JP2529297B2 - サ―ボ装置 - Google Patents

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速度信号の周期を計測して、基
準値からの誤差データをディジタル値で出力する速度誤
差検出器を備えたサーボ装置に関するものである。

従来の技術 第３図は家庭用ビデオテープレコーダのキャプスタン
モータの回転速度制御系の代表的な機能ブロックダイア
グラムを示したものである。第３図において、キャプス
タンモータ１に連結された周波数発電機２からは、第４
図（Ａ）に示すような交流信号が出力されるが、この交
流信号はキャプスタンモータ１の回転速度に依存した繰
り返し周期を有しており、FG信号増幅器３によって第４
図（Ｂ）に示すような方形波にまで増幅されて波形整形
される。さらに、逓倍回路４において、第４図（Ｂ）の
信号波形から第４図（Ｃ）の信号波形が作りだされて速
度誤差検出器５に送られる。一方、速度誤差検出器５で
は第４図（Ｃ）の信号波形のリーディングエッジ（前
縁）から次のリーディングエッジまでの周期がカウンタ
等によってディジタル的に計測され、固定基準値からの
誤差データが出力される。この誤差データは、ディジタ
ルフィルタ６によって周波数領域のゲイン補償が行なわ
れたうえで、Ｄ−Ａコンバータ７に供給され、Ｄ−Ａコ
ンバータ７の出力はキャプスタンモータ１を駆動するた
めのモータ駆動回路８に供給される。

したがって、第３図に示したブロックはキャプスタン
モータ１を低速回転させるための閉レープ速度制御系を
構成している。また、第３図の装置において、逓倍回路
４は速度制御系の応答性を改善するために使われてい
る。すなわち、キャプスタンモータの回転速度は、第４
図（Ｃ）の信号波形のリーディングエッジが到来する毎
に、前回のリーディングエッジの到来時点からの速度変
化分の平均値として計測される（一般に移動平均と呼ば
れる。）が、逓倍回路４を用いない場合には第４図
（Ｂ）の信号波形のリーディングエッジ間を計測するこ
とになり、計測インターバルが長くなって制御系の応答
特性が悪化する。これを解消するには、周波数発電機２
の出力周波数を高くすればよいが、機械的な加工精度の
問題から限界があった。したがって、周波数発電機の出
力を電気的に逓倍する方法が多用され、第４図に示した
ようなエッジ逓倍法や電気的に位相を違えて配置された
複数の発電コイルからの出力信号をもとにして回転速度
信号の周波数を逓倍する方法が用いられている。

発明が解決しようとする問題点 ところで、第４図（Ｂ）に示した信号波形図は、実際
には＜FG信号増幅器３の入力オフセット電圧Eoのために
第５図（Ｂ）のようにデューティが50％からずれてしま
い、その結果、第５図（Ｃ）にようにリーディングエッ
ジ間のインターバルが交互に長短を繰り返す。それによ
って、速度誤差検出器５からはプラス方向の誤差データ
とマイナス方向の誤差データが交互に出力され、結果的
に、Ｄ−Ａコンバータ７の出力電圧のリップルが増大し
て制御の品位が悪化する。

問題点を解決するための手段 前記した問題点を解決するために本発明のサーボ装置
では、回転体の回転速度信号の周期を計測して基準値か
らの誤差データをディジタル値で出力する速度誤差検出
手段と、前記誤差データの符号を次回の計測時まで保持
する遅延手段と、前記誤差データの符号と前記遅延手段
に保持されている符号を照合する符号照合器と、前記回
転速度信号が時系列的に交互に繰り返されるＸ区間とＹ
区間の識別信号を作りだすフリップフロップと、前記符
号照合器から不一致出力信号が供給されたときに前記識
別信号をもとにしてＸ区間とＹ区間の識別を行ない、前
記速度検出手段に供給する基準値データを一方の区間で
は増加させ、他方の区間では減少させるバランス補正器
と、前記誤差データに基づいて前記回転体を駆動する駆
動手段を備えている。

作用 本発明では前記した構成によって、回転速度信号のエ
ッジインターバルがアンバランスな場合にも高品位の制
御が行なえるサーボ装置を実現できる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるサーボ装置のブロ
ックダイアグラムを示したものであり、第３図と同一の
ブロックは同一図番にて示されている。第１図の装置で
は、速度誤差検出器５からの誤差データがディジタルフ
ィルタ６に送出されるとともに、その符号ビット（通
常、データの最上位ビットが符号ビットとして扱われ
る。）を含むデータが遅延器11および符号照合器12の一
方の入力側にも送出されている。前記遅延器11の出力デ
ータは前記符号照合器12の他方の入力側に供給され、前
記符号照合器12の出力は、基準値補正ブロック10を構成
するバランス補正器13に基準値補正指令信号として送ら
れている。一方、逓倍回路４の出力信号は前記速度誤差
検出器５に供給されるとともに、前記基準値補正ブロッ
ク10を構成するフリップフロップ14にも供給され、前記
フリップフロップ14の出力は領域切り換え信号として前
記バランス補正器13に供給されている。また、基準値発
生器15からの固定基準値データは前記バランス補正器13
に供給され、適切な数値補正が行なわれたうえで前記速
度誤差検出器５に送出される。

以上のように構成されたサーボ装置について、第１図
のブロック構成図および第２図の動作フローチャート、
ならびに第５図の信号波形図をもとにその動作を説明す
る。なお、第１図の速度誤差検出器５は逓倍回路４の出
力信号のリーディングエッジが到来する毎にそのインタ
ーバルをクロックパルスの個数によって計測するカウン
タと、そのカウンタのカウント量から基準値発生器15が
出力する固定基準値とバランス補正器13が記憶している
補正量を減算して誤差データを作りだすように構成され
ているものとする。

まず、第２図のブランチ51において第５図（Ｃ）の信
号波形のリーディングエッジが到来したか否かの判別を
行ない、エッジが到来していなければ何も実行せずに終
了するが、新たに到来していればブランチ52に処理を移
す。ブランチ52では、第１図のフリップフロップ14の出
力が‘0'になっているか否かを判別しているが、これ
は、第５図のＸ区間とＹ区間の区分を行なうためであ
り、バランス補正器13は各区間に対応したX,Yの補正量
を記憶している。ブランチ52における判別結果が「イエ
ス」であれば、処理ブロック53においれ、速度誤差検出
器５を構成するカウンタのカウント量から固定基準値に
バランス補正器13に記憶されているＸ区間の補正量を加
えたものを減算し、その結果を誤差データとして出力し
てブランチ54に処理を移す。ブランチ54では遅延器11に
保持されている前回の誤差データ、すなわちＹ区間の誤
差データの符号と今回の計測による誤差データの符号を
照合し、両者が一致していれば以後の処理を実行せずに
終了するが、一致していなければブランチ55に処理を移
す。ブランチ55では、今回の計測結果がプラス方向の誤
差であるかマイナス方向の誤差であるかを判別し、前者
であれば処理ブロック56に処理を移し、後者であれば処
理ブロック57に処理を移す。処理ブロック56ではバラン
ス補正器13が記憶しているＸ区間の補正量を増加させ、
Ｙ区間の補正量を同じ量だけ減少させる。すなわち、Ｘ
区間の補正量とＹ区間の補正量を加え合わせれば常に零
になるようにバランスを保つことにより、各区間に対応
した基準値の補正を行なっても、平均の基準値は依然と
して基準値発生器15が出力する固定基準値に等しく、キ
ャプスタンモータ１の回転速度が変動することはない。
また、処理ブロック57ではＸ区間の補正量を減少させ、
Ｙ区間の補正量を同じ量だけ増加させる。処理ブロック
56あるいは処理ブロック57においてＸ区間,Y区間の補正
量を変更した後に、処理ブロック58では、ディジタルフ
ィルタ６に送出する誤差データも変更する。この操作
は、省略したとしても各区間の補正量が変更されている
ので、次回からは区間変動の少ない誤差データが得られ
らが、サーボ系としての応答を考慮した場合には、少し
でも早く結果を反映させたほうが好ましい。

さて、ブランチ52における判別結果が「ノー」であれ
ば処理ブロック59に処理を移すが、ここでは処理ブロッ
ク53と殆ど同じ処理を行なう。すなわち、処理ブロック
53では固定基準値とＸ区間の補正量を用いて誤差データ
を算出しているが、処理ブロック59では固定基準値とＹ
区間の補正量を用いて誤差データを算出している。ま
た、処理ブロック59に続くブランチ60およびブランチ61
ではブランチ54およびブランチ55と同様の判別を行なっ
ている。

このように、第１図に示したサーボ装置は、速度検出
信号の周期に区間アンバランスが存在していても、各区
間に適応した基準値（基準器発生器15からの固定基準値
とバランス補正器13に記憶される補正量の和）を逐次学
習によって求めることができるので、最終的にはＤ−Ａ
コンバータ７の出力リップルは殆どなくなり、量子化誤
差に基づく自然振動成分のみとなる。

ところで、第２図示した処理フローは第５図（Ｃ）の
速度信号のリーディングエッジが到来する毎に実行され
るわけであるが、処理ブロック56あるいは処理ブロック
57において区間補正量をどれだけ増減させるかによって
学習ゲインが決定され、この学習ゲイを高く設定しすぎ
るとサーボ系が不安定となり、反対に低いと学習が完了
するまでに多くの時間を要する。処理ブロック56あるい
は処理ブロック57において、誤差の大きさに応じた補正
を行なうようにすれば、学習ゲインそのものも誤差の収
束に向かって低下していくことになり、系の安定性から
も好ましい。具体的には各時点において計測された誤差
データに１よりも小さい係数（学習係数）を乗じた値を
区間補正値から増減させればよい。

ところで、第１図に示した実施例では周波数発電機２
の出力信号を逓倍して利用する場合について説明した
が、本発明は逓倍回路を用いない装置においても、第５
図（Ｃ）に示したような回転速度信号の周期のアンバラ
ンスが存在していれば同様の効果を得ることができる。
例えば、微少ピッチで配置された複数の受光素子の出力
を合成して出力させる光電検出型の周波数発電機を使用
する場合や、先に述べたような複数の発電コイルを有す
る周波数発電機に対しても十分な効果が得られる。

また、第１図の実施例では説明の便宜上から速度誤差
検出器5,遅延器11,符号照合器12,バランス補正器13,フ
リップフロップ14,基準値発生器15などの個別ブロック
を配置しているが、これらは他のブロックの機能の一部
を流用することもできるし、もちろんマイクロプロセッ
サのプログラムによっても実現することができる。例え
ば、ディジタルフィルタ６は一般には入力側にバッファ
メモリを有しているから遅延器11はそのバッファメモリ
の機能を利用すれば不要となるし、基準値発生器15はマ
イクロプロセッサの固定メモリを利用することができ、
速度誤差検出器５の主要部と符号照合器12,バランス補
正器13,フリップフロップ14についてはいずれもプログ
ラムによって実現できる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のサーボ装置
は、回転体の回転速度信号の周期を計測して基準値から
の誤差データをディジタル値で出力する速度誤差検出手
段（速度誤差検出器５）と、前記誤差データの符号を次
回の計測時まで保持する遅延手段（遅延器11）と、前記
誤差データの符号と前記遅延手段に保持されている符号
を照合する符号照合器12と、前記回転速度信号から時系
列的に交互に繰り返されるＸ区間とＹ区間の識別信号を
作りだすフリップフロップ14と、前記符号照合器から不
一致出力信号が供給されたときに前記識別信号をもとに
してＸ区間とＹ区間の識別を行ない、前記速度検出手段
に供給する基準値データを一方の区間では増加させ、他
方の区間では減少させるバランス補正器13と、前記誤差
データに基づいて前記回転体を駆動する駆動手段（モー
タ駆動回路８）を備えているので、回転速度信号のエッ
ジインバータがアンバランスな場合にも誤差検出リップ
ルの少ない高品位の制御を行なうことができ、大なる効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すサーボ装置のブロック
ダイアグラム、第２図は第１図の装置の動作を説明する
フローチャート、第３図は従来例を示すブロックダイア
グラム、第４図および第５図は第３図の主要部の信号波
形図である。 ５……速度誤差検出器、８……モータ駆動回路、 10……基準値補正ブロック、11……遅延器、 12……符号照合器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体の回転速度信号の周期を計測して基
   準値からの誤差データをディジタル値で出力する速度誤
   差検出手段と、前記誤差データの符号を次回の計測時ま
   で保持する遅延手段と、前記誤差データの符号と前記遅
   延手段に保持されている符号を照合する符号照合器と、
   前記回転速度信号から時系列的に交互に繰り返されるＸ
   区間とＹ区間の識別信号を作りだすフリップフロップ
   と、前記符号照合器からの不一致出力信号が供給された
   ときに前記識別信号をもとにしてＸ区間とＹ区間の識別
   を行ない、前記速度検出手段に供給する基準値データを
   一方の区間では増加させ、他方の区間では減少させるバ
   ランス補正器と、前記誤差データに基づいて前記回転体
   を駆動する駆動手段を具備してなるサーボ装置。