JP3625792B2

JP3625792B2 - Control device and optical disk device

Info

Publication number: JP3625792B2
Application number: JP2001280352A
Authority: JP
Inventors: 晃治藤山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP2003084835A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外乱による制御対象への影響を抑制する制御装置、及びこの制御装置を備え、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ），ＭＤ（ＭｉｎｉＤｉｓｃ）又はＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＤｉｓｃ）等の光（磁気）ディスクの再生及び／又は記録を行う光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスク技術の発達により、光ディスク装置が様々な状況で用いられるようになり、屋内のみでなく屋外でも持ち運びながら用いられることが多くなっている。それに伴い、外部から光ディスク装置に加わる振動及び衝撃が大きな問題になっている。
従来の光ディスク装置においては、例えば、携帯型ＣＤプレーヤ及び車載型ＣＤプレーヤのように、非静止状態で使用されるものでは、その移動に伴って発生する振動及び衝撃のような種々の外乱により、焦点制御であるフォーカスサーボ又はトラック追従制御であるトラッキングサーボが外れるような事態が起きていた。
【０００３】
このような問題を解決する為に、携帯型ＣＤプレーヤ及び携帯型ＭＤプレーヤでは、ショックプルーフメモリと称される外付けの記憶装置を装備し、一旦情報をそのメモリに高速で蓄積した後、再生速度で情報を読み出す方法が採用されている。この方法により、サーボ外れが発生しても、数秒程度の衝撃であれば、ユーザに音飛びが無いように聞こえさせることが可能である。
また、車載型ＣＤプレーヤでは、衝撃吸収材で包み込むことにより、振動をＣＤプレーヤに伝えないような構造としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような外乱による振動の影響を低減させる方法では、外付けのハードウェア部品が必要であるので、部品コストが上昇するという問題があり、また、そのハードウェア部品の適用が容易でないという問題もある。
更に、外付けするハードウェアの特性により、適用範囲が制限され、例えば、ショックプルーフメモリを使用する方法では、再生信号をメモリに一旦保持するので、記録型光（磁気）ディスク装置には適用出来なかった。
また、車載型ＣＤプレーヤを衝撃吸収材で包み込む方法では、全体が寸法的に大きくなってしまうので、小型化が要求される携帯型ＣＤプレーヤ等には適用出来なかった。
【０００５】
また、近時、コンピュータ用高速回転ＣＤ−ＲＯＭが広く使用されているが、高速回転モータにより発生する振動が、光学系を含むアクチュエータに与える影響も無視出来なくなっている。
また、ハードウェアを使用することなくソフトウェアにより、外乱による振動の影響を低減させる場合、演算処理量が多くなるが、部品コストの問題から、処理速度が十分でないＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）を使用している制御装置では、単位時間当たりに実行出来る演算処理数が制限される為、適用することが出来ないことが多いという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１発明では、外付けのハードウェア部品を追加する必要がなく、外乱の影響を受け難い制御装置を提供することを目的とする。
第２発明では、外付けのハードウェア部品を追加する必要がなく、単位時間当たりの演算処理数が少ないソフトウェア処理により、外乱の影響を受け難い制御装置を提供することを目的とする。
第３発明では、第１，２発明に係る制御装置を備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る制御装置は、外乱の影響を受ける制御対象が出力すべき目標信号と該制御対象が出力した出力信号との偏差を生成する偏差生成部と、該偏差に基づきＰＩＤ制御器及び／又は位相進み／遅れ補償器により前記制御対象に与えられるべき操作信号を出力する制御部とを備える制御装置において、前記操作信号の前記外乱の影響が含まれる低周波領域の利得を増加させ、該利得を増加させた操作信号を前記制御対象に与えるべき低域利得増加部を前記制御部と前記制御対象の間に備え、前記制御対象への前記外乱の影響を抑制すべくなしてあることを特徴とする。
【０００８】
この制御装置では、偏差生成部が、外乱の影響を受ける制御対象が出力すべき目標信号と制御対象が出力した出力信号との偏差を生成し、制御部が、その差に基づきＰＩＤ制御器及び／又は位相進み／遅れ補償器により制御対象に与えられるべき操作信号を出力する。制御部と制御対象の間に備えられた低域利得増加部が、操作信号の外乱の影響が含まれる低周波領域の利得を増加させ、その利得を増加させた操作信号を制御対象に与え、制御対象への外乱の影響を抑制するように構成してある。
これにより、外付けのハードウェア部品を追加する必要がなく、外乱の影響を受け難い制御装置を実現することが出来る。
【０００９】
第２発明に係る制御装置は、前記偏差生成部に与えられる出力信号又は前記偏差をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器を更に備え、前記制御部及び低域利得増加部は、該Ａ／Ｄ変換器がアナログ／ディジタル変換したディジタル信号を処理すべくなしてあることを特徴とする。
【００１０】
この制御装置では、Ａ／Ｄ変換器が、偏差生成部に与えられる出力信号又は偏差をアナログ／ディジタル変換し、制御部及び低域利得増加部は、Ａ／Ｄ変換器がアナログ／ディジタル変換したディジタル信号を処理するように構成してあるので、外付けのハードウェア部品を追加する必要がなく、単位時間当たりの演算処理数が少ないソフトウェア処理により、外乱の影響を受け難い制御装置を実現することが出来る。
【００１１】
第３発明に係る光ディスク装置は、請求項１又は２に記載された制御装置を備え、光ピックアップを該制御装置の制御対象とすべくなしてあることを特徴とする。
【００１２】
この光ディスク装置では、請求項１又は２に記載された制御装置を備え、光ピックアップをその制御装置の制御対象とするように構成してあるので、外付けのハードウェア部品を追加する必要がなく、光ピックアップを駆動制御する外乱の影響を受け難い制御装置を備えた光ディスク装置を実現することが出来る。
【００１３】
図４は、一般的なフィードバック制御系を示すブロック線図である。このフィードバック制御系は、制御対象４が出力した出力信号と制御対象４が出力すべき目標信号との偏差を演算し出力する差し引き点２と、差し引き点２が出力した偏差に基づき制御対象４に与える操作信号を出力する制御部１とを備えている。
【００１４】
このようなフィードバック制御系の特性を向上させるには、図５のボード線図に示すような一般的なオープンループ特性（フィードバック制御系のフィードバック結合を外した場合）において、以下の３点を改善すれば良い。
１．定常特性；オープンループ特性において、低周波ゲイン（利得）を増加させる。
２．速応性；オープンループ特性において、ゼロクロス周波数を大きく取る。但し、大きく取り過ぎると、ノイズの影響を受け易くなるので、必要以上に大きく出来ない。
３．安定性；オープンループ特性において、ゼロクロス周波数における位相余裕を適当な値に取る。
【００１５】
フィードバック制御系の特性は、ＰＩＤ制御器及び位相進み／遅れ補償器等を設計して、制御系に挿入することで改善することが出来る。しかし、これらのＰＩＤ制御器及び位相進み／遅れ補償器等では、あるゼロクロス周波数に対して低周波数領域のゲインの最大値が決定してしまう為、ノイズ対策等で低めに設定されたゼロクロス周波数では、十分な低周波数領域のゲインが得られない場合が発生する。
逆に、十分な低周波数領域のゲインを得る為には、ゼロクロス周波数を高く設定する必要があるが、それではノイズに弱い系になってしまう。つまり、定常特性と速応性とは、同時に改善出来ないことがある。
【００１６】
そこで、ゼロクロス周波数を固定したまま、大きな低周波数領域のゲインを得る方法を考える。つまり、ゼロクロス周波数及び位相余裕に出来るだけ影響を与えないように、低周波数領域のみゲインを持ち上げるようなブロック（伝達要素）を挿入することを考える。
その為には、図６（ａ）に示すように、低周波数領域において、周波数が高くくなるに従ってゲインが漸減する周波数応答を有するブロック（低域ゲイン増加部５）を、図７に示すように、制御部１と制御対象４との間に挿入すれば良い。
【００１７】
通常、ＨＰＦ（ＨｉｇｈＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）は、図６（ｂ）に示すように、低周波数領域において、周波数が高くなるに従ってゲインが漸増する周波数応答を有するので、ＨＰＦの伝達関数Ｇ_Ｈ（ｓ）＝ｓ／（ｓ＋２πｆ）（但し、ｆ；カットオフ周波数）の逆数を取り、Ｇ（ｓ）＝１／Ｇ_Ｈ（ｓ）＝（ｓ＋２πｆ）／ｓとすると、伝達関数Ｇ（ｓ）は、図６（ａ）に示すような周波数応答を有すると考えられる。
【００１８】
図８，９は、低域ゲイン増加部５を制御部１と制御対象４との間に挿入した構成の制御系（図７）、及び従来のＰＩＤ制御のみの制御系（図４）の各オープンループ周波数特性（ゲイン、位相）の例を示す特性図である。
従来の制御系では、低周波ゲイン＝８５．３２８７ｄＢ、ゼロクロス周波数＝２．９９２６ｋＨｚ、位相余裕＝４４．４３９４ｄｅｇである。
これに対して、低域ゲイン増加部５を制御部１と制御対象４との間に挿入した制御系では、低周波ゲイン＝１２６．３１４１ｄＢ、ゼロクロス周波数＝３．０６３９ｋＨｚ、位相余裕＝４３．２９１４ｄｅｇとなった。
【００１９】
このように、カットオフ周波数ｆを適切に選ぶことにより、ゼロクロス周波数及び位相余裕は殆ど変化させずに、低周波ゲインを大きく持ち上げることが出来る。これにより、定常特性及びこの周波数帯で発生する外乱の抑制と、ディスクの面振れ（垂直方向の歪み）及び偏心（半径方向の歪み）に対する追従力向上とに大きな効果を発揮する。また、１次のディジタルフィルタ１つ分程度の処理量の増加で実現出来る為、ＤＳＰの処理速度が低い制御装置でも適用出来る可能性が拡大する。
実用化に際しては、上述した低域ゲイン増加部５の伝達関数を双一次変換して、ディジタルフィルタに変換し、ＤＳＰを用いてコーディングを行うことで容易に実現することが出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る制御装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。この制御装置は、制御対象４が出力した出力信号と制御対象４が出力すべき目標信号との偏差を演算し出力する差し引き点２（偏差生成部）と、偏差をＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換するＡ／Ｄ変換器６と、Ａ／Ｄ変換された偏差に基づき、ＰＩＤ制御により、制御対象４に与えられるべき操作信号を出力する制御部１とを備えている。尚、目標信号がディジタルである場合は、Ａ／Ｄ変換器６は、差し引き点２に与えられる出力信号をＡ／Ｄ変換する位置に設けられる。
【００２１】
この制御装置は、また、制御部１が出力した操作信号の、外乱の影響が含まれる低周波領域の利得を増加させ、その低周波領域の利得を増加させた操作信号を出力する低域ゲイン増加部５（低域利得増加部）と、低域ゲイン増加部５が出力した操作信号をＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換して制御対象４に与えるＤ／Ａ変換器７とを備え、外乱の影響を示す信号は、Ｄ／Ａ変換器７でＤ／Ａ変換された操作信号に、加え合わせ点３で加わる。
【００２２】
このような構成の制御装置では、低域ゲイン増加部５の周波数特性において、ゼロクロス周波数が低めに設定されているので、ノイズに強く、また、図８の実線に示すように、外乱の影響が含まれる低周波数領域の十分なゲインを得ることが出来るので、外乱の影響を偏差に大きく含めて除去することが出来、外乱による振動及び衝撃等の影響を受けにくい。
【００２３】
図２は、この制御装置の設計手順を示すフローチャートである。以下に、この制御装置の設計手順を、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、制御装置のサンプリング周波数等の初期設定を行い（Ｓ２）、次いで、制御対象４の理想的モデルを設定する（Ｓ４）。
次に、制御部１及び低域ゲイン増加部５等のブロック（伝達要素）中のゲイン値を設定する（Ｓ６）。これらのゲイン値は、制御対象４により異なるが、光ディスクの場合、差し引き点２における偏差生成用ゲイン、アクチュエータ駆動用のドライバゲイン及び光ピックアップ部の光学系ゲイン等が該当する。
【００２４】
次に、制御装置のオープンループ仕様の低周波ゲイン、ゼロクロス周波数及び位相余裕を決定し（Ｓ８）、制御部１（主制御器）のＰＩＤ制御の仕様を設計する（Ｓ１０）。
次に、低域ゲイン増加部５内の低域ゲイン増加フィルタのカットオフ周波数を設定した（Ｓ１２）後、制御装置全体のオープンループ特性の良し悪しを判定し（Ｓ１４）、良くなければ（Ｓ１６）、低域ゲイン増加フィルタのカットオフ周波数を設定し直す（Ｓ１２）。
制御装置全体のオープンループ特性の良し悪しを判定し（Ｓ１４）、十分に低周波数領域のゲインが増加して、オープンループ特性が良ければ（Ｓ１６）、低域ゲイン増加部５の伝達関数を双一次変換して、ディジタルフィルタに変換して（Ｓ１８）、制御装置の設計を終了する。
【００２５】
実施の形態２．
図３は、本発明に係る光ディスク装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。この光ディスク装置は、記録／再生可能なミニディスク装置であり、ミニディスク１１を収納した方形平板状のカートリッジ１２がミニディスク装置に装填された状態で、カートリッジ１２の両面のシャッターが開き、ミニディスク１１の一方の面から光ピックアップ１５が対物レンズ１４を通じて読取りを行い、記録するときには、ミニディスク１１の他方の面に磁気ヘッド１９による磁界が掛けられる。
【００２６】
ミニディスク１１は、スピンドルモータ１３により所定の一定線速度となるように回転駆動され、光ピックアップ１５は、送りモータ１６により駆動されミニディスク１１の半径方向に移動する。磁気ヘッド１９は、記録時にヘッド駆動部２０により駆動されミニディスク１１の半径方向に移動し、光ピックアップ１５と共に同一のトラックを両面から挟み込むように位置制御される。
スピンドルモータ１３、光ピックアップ１５及び送りモータ１６は、サーボ制御部１７によりそれぞれ駆動制御される。
【００２７】
光ピックアップ１５が検出した信号は、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ２２へ送られ増幅される。ＲＦアンプ２２により増幅された信号の内、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号は、サーボ制御部１７に送られて光ピックアップ１５のフォーカスサーボ及びトラッキングサーボに使用され、アドレス信号は、アドレスデコーダ２１に送られて復号され、エンコーダ／デコーダ２３に与えられる。
【００２８】
エンコーダ／デコーダ２３へ送られ復号されたアドレス信号は、ヘッド駆動部２０による磁気ヘッド１９の位置制御に使用され、また、システムコントローラ１８に送られ、サーボ制御部１７によるスピンドルモータ１３、光ピックアップ１５及び送りモータ１６の駆動制御等に使用される。
サーボ制御部１７は、実施の形態１で説明した制御装置（図１）を内蔵しており、この制御装置は、システムコントローラ１８から与えられる目標信号と、ＲＦアンプ２２から与えられるフォーカスエラー信号とに基づき、光ピックアップ１５のフォーカスサーボを行う。
尚、本発明に係る制御装置は、トラッキングサーボ系にも同様に適用出来ることは言う迄もない。
【００２９】
ＲＦアンプ２２により増幅された信号の内のデータ信号は、エンコーダ／デコーダ２３に送られて復号され、耐振用メモリコントローラ２４を通じてＤＲＡＭ２５（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）に送られる。ＤＲＡＭ２５に送られたデータは、一旦記憶された後、耐振用メモリコントローラ２４を通じて、音声圧縮エンコーダ／デコーダ２６に送られ、音声圧縮前の音声データに復号され、Ｄ／Ａ変換器２８を通じて出力される。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器２７を通じて入力された音声データは、音声圧縮エンコーダ／デコーダ２６により音声圧縮されてコード化され、耐振用メモリコントローラ２４を通じて、ＤＲＡＭ２５に送られる。ＤＲＡＭ２５に送られたデータは、一旦記憶された後、耐振用メモリコントローラ２４を通じて、エンコーダ／デコーダ２３に送られてコード化され、磁気ヘッド１９及び光ピックアップ１５によりミニディスク１１に記録される。
【００３１】
耐振用メモリコントローラ２４及びＤＲＡＭ２５は、ＤＲＡＭ２５への記憶に要する時間及びＤＲＡＭ２５からの読出しに要する時間の差を利用して、振動等による音飛びを防止する。
システムコントローラ１８は、表示部２９、時計回路３０及び操作部３１と接続され、サーボ制御部１７、エンコーダ／デコーダ２３及び耐振用メモリコントローラ２４の動作制御を行うと共に、操作部３１による操作等に応じて、指定された情報を表示部２９に表示させる。
【００３２】
【発明の効果】
第１発明に係る制御装置によれば、外付けのハードウェア部品を追加する必要がなく、外乱の影響を受け難い制御装置を実現することが出来る。
【００３３】
第２発明に係る制御装置によれば、外付けのハードウェア部品を追加する必要がなく、単位時間当たりの演算処理数が少ないソフトウェア処理により、外乱の影響を受け難い制御装置を実現することが出来る。
【００３４】
第３発明に係る光ディスク装置によれば、外付けのハードウェア部品を追加する必要がなく、光ピックアップを駆動制御する外乱の影響を受け難い制御装置を備えた光ディスク装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る制御装置の設計手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る光ディスク装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の一般的なフィードバック制御系を示すブロック線図である。
【図５】従来の一般的なオープンループ特性を示すボード線図である。
【図６】低周波数領域においてゲインが漸減／漸増する周波数応答の例を示す特性図である。
【図７】本発明に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】低域ゲイン増加部を制御部と制御対象との間に挿入した構成の制御系及び従来の制御系の各オープンループ周波数特性（ゲイン）の例を示す特性図である。
【図９】低域ゲイン増加部を制御部と制御対象との間に挿入した構成の制御系及び従来の制御系の各オープンループ周波数特性（位相）の例を示す特性図である。
【符号の説明】
１制御部
２差し引き点（偏差生成部）
３加え合わせ点
４制御対象
５低域ゲイン増加部（低域利得増加部）
６Ａ／Ｄ変換器
７Ｄ／Ａ変換器
１４対物レンズ
１５光ピックアップ
１７サーボ制御部
１８システムコントローラ
２２ＲＦアンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a control device that suppresses the influence of a disturbance on a control target, and an optical (magnetic) disk such as a CD (Compact Disc), an MD (Mini Disc), or a DVD (Digital Video Disc). The present invention relates to an optical disc apparatus that performs reproduction and / or recording.
[0002]
[Prior art]
In recent years, due to the development of optical disc technology, optical disc apparatuses have been used in various situations, and are often used while being carried not only indoors but also outdoors. Along with this, vibrations and shocks applied to the optical disk apparatus from the outside have become a serious problem.
In a conventional optical disk device, for example, in a non-stationary state such as a portable CD player and a vehicle-mounted CD player, due to various disturbances such as vibrations and shocks generated by the movement, There has been a situation in which the focus servo that is the focus control or the tracking servo that is the track following control is disconnected.
[0003]
In order to solve such problems, portable CD players and portable MD players are equipped with an external storage device called a shock proof memory, and once information is stored in the memory at a high speed, playback is performed. A method of reading information at a speed is employed. With this method, even if the servo is lost, if the impact is about several seconds, it is possible for the user to hear the sound skipping.
In addition, the in-vehicle CD player has a structure in which vibration is not transmitted to the CD player by wrapping with an impact absorbing material.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the method for reducing the influence of vibration due to disturbance as described above, external hardware parts are required, so there is a problem that the cost of parts rises, and the problem that the application of the hardware parts is not easy. There is also.
In addition, the range of application is limited by the characteristics of the external hardware. For example, in the method using a shock proof memory, the reproduction signal is temporarily stored in the memory, so that it can be applied to a recordable optical (magnetic) disk device. There wasn't.
Further, the method of wrapping an in-vehicle CD player with an impact absorbing material cannot be applied to a portable CD player or the like that is required to be downsized because the whole size increases.
[0005]
Recently, high-speed CD-ROMs for computers have been widely used, but the influence of vibrations generated by a high-speed motor on actuators including optical systems cannot be ignored.
In addition, when the influence of vibration due to disturbance is reduced by software without using hardware, the amount of calculation processing increases, but due to the problem of parts cost, a DSP (Digital Signal Processor) with insufficient processing speed is used. However, since the number of arithmetic processes that can be executed per unit time is limited, there is a problem that the control apparatus often cannot be applied.
[0006]
The present invention has been made in view of the circumstances as described above. In the first invention, there is no need to add an external hardware component, and an object of the present invention is to provide a control device that is hardly affected by disturbance. And
It is an object of the second invention to provide a control device that does not need to add external hardware components and is less susceptible to disturbance by software processing with a small number of calculation processes per unit time.
In the third invention, an object is to provide an optical disk device including the control device according to the first and second inventions.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A control device according to a first aspect of the present invention includes a deviation generating unit that generates a deviation between a target signal to be output by a control target affected by a disturbance and an output signal output by the control target, a PID controller based on the deviation, / or a control device and a more said control section for outputting an operation signal to be given to the controlled object to a phase lead / lag compensator increase the gain of the low-frequency region including the influence of the disturbance of the operation signal The low-frequency gain increasing unit that should give the operation signal with the gain increased to the control target is provided between the control unit and the control target so as to suppress the influence of the disturbance on the control target. It is characterized by that.
[0008]
In this control device, the deviation generation unit generates a deviation between the target signal to be output by the control target affected by the disturbance and the output signal output by the control target, and the control unit generates a PID controller and a / or outputs an operation signal to more given to the control target phase lead / lag compensator. The low-frequency gain increasing unit provided between the control unit and the control target increases the gain in the low-frequency region including the influence of the disturbance of the operation signal, and gives the control signal an operation signal with the gain increased, It is configured to suppress the influence of disturbance on the controlled object.
As a result, it is not necessary to add external hardware components, and a control device that is hardly affected by disturbance can be realized.
[0009]
A control device according to a second aspect of the present invention further includes an output signal given to the deviation generation unit or an A / D converter that performs analog / digital conversion on the deviation, and the control unit and the low-frequency gain increase unit include the A / D converter. The D converter is characterized in that it is adapted to process a digital signal subjected to analog / digital conversion.
[0010]
In this control device, the A / D converter performs analog / digital conversion on the output signal or deviation given to the deviation generation unit, and the control unit and the low-frequency gain increase unit perform analog / digital conversion on the A / D converter. Since it is configured to process digital signals, it is not necessary to add external hardware components, and a control device that is not easily affected by disturbance is realized by software processing with a small number of arithmetic processing per unit time. I can do it.
[0011]
An optical disc apparatus according to a third aspect of the present invention includes the control device according to claim 1 or 2 and is characterized in that an optical pickup is to be controlled by the control device.
[0012]
Since this optical disk apparatus includes the control device according to claim 1 and is configured so that the optical pickup is controlled by the control device, there is no need to add an external hardware component. In addition, an optical disk device including a control device that is hardly affected by disturbances that drive and control the optical pickup can be realized.
[0013]
FIG. 4 is a block diagram showing a general feedback control system. This feedback control system calculates the deviation between the output signal output from the control target 4 and the target signal to be output from the control target 4 and outputs the difference to the control target 4 based on the deviation output from the subtraction point 2. And a control unit 1 that outputs a given operation signal.
[0014]
In order to improve the characteristics of such a feedback control system, the following three points are improved in general open loop characteristics (when feedback coupling of the feedback control system is removed) as shown in the Bode diagram of FIG. Just do it.
1. Steady state characteristic: In the open loop characteristic, the low frequency gain (gain) is increased.
2. Fast response: The open loop characteristics have a large zero cross frequency. However, if it is too large, it becomes susceptible to noise, so it cannot be made larger than necessary.
3. Stability: In the open loop characteristics, the phase margin at the zero cross frequency is set to an appropriate value.
[0015]
The characteristics of the feedback control system can be improved by designing a PID controller, a phase lead / lag compensator, and the like and inserting them into the control system. However, in these PID controllers and phase lead / lag compensators, the maximum value of the gain in the low frequency region is determined with respect to a certain zero cross frequency. Therefore, in the zero cross frequency set low for noise countermeasures, etc. In some cases, a sufficient low frequency gain cannot be obtained.
On the other hand, in order to obtain a sufficient gain in the low frequency region, it is necessary to set the zero cross frequency high, but this makes the system vulnerable to noise. In other words, steady state characteristics and rapid response may not be improved at the same time.
[0016]
Therefore, a method of obtaining a large gain in the low frequency region while fixing the zero cross frequency is considered. That is, it is considered to insert a block (transfer element) that increases the gain only in the low frequency region so as not to affect the zero cross frequency and the phase margin as much as possible.
For this purpose, as shown in FIG. 6A, a block (low-frequency gain increasing unit 5) having a frequency response in which the gain gradually decreases as the frequency becomes higher in the low-frequency region is shown in FIG. In addition, it may be inserted between the control unit 1 and the control object 4.
[0017]
Normally, as shown in FIG. 6B, the HPF (High Pass Filter) has a frequency response in which the gain gradually increases as the frequency increases in the low frequency region, and therefore, the HPF transfer function G _H (s) = When the reciprocal of s / (s + 2πf) (where f is the cut-off frequency) is taken to be G (s) = 1 / _GH (s) = (s + 2πf) / s, the transfer function G (s) is as shown in FIG. It is considered to have a frequency response as shown in (a).
[0018]
8 and 9 show a control system (FIG. 7) having a configuration in which the low-frequency gain increasing unit 5 is inserted between the control unit 1 and the control target 4, and a conventional control system with only PID control (FIG. 4). It is a characteristic view which shows the example of an open loop frequency characteristic (gain, phase).
In the conventional control system, low frequency gain = 855.3287 dB, zero cross frequency = 2.9926 kHz, and phase margin = 44.4394 deg.
On the other hand, in the control system in which the low frequency gain increasing unit 5 is inserted between the control unit 1 and the control target 4, the low frequency gain = 126.3314 dB, the zero cross frequency = 3.0639 kHz, and the phase margin = 43.2914 deg. It became.
[0019]
Thus, by appropriately selecting the cut-off frequency f, the low-frequency gain can be greatly increased without substantially changing the zero-cross frequency and the phase margin. As a result, a great effect is exhibited in suppressing the steady characteristics and disturbance generated in this frequency band, and improving the follow-up force with respect to the disk runout (vertical distortion) and eccentricity (radial distortion). In addition, since it can be realized by increasing the processing amount for one primary digital filter, the possibility of being applicable to a control device having a low DSP processing speed is expanded.
In practical use, it can be easily realized by bilinearly transforming the transfer function of the low-frequency gain increasing unit 5 described above into a digital filter, and coding using a DSP.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a control device according to the present invention. This control device calculates a deviation between an output signal output from the control target 4 and a target signal to be output from the control target 4 and outputs the difference, and the deviation is converted into A / D (analog / digital). ) An A / D converter 6 for conversion, and a control unit 1 that outputs an operation signal to be given to the controlled object 4 by PID control based on the A / D converted deviation. When the target signal is digital, the A / D converter 6 is provided at a position where the output signal given to the subtraction point 2 is A / D converted.
[0021]
This control device also increases the gain in the low frequency region including the influence of the disturbance of the operation signal output from the control unit 1 and outputs the operation signal in which the gain in the low frequency region is increased. An increase unit 5 (low-frequency gain increase unit), and a D / A converter 7 that D / A (digital / analog) converts the operation signal output from the low-frequency gain increase unit 5 and supplies the operation signal to the control target 4. A signal indicating the influence of disturbance is added to the operation signal D / A converted by the D / A converter 7 at the addition point 3.
[0022]
In the control device having such a configuration, since the zero cross frequency is set lower in the frequency characteristics of the low-frequency gain increasing unit 5, it is resistant to noise, and as shown by the solid line in FIG. Since a sufficient gain in the included low frequency region can be obtained, the influence of the disturbance can be removed by including it in the deviation, and it is difficult to be affected by vibration and shock caused by the disturbance.
[0023]
FIG. 2 is a flowchart showing a design procedure of the control device. Below, the design procedure of this control apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, initial settings such as the sampling frequency of the control device are performed (S2), and then an ideal model of the control object 4 is set (S4).
Next, the gain values in the blocks (transmission elements) such as the control unit 1 and the low frequency gain increasing unit 5 are set (S6). These gain values vary depending on the control target 4, but in the case of an optical disc, the gain for deviation generation at the subtraction point 2, the driver gain for driving the actuator, the optical system gain of the optical pickup unit, and the like are applicable.
[0024]
Next, the low frequency gain, zero cross frequency and phase margin of the open loop specification of the control device are determined (S8), and the PID control specification of the control unit 1 (main controller) is designed (S10).
Next, after setting the cut-off frequency of the low-frequency gain increasing filter in the low-frequency gain increasing unit 5 (S12), it is determined whether the open loop characteristics of the entire control device are good (S14). ) Reset the cut-off frequency of the low-frequency gain increasing filter (S12).
Whether the open loop characteristic of the entire control device is good or bad is determined (S14). If the gain in the low frequency region is sufficiently increased and the open loop characteristic is good (S16), the transfer function of the low frequency gain increasing unit 5 is doubled. The primary conversion is performed and the digital filter is converted (S18), and the design of the control device is completed.
[0025]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the embodiment of the optical disk apparatus according to the present invention. This optical disc device is a recordable / reproducible mini disc device. In a state where a rectangular flat cartridge 12 containing the mini disc 11 is loaded in the mini disc device, the shutters on both sides of the cartridge 12 are opened and the mini disc is opened. 11, when the optical pickup 15 reads and records from one surface through the objective lens 14, a magnetic field by the magnetic head 19 is applied to the other surface of the mini disk 11.
[0026]
The mini disk 11 is rotationally driven by the spindle motor 13 so as to have a predetermined constant linear velocity, and the optical pickup 15 is driven by the feed motor 16 and moves in the radial direction of the mini disk 11. The magnetic head 19 is driven by the head drive unit 20 during recording and moves in the radial direction of the mini-disc 11, and the position of the magnetic head 19 is controlled so as to sandwich the same track with the optical pickup 15 from both sides.
The spindle motor 13, the optical pickup 15 and the feed motor 16 are driven and controlled by a servo control unit 17.
[0027]
The signal detected by the optical pickup 15 is sent to an RF (Radio Frequency) amplifier 22 and amplified. Of the signals amplified by the RF amplifier 22, the focus error signal and the tracking error signal are sent to the servo control unit 17 and used for the focus servo and tracking servo of the optical pickup 15, and the address signal is sent to the address decoder 21. Are decoded and provided to the encoder / decoder 23.
[0028]
The address signal sent to the encoder / decoder 23 and decoded is used for the position control of the magnetic head 19 by the head drive unit 20 and also sent to the system controller 18 for spindle motor 13 and optical pickup 15 by the servo control unit 17. And used for drive control of the feed motor 16 and the like.
The servo control unit 17 incorporates the control device (FIG. 1) described in the first embodiment, and this control device includes a target signal given from the system controller 18, a focus error signal given from the RF amplifier 22, and the like. Based on the above, the focus servo of the optical pickup 15 is performed.
Needless to say, the control device according to the present invention can be similarly applied to a tracking servo system.
[0029]
The data signal among the signals amplified by the RF amplifier 22 is sent to the encoder / decoder 23 for decoding, and sent to the DRAM 25 (Dynamic Random Access Memory) through the anti-vibration memory controller 24. The data sent to the DRAM 25 is temporarily stored, then sent to the voice compression encoder / decoder 26 through the anti-vibration memory controller 24, decoded into voice data before voice compression, and outputted through the D / A converter 28. The
[0030]
The voice data input through the A / D converter 27 is voice-compressed and coded by the voice compression encoder / decoder 26 and sent to the DRAM 25 through the anti-vibration memory controller 24. The data sent to the DRAM 25 is temporarily stored, then sent to the encoder / decoder 23 through the vibration proof memory controller 24, coded, and recorded on the mini disk 11 by the magnetic head 19 and the optical pickup 15.
[0031]
The vibration-proof memory controller 24 and the DRAM 25 prevent sound skipping due to vibration or the like by using the difference between the time required for storage in the DRAM 25 and the time required for reading from the DRAM 25.
The system controller 18 is connected to the display unit 29, the clock circuit 30, and the operation unit 31, and controls the operation of the servo control unit 17, the encoder / decoder 23, and the anti-vibration memory controller 24. The designated information is displayed on the display unit 29.
[0032]
【The invention's effect】
According to the control device according to the first aspect of the present invention, it is not necessary to add an external hardware component, and a control device that is hardly affected by disturbance can be realized.
[0033]
According to the control device according to the second aspect of the present invention, it is possible to realize a control device that is not easily affected by disturbance by software processing that does not require the addition of external hardware components and has a small number of arithmetic processing per unit time. I can do it.
[0034]
According to the optical disk device of the third invention, it is not necessary to add an external hardware component, and an optical disk device including a control device that is hardly affected by a disturbance that drives and controls the optical pickup can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a control device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a design procedure of a control device according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an optical disc apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional general feedback control system.
FIG. 5 is a Bode diagram showing a conventional general open loop characteristic;
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of a frequency response in which gain gradually decreases / increases in a low frequency region.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a control device according to the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing an example of each open loop frequency characteristic (gain) of a control system having a configuration in which a low-frequency gain increasing unit is inserted between a control unit and a control target, and a conventional control system.
FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating an example of each open loop frequency characteristic (phase) of a control system having a configuration in which a low-frequency gain increasing unit is inserted between a control unit and a control target, and a conventional control system.
[Explanation of symbols]
1 Control unit 2 Subtraction point (deviation generation unit)
3 Additional points 4 Control target 5 Low-frequency gain increasing part (low-frequency gain increasing part)
6 A / D converter 7 D / A converter 14 Objective lens 15 Optical pickup 17 Servo controller 18 System controller 22 RF amplifier

Claims

外乱の影響を受ける制御対象が出力すべき目標信号と該制御対象が出力した出力信号との偏差を生成する偏差生成部と、該偏差に基づきＰＩＤ制御器及び／又は位相進み／遅れ補償器により前記制御対象に与えられるべき操作信号を出力する制御部とを備える制御装置において、
前記操作信号の前記外乱の影響が含まれる低周波領域の利得を増加させ、該利得を増加させた操作信号を前記制御対象に与えるべき低域利得増加部を前記制御部と前記制御対象の間に備え、前記制御対象への前記外乱の影響を抑制すべくなしてあることを特徴とする制御装置。A deviation generating section controlled object target signal and the controlled object to be output influenced by disturbance generates a deviation between the output signal output to the PID controller and / or phase lead / lag compensator based on the deviation And a control unit that outputs an operation signal to be given to the control object.
A gain in a low frequency region including the influence of the disturbance of the operation signal is increased, and a low frequency gain increasing unit to which the operation signal with the increased gain is to be given to the control target is provided between the control unit and the control target. The control device is characterized in that it is configured to suppress the influence of the disturbance on the controlled object.

前記偏差生成部に与えられる出力信号又は前記偏差をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器を更に備え、前記制御部及び低域利得増加部は、該Ａ／Ｄ変換器がアナログ／ディジタル変換したディジタル信号を処理すべくなしてある請求項１記載の制御装置。An A / D converter for analog / digital conversion of an output signal given to the deviation generation unit or the deviation is further provided, and the control unit and the low-frequency gain increasing unit are analog / digital converted by the A / D converter. 2. The control device according to claim 1, wherein the control device is adapted to process a digital signal.

請求項１又は２に記載された制御装置を備え、光ピックアップを該制御装置の制御対象とすべくなしてあることを特徴とする光ディスク装置。An optical disc apparatus comprising the control device according to claim 1, wherein an optical pickup is to be controlled by the control device.