JPH0898573A - モータバイアス補正方式およびモータバイアス補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷変動あるいは外乱などに対応できる動作
範囲の広いサーボ機構を提供すること。 【構成】 ＦＧ２からの信号と基準信号発生回路３から
の信号とを比較し、この比較結果をフィルタ回路１０へ
供給する。加算回路１１，１２と遅延回路１３と係数器
１４とから成る低域補償用のフィルタ回路１０の遅延回
路１３を所定回毎にリセット回路４１にてリセットす
る。リセットする直前の遅延回路１３のデータを係数器
４２を介して定数倍して、バイアス設定部２１へ供給
し、補正値を所定回毎に更新する。この更新された値と
フィルタ回路１０からの信号とを加算回路２２にて加算
してＤ／Ａ変換回路２３，２４を介して駆動手段３０へ
バイアス信号を出力する。この信号に基づいて駆動手段
からモータへ駆動信号を供給する。この駆動信号により
駆動されるモータの回転速度をＦＧ２にて検出して同様
の動作を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーボ機構にてモータ
の回転を制御するモータ制御方式およびその方式を用い
たモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲ等では、映像信号が磁気信号に変
換され、磁気テープ上に記録ヘッドを用いて記録され
る。記録ヘッドあるいは再生ヘッドは、回転シリンダな
どに取り付けられており、この回転シリンダの回転速度
などは、モータで制御されている。

【０００３】このようなモータの制御の一例を図２にブ
ロック図にて示す。

【０００４】モータ１の回転速度を検出器にて検出し、
この検出信号に応じて周波数発電器（以下、ＦＧとい
う）２から回転速度に応じた周波数を有するパルス状の
信号が出力される。このＦＧ２からの信号と、基準信号
発生回路３からの信号とが比較回路４にて比較される。
基準信号発生回路３からは、所定の回転速度に応じた周
波数を有する信号が比較回路４に供給されている。この
比較回路３にて比較された比較結果が、次段のフィルタ
回路１０へ供給される。フィルタ回路４は、加算回路５
と遅延回路６と係数器７とから成り、ここでループの応
答特性と周波数特性が決定される。この部分には特に低
域補償用のフィルタ回路１０が設けられ、全体のループ
特性を低域で改善している。この部分はデジタルフィル
タで構成されており、離散信号の演算にてフィルタが構
成される。

【０００５】フィルタ回路１０は、ＩＩＲフィルタにて
構成されており、サーボループの補償特性をアナログ回
路で実現するものと同様に、デジタルフィルタにて構成
している。比較回路４からのデータがフィルタ１０に
て、平均化され、さらにモータバイアス値と加算された
後、後段の駆動系へ供給される。なお、バイアス値は、
モータの特性に応じて決定されており、負荷特性から適
正な値があらかじめ、モータバイアス設定回路２１に設
定されている。フィルタ回路１０は、比較回路４からの
誤差信号に応じて、後段の駆動系へ誤差の検出信号Ｂを
供給している。バイアス設定値を中心にこの検出信号Ｂ
の誤差範囲で後段の駆動系が制御される。さらに、この
検出信号が次段のパルス幅変換変換回路（以下、ＰＷＭ
変換回路という）２３へ供給され、この検出信号に基づ
いてパルス幅が変調された信号がさらに次段のＬＰＦ２
４へ供給される。ＬＰＦ２４では、パルス幅に応じて、
入力信号を平滑化し、次段の駆動回路３０へ平滑化され
た信号を出力する。このＰＷＭ回路２３とＬＰＦ２４と
でＤ／Ａ変換部を構成している。モータ駆動回路３０へ
このＬＰＦ２４からの信号を供給することにより、モー
タ１へ適正な駆動信号が駆動回路から供給される構成と
なっている。モータ１は、この駆動信号に基づいて、回
転する。このモータの回転速度が、再び、検出器にて検
出され、上述の動作が繰り返される。このように、誤差
信号に応じて、モータ１の回転速度が速ければ遅い方
へ、遅ければ速い方へ制御するように信号が作成され、
駆動回路３０へ供給されるため、所定の回転速度で回転
するように制御される。

【０００６】以下、各部の信号に対応する符号Ａ〜Ｅ，
Ｘ〜Ｚを用いて、詳細に動作を説明する。モータ１の回
転に同期してＦＧ２から発生する信号Ｇは、回転速度デ
ータＡになり、比較回路へ供給される。ここで基準信号
発生回路からの信号と比較され、比較結果がフィルタ回
路１０へ出力される。フィルタ回路１０では、この出力
信号から平均的な誤差信号を作成して、次段へ誤差の検
出信号Ｂを供給する。この検出信号Ｂとモータバイアス
設定回路２１からのバイアス値Ｘが加算回路２２で加算
された後、ＰＷＭ変換回路２３へ供給される。さらに、
ＬＰＦ２４を介して回転速度との誤差に応じた信号Ｅが
モータ駆動回路３０へ供給される。この信号Ｅに応じ
て、駆動回路３０は、モータ１へ駆動信号を与える。こ
の信号により、モータ１は、所定の速度で回転する。

【０００７】さて、ここでモータバイアスを設定する信
号Ｅは、モータの負荷により、決まる値であるが、今こ
の定格時の値をＥ’とする。

【０００８】サーボがかかった状態は、通常、速度デー
タと速度目標値は一致するため、基準信号発生器３から
の周波数とＦＧ１からの周波数は一致する。したがっ
て、

【式１】Ａ＝０ となる。ここで、簡単の為、ＰＷＭとＬＰＦの変換率を
それぞれ１とすると、モータバイアス値が設定されてい
ない場合、すなわちＸ＝０のときに、モータを駆動する
ために必要なＥ’を得るには

【０００９】

【式２】Ｂ＝Ｃ＝Ｅ’ となる。

【００１０】上述の通り、比較回路４からの誤差信号
は、検出されておらず、Ａ＝０であるから

【００１１】

【式３】Ｙ＝Ｅ’ となり、

【００１２】

【式４】Ｚ＝Ｅ’／Ｋ となる。すなわち、モータバイアス値が設定されていな
い場合（Ｘ＝０）のときは、遅延回路の出力データＺで
必要な信号Ｅ’を供給することになる。たとえば、デジ
タルフィルタ１０の遅延回路１２が、１６ビットの場
合、２15すなわち±３２７６８しかないため、このよう
に定格状態でオフセットしていると、負荷変動時、オー
バーフローしやすくなる。このため、通常は、定格時の
遅延回路１２の出力データＺが０となるようにＣでモー
タバイアス値Ｘを加算している。この例では、

【００１３】

【式５】Ｘ＝Ｅ’ と設定することにより、定格時のＺを０となるようにし
ている。

【００１４】しかしながら、このような構成では、モー
タのばらつき、負荷の変動、回転速度を変えた場合な
ど、データＥに変動が起きた場合、追随特性などからル
ープの動作範囲がレンジオーバとなることなどが予想さ
れる。特に、遅延回路にてオフセットしてこのような変
動に対応した場合、遅延回路のダイナミックレンジが非
常にせまくなり、最悪遅延回路がオーバーフローすると
いう問題がある。また、低域改善用に設けられたフィル
タがオーバーフロー時に最大値を加算するのみの定数要
素となるため、低域補償の役目を果たせなくなり、最
悪、サーボがかからなくなるという問題があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、負荷変動
あるいは外乱に対応するため、遅延回路をオフセットし
て対処するとオーバーフローが起きやすく、ダイナミッ
クレンジが狭くなるばかりでなく、オーバーフローが起
きた場合、遅延回路が最大値に固定されるため、低域補
償回路としての機能を果たさなくなるという問題があっ
た。

【００１６】そこで、本発明はこのような問題に鑑み、
負荷変動あるいは外乱などに対応できる動作範囲の広い
サーボ機構を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のモータバ
イアス補正装置は、モータと、モータを駆動する駆動手
段と、モータの回転速度を検出し、この回転速度に応じ
た検出信号を出力する回転速度検出手段と、基準信号発
生手段と、前記基準信号発生手段からの基準信号と前記
回転速度検出手段からの検出信号とを比較し、誤差に応
じて誤差データを出力する比較手段と、リセット可能な
遅延回路と、前記比較手段から供給される信号が一方の
入力端子へ直接、供給され、出力端子から前記遅延回路
を介して帰還信号が他方の入力端子へ供給される第１の
加算回路と、前記比較手段から供給される信号が一方の
入力端子へ直接供給され、前記第１の加算回路からの出
力信号が係数器を介して他方の入力端子へ供給される第
２の加算回路とから成るディジタルフィルタと、前記デ
ィジタルフィルタからの誤差信号の偏差が最小なる時に
モータへ適正値を供給するように設定された補正手段を
備え、前記ディジタルフィルタからの信号とこの補正手
段からの信号とが第３の加算回路にて加算され、前記偏
差がなくなるようにモータ駆動手段へモータの回転速度
を制御するための制御信号をアナログ信号に変換して供
給するバイアス設定手段とを具備し、所定回数毎に前記
遅延回路の出力信号を前記係数器と同じ係数倍して前記
補正手段へ供給し、前記補正手段の内容をこの出力信号
に書き換えるとともに書き換えた直後に前記遅延回路を
リセットして、第３の加算回路から出力される出力信号
を常に前記補正手段の設定値近傍になるように補正する
ことを特徴とする補正方式。

【００１８】請求項２記載のモータバイアス補正装置
は、モータと、モータを駆動する駆動手段と、モータの
回転速度を検出し、この回転速度に応じた検出信号を出
力する回転速度検出手段と、基準信号発生手段と、前記
基準信号発生手段からの基準信号と前記回転速度検出手
段からの検出信号とを比較する比較手段と、リセット可
能な遅延回路と、前記比較手段から供給される信号が一
方の入力端子へ直接、供給され、出力端子から前記遅延
回路を介して帰還信号が他方の入力端子へ供給される第
１の加算回路と、前記比較手段から供給される信号が一
方の入力端子へ直接供給され、前記第１の加算回路から
の出力信号が係数器を介して他方の入力端子へ供給され
る第２の加算回路とから成るディジタルフィルタと、前
記ディジタルフィルタからの誤差信号の偏差が最小なる
時にモータへ適正値を供給するように設定された補正手
段を備え、前記ディジタルフィルタからの信号とこの補
正手段からの信号と第３の加算回路にてが加算され、前
記偏差がなくなるようにモータ駆動手段へモータの回転
速度を制御するための制御信号をアナログ信号に変換し
て供給するバイアス設定手段と、前記遅延回路からの信
号を所定期間毎に前記補正手段へ供給して補正手段の内
容を書き換える一方、書換えが終了した直後に前記遅延
回路をリセットするバイアス補正手段と、を具備したこ
とを特徴とするものである。

【００１９】請求項３記載のモータバイアス補正装置
は、請求項２記載のモータバイアス補正手段は、回転速
度検出手段からの検出信号を計数し、所定の計数値毎に
遅延回路へリセット信号を出力するカウンタと、前記カ
ウンタの所定の計数値のときのみ、所定の計数値になる
直前の遅延回路の出力信号を前記デジタルフィルタの係
数器と同じ係数を持つ係数器を介して補正手段へ供給
し、補正手段の内容を書き換える手段と、をから成るこ
と特徴とする請求項２記載のモータバイアス補正装置。

【００２０】

【作用】本発明においては、定常時に出力データが０近
傍で動作するように遅延回路を設定できるため、ダイナ
ミックレンジを拡大できる。

【００２１】

【実施例】図１は本発明のモータバイアス補正方式の一
実施例である。図２と同様の構成要素には、同一の符号
を付して説明を加える。図２のブロック図に、バイアス
補正手段４０が付加された以外、図２の回路と同様であ
る。バイアス補正手段４０は、リセット回路４１と係数
器４２を備えており、所定の期間毎に、動作するように
構成されている。リセット回路４１は、たとえば、カウ
ンタ４１で構成され、ＦＧ２からの信号をカウントし、
所定のカウント値になったところで、遅延回路１２へリ
セット信号を供給する。また、係数器４２を介して、カ
ウンタの計数値が所定の値になったときのみ、モータバ
イアス設定部２１へ遅延回路１２の出力信号を供給し
て、モータバイアス設定回路２１の値を書き換える構成
になっている。

【００２２】図１の動作を説明する。モータ１の回転速
度を検出器にて検出し、図２と同様の動作を行ってい
る。◎本実施例では、バイアス設定部２１の設定を更新
できる構成となっており、これを所定の期間毎に行って
いる。

【００２３】リセット回路たとえばカウンタ４１は、所
定の期間毎にリセット信号を遅延回路１３へ与えてお
り、この信号により遅延回路１３はリセットされ、出力
が

【式６】Ｚ＝０ となる。このリセット信号は、ＦＧ２からの信号をカウ
ンタ４１でカウントすることにより、作成され、所定の
回数毎にリセット信号を遅延回路１３のリセット端子へ
供給する。

【００２４】このリセット信号を供給する直前に、バイ
アス補正手段４０は、遅延回路１３のデータをに基づ
き、このデータをフィルタ１０の比例要素と同じだけ、
定数倍してバイアス設定回路へ出力する。この信号に基
づいて、新たなバイアス設定値がセットされる。

【００２５】ブロック図に付した符号により、以下、詳
細に説明を加える。定格負荷時のモータ駆動回路への出
力信号を

【００２６】

【式７】Ｅ＝Ｅ’ とする。また、モータバイアス値の初期値を

【００２７】

【式８】Ｘ＝Ｅ’ とする。

【００２８】まず、ＦＧ２からの出力信号をカウントす
る。今、このカウント値をＦＧＮとする。ＦＧＮが２０
の整数倍でない場合、そのまま動作を続け、ＦＧＮが２
０の整数倍のときのみモータバイアス値の更新を行う。

【００２９】ＦＧＮが２０の整数倍の場合、モータバイ
アス値を次式で示すように書き換える。

【００３０】

【式９】Ｅ’＋Ｚ*Ｋ←Ｅ’ に書き換える。このとき、遅延回路１３の出力は、Ｚ＝
０になっており、フィルタ特性は、この出力との演算に
より決定されている。この動作を２０回毎に繰り返し行
う。

【００３１】定格負荷で安定している場合には、遅延回
路１３は、出力が０近傍で動作しており、

【００３２】

【式１０】Ｘ＝Ｅ’ となる。したがって、従来の動作と変わりなく、サーボ
ループが動作する。

【００３３】次に、負荷が突然大きくなり、駆動回路へ
の出力信号が２倍になったときの本実施例の動作を説明
する。負荷が２倍になったときの駆動回路３０への出力
信号を

【００３４】

【式１１】Ｅ＝２Ｅ’ とする。上記動作と同様に、ＦＧＮが２０の倍数でない
場合は、従来と同様に遅延回路１３がオフセットして動
作する。遅延回路１３の出力は、

【００３５】

【式１２】Ｚ＝Ｅ’／Ｋ となる。ここで、ＦＧＮが２０の倍数となったとき、付
加したバイアス補正手段４０にてモータバイアス部２１
のバイアス値を書き換える。

【００３６】まず、モータバイアス設定部の値を出力信
号に書き換える。遅延回路からの出力信号に基づいて、
モータバイアス部の値は、式８で示されるように書き換
えられる。すなわち

【００３７】

【式１２】Ｅ’＋Ｚ＊Ｋ←Ｅ’ 一方、式１１よりＺ＝Ｅ’／Ｋであるから、これを式１
１に代入すると、次式が得られ、

【００３８】

【式１３】Ｅ＝Ｅ’＋（Ｅ’／Ｋ）＊Ｋ＝２Ｅ’ となり、負荷の変動した値へモータバイアス設定部２１
の設定値を更新することができ、このバイアス値を中心
にループを構成することができる。

【００３９】その後、遅延回路１３の出力Ｚをリセット
して、０とする。

【００４０】したがって、負荷が変わっても、２０回毎
にモータバイアス値を更新できるため、オーバーフロー
することもなく、常に遅延回路１３の出力は、０近傍で
動作するようになる。

【００４１】このような構成にすることにより、遅延回
路１３がオーバーフロすることもなく、動作範囲を拡大
できる。なお、デジタルフィルタ１０は、たとえば、マ
イクロプロセッサあるいはＤＳＰで構成され、処理はソ
フトウエアにて実現されている。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、所定
の期間毎に遅延回路をリセットするため、遅延回路のデ
ータがオーバーフローせず、ダイナミックレンジが有効
に使用できるため、予想しているフィルタの特性が常に
得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるモータバイアス補正方式を示すブ
ロック図ある。

【図２】従来のモータ補正方式を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１…モータ ２…ＦＧ １０…デジタルフィルタ ２０…バイアス設定手段 ３０…駆動手段 ４０…バイアス補正手段 ４１…リセット回路 ４２…係数器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータと、 モータを駆動する駆動手段と、 モータの回転速度を検出し、この回転速度に応じた検出
   信号を出力する回転速度検出手段と、 基準信号発生手段と、 前記基準信号発生手段からの基準信号と前記回転速度検
   出手段からの検出信号とを比較し、誤差に応じて誤差デ
   ータを出力する比較手段と、 リセット可能な遅延回路と、前記比較手段から供給され
   る信号が一方の入力端子へ直接、供給され、出力端子か
   ら前記遅延回路を介して帰還信号が他方の入力端子へ供
   給される第１の加算回路と、前記比較手段から供給され
   る信号が一方の入力端子へ直接供給され、前記第１の加
   算回路からの出力信号が係数器を介して他方の入力端子
   へ供給される第２の加算回路とから成るディジタルフィ
   ルタと、 前記ディジタルフィルタからの誤差信号の偏差が最小な
   る時にモータへ適正値を供給するように設定された補正
   手段を備え、前記ディジタルフィルタからの信号とこの
   補正手段からの信号とが第３の加算回路にて加算され、
   前記偏差がなくなるようにモータ駆動手段へモータの回
   転速度を制御するための制御信号をアナログ信号に変換
   して供給するバイアス設定手段とを具備し、 所定回数毎に前記遅延回路の出力信号を前記係数器と同
   じ係数倍して前記補正手段へ供給し、前記補正手段の内
   容をこの係数倍した出力信号に書き換えるとともに書き
   換えた直後に前記遅延回路をリセットして、第３の加算
   回路から出力される出力信号を常に前記補正手段の設定
   値近傍になるように補正することを特徴とする補正方
   式。
2. 【請求項２】モータと、 モータを駆動する駆動手段と、 モータの回転速度を検出し、この回転速度に応じた検出
   信号を出力する回転速度検出手段と、 基準信号発生手段と、 前記基準信号発生手段からの基準信号と前記回転速度検
   出手段からの検出信号とを比較する比較手段と、 リセット可能な遅延回路と、前記比較手段から供給され
   る信号が一方の入力端子へ直接、供給され、出力端子か
   ら前記遅延回路を介して帰還信号が他方の入力端子へ供
   給される第１の加算回路と、前記比較手段から供給され
   る信号が一方の入力端子へ直接供給され、前記第１の加
   算回路からの出力信号が係数器を介して他方の入力端子
   へ供給される第２の加算回路とから成るディジタルフィ
   ルタと、 前記ディジタルフィルタからの誤差信号の偏差が最小な
   る時にモータへ適正値を供給するように設定された補正
   手段を備え、前記ディジタルフィルタからの信号とこの
   補正手段からの信号と第３の加算回路にてが加算され、
   前記偏差がなくなるようにモータ駆動手段へモータの回
   転速度を制御するための制御信号をアナログ信号に変換
   して供給するバイアス設定手段と、 前記遅延回路からの信号を所定期間毎に前記補正手段へ
   供給して補正手段の内容を書き換える一方、書換えが終
   了した直後に前記遅延回路をリセットするバイアス補正
   手段と、 を具備したことを特徴とするモータバイアス補正装置。
3. 【請求項３】前記バイアス補正手段は、 回転速度検出手段からの検出信号を計数し、所定の計数
   値毎に遅延回路へリセット信号を出力するカウンタと、 前記カウンタの所定の計数値のときのみ、所定の計数値
   になる直前の遅延回路の出力信号を前記デジタルフィル
   タの係数器と同じ係数を持つ係数器を介して補正手段へ
   供給し、補正手段の内容を書き換える手段と、 を具備したことを特徴とする請求項２記載のモータバイ
   アス補正装置。