JP2857451B2 - Digital servo device - Google Patents
Digital servo deviceInfo
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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、磁気ディスク、光磁気ディスクなどの情報
記録あるいは再生に用いられるヘッドの制御を行うディ
ジタルサーボ装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital servo device for controlling a head used for recording or reproducing information on a magnetic disk, a magneto-optical disk, or the like.
［従来の技術］ 従来、この種のヘッドの速度制御としては、例えば第
９図に示すように、目標位置までの残差距離の平方根に
比例する規準速度を発生し、この規準速度にヘッドを追
従させる閉ループ制御が一般的である。このような制御
方式では、速度検出回路によって実際のヘッドの速度が
検出される。そして、この速度信号を用いて前述の規準
速度に追従する制御が行われる。[Prior Art] Conventionally, as a speed control of this type of head, for example, as shown in FIG. 9, a reference speed proportional to the square root of a residual distance to a target position is generated, and the head is controlled to this reference speed. The closed-loop control to follow is common. In such a control method, the actual head speed is detected by the speed detection circuit. Then, control for following the reference speed is performed using the speed signal.
第10図はその速度検出回路の一例であり、100はトラ
ッキングエラー信号を２値化信号に波形整形する整形回
路である。また、101は遅延回路102、イクスクルシブオ
ア回路103から構成されたディジタル微分回路、104は単
安定マルチバイブレータである。FIG. 10 shows an example of the speed detection circuit, and 100 is a shaping circuit for shaping the waveform of the tracking error signal into a binary signal. Reference numeral 101 denotes a digital differentiating circuit including a delay circuit 102 and an exclusive OR circuit 103, and reference numeral 104 denotes a monostable multivibrator.
この速度検出回路の動作を説明すると、第11図に示す
ようにまず整形回路100によりATエラー信号が２値化さ
れ、パルス信号に変換される。得られた２値化信号のパ
ルス幅は、ATエラー信号の半周期のパルス幅である。次
に、ディジタル微分回路101では、２値化信号の立上り
及び立下りのタイミングでトリガパルスを生成し、単安
定マルチバイブレータ104へ出力する。単安定マルチバ
イブレータ104では、トリガパルスを受けると、パルス
幅τのパルス信号を速度信号として出力する。得られた
速度信号は、ATエラー信号の周期の変化に伴なって周期
が変化するパルス信号である。つまり、ATエラー信号の
周期と速度は比例関係にあるため、前述のようにATエラ
ー信号を用いて信号処理することにより、速度信号を生
成することができる。また、このディジタルの速度信号
を図に示すように、平均化することにより、アナログ信
号に変換することができる。The operation of this speed detection circuit will be described. As shown in FIG. 11, the AT error signal is first binarized by the shaping circuit 100 and converted into a pulse signal. The pulse width of the obtained binarized signal is a pulse width of a half cycle of the AT error signal. Next, the digital differentiating circuit 101 generates a trigger pulse at the rising and falling timings of the binary signal, and outputs the trigger pulse to the monostable multivibrator 104. Upon receiving the trigger pulse, the monostable multivibrator 104 outputs a pulse signal having a pulse width τ as a speed signal. The obtained speed signal is a pulse signal whose cycle changes with a change in the cycle of the AT error signal. That is, since the period and the speed of the AT error signal are in a proportional relationship, the speed signal can be generated by performing signal processing using the AT error signal as described above. The digital speed signal can be converted into an analog signal by averaging as shown in the figure.
しかし、この速度検出回路では、速度がゼロに近くな
ったときに、単安定マルチバイブレータの出力パルスの
間隔が長くなるため、実質速度信号として使用できなく
なる。従って、第９図で説明した速度制御方式では、正
確な閉ループ制御が困難である。また、これに加えて前
述の制御方式では、ヘッド駆動用のアクチュエータ機構
の共振（通常、２〜3kHz）によって、閉ループの帯域が
制限される。そのため、急減速を行うと追従性が悪くな
り、シーク動作完了時の速度がゼロにできず、目標位置
をオーバしてしまうという問題がある。この問題を避け
るため、図に示す如く加速時にアクチュエータに大電流
を流して短時間に加速し、減速を緩やかに行うように制
御する手法が採られている。しかしながら、この制御方
式では、減速時に加速度能力を十分使い切らないで徐徐
に減速していくため、シーク時間の増大を招いていた。However, in this speed detection circuit, when the speed approaches zero, the interval between the output pulses of the monostable multivibrator becomes long, so that it cannot be used as a substantial speed signal. Therefore, it is difficult to perform accurate closed-loop control with the speed control method described with reference to FIG. In addition, in the above-described control method, the band of the closed loop is limited by the resonance (usually, 2 to 3 kHz) of the actuator mechanism for driving the head. For this reason, if rapid deceleration is performed, the followability deteriorates, and the speed at the time of completion of the seek operation cannot be reduced to zero, which causes a problem that the target position is exceeded. In order to avoid this problem, a method is adopted in which a large current is supplied to the actuator during acceleration to accelerate the acceleration in a short period of time as shown in FIG. However, in this control method, the deceleration is gradually performed without using up the acceleration capability sufficiently at the time of deceleration, so that the seek time is increased.
そこで、このような問題点を解決した制御方式とし
て、第12図に示す方式がある。この制御方式は、アクセ
ス距離の大部分を開ループBang−Bang駆動で制御し、目
標位置の直前から閉ループ制御に切換えるという方式で
ある。そして、この制御方式では、減速時に大電流によ
って急減速ができるため、シーク時間を短縮することが
できる。Therefore, as a control method which has solved such a problem, there is a method shown in FIG. In this control method, most of the access distance is controlled by open-loop Bang-Bang drive, and switching to closed-loop control is performed immediately before the target position. In this control method, a rapid deceleration can be performed by a large current at the time of deceleration, so that the seek time can be reduced.
［発明が解決しようとしている課題］ しかし、この制御方式にあっては、Bang−Bang制御時
は開ループ制御であるため、摩擦、外力などの影響によ
り、適切な加速、減速ポイントから外れると、オーバラ
ンしたり、あるいは目標位置に対し残差距離が残ってし
まう問題があった。また、前述の閉ループ制御方式であ
ると、オーバランを避けるためにはシーク時間を犠牲に
しなければならず、いずれの制御方式であっても、高速
と正確さを同時に実現することは困難であった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in this control method, since the open-loop control is performed at the time of the Bang-Bang control, if the vehicle deviates from an appropriate acceleration or deceleration point due to friction, an external force, or the like, There is a problem that overrun occurs or a residual distance remains with respect to the target position. In addition, in the case of the above-described closed-loop control method, seek time must be sacrificed in order to avoid overrun, and it is difficult to simultaneously achieve high speed and accuracy with any control method. .
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高速且つ正確な
速度制御を可能とし、また、速度制御を行うディジタル
演算手段の負荷を軽減可能なディジタルサーボ装置を提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and has as its object to provide a digital servo device that enables high-speed and accurate speed control and that can reduce the load on a digital arithmetic unit that performs speed control.
本発明の目的は、記録媒体の目標位置までの残差距離
に応じてヘッドの目標速度を生成する手段と、このヘッ
ドの速度を検出する手段と、この検出値とそのときの目
標速度から前記ヘッドが目標速度に追従するようにヘッ
ド駆動用アクチュエータの指令値をディジタル演算する
手段とを備え、前記演算手段は、所定の間隔で離散的に
前記指令値を演算すると共に前記ヘッドが目標位置に近
づくに従って前記演算間隔を短い周期に切り替えること
を特徴とするディジタルサーボ装置によって達成され
る。An object of the present invention is to provide a means for generating a target speed of a head in accordance with a residual distance to a target position of a recording medium, a means for detecting the speed of the head, and Means for digitally calculating a command value of a head driving actuator so that the head follows the target speed, wherein the calculating means discretely calculates the command value at predetermined intervals and sets the head at a target position. The present invention is attained by a digital servo device characterized in that the calculation interval is switched to a shorter cycle as the distance approaches.
［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
詳細に説明する。第１図は本発明のディジタルサーボ装
置の一実施例を示すブロック図である。なお、第１図は
光ディスク記録再生装置に本発明のディジタルサーボ装
置を実施した例である。Examples Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a digital servo device of the present invention. FIG. 1 shows an example in which the digital servo device of the present invention is applied to an optical disk recording / reproducing device.
第１図において、１は光ディスク、２は光学系、３は
光学系２からの出力に基づいてトラッキング誤差信号を
検出するトラッキング誤差検出器,4は光学系２からの出
力に基づいてフォーカス誤差信号を検出するフォーカス
誤差検出器である。また、５は各々の誤差検出器から出
力された誤差信号をA/D変換してディジタル信号に変換
するA/D変換器、６はディジタル信号処理部である。デ
ィジタル信号処理部６は、I/O制御部７、ディジタルジ
グナルプロセッサ（以下、DSPと略す）８、メモリ9,10
から構成されている。更に、11はD/A変換器、12はトラ
ッキングアクチュエータ、13は、フォーカスアクチュエ
ータ、14は外部データ入力装置である。In FIG. 1, 1 is an optical disk, 2 is an optical system, 3 is a tracking error detector for detecting a tracking error signal based on the output from the optical system 2, and 4 is a focus error signal based on the output from the optical system 2. This is a focus error detector for detecting. Reference numeral 5 denotes an A / D converter for A / D converting an error signal output from each error detector into a digital signal, and reference numeral 6 denotes a digital signal processing unit. The digital signal processing unit 6 includes an I / O control unit 7, a digital signal processor (hereinafter abbreviated as DSP) 8, memories 9, 10
It is composed of Further, 11 is a D / A converter, 12 is a tracking actuator, 13 is a focus actuator, and 14 is an external data input device.
次に、本実施例の基本動作について説明する。第２図
はマルチジャンプ時のヘッドの目標速度と位置（トラッ
ク）との関係を示した図である。第２図には理想的な目
標速度も示しているが、実際に使用するのは離散的な目
標速度である。Next, the basic operation of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the target speed of the head and the position (track) during a multi-jump. FIG. 2 also shows an ideal target speed, but a discrete target speed is actually used.
この例では、最終目標トラックがトラック14であり、
その中間のトラック７までが加速域、それ以降からトラ
ック14までが減速域である。また、減速域は減速域Ｉと
減速域IIに分けてあり、それぞれ速度制御の精度が異な
る。本例では、減速域Ｉにおいては加速域と同じく1/2
トラック毎に速度制御を行い、減速域IIでは更に精密制
御を行うべく1/4トラック毎に速度制御を行う。具体的
には、加速域、減速域Ｉでは1/2トラック毎に、また減
速域IIでは1/4トラック毎に目標速度、アクチュエータ
の指令値を求めて速度制御を行う。また、予めメモリに
1/2トラックや1/4トラック毎の目標速度を格納し、これ
に基づいて制御を行ってもよい。In this example, the final target track is track 14,
The region up to the middle track 7 is the acceleration region, and the region from that to the track 14 is the deceleration region. Further, the deceleration range is divided into a deceleration range I and a deceleration range II, and the speed control accuracy differs from each other. In this example, in the deceleration region I, the same as the acceleration region,
Speed control is performed for each track, and in the deceleration range II, speed control is performed for each quarter track in order to perform more precise control. Specifically, the speed control is performed by obtaining the target speed and the command value of the actuator every 1/2 track in the acceleration region and the deceleration region I and every 1/4 track in the deceleration region II. Also, in advance
The target speed for each 1/2 track or 1/4 track may be stored, and control may be performed based on this.
第３図に目標トラックから４トラック手前からのトラ
ッキングエラー信号とアクチュエータの指令値及び速度
との関係を示す。FIG. 3 shows the relationship between the tracking error signal four tracks before the target track and the command value and speed of the actuator.
第３図の例では、トラック10からトラック12までは減
速域Ｉであるため、1/2トラック毎に演算し、そのとき
の目標速度との差分だけ基準加速度に加算してアクチュ
エータを駆動する。この場合、1/2トラック毎の速度演
算は、実際には、トラッキングエラー信号のゼロクロス
点を検出し、その点で速度の演算を行う。例えば、第３
図のＡ点で、Ｚ点からＡ点までの時間を計測し、その時
間Taから次の式で現在速度Vaを演算する。In the example of FIG. 3, since the range from the track 10 to the track 12 is the deceleration range I, the calculation is performed for every 1/2 track, and the difference from the target speed at that time is added to the reference acceleration to drive the actuator. In this case, the speed calculation for every 1/2 track actually detects the zero cross point of the tracking error signal and calculates the speed at that point. For example, the third
At point A in FIG measures time from point Z to the point A, and it calculates the current velocity V a by the following equation from the time T a.
Va＝1/2λ×1/Ta 但し、λはトラックピッチである。V a = 1 / 2λ × 1 / T a where λ is the track pitch.
目標速度は、第２図のＡ点おけるVref値であり、その
結果次式を用いてアクチュエータの制御量actを演算す
る。The target speed is the Vref value at point A in FIG. 2, and as a result, the control amount act of the actuator is calculated using the following equation.
act＝−α＋Ｋ（Vref−Va） 但し、−αは減速基準加速度、Ｋは速度制御のフィー
ドバックゲインである。act = −α + K (V ref −V a ) where −α is a deceleration reference acceleration and K is a feedback gain for speed control.
次に、第３図のトラック12からトラック14までは前述
の減速域IIであるため、1/4トラック毎に速度を演算
し、そのときの目標速度との差分だけ基準加速度に加算
してアクチュエータを駆動する。この場合、1/4トラッ
ク毎の演算は、トラッキングエラー信号のゼロクロス点
とピーク点を交互に検出し、両点用の時間を用いて演算
を行う。第３図では、トラッキングエラー信号のゼロク
ロス点に・印、ピーク点に×を付している。Next, since the tracks 12 to 14 in FIG. 3 are in the aforementioned deceleration range II, the speed is calculated for each quarter track, and the difference from the target speed at that time is added to the reference acceleration to obtain the actuator. Drive. In this case, the calculation for each quarter track is performed by alternately detecting the zero-cross point and the peak point of the tracking error signal and performing the calculation using the time for both points. In FIG. 3, the zero-cross point of the tracking error signal is indicated by a mark, and the peak point is indicated by a cross.
例えば、第３図のＢ点で、Ｙ点からＢ点までの時間を
計測し、その時間Tbから次式を用いて現在速度Vbを求め
る。For example, at point B of FIG. 3, measures the time from point Y to point B, it obtains the current speed V b using the following equation from the time T b.
Vb＝1/4λ×1/Tb このときの目標速度は、第２図のＢ点におけるVref値
であり、その結果アクチュエータの指令値actを次式を
用いて演算する。V b = 1 / 4λ × 1 / T b The target speed at this time is the V ref value at point B in FIG. 2. As a result, the command value act of the actuator is calculated using the following equation.
act＝−α＋Ｋ（Vref−Vb） このように演算を行い、得られた値に基づいて制御を
行ったところ、第３図に示すような速度曲線が得られ
た。この図から明らかなように、理想速度Vrefに対し、
実際の速度Vtがよく追従しているのがわかる。act = −α + K (V ref −V b ) When the calculation was performed as described above and the control was performed based on the obtained value, a speed curve as shown in FIG. 3 was obtained. As is clear from this figure, for the ideal speed Vref ,
It can be seen that the actual velocity V t is well follow.
ここで、第２図、第３図で示した目標速度Vrefを求め
るための計算式について説明する。Here, a calculation formula for obtaining the target speed Vref shown in FIGS. 2 and 3 will be described.
一般に、目標位置に対する残差距離Ｓのとき、加速度
能力αにおいて、ｔ秒後にｖ＝０とするための目標速度
Vrefは、次の２式の連立方程式を解くことにより得られ
る。In general, when the residual distance S to the target position, the target speed for setting v = 0 after t seconds in the acceleration capability α.
V ref is obtained by solving the following two simultaneous equations.
Vref・ｔ−1/2αt2＝Ｓ（距離の式） Vref−αｔ＝０（速度の式） この２式の連立方程式からｔを消去すると、目標速度
の式である次式が得られる。V ref · t−1 / 2αt 2 = S (Expression of distance) V ref −αt = 0 (Expression of speed) When t is eliminated from the simultaneous equations of the two equations, the following equation which is the equation of the target velocity is obtained. .
この式から、目標速度は残差距離の平方根に比例する
ことがわかる。 It can be seen from this equation that the target speed is proportional to the square root of the residual distance.
前述した現在速度の検出では、トラッキングエラー信
号を用いて簡単に現在速度を検出することができる。従
って、このような速度検出方式では、複雑な速度検出回
路が不要であるばかりでなく、従来みられたような速度
がゼロの近くでの速度検出が正確ではないというような
問題点を解決することができる。よって、この速度検出
を用いれば、装置の構成を簡単化できると共に、正確な
ヘッドの速度制御を行うことができる。In the above-described detection of the current speed, the current speed can be easily detected using the tracking error signal. Accordingly, such a speed detection method not only eliminates the need for a complicated speed detection circuit, but also solves the problem that the speed detection near the speed of zero, which has been conventionally encountered, is not accurate. be able to. Therefore, by using this speed detection, the configuration of the apparatus can be simplified and accurate head speed control can be performed.
次に、本実施例の具体的動作について説明する。第４
図は一例として片方向（内周方向）へのマルチジャンプ
時の制御動作を示したフローチャートである。なお、第
４図は第２図で示したトラック０からトラック14までを
マルチジャンプするときの制御動作がある。従って、前
述したように、加速域、減速域I,IIでそれぞれ所定の精
度で制御を行う。Next, a specific operation of the present embodiment will be described. 4th
The figure is a flowchart showing a control operation at the time of a multi-jump in one direction (inner circumferential direction) as an example. FIG. 4 shows a control operation when performing a multi-jump from the track 0 to the track 14 shown in FIG. Therefore, as described above, control is performed with a predetermined accuracy in each of the acceleration region and the deceleration regions I and II.
まず、Ｓ（ステップ）１でトラッキングエラー信号を
DSP8に入力する。この動作を詳述すると、第１図におい
て、光ディスク１からの反射光が光学系２に入射し、ト
ラッキング誤差検出器３でトラッキングエラー信号Snが
検出される。そして、トラッキングエラー信号Snは、A/
D変換器５でディジタル変換され、I/O制御部７を介して
DSP8に入力される。First, a tracking error signal is generated in S (step) 1.
Input to DSP8. This operation will be described in detail. In FIG. 1, the reflected light from the optical disk 1 enters the optical system 2 and the tracking error detector 3 detects the tracking error signal Sn. And the tracking error signal Sn is A /
It is digitally converted by the D converter 5 and is passed through the I / O control unit 7.
Input to DSP8.
DSP8では、S2でトラッキングエラー信号のゼロクロス
点を検出する。一例として、入力されたトラッキングエ
ラー信号Snとメモリ９に格納していた前回のトラッキン
グエラー信号Sn-1を用いて次回の推定トラッキングエラ
ー信号Ｓ′n+1を求める。この推定信号は次式で得られ
る。In the DSP 8, the zero cross point of the tracking error signal is detected in S2. As an example, the next estimated tracking error signal S′n + 1 is obtained using the input tracking error signal Sn and the previous tracking error signal Sn−1 stored in the memory 9. This estimated signal is obtained by the following equation.
Ｓ′n+1＝2Sn−Sn-1 次に、得られた推定値と現在値を乗算し、その符号が
０または負であったときに、トラッキングエラー信号の
ゼロクロス点と判断する。つまり、この乗算値が０また
は負であったときは、推定値がトラッキングエラー信号
のゼロクロス点上あるいはその点を越えて負となってい
るときであるため、その時点をゼロクロス点とみなすわ
けである。S2では、トラッキングエラー信号のサンプリ
ング毎に前述のようなゼロクロス点の検出を行い、S3で
ゼロクロス点を検出するとS4に進む。なお、DSP8はS3で
ゼロクロス点を検出したとき以外は、次のサンプリング
まで開放されるので、他の処理を実行する。 S 'n + 1 = 2S n -S n-1 Next, by multiplying the estimated value and the current value obtained, when the code is zero or negative, it is determined that the zero-cross point of the tracking error signal. In other words, when the multiplied value is 0 or negative, it means that the estimated value is negative on or beyond the zero-cross point of the tracking error signal, so that point is regarded as the zero-cross point. is there. In S2, the above-described zero-cross point is detected every time the tracking error signal is sampled. When the zero-cross point is detected in S3, the process proceeds to S4. Note that the DSP 8 is released until the next sampling, except when the zero crossing point is detected in S3, and executes other processing.
S4は、第２図、第３図で説明した現在速度Vtと目標速
度Vrefを求める処理である。現在速度Vtは、第３図で説
明したように、そのときのトラッキングエラー信号の半
周期の時間Ｔを求め、この時間と1/2λを用いて、次の
演算を行うことにより得られる。S4 is a second view, a process of obtaining the current speed V t and the target velocity V ref explained in Figure 3. Current speed V t, as explained in FIG. 3, obtains the time T of the half cycle of the tracking error signal at that time, using the time and the 1/2 [lambda], is obtained by performing the following operations.
Vt＝1/2λ×1/T また、目標速度は、前述の如く次式で得られる。V t = 1 / 2λ × 1 / T Further, the target speed is obtained by the following equation as described above.
S5では、DSP8は得られた現在速度と目標速度からアク
チュエータの指令値actを求める。この指令値は、現在
は加速域であるため、次式で求められる。 In S5, the DSP 8 obtains an actuator command value act from the obtained current speed and target speed. Since this command value is currently in the acceleration range, it is obtained by the following equation.
act＝α＋Ｋ（Vref−Vt） ここで得られた指令値は、I/O制御部７を介してD/A変
換器11へ出力される。そして、指令値はこのD/A変換器1
1でアナログ信号に変換され、この変換値によってトラ
ッキングアクチュエータ12が駆動される。S6は、目標ト
ラックの半分に達したかどうかの判定を行うもので、第
２図で説明した加速域が終了したかどうかの判定であ
る。この場合、図示しないトラッキングカウンタを用い
てトラック数をカウントし、そのカウント値が目標トラ
ックまでの半分に達したら、次のS7へ進む。従って、目
標のトラックの半分である加速域では、S1〜S6の動作を
繰返し行うことで、1/2トラック毎に得られた指令値で
アクチュエータを駆動する。act = α + K (V ref −V t ) The command value obtained here is output to the D / A converter 11 via the I / O control unit 7. And the command value is the D / A converter 1
The signal is converted to an analog signal by 1, and the tracking actuator 12 is driven by the converted value. In step S6, it is determined whether or not the target track has reached half, that is, whether or not the acceleration range described with reference to FIG. 2 has been completed. In this case, the number of tracks is counted using a tracking counter (not shown), and when the count value reaches half of the target track, the process proceeds to the next S7. Therefore, in the acceleration range that is half of the target track, the actuators are driven by the command values obtained for every 1/2 track by repeating the operations of S1 to S6.
目標トラックの半分に達したらS7へ進み、第２図で説
明した減速域Ｉの制御動作を行う。まず、S7でトラッキ
ングエラー信号を入力し、S8で前記と同様にゼロクロス
点を検出し、S9でゼロクロス点に達したか否かの判定を
行う。ゼロクロス点を検出すると、S10で現在速度と目
標速度を前記S4と全く同様の手法で求める。次に、DSP8
は、S12で現在速度と目標速度を用いてアクチュエータ
の指令値actを求める。このときの指令値は次式で得ら
れる。When half of the target track is reached, the process proceeds to S7, and the control operation of the deceleration range I described with reference to FIG. 2 is performed. First, a tracking error signal is input in S7, a zero-cross point is detected in the same manner as described above in S8, and it is determined whether or not the zero-cross point has been reached in S9. When the zero-cross point is detected, the current speed and the target speed are obtained in S10 by the same method as in S4. Next, DSP8
Calculates the command value act of the actuator using the current speed and the target speed in S12. The command value at this time is obtained by the following equation.
act＝−α＋Ｋ（Vref−Vt） この指令値に基づいて、同様にアクチュエータが駆動
される。S12は、目標トラックに対して２つの手前まで
達したか、即ち減速域Ｉを終了したかの判定を行う処理
である。この場合、同様にトラッキングカウンタを用い
てこの判定を行う。S12で減速域Ｉが終了したと判定す
ると、S13へ進み、減速域IIの制御を行う。従って、減
速域Ｉでは、S7〜S12を繰返し行うことで、加速域同様
に1/2トラック毎にアクチュエータの指令値を求め、そ
の都度得られた指令値でアクチュエータを駆動する。act = −α + K (V ref −V t ) Based on this command value, the actuator is similarly driven. S12 is a process for determining whether the target track has reached two positions before, that is, whether the deceleration range I has been completed. In this case, this determination is similarly performed using a tracking counter. If it is determined in S12 that the deceleration range I has ended, the process proceeds to S13, where the control of the deceleration range II is performed. Accordingly, in the deceleration range I, S7 to S12 are repeatedly performed to obtain the actuator command value for every 1/2 track as in the acceleration region, and the actuator is driven with the command value obtained each time.
減速域IIに入ると、まずS13でトラッキングエラー信
号を入力し、S14でゼロクロス点の検出を行う。S15でゼ
ロクロス点であると判定すると、ステップ18で前記と同
様に現在速度と目標速度を求める。一方、S15でゼロク
ロス点でなければ、S16でトラッキングエラー信号のピ
ーク値を検出する。そして、S17でピーク値であると判
定すると、S18で同様に現在速度と目標速度を求める。
つまり、トラッキングエラー信号のゼロクロス点とピー
ク点を交互に検出し、その各検出時点で現在速度、目標
速度を求めるわけである。換言すれば、ゼロクロス点と
ピーク点を交互に検出することにより、1/4トラック毎
の精密制御を可能としたものである。なお、S18では、
現在速度Vtを次式で求める。When the vehicle enters the deceleration range II, first, a tracking error signal is input in S13, and a zero cross point is detected in S14. If it is determined in S15 that it is the zero crossing point, the current speed and the target speed are obtained in step 18 in the same manner as described above. On the other hand, if it is not the zero crossing point in S15, the peak value of the tracking error signal is detected in S16. If it is determined in S17 that the current value is the peak value, the current speed and the target speed are similarly obtained in S18.
That is, the zero-cross point and the peak point of the tracking error signal are detected alternately, and the current speed and the target speed are obtained at each detection time. In other words, by detecting the zero-cross point and the peak point alternately, precise control for each quarter track is enabled. In S18,
Currently obtain the velocity V t by the following equation.
Vt＝1/4λ×1/T 但し、Ｔはゼロクロス点からピーク点までの時間であ
る。V t = 1 / 4λ × 1 / T where T is the time from the zero-cross point to the peak point.
S19では、DSP8は得られた現在速度と目標速度からア
クチュエータの指令値actを前記と同様に次式で求め
る。In S19, the DSP 8 obtains the actuator command value act from the obtained current speed and target speed by the following equation in the same manner as described above.
act＝−α＋Ｋ（Vref−Vt） S20は目標トラックに達したかどうかの判定を行うも
ので、トラッキングカウンタの値によりこの判定を行
う。従って、減速域IIでは、S13〜S20を繰返し行うこと
で、1/4トラック毎にアクチュエータの指令値を求め、
その都度得られた指令値でアクチュエータを駆動する。
そして、S20で目標トラックに達したところで、マルチ
ジャンプ動作が終了する。 act = -α + K (V ref -V t) S20 is intended to make a determination of whether or reaches the target track, make this determination by the value of the tracking counter. Therefore, in the deceleration range II, by repeatedly performing S13 to S20, the command value of the actuator is obtained for each quarter track,
The actuator is driven by the command value obtained each time.
Then, when the target track is reached in S20, the multi-jump operation ends.
ここで、S16におけるトラッキングエラー信号のピー
ク点検について説明する。本例では、まず入力されたト
ラッキングエラー信号Snと、前回のサンプリング時のト
ラッキングエラー信号Sn-1との差ΔSnを次式で求める。Here, the peak check of the tracking error signal in S16 will be described. In this example, first , a difference ΔS n between the input tracking error signal Sn and the tracking error signal Sn -1 at the previous sampling is obtained by the following equation.
ΔSn＝Sn−Sn-1 次に、その１サンプリング前の同様な差の値ΔS
n-1と、ΔSnを乗算する。なお、ΔSn-1は前回のサンプ
リング時に次の式で計算され、メモリに格納されてい
る。ΔS n = S n −S n−1 Next, a similar difference value ΔS one sample before that
Multiply n-1 by ΔS n . Note that ΔS n-1 is calculated by the following formula at the time of the previous sampling and stored in the memory.
ΔSn-1＝Sn-1−Sn-2 このΔSnとΔSn-1の乗算結果が負であったときに、ト
ラッキングエラー信号のピーク点であると判定する。ΔS n−1 = S n−1 −S n−2 When the result of multiplication of ΔS n and ΔS n−1 is negative, it is determined that the tracking error signal is at the peak point.
このように本実施例では、1/2トラックや1/4トラック
毎にアクチュエータの指令値を演算し、目標速度曲線に
追従するようヘッドの速度制御を行うため、ヘッドが目
標トラックに到達するまでに、ヘッドに無駄な動きがな
く、理想的に目標トラックへ移動させることができる。
これにより、無駄のない高速シークが可能となる。ま
た、1/2トラックや1/4トラック毎にアクチュエータの指
令値を演算し、その都度得られた指令値でアクチュエー
タを駆動するため、目標トラックに対し、オーバランな
どを生じることなく、正確な制御を行うことができる。
従って、高速でありながらも、正確な制御が可能とな
り、従来困難であった高速と正確さを同時に実現するこ
とができる。As described above, in the present embodiment, the command value of the actuator is calculated for every 1/2 track or 1/4 track, and the speed of the head is controlled so as to follow the target speed curve. In addition, the head can be ideally moved to the target track without unnecessary movement.
This enables high-speed seek without waste. Also, since the actuator command value is calculated for each 1/2 track or 1/4 track, and the command value obtained each time is used to drive the actuator, accurate control can be performed without overrunning the target track. It can be performed.
Accordingly, accurate control can be performed at high speed, and high speed and accuracy, which have been difficult in the past, can be realized at the same time.
また、本実施例では、ヘッドが目標トラックより２ト
ラック手前に達した時に制御間隔を1/2トラックから短
い周期の1/4トラック間隔に切り替えているので、ヘッ
ドの速度が０近くにおいてより細かな制御を行い、より
正確な速度制御を行うことができる。更に、ヘッドが目
標トラックから離れていて、高い速度制御精度を求めら
れない位置では、DSP8の演算頻度は低くなるため、DSP8
の処理負担を軽減でき、消費電力も低減することができ
る。Further, in this embodiment, when the head reaches two tracks before the target track, the control interval is switched from 1/2 track to 1/4 track interval of a short cycle. And more accurate speed control can be performed. Further, at a position where the head is far from the target track and high speed control accuracy is not required, the calculation frequency of the DSP8 becomes low, so that the DSP8
, And the power consumption can be reduced.
第５図に本発明の参考例のブロック図を示す。この参
考例は、速度位置検出回路15を設けている点に特徴があ
る。従って、その他の構成は第１図の実施例と全く同じ
である。FIG. 5 shows a block diagram of a reference example of the present invention. This reference example is characterized in that a speed position detection circuit 15 is provided. Therefore, the other structure is exactly the same as that of the embodiment shown in FIG.
速度位置検出回路15は、ヘッドの実際の速度を検出
し、ディジタル値で速度信号を出力する回路である。第
１図の実施例は、トラッキングエラー信号から速度を演
算しているが、この例では、例えば第10図に示したよう
な速度検出回路を用いて速度検出を行う。また、これに
限ることなく所定のトラック間隔内で基準クロックをカ
ウントすることで、速度を検出してもよい。The speed position detection circuit 15 is a circuit that detects the actual speed of the head and outputs a speed signal as a digital value. In the embodiment shown in FIG. 1, the speed is calculated from the tracking error signal. In this example, the speed is detected using a speed detection circuit as shown in FIG. 10, for example. Alternatively, the speed may be detected by counting the reference clock within a predetermined track interval without being limited to this.
次に、この参考例の動作について説明する。第６図は
マルチジャンプ時の動作を示すフローチャートである。Next, the operation of the reference example will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the operation at the time of multi-jump.
第６図において、まずS1で速度位置検出回路15は、所
定の位置で速度を検出し、速度信号をI/O制御部７を介
してDSP8に出力する。本例では、トラッキングエラー信
号のゼロクロス点とピーク点でそれぞれ速度を検出す
る。この速度検出のためのゼロクロス点とピーク点の検
出については、詳しく後述する。次に、DSP8はゼロクロ
ス点とピーク点のタイミングで目標速度Vrefを演算す
る。即ち、現在の位置から目標トラックまでの残差距離
Ｓを求め、次式を用いて目標速度Vrefを演算する。In FIG. 6, first, at S1, the speed position detection circuit 15 detects a speed at a predetermined position, and outputs a speed signal to the DSP 8 via the I / O control unit 7. In this example, the speed is detected at each of the zero cross point and the peak point of the tracking error signal. The detection of the zero cross point and the peak point for the speed detection will be described later in detail. Next, the DSP 8 calculates the target speed Vref at the timing of the zero cross point and the peak point. That is, the residual distance S from the current position to the target track is obtained, and the target speed Vref is calculated using the following equation.
S3では、この得られた目標速度と速度位置検出回路15
で検出された現在速度Vtから、次式によってアクチュエ
ータの指令値actを演算する。 In S3, the obtained target speed and speed position detection circuit 15
In the detected current velocity V t, and calculates a command value act for the actuator by the following equation.
act＝Ｋ（Vref−Vt） 得られた指令値は、S4でI/O制御部７を介してD/A変換
器11に出力され、アナログ信号に変換してトラッキング
アクチュエータ12を駆動する。そして、S5で目標トラッ
クに達したか否かを判定し、達していなければ、再びS1
に戻ってS5までの処理を繰り返す。このように、トラッ
キングエラー信号のゼロクロス点及びピーク点、即ちト
ラック間隔の1/4毎に、得られた指令値でアクチュエー
タを駆動し、目標トラックに到達したところでマルチジ
ャンプ動作を終了する。act = K (V ref −V t ) The obtained command value is output to the D / A converter 11 via the I / O control unit 7 in S4, and is converted into an analog signal to drive the tracking actuator 12. . Then, in S5, it is determined whether or not the target track has been reached.
And the process up to S5 is repeated. As described above, the actuator is driven by the obtained command value at the zero-cross point and the peak point of the tracking error signal, that is, every quarter of the track interval, and the multi-jump operation ends when the actuator reaches the target track.
また、このマルチジャンプ動作を終了する場合、第７
図に示すように、現在速度が０になったときに終了して
もよい。即ち、第７図のS5で現在速度が０になったか否
かを判別し、０になったときにマルチジャンプ動作を終
了してもよい。更に、第６図及び第７図のいずれか一方
の条件を満足したときに、マルチジャンプ動作を終了す
ることももちろん可能である。When ending this multi-jump operation, the seventh jump
As shown in the figure, the process may end when the current speed becomes 0. That is, it may be determined whether or not the current speed has become 0 in S5 of FIG. 7, and when the current speed has become 0, the multi-jump operation may be ended. Further, when either one of the conditions in FIG. 6 and FIG. 7 is satisfied, the multi-jump operation can be of course terminated.
次に、速度位置検出回路15のトラッキングエラー信号
のゼロクロス点及びピーク点の検出について、第８図を
参照しながら説明する。Next, detection of the zero-cross point and the peak point of the tracking error signal by the speed position detection circuit 15 will be described with reference to FIG.
第８図（ａ）はトラッキングエラー信号（TE信号）、
第８図（ｂ）はその２値化信号である。また、第８図
（ｃ）はRF信号であって、位相がTE信号よりも90度進ん
だ信号である。第８図（ｄ）はRF信号の２値化信号を示
す。一般に、TE信号は分割されたセンサの差信号である
が、RF信号は和信号である。従って、TE信号とRF信号
は、前述の如く位相が90度ずれている。FIG. 8A shows a tracking error signal (TE signal),
FIG. 8 (b) shows the binarized signal. FIG. 8 (c) shows the RF signal, which is a signal whose phase is ahead of the TE signal by 90 degrees. FIG. 8D shows a binarized signal of the RF signal. Generally, the TE signal is a difference signal of the divided sensors, whereas the RF signal is a sum signal. Therefore, the TE signal and the RF signal are out of phase by 90 degrees as described above.
本例では、TE信号及びRF信号をそれぞれ２値化し、そ
の各２値化信号の排他的論理和をとることで、TE信号の
ゼロクロス点とピーク点を検出する。第８図（ｅ）はそ
の排他的論理和出力を示したもので、その立上りがTE信
号のゼロクロス点とタイミングが一致し、立下りがピー
ク点と一致することがわかる。TE信号とRF信号は位相が
90度ずれているため、前述のようにゼロクロス点とピー
ク点を検出できる。速度位置検出回路15は、検出したゼ
ロクロス点、ピーク点でそれぞれ速度を検出し、速度信
号を出力する。In this example, the TE signal and the RF signal are each binarized, and the exclusive-OR of each of the binarized signals is detected, thereby detecting the zero cross point and the peak point of the TE signal. FIG. 8 (e) shows the exclusive OR output. It can be seen that the rising edge coincides with the zero-cross point of the TE signal and the falling edge coincides with the peak point. TE signal and RF signal have phase
Since it is shifted by 90 degrees, the zero cross point and the peak point can be detected as described above. The speed position detection circuit 15 detects the speed at each of the detected zero cross point and the detected peak point, and outputs a speed signal.
この参考例であっても、前述した第１図の実施例と全
く同様に、高速でありながらも、ヘッドを正確に制御で
きる効果がある。Even in this reference example, there is an effect that the head can be accurately controlled even at a high speed, just like the embodiment of FIG.
なお、以上の実施例では、光ディスクを用いた情報記
録装置を例にとって説明したが、これに限ることなく磁
気ディスクなどを用いた記録装置であっても、もちろん
好適に使用することができる。In the above embodiment, an information recording apparatus using an optical disk has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a recording apparatus using a magnetic disk or the like can of course be suitably used.
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ヘッド駆動用ア
クチュエータの指令値を所定の間隔で演算を行い、ヘッ
ドが目標位置に近づくに従って指令値の演算間隔を短い
周期に切り替えることにより、ヘッドの速度が０近くお
いてアクチュエータの指令値の演算頻度が上がるため、
即ち、より細かな制御が可能となるため、より正確な速
度制御が可能となる。また、ヘッドが目標位置から離れ
ていて、高い速度制御精度が求められない位置では演算
頻度が低くなるため、ディジタル演算手段にかかる負荷
を軽減でき、消費電力を低減することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the command value of the head driving actuator is calculated at predetermined intervals, and the calculation interval of the command value is switched to a shorter cycle as the head approaches the target position. Because the frequency of calculating the command value of the actuator increases when the head speed is close to 0,
That is, finer control is possible, so that more accurate speed control is possible. In addition, at a position where the head is far from the target position and high speed control accuracy is not required, the calculation frequency is low, so that the load on the digital calculation means can be reduced and power consumption can be reduced.
第１図は本発明のディジタルサーボ装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は前記実施例のマルチジャンプ時
における目標位置と目標速度との関係を示す説明図、第
３図はトラッキングエラー信号とアクチュエータ指令値
及び速度との関係を示すタイムチャート、第４図はマル
チジャンプ時の処理の流れを示すフローチャート、第５
図は本発明の参考例のブロック図、第６図は第５図の処
理の流れを示すフローチャート、第７図は他の処理の流
れを示すフローチャート、第８図（ａ）〜（ｅ）は第５
図の参考例の速度位置検出回路におけるトラッキングエ
ラー信号のゼロクロス点及びピーク点検出動作を示すタ
イムチャート、第９図は従来例の光ヘッドの速度制御方
式における規準速度とアクチュエータ電流の関係を示す
説明図、第10図は第９図の制御方式に使用される速度検
出回路を示すブロック図、第11図はその速度検出回路の
動作を示すタイムチャート、第12図は更に他の従来例で
あるBang−Bang制御方式の速度と電流の関係を示す説明
図である。 １……光ディスク、２……光学系 ３……トラッキング誤差検出器 ６……ディジタル信号処理部 ８……DSP 12……トラッキングアクチュエータ 15……速度位置検出回路FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital servo device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a target position and a target speed in a multi-jump of the embodiment, and FIG. FIG. 4 is a time chart showing a relationship between a signal, an actuator command value, and a speed. FIG.
FIG. 6 is a block diagram of a reference example of the present invention, FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing in FIG. 5, FIG. 7 is a flowchart showing the flow of other processing, and FIGS. Fifth
FIG. 9 is a time chart showing a zero-cross point and peak point detection operation of a tracking error signal in the velocity position detection circuit of the reference example of the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between a reference speed and an actuator current in a conventional optical head speed control method. FIG. 10, FIG. 10 is a block diagram showing a speed detecting circuit used in the control system of FIG. 9, FIG. 11 is a time chart showing the operation of the speed detecting circuit, and FIG. 12 is still another conventional example. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between speed and current in the Bang-Bang control method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical disk 2 ... Optical system 3 ... Tracking error detector 6 ... Digital signal processing part 8 ... DSP 12 ... Tracking actuator 15 ... Speed position detection circuit
Claims (1)
てヘッドの目標速度を生成する手段と、このヘッドの速
度を検出する手段と、この検出値とそのときの目標速度
から前記ヘッドが目標速度に追従するようヘッド駆動用
アクチュエータの指令値をディジタル演算する手段とを
備え、前記演算手段は、所定の間隔で離散的に前記指令
値を演算すると共に前記ヘッドが目標位置に近づくに従
って前記演算間隔を短い周期に切り替えることを特徴と
するディジタルサーボ装置。A means for generating a target speed of the head in accordance with a residual distance to a target position of the recording medium; a means for detecting the speed of the head; and a method for detecting the head speed based on the detected value and the target speed at that time. Means for digitally calculating a command value of a head driving actuator so as to follow a target speed, wherein the calculating means discretely calculates the command value at predetermined intervals and as the head approaches a target position. A digital servo device, wherein the calculation interval is switched to a short cycle.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
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| US08/235,232 US5475663A (en) | 1990-02-22 | 1994-04-29 | Information recording/reproducing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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| EP0969453A1 (en) * | 1998-07-03 | 2000-01-05 | Deutsche Thomson-Brandt GmbH | Fast and precise positioning of a reading and/or writing head in a data player and/or recorder |
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1990
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