JPS61234403A - サ−ボ装置 - Google Patents

サ−ボ装置

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JPS61234403A
JPS61234403A JP7605185A JP7605185A JPS61234403A JP S61234403 A JPS61234403 A JP S61234403A JP 7605185 A JP7605185 A JP 7605185A JP 7605185 A JP7605185 A JP 7605185A JP S61234403 A JPS61234403 A JP S61234403A
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JP
Japan
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frequency
filter
control system
gain
phase
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Pending
Application number
JP7605185A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsugi Yoshihiro
貢 吉弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP7605185A priority Critical patent/JPS61234403A/ja
Publication of JPS61234403A publication Critical patent/JPS61234403A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B5/00Anti-hunting arrangements
    • G05B5/01Anti-hunting arrangements electric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 A産業上の利用分野 本発明はサーボ装置に関し、例えば、ビデオディスク装
置におけるピックアップ部の位置決めサーボ、速度サー
ボに適用し得るものである。
B発明り概要 本発明はメカニカルな要素を含む制御系を安定に制御す
るサーボ装置において、ゲインを変化させることなく、
サーボ周波数帯域及びメカニカルな要素の共振周波数間
の周波数帯域で位相を所定角度だけ回転させるよう、な
周波数特性を有するフィルタを制御系のループに挿入す
ることにより、ゲイン余裕を向上させて制御対象を安定
に制御することができるようにしたものである。
C従来の技術 ビデオディスク装置においてビデオディスクからビデオ
信号をピックアップするピックアップ部はガイドレール
上を摺動するスライダモータによりビデオディスクの半
径方向に移動され、痩定位置に位置決めされる。このよ
うな位置決めを行なうため第8図に示す自動制御系によ
りスライドモータの速度が制御される。すなわち、加算
回路1及び駆動用増幅回路2を介して入力信号SINが
スライダモータ3に与えられてスライダモータ3がガイ
ドレール上を移動し、その際、モータ3に固着されたア
ーム4の他端に取り付けられたセンサ5により検出速度
信号S。を得て増幅回路6において増幅した後加算回路
1にフィードバックして入力信号SxNを補正し、かく
して所定速度でピックアップ部が移動し得るようになさ
れている。
D発明が解決しようとする問題点 しかしながら、アーム4がモータ3に片持ちばり状に取
付けられており、メカニカルな共振特性をもっているの
で、この制御系により制御しても制御対象が不安定に動
作するおそれがあった。
この制御系のオープンループ特性は第9図のボード線図
から明らかなように、サーボをかける低域の周波数帯域
B8  より高い周波数fRにおいてメカニカルな共振
によるゲイン曲線G。の山形の尖鋭なピークがあり、こ
のピーク付近の周波数で位相曲線P。が0〔度〕を横切
っている。このピーク値は−1、−2(dB)程度であ
り、従ってこの制御系におけるゲイン余裕GMoは僅か
に1.2CdB)程度である。
また、ゲイン余裕が小さいことは、第10図に示すナイ
キスト線図からも読み取ることができる。
ナイキスト線図において、点P(−1,0)が安定限界
を示し、制御系のベクトル軌跡vTと実軸Rとの交点R
0が左側に安定限界点P(−1,0)を見るので、ナイ
キストの安定条件を満足しているが点R8と点Pとの距
離で表わされるゲイン余裕GMo が小さく、従って安
定度が低いことを示している。
このようなゲイン余裕の小さなオーブンループ特性を有
するためクローズトループ特性も第11図に示すよ5K
、ゲイン曲線G0がO(dB]より僅かに小さいピーク
値をとる周波数付近で位相曲線P0 がO〔度〕を横切
っている。
従って、この制御系を含むビデオディスク装置の使用環
境等が変化したためゲイン曲線が全体的に上昇すると、
ゲイン余裕がな(なって発振するおそれがある。また、
この制御系の設計時において、1 、2 (dB)程度
のゲイン余裕ではビデオディスク装置を量産した場合K
、製品間のバラツキによりゲイン余裕を越える製品も出
現し、かかる製品は発振するおそれがある。
このような不都合な事態を回避するためには、実用上1
0(dB)程度のゲイン余裕を持つ必要がある。そのた
め、従来、位相曲線が周波数に拘らず一定値をとると共
に、ゲイン曲線が制御系のピーク付近の周波数で制御系
のゲイン特性の逆特性、すなわちV字状に変化するノツ
チフィルタを制御系のループに介挿し、位相曲線がO〔
度〕を横切る周波数付近においてゲインを大きく低下さ
せるような方法が考えられる。
しかしながら、実際上、制御系の山形の尖鋭なゲイン特
性に対して正確な逆特性のノツチフィルタを得ることが
難しく、ゲインを逆特性忙より適確に抑えることは困難
であった。また、正確な逆特性のノツチフィルタを実現
し得たとじズも、製品バラツキにより制御系の尖鋭なピ
ークをとる周波数が僅かくずれると、ノツチフィルタに
よりピーク値を抑えることができな(なり、実用上未だ
不十分であった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、メカニカ
ルな共振を含む制御対象を、ゲイン余裕を向上させて安
定に制御することのできるサーボ装置を提供しようとす
るものである。
E問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明は、電気的に制御可
能なメカニカルな要素3.4を制御対象として含む制御
系8を制御するサーボ装置において、ゲインを変化させ
ることなく、サーボ周波数帯域Bs及びメカニカルな要
素3,4の共撮周波数輸間の周波数帯域BB で位相を
所定角度だけ回転させる周波数特性を有するフィルタ1
0を制御系8のループに挿入するようにした。
2作用 制御系8のゲイン特性はフィルタ10を挿入しても変化
しない。これに対して、制御系8の位相特性はフィルタ
10の挿入により、周波数帯域BBにおいて急激に位相
を変化させ、この帯域BBの所定周波数でO〔度〕を横
切る。
位相がO〔度〕を横切るこの所定周波数のゲインは共振
周波数fRのゲインに比べて小さく、従って、従来装置
よりゲイン余裕を大きくすることができる。その結果、
制御対象を安定に制御することができる。
G実施例 以下、図面について本発明をビデオディスク装置に適用
した一実施例な詳述する。この実施例の場合、制御系8
のループにおける加算回路1及び駆動用増幅回路2間に
第2図に示すようにフィルタ10を挿入する。
このフィルタ10は第1図に示すようにゲインG。
が周波数に関係なく一定値をとり、位相P2がサーボを
かける周波数帯域B、でほぼ0〔度〕で、この周波数帯
域B、及びメカニカルな共振周波数fR間の周波数帯域
BB で位相PIFがほぼ−180〔度〕だけ回り、共
振周波数fRより大きい周波数でほぼ−180〔度〕を
維持するような特性を有する。
このような特性を有するフィルタ10は第3図の回路に
より実現することができる。抵抗R0、トランジスタQ
、抵抗R2(抵抗値は抵抗R1に等しい)を順次接続し
た直列回路に電源が供給され、トランジスタQのベース
に入力信号が端子T1を介して与えられる。抵抗R1及
びトランジスタQのコレクタ間の接続中点AKはコンデ
ンサC0の一端が接続され、抵抗R2及びトランジスタ
Qのエミッタ間の接続中点Bに抵抗R3の一端が接続さ
れ、コンデンサC1の他端及び抵抗R3の他端が互に接
続されて端子T2に接続される。
ここで、抵抗R3及びコンデンサC□の値を、位相が−
(イ)〔度〕回ったところの角速度ω。(=2πf0)
 K対して ω。= 1 /R3Cエ      ・・・・・・・・
・ (1)なる関係を満足するように選定することによ
り第1図に示す特性を有するフィルタ10が得られる。
このような特性を有するフィルタ10を挿入した制御系
8のオープンループ特性は第4図のボード線図に示すよ
うになる。ここで、フィルタ10のゲインG、は周波数
に関係な(一定値(0(dB))であるので、ゲイン曲
線G。Pは従来のオープンループ特性(第9図)のゲイ
ン曲線G0と同様になる。
これに対して、位相曲線P。Pは、フィルタ10の位相
PNPがサーボ周波数帯域B8及び共振周波数fR間の
周波数帯域BBで−180〔度〕回転するため、周波数
帯域BBで進んだ状態から遅れた状態に急激に変化する
。そのため1位相曲線P。PがO〔度〕を横切る周波数
がフィルタ10を挿入しない場合の周波数fRに比べて
低域側にずれ、周波数帯域BB内の周波数f。に変化す
る。この周波数f。におけるゲインは山形のピークをと
る以前の小さい値のため、従ってゲイン余裕1”k G
MPは第4図に示すよう&Cl0(dB)程度となり、
実用上十分な安定動作を確保できる。
この実施例の特性をナイキスト線図に表わすと、第6図
に示すようになる。この場合、制御系のベクトル軌跡V
T、&−1実軸Rとほぼ点R1で交わり、安定限界点P
を左側に遠く離れてジる。従って、ゲイン余裕GM、 
が大きく、安定条件を十分に満たしていることが分かる
このように、第1図に示す特性を有するフィルタ10を
制御系に挿入すると、ゲイン余裕を大きくとり得、メカ
ニカルな共振周波数fRにおいても発振動作することな
く安定に制御することができる。か(するKつき、クロ
ーズトループ特性(第5図)に示すように、共振周波数
fR近傍のゲインが若干小さくなり、山形形状が鈍化し
、従ってリンギング現象が起こり難くなる効果を得るこ
とができる。
なお、上述の実施例ではビデオディスク装置のピックア
ップ部の位置決めサーボ、速度サーボに本発明を適用し
たが、第9図に示すようなオープンループ特性を有する
制御系に広く適用することができる。
また、上述の実施例においては、第1図に示す特性を有
するフィルタ10として第3図に示す構成のものを示し
たが、これに限らず、例えば第7図に示すように演算増
幅器OPを用いて構成することもできる。すなわち演算
増幅器OPの反転入力端に一端が接続された抵抗R4,
及び演算増幅器OPの非反転入力端に一端が接続された
抵抗R3の他端同士が接続されて入力信号を受ける。ま
た、演算増幅器OPの出力端及び反転入力端間に帰還用
抵抗R5(抵抗値は抵抗R4と同一に選定する)を接続
し、非反転入力端及びアース間にコンデンサC1を接続
する。そして、抵抗R3及びコンデンサC0の値を、上
述の(1)式を満足するように選定することにより第1
図に示す特性を有するフィルタ10を実現できる。
かかる構成のフィルタ10を用いてもゲイン余裕を大き
くすることができ、制御対象を安定に制御することがで
きる。
また、上述の実施例においてはサーボ周波数帯域BB 
と共振周波数fRとの間の周波数帯域BBで位相をほぼ
180〔度〕回転したものを示したが、回転する角度は
これに限らず、例えば360〔度〕であっても良い。要
は、この位相の回転により、位相曲線がO〔度〕を横切
る周波数f。を共振周波数fRより低い周波数にずらし
てゲイン余裕が大きくできるように回転させる角度を選
定すれば良い。
H発明の効果 以上のように本発明によれば、サーボ周波数帯域及びメ
カニカルな共振周波数間の周波数帯域で位相が所定角度
回転するフィルタを制御系のループに介挿したので1位
相がO〔度〕を横切る周波数を共振周波数近傍から低い
周波数に移動セさせることかでき、この分従来の場合と
比較してゲイン余裕を太き(できることにより制御系を
安定に制御し得るサーボ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の制御系に挿入するフィルタ
の周波数特性を示す路線図、第2図はこのフィルタを挿
入した制御系を示すブロック図、第3図はこのフィルタ
の具体的構成の一例を示す接続図、第4図は本発明の一
実施例の制御系のオープンループ特性を示すボード線図
、第5図はその制御系のクローズトループ特性を示すボ
ード線図、第6図はその制御系のオープンループ特性を
示すナイキスト線図、第7図はフィルタの具体的構成の
他の一例を示す接続図、第8図は従来の制御系を示すブ
ロック図、第9図及び第10図はそれぞれ従来の制御系
のオープンループ特性を示すボード線図、ナイキスト線
図、第11図は従来の制御系のクロース”ドループ特性
を示すボード線図である。 1・・・加15.3・・・スライドモータ、4・・・ア
ーム、5・・・センサ、8・・・制御系、10・・・フ
ィルタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電気的に制御可能なメカニカルな要素を制御対象として
    含む制御系を制御するサーボ装置において、 ゲインを変化させることなく、サーボ周波数帯域及び上
    記メカニカルな要素の共振周波数間の周波数帯域で位相
    を所定角度だけ回転させる周波数特性を有するフィルタ
    を上記制御系のループに挿入した ことを特徴とするサーボ装置。
JP7605185A 1985-04-10 1985-04-10 サ−ボ装置 Pending JPS61234403A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7605185A JPS61234403A (ja) 1985-04-10 1985-04-10 サ−ボ装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP7605185A JPS61234403A (ja) 1985-04-10 1985-04-10 サ−ボ装置

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Publication Number Publication Date
JPS61234403A true JPS61234403A (ja) 1986-10-18

Family

ID=13593980

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7605185A Pending JPS61234403A (ja) 1985-04-10 1985-04-10 サ−ボ装置

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JP (1) JPS61234403A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01301019A (ja) * 1988-05-27 1989-12-05 Mitsubishi Electric Corp 放電加工制御装置
JPH0354602A (ja) * 1989-07-22 1991-03-08 Nobuo Yamamoto 制御系の時間差比較2自由度制御方法及び装置
JP2019168777A (ja) * 2018-03-22 2019-10-03 三菱重工業株式会社 制御系設計支援装置、制御系設計支援方法、及び制御系設計支援プログラム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01301019A (ja) * 1988-05-27 1989-12-05 Mitsubishi Electric Corp 放電加工制御装置
JPH0354602A (ja) * 1989-07-22 1991-03-08 Nobuo Yamamoto 制御系の時間差比較2自由度制御方法及び装置
JP2019168777A (ja) * 2018-03-22 2019-10-03 三菱重工業株式会社 制御系設計支援装置、制御系設計支援方法、及び制御系設計支援プログラム

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