JPS6227807A - 回転体の回転位相制御方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、回転体の回転位相を、外部基準信号に同期し
て回転する方法を提供するもので、例えば、映像信号を
磁気テープに記録する回転ヘッド式磁気録画再生装置な
どにおける、回転ヘッドの制御やテープ送り位相制御な
どに用いることができるものである。

従来の技術 従来における位相制御方法は、第６図に示すような構成
で行なうものであった。これは、モータを、外部同期し
ようとする速度近傍で回転するように速度制御を行ない
、回転位相検出器出力と外部位相基準信号とを比較し、
比較結果により回転速度を変調し、位相同期を行なうも
のである。

すなわち、第６図において、位相検出器１０７よシ得ら
れた回転位相情報と、外部位相基準とを位相比較器１０
１により位相比較する。このようにして得られた位相誤
差信号は加算回路１０２に送られ、速度誤差信号と加算
される。速度誤差信号は、モータ１０６の速度を検出す
る速度検出器１０８の出力と内部速度基準とを速度比較
器１０３で速度比較することにより得られるものである
。

さて、加算回路１０２にて加算された誤差信号は、補償
フィルタ１０４を経て、モータ駆動回路１０６に送られ
て、モータ１０６を駆動する。このようにして誤同期の
ない位相制御が実現されている。

発明が解決しようとする問題点 さて、従来において、速度基準は、外部位相同期する回
転数とほぼ等しく設定されていたが、この設定がずれて
いる場合を考えてみる。これは、外部位相基準がずれて
いても同様である。このような場合、ずれが少しであれ
ば、位相比較器の出力により、速度基準を等価的に変化
させて、速度が外部位相基準と同一になる。これを第７
図を用いて説明する。第７図ａは、実際のシステムに対
応したブロック線図である。すなわち、比較器１１０に
おいて、速度基準と検出器よシの速度信号を比較し、１
１１において、比較ゲインを与えて、速度誤差信号とな
る。この速度誤差信号と位相比較器より得られた位相誤
差信号とを加算器１１２にて加算し、その値を補償フィ
ルタへ送る。

第７図すば、これを等価変換したブロック線図である。

すなわち、位相誤差がどれだけ速度基準を変調している
かを明確にするために、位相誤差の加算部−を一番手前
に移動させたものである。この場合、位相比較出力に速
度比較ゲインの逆数を乗するように変換される。このよ
うにして、等価的に、位相比較出力により、速度基準を
変調していることが明確になる。さて、先はど述べたよ
うに、速度基準と外部位相基準とがずれている場合は、
速度基準を変調することにより、外部基準に同期するこ
とになる。ところが、このように変調を行なう信号に相
当する成分は、位相比較誤差により得られたものである
。したがって、位相比較ゲインが無限大でない限）、定
常偏差がゼロにならない。結局、位相比較から速度変調
部との間にゲインが無限大のもの、例えば積分器を挿入
しない限シ、速度基準と位相基準とがずれていると、ず
れに応じて、定常位相偏差が生じることになる。さて、
ループに積分器を挿入することは、制御系の位相遅れを
増大させ、安定性を損うおそれがあり、位相進みフィル
タと組合わせる必要がある。

さらに、このような対策を行なっても、次のような問題
点がある。一般にこのような制御系は、電気回路又はコ
ンピュータのソフトによって構成されている。レリえば
電気回路の場合、電圧の最小値、最大値は、電源電圧に
より制限を受ける。まだ、コンピュータのソフトでも同
様に、扱う語長（ｂｉｔ長など）により制限を受ける。

コンピュータの場合は、扱う語長をどう決めるかは比較
的自由であるが、語長を増大すると急激に演算時間が増
加し、処理が追いつかなくなるので、語長は必ずしも長
くはできない。このため、速度誤差（位相誤差と加算す
る直前の値）も制限を受ける。この制限を受けた速度誤
差を、速度基準値に換算したものが、最大位相引込み範
囲になる。ところが、実際においては、位相誤差により
変調できる速度基準値を、最大位相引込み範囲に等しく
すると、同期引込みが悪化する。これは次の理由による
。

一般に位相比較器は、比較すべき信号の周波数（又は速
度）がほぼ等しい場合のみ有効な比較出力を得ることが
できる。特に回転体の制卸においては、速度ゼロから最
高回転数までという幅広い速度範囲になっている。この
ため、位相比較出力が有効でない範囲が非常に広い。こ
のような問題に対して、従来においては、位相誤差信号
により変調できる速度基準値を制限している。すなわち
、位相引込み範囲を狭くしている。

また、この位相引込み範囲を狭くする概念は、位相誤差
により、直接速度基準を変調する構成であっても全く同
じ問題である。

問題点を解決するだめの手段 本発明においては、回転体の回転位相と外部位相基準と
を位相比較して、位相誤差を得、回転体の回転速度と内
部速度基準とを速度比較して、速度誤差信号を得、両方
の誤差信号を加算して得られた信号により回転体を駆動
する位相制量方法、又は、前記位相誤差により、直接内
部速度基準を　・変調し、速度誤差信号により回転体を
駆動する位相制量方法において、位相誤差信号を一定期
間毎に制御回路内部の値と比較し、その結果に応じて、
内部の値を微少修正し、制御回路内部の値が、一定のし
きい値を超えていれば速度基準を微少修正するループを
有している。

作用 制御回路内部の値は、位相誤差信号と比較され微少修正
することにより、位相誤差信号がどのようにずれている
かを大局的に知ることができる。

この内部の値は、速度基準と位相基準とのずれに対応し
て変化していく。この内部の値が、中心値付近にとどま
っていない場合は速度と位相の基準がずれていることを
示す。この内部の令が、一定のしきい値を超えたら、速
度基準を微少修正する。

このようにして速度と位相の基準のずれは徐々に解消さ
れる。

実施列 第１図は、本発明における一実施例の全体構成図である
。モータ６の回転位相又はそれに対応する量を検出する
位相検出器７よシ得られた位相信号は、外部位相基準と
位相比較器１で位相比較され、位相誤差信号を得る。同
様にモータ６の回転速度を検出する速度検出器８よシ得
られた速度信号は、内部速度基準と速度比較器３で速度
比較され、速度誤差信号を得る。このようにして得られ
た位相誤差と速度誤差は、加算器２にょシ加算されて、
補償フィルタ４、駆動回路５を経て、モータ６を駆動す
る。一方、位相誤差信号は、基準差推定器９に送られ一
外部位相基準と、内部速度基準とのずれを検出する。検
出されたずれは、加算器１０により、内部速度基準を直
接修正する。

第２図は、第１図における、基準差推定器９の構成を示
す図である。内部の遅延器２３よシの出力値と位相誤差
信号とは、比較器２１で比較される。この比較結果によ
り、遅延出力は、微少修正器２２により微少修正される
。修正結果は、次の比較のために、再び、遅延器２３に
入れられると共に、判定手段２４に送られ、速度基準値
を変更するか否かを判定する。この結果により、修正度
決定部２５によりどれだけ速度基準を修正するかが決定
され、速度基準修正出力が得られる。

第３図は第２図で示した基準差推定器９の処理の流れを
示すフローチャートである。なお、このフローは、一定
期間毎に、例えばモータの１回転毎などに実行される。

まず、ステップ３１において、位相誤差信号と遅延器量
力値とを比較し、ステップ３２においてその比較結果に
応じて分岐する。まず、位相誤差のほうが大きければ、
ステップ３３において遅延器量力値を微少量＋Δだけ修
正する。位相誤差のほうが小さければ、ステップ３４に
おいて、遅延器量力値を微少量−Δだけ修正する。次に
ステップ３５において、遅延器量力値が＋ｎΔ（ｎは整
数）を超えていないかを調べ、超えていれば、ステップ
３６において、速度基準値を微少量＋Δ′だけ修正する
。そしてステップ３７へ進み、遅延器量力値を中心値（
＝０）にセットする。一方、ステップ３６において遅延
器量力値が＋ｎΔを超えていなければ、ステップ３８へ
進み、遅延器量力値が−ｎΔよシ小さくないかを調べる
。

小さくなければ、ここでの処理を終える。−ｎΔよシ小
さければ、ステップ３９において、速度基準値を微少量
−Δ′だけ修正し、ステップ３７へ進み、遅延器量力値
を中心値にセットし、処理を終える。

ここでΔ′などの修正量は、例えば、ディジタルサーボ
系における速度基準（パルス周期）を１ビット分だけ変
えることに対応する。

第４図及び第６図は基準差推定器９の動作列を示すタイ
ミング図である。第４図は、外部位相基準に対して、内
部速度基準が早くなっている場合である。このため、モ
ータの回転位相信号も早く出現する。なお、この例にお
いて、位相誤差は、モータの回転位相信号に伴って得ら
れ、外部位相基準の立上がシに同期するものとする。さ
て、第４図において、得られる位相誤差は、進み方向と
遅れ方向とがあシ、位相引込みができていない。

（速度がずれすぎているためである。）しかし、修正器
２２の出力は、負方向に、変動はあるものの、増加して
いく。一方、第５図は、外部位相基準に対して、内部速
度基準が遅くなっている場合である。この場合も、得ら
れる位相誤差は進み方向もあシ、遅れ方向のときもあシ
、位相引込みができていない。しかし、微少修正器２２
の出力は、正方向に、変動はあるものの、増加していく
。したがってこの微少修正器２２の出力値により、速度
基準を変えて、位相基準とのずれを解消することができ
る。

以上の原理を別の表現で説明する。すなわち、速度基準
と位相基準とがずれすぎている場合は、いわゆる位相流
れ状態となシ、位相誤差信号は、進み方向になったシ遅
れ方向になったシする。

しかし、基準のずれと位相誤差が同一方向の場合は、位
相誤差により、ずれを補正するため、位相流れの速度が
遅くなる。逆に、基準のずれと位相誤差が互いに逆方向
の場合には、位相誤差により、ずれを逆に増大させるた
め、位相流れの速度が速くなる。このため、位相が流れ
ている状態であっても、基準のずれと位相誤差が同じ方
向の時間が長くなる。これを用いて、基準のずれを知る
ことができる。

以上のようにして、従来の欠点のうち、位相引込み範囲
の狭さは解消できる。

また、定常位相偏差においても、速度基準を直接修正す
るループがあるため、遅延器出力値から判断するしきい
値±ｎΔに応じて決定されるため、ｎを小さくすれば、
定常位相偏差も充分に小さくできる。

なお、本実施列では、位相誤差と速度誤差とを加算した
値によル回転体を駆動する場合について説明したが、位
相誤差によ多速度基準を変調し、速度誤差により回転体
を駆動する場合においても、第７図に示す等価変換によ
り、速度比較ゲインという係数が加わるだけであシ、原
理としては全く同じである。

発明の効果 以上述べた通シ、本発明は、従来の問題点、速度基準と
位相基準とがずれている場合の問題を解決するものであ
る。さらに本発明において、基準のずれを検出する手段
が簡単なアルゴリズムで実現でき、乗算器などのハード
ウェアを要せず、その実現は、ソフトウェアであろうと
ノ・−ドウエアであろうと容易である。（一般にディジ
タル的にフィルタを構成させるには乗算の）・−ドウエ
アが必要である。）特にソフトウェアで実現するにあた
っては、演算を行なう周期は低くてよく、ＣＰＵを専有
することは殆んどない。

また本発明では、位相基準がパルス信号のみでなく、位
相基準が、直接的には検出できず、ＤＣ値が位相誤差と
して得られる場合にも応用できるため、用途は広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施列の全体構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図における基準のずれを推定する
部分の構成を示すブロック図、第３図は、基準のずれを
推定する部分における動作内容を示すフローチャート、
第４図及び第５図は、同動作の動作列を示すタイミング
チャート・第６図は従来例の全体構成を示すブロック図
、第７図は位相誤差による速度基準変調原理を示すブロ
ック図である。 １・・・・・・位相比較器、３・・・・・・速度比較器
、７・・・・・・位相検出器、８・・・・・・速度検出
器、２１・・・・・・比較器、２２・・・・・・微少修
正器、２３・・・・・・遅延器、２４・・・・・・判定
手段、６・・・・・・モータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名区 域 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体の回転位相と外部位相基準とを位相比較し
   て、位相誤差を得、前記回転体の回転速度と内部速度基
   準とを速度比較して、速度誤差を得、前記位相誤差信号
   と前記速度誤差信号とを加算して得られた信号により前
   記回転体を駆動するに際し、位相誤差信号を任意の一定
   期間毎に、制御回路内部における値と比較し、この比較
   結果に応じて、前記制御回路内部の値を微少修正し、こ
   の内部の値が、一定のしきい値を超えていれば、前記内
   部速度基準値を微少修正することを特徴とする回転体の
   回転位相制御方法。
2. （２）回転体の回転位相と外部位相基準とを位相比較し
   て、位相誤差を得、この位相誤差により、内部速度基準
   を変調し、前記回転体の回転速度と前記変調された内部
   速度基準とを比較して速度誤差信号を得、この速度誤差
   信号により前記回転体を駆動するに際し、位相誤差信号
   を任意の一定期間毎に、制御回路内部における値と比較
   し、この比較結果に応じて、前記制御回路内部の値を微
   少修正し、この内部の値が、一定のしきい値を超えてい
   れば、前記内部速度基準値を微少修正することを特徴と
   する回転体の回転位相制御方法。