JPH08195045A

JPH08195045A - 記録再生装置用モータの制御器

Info

Publication number: JPH08195045A
Application number: JP413895A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Wakuta; 宏涌田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1996-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】記録再生装置用モータの制御器にあって、モ
ータ毎の制御ばらつきが生じないようにする。【構成】記録媒体にライト／リードを行うための光ピ
ックアップを駆動するモータの位置情報から前記部材の
移動速度をパルス速度算出部１４で算出し、これによる
パルス速度及びモータに前回印加した際の補正電圧に基
づいて補正速度算出部１６により補正速度を算出し、更
に前記補正速度及び前回の移動距離に基づいて補正位置
算出部１５により補正位置を算出し、前記補正位置に基
づいて目標速度算出部１７により目標速度を算出する。
そして、前記目標速度と前記補正速度の偏差を加減算部
１８で求め、この偏差値に基づいて前記モータに印加す
る補正電圧を補正ゲイン乗算部１９によって決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスク状の記録媒体
のトラックに対してピックアップ部を移動させるための
機構を備えた記録再生装置にあって、その駆動用モー
タ、特にシーク用モータを制御するための制御器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディ
スク・リードオンリーメモリ）にあっては、その情報の
検索に光ピックアップを用いて、予めＣＤ−ＲＯＭに特
定されているトラックを順次走査しながら、書き込まれ
ている情報を光学的に読み取るシークという操作があ
る。このシークには、光ピックアップに内蔵されている
レンズ移動に限定したレンズキックシーク（短距離用）
と、光ピックアップユニット（或いはヘッドともいう）
の全体を動かすフィードシークとがある。

【０００３】従来、フィードシークは、距離カウントと
時間制御を基に、図６に示すようにして行われている。
（ａ）は電圧−時間特性、（ｂ）及び（ｃ）は（ａ）に
よるシークにおける速度−時間特性、及び距離−時間特
性を示す説明図である。まず、図６（ａ）に示すよう
に、加速パルスによってシーク用モータを正方向に回転
させながら、ディスクの情報より得られるミラーシグナ
ル又はエンコーダパルスにより、目標までの距離を算出
し、速度切替え点に到達すると減速パルスを出してシー
ク用モータを逆回転させ、一定時間のブレーキ（減速）
を実行する（距離カウント）。また、シーク長に応じて
加速パルスの時間及び減速パルス時間を算出しながらシ
ーク用モータを駆動している（時間制御）。

【０００４】別の従来例（距離カウント）では、要求さ
れた距離移動まで、加速パルスを発行し、減速パルスを
出さないものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術にあっては、特に、モータにブラシモータを用いた
場合、ブラシを摩擦で受けているので、モータ毎に特性
ばらつきが生じ易くまた経時変化によっても特性ばらつ
きが生じ易いにもかかわらず、オープンループ制御を行
っており、これに対する考慮がなされておらず、時間制
御、距離制御共に誤差を生じていた。また、別の従来例
では、最終速度の管理が行えず、トラッキング引込み時
間の伸長を招き、安定性にかけていた。

【０００６】本発明の第１の目的は、モータ等による特
性のばらつきが最終速度及び最終偏差に影響を与えない
ようにすることのできる記録再生装置用モータの制御器
を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、補正精度の向上が
可能な記録再生装置用モータの制御器を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、記録
媒体に情報を書き込み又は読み取るに際して移動を必要
とする部材の駆動源であるモータの位置情報から前記部
材の移動速度を算出する速度算出手段と、該速度算出手
段によるパルス速度及び前記モータに前回印加した際の
補正電圧に基づいて補正速度を算出する補正速度算出手
段と、前記補正速度及び前回の移動距離に基づいて補正
位置を算出する補正位置算出手段と、前記補正位置に基
づいて目標速度を算出する目標速度算出手段と、前記目
標速度と前記補正速度の偏差に基づいて前記モータに印
加する補正電圧を決定する補正電圧算出手段とを設ける
第１の手段により達成される。

【０００９】又、上記第２の目的は、第１の手段におい
て、前記補正速度算出手段における補正電圧Ｅは、モー
タの抵抗をＲ、加速度感度をＫs、逆起電圧定数をＫemf
、補正要求加速度をａ、粘性負荷をＫdump 、現在速度
をＶn、摩擦負荷をＫlossとするとき、Ｅ＝Ｒ・｛ａ＋（Ｋdump ＋Ｋs・Ｋemf ／Ｒ）Ｖn＋Ｋl
oss｝／Ｋs によって表される第２の手段により達成される。

【００１０】又、上記第２の目的は、第１の手段におい
て、前記補正電圧算出手段による補正速度の算出は、前
記部材を加速駆動する場合と、減速駆動する場合とで異
なる算出方法を採る第２の手段により達成される。

【００１１】上記第２の目的は、第１の手段において、
前記モータは、ブラシモータである第４の手段により達
成される。

【００１２】

【作用】上記した手段にあっては、モータのパルス速度
に基づいて光ピックアップ等の移動速度が算出され、こ
の移動速度（パルス速度）及びモータに前回印加した際
の補正電圧に基づいて補正速度が算出され、この補正速
度及び前回の移動距離に基づいて補正位置（前回の移動
距離＋補正速度）が算出され、この補正位置に基づいて
目標速度が算出される。更に、目標速度と補正速度の偏
差｛（目標速度−補正速度）×補正ゲイン｝の処理が行
われ、この結果に基づいてモータに印加する補正電圧が
決定される。したがって、補正ゲインを適切に設定する
ことにより、個々のモータによる制御ばらつきを無くす
ことができる。

【００１３】また、補正速度の算出に際し、加速度を推
定し、また、モータの各種パラメータを用いれば、補正
電圧を１つの式で表すことができ、かつ加速度以外の各
パラメータは固定値として扱うことができる結果、電圧
を求めさえすれば加速度を容易に演算することができ
る。したがって、補正要求加速度をアクチュエータに発
生させるために必要な加速度が求められ、補正精度の向
上が可能になる。

【００１４】モータがステッピングモータ等の場合、そ
の位置決め制御を高精度に行う技術は既に確立されてい
る。しかし、ブラシモータのような低価格のモータは、
主として連続回転／停止のような簡単な制御で済むよう
な用途に用いられている。このため、その制御はオープ
ンループであり、モータによる制御ばらつきの発生は避
けられない。しかし、ステッピングモータに代えてブラ
シモータを用いることができれば、製品の低価格化が図
れる。本発明は、ブラシモータの高精度制御のために新
たな部品を必要とせず、ＣＰＵを動作させるためのプロ
グラム変更で済むため、コストアップを招くことなく、
補正精度の向上が可能になる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明による記録再生装置用モータの制御
器の主要部の構成を示すブロック図、図２は本発明によ
る記録再生装置用モータのスレッド機構系の構成を示す
説明図、図３は本発明による記録再生装置用モータの制
御の伝達系を示すブロック図、図４は本発明による制御
器の動作を示すフローチャート、図５は本発明による記
録再生装置用モータの制御器の加速度推定用のモータパ
ラメータを示すブロック図である。

【００１６】まず、図２の構成について説明する。制御
器は、ＣＰＵ部１を主体に構成され、このＣＰＵ部１に
よって送りモータ（フィードモータ）２１を駆動するス
レッドドライバ２が制御される。スレッドドライバ２
は、パワートランジスタ又はＦＥＴ（電解効果トランジ
スタ）を出力段に用いた半導体回路を用いて構成されて
いる。スレッド機構系としては、フィードモータ２１、
スクリューシャフト２２、摺動軸受２３、ピックアップ
２４、及びエンコーダ２５にて構成される。なお、２６
はディスクモータ、２７はガイドシャフトである。図２
の動作について説明すると、ＣＰＵ部１からの駆動指令
に応じてスレッドドライバ２は、フィードモータ２１に
駆動電圧を出力する。この駆動電圧により、フィードモ
ータ２１は回転を始めスクリューシャフト２２を正転／
逆転させ、摺動軸受２３により、回転運動を直運動に変
換しピックアップ２４を内周／外周に移動する。ピック
アップ２４の移動量はエンコーダ２５により移動距離と
してデコードされＣＰＵ部１に帰還される。

【００１７】次に、図３の構成について説明する。図３
は図２におけるスレッド駆動系の伝達ブロック構成を示
したものである。ＣＰＵ、及びスレッドドライバは図２
における構成と同じである。スレッド機構５は図２にお
けるフィードモータ駆動結果に伴いエンコーダに現れる
移動距離を伝達関数表現し、これを図３に示すブロック
図に表したものである。図３において、１はＣＰＵ部、
２はスレッドドライバ、３は加算部、４は１／Ｒ演算
部、５はスレッド機構、６はトルク定数部、７は加減算
部、８は摩擦負荷演算部、９は積分演算部、１０は粘性
負荷演算部、１１は逆起電圧定数算出部、１２は積分演
算部である。なお、Ｒは抵抗［Ω］、Ｋsは加速度感度
［m/s²/A］、Ｋdumpは粘性負荷［1/s］、Ｋlossは摩擦
負荷［m/s²］、Ｋemfは逆起電圧定数［V/m/s］である。
図３の動作について説明すると、ＣＰＵ部１からの駆動
指令に応じてスレッドドライバ２は、フィードモータ２
１に駆動電圧を出力する。この電圧に対し、フィードモ
ータ２１が持っている速度により発生する逆起電圧（Ｋ
emf）がロス分として加算される。この電圧はフィード
モータ２１の抵抗（Ｒ）により電流変換され（１／
Ｒ）、この電流によりフィードモータ２１の加速度感度
（Ｋs）に比例した加速度を発生する。ただし、ロス分
として摩擦負荷（Ｋloss）、粘性負荷（Ｋdump）がある
ためこれをロスとして加算した結果がピックアップ２４
として発生する加速度となる。この加速度は、積分演算
部９で１階積分により速度に、積分演算部１２で２階積
分により位置に変換される。位置変換された結果が、ピ
ックアップ駆動距離としてＣＰＵ部１にフィードバック
される。

【００１８】次に、図１の構成について説明する。図１
は図３におけるＣＰＵ部１の詳細構成を示している。図
１においても、その機能をブロック図で示し、ハードウ
ェア的に示しているが、実際には予め作成されたプログ
ラムに従ってソフトウェアで処理している。フィードバ
ック信号に対し、１分解能の基本単位に戻す処理が正規
化ゲイン演算部１３によって行われる。この正規化ゲイ
ン演算部１３にはパルス速度算出部１４及び補正位置算
出部１５が接続され、更に、パルス速度算出部１４には
補正速度算出部１６が接続され、補正位置算出部１５に
は目標速度算出部１７が接続されている。補正速度算出
部１６及び目標速度算出部１７には、その加減算を行う
ための加減算部１８が接続され、この加減算部１８に
は、補正ゲイン乗算部１９及びＬＰＦ（ローパスフィル
タ）２０が順次接続されている。

【００１９】次に、図１の実施例のシーク補正処理につ
いて、図４のフローチャートを参照して説明する。ここ
では、目標までの偏差、目標までの残余値が０になった
ときに速度を０にしようとする、目標速度テーブルをあ
らかじめ持っていて、これによる補正を行うものであ
る。まず、図３に示すＣＰＵ部１の内部処理では、正規
化ゲイン演算部１３によって正規化ゲインの乗算処理が
行われる（S301）。具体的には、エンコーダ位置分解能
をソフトウェア分解能（１分解能＝42.18μm）に変換す
るものである。ついで、パルス速度算出部１４によって
パルス速度〔＝（前回の移動距離−今回の移動距離）〕
が算出される（S302）。更に、加速度の推定処理（前回
の補正値から加速度を算出する処理）が行われる（S30
3）。この加速度推定処理に際しては、図５に示すよう
な、加速度推定用として設定したモータパラメータが用
いられる。このようなモータモデルの演算が必要な理由
は、摩擦負荷、速度に対する負荷が、ブラシモータの場
合、モータによって発生できる加速度に対し、無視でき
ないレベルであるためである。ここで、加速度ａ（補正
要求加速度：m/s²）は次式で求められる。

【００２０】ａ＝{Ｋs・Ｅ／Ｒ−(Ｋdump＋Ｋs・Ｋemf／Ｒ)Ｖn−Ｋloss｝・・・(1) （ここで、Ｅは補正電圧、Ｖnは現在の速度） (1)式で任意の値をとるのは補正電圧Ｅのみであり、他
のパラメータは固定値である。この他のパラメータは演
算によって求められ、係数として使用することができる
（なお、摩擦負荷Ｋlossは実機測定が可能である）。

【００２１】すなわち、Ｒはスレッドの抵抗、Ｋsは加
速度感度で一定値であり、、Ｋdumpは速度負荷分のロス
で、これらは固有値である。また、Ｋemf は逆起電圧で
モータのトルク定数によって決定される定数であり、Ｋ
lossも固定値である。したがって、ＥとＶnをパラメー
タとして前記(1)式により加速度ａを求められる。

【００２２】補正電圧Ｅは、補正ゲイン乗算部１９で得
られる補正要求加速度をアクチュエータに発生させるた
めに必要な加速度をアクチュエータに発生させるために
(2)式により算出する。ここで、補正電圧Ｅは次式で求
めることができる。

【００２３】Ｅ＝Ｒ{ａ＋(Ｋdump ＋Ｋs・Ｋemf ／Ｒ)Ｖn＋Ｋloss}／Ｋs・・(2) なお、(2)式で演算された結果が発生できる上限電圧を
超える場合、リミットをかけて制限する。

【００２４】この後、推定速度の算出（＝前回のパルス
速度＋推定加速度）が行われる（S304）。この結果に基
づいて補正速度｛（パルス速度＋推定速度）／２｝の算
出が補正速度算出部１６によって行われる（S305）。更
に、補正位置算出部１５によって補正位置を算出する
（S306）。補正位置は、補正位置＝〔前回の移動距離＋
補正速度〕として求めることができる。

【００２５】ついで、今回の位置から目標速度を算出す
る（S307）。この目標速度に対し、補正ゲイン乗算部１
９によって補正ゲインを乗算し、補正加速度〔＝｛（目
標速度−現在速度）×補正ゲイン｝〕を算出する（S30
8）。このようにして算出した補正加速度を用い、加速
度補償を実行し（S309）、補正電圧を出力する（S31
0）。この補正電圧によってスレッドの移動速度を制御
する。

【００２６】以上のように、速度フィードバック制御を
用いたことにより、最終速度の管理が行えるようになる
と共に、機種夫々のばらつきを吸収することができる。
また、前記(1)式に示したモータモデル式を演算して補
償を行うことにより、補正精度を向上させることができ
る。このようにして、補正位置・補正速度を算出するこ
とによって擬似的に分解能を上げることができる。つま
り、速度制御の最小単位を上げることによって速度制御
分解能・位置制御分解能を上げられる。これにより、従
来、エンコーダの分解能を上げるために、例えば、スリ
ットの枚数を多くしたりすると、その半径を大きくしな
ければならず、小型化に支障となり、かつ高価になり、
また、スリットの幅を小さくすると、光エンコーダの光
検出の精度を上げなければならず、高価になるが、これ
らを解消できる。

【００２７】なお、上記の説明においては、光ピックア
ップ（ヘッド）の駆動（トラッキング）用モータについ
て説明したが、光ピックアップ（ヘッド）に限定される
ものではなく、また、記録再生装置に限定されるもので
もない。本発明は、従来、主としてオープンループを用
いて制御され、かつブラシモータの範疇に属するモータ
に広く適用することができる。

【００２８】このように構成された前記実施例にあって
は、記録媒体に情報の書き込み又は読み取りを行うヘッ
ド又は光ピックアップを駆動するモータの位置情報から
前記部材の移動速度を算出するパルス速度算出部１４
と、パルス速度算出部１４によるパルス速度及び前記モ
ータに前回印加した際の補正電圧に基づいて補正速度を
算出する補正速度算出部１６と、前記補正速度及び前回
の移動距離に基づいて補正位置を算出する補正位置算出
部１５と、前記補正位置に基づいて目標速度を算出する
目標速度算出部１７と、前記目標速度と前記補正速度の
偏差に基づいて前記モータに印加する補正電圧を決定す
る補正ゲイン乗算部１９とを設けるようにしたので、個
々のモータによる制御ばらつきを無くすことができる。

【００２９】また、前記実施例にあっては、補正ゲイン
乗算部１９における補正電圧Ｅは、モータの抵抗をＲ、
加速度感度をＫs、逆起電圧定数をＫemf 、補正要求加
速度をａ、粘性負荷をＫdump 、現在速度をＶn、摩擦負
荷をＫlossとするとき、Ｅ＝Ｒ・｛ａ＋（Ｋdump ＋Ｋs・Ｋemf ／Ｒ）Ｖn＋Ｋl
oss｝／Ｋs によって表され式を用いて演算を行うようにしたので、
補正要求加速度をアクチュエータに発生させるために必
要な加速度を電圧を算出するのみで容易に求められ、補
正精度の向上が可能になる。

【００３０】また、前記実施例にあっては、補正速度算
出部１６による補正速度の算出は、前記部材を加速駆動
する場合と、減速駆動する場合とで異なる算出方法を採
るので、補正要求加速度をアクチュエータに発生させる
ために必要な加速度を電圧を算出するのみで容易に求め
られ、補正精度の向上が可能になる。

【００３１】また、前記実施例にあっては、前記モータ
にブラシモータを用いた場合、ブラシモータの高精度制
御のために新たな部品を必要とせず、ＣＰＵを動作させ
るためのプログラム変更で済み、コストアップを招くこ
となく、補正精度を向上させることができる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、速度フィ
ードバック制御を用いることにより、最終速度の管理が
でき、個々のモータによる制御ばらつきを無くすことが
できる。

【００３３】請求項２，３記載の発明によれば、摩擦負
荷、速度に対する負荷が、モータによって発生できる加
速度に対して無視できないレベルであっても、補正要求
加速度をアクチュエータに発生させるために必要な加速
度を電圧を算出するのみで容易に求められ、補正精度の
向上が可能になる。

【００３４】請求項４記載の発明によれば、前記モータ
にブラシモータを用いた場合、ブラシモータの高精度制
御のために新たな部品を必要とせず、ＣＰＵを動作させ
るためのプログラム変更で済み、コストアップを招くこ
となく、補正精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による記録再生装置用モータの制御器の
主要部の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明による記録再生装置用モータのスレッド
機構系の構成を示す説明図である。

【図３】本発明による記録再生装置用モータの制御の伝
達系を示すブロック図である。

【図４】本発明による制御器の動作を示すフローチャー
トである。

【図５】本発明による記録再生装置用モータの制御器の
加速度推定用のモータパラメータを示すブロック図であ
る。

【図６】記録再生装置用モータにおける従来の制御方法
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ＣＰＵ部２スレッドドライバ１３正規化ゲイン演算部１４パルス速度算出部１５補正位置算出部１６補正速度算出部１７目標速度算出部１８加減算部１９補正ゲイン乗算部２０ＬＰＦ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体に情報の書き込み又は読み取り
を行うヘッド又は光ピックアップを駆動するモータの位
置情報から前記部材の移動速度を算出する速度算出手段
と、該速度算出手段によるパルス速度及び前記モータに前回
印加した際の補正電圧に基づいて補正速度を算出する補
正速度算出手段と、前記補正速度及び前回の移動距離に基づいて補正位置を
算出する補正位置算出手段と、前記補正位置に基づいて目標速度を算出する目標速度算
出手段と、前記目標速度と前記補正速度の偏差に基づいて前記モー
タに印加する補正電圧を決定する補正電圧算出手段とを
具備することを特徴とする記録再生装置用モータの制御
器。
【請求項２】請求項１記載において、前記補正電圧算
出手段における補正電圧Ｅは、モータの抵抗をＲ、加速
度感度をＫs、逆起電圧定数をＫemf 、補正要求加速度
をａ、粘性負荷をＫdump 、現在速度をＶn、摩擦負荷を
Ｋlossとするとき、Ｅ＝Ｒ・｛ａ＋（Ｋdump ＋Ｋs・Ｋemf ／Ｒ）Ｖn＋Ｋl
oss｝／Ｋs によって表されることを特徴とする記録再生装置用モー
タの制御器。
【請求項３】請求項１記載において、前記補正速度算
出手段による補正速度の算出は、前記部材を加速駆動す
る場合と、減速駆動する場合とで異なる算出方法を採る
ことを特徴とする記録再生装置用モータの制御器。
【請求項４】請求項１記載において、前記モータは、
ブラシモータであることを特徴とする記録再生装置用モ
ータの制御器。