JPH0737258A - Tracking control device - Google Patents

Tracking control device

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JPH0737258A
JPH0737258A JP17808093A JP17808093A JPH0737258A JP H0737258 A JPH0737258 A JP H0737258A JP 17808093 A JP17808093 A JP 17808093A JP 17808093 A JP17808093 A JP 17808093A JP H0737258 A JPH0737258 A JP H0737258A
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tracking actuator
tracking
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雅昭 花野
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Abstract

PURPOSE:To absorb variations of a gain and to maintain stability and then to enhance servo rigidity by obtaining driving means for a tracking actuator and a linear motor, etc., with diminished characteristic variations in resonance frequency and damping number, etc., and hardly susceptible to disturbance and constituting a parallel servo system in using the tracking actuator and the linear motor, etc. CONSTITUTION:Outputs of the tracking actuator 1, the linear motor 2 and models 51 and 61 made to mimic characteristcs of the driving means for the above parts are compared by comparing means 52 and 62. A tracking actuator control part 50 and a linear motor control part 60, having constitution of feeding back the compared outputs through feedback elements 53 and 63 respectively are applied to the parallel servo system.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光ディスク装置サーボ系
におけるトラッキングアクチュエータ、リニアモータ等
のトラッキング制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tracking control device such as a tracking actuator and a linear motor in a servo system of an optical disk device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、光ディスク装置においては、光
ビームスポットを目標トラックに合わせるためにディス
ク半径方向にレンズを駆動するトラッキングサーボ系を
有しており、特にコンピュータ等のデータ記録用に用い
られる光ディスク装置のトラッキングサーボ系には、よ
り高いサーボ性能を得るため等の理由から、例えば図1
7に示すように密アクチュエータであるトラッキングア
クチュエータ1と粗アクチュエータであるリニアモータ
2の2つを用いて光ビームスポットの位置決めを行う並
列サーボ系が用いられることがある。
2. Description of the Related Art Generally, an optical disk device has a tracking servo system for driving a lens in the radial direction of the disk in order to match a light beam spot with a target track, and in particular, an optical disk used for data recording of a computer or the like. The tracking servo system of the device is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, a parallel servo system for positioning the light beam spot by using the tracking actuator 1 which is a fine actuator and the linear motor 2 which is a coarse actuator may be used.

【0003】図17の光ディスク装置の並列サーボ系で
は、ディスク3の目標とするトラック4の変位と光ビー
ムスポット5の変位との誤差を、光ピックアップ6内の
図示しない光学系および電気回路でトラッキング誤差信
号TEとして検出する。このトラッキング誤差信号TE
には系の安定化等を図るため位相補償回路7、8で位相
補償を施した後それぞれ駆動回路9、10に加えられ、
トラッキングアクチュエータ1、及びリニアモータ2を
駆動する。トラッキングアクチュエータ1はレンズ11
を駆動して、光ビームスポット5をトラック4の高周波
・小振幅の変位に追従させる一方、リニアモータ2はト
ラッキングアクチュエータ1を光ピックアップ6等とと
もに駆動してトラック4の低周波・大振幅の変位に追従
させる。
In the parallel servo system of the optical disk device of FIG. 17, an error between the target displacement of the track 4 of the disk 3 and the displacement of the light beam spot 5 is tracked by an optical system and an electric circuit (not shown) in the optical pickup 6. The error signal TE is detected. This tracking error signal TE
In order to stabilize the system, the phase compensation circuits 7 and 8 perform phase compensation and then are added to the drive circuits 9 and 10, respectively.
The tracking actuator 1 and the linear motor 2 are driven. The tracking actuator 1 is a lens 11
Drive the optical beam spot 5 to follow the high frequency / small amplitude displacement of the track 4, while the linear motor 2 drives the tracking actuator 1 together with the optical pickup 6 etc. to move the low frequency / large amplitude displacement of the track 4. To follow.

【0004】図17をブロック線図として表現すると図
18のようになり、トラッキング誤差信号TEに基づい
てトラッキングアクチュエータ1、およびリニアモータ
2が並列に作動することがわかる。
FIG. 17 is a block diagram of FIG. 17, and it can be seen that the tracking actuator 1 and the linear motor 2 operate in parallel based on the tracking error signal TE.

【0005】トラッキングアクチュエータ1はレンズ1
1を含む可動部をバネで支え、これを電磁力で駆動する
構造のものが多く、これは図19に示すようなバネ・マ
ス系の物理モデルで表される。この物理モデルにおい
て、駆動力FAから可動部(レンズ)の変位XAまでの伝
達特性は良く知られている様に2次のローパスフィルタ
(LPF)形式となり、そのゲインカーブは図20で示
される。
The tracking actuator 1 is a lens 1
In many cases, a movable part including 1 is supported by a spring and is driven by an electromagnetic force, which is represented by a spring-mass physical model as shown in FIG. In this physical model, the transfer characteristic from the driving force F A to the displacement X A of the movable part (lens) is of the second-order low-pass filter (LPF) type as is well known, and its gain curve is shown in FIG. Be done.

【0006】但しfAはトラッキングアクチュエータの
共振周波数、ζAはfA近傍でのゲインカーブの盛り上が
り(共振ピーク)を決定するダンピング数であり、トラ
ッキングアクチュエータの可動部(レンズ等)の質量を
m、バネのバネ定数をk、バネ部材に意図的に貼付する
ゴムやバネ部材自体に存在する粘性あるいは空気抵抗な
どによる粘性抵抗をdとする時、 fA=(1/2π)・(k/m)1/2 ・・・(1) ζA=d/{2・(m・k)1/2} ・・・(2) で表される。
However, f A is the resonance frequency of the tracking actuator, ζ A is the damping number that determines the swell (resonance peak) of the gain curve near f A , and the mass of the movable part (lens or the like) of the tracking actuator is m. , F A = (1 / 2π) ・ (k /, where k is the spring constant of the spring, and d is the viscosity of the rubber intentionally attached to the spring member or the viscosity of the spring member itself or the air resistance. m) 1/2 ... (1) ζ A = d / {2 · (m · k) 1/2 } ... (2)

【0007】次に、慣性質量系であるリニアモータの物
理モデルを図21に、その駆動力FLから変位XLまでの
伝達特性を図22に示す さて前述の様に並列サーボ系では、低周波帯域をリニア
モータが、高周波帯域をトラッキングアクチュエータが
主に追従する。このため、サーボ系全体のカットオフ周
波数近くでの安定性確保のためにトラッキングアクチュ
エータ系には図23の様にfPからfQまでの周波数で微
分特性を有する位相進み遅れ補償を施す。一方、偏心な
どに起因するディスクの変位が大きい低周波でのゲイン
を高めてサーボ追従性能をより高めるために、リニアモ
ータ系には図24の様にfLPFに折点周波数を有する1
次のローパスフィルタを施して低周波でのサーボゲイン
を上昇させる。これらの位相補償をそれぞれ図20の伝
達特性を有するバネ・マス系のトラッキングアクチュエ
ータ、および図22の伝達特性を有する慣性質量系のリ
ニアモータに付加して合成したものが、図18のブロッ
ク図で示された並列サーボ系のサーボゲインカーブ、図
25となる。
[0007] Next, a physical model of the linear motor is an inertial mass system in FIG. 21, the transfer characteristic from driving force F L to the displacement X L by the way parallel servo system as described above is shown in FIG. 22, the low A linear motor follows the frequency band and a tracking actuator follows the high frequency band. Therefore, in order to secure stability near the cutoff frequency of the entire servo system, the tracking actuator system is subjected to phase lead / lag compensation having differential characteristics at frequencies from f P to f Q as shown in FIG. On the other hand, in order to increase the gain at low frequencies where the displacement of the disk due to eccentricity is large and to improve the servo tracking performance, the linear motor system has a break frequency at f LPF as shown in FIG.
The following low-pass filter is applied to increase the servo gain at low frequencies. FIG. 18 is a block diagram showing a combination of these phase compensations added to the spring-mass tracking actuator having the transfer characteristics shown in FIG. 20 and the inertial mass linear motor having the transfer characteristics shown in FIG. The servo gain curve of the shown parallel servo system is shown in FIG.

【0008】図25中、fXはリニアモータ系とトラッ
キングアクチュエータ系のゲインが等しくなる周波数を
示す。これを境としてリニアモータ系とトラッキングア
クチュエータ系のゲイン、言い換えればサーボ追従時の
リニアモータとトラッキングアクチュエータの変位量の
大小関係が入れ替わり、fXより低い周波数ではリニア
モータの動きがトラッキングアクチュエータを上回り、
逆にfXより高い周波数ではトラッキングアクチュエー
タの動きが支配的となってリニアモータはほとんど動か
ない。なお図25中、fAはトラッキングアクチュエー
タの共振周波数、fPは位相進み補償の開始周波数、fC
はカットオフ周波数を示す。
In FIG. 25, f X represents the frequency at which the gains of the linear motor system and the tracking actuator system become equal. With this as a boundary, the gains of the linear motor system and the tracking actuator system, in other words, the magnitude relationship between the displacement amounts of the linear motor and the tracking actuator at the time of servo tracking are exchanged, and the movement of the linear motor exceeds the tracking actuator at a frequency lower than f X.
On the contrary, at a frequency higher than f X , the movement of the tracking actuator becomes dominant and the linear motor hardly moves. In FIG. 25, f A is the resonance frequency of the tracking actuator, f P is the start frequency of phase lead compensation, and f C
Indicates the cutoff frequency.

【0009】ところで上記の様な並列サーボ系では、系
の安定化のためには更にトラッキングアクチュエータの
ダンピング数を大きく保ち、その共振周波数近傍におけ
るゲインピーク(共振ピーク)を小さくしなければなら
ない。これを続いて説明する。
In the parallel servo system as described above, in order to stabilize the system, it is necessary to keep the damping number of the tracking actuator large and reduce the gain peak (resonance peak) in the vicinity of the resonance frequency. This will be explained subsequently.

【0010】図26は並列サーボ系において、トラッキ
ングアクチュエータのダンピング数ζAが小さく、共振
周波数fA近傍に大きな共振ピークが生じた場合のサー
ボ系のゲイン及び位相のカーブを示す。この図に示すよ
うに、トラッキングアクチュエータの共振周波数fA
傍の共振ピークによってリニアモータ系とトラッキング
アクチュエータ系のゲインカーブが交差あるいは接近し
ている時、図26中斜線で示したfA近傍の周波数で
は、リニアモータ系とトラッキングアクチュエータ系の
ゲインの大きさがほぼ等しく、かつ位相差がほぼ180
°と言う条件を満たしやすい。このような周波数におい
てはリニアモータとトラッキングアクチュエータはほぼ
同じ振幅で、かつ逆方向に変位するという反転運動を生
じ、結果的に並列サーボ系は不安定になる。
FIG. 26 shows curves of gain and phase of the servo system when the damping number ζ A of the tracking actuator is small and a large resonance peak occurs near the resonance frequency f A in the parallel servo system. As shown in this figure, when the gain curve of the linear motor system and the tracking curve of the tracking actuator system intersect or approach due to the resonance peak near the resonance frequency f A of the tracking actuator, the frequency near f A indicated by the diagonal lines in FIG. Then, the magnitudes of the gains of the linear motor system and the tracking actuator system are substantially equal, and the phase difference is approximately 180.
It is easy to meet the condition called °. At such frequencies, the linear motor and the tracking actuator have almost the same amplitude, and inversion movement occurs in which they are displaced in opposite directions, and as a result, the parallel servo system becomes unstable.

【0011】トラッキングアクチュエータの共振ピーク
を小さく抑えてこの不安定現象を回避するために、トラ
ッキングアクチュエータのバネに粘性の大きいゴム等を
貼付することもあるが、温度変化やゴムの経年変化によ
るダンピング数の変化を避けるため、これに代えて図2
7に示すようにトラッキングアクチュエータの可動部
(レンズ)の速度を速度センサ12で検出してアンプ1
3で増幅したのち負帰還し、ダンピング数を向上させて
共振ピークを抑圧する手法が知られている。
In order to suppress the resonance peak of the tracking actuator to a small value and avoid this unstable phenomenon, rubber with high viscosity may be attached to the spring of the tracking actuator. However, the damping number due to temperature change or secular change of rubber may occur. In order to avoid the change of
As shown in FIG. 7, the speed of the movable portion (lens) of the tracking actuator is detected by the speed sensor 12, and the amplifier 1
A method of suppressing the resonance peak by amplifying in 3 and then performing negative feedback to improve the damping number is known.

【0012】この手法によれば、トラッキングアクチュ
エータの推力定数(感度)をKFA、速度センサ12の感
度をSV、アンプ13のゲインをAとするとき、ダンピ
ング数ζA’は(2)式のζAとは異なって、 ζA’=(d+KFA・SV・A)/{2(mk)1/2} ・・・(3) となり、アンプ13のゲインを調整することでダンピン
グ数を変化させ、共振ピークを所要値まで抑圧すること
は可能である。
According to this method, when the thrust constant (sensitivity) of the tracking actuator is K FA , the sensitivity of the speed sensor 12 is S V , and the gain of the amplifier 13 is A, the damping number ζ A 'is given by equation (2). Ζ A is different from ζ A , ζ A '= (d + K FA · S V · A) / {2 (mk) 1/2 } (3), and the number of damping can be adjusted by adjusting the gain of the amplifier 13. It is possible to suppress the resonance peak to a required value by changing

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、これ
らの従来技術には以下のような問題点がある。
However, these conventional techniques have the following problems.

【0014】並列サーボ系の安定化のためにトラッキン
グアクチュエータのダンピング数を増大させ、共振ピー
クを抑圧する必要があるが、このために例えば先に述べ
たようなトラッキングアクチュエータの速度を帰還する
方式を採用したとしても、その速度を帰還するアンプの
ゲインの調整手順が増えるという問題点がある。
In order to stabilize the parallel servo system, it is necessary to increase the damping number of the tracking actuator and suppress the resonance peak. For this reason, for example, the method of feeding back the speed of the tracking actuator as described above is used. Even if it is adopted, there is a problem that the procedure for adjusting the gain of the amplifier for feeding back the speed is increased.

【0015】この調整は例えばFFTアナライザ等の周
波数特性測定器を用いてトラッキングアクチュエータの
共振ピーク特性が所望の形状になるまで、作業者が測定
器の表示管面を注視しながら可変抵抗器を増減させると
いうような非常に時間と労力を要するものであり、装置
の生産コスト上昇につながる。
This adjustment is performed, for example, by using a frequency characteristic measuring device such as an FFT analyzer and the like, until the resonance peak characteristic of the tracking actuator has a desired shape while the operator looks at the display tube surface of the measuring device and increases or decreases the variable resistor. It takes a lot of time and labor to do so, which leads to an increase in the production cost of the device.

【0016】また、バネ・マス系アクチュエータである
トラッキングアクチュエータ系の低域サーボゲインGA
は、カットオフ周波数をfC、位相進み補償の開始周波
数をfP、トラッキングアクチュエータ共振周波数をfA
とすると、 GA=(fP・fC)/(fA2 ・・・(4) という関係式で示される。
Further, the low range servo gain G A of the tracking actuator system which is a spring-mass system actuator
Is the cutoff frequency f C , the phase lead compensation start frequency f P , and the tracking actuator resonance frequency f A
Then, G A = (f P · f C ) / (f A ) 2 (4)

【0017】これら、fP、fC、fAはサーボ系の設計
段階でその値は決定される。ここで、fPは電気回路定
数で定まるので部品誤差程度の変動しか無く、事実上変
化しないものと見ても良い。fCはサーボ系全体のゲイ
ンを例えば、位相補償回路の出力を可変抵抗器で増減す
る等して所定値に調整できる。一方fAについては既に
(1)式で示したようにトラッキングアクチュエータの
可動部質量や使用するバネのバネ定数で定まるものであ
り、生産段階の部品誤差・組み立て誤差等により変動す
るものである。しかし、その調整は可動部質量やバネ定
数等の機械的な調整、即ちトラッキングアクチュエータ
可動部にわずかずつ重りを追加したりバネを削ったり等
の作業によらなければ行うことが出来ず、困難あるいは
事実上不可能に近い。
The values of these f P , f C and f A are determined at the design stage of the servo system. Here, since f P is determined by the electric circuit constant, it may be considered that it fluctuates only as much as a component error and practically does not change. For f C, the gain of the entire servo system can be adjusted to a predetermined value by, for example, increasing or decreasing the output of the phase compensation circuit with a variable resistor. On the other hand, f A is determined by the mass of the movable part of the tracking actuator and the spring constant of the spring used, as already shown in the equation (1), and f A fluctuates due to component errors and assembly errors at the production stage. However, the adjustment cannot be performed without mechanical adjustment of the mass of the moving part, the spring constant, etc., that is, by adding a little weight to the moving part of the tracking actuator or scraping the spring. Virtually impossible.

【0018】このバネ・マス系トラッキングアクチュエ
ータの共振周波数fAの変動は、上記の関係式よりその
2乗に従って低域サーボゲインGAを変動させることに
なる。この低域サーボゲインGAの変動により、低域に
おいてリニアモータ系とトラッキングアクチュエータ系
のゲイン分担が変動する。特に図28のように、トラッ
キングアクチュエータの実際の共振周波数fA''が設計
値fAより低い値に変動した時、低域サーボゲインGA
上昇してリニアモータ系の低域サーボゲインに接近す
る。この時、サーボ追従時におけるトラッキングアクチ
ュエータの変位量はリニアモータの変位量に近づき大き
くなるので、レンズの変位による光ビームスポットの変
位量も大きくなり、これに従って光ピックアップ内の光
学系で発生するトラッキング誤差信号TEの光学的なオ
フセットも増大し、サーボ追従性能が劣化する。
The fluctuation of the resonance frequency f A of the spring-mass tracking actuator changes the low-pass servo gain G A according to the square of the relational expression. Due to the variation of the low-range servo gain G A , the gain sharing of the linear motor system and the tracking actuator system varies in the low range. In particular, as shown in FIG. 28, when the actual resonance frequency f A ″ of the tracking actuator fluctuates to a value lower than the design value f A , the low range servo gain G A rises to the low range servo gain of the linear motor system. approach. At this time, the displacement of the tracking actuator during servo tracking increases as it approaches the displacement of the linear motor, so the displacement of the light beam spot due to lens displacement also increases, and the tracking generated in the optical system inside the optical pickup accordingly. The optical offset of the error signal TE also increases, and the servo tracking performance deteriorates.

【0019】先述のトラッキングアクチュエータの速度
を帰還する手法ではトラッキングアクチュエータのダン
ピング数は調整できるとしても、共振周波数は調整でき
ないので並列サーボ系におけるこの問題点の解決にはつ
ながらない。
Even if the damping number of the tracking actuator can be adjusted by the method of feeding back the speed of the tracking actuator, the resonance frequency cannot be adjusted, so that this problem in the parallel servo system cannot be solved.

【0020】また、通常トラッキングアクチュエータお
よびリニアモータは電磁力で駆動されるが、その際トラ
ッキングアクチュエータ系およびリニアモータ系に用い
られる永久磁石の磁束密度が変動した場合、各々の感度
およびサーボゲインに変動を生じ、この時にも先のトラ
ッキングアクチュエータの共振周波数が変動した場合と
同様な問題が生じる。図29はリニアモータの感度が低
下した場合の並列サーボ系のゲインカーブを示すが、破
線で示すようにリニアモータ系のゲインの低下により、
例えば、リニアモータ系とトラッキングアクチュエータ
系のゲインが等しくなる周波数fXはfX’まで低下す
る。このfXの低下はリニアモータ系とトラッキングア
クチュエータ系のゲイン分担の変化につながり、前述の
トラッキングアクチュエータの共振周波数が低下した場
合と同様、レンズの変位による光ビームスポットの変位
量の増大につながり、これに起因するサーボ追従性能の
劣化が生じる。逆にリニアモータの感度の上昇によりそ
のサーボゲインが上昇した場合、先のfXは上昇してカ
ットオフ周波数fCに接近するが、これはリニアモータ
系に挿入したローパスフィルタの位相遅れや、あるいは
リニアモータ系に存在しやすい高次共振等がカットオフ
周波数近傍に影響を与えやすくなるということであり、
サーボ系の安定性上、好ましいことではない。
Further, the tracking actuator and the linear motor are usually driven by electromagnetic force, and when the magnetic flux density of the permanent magnets used in the tracking actuator system and the linear motor system fluctuates at that time, the sensitivity and the servo gain of each fluctuate. Occurs, and the same problem as in the case where the resonance frequency of the tracking actuator fluctuates occurs at this time. FIG. 29 shows the gain curve of the parallel servo system when the sensitivity of the linear motor is reduced.
For example, the frequency f X at which the gains of the linear motor system and the tracking actuator system become equal to each other decreases to f X '. This decrease in f X leads to a change in the gain sharing of the linear motor system and the tracking actuator system, which leads to an increase in the displacement amount of the light beam spot due to the lens displacement, as in the case where the resonance frequency of the tracking actuator is reduced. As a result, the servo tracking performance deteriorates. On the contrary, when the servo gain increases due to the increase in the sensitivity of the linear motor, the above f X increases and approaches the cutoff frequency f C , which is due to the phase delay of the low pass filter inserted in the linear motor system, Or it means that higher-order resonances that are likely to exist in a linear motor system easily affect the vicinity of the cutoff frequency.
It is not preferable because of the stability of the servo system.

【0021】サーボ系の耐振性能については、サーボ系
に外乱が加わった場合、外乱振動によってレンズ更には
光ビームスポットをディスク上の目的とする位置に保持
しようとする能力、いわばサーボ剛性あるいは耐振性能
は従来の並列サーボ系の場合、リニアモータ系の耐振性
能によってほぼ決定されると言ってよい。リニアモータ
系の耐振性能はサーボゲインが高いほど優れている。し
かし、この耐振性能を高く得るために単純にサーボゲイ
ンを高くすると、先述の様にリニアモータ系とトラッキ
ングアクチュエータ系のゲインが等しくなる周波数fX
が高くなり、リニアモータ系のゲイン上昇のために挿入
した1次のローパスフィルタの影響でカットオフ周波数
C近傍での位相余有が減少してしまうという問題が生
じる。そのためリニアモータ系のゲイン、ひいては並列
サーボ系の耐振性能をむやみに高くとることはできな
い。
With respect to the vibration resistance of the servo system, when disturbance is applied to the servo system, the ability to hold the lens and the light beam spot at a desired position on the disk by the disturbance vibration, so to speak, the servo rigidity or vibration resistance. In the case of the conventional parallel servo system, it can be said that it is almost determined by the vibration resistance performance of the linear motor system. The higher the servo gain, the better the vibration resistance of the linear motor system. However, if the servo gain is simply increased in order to obtain this high vibration resistance, the frequency f X at which the gains of the linear motor system and the tracking actuator system become equal as described above.
Becomes higher and the phase margin near the cutoff frequency f C decreases due to the influence of the first-order low-pass filter inserted for increasing the gain of the linear motor system. Therefore, it is impossible to unnecessarily increase the gain of the linear motor system and the vibration resistance of the parallel servo system.

【0022】本発明は上記のような点に鑑みてなされた
ものである。その目的とするところは、トラッキングア
クチュエータ、リニアモータなど駆動手段の特性の変動
を吸収し、常に並列サーボ系におけるリニアモータ、ト
ラッキングアクチュエータ両者のゲイン分担の一定なサ
ーボ系であり、耐振性能に優れ、系の安定性を複雑な調
整等を行うことなく保つことが可能な駆動手段の制御装
置を供給することにある。
The present invention has been made in view of the above points. The purpose is to absorb fluctuations in the characteristics of driving means such as tracking actuators and linear motors, and to always have a constant share of gain for both linear motors and tracking actuators in a parallel servo system. It is to provide a control device of a drive means capable of maintaining the stability of the system without making complicated adjustments.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために本発明における駆動手段制御装置では、光発
生手段と光発生手段からの光を光ディスクに導き光ビー
ムスポットとして集光させる光学系と上記光ビームスポ
ットの光ディスク所定トラックからのずれ量を検出しト
ラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号検
出系とそのトラッキング誤差信号に基づいて粗アクチュ
エータと密アクチュエータで上記光学系の全体あるいは
一部を駆動させることにより上記所定トラックに光ビー
ムスポットを追従させるトラッキング制御装置におい
て、上記トラッキング制御装置は上記誤差信号に基づく
第1の密アクチュエータ駆動信号が入力され上記密アク
チュエータを駆動するための第1の駆動回路と、上記誤
差信号に基づく第2の密アクチュエータ駆動信号が入力
される密アクチュエータの望ましい伝達特性を電気的に
模擬した第1のモデルと、密アクチュエータの変位を検
出する変位センサの出力とこの第1のモデルの出力とを
比較する第1の比較手段と、この第1の比較手段の出力
を第1の駆動回路の入力側に第1の所定倍してフィード
バックし、第1のモデルの入力側に第2の所定倍してフ
ィードバックする第1のフィードバック回路とを有する
密アクチュエータ制御部と、上記誤差信号に基づく第1
の粗アクチュエータ駆動信号が入力され上記粗アクチュ
エータを駆動するための第2の駆動回路と、上記誤差信
号に基づく第2の粗アクチュエータ駆動信号が入力され
る粗アクチュエータの望ましい伝達特性を電気的に模擬
した第2のモデルと、粗アクチュエータの変位を検出す
る変位センサの出力とこの第2のモデルの出力とを比較
する第2の比較手段と、この第2の比較手段の出力を第
2の駆動回路の入力側に第3の所定倍してフィードバッ
クし、第2のモデルの入力側に第4の所定倍してフィー
ドバックする第2のフィードバック回路とを有する粗ア
クチュエータ制御部とを有している。
In order to achieve the above object, in the drive means control device according to the present invention, the light generating means and the optical for guiding the light from the light generating means to the optical disk and condensing as a light beam spot. System and a tracking error signal detection system that detects a deviation amount of the light beam spot from a predetermined track of the optical disc and generates a tracking error signal, and a coarse actuator and a fine actuator based on the tracking error signal In the tracking control device for causing the light beam spot to follow the predetermined track by driving the first fine actuator drive signal based on the error signal to drive the fine actuator. And a second driving circuit based on the error signal A first model that electrically simulates a desired transfer characteristic of a dense actuator to which a dense actuator drive signal is input, and a first model that compares the output of a displacement sensor that detects the displacement of the dense actuator with the output of this first model. 1 and the output of the first comparing means is fed back to the input side of the first drive circuit by a first predetermined multiplication and fed back to the input side of the first model by a second predetermined multiplication. A fine actuator control unit having a first feedback circuit for
Second driving circuit for driving the coarse actuator by inputting the coarse actuator driving signal and the desired transfer characteristics of the coarse actuator receiving the second coarse actuator driving signal based on the error signal are electrically simulated. The second model, the second comparing means for comparing the output of the displacement sensor for detecting the displacement of the coarse actuator with the output of the second model, and the output of the second comparing means for the second driving. A coarse actuator control section having a second feedback circuit for feeding back to the input side of the circuit by a third predetermined multiplication and for feeding back to the input side of the second model for a fourth predetermined multiplication. .

【0024】このとき前記第1及び第2のフィードバッ
ク回路の少なくともいずれかの伝達特性が1次の進み遅
れ特性であっても良く、前記第1及び第2のフィードバ
ック回路の少なくともいずれかの伝達特性が2次の進み
遅れ特性であっても良い。
At this time, the transfer characteristic of at least one of the first and second feedback circuits may be a first-order advance / delay characteristic, and the transfer characteristic of at least one of the first and second feedback circuits. May have a second-order advance / delay characteristic.

【0025】また前記第1のフィードバック回路の第1
の所定倍が(α1+β1)倍であり、第2の所定倍がα1
倍であるとともに、前記第2のフィードバック回路の第
3の所定倍が(α2+β2)倍であり、第4の所定倍がα
2倍であっても良い。
The first feedback circuit has a first
Is a predetermined multiple of (α 1 + β 1 ) times, and the second predetermined multiple is α 1
In addition, the third predetermined multiple of the second feedback circuit is (α 2 + β 2 ) times, and the fourth predetermined multiple is α.
It may be two-fold.

【0026】[0026]

【作用】本発明によれば、個々の密アクチュエータ即ち
トラッキングアクチュエータ、および粗アクチュエータ
即ちリニアモータに共振周波数やダンピング数、感度等
の変動等が存在しても、その出力がモデルと一致するよ
うに制御されるので結果的にこれらの特性はそれぞれの
モデルの特性と同等のものとなる。従ってこれらに望ま
れる共振周波数やダンピング数などの特性をあらかじめ
モデルに設定しておけば、実物のトラッキングアクチュ
エータ、リニアモータの特性変動を吸収し、常に一定し
た特性を有するものとすることが出来、複雑な調整を施
すことなしに系を安定にすることが可能であり、また装
置の特性を一定に保つことができる。
According to the present invention, even if there are fluctuations in the resonance frequency, damping number, sensitivity, etc. in the individual fine actuators or tracking actuators and coarse actuators or linear motors, their outputs match the model. As a result of being controlled, these characteristics become equivalent to the characteristics of the respective models. Therefore, if the characteristics such as resonance frequency and damping number desired for these are set in the model in advance, it is possible to absorb the characteristic fluctuations of the actual tracking actuator and the linear motor, and to have a constant characteristic at all times. It is possible to stabilize the system without making complex adjustments and to keep the device characteristics constant.

【0027】またトラッキングアクチュエータやリニア
モータに振動などの外乱が加わってその出力が変化しよ
うとした場合でも、上に述べた様にモデルの出力と異な
った挙動は抑圧されることから、振動などの外乱にも強
い、言い換えればサーボ剛性あるいは耐振性能にも優れ
た駆動手段制御装置を得ることができる。
Further, even when a disturbance such as vibration is applied to the tracking actuator or the linear motor and the output thereof is changed, the behavior different from the output of the model is suppressed as described above. It is possible to obtain a drive means control device that is strong against disturbances, in other words, excellent in servo rigidity or vibration resistance.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1は、本発明にかかる駆動手段制御装置
を、密アクチュエータであるトラッキングアクチュエー
タ1と粗アクチュエータであるリニアモータ2より構成
される光ディスク装置のトラッキングサーボ系に適用し
た、第1の実施例のブロック図を示したものである。以
下の各図において先に示した図面との対応部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a drive means control device according to a first embodiment of the present invention, which is applied to a tracking servo system of an optical disk device including a tracking actuator 1 which is a fine actuator and a linear motor 2 which is a coarse actuator. 3 is a block diagram of the embodiment of FIG. In each of the following drawings, the same parts as those shown in the previous drawings are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

【0029】図1においては、先に示した従来例の図1
8における駆動回路9、10及びトラッキングアクチュ
エータ1、リニアモータ2に代えてトラッキングアクチ
ュエータ制御部50、リニアモータ制御部60が設けら
れている。
FIG. 1 shows the conventional example shown in FIG.
A tracking actuator controller 50 and a linear motor controller 60 are provided in place of the drive circuits 9 and 10, the tracking actuator 1 and the linear motor 2 in FIG.

【0030】また、図2(a)は図1中のトラッキングア
クチュエータ制御部50、図2(b)は図1中のリニアモ
ータ制御部60の内部を表したものである。
2A shows the inside of the tracking actuator control unit 50 in FIG. 1, and FIG. 2B shows the inside of the linear motor control unit 60 in FIG.

【0031】図2(a)および図2(b)中、トラッキングア
クチュエータ1およびリニアモータ2の伝達特性をそれ
ぞれPA(S)およびPL(S)で表す。なお、駆動回路9、1
0は通常十分成立する仮定、即ち特に周波数特性をもた
ず、そのゲインは1であるものとする。変位センサ5
5、65はトラッキングアクチュエータ1およびリニア
モータ2の変位を検出するものであって、例えば発光ダ
イオードなどの光あるいはディスクに向かう光源からの
光の一部をアクチュエータ1およびリニアモータ2の可
動部に照射し、その反射光あるいは可動部で部分的に遮
られた光をフォトダイオードなどの光検出器により受光
することで変位を検出するようにした光学式変位検出セ
ンサなどが考えられる。
2 (a) and 2 (b), the transfer characteristics of the tracking actuator 1 and the linear motor 2 are represented by P A (S) and P L (S) , respectively. The drive circuits 9 and 1
It is assumed that 0 is usually sufficiently satisfied, that is, it has no frequency characteristic and its gain is 1. Displacement sensor 5
Reference numerals 5 and 65 detect displacements of the tracking actuator 1 and the linear motor 2, and irradiate the movable parts of the actuator 1 and the linear motor 2 with, for example, light such as a light emitting diode or a part of light from a light source toward the disk. However, an optical displacement detection sensor or the like in which the reflected light or the light partially blocked by the movable portion is received by a photodetector such as a photodiode to detect the displacement can be considered.

【0032】理想モデル51、61はトラッキングアク
チュエータ、およびリニアモータの特性を模擬したもの
であり、その伝達特性をそれぞれPmA(S)およびPmL(S)
で表す。なお、あとでアクチュエータ1及びリニアモー
タ2の変位センサ55、65で検出した出力と、理想モ
デル51、61の出力とを比較するために、PmA(s)
mL(s)は変位センサのゲインを含むものとする。状態
フィードバック要素53、63は系の誤差の抑圧特性や
安定性を決定する要素であり、その伝達特性をHA(S)
よびHL(S)で表す。外乱D1、D2はトラッキングアクチ
ュエータおよびリニアモータに加わる外乱を表す。
The ideal models 51 and 61 simulate the characteristics of the tracking actuator and the linear motor, and their transfer characteristics are P mA (S) and P mL (S), respectively.
It is represented by. In order to compare the outputs detected by the displacement sensors 55 and 65 of the actuator 1 and the linear motor 2 with the outputs of the ideal models 51 and 61 later, P mA (s) ,
P mL (s) includes the displacement sensor gain. The state feedback elements 53 and 63 are elements that determine the error suppression characteristics and stability of the system, and their transfer characteristics are represented by H A (S) and H L (S) . Disturbances D 1 and D 2 represent disturbances applied to the tracking actuator and the linear motor.

【0033】本実施例1の動作を図1および図2(a)に
基づいて要約すると以下の通りである。
The operation of the first embodiment will be summarized below with reference to FIGS. 1 and 2 (a).

【0034】「実物のアクチュエータ」、即ちトラッキ
ングアクチュエータ1と「アクチュエータの理想モデ
ル」51の両者に、図1の位相補償回路7から同一の入
力Xが加わる。これに対して「実物のアクチュエータ」
即ちトラッキングアクチュエータ1の出力を変位センサ
55で検出した出力と「理想モデル」51の出力をその
両者の出力を比較手段52で比較し、比較手段52の出
力を状態フィードバック要素53及び駆動回路9を通し
て「実物のアクチュエータ」即ちトラッキングアクチュ
エータ1に加えることで、その出力が「理想モデル」5
1の出力に一致するように駆動する。
The same input X is applied from the phase compensation circuit 7 of FIG. 1 to both the "actual actuator", that is, the tracking actuator 1 and the "ideal model of the actuator" 51. On the other hand, "actual actuator"
That is, the output of the tracking actuator 1 detected by the displacement sensor 55 and the output of the “ideal model” 51 are compared by the comparison means 52, and the output of the comparison means 52 is passed through the state feedback element 53 and the drive circuit 9. By adding it to the "actual actuator", that is, the tracking actuator 1, its output is the "ideal model".
Drive so as to match the output of 1.

【0035】従って、実物の駆動手段(トラッキングア
クチュエータ)の共振周波数やダンピング数などに生産
時のばらつきの様な特性変動が有ったとしても、これは
「実物」と「理想モデル」との誤差と見なしてフィード
バックされるので、実物のトラッキングアクチュエータ
の特性は「理想モデル」の特性と一致するように制御さ
れる。また仮にトラッキングアクチュエータに外部から
の振動等の外乱D1が加わった場合にも、この外乱によ
るトラッキングアクチュエータの動きはやはり「理想モ
デル」には存在しない誤差と見なされて抑圧される。こ
のため見かけ上、外乱の影響や特性の変動が少なく、理
想モデルとほぼ同一の特性を有するトラッキングアクチ
ュエータが得られることになる。また、同様にして図2
(b)のブロック図に基づいて、理想モデルとほぼ同一の
特性を持つリニアモータを得ることができる。
Therefore, even if there is a characteristic variation such as a variation in the resonance frequency or the damping number of the actual driving means (tracking actuator) during production, this is an error between the "real" and the "ideal model". The characteristics of the actual tracking actuator are controlled so as to match the characteristics of the “ideal model”. Even if a disturbance D 1 such as an external vibration is applied to the tracking actuator, the movement of the tracking actuator due to this disturbance is regarded as an error that does not exist in the “ideal model” and is suppressed. For this reason, it is possible to obtain a tracking actuator that has virtually the same characteristics as the ideal model with less influence of disturbance and fluctuation in characteristics. Similarly, FIG.
Based on the block diagram of (b), a linear motor having almost the same characteristics as the ideal model can be obtained.

【0036】この理想モデルとほぼ同一の特性を有する
トラッキングアクチュエータおよびリニアモータを用い
て、並列サーボ系を構成したものが図1に示したトラッ
キング制御装置である。
The tracking controller shown in FIG. 1 has a parallel servo system using a tracking actuator and a linear motor having substantially the same characteristics as the ideal model.

【0037】続いて上記の様な特性を持つトラッキング
アクチュエータおよびリニアモータが図2(a)、図2(b)
のトラッキングアクチュエータ制御部およびリニアモー
タ制御部において得られることを、数式などに基づき更
に説明する。なお、変位センサ55、65のゲインは既
に述べたようにPmA(s)、PmL(s)に含めて考えるので以
下の数式には現れてこない。
Subsequently, the tracking actuator and the linear motor having the above characteristics are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
What is obtained in the tracking actuator control unit and the linear motor control unit of 1 will be further described based on mathematical expressions and the like. Since the gains of the displacement sensors 55 and 65 are considered to be included in P mA (s) and P mL (s) as already described, they do not appear in the following formula.

【0038】図2(a)において、その入力Xから出力Y1
まで、及び外乱D1から出力Y1までの伝達関数は次式で
示される。
In FIG. 2A, the input X to the output Y 1
And the transfer function from the disturbance D 1 to the output Y 1 is given by the following equation.

【0039】 (Y1/X)=PmA(S)/{1+δ・(1−PmA(S)・HA(S))} ・・・(5) (Y1/D1)=PmA(S)・(1−PmA(S)・HA(S)) /{1+δ・(1−PmA(S)・HA(S))} ・・・(6) なおδAは理想モデルと実物(トラッキングアクチュエ
ータ)との誤差を表すもので、次の式で示される。
(Y 1 / X) = P mA (S) / {1 + δ · (1-P mA (S) · HA (S) )} (5) (Y 1 / D 1 ) = P mA (S)・ (1-P mA (S)HA (S) ) / {1 + δ ・ (1-P mA (S)HA (S) )} (6) Note that δ A is It represents the error between the ideal model and the actual product (tracking actuator), and is expressed by the following equation.

【0040】 δA={PmA(S)−PA(S)}/PA(S) ・・・(7) (5)(6)式において誤差δAの係数項、言い換えれ
ば誤差δAを抑圧する項は(1−PmA(S)・HA(S))であ
り、これが小さいほど誤差や外乱の影響は小さくなる。
この項が十分小さく、|δA・{1−PmA(S)・HA(S)}|
<<1と見なせる場合には、(5)式は (Y1/X)≒PmA(S) ・・・(5’) となり、理想モデルとほぼ同一の伝達特性が得られるこ
とが判る。
Δ A = {P mA (S) −P A (S) } / P A (S) (7) In the equations (5) and (6), the coefficient term of the error δ A , in other words, the error δ The term that suppresses A is (1−P mA (S) · HA (S) ), and the smaller this is, the smaller the influence of the error or the disturbance.
This term is sufficiently small that | δ A · {1-P mA (S) · H A (S) } |
When << 1 can be regarded, the equation (5) becomes (Y 1 / X) ≈P mA (S) (5 ′), and it can be seen that almost the same transfer characteristics as the ideal model can be obtained.

【0041】またこのとき(6)式は (Y1/D1)≒PmA(S)・{1−PmA(S)・HA(S)} ・・・(6’) となるので、|(1−PmA(S)・HA(S))|に従って外
乱によるトラッキングアクチュエータの挙動は抑圧され
る。
At this time, the equation (6) becomes (Y 1 / D 1 ) ≈P mA (S) · {1-P mA (S) · HA (S) } (6 ′). , | (1-P mA (S) · HA (S) ) |, the behavior of the tracking actuator due to disturbance is suppressed.

【0042】特にHA(S)がPmA(S)の逆特性とほぼ等し
いと見なせる周波数に於いては、|{1−PmA(S)・H
A(S)}|はほぼ0となり、外乱や誤差の影響はほぼ完全
に抑圧出来る。
In particular, at a frequency where H A (S) can be regarded as almost equal to the inverse characteristic of P mA (S) , | {1-P mA (S) · H
A (S) } | becomes almost 0, and the influence of disturbance and error can be suppressed almost completely.

【0043】全く同様に以上の説明でY1をY2、D1
2、PmA(S)をPmL(S)、PA(S)をPL(S)、そしてH
A(S)をHL(S)に、δA(S)をδL(S)に置き換えることで、
図2(b)に示されるリニアモータ系の挙動も説明できる
ので、リニアモータ系についての説明は省略する。
In exactly the same manner as above, Y 1 is Y 2 , D 1 is D 2 , P mA (S) is P mL (S) , P A (S) is P L (S) , and H.
By replacing A (S) with H L (S) and δ A (S) with δ L (S) ,
Since the behavior of the linear motor system shown in FIG. 2 (b) can also be described, the description of the linear motor system is omitted.

【0044】続いてPmA(S)、HA(S)およびPmL(S)、H
L(S)に具体的な伝達関数を設定した場合の、これら各式
の伝達関数のグラフを導出する。
Subsequently, P mA (S) , H A (S) and P mL (S) , H
A graph of the transfer function of each of these expressions when a specific transfer function is set in L (S) is derived.

【0045】まず、PmA(S)、HA(S)を図3(a)(b)に示
す様な特性とした場合、その伝達関数はそれぞれ次の
(8)式及び(9)式の様になる。ただしsはラプラス
演算子であり、s=2πfとして表される。
First, when P mA (S) and H A (S) have characteristics as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), their transfer functions are expressed by the following equations (8) and (9), respectively. It becomes like. However, s is a Laplace operator and is represented as s = 2πf.

【0046】 PmA(S)=K0・ω0 2/(s2+2ζ0・ω0・s+ω0 2) ・・・(8) (但しω0=2πf0) HA(S)=(1/K0)・{1+(s/ω0)}/{1+(s/ω1)} ・・・(9) (ただしω1=2πf1、ω1>>ω0) 但し、一般にサーボ系ではトラッキングアクチュエータ
(駆動手段)に共振ピークがあることは好まれないの
で、ここではダンピング数ζ0=1として考え、図2(b)
もこれに従って記している。
P mA (S) = K 0 · ω 0 2 / (s 2 + 2ζ 0 · ω 0 · s + ω 0 2 ) (8) (where ω 0 = 2πf 0 ) H A (S) = ( 1 / K 0 ) · {1+ (s / ω 0 )} / {1+ (s / ω 1 )} (9) (where ω 1 = 2πf 1 , ω 1 >> ω 0 ) However, generally servo Since it is not preferable that the tracking actuator (driving means) has a resonance peak in the system, the damping number ζ 0 = 1 is assumed in FIG. 2 (b).
Also follows this.

【0047】また、PmA(S)はバネ・マス系のアクチュ
エータの特性の理想モデルであるので、図3(a)あるい
は(8)式より明らかにf0以下の周波数でフラットな
ゲイン特性を有する。この図3(b)あるいは(9)式に
示したフィードバック手段HA(S)の伝達特性は1次の進
み遅れ特性であって、PmA(S)の逆特性に一致しない
が、f0以下の周波数ではPmA(S)と同じくフラットなゲ
イン特性を有し、かつこの周波数の範囲ではPmA(S)
A(S)≒1であるので、外乱や誤差の影響はほぼ完全に
抑圧出来る。
Further, since P mA (S) is an ideal model of the characteristics of a spring-mass actuator, a flat gain characteristic is clearly obtained at a frequency of f 0 or less from the equation (a) or (8) of FIG. Have. The transfer characteristic of the feedback means H A (S) shown in FIG. 3 (b) or (9) is a first-order advance / delay characteristic, which does not match the inverse characteristic of P mA (S) , but f 0 At the following frequencies, it has the same flat gain characteristics as P mA (S) , and at this frequency range, P mA (S)
Since H A (S) ≈1, the influence of disturbances and errors can be suppressed almost completely.

【0048】上記のようなモデルを用いた際、誤差δA
の抑圧項である{1−PmA(S)・HA(S)}をRA(S)で表す
と、s<<ω1の周波数ではRA(S)は次の(10)式で
近似出来る。
When the above model is used, the error δ A
A suppression section when {1-P mA (S) · H A (S)} are expressed as R A (S), the frequency of s << ω 1 R A (S ) is the following formula (10) Can be approximated by

【0049】 RA(S)={1−PmA(S)・HA(S)} ・・・(10) ≒s/(s+ω0) ・・・(10') これはω0即ちf0を折点とする1次のハイパスフィルタ
形式であり、そのゲインカーブは図4となる。(10)
式あるいは図4によれば、ω<ω0,即ちf<f0の周波
数領域においては、 |RA(S)|=|{1−PmA(S)・HA(S)}|<1 となり、実物と理想モデルとの誤差δはこれに従い抑圧
されることになる。
[0049] R A (S) = {1 -P mA (S) · H A (S)} ··· (10) ≒ s / (s + ω 0) ··· (10 ') which omega 0 i.e. f This is a first-order high-pass filter format with 0 as a break point, and its gain curve is as shown in FIG. (10)
According to the equation or FIG. 4, in the frequency region of ω <ω 0 , that is, f <f 0 , | RA (S) | = | {1-P mA (S) · HA (S) } | < Therefore, the error δ between the real model and the ideal model is suppressed accordingly.

【0050】次に振動等の外乱に対する耐性の向上につ
いて説明する。
Next, the improvement of resistance to disturbance such as vibration will be described.

【0051】外乱D1からトラッキングアクチュエータ
(駆動手段)の出力変位Y1までの伝達関数は既に
(6)式で示したが、トラッキングアクチュエータとそ
のモデルの伝達特性との誤差をδAとすると、外乱力D1
からトラッキングアクチュエータ可動部の変位Y1への
伝達特性(6)式は次の(11)式となる。
The transfer function from the disturbance D 1 to the output displacement Y 1 of the tracking actuator (driving means) has already been shown by the equation (6). If the error between the tracking actuator and the transfer characteristic of the model is δ A , Disturbance D 1
To the displacement Y 1 of the movable portion of the tracking actuator, the equation (6) becomes the following equation (11).

【0052】 (Y1/D1)=PmA(S)・{RA(S)/(1+δA(S)・RA(S))} ・・・(11) このときδA(S)が極端に大きく|RA(S)・δA(S)|≧1
となる場合を除き(11)式は (Y1/D1)≒PmA(S)・RA(S) ・・・(11’) となって外乱D1は先のRA(S)に従って抑圧されること
になる。
(Y 1 / D 1 ) = P mA (S) · { RA (S) / (1 + δ A (S) · RA (S) )} (11) At this time, δ A (S ) Is extremely large | R A (S)・ δ A (S) | ≧ 1
Except in the case of, the equation (11) becomes (Y 1 / D 1 ) ≈P mA (S) · RA (S) ... (11 ′) and the disturbance D 1 is the RA (S) Will be suppressed accordingly.

【0053】一方本発明によらない場合では、先の図2
(a)において状態フィードバック要素53を除去して考
えれば明らかに次の(12)式となる。
On the other hand, in the case not according to the present invention, the above-mentioned FIG.
If the state feedback element 53 is removed in (a), the following equation (12) is obtained.

【0054】 (Y1/D1)=PA(S) ・・・(12) (12)式は実物のトラッキングアクチュエータの伝達
特性そのものであり何等誤差の抑圧項はかかっていな
い。したがってこれら(11’)(12)式を比較すれ
ば、PmA(S)がPA(S)より極端に大きく設定されていな
い限り外乱の影響も本発明の適用により(10')式あ
るいは図4に示したRA(S)に従って低減されることが判
る。
(Y 1 / D 1 ) = P A (S) (12) Equation (12) is the transfer characteristic itself of the actual tracking actuator, and no error suppression term is applied. Therefore, by comparing these equations (11 ′) and (12), the effect of the disturbance can be obtained by applying the present invention to the equation (10 ′) as long as P mA (S) is not set to be extremely larger than P A (S). It can be seen that it is reduced according to R A (S) shown in FIG.

【0055】次に、リニアモータについてPmL(S)、H
L(S)を図5(a)(b)に示すような特性とした場合、その伝
達関数はそれぞれ次の(13)式および(14)式のよ
うになる。
Next, regarding the linear motor, P mL (S) , H
When L (S) has the characteristics shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the transfer functions thereof are expressed by the following equations (13) and (14), respectively.

【0056】 PmL(S)=KL・ωL 2/(s2+2ζL・ωL・s+ωL 2) ・・・(13) (但しωL=2πfL) HL(S)=(1/KL)・{1+(s/ωL)}/{1+(s/ω1)} ・・・(14) (但しω1=2πf1、ω1>>ωL) ここで先に述べたトラッキングアクチュエータの場合と
同様の理由によりf以下の周波数において、P
mL(S)・HL(S)=1となるようPmL(S)、HL(S)
設定している。
P mL (S) = K L · ω L 2 / (s 2 + 2ζ L · ω L · s + ω L 2 ) (13) (where ω L = 2πf L ) H L (S) = ( 1 / K L ) · {1+ (s / ω L )} / {1+ (s / ω 1 )} (14) (where ω 1 = 2πf 1 , ω 1 >> ω L ) where For the same reason as in the case of the tracking actuator described above, at a frequency below f L , P
P mL (S) and HL (S) are set so that mL (S) · HL (S) = 1.

【0057】また先述のトラッキングアクチュエータの
場合と同様にζL=1として考え、図5(a)もこれに従っ
て記している。また、上記のようなリニアモータ系のモ
デルを用いた際の、理想モデルと実物(リニアモータ)
の誤差は次式で示される δL={PmL(S)−PL(S)}/PL(S) ・・・(15) リニアモータ系のモデルを上記のように設定すると、ト
ラッキングアクチュエータのモデルと同様の特性をも
つ。δLを抑圧する項である(1−Pm(S)・H(S))をR
L(S)で表すと、s<<ω1の周波数ではRL(S)は次の
(16)式で近似できる。
Similar to the case of the above-mentioned tracking actuator, ζ L = 1 is considered, and FIG. 5A is also written accordingly. In addition, when using the above linear motor system model, the ideal model and the actual product (linear motor)
The error of is expressed by the following equation δ L = {P mL (S) −PL (S) } / PL (S) (15) If the model of the linear motor system is set as above, It has the same characteristics as the actuator model. The term (1-P m (S) · H (S) ) that suppresses δ L is R
Expressed as L (S) , R L (S) can be approximated by the following equation (16) at a frequency of s << ω 1 .

【0058】 RL(S)≒s/(s+ωL) ・・・(16) そのゲインカーブは図6に示すようになることより、ω
<ωL即ちf<fLの周波数領域において、実物と理想モ
デルとの誤差δLは抑圧されることになる。従ってリニ
アモータ本来の特性が先に図22で示したような全周波
数帯域で−40dB/decのゲイン勾配を有する慣性
質量系のものであったとしてもこれと図5(a)のPmL(S)
との特性の差は誤差δLと見なされて抑圧されるので結
果的にリニアモータの特性はPmL(S)と一致するように
駆動される。
RL (S) ≈s / (s + ω L ) ... (16) Since the gain curve is as shown in FIG.
In the frequency range of <ω L, that is, f <f L , the error δ L between the real model and the ideal model is suppressed. Therefore, even if the original characteristic of the linear motor is that of an inertial mass system having a gain gradient of −40 dB / dec in the entire frequency band as shown in FIG. 22, this and P mL (in FIG. 5A) S)
The difference between the characteristics of the linear motor and the characteristic of the linear motor is suppressed as an error δ L, and as a result, the characteristics of the linear motor are driven so as to match P mL (S) .

【0059】振動等の外乱に対する耐性の向上について
も、トラッキングアクチュエータの場合と同様、RL(S)
に従って外乱の影響は低減される。
As for the improvement of resistance to disturbance such as vibration, R L (S)
The influence of disturbance is reduced accordingly.

【0060】トラッキングアクチュエータおよびリニア
モータはそれぞれ理想モデルの出力に一致するのでこれ
らの感度の変動によるゲインの変動はない。特にトラッ
キングアクチュエータに共振ピークが生じたり、共振周
波数が変動したりすることもない。そのため、トラッキ
ングアクチュエータ系に速度帰還等の複雑な調整を施す
ことなく並列サーボ系を安定に保つことができるほか、
トラッキングアクチュエータ系の低域ゲインの変動も生
じず、従来例に見られるようなトラッキングアクチュエ
ータ系のゲイン分担の増大を原因とするオフセットの発
生を防ぐことが可能である。また振動等の外乱の影響も
A(S)あるいはRL(S)に従って抑圧されるので、外乱に
対する剛性の高いサーボ系を構成することが可能であ
る。
Since the tracking actuator and the linear motor respectively match the outputs of the ideal model, there is no gain fluctuation due to fluctuations in these sensitivities. In particular, the resonance peak does not occur in the tracking actuator and the resonance frequency does not change. Therefore, the parallel servo system can be kept stable without making complicated adjustments such as velocity feedback to the tracking actuator system.
The low-frequency gain of the tracking actuator system does not fluctuate, and it is possible to prevent the occurrence of offset caused by the increase in the gain sharing of the tracking actuator system as seen in the conventional example. Further, the influence of disturbance such as vibration is suppressed according to RA (S) or RL (S), so that it is possible to construct a servo system having high rigidity against disturbance.

【0061】続いて、状態フィードバック要素53、6
3の特性HA(S)およびHL(S)を別のもの例えば、トラッ
キングアクチュエータに対して図7(b)、リニアモータ
に対して図9(b)に示すような特性に設定した場合の誤
差項δA、δLあるいは外乱D1、D2の抑圧について続け
て説明する。なお比較のため、図7(a)及び図9(a)に示
したトラッキングアクチュエータ及びリニアモータのモ
デルの伝達特性PmA(S)、PmL(S)は先の(8)式または
図3(a)及び(13)式または図5(a)とそれぞれ同一と
している。HA(S)、HL(S)は先述の理由により、低周波
領域においてそれぞれPmA(S)・HA(S)=1およびP
mL(S)・HL(S)=1となるように設定する。
Subsequently, the state feedback elements 53, 6
When the characteristics H A (S) and HL (S) of 3 are set differently, for example, the characteristics shown in FIG. 7 (b) for the tracking actuator and the characteristics shown in FIG. 9 (b) for the linear motor. Suppression of the error terms δ A and δ L or the disturbances D 1 and D 2 will be continuously described. For comparison, the transfer characteristics P mA (S) and P mL (S) of the models of the tracking actuator and the linear motor shown in FIGS. 7 (a) and 9 (a) are expressed by the above equation (8) or FIG. It is the same as the equations (a) and (13) or FIG. 5 (a). H A (S) and H L (S) are P mA (S) · H A (S) = 1 and P respectively in the low frequency region due to the reason described above.
Set so that mL (S) · HL (S) = 1.

【0062】図7(b)に示したHA(S)の伝達関数は次の
(17)式で表される。
The transfer function of H A (S) shown in FIG. 7B is expressed by the following equation (17).

【0063】 HA(S)=(1/K0)・{1+(s/ω0)}2/{1+(s/ω1)}2 (但しω1=2πf1、 ω0<<ω1) ・・・(17) この図7(b)あるいは(17)式で示されるHA(S)はf1
までの周波数範囲でPmA(S)の逆特性とほぼ一致してお
り、この周波数範囲では|{1−PmA(S)・HA(S)}|
≒0となる。このためHA(S)を先の1次の進み遅れ特性
のものとした場合よりも外乱や誤差の影響はより広い周
波数範囲で抑圧される。
H A (S) = (1 / K 0 ) · {1+ (s / ω 0 )} 2 / {1+ (s / ω 1 )} 2 (where ω 1 = 2πf 1 , ω 0 << ω 1 ) (17) H A (S) shown in the FIG. 7 (b) or (17) equation is f 1
Is almost the same as the inverse characteristic of P mA (S) in the frequency range up to, and in this frequency range | {1-P mA (S)HA (S) } |
≈0. Therefore, the influence of disturbance or error is suppressed in a wider frequency range than in the case where H A (S) has the first-order advance / delay characteristic.

【0064】この時、誤差項δA等の係数項であるR
A(S)={1−PmA(S)・HA(S)}は(18)式となる。
At this time, R which is a coefficient term such as the error term δ A
A (S) = {1-P mA (S) · HA (S) } is given by the equation (18).

【0065】 RA(S)=(s2+2・ω1・s)/(s2+2・ω1・s+ω1 2) ・・・(18) またそのゲインカーブは図8に示されるような、(f1
/2)を折点とするハイパスフィルタ型式に近似され、
(f1/2)以下の周波数領域においては、 |RA(S)|=|{1−PmA(S)・HA(S)}|<1 となり、実物と理想モデルとの誤差δA及び外乱D1の影
響は抑圧されることになる。
[0065] such as R A (S) = (s 2 +2 · ω 1 · s) / (s 2 +2 · ω 1 · s + ω 1 2) ··· (18) and whose gain curve is shown in FIG. 8 , (F 1
/ 2) is approximated to a high-pass filter type whose break point is
In (f 1/2) or less in the frequency domain, | R A (S) | = | {1-P mA (S) · H A (S)} | <1 , and the error between the actual and the ideal model δ The effects of A and the disturbance D 1 will be suppressed.

【0066】フィードバック要素53の伝達関数HA(S)
を先の(9)式及び図3(b)で示した1次の進み遅れ特
性のものとした場合、|RA(S)|<1となるのはf0
下の周波数に限られていた。しかしHA(S)を(17)式
及び図7(b)で示す2次の進み遅れ特性のものとして、
1>2f0と設定しておけば、この|RA(S)|<1とな
る周波数は(f1/2)まで拡大され、誤差や外乱に対
する抑圧効果がより高くなる。
Transfer function H A (S) of feedback element 53
When the equation (9) and the first-order advance-delay characteristics shown in FIG. 3 (b) are used, | RA (S) | <1 is limited to frequencies below f 0. It was However, if H A (S) has the second-order lead-lag characteristic shown in equation (17) and FIG. 7 (b),
by setting the f 1> 2f 0, the | R A (S) | < 1 and becomes frequency is expanded to (f 1/2), the suppression effect on the error or disturbance becomes higher.

【0067】次に、同様にしてリニアモータ系の状態フ
ィードバック要素63に図9(b)で示される2次の進み
遅れ特性の伝達特性HL(S)を有するものを用いた場合に
ついて説明する。なお先述したように比較のため、リニ
アモータのモデルの伝達特性PmL(S)は先の(13)式
と同一としている。
Next, the case where the state feedback element 63 of the linear motor system having the transfer characteristic HL (S) of the secondary advance / delay characteristic shown in FIG. 9B is used in the same manner will be described. . For comparison, as described above, the transfer characteristic P mL (S) of the linear motor model is the same as the above equation (13).

【0068】図9(b)に示したHL(S)の伝達関数は次の
(19)式で示される。
The transfer function of HL (S) shown in FIG. 9B is expressed by the following equation (19).

【0069】 HL(S)=(1/K0)・{1+(s/ωL)}2/{1+(s/ω1)}2 (但しω1=2πf1、 ωL<<ω1) ・・・(19) この時も、トラッキングアクチュエータと同様にして、
誤差項δL等の係数項であるRL(S)={1−PmL(S)・H
L(S)}は(20)式のようになる。
H L (S) = (1 / K 0 ) · {1+ (s / ω L )} 2 / {1+ (s / ω 1 )} 2 (where ω 1 = 2πf 1 , ω L << ω 1 ) (19) Also at this time, like the tracking actuator,
R L (S) = {1-P mL (S) · H which is a coefficient term such as the error term δ L
L (S) } is given by equation (20).

【0070】 RL(S)=(s2+2・ω1・s)/(s2+2・ω1・s+ω1 2) ・・(20) またそのゲインカーブは図10に示されるような、(f
1/2)を折点とするハイパスフィルタ型式に近似さ
れ、(f1/2)以下の周波数領域においては、 |RL(S)|=|{1−PmL(S)・HL(S)}|<1 となり、実物と理想モデルとの誤差δLおよび外乱D2
影響は抑圧されることになる。
R L (S) = (s 2 + 2 · ω 1 · s) / (s 2 + 2 · ω 1 · s + ω 1 2 ) ··· (20) Further, the gain curve is as shown in FIG. (F
It is approximated 1/2) to the high-pass filter type of the break point, (in f 1/2) or less in the frequency domain, | R L (S) | = | {1-P mL (S) · H L ( S) } | <1 and the effects of the error δ L between the real model and the ideal model and the disturbance D 2 are suppressed.

【0071】これらにより、実物と理想モデルの誤差δ
A、δLおよび外乱D1、D2の影響は、(f1/2)以下
の周波数で抑圧され、トラッキングアクチュエータの共
振周波数やダンピング数(共振ピーク)の変動が吸収さ
れる他、更にfX<(f1/2)と設定しておくと、リニ
アモータ系とトラッキングアクチュエータ系のゲインが
等しくなる周波数fXは常に一定にすることができ、両
者のゲイン分担の固定化が図られるほか、fXの変動に
よる並列サーボ系の不安定化の回避が可能である。
From these, the error δ between the real model and the ideal model
A, effect of [delta] L and the disturbance D 1, D 2 are, (f 1/2) is suppressed at frequencies below, except that the variation of the resonance frequency and damping speed of the tracking actuator (resonance peak) is absorbed, further f X <If you set the (f 1/2), the frequency f X the gain of the linear motor system and a tracking actuator system equals can always be made constant, in addition to immobilization of both gain sharing can be achieved , F X can be prevented from destabilizing the parallel servo system.

【0072】(実施例2)続いて本発明にかかるトラッ
キング制御装置の第2の実施例を説明する。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the tracking control device according to the present invention will be described.

【0073】この第2の実施例は図11、図12に示す
ようにトラッキングアクチュエータ制御部50およびリ
ニアモータ制御部60において、状態フィードバック要
素53、63の出力を駆動回路9、10を通じて駆動手
段1、2(トラッキングアクチュエータ、リニアモー
タ)にフィードバックする第2の経路を新たに設け、こ
の第2の経路中にゲインβA、βLを有するフィードバッ
クゲイン要素54,64を設けたものであり、先の第1
の実施例に於けるトラッキングアクチュエータ制御部5
0、リニアモータ制御部60よりも更に誤差や外乱に対
する抑圧性能が向上する。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, in the tracking actuator control unit 50 and the linear motor control unit 60, the outputs of the state feedback elements 53 and 63 are output to the drive means 1 through the drive circuits 9 and 10. 2 (tracking actuator, linear motor) is newly provided with a second path for feedback, and feedback gain elements 54 and 64 having gains β A and β L are provided in the second path. First of
Tracking actuator control unit 5 in the embodiment
0, the performance of suppressing errors and disturbances is further improved as compared with the linear motor control unit 60.

【0074】図11のトラッキングアクチュエータ制御
部50において、外部からの入力X、及び外乱D1から
トラッキングアクチュエータ1の出力Y1までの伝達関
数はそれぞれ(21)及び(22)式で表される。
In the tracking actuator control section 50 of FIG. 11, the transfer function from the input X from the outside and the disturbance D 1 to the output Y 1 of the tracking actuator 1 is expressed by equations (21) and (22), respectively.

【0075】 (Y1/X)=PmA(S)/[1+δA・{(1−PmA(S)・HA(S))/ (1+βA・PmA(S)・HA(S))}] ・・・(21) (Y1/D1)=PmA(S)/[1+δA・{(1−PmA(S)・HA(S))/ (1+βA・PmA(S)・HA(S))}] ×[(1−PmA(S)・HA(S))/(1+βA・PmA(S)・HA(S))] ・・・(22) ただし、δAは既に(7)式で示した、実物のトラッキ
ングアクチュエータと理想モデルとの誤差を表す項であ
る。
(Y 1 / X) = P mA (S) / [1 + δ A · {(1-P mA (S) · HA (S) ) / (1 + β A · P mA (S) · HA ( S) )}] (21) (Y 1 / D 1 ) = P mA (S) / [1 + δ A・ {(1-P mA (S)HA (S) ) / (1 + β A・P mA (S) · HA (S) )}] × [(1-P mA (S) · HA (S) ) / (1 + β A · P mA (S) · HA (S) )] ... (22) However, [delta] a is shown already (7) is a term representing the error between the real tracking actuator and the ideal model.

【0076】この(21)(22)式に於ける誤差δA
の係数項を第1の実施例と同様RA(S)として表せば次の
(23)式となる、 RA(S)={(1−PmA(S)・HA(S))/(1+βA・PmA(S)・HA(S))} ・・・(23) |RA(S)|<1であれば誤差δAや外乱D1が抑圧される
のも第1の実施例と同様である。また、第1の実施例の
場合と同様、リニアモータ制御部60についての挙動の
説明は上記のトラッキングアクチュエータ制御部50の
場合と全く同様であるので説明を省略する。
Error δ A in equations (21) and (22)
If the coefficient term of is expressed as R A (S) as in the first embodiment, the following formula (23) is obtained, R A (S) = {(1-P mA (S) · H A (S) ) / (1 + β A · P mA (S) · H A (S) )} (23) | R A (S) | <1 if error δ A and disturbance D 1 are suppressed This is similar to the first embodiment. Further, as in the case of the first embodiment, the description of the behavior of the linear motor control unit 60 is exactly the same as that of the tracking actuator control unit 50 described above, and therefore the description thereof is omitted.

【0077】次にPmA(S)、HA(S)およびPmL(S)、H
L(S)に具体的な伝達関数を、先の第1の実施例に於ける
ものと同一に設定し、そのときの特性を求めて比較す
る。
Next, P mA (S) , H A (S) and P mL (S) , H
A specific transfer function for L (S) is set to be the same as that in the first embodiment, and the characteristics at that time are obtained and compared.

【0078】まずトラッキングアクチュエータ系につい
て、PmA(S)は(8)式のものとして、HA(s)には
(9)式及び図3(b)で示した1次の進み遅れ特性の伝
達関数を与えた場合、RA(S)は(24)式で、またその
ゲインカーブは図13で表されるものとなる。
First, regarding the tracking actuator system, P mA (S) is of the formula (8), and H A (s) is of the formula (9) and the first-order advance / delay characteristics shown in FIG. 3 (b). When a transfer function is given, RA (S) is given by the equation (24), and its gain curve is as shown in FIG.

【0079】 RA(S)=βA・ω0/(s+βA・ω0) ・・・(24) この時のRA(S)は(βA・f0)を折点とする1次のハイ
パスフィルタ型式をしており、(βA・f0)以下の周波
数においては|RA(S)|<1であるからこの周波数領域
では誤差や外乱が抑圧される。
R A (S) = β A · ω 0 / (s + β A · ω 0 ) ... (24) R A (S) at this time has (β A · f 0 ) as a break point 1 The following high-pass filter type is used. Since | RA (S) | <1 at frequencies below (β A · f 0 ), errors and disturbances are suppressed in this frequency range.

【0080】リニアモータ系についても同様に、P
mL(S)は(13)式のものとして、HL(S)には(14)
式および図5(b)で示した1次の進み遅れ特性の伝達関
数を与えた場合、実物(リニアモータ)と理想モデルと
の誤差項δLの抑圧項RL(S)は(25)式で、またその
ゲインカーブは図14で表されるものとなる。
Similarly for the linear motor system, P
mL (S) is of the formula (13), and HL (S) is (14)
When the transfer function of the first-order lead-lag characteristic shown in FIG. 5B is given, the suppression term R L (S) of the error term δ L between the real (linear motor) and the ideal model is (25) The expression and its gain curve are as shown in FIG.

【0081】 RL(S)=βL・ωL/(S+βL・ωL) ・・・(25) この時のRL(S)は(βL・fL)を折点とする1次のハイ
パスフィルタ型式であり、(βL・fL)以下の周波数に
おいては |RL(S)|<1であるからこの周波数領域で
は誤差や外乱が抑圧される。
[0081] R L (S) = β L · ω L / (S + β L · ω L) ··· (25) at this time R L (S) is 1 to the break point of the (β L · f L) This is the following high-pass filter type, and | RL (S) | <1 at frequencies below (β L · f L ), so errors and disturbances are suppressed in this frequency range.

【0082】上記のようなモデルを用いたトラッキング
アクチュエータとリニアモータを、並列サーボ系に適用
した場合について説明する。
A case where the tracking actuator and the linear motor using the above model are applied to a parallel servo system will be described.

【0083】実施例1の場合と同様、トラッキングアク
チュエータ系およびリニアモータ系は理想モデルと同一
の特性を示すため、複雑な調整を施すことなしに並列サ
ーボ系を安定化することが可能であり、トラッキングア
クチュエータの共振点の変動、およびトラッキングアク
チュエータ系、リニアモータ系の両者のゲインの変動も
抑圧できるため、常に、一定のゲイン分担でトラッキン
グアクチュエータ系とリニアモータ系を駆動することが
できる。また、fX<(βA・f0)、(βL・fL)と設
定しておけば、リニアモータ系とトラッキングアクチュ
エータ系のゲインが等しくなる周波数fX、トラッキン
グアクチュエータ系のカットオフ周波数fCを一定にで
き、装置個々のサーボ追従性能の変動を吸収できる。
As in the case of the first embodiment, the tracking actuator system and the linear motor system exhibit the same characteristics as the ideal model, so that it is possible to stabilize the parallel servo system without making complicated adjustments. Since the fluctuation of the resonance point of the tracking actuator and the fluctuation of the gains of both the tracking actuator system and the linear motor system can be suppressed, the tracking actuator system and the linear motor system can always be driven with a constant gain sharing. If f X <(β A · f 0 ) and (β L · f L ) are set, the frequency f X at which the gains of the linear motor system and the tracking actuator system become equal, and the cutoff frequency of the tracking actuator system It is possible to keep f C constant, and it is possible to absorb variations in the servo tracking performance of each device.

【0084】フィードバック要素53、63の伝達関数
A(s)、HL(S)に同じ1次の進み遅れ特性のものを用い
た場合、先の第1の実施例では誤差や外乱の抑圧はトラ
ッキングアクチュエータ系はf0、リニアモータ系はfL
以下の周波数に限られていたのに比べ、この第2の実施
例では,それぞれそのβA倍およびβL倍の周波数まで抑
圧効果が得られるため、より好適である。
When the transfer functions H A (s) and H L (S) of the feedback elements 53 and 63 having the same first-order advance / delay characteristics are used, the error and the disturbance are suppressed in the first embodiment. Is f 0 for the tracking actuator system and f L for the linear motor system
In contrast to the following frequencies, the second embodiment is more preferable because it can suppress the frequencies up to β A times and β L times respectively.

【0085】次にHA(S)に(17)式あるいは図7(b)
に示す2次の進み遅れ特性の伝達関数を持たせた場合に
ついて、RA(S)を求め、誤差や外乱の抑圧特性を比較す
る。
Next, in H A (S) , equation (17) or FIG.
In the case where the transfer function of the second-order advance-delay characteristic shown in (3) is given, RA (S) is obtained and the suppression characteristics of error and disturbance are compared.

【0086】この時のRA(S)は(26)式で表され一種
のハイパスフィルタ形式となる。またそのゲインカーブ
はβによって形状が多少異なるが、例えばβA>3とし
た場合(即ち{(1+βA1/2・ω1}>2ω1である場
合)には、およそ図15で表されるようなものとなる。
R A (S) at this time is represented by the equation (26) and has a kind of high-pass filter format. Although the shape of the gain curve is slightly different depending on β, for example, when β A > 3 (that is, {(1 + β A ) 1/2 · ω 1 }> 2ω 1 ), it is approximately represented in FIG. It will be like that.

【0087】 RA(S)=(s2+2・ω1・s)/{s2+2・ω1・s+(1+βA)・ω1 2} ・・・(26) (26)式のRA(S)は{f1・(1+βA1/2}以下の
周波数において|RA(S)|<1となり、誤差や外乱の抑
圧効果が有る。
R A (S) = (s 2 + 2 · ω 1 · s) / {s 2 + 2 · ω 1 · s + (1 + β A ) · ω 1 2 } (26) R in the equation (26) A (S) becomes | RA (S) | <1 at a frequency equal to or lower than {f 1 (1 + β A ) 1/2 }, which has an effect of suppressing an error or disturbance.

【0088】次に、リニアモータ系についても(19)
式あるいは図9(b)に示す2次の進み遅れ特性の伝達関
数を持たせた場合についてもトラッキングアクチュエー
タ系と同様の結果が得られる。つまり、RL(S)は(2
7)式で表され、そのゲインカーブは図16のような一
種のハイパスフィルタ形式となる。
Next, regarding the linear motor system (19)
The same result as that of the tracking actuator system can be obtained in the case where the equation or the transfer function of the second-order lead-lag characteristic shown in FIG. 9B is provided. That is, RL (S) is (2
This is represented by the equation 7), and the gain curve has a kind of high-pass filter format as shown in FIG.

【0089】 RL(S)=(s2+2・ω1・s)/{s2+2・ω1・s+(1+βL)・ω1 2} ・・・(27) RL(S)は{f1・(1+βL1/2}以下の周波数におい
て|RL(S)|<1となるため、図12に示される系にお
いては、{f1・(1+βL1/2}以下の周波数まで誤
差や外乱の抑圧効果がある。
RL (S) = (s 2 + 2 · ω 1 s) / {s 2 + 2 · ω 1 s + (1 + β L ) · ω 1 2 } (27) RL (S) is {f 1 · (1 + β L) 1/2} in the following the frequency | R L (S) | < 1 . Therefore, in the system shown in FIG. 12, {f 1 · (1 + β L) 1/2} There is an effect of suppressing errors and disturbance up to the following frequencies.

【0090】第1の実施例において同じ2次の進み遅れ
特性のHA(S)、HL(S)を設定した場合、トラッキングア
クチュエータ系、リニアモータ系の両者とも|RA(S)
<1、|RL(S)|<1となるのはともに(f1/2)以
下の周波数であったことから、やはりこの第2の実施例
によれば誤差や外乱に対する抑圧効果がより高くなるこ
とが判る。
When H A (S) and H L (S) of the same second-order advance / delay characteristics are set in the first embodiment, both the tracking actuator system and the linear motor system have | RA (S) |
<1, | R L (S ) | < since 1 as made had the following frequency both (f 1/2), also more suppression effect for errors and disturbances according to the second embodiment It turns out to be high.

【0091】上記のようなトラッキングアクチュエータ
とリニアモータを用いた並列サーボ系においては、トラ
ッキングアクチュエータ系は{f1・(1+βA1/2
まで、リニアモータ系は{f1・(1+βL1/2}まで
誤差項δA、δL、外乱D1、D2の抑圧効果があり、特に
X<{f1・(1+βA1/2}、{f1・(1+βL
1/2}となるように設定するとリニアモータ系とトラッ
キングアクチュエータ系のゲインが等しくなる周波数f
Xは常に一定とすることができる。
In the parallel servo system using the tracking actuator and the linear motor as described above, the tracking actuator system is {f 1 (1 + β A ) 1/2 }.
Up to {f 1 · (1 + β L ) 1/2 }, the linear motor system has the effect of suppressing the error terms δ A , δ L , and the disturbances D 1 and D 2 , particularly f X <{f 1 · (1 + β A ) 1/2 }, {f 1 · (1 + β L )
If set to 1/2 }, the frequency f at which the gains of the linear motor system and tracking actuator system become equal
X can always be constant.

【0092】[0092]

【発明の効果】本発明にかかる駆動手段制御装置によれ
ば、密アクチュエータ、粗アクチュエータなどの駆動手
段に望まれる理想的な伝達特性を有するモデルを設けて
これと実物の駆動手段との出力差を求め、この出力差に
基づいて実物の駆動手段をその出力がモデルの出力と一
致するように駆動するので、理想的な伝達特性を有する
モデルとほぼ同等な特性を有する駆動手段を得ることが
出来る。このため、密アクチュエータであるトラッキン
グアクチュエータや粗アクチュエータであるリニアモー
タの共振周波数やダンピング数などの変動が吸収され、
サーボ系の低域ゲインを一定させることが出来る。また
振動などの外乱の影響も抑圧され、サーボ剛性あるいは
耐振性能の向上も可能となる。
According to the drive means control device of the present invention, a model having ideal transfer characteristics desired for the drive means such as the fine actuator and the coarse actuator is provided, and the output difference between this and the actual drive means. Based on this output difference, the actual driving means is driven so that its output matches the output of the model. Therefore, it is possible to obtain a driving means having characteristics substantially equivalent to those of the model having ideal transfer characteristics. I can. For this reason, fluctuations such as the resonance frequency and damping number of the tracking actuator that is a fine actuator and the linear motor that is a coarse actuator are absorbed,
The low range gain of the servo system can be made constant. Further, the influence of disturbance such as vibration is suppressed, and the servo rigidity or vibration resistance performance can be improved.

【0093】特にこれらのトラッキングアクチュエータ
とリニアモータを組み合わせて並列サーボ系を構成する
光ディスク装置のトラッキングサーボ系においては、ト
ラッキングアクチュエータの共振周波数の変動によって
その低域ゲインが増大し、トラッキング誤差信号のオフ
セット発生量が増加する等の不都合が防止出来、またト
ラッキングアクチュエータ系とリニアモータ系のゲイン
が等しくなる周波数を一定に保つことが可能であるので
並列サーボ系のサーボ追従性能の装置間での固体差を抑
圧できる。
Particularly in a tracking servo system of an optical disk device in which these tracking actuators and a linear motor are combined to form a parallel servo system, the low frequency gain increases due to the fluctuation of the resonance frequency of the tracking actuator, and the offset of the tracking error signal is increased. It is possible to prevent inconveniences such as increase in the generated amount, and it is possible to keep the frequency at which the gain of the tracking actuator system and the gain of the linear motor system are equal. Can be suppressed.

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

【図1】本発明にかかるトラッキング制御装置の第1の
実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a tracking control device according to the present invention.

【図2】(a)は図1のトラッキングアクチュエータ制御
部50を示す構成図である。(b)は図1のリニアモータ
制御部60を示す構成図である。
FIG. 2A is a configuration diagram showing a tracking actuator control unit 50 in FIG. (b) is a block diagram showing the linear motor control unit 60 of FIG. 1.

【図3】図2(a)のトラッキングアクチュエータ制御部
50に用いられるトラッキングアクチュエータ1の理想
モデル51及び状態フィードバック要素53のゲインカ
ーブを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing gain curves of an ideal model 51 and a state feedback element 53 of the tracking actuator 1 used in the tracking actuator control section 50 of FIG. 2 (a).

【図4】理想モデル51及び状態フィードバック要素5
3の特性を図3のものとした場合の誤差や外乱の抑圧特
性を示す係数項のゲインカーブを示す図である。
FIG. 4 Ideal model 51 and state feedback element 5
4 is a diagram showing a gain curve of a coefficient term showing an error and disturbance suppression characteristic when the characteristic of No. 3 is that of FIG. 3. FIG.

【図5】図2(b)のリニアモータ制御部60に用いられ
るリニアモータ2の理想モデル61及び状態フィードバ
ック要素63のゲインカーブを示す図である。
5 is a diagram showing gain curves of an ideal model 61 and a state feedback element 63 of the linear motor 2 used in the linear motor control unit 60 of FIG. 2 (b).

【図6】理想モデル61及び状態フィードバック要素6
3の特性を図5のものとした場合の誤差や外乱の抑圧特
性を示す係数項のゲインカーブを示す図である。
FIG. 6 Ideal model 61 and state feedback element 6
6 is a diagram showing a gain curve of a coefficient term showing an error or disturbance suppression characteristic when the characteristic of FIG.

【図7】図2(a)のトラッキングアクチュエータ制御部
50に用いられるトラッキングアクチュエータ1の理想
モデル51及び状態フィードバック要素53の別のゲイ
ンカーブを示す図である。
7 is a diagram showing another gain curve of an ideal model 51 of the tracking actuator 1 and a state feedback element 53 used in the tracking actuator controller 50 of FIG. 2 (a).

【図8】理想モデル51及び状態フィードバック要素5
3の特性を図7のものとした場合の誤差や外乱の抑圧特
性を示す係数項のゲインカーブを示す図である。
FIG. 8: Ideal model 51 and state feedback element 5
FIG. 9 is a diagram showing a gain curve of a coefficient term showing an error or disturbance suppression characteristic when the characteristic of No. 3 is that of FIG. 7.

【図9】図2(b)のリニアモータ制御部60に用いられ
るリニアモータ2の理想モデル61及び状態フィードバ
ック要素63の別のゲインカーブを示す図である。
9 is a diagram showing another gain curve of an ideal model 61 of the linear motor 2 and a state feedback element 63 used in the linear motor control unit 60 of FIG. 2 (b).

【図10】理想モデル61及び状態フィードバック要素
63の特性を図9のものとした場合の誤差や外乱の抑圧
特性を示す係数項のゲインカーブを示す図である。
10 is a diagram showing a gain curve of a coefficient term showing an error or disturbance suppression characteristic when the characteristics of the ideal model 61 and the state feedback element 63 are those shown in FIG. 9;

【図11】トラッキングアクチュエータ制御部50の他
の実施例の構成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the tracking actuator control unit 50.

【図12】リニアモータ制御部60の他の実施例の構成
を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the linear motor control unit 60.

【図13】図11のトラッキングアクチュエータ制御部
50において理想モデル51及び状態フィードバック要
素53の特性を図3のものとした場合の誤差や外乱の抑
圧特性を示す係数項のゲインカーブを示す図である。
13 is a diagram showing a gain curve of a coefficient term showing an error or disturbance suppression characteristic when the characteristics of the ideal model 51 and the state feedback element 53 in the tracking actuator control unit 50 of FIG. 11 are the same as those of FIG. .

【図14】図12のリニアモータ制御部60において理
想モデル61及び状態フィードバック要素63の特性を
図5のものとした場合の誤差や外乱の抑圧特性を示す係
数項のゲインカーブを示す図である。
14 is a diagram showing a gain curve of a coefficient term indicating an error or disturbance suppression characteristic when the characteristics of the ideal model 61 and the state feedback element 63 in the linear motor control unit 60 of FIG. 12 are those of FIG. .

【図15】図11のトラッキングアクチュエータ制御部
50において、理想モデル51及び状態フィードバック
要素53の特性を図7のものとした場合の誤差や外乱の
抑圧特性を示す係数項のゲインカーブを示す図である。
15 is a diagram showing a gain curve of a coefficient term indicating an error or disturbance suppression characteristic when the characteristics of the ideal model 51 and the state feedback element 53 in the tracking actuator control unit 50 of FIG. 11 are those of FIG. is there.

【図16】図12のリニアモータ制御部60において、
理想モデル61及び状態フィードバック要素63の特性
を図9のものとした場合の誤差や外乱の抑圧特性を示す
係数項のゲインカーブを示す図である。
16 is a diagram showing a linear motor control unit 60 of FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a gain curve of a coefficient term indicating an error or disturbance suppression characteristic when the characteristics of the ideal model 61 and the state feedback element 63 are those shown in FIG. 9.

【図17】光ディスク装置の並列サーボ系の構成図であ
る。
FIG. 17 is a configuration diagram of a parallel servo system of the optical disc device.

【図18】光ディスク装置の並列サーボ系のブロック図
である。
FIG. 18 is a block diagram of a parallel servo system of the optical disc device.

【図19】トラッキングアクチュエータ1のバネ・マス
系の物理モデルの説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram of a physical model of a spring-mass system of the tracking actuator 1.

【図20】図19の物理モデルで表されるトラッキング
アクチュエータ1の伝達関数のゲインカーブを示す図で
ある。
20 is a diagram showing a gain curve of a transfer function of the tracking actuator 1 represented by the physical model of FIG.

【図21】慣性質量系であるリニアモータ2の物理モデ
ルの説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram of a physical model of the linear motor 2 that is an inertial mass system.

【図22】リニアモータ2の伝達特性を表すゲインカー
ブを示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing a gain curve representing a transfer characteristic of the linear motor 2.

【図23】位相進み補償回路のゲインカーブを示す図で
ある。
FIG. 23 is a diagram showing a gain curve of a phase lead compensation circuit.

【図24】1次のローパスフィルタのゲインカーブを示
す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a gain curve of a first-order low-pass filter.

【図25】並列サーボ系のゲイン及び位相のカーブを示
す図である。
FIG. 25 is a diagram showing gain and phase curves of a parallel servo system.

【図26】トラッキングアクチュエータのダンピング数
が小さい場合の並列サーボ系のゲイン及び位相のカーブ
を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing gain and phase curves of a parallel servo system when the damping number of the tracking actuator is small.

【図27】トラッキングアクチュエータ可動部の速度を
帰還してダンピング数を増大させる手法の構成図であ
る。
FIG. 27 is a configuration diagram of a method of increasing the damping number by feeding back the speed of the movable portion of the tracking actuator.

【図28】トラッキングアクチュエータの共振周波数が
低下した場合の並列サーボ系のゲイン及び位相のカーブ
を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing gain and phase curves of the parallel servo system when the resonance frequency of the tracking actuator is lowered.

【図29】リニアモータ系のゲインが低下した場合の並
列サーボ系のゲインカーブを示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing a gain curve of the parallel servo system when the gain of the linear motor system is reduced.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:トラッキングアクチュエータ 2:リニアモータ 3:ディスク 4:トラック 5:光ビームスポット 6:光ピックアップ 7、8:位相補償回路 9、10:駆動回路 11:レンズ 12:速度センサ 13:アンプ 50:トラッキングアクチュエータ制御部 60:リニアモータ制御部 51、61:理想モデル 52、62:比較手段 53、63:状態フィードバック要素 54、64:フィードバックゲイン 55、65:変位センサ TE:トラッキング誤差信号 1: Tracking actuator 2: Linear motor 3: Disk 4: Track 5: Light beam spot 6: Optical pickup 7, 8: Phase compensation circuit 9, 10: Drive circuit 11: Lens 12: Speed sensor 13: Amplifier 50: Tracking actuator Control unit 60: Linear motor control unit 51, 61: Ideal model 52, 62: Comparison means 53, 63: State feedback element 54, 64: Feedback gain 55, 65: Displacement sensor TE: Tracking error signal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光発生手段と光発生手段からの光を光デ
ィスクに導き光ビームスポットとして集光させる光学系
と上記光ビームスポットの光ディスク所定トラックから
のずれ量を検出しトラッキング誤差信号を生成するトラ
ッキング誤差信号検出系とそのトラッキング誤差信号に
基づいて粗アクチュエータと密アクチュエータで上記光
学系の全体あるいは一部を駆動させることにより上記所
定トラックに光ビームスポットを追従させるトラッキン
グ制御装置において、上記トラッキング制御装置は上記
誤差信号に基づく第1の密アクチュエータ駆動信号が入
力され上記密アクチュエータを駆動するための第1の駆
動回路と、上記誤差信号に基づく第2の密アクチュエー
タ駆動信号が入力される密アクチュエータの望ましい伝
達特性を電気的に模擬した第1のモデルと、密アクチュ
エータの変位を検出する変位センサの出力とこの第1の
モデルの出力とを比較する第1の比較手段と、この第1
の比較手段の出力を第1の駆動回路の入力側に第1の所
定倍してフィードバックし、第1のモデルの入力側に第
2の所定倍してフィードバックする第1のフィードバッ
ク回路とを有する密アクチュエータ制御部と、上記誤差
信号に基づく第1の粗アクチュエータ駆動信号が入力さ
れ上記粗アクチュエータを駆動するための第2の駆動回
路と、上記誤差信号に基づく第2の粗アクチュエータ駆
動信号が入力される粗アクチュエータの望ましい伝達特
性を電気的に模擬した第2のモデルと、粗アクチュエー
タの変位を検出する変位センサの出力とこの第2のモデ
ルの出力とを比較する第2の比較手段と、この第2の比
較手段の出力を第2の駆動回路の入力側に第3の所定倍
してフィードバックし、第2のモデルの入力側に第4の
所定倍してフィードバックする第2のフィードバック回
路とを有する粗アクチュエータ制御部とを有することを
特徴とする光ディスク装置のトラッキング制御装置。
1. A tracking error signal is generated by detecting a deviation amount of a light generating means and an optical system for guiding light from the light generating means to an optical disk and condensing the light beam spot as a light beam spot from a predetermined track of the optical disk. A tracking error signal detection system and a tracking control device for tracking a light beam spot on the predetermined track by driving all or part of the optical system with a coarse actuator and a fine actuator based on the tracking error signal The apparatus includes a first drive circuit for inputting a first fine actuator drive signal based on the error signal to drive the fine actuator, and a fine actuator to which a second fine actuator drive signal based on the error signal is input. Of the desired transfer characteristics of A pseudo first model, first comparing means for comparing the output of the displacement sensor for detecting the displacement of the dense actuator with the output of the first model, and the first comparing means.
A first feedback circuit for feeding back the output of the comparison means to the input side of the first drive circuit by a first predetermined multiplication and feeding it back to the input side of the first model for a second predetermined multiplication. A fine actuator control unit, a second drive circuit for inputting a first coarse actuator drive signal based on the error signal to drive the coarse actuator, and a second coarse actuator drive signal based on the error signal A second model for electrically simulating a desired transfer characteristic of the coarse actuator, and second comparing means for comparing the output of the displacement sensor for detecting the displacement of the coarse actuator with the output of the second model, The output of the second comparing means is fed back to the input side of the second drive circuit by the third predetermined multiplication and fed back, and is fed to the input side of the second model by the fourth predetermined multiplication and fed. Tracking control device of an optical disk apparatus characterized by having a coarse actuator control unit and a second feedback circuit for back.
【請求項2】 前記第1及び第2のフィードバック回路
の少なくともいずれかの伝達特性が1次の進み遅れ特性
であることを特徴とする請求項1記載のトラッキング制
御装置。
2. The tracking control device according to claim 1, wherein the transfer characteristic of at least one of the first and second feedback circuits is a first-order lead-lag characteristic.
【請求項3】 前記第1及び第2のフィードバック回路
の少なくともいずれかの伝達特性が2次の進み遅れ特性
であることを特徴とする請求項1記載のトラッキング制
御装置。
3. The tracking control device according to claim 1, wherein the transfer characteristic of at least one of the first and second feedback circuits is a quadratic advance / delay characteristic.
【請求項4】 前記第1のフィードバック回路の第1の
所定倍が(α1+β1)倍であり、第2の所定倍がα1
であるとともに、前記第2のフィードバック回路の第3
の所定倍が(α2+β2)倍であり、第4の所定倍がα2
倍であることを特徴とする請求項1記載のトラッキング
制御装置。
4. The first predetermined multiple of the first feedback circuit is (α 1 + β 1 ) times, the second predetermined multiple is α 1 times, and the third of the second feedback circuit is
Is a predetermined multiple of (α 2 + β 2 ) times, and the fourth predetermined multiple is α 2
The tracking control device according to claim 1, wherein the tracking control device is doubled.
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