JPH09161357A

JPH09161357A - テープ制御方法およびその装置

Info

Publication number: JPH09161357A
Application number: JP7315100A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Nakagawa; 真介中川; Norihisa Yanagihara; 徳久柳原; Shigeyuki Furuhata; 茂行古端; Masao Iwakura; 正雄岩倉; Kazuo Sakai; 和夫酒井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】キャプスタンを省略し供給リールと巻取リール
の二つのリール間で直接テープを移送するテープ駆動方
式で、記録再生時の速度変動を低減し、良好な記録再生
を可能とする。【解決手段】リール回転開始から入ってきたエンコーダ
パルスから順番にメモリ番地を割り当て、メモリ内の変
数を速度誤差と以前の値をもとに演算し、更新する。ま
た速度制御信号は速度誤差とメモリ内の変数を演算する
ことによって得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、供給リールと巻取
リールとにより磁気テープ等の長尺物の移送を行う駆動
方式に係り、特にキャプスタンとピンチローラを用いず
にテープを一定速度で移送するテープ駆動方法およびそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】キャプスタンとピンチローラを用いずに
テープを一定速度で移送するテープ駆動装置としては、
例えば特開平3−171459 号公報に示されているように、
走行路中にテープ速度センサを設け、供給，巻取二つの
リールによって制御する方法が知られている。

【０００３】図１７は、ＶＴＲの記録再生時のような低
速走行時におけるキャプスタンを用いない従来のテープ
駆動方法、およびテープ張力制御方法の説明図である。

【０００４】以下図１７をもとに従来のテープ駆動方法
を説明する。図１７で、テープ１は供給リール２から引
き出され、回転磁気ヘッド（図示せず）を内蔵したドラ
ム４に巻き付けられ、ポスト３ａから３ｅに案内され
て、巻取リール５に巻き取られる。

【０００５】テープ速度は、供給リール２から巻取リー
ル５へのテープ走行経路上に設けられた回転ローラ６の
回転周期情報を回転ローラ周期検出手段１７で検出し、
回転ローラの回転周期情報が一定となるように巻取リー
ルの回転数で制御される。

【０００６】回転ローラ６には周波数発電機９が設置さ
れており、回転数に比例した周波数のパルス信号が得ら
れる構造となっている。回転ローラ６のパルス信号はロ
ーラ周期検出器１７に入力され、パルス信号の周期情報
ＴＲＦＧが減算器１８へ出力される。一方、テープ速度
の目標値は、ローラ速度規準発生器１９に入力され、そ
れに対応するローラＦＧ周期の目標値ＴＲＥＦとして、
減算器１８へ出力される。減算器１８では、速度目標値
ＴＲＥＦとローラＦＧ周期情報ＴＲＦＧとの減算が行わ
れ、この減算結果が巻取リールモータ駆動回路８Ｔに供
給され、巻取リールモータ７Ｔの回転数が制御される。
すなわち、テープ速度の情報が回転ローラによって検出
され、目標速度と比較されて巻取リールモータの回転が
制御されるので、テープ速度を一定として走行させるこ
とができる。

【０００７】次に、テンション制御について説明する。
供給リールのテープ半径に比例したバックトルク情報
と、テープ移送の加減速に起因する張力変動を抑制する
ための加速度補償トルク情報とを加算したエラー情報で
供給リールモータのトルクを制御している。

【０００８】まず、張力制御を行うために必要となる各
リールのテープ半径とリール慣性モーメントとの演算方
法を説明する。供給リール２および巻取リール５には、
回転ローラ６と同様な周波数発電機（エンコーダ）１０
Ｓ，１０Ｔが設置されており、回転数に比例した周波数
のパルス信号が得られる構造となっている。パルス信号
は周期検出器１１Ｓ，１１Ｔに入力され、各リールの回
転周期が検出される。テープ半径演算回路１２Ｓ，１２
Ｔには、各リールの回転周期情報とローラ周期情報（テ
ープ速度情報）が入力され、テープ半径情報が出力され
る。慣性演算器１３Ｓ，１３Ｔには、各リールのテープ
半径が入力され、リールの慣性モーメントが出力され
る。

【０００９】定常状態では、バックトルク演算器１５に
テープ張力目標値ＴＴＲＥＦと供給リールテープ半径が
入力され、供給リールテープ半径に比例したトルクを発
生するような指令が供給リールモータ駆動回路８Ｓに出
力される。

【００１０】過渡状態では、巻取リールモータのトルク
指令を加速度補償電流演算器１４に入力し、供給リール
のテープ半径，リール慣性と、巻取リールのテープ半
径，リール慣性とから、供給リールの駆動トルクを演算
し出力する。加算器１６では、定常時のバックトルク
と、過渡時の加減速トルクが加算されて、供給リールモ
ータ駆動回路８Ｓに出力される。以上により、定常時，
過渡時ともに安定に張力を制御できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の従来
方法では、回転ローラの周期を計測する事によりテープ
速度を検出するために、回転ローラより出力される回転
パルス信号の周波数が低い場合には制御周期が長くな
る。速度制御を安定に行うためには、ゲインを高く設定
できない。特にテープ送り速度が遅い場合は、リールモ
ータ駆動時のトルクリップルの周期がバンド幅内に下が
ってくるため速度偏差，速度変動が大きくなり、記録再
生時に必要とされるテープ速度の制御性能を得る事が困
難になる。本発明はかかる点に鑑み、トルク脈動等に起
因する回転に同期した速度誤差成分を除去し、キャプス
タンを省略したテープ駆動方式を提供する事を目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、記録および再
生時で、回転開始時に入ってきたエンコーダパルスに対
応する回転位置を先頭として、以降のエンコーダパルス
を順番にメモリの番地として割り当て、リールの発生す
るエンコーダパルスのタイミングで速度誤差情報を得る
と、メモリ内の変数を以前の値と速度誤差に基づいて演
算し更新する。また、制御信号としては前記の速度誤差
情報とメモリ内の値を利用することにより、リール回転
に同期した外乱成分を学習し抑圧する事ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図１は、本発明の第一の実施例を示す構
成図である。

【００１４】本実施例では、供給リールには、張力の制
御ループと速度の制御ループが構成されており、巻取リ
ールには、速度の制御ループが構成されている。

【００１５】テープ１は、供給リールから引き出され、
各ガイドポスト３ａから３ｅに案内されてドラム４に巻
き付けられた状態で走行し、巻取リール５に巻き取られ
る。情報は、回転するドラム４上に配置された磁気ヘッ
ド（図示せず）によって、磁気テープ上に記録再生され
る。

【００１６】まず、巻取リールによるテープ速度の制御
方法について説明する。最初に、制御に必要なテープ速
度の検出方法およびテープ半径，リール慣性モーメント
の演算方法について説明する。供給リール２および巻取
リール５には、周波数発電機１０Ｓ，１０Ｔが設置され
ており、回転数に比例した周波数のパルス信号が得られ
る構造となっている。パルス信号は周期検出器１１Ｓ，
１１Ｔに入力され、各リールのパルス信号の周期が検出
される。

【００１７】テープ半径演算器１２Ｓ，１２Ｔには、リ
ールハブ径と、テープ厚み情報と、リールＦＧ周期情報
が入力され、テープ半径情報が出力される。これを巻取
リールを例に説明する。

【００１８】巻取リールの回転周波数をＦＴＲ，円周率
をπとすると、巻取リールの回転角速度ｗｔは

【００１９】

【数１】ｗｔ＝２・π・ＦＴＲ …（数１）テープ厚をｔ，リールハブ径をｒｈとするとリール半径
ｒｔは下式で表わされる。

【００２０】

【数２】ｒｔ＝ｒｈ＋ｔ・∫(ｗｔ)ｄｔ／２π …（数２）これよりテープ速度ｖｔは

【００２１】

【数３】ｖｔ＝ｗｔ・ｒｔ …（数３）したがってテープ速度の目標値をｖｔ０とすればリール
角速度目標値は

【００２２】

【数４】ｗｔ０＝ｖｔ０／ｒｔ …（数４）で求められる。

【００２３】次にリールのテープ半径から、各リールの
リール慣性モーメントを求める事ができる。巻取リール
を例にこれを説明する。巻取リールの慣性モーメントｊ
ｔは、リール単体の慣性モーメントｊｒとテープの慣性
モーメントｊｐの和で表わされ、

【００２４】

【数５】ｊｐ＝ｋｉ＊(ｒｔ⁴−ｒｈ⁴） …（数５）ここで、ｋｉはテープの幅，密度によって決まる比例定
数である。これによりｊｔは、

【００２５】

【数６】ｊｔ＝ｊｒ＋ｊｐ …（数６）検出されたリール角速度ｗｔを用いて、テープ速度を制
御する方法について説明する。減算器１８では、エンコ
ーダパルスに同期して、巻取リール角速度の目標値ｗｔ
０と、検出されたリール角速度ｗｔとの比較が行われ、
速度誤差信号が計算される。起動時では、ソフトウエア
スイッチ４２，４３はそれぞれＡからＢ接続となってお
り、速度誤差信号は速度制御補償器２１に入力される。
速度が目標速度の９５％に達したところでソフトウェア
スイッチ４２，４３ともＡからＣ接続に切り替えられ、
速度誤差は学習制御器４１に入力される。学習制御器か
らの信号は速度制御補償器２１に入力される。信号は２
１で、利得ｇｓｔによって増幅されて補償器２３Ｔへ出
力される。補償器２３Ｔでは、誤差信号に巻取リールト
ルク定数ｋｔ，モータドライバアンプｋａ，ＡＤコンバ
ータゲインｇａｄｃ，ＤＡコンバータゲインｇｄａｃと
リール慣性ｊｔの比ｇｃｔが乗算される。ここでｇｃｔ
は

【００２６】

【数７】ｇｃｔ＝ｊｔ／(ｋｔ・ｋａ・ｇｄａｃ・ｇａｄｃ) …（数７）と表わされる。また、テープ張力の目標値をＴｔｒｅ
ｆ，供給リールから巻取リールまでの張力の増加比率を
Ｒ，巻取リール半径ｒｔとすると、バックトルクｂｔｔ
は

【００２７】

【数８】ｂｔｔ＝(Ｔｔｒｅｆ・Ｒ・ｒｔ)／(ｇｄａｃ・ｋｔ・ｋａ) …（数８）と表わされる。

【００２８】補償器２３Ｔの信号は、加算器２７へ出力
される。加算器２７では、巻取リール慣性補償器２３Ｔ
の出力とバックトルク補償器２８の出力が加算され、巻
取リールモータ駆動回路８Ｔに出力される。巻取リール
モータ駆動回路８Ｔは、入力信号に比例した電流をモー
タに供給する電流型のアンプである。これにより巻取リ
ールモータを駆動する。

【００２９】次に、学習制御器を含んだ速度制御の詳細
を図２のブロック図に基づいて説明する。各動作は図３
のフローチャートに示す。モータ始動から速度が目標速
度の９５％に達したところで学習制御開始指令が出力さ
れる。以後、次のように速度制御が実行される。

【００３０】ステップ９０：学習制御開始指令が出力さ
れた後にエンコーダパルス発生器５０の発生したパルス
電圧ＶｅをＡＤＣ５１を通してパルス化し、入ってきた
最初のエンコーダパルスから順番に番号をつける。

【００３１】ステップ９１：各パルスに対応するメモリ
５２のメモリアドレスを用意する。

【００３２】ステップ９２：エンコーダパルスが発生す
ると、前回パルスが発生した時刻からタイマにより計測
した時間差により回転速度ｖ(ｋ)を計算する。タイマの
カウント数ｔｃ(ｃ)，タイマ周期ｔｃｐ(ｃｐｓ)，一回
転あたりのエンコーダパルス数(ｅｐｒ)とすればｖ(ｋ)
は

【００３３】

【数９】ｖ(ｋ)＝２・π／ｅｐｒ／(ｔｃ／ｔｃｐ) …（数９）により求められる。図２のブロックでブロック５６はｔ
ｃｐ／ｔｃ，ブロック５７は２・π／ｅｐｒを示す。

【００３４】ステップ９３：角速度目標値ｒｅｆ(ｋ)と
角速度ｖ(ｋ)の差分を計算し、速度誤差信号ｅ(ｋ)を作
成する。

【００３５】ステップ９４：メモリ５２にエンコーダパ
ルスに対応するメモリアドレス内の変数ｍ(ｎ，ｈ)を
（ｎ：エンコーダ番地，ｈ：更新回数）速度誤差信号ｅ
(ｋ)に加算し、新たな速度誤差信号ｅｅ(ｋ)を作る。

【００３６】ステップ９５：求めた速度誤差信号ｅｅ
(ｋ)にブロック５４でＧｃ(ｚ)ゲインｇｃｔ・ｇｓｔを
乗じ、バックトルクｂｔｔを加算してモータ駆動アンプ
制御信号ｕ(ｋ)を作る。

【００３７】ステップ９６：ｕ(ｋ)をＤＡＣ５５を介し
てモータ駆動回路に電流指令として出力する。

【００３８】ステップ９７：ＤＡＣ出力後、ｍ(ｎ，ｈ
＋１)を計算し、メモリ内の値を更新する。計算法につ
いては後述する。

【００３９】ステップ９８：電流指令は電流アンプ５８
によりｋａ倍され、電流ｉｔとして出力され、さらにモ
ータトルク定数５９でｋｔ倍されて駆動トルクｔａｕｔ
を発生する。

【００４０】ステップ９９：トルクはリール慣性モーメ
ント６０でｊｔ分の１倍され、さらに６１で２回積分さ
れてリールは回転し、再びエンコーダパルス電圧Ｖｅを
発生する。

【００４１】ステップ１００：再びステップ９２に戻
る。

【００４２】次に、上記ステップ９７のメモリ変数ｍ
(ｎ，ｈ)の更新アルゴリズムについて説明する。図２
で、速度誤差ｅｅ(ｋ)にはローパスフィルタ５３で演算
が行われて、メモリ５２内に蓄えられる。演算式をシフ
トオペレーターｚ（１サンプル進み）を用いて表わすと
下式のようになる。

【００４３】

【数１０】ｍ(ｎ，ｈ＋１)＝(ＬＰＢ１・ｚ＋ＬＰＢ２)／(ｚ＋ＬＰＡ２)・ｅｅ(ｋ) …（数１０）上式の計算アルゴリズムを図４のブロック図をもとに説
明する。まず、LPB1とｅｅ(ｋ)の積にＬＰＸ(ｋ)を加算
して求めた値をｍ(ｎ，ｈ＋１)に蓄える。次にＬＰＸ
(ｋ＋１)はＬＰＢ２とｅｅ(ｋ)の積と、−ＬＰＡ２とｍ
(ｎ，ｈ＋１)の積とを加算して求める。以上がメモリ内
変数の演算アルゴリズムである。

【００４４】次に、図２のブロックＧｃ(ｚ)５４のゲイ
ンｇｓｔの値の決め方について説明する。図５のブロッ
ク図で、×を切った状態での１から１′の周波数特性が
十分な位相余裕とゲイン余裕を持つようにｇｓｔを決定
する。図６は設計したｇｓｔの一例を示すとして前記１
から１′の周波数応答を示した図である。位相余裕は７
６度あり、安定な制御系となっていることがわかる。

【００４５】次に図２のブロック５３，フィルタＦの定
め方を説明する。図７は図５の速度制御系に学習制御ル
ープを付加したものである。図７の×印を切った時の２
から２′の周波数特性すなわち学習制御ループの開ルー
プ特性を求めたとき、ゲインが全周波数にわたって０ｄ
Ｂを超えないことが、制御系が安定となる十分条件であ
る。Ｆをローパスフィルタとしてラプラス演算子をｓと
おくときに

【００４６】

【数１１】Ｆ＝１／(Ｔ１・ｓ＋１) …（数１１）のようなローパスフィルタで構成するときの前記学習制
御ループの開ループの周波数特性を図８に示す。このと
きゲインが全周波数で０ｄＢを超えなくて、安定な制御
系が構成されるのがわかる。さらに等価なディジタルフ
ィルタを求めるために双一次変換を用いた。双一次変換
によれば数１１中のラプラス演算子Ｓは下式により、シ
フトオペレーターｚ（１サンプル進み）に置き換えられ
る。

【００４７】

【数１２】ｓ＝２／Ｔｓ・(ｚ−１)／(ｚ＋１) …（数１２）ここで、Ｔｓはサンプリングタイムである。このように
与えられたＦ(ｚ)，Ｇｃ(ｚ)を用いたときの図７の制御
系における３から３′の応答、すなわち外乱に対する速
度の周波数応答を図９に示す。このとき４Ｈｚで外乱が
抑圧されていることがわかる。ここで周波数４Ｈｚはト
ルク脈動の周期に相当する。この周波数は次のように決
まる。モータ一回転あたり２４周期のトルクの脈動をも
つモータを１／６Ｈｚで回転させるとする。このとき、
トルク脈動の周期は２４／６＝４Ｈｚとなる。例えば、
モータ一回転あたりのエンコーダパルス数を６４８とす
ると、一回転あたり２４周期のトルク脈動に対応するた
めには、前記メモリの個数を６４８／２４＝２７個用意
し、先頭パルスから最後尾のパルスまで順番に２７個の
メモリ番地を割り当てていけばよい。

【００４８】次に、供給リールモータによる張力制御に
ついて説明する。図１で、供給リールモータ駆動回路８
Ｓは、巻取リールモータ駆動回路８Ｔと同様、入力信号
に比例した電流をモータに供給する電流型のアンプであ
る。すなわち、入力信号電圧をｖｇｃｓ(Ｖ)，ゲインを
ｇｓｍ(Ａ／Ｖ)とすると、供給リールモータにはｉｓ
(Ａ)の電流が供給される。

【００４９】

【数１３】ｉｓ＝ｇｓｍ＊ｖｇｃｓ …（数１３）ここで、供給リールモータのトルク定数をｋｓとすれ
ば、発生するトルクｓｒｍｔ(Ｎｍ)はモータ電流ｉｓに
比例し下式で表わされる。

【００５０】

【数１４】ｓｒｍｔ＝ｋｓ＊ｉｓ …（数１４）供給リールはテープ半径に比例したバックトルク情報と
テープの加減速時の張力変動を抑制するための加減速補
償トルク情報を加算した情報で供給リールモータを制御
している。

【００５１】まず、バックトルク情報の演算について説
明する。テープ張力目標値をＴtrefとすると必要なバッ
クトルクは供給リール半径ｒｓを用いて以下の式で計算
される。

【００５２】

【数１５】ｂｔｓ＝ｒｓ＊Ｔｔｒｅｆ …（数１５）ここでｇｓｍ，ｋｓを用いて、バックトルク演算器の出
力を表わすと下式となる。

【００５３】

【数１６】ｖｇｓ＝ｂｔｓ／(ｇｓｍ＊ｋｓ) …（数１６）次に加減速補償情報の演算について説明する。加減速に
必要なトルクは、巻取リール速度制御補償器２１の出力
ｅにゲインｇｓｔを掛けた情報をａとするとき、リール
慣性をｊｓ，巻取リール半径をｒｓとすると

【００５４】

【数１７】ｂａｓ＝ｊｓ・ａ・ｒｔ／ｒｓ …（数１７）と表わされる。ここでｇｓｍ，ｋｓを用いて加減速補償
演算器２３Ｓの出力を表わすと下式となる。

【００５５】

【数１８】ｖａｓ＝ｂａｓ／(ｇｓｍ＊ｋｓ) …（数１８）供給リールモータ制御はｖｇｓとｖａｓを加算器１６に
より加算した信号をモータドライバアンプの指令値とし
て出力する事で行われる。

【００５６】本発明の第２の実施例を図１０を用いて説
明する。ここでは、先の第１の実施例に対して巻取リー
ルとドラム間に設置されたローラ６に周波数発電機９
（ローラＦＧとよぶ）を取り付け、ローラのＦＧの位相
と基準信号の位相を合わせることによりテープ位置の制
御を行う。さらに、ローラＦＧを用いてテープ半径の計
算を精度良く行う。また、巻取リールのバックトルク補
償をやめ、巻取リール角速度を用いた負荷トルク補償を
行うことにする。さらに、供給リール制御でテープ張力
センサを設け、テープ張力の制御を行うことにする。

【００５７】まず、ローラＦＧ９を用いた巻取リールテ
ープ半径ｒｔの計算を説明する。巻取リールの回転周期
をＦＴＲ(Ｈｚ)とすると、巻取リールの回転角速度ｗｔ
(rad／ｓ）は

【００５８】

【数１９】ｗｔ＝２・π・ＦＴＲ …（数１９）と表される。回転ローラ６には、周波数発電機９が設置
されており、回転数に比例した周波数のパルス信号が得
られる構造となっている。回転ローラ６のローラＦＧは
ローラ周期検出器１７に入力され、ローラ回転角速度ｗ
Ｒ(rad／ｓ）が得られる。ローラ半径をＲＲとするとテ
ープ速度ｖＴは

【００５９】

【数２０】ｖＴ＝ＲＲ・ｗＲ …（数２０）となる。また、テープ速度はｒｔとｗｔによっても求め
られ、

【００６０】

【数２１】ｖ＝ｒｔ・ｗｔ …（数２１）となる。このときｖＴ＝ｖが成立し、テープ半径ｒｔは
下式により求められる。

【００６１】

【数２２】ｒｔ＝ＲＲ・ｗＲ／ｗｔ …（数２２）次にテープ位置制御について説明する。一定径のローラ
を用いた場合、ローラの回転角度θとテープ送り量ｘの
比は常に等しい。したがってローラ半径ＲＲがわかれ
ば、ローラ回転角度からテープ送り量を求めることがで
きるので、目標基準信号周波数に対して、ローラ半径，
エンコーダパルス数を適切に定めれば、目標基準信号と
パルス信号の位相を合わせることによって、所望の送り
量でテープ位置制御を行うことができる。例えば、目標
テープ速度をｖＴとするとき、ローラエンコーダの一回
転あたりのパルス数をＰＲ(ｐｐｓ)，基準信号ｆｒｅｓ
(Ｈｚ）が決まっていて、ローラ半径ＲＲが未知なら
ば、ＲＲは

【００６２】

【数２３】ＲＲ＝ＰＲ・ｖＴ／(２・π・ｆｒｅｓ) …（数２３）により求められる。この半径のローラを用いて、基準信
号とエンコーダパルスの位相を同期させるようにモータ
を制御することによって、テープを基準信号に対して一
定量ずつ送ることができる。以下位置制御アルゴリズム
の詳細を図１１のブロック図に基づいて説明する。図１
２には各ステップの動作をフローチャートで示す。

【００６３】ステップ１０１：ブロック６４でローラの
エンコーダパルスを検出すると、ブロック６５で基準信
号ＰＲｅｆ(ｋ)との時間差Ｄｔｍｅ(ｋ)を求める。

【００６４】ステップ１０２：ブロック６６でＤｔｍｅ
(ｋ)と目標速度ｖＴを乗じることにより位置誤差ｅｐ
(ｋ)が得られる。

【００６５】ステップ１０３：ブロック６７でｅｐ(ｋ)
にゲインｇｐｓとｇｃｔを乗じて、ｐｕ(ｋ)を得る。

【００６６】ステップ１０４：ｐｕ(ｋ)を加算器７５に
よりｕ(ｋ)に加算する。

【００６７】ステップ１０５：ステップ１０１に戻る。

【００６８】ブロック６２ではｒｔにより巻取リール回
転角度がテープ位置に変換され、ブロック６３ではテー
プ位置がＲＲ分の１倍されてローラの回転角度に変換さ
れることを意味する。ステップ１０３のゲインｇｐｓ
は、図１１で学習制御ループ，負荷トルク補償ループを
持たない条件で位置制御ループの開ループが必要十分な
位相余裕と帯域を持つように定める。

【００６９】次に巻取リール負荷トルク補償について説
明する。負荷トルク補償器のブロック図を図１１に示
す。ここで、ブロック６９のＪｔは巻取リール慣性モー
メント、Ｔ２はローパスフィルタ７０の時定数、ブロッ
ク６８のｇｄａｃはＤＡコンバータの変換ゲインであ
る。図１１のブロック図に基づいて負荷トルク補償アル
ゴリズムの詳細を述べる。各ステップの動作は図１３の
フローチャートに示す。

【００７０】ステップ１０６：回転速度ｖ(ｋ)をサンプ
ルすると前記速度制御と位置制御の計算アルゴリズムに
従いｕ(ｋ)が計算される。

【００７１】ステップ１０７：ｕ(ｋ)から外力推定値Ｄ
(ｋ)を減算器７６により減算して電流指令値Ｉｃｏｍ
(ｋ)を計算する。

【００７２】ステップ１０８：Ｉｃｏｍ(ｋ)をＤＡＣ５
５に出力する。

【００７３】ステップ１０９：ｖ(ｋ)とブロック６９の
Ｊｔ／Ｔ２の積でＶＡ(ｋ)を求め、Ｉｃｏｍ(ｋ)にブロ
ック６８のｋｔ・ｋａ・ｇｄａｃの積を加算しＦＥ(ｋ)
を求める。

【００７４】ステップ１１０：ＦＥ(ｋ)に対してブロッ
ク７０でローパスフィルタ演算Ｆを行いＬＰ(ｋ)を計算
する。

【００７５】ステップ１１１：減算器７９でＶＡ(ｋ)か
らＬＰ(ｋ)を減算し、その結果に１／（ｋｔ・ｋａ・ｇ
ｄａｃ）を掛け、Ｄ(ｋ＋１)を求める。

【００７６】ステップ１１２：ステップ１０６に戻る。

【００７７】次に図１４に従いブロック７０のフィルタ
Ｆの演算を説明する。

【００７８】まず、ＦＥ(ｋ)が求められたら、ＦＥ(ｋ)
にＬＰＢ１を掛け、ＬＰＸ(ｋ)を加算し、ＬＰ(ｋ)を求
める。

【００７９】次に、ＬＰ(ｋ)が求められた後、ＬＰ(ｋ)
に−ＬＰＦＡ２を掛け、ＦＥ(ｋ)にＬＰＦＢ２を掛け加
算してＬＰＸ(ｋ＋１)を求める。

【００８０】ここでローパスフィルタＦは

【００８１】

【数２４】Ｆ＝１／(Ｔ２・ｓ＋１) …（数２４）の伝達関数を持ち、フィルタの時定数Ｔ２は、図１１で
学習制御ループを持たない条件で、負荷トルク補償ルー
プを×印で開いた時の開ループが全周波数帯で０ｄＢで
あるように定める。前記アルゴリズムを実現するため、
双一次変換式（数１２）によりＦをｚの関数として求め
る。

【００８２】このように構成された制御系に対してｕ
(ｋ)の計算で、実施例１のステップ９０からステップ１
００までの学習制御アルゴリズムが付加される。結果の
一例として、図１１の学習制御ループの×を開いた状態
で１から１′の周波数応答、すなわち学習制御ループの
開ループを図１５に示す。このときゲインは全周波数帯
域で０ｄＢ以下となっており安定な制御系が構成されて
いることがわかる。また、×を閉じた状態で２から２′
の周波数応答（すなわち外乱抑圧率）を見ると、図１６
のような応答が得られる。

【００８３】次に張力制御について説明する。図１０で
は、ガイド３ａと３ｂの間に張力センサ３１を設けてい
る。張力センサ３１によって検出された信号は、張力変
換器３２に入力されセンサの特性に合わせて、張力信号
に変換される。その張力信号は比較器３０に入力され、
テープ張力目標値ＴＴＲＥＦと比較され、張力誤差信号
が出力される。張力誤差信号は、張力制御補償器３３を
通過し、加算器１６に入力される。加算器１６では、実
施例１のバックトルク演算器の出力と実施例１の供給リ
ール慣性補償器２３Ｓの出力と加算される。加算器１６
の出力を受けて供給リールモータ駆動回路８Ｓによりモ
ータに電流Ｉｓが供給されて、供給リールモータが回転
し、テープが送り出される。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、記録回転開始時に入っ
てきたエンコーダパルスに対応する回転位置を先頭とし
て、以降のエンコーダパルスを順番にメモリの番地とし
て割り当て、リールの発生するエンコーダパルスのタイ
ミングで速度誤差情報を得ると、メモリ内の変数を以前
のメモリ内の値と速度誤差に基づいて演算し、更新す
る。また、制御信号としては速度誤差情報とメモリ内の
値を利用することにより、リール回転に同期した外乱成
分を学習し、抑圧することができ、速度変動を最小とす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の構成の説明図。

【図２】第一実施例の制御系の信号の流れのブロック
図。

【図３】学習制御アルゴリズムのフローチャート。

【図４】第一実施例のフィルタＦ（ｚ）の信号の流れの
ブロック図。

【図５】速度制御系の安定性を検討するための制御系モ
デルの説明図。

【図６】速度制御系の開ループ周波数応答の特性図。

【図７】学習制御器を含む速度制御系を検討するための
制御系モデルのブロック図。

【図８】学習制御器の開ループ応答の特性図。

【図９】学習制御器を加えたときの外乱抑圧の特性図。

【図１０】本発明の第二の実施例の説明図。

【図１１】学習制御ループと位置制御ループと負荷トル
ク補償ループをもつ速度制御系の信号の流れのブロック
図。

【図１２】位置制御アルゴリズムのフローチャート。

【図１３】負荷トルク補償アルゴリズムのフローチャー
ト。

【図１４】負荷トルク補償器内のフィルタＦの信号の流
れのブロック図。

【図１５】第二の実施例の学習制御器の開ループ特性
図。

【図１６】第二の実施例の外乱抑圧特性図。

【図１７】従来制御の説明図。

【符号の説明】

１…磁気テープ、２…供給リール、３…ガイドポスト、
４…ドラム、５…巻取リール、６…速度検出用ローラ、
８Ｓ…供給リールモータ駆動回路、８Ｔ…巻取リールモ
ータ駆動回路、２１…速度制御補償器、２８…負荷トル
ク補償器、４０…リール速度変換器、４１…学習制御
器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩倉正雄神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者酒井和夫神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給リールと巻取リール間で、テープ速度
検出手段によって検出したテープ速度に応じて、二つの
リールモータを制御して、テープ張力およびテープ速度
を所定値に維持しつつ、前記供給リールに巻かれた前記
テープを前記巻取リールに移送するリール間テープ駆動
装置において、前記巻取リール回転角度検出に同期し
て、目標速度と前記検出速度との速度誤差信号を得る速
度誤差検出器と、リール回転位置に対応して番地付けら
れた各メモリ内の情報と前記速度誤差信号を演算して巻
取リールモータ速度制御信号を演算しメモリ内の値を更
新する演算器と、前記速度制御信号に基づいて前記巻取
リールのモータドライバアンプへの電流指令値を作成す
る速度補償器を有することを特徴とするテープ制御装
置。
【請求項２】供給リールと巻取リール間で、テープ速度
検出手段によって検出したテープ速度に応じて、これら
二つのリールモータを制御して、テープ張力およびテー
プ速度を所定値に維持しつつ、前記供給リールに巻かれ
た前記テープを前記巻取リールに移送するリール間テー
プ駆動装置において、前記巻取リール回転角度検出に同
期して、目標速度と前記検出速度との速度誤差信号を得
る速度誤差検出器と、前記リール回転位置に対応して番
地付けられた各メモリ内の情報と前記速度誤差信号を演
算して巻取リールモータ速度制御信号を演算しメモリ内
の値を更新する演算器と、前記速度制御信号に基づいて
巻取リールモータドライバアンプへの電流指令値を作成
する速度補償器と、前記巻取リールモータの電流指令値
と、前記巻取リールの回転速度とから、前記巻取リール
モータに加わる負荷トルクを推定し補償する電流指令値
を作る負荷トルク補償器を有することを特徴とするテー
プ制御装置。
【請求項３】供給リールと巻取リール間で、テープ速度
検出手段によって検出したテープ速度に応じて、二つの
リールモータを制御して、テープ張力およびテープ速度
を所定値に維持しつつ、前記供給リールに巻かれた前記
テープを前記巻取リールに移送するリール間テープ駆動
装置において、巻取リール回転角度検出に同期して、目
標速度と前記検出速度との速度誤差信号を得る速度誤差
検出器と、前記リール回転位置に対応して番地付けられ
た各メモリ内の情報と前記速度誤差信号を演算して巻取
リールモータ速度制御信号を演算しメモリ内の値を更新
する演算器と、前記速度制御信号に基づいて巻取リール
モータドライバアンプへの電流指令値を作成する速度補
償器と、前記供給リールと前記巻取リール間のテープ走
行路にテープの送り量を検出するセンサを設け、前記テ
ープの送り量を一定に制御するための前記巻取リールモ
ータの電流指令値を作成するテープ位置補償器を有する
ことを特徴とするテープ制御装置。
【請求項４】供給リールと巻取リール間で、テープ速度
検出手段によって検出したテープ速度に応じて、二つの
リールモータを制御して、テープ張力およびテープ速度
を所定値に維持しつつ、前記供給リールに巻かれた前記
テープを前記巻取リールに移送するリール間テープ駆動
装置において、前記巻取リール回転角度検出に同期し
て、目標速度と前記検出速度との速度誤差信号を得る速
度誤差検出器と、前記リール回転位置に対応して番地付
けられた各メモリ内の情報と前記速度誤差信号を演算し
て巻取リールモータ速度制御信号を演算しメモリ内の値
を更新する演算器と、前記速度制御信号に基づいて巻取
リールモータドライバアンプへの電流指令値を作成する
速度補償器と、前記巻取リールモータの電流指令値と前
記巻取リールの回転速度とから、前記巻取リールモータ
に加わる負荷トルクを推定し補償する電流指令値を作る
負荷トルク補償器と、前記供給リールと前記巻取リール
間のテープ走行路にテープの送り量を検出するセンサを
設け、前記テープの送り量を一定に制御するための前記
巻取リールモータの電流指令値を作成するテープ位置補
償器を有することを特徴とするテープ制御装置。
【請求項５】供給リールと巻取リール間で、テープ速度
検出手段によって検出したテープ速度に応じて、二つの
リールモータを制御して、テープ張力およびテープ速度
を所定値に維持しつつ、前記供給リールに巻かれた前記
テープを前記巻取リールに移送するリール間テープ駆動
方法において、前記巻取リール回転角度検出に同期し
て、目標速度と前記検出速度との速度誤差信号を得る速
度誤差検出し、前記リール回転位置に対応して番地付け
られた各メモリ内の情報と前記速度誤差信号を演算して
巻取リールモータ速度制御信号を演算しメモリ内の値を
更新演算し、前記速度制御信号に基づいて巻取リールモ
ータドライバアンプへの電流指令値を作成する速度補償
することを特徴とするテープ制御方法。
【請求項６】供給リールと巻取リール間で、テープ速度
検出手段によって検出したテープ速度に応じて、二つの
リールモータを制御して、テープ張力およびテープ速度
を所定値に維持しつつ、前記供給リールに巻かれた前記
テープを前記巻取リールに移送するリール間テープ駆動
方法において、前記巻取リール回転角度検出に同期し
て、目標速度と前記検出速度との速度誤差信号を得る速
度誤差検出し、前記リール回転位置に対応して番地付け
られた各メモリ内の情報と前記速度誤差信号を演算して
巻取リールモータ速度制御信号を演算しメモリ内の値を
更新演算し、前記速度制御信号に基づいて巻取リールモ
ータドライバアンプへの電流指令値を作成して速度補償
し、前記巻取リールモータの電流指令値と、前記巻取リ
ールの回転速度とから、前記巻取リールモータに加わる
負荷トルクを推定し補償する電流指令値を作る負荷トル
ク補償することを特徴とするテープ制御方法。
【請求項７】供給リールと巻取リール間で、テープ速度
検出手段によって検出したテープ速度に応じて、二つの
リールモータを制御して、テープ張力およびテープ速度
を所定値に維持しつつ、前記供給リールに巻かれた前記
テープを前記巻取リールに移送するリール間テープ駆動
方法において、巻取リール回転角度検出に同期して、目
標速度と前記検出速度との速度誤差信号を得る速度誤差
検出し、前記リール回転位置に対応して番地付けられた
各メモリ内の情報と前記速度誤差信号を演算して巻取リ
ールモータ速度制御信号を演算しメモリ内の値を更新す
る演算し、前記速度制御信号に基づいて巻取リールモー
タドライバアンプへの電流指令値を作成する速度補償方
法と、前記供給リールと前記巻取リール間のテープ走行
路にテープの送り量を検出するセンサを設け、前記テー
プの送り量を一定に制御するための前記巻取リールモー
タの電流指令値を作成するテープ位置補償することを特
徴とするテープ制御方法。
【請求項８】供給リールと巻取リール間で、テープ速度
検出手段によって検出したテープ速度に応じて、二つの
リールモータを制御して、テープ張力およびテープ速度
を所定値に維持しつつ、前記供給リールに巻かれた前記
テープを前記巻取リールに移送するリール間テープ駆動
方法において、前記巻取リール回転角度検出に同期し
て、目標速度と前記検出速度との速度誤差信号を得る速
度誤差検出し、前記リール回転位置に対応して番地付け
られた各メモリ内の情報と前記速度誤差信号を演算して
巻取リールモータ速度制御信号を演算しメモリ内の値を
更新する演算し、前記速度制御信号に基づいて巻取リー
ルモータドライバアンプへの電流指令値を作成する速度
補償し、前記巻取リールモータの電流指令値と前記巻取
リールの回転速度とから、前記巻取リールモータに加わ
る負荷トルクを推定し補償する電流指令値を作る負荷ト
ルク補償し、前記供給リールと前記巻取リール間のテー
プ走行路にテープの送り量を検出するセンサを設け、前
記テープの送り量を一定に制御するための前記巻取リー
ルモータの電流指令値を作成するテープ位置補償するこ
とを特徴とするテープ制御方法。