JPS63107480A - リニアモ−タ制御方式 - Google Patents

リニアモ−タ制御方式

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JPS63107480A
JPS63107480A JP61250829A JP25082986A JPS63107480A JP S63107480 A JPS63107480 A JP S63107480A JP 61250829 A JP61250829 A JP 61250829A JP 25082986 A JP25082986 A JP 25082986A JP S63107480 A JPS63107480 A JP S63107480A
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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] 本発明はリニアモータの制御方式に関する。
[従来の技術] 光学的情報再生装置たとえば光デイスク装置においては
、情報記録媒体である光ディスクに対し光ヘッドからス
ポット状に光照射が行なわれる。
該照射スポットにより照明された光ディスクの情報ビッ
トからの反射光は再び光ヘッドに入射し、光検出器によ
り検出される。上記情報ビットは光ディスクにおいて回
心円状またはラセン状に列状をなして配列されており、
この様な情報トラックに対し光ビームを追従させること
により一連の情報が再生される。
情報の再生時において、光ディスクは所定の速度で回転
せしめられ、光ヘッドからは光ビームがスポット状に照
射され、また光ヘッドを光ディスクの半径方向に移動(
アクセス)させることにより所望の情報トラック部分に
対し光ビーム照射を行ない所望の情報を再生することが
できる。
以上の様な所望の情報の(1生のための光ヘッドのアク
セスを駆動するアクチュエータとしてDCリニアモータ
が利用されている。リニアモータは回転モータとラック
ピニオン機構とを用いて直線柱′4I運動を実現するア
クチュエータに比べて高速且つ正確な駆動が可能である
リニアモータにより光ヘッドを所望の位置まで移動させ
るには光ヘットの現在位とと目的位置とから移動の向き
及び距離を算出し、該距離を高速で移動する様に制御す
る。
第7図(a)、(b)はそれぞれ以上の様なリニアモー
タ移動の際の速度特性曲線及び位置特性曲線の一例を示
す図である。
光ヘッドは前半は一定の加速度で加速され後半は一定の
加速度で減速される。この加速度の大きさはリニアモー
タの推力や質量等の特性と駆動アンプの特性とにより適
宜設定され、大きい方が高速アクセスが可能となる。
第8図(a)、(b)は移動距離が異なる場合(短かい
場合)のリニアモータ移動の際の速度特性曲線及び位置
特性曲線の一例を示す図である。
この場合は上記第7図の場合と加速及び減速の際の加速
度の大きさは同一であるが、第7図の場合に比べて該加
速度で移動する時間が短かい。
この様な光ヘッドの移動制御即ちリニアモータの移動制
御においては、該リニアモータの位置及び速度を常時検
出して上記第7図及び第8図に示される様な理想的な特
性曲線での移動との差を絶えず検出しフィードバンクに
より補正しなから1]的位置へとリニアモータを移動さ
せる。
第゛9図はこの様な移動゛制御のための制御ブロック線
図である。
第9図において、引算器32の十入力端には不図示の制
御手段から第7図(a)または第8図(a)に示される
様な理想的な速度特性が入力され、−万引算器34の十
入力端には不図示の制御手段から第7図(b)または第
8図(b)に示される様な理想的な位2t4、ν性が入
力される。
リニアモータ36にはその速度を検出するための速度検
出器38と該リニアモータの位置を検出するための位置
検出器40とが付設されている。
該速度検出器38からは上記理想的速度特性からのずれ
の信号が出力され、また位置検出器40からは上記理想
的位置特性からのずれの信号−が出力される。
速度検出器38の出力はL記加算器32の一入力端に入
力され、該加算器からは修正された速度信号が出力され
該修正速度信号は補償制御器42により位相補償されて
加算器44の一方の入力端に人力される6一方、位置検
出器40の出力は一上記加算器34の一入力端に入力さ
れ、該加算器からは修正された位置信号が出力され該修
正位置信号は補償制御器46により位相補償されて加算
器44の一方の入力端に入力される。そして、該加算器
からはリニアモータ36に対し修正された駆動信号が入
力され、これにより該モータの移動が駆動される。
ciす■が解決しようとする問題点] しかして、以1この様なリニアモータ制御方式において
は制御偏差を十分に小さくすることは困難であり、移動
終了のII的位訝に接近する時点においても制御偏差が
残り、該偏差を許容範囲内とするためいわゆる整定時間
が必要となる。そして、この様な整定時間が場合によっ
ては移動時間の2〜3割にも達することがあり、アクセ
ス時aHの増大の原因となっている。
そして、従来のリニアモータ制御方式においては、アク
セスの都度同様な整定時間を要するのでアクセス時間の
短縮が困難であるという問題点があった。
そこで、本発明は、以上の様な従来技術の問題点を解決
し、整定時間を小さくすることのできるリニアモータ制
御方式を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして
、リニアモータの移動を加速する波高値αの駆動電流を
時刻Oからtlまでリニアモータに印加し、リニアモー
タの移動を減速する波高値βの駆動597流を時刻t1
からt2までリニアモータに印加し、該駆動電流により
駆動されるリニアモータの理想的位置特性及び理想的速
度特性を予め設定しておき、適宜の時刻でのリニアモー
タの位置及び速度を検出し、上記理想的な位置及び速度
の特性における該時刻での位l及び速度とのずれ量を求
め、該ずれ量に基づき該位置ずれ及び速度ずれが小さく
なる様に上記波高値α、β及び/または時刻t1.t2
を設定すべく演算を行ない、次回のリニアモータ移動の
駆動蒔に該演算により得られた修正波高fn及び/また
は修正時刻を用いることを特徴とする、リニアモータ制
御方式、が提供される。
[実施例] 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。
第14は未発り1によるリニアモータ制御方式の一実施
例を示すブロック図である。
第1図において、2はマイクロコンピュータ(以fマイ
コンと略称する)であり、該マイコンはメモリ及び演算
部を有する。
4はアップダウンカウンタであり、一方の入力端にL記
マイコン2からの指令パルス信号が入力する様になって
いg、6はD/Aコンバータであり、8は補償制御器で
あり、10は加算器である。J:記カウンタ4の出力は
D/Aコンバータ6によりアナログ値に変換された上で
補償制御器8に入力され、該補償制御器の出力が加算器
lOの1つの入力端に入力される。
12はF/Vコンバータであり、14は引算器であり、
16は補償制御器である。」二記マイコン2からの指令
パルス信号はF/Vコンバータ12によりF/V変換さ
れた北で引算器14の十入力端に入力され、該引算器の
出力は補償制御器16に入力され、該補償制御器の出力
が上記加算器10の1つの入力端に入力される。
18はD /、Aコンバータであり、ブイコン2から出
力される指令加速度信号が該D/Aコンバータによりア
ナログ値に変換された上で上記加算石工0の1つの入力
端に入力される。
該加算WIGの出力はパワーアンプ20に入力され増幅
された後にリニアモータ22に入力され、これにより該
モータの移動が駆動される。
該リニアモータ22にはリニアエンコーダ24が付設さ
れている。そして、該エンコーダの出力は上記カウンタ
4の一方の入力端及びF/Vコンバータ26に入力され
る。該F/Vコンバータ26の出力は上記引算器14の
一入力端に入力される。
一方、上記カウンタ4の出力は位置ずれ信号として上記
マイコン2に入力され、また上記引算器14の出力はA
/Dコンバータ28に入力され、デジタル値に変換され
た上で速度ずれ信号として上記マイコン2に入力される
次に1本実施例方式の動作につき説明する。
不図示の指令入力回路からアクセス指令信号がマイコン
2に入力される。該アクセス指令信号はリニアモータ2
2が目標とする位置に関する情報を含んでいる。
マイコン2では上記指令信号に応じ、カウンタ4及びF
/Vコンバータ12に対し指令パルス信号を出力すると
ともに該指令パルス信号と同期してD/Aコンバータ1
8に対し指令加速度信号を出力する。
上記指令パルス信号は第2図に示される様なパルス列か
らなっており、該パルス列は速度に関する情報と位置に
関する情報とを含んでいる。即ち、ブイコン2では、ア
クセス指令信号に基づき現在位置から目標位置へと至る
距離及び向きを算出し、該距離及び向きに応じて上記第
7図及び第8図に関し述べた様な理想とする速度及び位
置に関する特性に応じたパルス列信号を形成し、該パル
ス列信号が出力される。
第3図は上記指令パルス信号に含まれている速度特性を
示す図であり、第4図は上記指令パルス信号に含まれて
いる位置特性を示す図である0時刻t。からtlまでは
一定の第1の加速度で加速し且つ時刻t1からt2まで
は一定の第2の加速度で減速する様な移動特性である。
この加速及び減速の際の加速度はリニアモータ22の特
性及びパワーアンプ20の特性等に応じて良好な効率が
得られる様に設定される。第4図の位?1特性は第2図
のパルス列のパルスを初期時刻t。からカウントするこ
とにより得られ、また第3図の速度特性は第2図のパル
ス信号をF/V変換することにより得られる。
尚、上記指令パルス信号のパルス列は、リニアモータ2
2が第3図及び第4図に示される様な理想的な速度及び
位置の特性で移動した時に単位距離毎に発生するパルス
に対応しており、即ちリニアモータ22を理想的に移動
させた時にリニアエンコーダ24から出力される信号に
対応している。
上記指令加速度信号は時刻t0からtlまでは上記第1
の加速度に対応する一定値であり且つ時刻t1からt2
までは上記第2の加速度に対応する一定値である様な信
号からなる。第5図は該指令加速度信号をD/A変換し
たD/Aコンバータ18の出力信号を示す図である。該
信号は、時刻t0から時刻t1までは加速の際の上記第
1の加速度に対応した一定の波高値αで、時刻t1から
時刻t2までは減速の際の上記第2の加速度に対応した
一定の波高値βである様な信号である。
上記エンコーダ24からは現実のリニアモータ22の移
動に基づくパルス列信号が出力される。
従って、カウンタ4においてはマイコン2から入力され
る理想的移動の際の位置特性と現実の移動の際の位を特
性との差がとられ、これは現実移動の理想的移動に対す
る位置ずれの情報に相当する。該カウンタの出力をD/
Aコンバータ6によりアナログ値に変換し補償制御器8
により位相補償して加算器lOに入力する。この入力信
号は指令加速度信号に重畳され、これにより位置ずれの
補正が行なわれる。
一方、上記エンコーダ24からのパルス列信号はF/V
コンバータ26により変換されて引算器14に入力され
、従って該引算器においてはブイコン2からF/Vコン
バータ12を介して入力される理想的移動の際の速度特
性と現実の移動の際の速度特性との差がとられ、これは
現実移動の理想的移動に対する速度ずれの情報に相畠す
る。該引算器14の出力を補償制御器16により位相補
償して上記加算器10に入力する。この入力信号は指令
加速度信号に重畳され、これにより速度ずれの補正が行
なわれる。
かくして、加算器lOからは位置ずれ及び速度ずれに対
する補正の行なわれた加速度信号が出力され、該信号に
基づきリニアモータ22の移動が駆動され把。
上記カウンタ4の出力である位置ずれ情報信号及び上記
引算器14の出力である速度ずれ情報信号はいずれも適
時マイコン2に取り込まれる。そして、該マイコン2に
おいて、位置ずれ及び速度すれかなくなる様な(あるい
は位置ずれ量及び速度ずれ量を低減する様な)修正され
た指令加速度信号を演算により求める。該修正加速度信
号は次回の移動の際の指令のために用いられる。修正加
速度信号を求めるための演算は、たとえば次の様にして
行なうことができる。
時刻L1で位置ずれ情報(位置ずれ値Δp1)及び速度
ずれ情報(速度ずれ値ΔMl)がマイコン2に取り込ま
れメモリに記憶され、更に時刻t2で位置ずれ情%I(
位置ずれ値ΔP2)及び速度ずれ情報(速度ずれイnΔ
V2)がマイコン2に取り込まれメモリに記憶される。
これらの情報からマイコン2の決算部では上記波高値α
に対する修正値α′及び上記波高値βに対する修正値β
′として、たとえば次式で示される様な値を得る。
a’=a+Kp*Δpl+Kv−Δv1β′;β十K 
P *Δp2+Kv−Δv2あるいは、位置や速度の加
速度に対する影響度が時間により異なるので、以下の式
により修正値α′及びβ′を得ることができる。
α′=α+KP・2Δpt / (tt −to ) 
2+KveΔVt / (tt−t、) β′=β 十Kp・2(Δp2−Δpt)/(tz−tt)2+K
v*(Δv2−Δv1)/ (tz  −tl )以上
の式において、Kp及びKvは宣教でvjiF。
の度合を設定するものであり、フィードバックルーズの
ゲインに相当する。これらの値はrめリニアモータ移動
を駆動して、安定な整定か実現される様な値を決定する
ことができる。
以上の様にして、修正値が得られた後にリニアモータ移
動が駆動される際には上記修正値が用いられ、更に上記
と同様にして位置ずれ及び速度ずれがある場合には同様
にして再度修正値を得るための演算が行なわれる。
尚、本実施例において、波高値α、βならびに加速時間
(tl  to )及び減速時間(tz−tz)は次の
様にして設定することができる。
即ち、予めマイコン2のメモリにリニアモータ22の移
動の向き及び距gI範囲に応じて設定された波高値α、
βを格納しておく。たとえば、リニアモータの移動距離
を向きをも含めて−8〜−7cm、−7〜−6cm、*
sse・、−1〜ocm、θ〜1cm、11・φ・・6
〜7cm、7〜8cmの16の範囲に分割しておき、そ
れぞれの範囲に最適の波高値α、βの値をメモリに格納
しておく。そして、アクセス指令信号がマイコン2に入
力された後に移動の向き及び距離を算出し、この算出結
果に対応して波高値α、βを選択する。
一方、加速時間及び減速時間は波高値α、βが選択され
た後に目的とする移動距離を得るための演算により算出
することができる。
また、本実施例においては、以上の様な各波高値α、β
及びリニアエンコーダ24のピッチに対応したパルス間
隔がROMテーブルとしてマイコン2に内蔵されており
、第3図及び第4図に示される様な特性が得られるべく
タイマにセットすることにより第2図に示される様な所
望のパルス列が得られる。
以上の実施例においては、指令パルス信号として指令加
速度信号に完全に対応した信号を用いているが、現実に
はリニアモータのコイル応答特性や駆動回路の応答特性
等の要因により、指令加速度の切換え時に瞬時には一定
イ1とはならないことが多い、そこで、これに対応して
修正した指令パルス信号を用いることにより、より精密
な制御を行なうことができる。即ち、第6図(a)に示
される様な速度信号が得られる指令パルス信号を用いる
のである。尚、第6図(b)は指令加速度信号であり、
第6図(c)は該加速度信号により現実にリニアモータ
に生ぜしめられる加速度である。第6図(a)の速度信
号は第6図(c)の加速度に対応してい、る。
以上の実施例においては指令加速度信号を修正するため
に波高値α及びβを修正しているが、本発明においては
波高値を修正することなく加速時間及び/または減速時
間を修正することも可能である。更に、波高値及び加速
減速時間の双方を修正するこkも可能である。
更に、以上の実施例においては修正値を求める演算のた
めの位置ずれ7式及び速度ずれ量を時刻tL、t2のみ
で取り込みこれに基づ!!修正値を得ているが、本発明
においては3以上の時刻で位置ずれ贋及び速度ずれ星を
取り込み演算を行なうことにより更に精密に制御を行な
うことが11f億となる。
[発明の効果] 以上の様な本発明によれば、リニアモータ移動毎に位置
ずれ及び速度ずれが小さくなる様な指令加速度信号を得
ることができ、数回の試行で整定時間を著るしく短かく
することが可能である。更に、リニアモータの特性が経
時的に変化した場合壱個体差のあるリニアモータに対し
ても、特性に応じて1分良好な制御を行なうことができ
る。また、指令加速度信号の細かい初期設定が不要であ
るという利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるリニアモータ制御方式のブロック
図である。 第2 [4、第3図、第4図及び第5図はそれぞれ指令
パルス信号、速度信号、位置信号及び指令加速度信号を
示す図である。 第6図(a)、(b)、(c)はそれぞれ速度信号、指
令加速度信号、現実の加速度を示す図である。 第7図(a)、(b)はそれぞれリニアモータ移動の際
の速度特性曲線及び位置特性曲線の一例を示す図である
。 第8図(a)、(b)はそれぞれリニアモータ移動の際
の速度特性曲線及び位置特性曲線の一例を示す図である
。 第9図はリニアモータ移動制御のための制御ブロック線
図である。 代理人  弁理士  山 下 穣 平 第2図 第5図 第 6[、j(o) 第6図(b) 第6  @  (c) 第7図(0) 第81 (G) 第8図(b) 第9図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リニアモータの移動を加速する波高値αの駆動電
    流を時刻0からt_1までリニアモータに印加し、リニ
    アモータの移動を減速する波高値βの駆動電流を時刻t
    _1からt_2までリニアモータに印加し、該駆動電流
    により駆動されるリニアモータの理想的位置特性及び理
    想的速度特性を予め設定しておき、適宜の時刻でのリニ
    アモータの位置及び速度を検出し、上記理想的な位置及
    び速度の特性における該時刻での位置及び速度とのずれ
    量を求め、該ずれ量に基づき該位置ずれ及び速度ずれが
    小さくなる様に上記波高値α、β及び/または時刻t_
    1、t_2を設定すべく演算を行ない、次回のリニアモ
    ータ移動の駆動時に該演算により得られた修正波高値及
    び/または修正時刻を用いることを特徴とする、リニア
    モータ制御方式。
  2. (2)ずれ量を求める時刻がt_1及びt_2である、
    特許請求の範囲第1項のリニアモータ制御方式。
  3. (3)位置ずれ及び速度ずれを検出しながら該ずれの情
    報に基づき位置制御及び速度制御を行なう、特許請求の
    範囲第1項のリニアモータ制御方式。
  4. (4)波高値αの修正値α′及び波高値βの修正値β′
    を以下の演算式 α′=α+Kp・2Δp_1/t_1^2 +Kv・Δv_1/t_1 β′=β +Kp・2(Δp_2−Δp_1)/(t_2−t_1
    )^2+Kv・(Δv_2−Δv_1)/(t_2−t
    _1)(ここで、Kp及びKvは定数であり、Δp_1
    及びΔv_1はそれぞれ時刻t_1における位置ずれd
    及び速度ずれ量であり、Δp_2及びΔv_2はそれぞ
    れ時刻t_2における位置ずれ量及び速度ずれ量である
    ) により求める、特許請求の範囲第1項のリニアモータ制
    御方式。
  5. (5)リニアモータの移動距離範囲を複数に分割し、移
    動距離範囲に応じて演算を行なう、特許請求の範囲第1
    項のリニアモータ制御方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0378170A (ja) * 1989-08-19 1991-04-03 Sony Corp シーク制御装置

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