JP2536847B2 - 回転制御装置 - Google Patents

回転制御装置

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JP2536847B2
JP2536847B2 JP61134685A JP13468586A JP2536847B2 JP 2536847 B2 JP2536847 B2 JP 2536847B2 JP 61134685 A JP61134685 A JP 61134685A JP 13468586 A JP13468586 A JP 13468586A JP 2536847 B2 JP2536847 B2 JP 2536847B2
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    • G11B15/18Driving; Starting; Stopping; Arrangements for control or regulation thereof
    • G11B15/46Controlling, regulating, or indicating speed
    • G11B15/467Controlling, regulating, or indicating speed in arrangements for recording or reproducing wherein both record carriers and heads are driven
    • G11B15/473Controlling, regulating, or indicating speed in arrangements for recording or reproducing wherein both record carriers and heads are driven by controlling the speed of the heads

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はVTR等に用いられるモータのサーボ回路に適
用し得る回転制御装置に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、モータの回転速度検出信号に含まれる交流
成分を特定の構成を有するディジタル帰還型くし形フィ
ルタに通じると共に、この交流成分と上記回転速度検出
信号とを前者の割合が大きくなるように加算することに
よって、モータの回転むらなどの一定の回転変動成分の
影響を簡単な回路構成により効果的に除去するようにし
たものである。
〔従来の技術〕
VTRのドラムスピードサーボ回路においては、ドラム
モータの回転速度をFG(周波数発電機)で検出すること
により、第3図に示すような回転速度に応じた周波数を
有するFGパルスを得ている。ディジタル制御を行うよう
にしたサーボ回路では、第3図のように上記FGパルスの
立上りでカウンタをリセットすると共にカウントスター
トさせ、FGパルスの立下りでカウント値N1、N2、N3……
をサンプリングするように成されている。このサンプリ
ングされたカウント値N1、N2、N3……から成るデータを
速度エラーデータとし、この速度エラーデータを処理す
ることにより、モータの速度を一定に制御する制御信号
を得るようにしている。
このようなモータサーボ回路では、ドラム、FG等の取
付誤差、例えば偏心等に基く回転むらが重大な問題とな
る。このような回転むらは常に一定周期で速度検出信号
に重畳される。上述したFGパルスから速度エラーデータ
を得るようにしたサーボ回路の場合は、ドラムの回転周
期、例えば30Hzの成分とその高調波成分がFGパルスに重
畳されることになる。従って、このFGパルスに基いて得
られる速度エラーデータに上記30Hz成分が混入し、この
ため再生画面にゆがみ等が発生する。
このような回転むらの影響をなくすために、従来はサ
ーボ系における30Hzのゲインをできるだけ低くなるよう
に設計している。しかしながらゲインを低くとるとトル
ク変動に弱くなると云う新たな問題が生じる。
また他の方法として、アナログ構成されたノッチフィ
ルタを設けて30Hzのゲインを減衰させる方法が用いられ
ている。しかしながらVTRにおいては、ピクチャーサー
チ等の変速モードでは、水平周波数の補正を行うために
ドラムの設定速度を変えるようにしているので、回転む
らの成分も30Hzから変化することになる。従って、ノッ
チフィルタも30Hzで急峻に減衰するQの高い特性のもの
を用いることができず、Qの低い平坦な特性のものを用
いる必要が生じる。このように平坦な特性のフィタを用
いれば30Hzの成分を充分に除去することができず、画面
のゆがみ等を充分に改善することはできない。
そこで、第4図に示すようなディジタル帰還型くし形
フィルタを用いて30Hz成分及びその高調波成分を除去す
ることが考えられる。
第4図において、入力端子1には第3図のサンプリン
グ値N1、N2……から成る速度エラーデータDSが加えられ
る。このデータDSは加算器2に加えられると共にスイッ
チ3の可動接点に加えられる。このスイッチ3は第3図
のN1、N2……のデータが得られる時点と同期してその6
つの固定接点a、b、……fを切換えられるように成さ
れている。上記各接点a、b、……fにはくし形フィル
タ41、42……46が接続されている。上記くし形フィルタ
41、42……46の出力端はスイッチ5の固定接点a、b、
……fに夫夫加えられる。このスイッチ5は上記スイッ
チ3と同期して接点a、b、……fを切換えられるもの
で、その可動接点に得られる出力データDS4は上記加算
器2に加えられて、上記エラーデータDSから減算される
ように成されている。
今、入力されるエラーデータDSが第5図に示すような
N1、N2、N3……の各サンプリング値から成るものとする
と、第4図においてくし形フィルタ41にはスイッチ3の
接点aからN1、N7、N13……から成る第5図に示すエラ
ーデータDS1が入力される。このデータDS1はくし形フィ
ルタ41を構成する加算器6、7を通じリミッタ8に加え
られてダイナミックレンジを制限された後、遅延回路9
により6サンプリング期間、即ち、モータの回転周期だ
け遅延される。上記遅延回路9の出力DS2は上記加算器
7に帰還されて加算器6からのデータに加算されると共
に、乗算器10でK倍(但しK<1)される。このK倍さ
れたデータは上記加算器6に加えられて元のデータDS1
から減算される。
上記加算器7においては、遅延回路9から得られる例
えばN1と対応するデータが次のサンプリングで得られる
N7と対応するデータに加算される。この加算出力がリミ
ッタ8を通じて遅延回路9で遅延され、この遅延出力DS
2が再び加算器7に戻される。この結果、加算器7、リ
ミッタ8及び遅延回路9により積分回路が形成され、遅
延回路9の出力DS2は上記データDS1の平均値を表わすも
のとなる。この出力DS2を乗算器10でK倍した後、加算
器6に加え、元のデータDS1から減算することによりル
ープが発振することを防止するようにしている。
従って、乗算器10から得られる出力データDS3は第5
図に示すように、入力データDSのN1、N7、N13……の各
位相におけるセンター値(ゼロレベル)からの誤差を示
すものとなっている。即ち、このくし形フィルタ41は、
アナログ信号に対する1次のRC形ローパスフィルタと実
質的に等価なフィルタとなっている。
他のくし形フィルタ42〜46も上記くし形フィルタ41
同一に構成され、スイッチ3の接点b……fから得られ
る同じ位相のサンプリング値が入力されて、上述と同様
の処理が成される。これらのくし形フィルタ41〜46の出
力はスイッチ5から順次に取り出される。この取り出さ
れたデータDS4は、元のデータDSから30Hz成分及びその
高調波成分が抽出されたデータであり、このデータDS4
が加算器2に加えられて、入力データDSの対応するサン
プリング値から減算される。
この結果、出力端子11より第5図及び第6図に示すよ
うな回転むらとなる30Hz成分及びその高調波成分の除去
されたくし形特性を有する出力データDS0を得ることが
できる。またこのくし形フィルタ特性は30Hz、60Hz、90
Hzの減衰部分がモータの設定速度に追従する。従って、
モータの設定速度に拘らず回転むらの成分を有効に除去
することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した第4図のくし形フィルタを用いた回路では、
入力データDSのDCレベルがゼロでない場合も、スイッチ
5から得られるデータDS4にはDCレベルが含まれるの
で、出力データDS0にはDCレベルがゼロとなる。即ち、
この第4図の回路のDCゲインはゼロとなる。サーボルー
プにおけるDCレベルはモータの設定速度を表わしている
ので、DCレベルを伝送することができないと、サーボ動
作を行うことが不可能となる。
第4図においてDCレベルの伝送を可能にするには、く
し形フィルタ41〜46の出力の平均値又は入力データDSの
平均値を求め、この平均値を上記データDS4から減算す
る回路構成に別に設ける必要があり、このため回路構成
が非常に複雑になる。
本発明は回路構成を複雑にすることなく第4図のくし
形フィルタ回路を用いてDCレベルの伝送を可能にした回
転制御装置を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明における回転制御装置は、モータの回転速度の
検出に基づいて上記モータの回転速度を略一定に制御す
る制御信号を発生する制御信号発生手段と、この制御信
号発生手段からの信号を微分する微分手段と、この微分
手段からの信号を所望の第1の係数と乗算する第1の乗
算手段と、上記第1の乗算手段からの信号に含まれる上
記モータの回転周期成分及びその高調波成分を除去する
くし形フィルタ手段と、上記制御信号発生手段からの信
号を、上記第1の係数より大きい所望の第2の係数と乗
算する第2の乗算手段と、上記くし形フィルタ手段から
の信号と上記第2の乗算手段からの信号を加算し、加算
出力信号により上記モータの回転を制御する信号加算手
段とを備えている。
〔実施例〕
第1図は本発明をVTRのドラムサーボ回路に適用した
場合の実施例を示すものである。このドラムサーボ回路
は速度サーボループと位相サーボループとを有するもの
である。
第1図において、ドラムモータ15の回転はこのモータ
15に設けられた回転検出器16により検出される。この回
転検出器16はFG及びパルスジェネレータを含むものでそ
の速度検出ヘッド17より前述した第3図に示すような速
度に応じた周期を有するFGパルスが得られる。また位相
検出ヘッド18より第2図に示すようなモータ15の回転位
相に応じたPGパルスがこのモータ15の1回転に1個の割
合で得られる。
上記FGパルスは制御信号発生器19に加えられ、上記PG
パルスは制御信号発生器20に加えられる。上記制御信号
発生器19は速度エラーカウンタ21を制御するもので、第
3図について述べたようにしてデータN1、N2、N3……が
サンプリングされる。このN1、N2、N3……から成るデー
タは速度エラーデータDSとして微分回路24及び乗算器26
へ送られる。
また制御信号発生回路20は、端子23から加えられる垂
直同期信号VPと共に位相エラーカウンタ22を制御する。
即ち、第2図に示すように上記信号VPの立上りで上記カ
ウンタ22をリセットすると共にカウントスタートさせ、
PGパルスの立上りでカウント値M1、M2……をサンプリン
グするように成されている。このサンプリングされたカ
ウント値M1、M2……から成るデータは位相エラーデータ
DPとして乗算器27及び積分回路29へ送られる。尚、カウ
ンタ21、22には例えば1MHzのクロックCKが与えられてい
る。
上記微分回路24は速度エラーデータDSを微分して角加
速度エラーデータに変換し、この角加速度エラーデータ
は乗算器25へ送られる。また上記積分回路29は位相エラ
ーデータDPを積分し、この積分されたデータを乗算器28
に送ることにより、位相サーボループの低域のゲインを
上げるようにしている。
上記乗算器25は上記角加速度データをK0倍し、上記乗
算器26はデータDSをK1倍し、上記乗算器27はデータDSを
K2倍し、上記乗算器28は上記積分データをK3倍する。本
実施例においては、上記乗算係数K0、K1、K2、K3をK0
K1>K2>K3の関係に選ぶことにより、夫々のデータに対
して重み付けを行い、サーボ動作の効果の大きさを定め
ている。
即ち、上記データDSを微分して加速度に変換したデー
タに対して最も大きいK0を乗算することにより、速度エ
ラーに対する速応性の効果を得るように成し、次にK1
K2により速度エラー、位相エラーの順に効果を得、さら
に上記積分データに対してK3を乗算して低域のゲインを
増す効果を得るようにしてる。
また上記微分回路24でDC成分を有するデータDSを微分
しているので、微分されたデータはDC分が除去されたも
のとなる。
本発明においては、このDC成分の除去された交流成分
のみをK0倍した後に次段のディジタルくし形フィルタ回
路4に加えるようにしている。このくし形フィルタ回路
4は第4図の回路がそのまま用いられており、その入力
端子1には、第5図のDSに代えて上記K0倍された微分デ
ータが入力されるように成されている。
従って、このくし形フィルタ回路4においては、上記
交流成分のみに関して第4図について前述した動作が行
われる。この結果、このくし形フィルタ回路4より第6
図のような30Hz成分及びその高調波成分の除去された加
速度に関するデータを得ることができる。このデータ及
び乗算器26、27、28から得られる各データは加算器30に
加えられる。この加算器30から得られる加算されたデー
タはD/A変換器31でアナログの制御信号に変換され、こ
の制御信号はドライブアンプ32を通じてモータ15の速度
及び位相を制御する。
本実施例によれば、データDSを予め微分してDC分を除
去し交流成分のみとし、この交流成分をくし形フィルタ
回路4に加えているので、真の回転むら成分のみを除去
することができる。しかも最大係数K0を乗算しているの
で回転むら成分の除去効果を大きくすることができる。
また必要なDC分は乗算器26の伝送系から得ることができ
る。
以上は本発明をディジタルサーボ回路に適用した場合
について述べたが、本発明はアナログサーボ回路に適用
することもできる。その場合は、第4図の遅延回路9に
はCCD素子等を用いてよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、制御信号発生手段からの誤差信号を
微分し、第1の乗算手段によりこの微分信号に比較的大
きな第1の乗算係数を乗算してから、ディジタル帰還型
くし形フィルタ手段によりモータの回転周期成分及びそ
の高調波成分を除去するようにした。従って、サーボル
ープの立上りにおけるモータの速度エラーを速やかにか
つ効果的に制御することができるから、サーボループの
速応性効果に優れている。
また、モータの回転速度と制御すべき所定速度との差
に応じた誤差信号を制御信号発生手段から回転速度検出
手段の出力信号に同期させて出力させると共に、上記誤
差信号に含まれるモータの回転周期成分及びその高調波
成分をそれぞれ除去するためのディジタル帰還型くし形
フィルタ手段が、回転速度検出手段の出力信号に同期し
た誤差信号がそれぞれ入力される複数のフィルタ手段
と、これら複数のフィルタ手段の接続状態を回転速度検
出手段の出力信号に同期して切り換える切換え手段とを
有するようにした。したがって、モータの回転速度に追
随してモータの回転周期成分及びその高調波成分をきわ
めて効果的に除去することができるから、上記回転周期
成分及びその高調波成分において急峻に減衰するQの高
いくし形フィルタを用いてモータの真の回転むら成分の
みを効果的に除去することができ、このために、低域の
位相回り等が生じることなく、常に安定した高性能の制
御を行うことが可能である。
さらに、第2の乗算手段により制御信号発生手段から
の誤差信号に比較的小さい第2の乗算係数を乗算し、こ
の第2の乗算手段の出力信号とモータの回転周期成分及
びその高調波成分が除去された第1の乗算手段の出力信
号とを加算し、この加算出力信号によりモータの回転を
制御するようにした。従って、モータの回転速度を表わ
す第2の乗算手段の出力信号によりモータのDCレベルに
よる制御も簡単な回路構成により併せて行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は位
相エラーデータを得る原理を説明するタイミングチャー
ト、第3図は速度エラーデータを得る原理を説明するタ
イミングチャート、第4図は本発明に適用し得るディジ
タル帰還型くし形フィルタ回路のブロック図、第5図は
第4図のタイミングチャート、第6図はくし形フィルタ
の特性図である。 なお図面に用いた符号において、 3……スイッチ 4……ディジタル帰還型くし形フィルタ回路 5……スイッチ 15……モータ 16……回転検出器 17……速度検出ヘッド 19……制御信号発生器 21……速度エラーカウンタ 24……微分回路 25、26……乗算器 30……加算器 である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータの回転速度を所定速度に制御するた
    めのサーボループを備えた回転制御装置において、 上記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 上記回転速度検出手段の出力信号に基づいて上記モータ
    の回転速度と上記所定速度との差に応じた誤差信号を上
    記回転速度検出手段の出力信号に同期して出力する制御
    信号発生手段と、 上記制御信号発生手段の出力信号を微分する微分手段
    と、 上記微分手段の出力信号に第1の乗算係数を乗算する第
    1の乗算手段と、 上記制御信号発生手段の出力信号に含まれる上記モータ
    の回転周期成分及びその高調波成分をそれぞれ除去する
    ディジタル帰還型くし形フィルタ手段と、 上記制御信号発生手段の出力信号に上記第1の乗算係数
    よりも小さい第2の乗算係数を乗算する第2の乗算手段
    と、 上記ディジタル帰還型くし形フィルタ手段により上記回
    転周期成分及び上記高調波成分が除去された上記第1の
    乗算手段の出力信号と、上記第2の乗算手段の出力信号
    とを加算し、この加算出力信号により上記モータの回転
    を制御する信号加算手段とを備え、 上記ディジタル帰還型くし形フィルタ手段は、上記回転
    速度検出手段の出力信号に同期した上記制御信号発生手
    段の出力信号がそれぞれ入力される複数のフィルタ手段
    と、これら複数のフィルタ手段の接続状態を上記回転速
    度検出手段の出力信号に同期して切り換える切換え手段
    とを有することを特徴とする回転制御装置。
JP61134685A 1986-06-10 1986-06-10 回転制御装置 Expired - Lifetime JP2536847B2 (ja)

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