (a), has a lower upper limit of the servo band with respect to the loop gain curve A of the conventional servo circuit, so that noise components mixed in in the high frequency range are present. On the other hand, power saving is achieved, and a sufficient loop gain can be given to the eccentric fundamental wave component ωd that occupies most of the target value, and the servo can be applied in a state where the steady deviation is small.

また、ディスクが高速回転となった場合も伝達要素Gc1
のピーク点が第6図(b)のように移動して高域の偏心
基本波成分に追従して一巡ループ利得が高くなるので、
高速回転にも対応できる。
In addition, when the disc rotates at high speed, the transfer element Gc 1
Since the peak point of moves as shown in FIG. 6 (b) and follows the eccentric fundamental wave component in the high frequency range, the loop gain becomes high,
It can also support high-speed rotation.

第7図はこの発明の伝達要素Gcの具体的な回路例を示し
たもので、一点鎖線で囲ったAの部分は伝達要素Gc1
部分を示し、伝達特性 形成する。また、演算増幅器A5,A6から形成されている
Bの部分を含めると伝達要素Gc1,Gc2の合成特性 が形成される。
FIG. 7 shows a specific circuit example of the transfer element Gc of the present invention. The part A surrounded by the alternate long and short dash line shows the part of the transfer element Gc 1 , and the transfer characteristic is shown. Form. Further, when the portion B formed by the operational amplifiers A 5 and A 6 is included, the composite characteristic of the transfer elements Gc 1 and Gc 2 is included. Is formed.

また、Cの部分は位相補償器の伝達特性 を構成する伝達要素Gc3の回路部分を示す。The C part is the transfer characteristic of the phase compensator. The circuit portion of the transfer element Gc 3 that constitutes

伝達要素Gc1を構成する演算増幅器A1,A2,A3,A4は、ステ
ートバリアブルフィルタを構成するもので、演算増幅器
A1は加算器、同じくA2,A3は積分回路、A4はフィードバ
ック量の設定を行う増幅回路であって、この増幅回路に
よって帰還量を設定し、前記第(3)式のωdを設定す
ることができる。
The operational amplifiers A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 that form the transfer element Gc 1 form a state variable filter.
A 1 is an adder, A 2 and A 3 are integrating circuits, and A 4 is an amplifier circuit for setting the feedback amount. The feedback amount is set by this amplifier circuit, and ωd of the equation (3) is set. Can be set.

したがって、スイッチS1を光ディスクの回転数に対応し
て切り換え、抵抗R1の値を切り換えることにより、光デ
ィスクの偏心基本波成分に追従して共振点を変化し、偏
心基本波周波数に対して最大のループ利得を与えること
ができる。
Therefore, the switch S 1 is switched according to the number of revolutions of the optical disk, and the value of the resistance R 1 is switched to change the resonance point by following the eccentric fundamental wave component of the optical disk. Loop gain can be given.

演算増幅A5,A6は伝達要素Gc1の各部の電圧V1′,V2″を
加算することによって前記第4図(a)の周波数特性を
形成するものである。
The operational amplifiers A 5 and A 6 form the frequency characteristic of FIG. 4 (a) by adding the voltages V 1 ′ and V 2 ″ of the respective parts of the transfer element Gc 1 .

そのため、アクチュエータの機械的な応答特性に関連し
て抵抗r9,r7,r8が調整され係数a2,a1,a0が設定される。
Therefore, the resistances r 9 , r 7 and r 8 are adjusted and the coefficients a 2 , a 1 and a 0 are set in relation to the mechanical response characteristics of the actuator.

位相すすみ回路を構成する伝達要素Gc3のスイッチS2,S3
も同様に光ディスクの回転数に対応して、スイッチS1
同様に切り換え、ωd付近の位相廻りを安定にする。
Switches S 2 and S 3 of transfer element Gc 3 that form a phase-passing circuit
Similarly, in accordance with the number of rotations of the optical disk, switching is performed similarly to the switch S 1 to stabilize the phase rotation around ωd.

なお、帰還量の切り換え(スイッチS1)、時定数b1,b2
の切り換え(スイッチS2,S3)は、非直線性の電子的な
可変抵抗を使用することによって省略することもでき
る。
It should be noted that switching the feedback amount (switch S 1 ) and time constants b 1 and b 2
(Switches S 2 and S 3 ) can also be omitted by using a non-linear electronic variable resistor.

第8図は前記伝達要素Gc1,Gc2の特性切換部分をスイッ
チドキャパシタフィルタによって形成した他の実施例を
示したものである。
FIG. 8 shows another embodiment in which the characteristic switching portions of the transfer elements Gc 1 and Gc 2 are formed by a switched capacitor filter.

この実施例の場合は、第7図と同様にステートバリアブ
ルフィルタで構成され、回路の通過帯域ωdの変化を一
点鎖線で示すスイッチドキャパシタS(r1),S(r2),S
(R2),S(R3)で行うようにしたものである。
In the case of this embodiment, the switched capacitors S (r 1 ), S (r 2 ), S, which are constituted by the state variable filter as shown in FIG.
(R 2 ) and S (R 3 ).

すなわち、各スイッチドキャパシタを構成するスイッチ
Sを光ディスクの回転周波数fに対応したFG信号によっ
て切り換えると、前記第7図の抵抗r1,r2,R2,R3の値を
変化させるのと同等の効果を持たせることができる。す
なわち、 となり、(Kf)=ωd2にすることによって光ディスク
の回転周波数f(ω)の偏心基本波成分のエラー信号に
対して高いループ利得を安定領域で形成することができ
る。
That is, when the switch S constituting each switched capacitor is switched by the FG signal corresponding to the rotation frequency f of the optical disk, the values of the resistors r 1 , r 2 , R 2 and R 3 in FIG. 7 are changed. It can have the same effect. That is, Therefore, by setting (Kf) 2 = ωd 2 , a high loop gain can be formed in the stable region with respect to the error signal of the eccentric fundamental wave component of the rotation frequency f (ω) of the optical disc.

第9図はこの発明のさらに他の実施例を示すサーボ装置
のブロック図を示したもので、1は制御目標値と実際の
位置の値の信号(エラー信号)を形成する加算器10の高
域信号成分を除去するローパスフィルタ、2はA/D変化
器2a、デジタル演算回路2b、D/A変換器2cから形成され
ているデジタルフィルタ、3はローパスフィルタ、4は
第1の係数器、5は加算器、6はアクチュエータの伝達
特性Gaを示す伝達要素、7は従来の外乱性のノイズに対
してサーボをかけるための伝達要素(Go)、8はゲート
回路、9は第2の係数器(K2)である。
FIG. 9 is a block diagram of a servo system showing still another embodiment of the present invention, in which 1 is a high level of an adder 10 which forms a signal (error signal) of a control target value and an actual position value. Low-pass filter for removing the band signal component, 2 is a digital filter formed by A / D converter 2a, digital arithmetic circuit 2b, D / A converter 2c, 3 is a low-pass filter, 4 is a first coefficient unit, 5 is an adder, 6 is a transfer element indicating the transfer characteristic Ga of the actuator, 7 is a transfer element (Go) for applying servo to conventional disturbance noise, 8 is a gate circuit, and 9 is a second coefficient. It is a container (K 2 ).

この実施例は前記した第1図に示すサーボシステムにお
ける伝達要素Gcを光ディスクの回転周期に対応して、ピ
ーク点周波数ωdが可変されるようなデジタルフィルタ
で構成したものである。
In this embodiment, the transmission element Gc in the servo system shown in FIG. 1 is constituted by a digital filter whose peak point frequency .omega.d is variable according to the rotation cycle of the optical disk.

デジタルフィルタを構成するデジタル演算回路2bの演算
スピードは偏心周波数(数10Hz)に対して時間遅れがな
いものであればよく、マイクロコンピュータ等をそのま
ま利用することができる。
The calculation speed of the digital calculation circuit 2b that constitutes the digital filter may be any as long as there is no time delay with respect to the eccentric frequency (several tens Hz), and a microcomputer or the like can be used as it is.

ゲート回路8は、例えば、このサーボ装置がトラッキン
グアクチュエータ等に適用される場合、ドロップアウト
等によって瞬間的にサーボの引き込み範囲から逸脱する
事故を防止するために設けられたものである。
The gate circuit 8 is provided, for example, when the servo device is applied to a tracking actuator or the like, to prevent an accident that momentarily deviates from the servo pull-in range due to dropout or the like.

すなわち、従来のサーボ装置では、そのループ利得特性
が前述したように、なるべく高帯域まで応答性が高くな
るように設定されているので、光ディスクの記録面にド
ロップアウトがあると、サーボのキャプチャレンジを逸
脱するおそれがあるが、本発明のサーボ装置は偏心の基
本波成分で高利得とされているので、かかるドロップア
ウトに対しては応答性が小さい。したがって、ドロップ
アウトがあるときにゲート回路8を開くように構成する
と、ドロップアウトによってアクチュエータが作動しな
くなり、本発明の伝達要素Gcの慣性にしたがってドロッ
プアウト部分を通過することができるようになる。その
ため、アクチュエータの無駄な動きを抑圧することがで
きるようになる。なお、このゲート回路8は第1図の基
本的なサーボ回路にも適用できることはいうまでもな
い。
That is, in the conventional servo device, the loop gain characteristic is set so that the response becomes as high as possible in the high band as described above. Therefore, if there is a dropout on the recording surface of the optical disc, the capture range of the servo is reduced. However, since the servo device of the present invention has a high gain due to the eccentric fundamental wave component, it has a low responsiveness to such a dropout. Therefore, if the gate circuit 8 is configured to open when there is a dropout, the dropout deactivates the actuator and allows it to pass through the dropout portion according to the inertia of the transfer element Gc of the present invention. Therefore, useless movement of the actuator can be suppressed. Needless to say, the gate circuit 8 can be applied to the basic servo circuit shown in FIG.

第10図はこの発明のさらに別の実施例を示す伝達要素の
具体例を示したもので、この実施例の特徴は伝達特性 おける偏心基本波成分ωdの変化を、回路の非直線性に
よって光ディスクの周期関数に対応して自動的変化させ
ようとするものである。
FIG. 10 shows a concrete example of a transmission element showing still another embodiment of the present invention. The characteristic of this embodiment is the transmission characteristic. The eccentric fundamental wave component ωd is automatically changed in accordance with the periodic function of the optical disc due to the non-linearity of the circuit.

『非線型振動論 P96:椹木義一著,共立出版社発行』に
記録されている非線形共振要素の解析によると、復元力
が原点に対して対称であり、かつ、奇数次の非線形特性
を有する振動系にV=P0 Sin ωtなる外力を加えた場
合の強制振動系は、 m+c+kx+βx3=P0・Sin ωt となる運動方程式で示される。
According to the analysis of the nonlinear resonance element recorded in "Nonlinear Vibration Theory P96: Yoshikazu Sasaki, published by Kyoritsu Shuppansha", the vibration is such that the restoring force is symmetric with respect to the origin and has an odd-order nonlinear characteristic. A forced vibration system when an external force of V = P 0 Sin ωt is applied to the system is expressed by a motion equation of m + c + kx + βx 3 = P 0 · Sin ωt.

ここで、m:アクチュエータの質量 c:粘性抗抗項 k:バネ定数 であり、,は変位xの2階,および1階微分を示
す。
Here, m is the mass of the actuator, c is the viscous drag, k is the spring constant, and are the second and first derivatives of the displacement x.

このような運動方程式を解くと、振動系の共振周波数f0
は、外部から加えられた振動周波数fに引き込まれて共
振ピーク点が移動し、非線形同期原象として知られてい
る特性を持つ。
Solving such an equation of motion, the resonance frequency f 0 of the vibration system
Has a characteristic known as a non-linear synchronization source by being drawn into the vibration frequency f applied from the outside and moving the resonance peak point.

第10図(a)は伝達特性 に前記した非線形同期作用を持たせる回路例を示したも
ので、前述した第7図と同一部分は同一符号とされてい
る。
Figure 10 (a) shows the transfer characteristics. FIG. 7 shows an example of a circuit having the above-mentioned non-linear synchronizing action, and the same portions as those in FIG. 7 described above are designated by the same reference numerals.

演算増幅器A7,A8,およびダイオードD1,D2からなる非線
形回路NAによるフィードバック系は、第10図(b)に示
すように入力信号V1と出力電圧V0の伝達特性が3次の非
線形特性を持つように構成されている。
As shown in FIG. 10 (b), the feedback system based on the non-linear circuit NA composed of the operational amplifiers A 7 and A 8 and the diodes D 1 and D 2 has the third-order transfer characteristic of the input signal V 1 and the output voltage V 0. It has a non-linear characteristic of.

そのため、信号V1、つまり光ディスクの偏心基本波周波
数ωが変化すると、この回路の伝達特性を示す共振周波
数ωdもω=ωdとなるように追従して変化し、第10図
(c)に示すように偏心基本波ωに引き込まれて、或る
範囲内でωdも追従して変化する。(このような現象
は、一般的に「はなまがり現象」として知られてい
る。) この追従する範囲は外部から印加される信号Vのレベル
が大きい程広くなり、ωの5倍程度の変化にも追従して
伝達特性Gcのωdも変化する。
Therefore, when the signal V 1 , that is, the eccentric fundamental wave frequency ω of the optical disk changes, the resonance frequency ωd showing the transfer characteristic of this circuit also follows and changes so that ω = ωd, as shown in FIG. 10 (c). In this way, the eccentric fundamental wave ω is drawn, and ωd also follows and changes within a certain range. (Such a phenomenon is generally known as a "circle phenomenon".) The following range becomes wider as the level of the signal V applied from the outside increases, and changes by about 5 times ω. Following this, ωd of the transfer characteristic Gc also changes.

したがって、この実施例で示した回路の伝達要素によっ
てサーボ装置を形成すると、光ディスクの回転数を例え
ばFG(周波数発電機)等によって検出することなく、光
ディスクの偏心基本波成分に対応して一巡ループ利得の
高いサーボ装置を構築することができ、定常偏差の小さ
いものにすることができる。
Therefore, when a servo device is formed by the transmission elements of the circuit shown in this embodiment, a loop loop corresponding to the eccentric fundamental wave component of the optical disc is detected without detecting the rotation speed of the optical disc by, for example, FG (frequency generator). It is possible to construct a servo device having a high gain and to make the steady deviation small.

さらに、この実施例によると前述した共振点付近の位相
廻りを補償する位相補償器(Gc3)が不要になるという
利点もある。
Further, according to this embodiment, there is an advantage that the phase compensator (Gc 3 ) for compensating for the phase rotation around the resonance point described above is unnecessary.

なお、伝達要素Gc1を形成するフィルタに対して非線形
回路NAを付加して伝達特性 に非線形特性を与えているが、各演算増幅器A1,A2,A3,A
7,A8は、もともと大入力レベルに対して非線形特性を示
すもので、十分なレベルの目標値信号xreffを与えるこ
とによって非線形同期現象が得られるので、この場合は
非線形回路NAを省略することもできる。
A nonlinear circuit NA is added to the filter forming the transfer element Gc 1 to improve the transfer characteristic. The operational amplifiers A 1 , A 2 , A 3 , A
Since 7 and A 8 originally show non-linear characteristics with respect to a large input level, and a non-linear synchronization phenomenon can be obtained by giving a target value signal xreff of sufficient level, in this case, the non-linear circuit NA is omitted. You can also

なお、アクチュエータの伝達特性が0型、つまり るものについて述べたが、この伝達特性が 1型のアクチュエータに対しても、目標値をxreff=ASi
n ωt+Cとすることによって、前述した各実施例の
伝達要素をそのまま応用することが可能である。
In addition, the transfer characteristic of the actuator is 0 type, that is, I mentioned the transfer characteristics The target value is xreff = ASi for the 1-type actuator as well.
By setting nωt + C, it is possible to directly apply the transfer element of each of the above-described embodiments.

この場合は、送りモータが小型であってDCオフセット特
性があるときでも、アクチュエータが直流成分に対して
無限大の利得(S→0で、G=∞)で応答するため、省
電力化とする場合にさらに効果的である。
In this case, even when the feed motor is small and has a DC offset characteristic, the actuator responds to the DC component with an infinite gain (S → 0, G = ∞), and thus power saving is achieved. Even more effective if.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、この発明のサーボ装置は回転記録
媒体に適用した場合、その回転数に対応した制御目標値
に対してきわめて高いループ利得を与えることができる
ので、定常偏差がきわめて低いものにすることができ
る。また、サーボ装置の一巡伝達特性の利得曲線が回転
記録媒体の回転周期に追従して変化するように構成され
ているので、高速回転としたときでも安定に応答するこ
とができるとともに、回転記録媒体に加わる偏心成分以
外の外部から印加されるショック性のノイズに対して応
答する従来のサーボ回路を並列に接続し、この回路系の
出力信号と偏心成分の出力信号を所定の割合で合成した
信号でアクチュエータ等を制御しているので、回転記録
媒体の起動時にもサーボ状態に移行することが早くな
り、また外乱によってサーボが外れた場合でも、サーボ
ロック状態に戻りやすくなる等の効果を奏することがで
きる。
As described above, when the servo device of the present invention is applied to a rotating recording medium, it can give an extremely high loop gain to a control target value corresponding to the number of rotations, so that the steady deviation is extremely low. can do. Further, since the gain curve of the open-loop transfer characteristic of the servo device changes so as to follow the rotation cycle of the rotary recording medium, it is possible to respond stably even at high speed rotation, and at the same time, the rotary recording medium. A signal obtained by connecting in parallel a conventional servo circuit that responds to externally applied shock noise other than the eccentricity component added to, and combining the output signal of this circuit system and the eccentricity component output signal at a predetermined ratio. Since the actuator etc. are controlled by, the effect that the transition to the servo state becomes faster even when the rotating recording medium is started, and even if the servo is disengaged due to disturbance, it is easy to return to the servo lock state. You can

さらに、この従来のサーボ回路は高利得、高帯域が要求
されないから省電力のサーボ回路とすることができる。
Further, since this conventional servo circuit does not require high gain and high bandwidth, it can be a power-saving servo circuit.

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

第1図はこの発明のサーボシステムの基本的なブロック
線図、第2図(a),(b)、第3図(a),(b)、
第4図(a),(b)はそれぞれ伝達要素Gc1,Gc2,及び
Gc1+G2の伝達特性を示すボード線図、第5図(a),
(b)は位相補償用の伝達特性を示すボード線図、第6
図(a),(b)は本発明の綜合ループゲイン特性を示
す説明図、第7図は本発明のサーボ装置に使用できるフ
ィードバック伝達要素の一実施例を示す回路図、第8図
は同じくフィードバック伝達要素の他の実施例を示す回
路図、第9図はデジタルフィルタを伝達要素とする場合
のブロク図、第10図(a),(b),(c)は非線形共
振回路を使用した伝達要素の回路図と,その特性及び共
振周波数を示すグラフ、第11図はサーボ装置におけるル
ープゲイン特性の説明図である。 図中、Gc1は回転記録媒体の偏心基本波成分に対して利
得を高くすることができる伝達要素、Gc2はアクチュエ
ータの伝達特性に対する補償を行う伝達要素、Gc3は位
相補償用の伝達要素、Goは外乱等に対して主に応答する
伝達要素、Gaはアクチュエータの伝達特性を示す伝達要
素である。
FIG. 1 is a basic block diagram of the servo system of the present invention, FIGS. 2 (a) and 2 (b), FIGS. 3 (a) and 3 (b),
4 (a) and 4 (b) respectively show transfer elements Gc 1 , Gc 2 , and
Bode diagram showing transfer characteristics of Gc 1 + G 2 , FIG. 5 (a),
6B is a Bode diagram showing a transfer characteristic for phase compensation, FIG.
FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams showing the integrated loop gain characteristic of the present invention, FIG. 7 is a circuit diagram showing an embodiment of a feedback transmission element that can be used in the servo device of the present invention, and FIG. 8 is the same. A circuit diagram showing another embodiment of the feedback transfer element, FIG. 9 is a block diagram when a digital filter is used as the transfer element, and FIGS. 10 (a), (b), and (c) use a non-linear resonance circuit. A circuit diagram of the transfer element, a graph showing its characteristics and a resonance frequency, and FIG. 11 are explanatory diagrams of loop gain characteristics in the servo device. In the figure, Gc 1 is a transfer element that can increase the gain with respect to the eccentric fundamental wave component of the rotating recording medium, Gc 2 is a transfer element that compensates for the transfer characteristics of the actuator, and Gc 3 is a transfer element for phase compensation. , Go is a transfer element that mainly responds to disturbances, and Ga is a transfer element that shows the transfer characteristics of the actuator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転記録媒体に対するサーボシステムルー
プ内に、前記回転記録媒体の偏心基本波周波数の変化に
追従してそのピーク値が変化する伝達特性を有する第1
の伝達回路と、前記回転記録媒体に加わる外乱性のノイ
ズに応答するゲイン特性を有する第2の伝達回路とを並
列に接続し、前記第1及び第2の伝達回路の出力が所定
の割合で合成され制御対象装置に供給されるように構成
したことを特徴とする回転記録媒体のサーボ装置。
1. A servo system loop for a rotary recording medium, comprising: a transfer characteristic whose peak value changes in response to a change in an eccentric fundamental frequency of the rotary recording medium.
And a second transmission circuit having a gain characteristic that responds to disturbance noise added to the rotating recording medium are connected in parallel, and the outputs of the first and second transmission circuits are provided at a predetermined ratio. A servo device for a rotary recording medium, characterized in that the servo device is composed and supplied to a device to be controlled.
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