DD150265A5

DD150265A5 - Regelsystem

Info

Publication number: DD150265A5
Application number: DD80219415A
Authority: DD
Inventors: Kornelis A Immink; Abraham Hoogendoorn
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-03-05
Filing date: 1980-03-03
Publication date: 1981-08-19
Also published as: FR2451086B1; CA1154523A; IT1128881B; AU532116B2; SE8001622L; NZ193018A; DK88180A; JPS6334481B2; CH650086A5; AU5600380A; MX148026A; SG17183G; IT8067322A0; BR8001260A; DE3007874A1; SE440834B; AR231032A1; GB2043964A; DK150421C; NL7901721A

Abstract

Regelschleife mit einer Regeleinheit zur Verwirklichung einer Uebertragungskennlinie mit einer Anzahl von Spitzen bei einer Grundfrequenz und deren Harmonischen. Die Regeleinheit enthaelt eine Speichervorrichtung zur Speicherung in digitaler Form einer Anzahl von Abtastwerten des Verlaufes des in der Regelschleife auftretenden Fehlersignals ueber eine Zyklusperiode gleich der zu der Grundfrequenz gehoerigen Periode. Ferner sind Mittel vorhanden, mit deren Hilfe jeder in der Speichervorrichtung gespeicherte Abtastwert mit dem Wert des Fehlersignals eine Zyklusperiode spaeter verglichen und abhaengig von diesem Vergleich eine Korrektur des Speicherinhalts des betreffenden Speicherplatzes durchgefuehrt werden kann. Der in der Speichervorrichtung gespeicherte Verlauf des Fehlersignals wird weiter zyklisch als Steuersignal fuer die in die Regelschleife aufgenommene Steuervorrichtung verwendet.

Description

Berlin, den 9,6.1980 .57 003/13

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelschleife zur Regelung einer Regelgröße, und diese Regelschleife ist versehen mit

- einer Steuervorrichtung zur Änderung der Regelgröße als Reaktion auf ein Steuersignal,

- einem Detektionssystem zur Lieferung eines Fehlersignals, das den Unterschied zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Regelgröße anzeigt, und

- einer Regeleinheit mit einer Eingangsklemme, die mit dem Detektionssystem gekoppelt ist, um das Fehlersignal zu empfangen, und einer ^usgangsklemme, die mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, um das Steuersignal zu liefern, wobei diese Regeleinheit eine Übertragungskennlinie mit einer Anzahl von Spitzen bei einer Grundfrequenz und deren Harrnonischen aufweist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Regelschleifen spielen gegenwärtig in zahlreichen Geräten eine wichtige Rolle. Dabei kann insbesondere an Servoregelschleifen zur Regelung der Lage eines Stellgliedes gedacht werden« Die Anforderungen, die dabei an diese Regelschleifen gestellt werdenj können sehr hoch sein. Um dies nachzuweisen, werden nachstehend zwei Beispiele von Geräten gegeben, bei denen eine oder mehrere solcher Regelschleifen eine wichtige Rolle spielen»

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Als erstes Beispiel sei eine optische Auslesevorrichtung für scheibenförmige Aufzeichnungsträger erwähnt, auf die in einer optisch detektierbaren Struktur Video- und/oder ^ udioinformation aufgezeichnet ist. Ein derartiger Aufzeichnungsträger enthält meistens eine spiralförmige Informationsspur, die mit Hilfe eines Strahlungsbündels ausgelesen wird. Um dies verwirklichen zu können, sind mindestens zwei Regelschleifen erforderlich. Zunächst ist eine erste Regelschleife erforderlich, die die radiale Lage des von dem Strahlungsbündel auf dem Aufzeichnungsträger erzeugten Abtastflecks regelt, mit anderen Worten, dafür sorgt, daß dieser Abtastfleck stets mit der Informationsspur zusammen-, fällt j ungeachtet einer etwaigen Exzentrizität des Aufzeichnungsträgers» Als zweite ist eine Regelschleife erforderlich, die dafür sorgt, daß das Strahlungsbündel nach wie vor'genau auf die Informationsfläche des -Aufzeichnungsträgers fokussiert ist, ungeachtet der Unebenheiten dieses scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers.» Schließlich ist

meistens noch eine dritte Regelschleife erwünscht, um Zeitfehler im ausgelesenen Signal durch Regelung der Lage des Abtastflecks in einer Spurrichtung auf dem Aufzeichnungsträger zu korrigieren.

Als zweites Beispiel sei ein Aufzeichnungs- und ^wiedergabesystem für Videosignale erwähnt, bei dem ein Magnetband als Aufzeichnungsträger benutzt wird. Dabei wird die Information meistens auf das Magnetband gemäß einem Muster zueinander paralleler Spuren aufgezeichnet, die einen kleinen Winkel mit der Längsachse des Magnetbandes einschließen. Dazu wird das Magnetband entlang eines Teiles des Umfangs einer sich drehenden Kopfscheibe geführt, wobei auf dieser Scheibe

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die für die Aufzeichnung und Auslesung der Videosignale bestimmten Magnetkopfe angebracht sind. Zur Vergrößerung der Informationsdichte auf dem Magnetband'werden sowohl die Spurbreite als auch der Abstand ζ v/isehen den Spuren immer kleiner gewählt. Dies bedeutet, daß die Genauigkeit, mit der die Magnetköpfe den Spuren folgen sollen, immer größer wird. Um dies zu ermöglichen, ist jeder der Magnetköpfe nicht starr auf der Kopfscheibe, sondern auf dieser Scheibe mittels eines Stellgliedes, z. B, eines piezoelektrischen Biegeelementes, befestigt, daß den Magnetkopf in einer Richtung quer zu der Spurrichtung verschieben kann. Mit Hilfe auf das Magnetband aufgezeichneter Spurfolgesignale und einer zugehörigen Detektionsschaltung wird dann eine ^egelschleife erhalten, die dafür sorgt, daß jeder der Magnetköpfe stets genau mit der gewünschten Spur zusammenarbeitet.

Wenn mit Hilfe einer derartigen Regelschleife eine genügend genaue Regelung der Regelgröße erreicht werden soll, muß die Gesanitübertragungskennlinie der Regelschleife strenge Anforderungen erfüllen. So muß die Verstärkung der Regelschleife (die sogenannte offene Schleifenverstärkung) in dem für das Fehlersignal bedeutenden Frequenzbereich genügend groß sein. Bei einer auf übliche "eise aufgebauten Regelschleife bedeutet dies im allgemeinen, daß die Übertragungskennlinie der Regelschleife den Charakter einer Tiefpasskennlinie mit einem mehr oder weniger flachen Verlauf von der Frequenz 0 bis zu einer maxiaml regelbaren Frequenz aufweist· Eine derartige Übertragungskennlinie weist im allgemeinen den Nachteil auf, daß es schwierig ist, einen großen Verstärkungsfaktor zu erreichen und zugleich die Stabilität der Regelschleife zu gewährleisten, so daß im allgemeinen ein '.Kompromiß getroffen werden muß und zusätzliche Netzwerke

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zur Gewährleistung der Stabilität hinzugefügt werden müssen. Außerdem ergibt sich der Nachteil, daß auch Rauschsignale innerhalb des Frequenzbandes der Tiefpasskennlinie der vollständigen Verstärkung unterworfen werden und demzufolge das Regelverhalten erheblich beeinträchtigen können.

Um diese Probleme zu beseitigen, ist in der Ul. Pat. Anm. Nr. 7 702 990 eine Regelschleife der eingangs genannten Art beschrieben, bei der die Tatsache ausgenutzt wird, daß bei einer Vielzahl von Regelungen das Fehlersignal im \?esentlichen aus einer Anzahl von Komponenten bei festen Frequenzen, und zwar einer Grundfrequenz und einer Anzahl deren Harmonischer, besteht. Bei dem zuerst genannten Beispiel einer Auslesevorrichtung stellt sich z. B. heraus, daß für die dabei genannten Regelungen das Fehlersignal starke Komponenten bei einer Grundfrequenz, die der Umdrehungsfrequenz des Aufzeichnungsträgers entspricht, und deren Harmonischen aufweist. Auf gleiche Weise stellt sich heraus, daß bei dem an zweiter Stelle genannten Beispiel das Fehlersignal starke Komponenten bei einer der ümdrehungsfrequenz der Kopfscheibe entsprechenden Grundfrequenz und deren Harmonischen aufweist.

In der genannten Ήΐν Pat.Anm. wird diese Tatsache ausgenutzt, und es wird vorgeschlagen, 'eine Übertragungskennlinie mit einer ihizahl von Spitzen bei der Grundfrequenz und deren Harmonischen zu verwirklichen. Dadurch wird erreicht, daß für die bedeutenden Frequenzen des Fehlersignals eine große Schleifenverstärkung gilt, während die Schleifenverstärkung für die weniger bedeutenden Frequenzen niedriger ist. Dadurch wird einerseits erreicht, daß der Einfluß von Rauschsignalen erheblich geringer ist, wodurch ein weitaus ruhige-

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res Regelverhalten erhalten wird, während andererseits die Stabilität der Hegelschleife erheblich einfacher sichergestellt werden kann.

Die gewünschte Ubertragungskennlinie wird bei der in dieser IiI. Pat.Annw beschriebenen Kegelschleife mit Hilfe einer Anzahl parallelgeschalteter Bandpassfilter erhalten, die auf je eine gesonderte zu der Grundfrequenz und deren Harmonischen gehörige frequenz eingestellt sind. Um eine möglichst große Herabsetzung des Fehlersignals zu erhalten, ist es naturgemäß erwünscht, daß der Verstärkungsfaktor bei der genannten !'"requenz möglichst groß ist, während es andererseits erwünscht ist, daß die Bandbreite der Bandpasskennlinien um diese Frequenzen herum möglichst klein ist. Mit anderen Worten: Es ist erwünscht, daß die Bandpasskennlinien um diese Frequenzen herum einen möglichst hohen Gütefaktor aufweisen. Bei Anwendung parallelgeschalteter Bandpaßfilter, wie in der genannten Hl. Pat.Anm. angegeben ist, ist es aber schwierig, einen sehr hohen Gütefaktor zu erzielen. Außerdem erfordert diese Lösung ein gesondertes filter für jede Harmonische der Grundfrequenz, die für die Regelung noch von Bedeutung ist, so daß bei dieser Lösung eine große Anzahl von Elementen erforderlich sein kann und außerdem die Herstellung wegen der notwendigen Abgleichungen der Bandpassfilter aufwenig ist«

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Regelsystem zu schaffen, bei dem die ITachteile des Standes der Technik vermieden werden.

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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Regelschleife der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der auf besonders zweckmäßige und herstellungstechnisch vorteilhafte Weise die gewünschte Übertragungskennlinie verwirklicht wird. Die Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit versehen ist mit

- einer Speichervorrichtung mit einer Anzahl von Speicherplätzen, die sich zur Speicherung digital kodierter Signalwerte eignet,

- einem Digital/Analog-Umsetzer, der mit der Speichervorrichtung gekoppelt ist und zur Umsetzung der von der Speichervorrichtung gelieferten digital kodierten Signalwerte in analoge Signalwerte dient,,

- Komparatormitteln zum Vergleichen des Wertes des durch einen aus der Speichervorrichtung ausgelesenen Signalwert dargestellten Fehlersignals mit dem Istwert dieses Pehlersignals,

- Korrekturmitteln, die einerseits mit der Speichervorrichtung und andererseits mit dem Ä_USg_ang des Xomparators gekoppelt sind und dazu dienen, die von der Speichervorrichtung erhaltenen Signalwerte in Abhängigkeit von dem vom Komparator gelieferten Signal zu korrigieren, wobei die durchgeführte Korrektur einen Höchstwert besitzt, der klein in bezug auf den höchstmöglichen Sig_naiwert ist, und

- Steuermitteln für die Speichervorrichtung, die dazu eingerichtet sind, eine Auslesung einer Anzahl von Sig_nai_V;_erten aus der Speichervorrichtung gemäß einem sich wiederholenden Zyklus und jeweils nach dem Auslesen eines Signalwertes die Speicherung des von den Korrekturmitteln gelieferten korrigierten Signalwertes in dem Speicher zum Ersatz des ausgelesenen Signalwertes zu gestatten, wobei der

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Zyklus eine Periodendauer gleich der zu der Grundfrequenz gehörigen Periodendauer besitzt.

•^urch den angegebenen ^Aufbau der Regeleinheit wird erreicht, daß die mit dieser Regeleinheit verwirklichte übertragungsfunktion sehr steile Spitzen aufweisen kann, ohne daß dies mit extrem hohen Genauigkeitsanforderungen in bezug auf die verwendeten Elemente einhergeht„ Der Verlauf der Übertragungsfunktion wird in hohem Maße durch die Parameter bestimmt, die auf die digitalen ^signalwerte einwirken, wie die für die Signalwerte verwendete Anzahl Bits und"das Ausmaß der mit der Korrekturvorrichtung durchgeführten Korrektur. Toleranzen in bezug auf in der Regeleinheit verwendete Schaltungen spielen jedoch, was ihren Einfluß auf die Übertragungskennlinie anbelangt, eine unbedeutende Rolle.

Es sei bemerkt, daß in der Kl. Pat.Anm. Hr. 7 703 539 eine Regelschleife beschrieben ist, bei der ebenfalls eine Übertragungskennlinie mit einer Anzahl von Spitzen bei einer Grundfrequenz und deren Harmonischen verwirklicht wird. Dabei wird bemerkt, daß eine derartige Kennlinie u. a. mittels eines sogenannten Kammfilters mit einer Verzögerungsvorrichtung verwirklicht wird.

Eine bevorzugte ^Ausführungsform der Regelschleife nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel dazu eingerichtet sind, die aus der Speichervorrichtung ausgelesenen digitalen Signalwerte um einen vorherbestimmten Wert zu vergrößern oder zu verkleinern, abhängig von der Polarität des Signals am Ausgang des Konparators.

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Die Regelschleife nach der Erfindung, insbesondere die Regeleinheit, eignet sich besonders gut zur Anwendung einer, programmierbaren Steuereinheit, wie eines Mikroprozessors. Mittels dieser Steuereinheit können sowohl das Auslesen als auch das Einschreiben der Signalwerte in den richtigen Speicherplätzen sowie die in bezug auf diese Signalwerte vorzunehmenden Korrekturen durchgeführt werden. Die Anwendung einer derartigen Steuereinheit weist dabei selbstverständlich den Vorteil einer großen Flexibilität auf, d. h., daß durch Anpassung des Programms die ^egeleinheit einfach den von der zu regelnden Regelgröße gestellten besonderen Anforderungen angepaßt werden kann»

In bezug auf die Ausführung der Regeleinheit, insbesondere was die darin verwendeten Elemente anbelangt, gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Bine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatormittel mit einem Differenzverstärker mit einem ersten mit der Singangsklemme der Regeleinheit gekoppelten Eingang und einem zweiten mit dem Ausgang des Digital/Arialog-Umsetzers gekoppelten Eingang versehen sind. Diese bevorzugte Ausfuhrungsform zeichnet sich durch die Einfachheit der Komparatormittel aus.

Um die Anforderungen, die an die Gesamtübertragungskennlinie der Regelschleife gestellt werden, erfüllen zu können, ist es meistens erwünscht, in Reihe mit der Regeleinheit zusätzliche Tiefpässe anzuordnen, die im allgemeinen eine zusätzliche Verzögerung einführen. Nach einer bevorzugten ^Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelschleife wird diese Verzögerung dadurch ausgeliehen, daß Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe der Ausgangsklemme der Regeleinheit aus der Speichervorrichtung ausgelesene und in analoge Eorm umgesetzte

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Signalwerte zugeführt werden, die gegenüber den den Komparatonnitteln zugeführten Signalwerten voreilen.

Um bestimmte besondere Anforderungen in bezug auf die Übertragungskennlinie erfüllen zu können, ist eine v/eitere bevorzugte Ausfuhrungsform dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsklemme der Regeleinheit mit dem Eingang eines Filternetzwerks gekoppelt ist, dessen Ausgang mit einer Addierstufe gekoppelt ist, die zugleich mit der Au._Sg_angsklerame der Regeleinheit gekoppelt ist, um die Ausgangsignale der Regeleinheit und des Filternetzwerks zueinander zu addieren und das ^ummensignal als Steuersignal an die Steuervorrichtung zu liefern,,

Dabei kann noch eine besondere Sicherung gegen bestimmte Störsignale dadurch erhalten werden, daß das Filternetzwerk eine Begrenzerschaltung zur Begrenzung des Ausgangssignals dieses Filternetzwerks auf einen vorher bestimmten Wert enthält β

Ausführungsbeispiel.

Einige Ausführungsforrnen der Erfindung sind in der- Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1teine erste Ausführungsform der Regelschleife nach der Erfindung zur Anwendung in einer Vorrichtung zum Auslesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers;

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Fig· 2: die Ubertragungskennlinie der Regeleinheit;

Pig. 3ί schematisch den Aufbau der Regeleinheit unter Verwendung einer programmierbaren Steuereinheit;

Pig. 4: ein Stromdiagramm des für diese Steuereinheit bestimmten Programms;

Pig. 5: eine Susführungsform der Regelschleife nach der Erfindung zur Anwendung in einer Vorrichtung zum Auslesen eines bandförmigen magnetischen Aufzeichnungsträgers ;

Pig. 6: die Ausführung der Regeleinheit mit programmierbarer Steuereinheit und

Pig. 7: ein Stromdiagramm des dabei verwendeten Programms.

Pig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Auslesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers, die mit einer Regelschleife nach der Erfindung versehen ist. Der scheibenförmige Aufzeichnungsträger 1 wird mit Hilfe eines Motors 2 im Drehsinn V angetrieben. Der Aufzeichnungsträger 1 wird mit Hilfe eines Strahlungsbündels A ausgelesen, das von einer Strahlungsquelle 3 ausgesandt und über einen halbdurchlässigen Spiegel 4, einen Spiegel 5 und ein Linsensystem 6 auf die Informationsfläche des Aufzeichnungsträgers 1 gerichtet wird. Diese Informationsfläche ist als Reflexionsfläche ausgeführt, so daß das ^Dtrahlungsbündel A reflektiert wird und über das Linsensystem 6, den Spiegel 5 und den halbdurchlässigen Spiegel 4, eine Detektionsvorrichtung trifft. Diese Detektionsvorrichtung 7 setzt zunächst die im

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Strahlungsbündel A vorhandene Information, ζ, B. Videoinformation_$ in ein elektrisches Signal um, das dann zur weiteren Verarbeitung an einer Ausgangskiemine 8 zur Verfügung steht.

Um den von dem Strahlungsbündel A erzeugten Abtastfleck S nach wie vor genau auf die Informationsfläche zu fokussieren, ungeachtet vertikaler Bewegungen dieser Informationsfläche, ist eine Fokussierungsregelschleife vorhanden. Diese Fokussierungsregelschleife enthält zunächst eine Antriebsvorrichtung 9, mit der das Linsensystem 6 in der Richtung X verschoben werden kann, wodurch die Fokussierung des Strahlungsbündels A auf den Aufzeichnungsträger geregelt wird» Weiter muß diese Regelschleife ein Detektionssystem zur Lieferung eines Fehlersignals enthalten, das ein Maß für die Abweichung in der Fokussierung ist. Bei der dargestellten Vorrichtung ist angenommen, daß diesesDetektionssystera einen Teil der Detektionsvorrichtung 7 bildet und ein fehlersignal an einer Klemme 10 liefert. Systeme zum Detektieren von Fokussierfehlern sind in vielen Ausführungen bekannt. Da die Y/eise, in der das Fehler signal erhalten wird, für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich ist, wird darauf nicht näher eingegangen, aber zur Illustration derartiger Fokussiersysteme sei nur auf die DE-PS 2 322 725 und DE-OS 2 630 308 verwiesen. In die Regelschleife ist weiter eine Regeleinheit 11 aufgenommen, deren Eingangsklemme 12 mit der Klemme 10 des Detektionssystems 7 verbunden ist und demzufolge das Fehlersignal empfängt» Das Ausgangssignal dieser Regeleinheit 11 an der A_USgangsklemme 13 wird als Steuersignal der Steuervorrichtung 9 zugeführt.

Die Regeleinheit 11 ist dazu eingerichtet, eine Übertragungs» kennlinie mit einer Anzahl von Spitzen bei der Frequenz 0 (einer Grundfrequenz) und einer Anzahl Harmonischer derselben zu verwirklichen, wobei die Grundfrequenz gleich

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der Umdrehungsfrequenz des Aufzeichnungsträgers ist. Die Wahl einer derartigen Ubertragungskennlinie gründet sich auf die Erkenntnis, daß das Sequenzspektrum des Fehlersignals verhältnismäßig starke Komponenten bei dieser Grundfrequenz und deren auffolgenden Harmonischen enthält. Um eine zweckmäßige Regelung zu erhalten, ist es daher erwünscht, eine Übertragungskennlinie anzuwenden, die für diese Frequenz eine große Verstärkung ergibt. Andererseits ist es weniger erwünscht, für den ganzen Frequenzbereich einen derartig hohen Verstärkungsfaktor zu zulassen, weil dann etwaige dem Fehlersignal zugesetzte Rauschsignale einen erheblichen Einfluß auf die Regelung ausüben, während außerdem eine Segelschleife mit einer derartigen Ubertragungskennlinie schwer stabil gemacht v/erden kann.

Um -eine zweckmäßige Regelung zu erhalten, die für Rauschsignale besonders unempfindlich ist, ist es demzufolge sehr -wünschenswert, daß der für die obengenannten Frequenzen zutreffende Verstärkungsfaktor erheblich größer ist als'der für die übrigen Frequenzen zutreffende Verstärkungsfaktor, während außerdem die Breite der Frequenzbänder bei den genannten Frequenzen, für die dieser große Verstärkungsfaktor zutrifft, klein sein soll, was auf die Anforderung eines hohen Gütefaktors für die Bandpasskennlinien bei den genannten Frequenzen hinauskommt.

Um dies zu erreichen, weist nach der Erfindung die Regeleinheit 11 einen schematisch in der Figur gezeigten Aufbau auf, der einen hohen Gütefaktor gewährleistet, wobei Toleranzen in bezug auf die verwendeten Elemente nur einen geringen Einfluß auüben. Die Regeleinheit 11 enthält eine

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Speichervorrichtung 14, die sich zur Speicherung einer Anzahl von Signalwerten in digital kodierter Porin eignet. Der Ausgang der Speichervorrichtung 14 ist mit einem Digital/Analog-Uinsetzer 15 verbunden, der die angebotenen digitalen Signalv/erte in analoge Signalwerte umsetzt. Weiter ist der -Ausgang der Speichervorrichtung 14 mit einer Korrektur νoz*richtung 16 verbunden, deren Ausgang wieder mit dem Eingang der Speichervorrichtung 14 verbunden ist. Diese Korrekturvorrichtung empfängt ein Korrektursignal von einem Komparator 17, der zwei' Eingänge besitzt, deren einer mit der Eingangsklemme 12 der Regeleinheit und deren anderer mit dem Ausgang des D/A-Unisetzers 15 verbunden ist. Der Ausgang dieses D/A-Umsetzers ist über ein Anpassungsnetzwerk 18 mit der Ausgangskiemrne 13 der Kegeleinheit gekoppelt und liefert dieser Ausgangsklemme ein Steuersignal für die Steuervorrichtung.

Die Speichervorrichtung 14 kann z. B. als digitales Schieberegister ausgebildet sein, wobei während jeder Taktperiode der in einem Register gespeicherte digitale Signalwert auf das nächstfolgende Register übertragen wird. Die in der Speichervorrichtung 14 gespeicherten Signalwerte umfassen dabei eine Zeitperiode ¹T = -s , wobei Ii die Anzahl von Registern

der Speichervorrichtung und f die Taktfrequenz darstellen. Das taktsignal für die Speichervorrichtung wird von der Umdrehungsfrequenz f (ümdr./sec) des Aufzeichnungsträgers abgeleitet·. Dazu kann auf der LIotorwelle eine Tachometerscheibe 20 mit einer Anzahl (IJ) von Markierungen angebracht sein, die mit einem Aufnehmer 21 zusammenarbeitet. Dieser Aufnehmer liefert demzufolge als Taktsignal eine Impulsreihe

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mit einer Wiederholungsfrequenz M.f · Mittels eines Frequenzteilers oder Prequenzvervielfache'rs kann darauf ein Taktsignal f für die Speichervorrichtung abgeleitet v/erden, das der Gleichung f = P.M.f entspricht, wobei P der Vervielfachungs- bzw. Teilfaktor des Prequenzvervielfachers bzw« des -teilers ist. E¹Ur den Inhalt der Speichervorrichtung 14 gilt also: T = 1 = Ij _M 4 . Die Anzahl

ο I₀ r.u x_s

von Speicherplätzen IT wird nun gleich P.M gewählt, wodurch der Speicherinhalt, d« h, die Zeitdauer, über die sich die gespeicherten Signalwerte erstrecken, gerade einer Umdrehungsperiode des Aufzeichnungsträgers entspricht; mit anderen Worten: Der Inhalt der Speichervorrichtung 14 stellt den Verlauf des Fehlersignals für eine Umdrehungsperiode des Aufzeichnungsträgers 1 dar.

Jeder am Ausgang der Speichervorrichtung 14 erscheinende digitale Signalwert wird der Korrekturvorrichtung 16 zugeführt. Weiter wird zu gleicher Zeit dieser digitale Si'gnalwert voa D/A-Umsetzer 15 in einen analogen Signalwert umgewandelt, und dieser analoge Sig_nalwert vom Komparator 17 wird mit dem Istwert des Fehlersignals verglichen. Abhängig von dem ^Ausgangssignal dieses !Comparators 17 wird dann von den Korrekturmitteln 16 eine Korrektur des angebotenen digitalen Signalwertes durchgeführt. Der korrigierte Signalwert wird dann als Ersatz des ursprünglichen digitalen Signalwertes wieder in die Speichervorrichtung 14 eingeschrieben.

Durch diesen Entwurf wird eine Übertragungskennlinie mit Spitzen bei derlrequenz 0 Hz, d. h. der Grundfrequenz f_g,

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und deren Harmonischen verwirklicht, wie mit I in Fig. 2 angegeben ist=(beide Skalen besitzen eine lOgarithmische Skalenteilung). Dabei v/erden also Komponenten des !Fehlersignals mit einer Frequenz f oder einem Vielfachen derselben in erheblich größerem Maße als zwischenliegende Frequenzkomponenten verstärkt.

Der exakte Verlauf der Übertragungskennlinie ist von der Ausführung der Korrekturmittel 16 und insbesondere von der Weise, in der diese Korrekturmittel die Korrektur durchführen, abhängig» Da die geschlossene Schleife mit der Speichervorrichtung und den Korrekturmitteln völlig mit digitalen Signalwerten arbeitet, ist die Stabilität des Ganzen sichergestellt, ungeachtet etwaiger Toleranzen in den verwendeten Elementen, Insbesondere wirkt ein etwa in dieser geschlossenen Schleife auftretender Fehler nicht kumulativ, dies im Gegensatz zum Auftreten eines Fehlers in einer geschlossenen Schleife, die mit analogen Signalen arbeitet, wie einer Schleife mit einem analogen Schieberegister als Speichervorrichtung.

Der Gütefaktor der Übertragungsfunktion, d. h. die Steilheit der Spitzen bei der Grundfrequenz f und deren Vielfachen, wird durch die Größe der Korrektur bestimmt, die von den Korrekturmitteln 16 eingeführt wird« Die einfachste Korrekturmöglichkeit besteht darin, daß die aus der Speichervorrichtung 14 ausgelesenen digitalen Signalwerte um einen Wert gleich dem des am wenigsten signifikanten Bits ver-.größert oder verkleinert v/erden, abhängig von der Polarität des Ausgangssignals des Komparators 17. Ausgehend von digitalen Signalwerten, die aus η Bits bestehen, beträgt der

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über die Korrekturmittel 16 auf diese Weise erhaltene Rüc kopplungsfaktor zwischen dem Ausgang und dein Eingang der Speichervorrichtung 14:

k = -j - — . Der Gütefaktor Q eines derartigen rückgekoppel-2

ten Systems entsnricht der Gleichung Q= , also Q = 2 ,

T-k

Ausgehend von aus 8 Bits bestehenden digitalen Signalwerten wird demzufolge für den Gütefaktor Q ein Wert von 256 erreicht. Infolge dieses hohen Gütefaktors sind die Spitzen in der Übertragungsfunktion nach Fig. 2 sehr steil und schmalbändig. Außerdem beeinflussen Toleranzen in den verwendeten Elementen den W rt dieses Gütefaktors und die Wirkung der Vorrichtung nahezu nicht. In dem wesentlichen Rückkopplungsweg findet ja nur digitale Signalübertragung statt, die, wie als bekannt vorausgesetzt werden kann, für Toleranzen wenig empfindlich ist. Toleranzen in den analogen Signalverarbeitungsteilen, wie dem D/A-Umsetzer 15 und dem Komparator 17» üben jedoch auf den Rückkopplungsfaktor keinen Einfluß aus, können aber höchstens zeitweilig eine fehlerhafte Korrektur^ines digitalen Signalwertes herbeiführen.

Wie erwähnt, wird mit der dargestellten Vorrichtung die Übertragungskennlinie nach Pig. 2 verwirklicht, wobei grundsätzlich keine Beschränkung in der Bandbreite auftritt, d. h., daß sich das mit I bezeichnete Muster bis zu hohen Frequenzen wiederholt. Da bei einer Regelung einer Regelgröße im allgemeinen nur eine beschränkte Bandbreite benutzt v/erden soll, kann ein Tiefpass 18 zwischen dem D/A-Umsetzer 15 und

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der Ausgangskiemme 13 der Rggeleinheit angeordnet v/erden. Durch diesen Tiefpass wird die mit der R_egeleinheit verwirklichte Kammfilterkennlinie über einer gewissen Grenzfrequenz f (z. B. 1 kHz) abfallen, v/ie in Pig. 2 angegeben ist. Um dafür zu sorgen, daß bei den verhältnismäßig niedrigen Frequenzen, die zwischen den Spitzenfrequenzen liegen, die Regelschleife doch gewissermaßen anspricht, kann parallel zu der Regeleinheit 11 ein zusätzliches netzwerk 19 angeordnet werden, wobei das Ausgangssignal dieses Netzwerks 19 und das Ausgangssignal der Regeleinheit 11 in einer Addierstufe 22 zueinander addiert werden. Das Netzwerk 19 kann z. B. eine Übertragungskennlinie der in Pig. 2 mit II angegebenen Art aufweisen. Diese Ubertragungskennlinie übt neben der Verstärkung der niedrigen Frequenzen außerdem durch den differenzierenden Charakter um die Grenzfrequenz f herum einen stabilisierenden Einfluß auf die ^egelschleife aus. Als zusätzliche A_nordung kann in das Netzwerk 19 noch ein Begrenzer aufgenommen v/erden, der das über dieses Netzwerk 19 an die Addierstufe gelieferte Signal _auf einen gewissen eingestellten Grenzwert begrenzt. Wenn dieser Grenzwert dabei eine derartige Größe aufweist, daß für reelle Istfehlersignale, die über das Netzwerk 19 die Fokussierung beeinflussen müssen, die Begrenzung noch nicht aktiv ist, während für Stör_signale, die eine größere Amplitude aufweisen, diese begrenzung wohl aktiv ist, wird eine große Unempfindlichkeit für Störsignale, wie sie u. a. durch Signalaussetzer auf dem Aufzeichnungsträger infolge von Unregelmäßigkeiten in der Informationsfläche herbeigeführt werden können, erzielt, ohne daß das Regel verhalt en dadurch beeinträchtigt wird.

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In bezug auf die Ausführung der Regeleinheit 11 nach Pig. sind eine Anzahl auf der Hand liegender Abwandlungen möglich. Das der Eingangskierame 12 angebotene Fehlersignal kann selbstverständlich mit Hilfe eines Analog/Digital-Umsetzers zunächst in einen digitalen Signalwert umgesetzt werden, wonach dieser digitale Signalwert unmittelbar mit dem dem Ausgang der Speichervorrichtung 14 entnommenen digitalen Signalwert verglichen werden kann, wobei, abhängig von diesem Vergleich, die gewünschte Korrektur dieses digitalen ^aignalwertes vorgenommen werden kann. Die in Pig. 1 dargestellte Ausführung hat jedoch den Vorteil, daß dabei kein Analog/Digital-Umsetzer benötigt wird.

Die Regeleinheit 11 ist oben an Hand der Regelschleife für die Fokussierung des Abtastflecks auf dem Aufzeichnungsträger beschrieben. Eine gleiche Regeleinheit kann aber ebenfalls in die Regelschleifen für andere Regelgrößen aufgenommen werden. So enthält die Vorrichtung zum Auslesen des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 1 auch eine Regdlschleife, die die radiale Lage des Abtastflecks S regelt, d. h. dafür sorgt, daß der Abtastfleck, ungeachtet einer etwaigen Exzentrizität des -Aufzeichnungsträgers 1, doch stets mit der Informationsspur zusammenfällt_o Dabei wird wieder ein Detektionssystem zum Messen der radialen Lage des Abtastflecks und zum Erzeugen eines Fehlersignals benutzt. Die obengenannten Systeme sind in vielen Abwandlungen bekannt, so daß in Fig. 1 angenommen ist, daß dieses Detektionssystem in der Detektionsvorrichtung 7 angeordnet ist und das radiale fehlersignal an einer Ausgangskiemme 23 zur Verfügung steht. Dieses Fehlersignal wird einer egeleinheit zugeführt, die einen gleichen Aufbau wie die Regeleinheit

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aufweist und somit ebenfalls eine Übertragungsfunktion mit Spitzen bei der Umdrehungsfrequenz des Aufzeichnungsträgers 1 und deren Harmonischen verwirklicht. Dabei kann in der Regeleinheit 24 mit Hilfe von Reihenfiltern, die dem PiIter 18 entsprechen, und Parallelfiltern, die dem Filter 19 entsprechen, die Übertragungsfunktion-auf einen gewünschten Verlauf gebracht werden.

Der Ausgang der Regeleinheit 24 ist schließlich mit einer Antriebsvorrichtung 25 verbunden, die die Winkellage qQ des Spiegels 5 in Abhängigkeit von dem Regelsignal ändern kann.

Schließlich sei im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Pig. 1 noch auf eine dritte mögliche Regelung verwiesen. DurOh eine Exzentrizität des Aufzeichnungsträgers 1 werden auch Zeitfehler in das ausgelesene Videosignal eingeführt. Diese Zeitfehler können dadurch ausgeglichen werden, daß die Lage des Abtastflecks S in der Spurrichtung geändert wird, zu welchem Zweck ein zusätzliches geregeltes Ablenkelement, z« B. ein kippbarer Spiegel, erforderlich ist.. Das für dieses Ablenkelement bestimmte Steuersignal kann mit Hilfe einer Regeleinheit, die wieder einen dem der Regeleinheit 11 entsprechenden Aufbau aufweist, von einem auf bekannte ^v<reise erzeugten Pehlersignal abgeleitet werden, Statt ein Ablenkelement anzuwenden, kann das ausgelesene Videosignal auch einer veränderlichen Verzögerungsleitung zugeführt werden. Das Regelsignal für diese Verzögerungsleitung kann dann gleichfalls mittels einer derartigen Regeleinheit erzeugt werden*

Die Regeleinheit 11 nach Pig. 1 eignet sich besonders gut

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zur Anwendung einer programmierbaren Steuereinheit, wie eines Mikroprozessors. Zur Illustration zeigt Fig. 3 schematisch den Aufbau der Regeleinheit 11, wobei eine derartige Steuereinheit benutzt wird, während Pig. 4 ziemlich schematisch ein Stromdiagramm eines für diese Anwendung geeigneten Programms für die Steuereinheit zeigt.

In Fig. 3 sind entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Pig. 1 bezeichnet, wie die Speichervorrichtung 14, der D/A-Umsetzer? 15 und der Komparator 17. Die Speichervorrichtung 14 besteht in diesem Falle aus einem Schreib/Lesespeicher (RAi;!), wobei der gewünschte Speicherplatz von der Steuereinheit adressiert wird. Durch den Block 30 ist die programmierbare Steuereinheit dargestellt, während durch den Block 31 schematisch eine Einheit zum E_rz-eugen eines Synchronsignals T dargestellt ist. In Pig. 1 wurde diese Einheit durch das Tachosystem 20, 21 gebildet, aber jedes andere System, das ein Taktsignal T liefern kann, das in bezug auf den sich drehenden Aufzeichnungsträger synchronisiert ist, ist naturgemäß brauchbar. Hit 12 ist ein Eingangsgatter für das Pehlersignal P bezeichnet, das in bezug auf seine Punktion also der Eingangsklemme 12 nach Fig. 1 entspricht ο V/eiter enthält die Regeleinheit nach Fig. 3 zwei A^tast- und Halteschaltungen 32 und 33» deren Signaleingänge mit dem Ausgang des D/A-Umsetzers und deren Ausgänge mit dem Komparator 17 bzw. der Ausgangskiemme 13 verbunden sind. Die unterschiedlichen Einheiten sind für den Austausch von Signalwerten miteinander durch einen Datenbus 34 gekoppelt,. während die Steuereinheit 30 über einen Adressenbus 35 diesen Austausch von Signalwerten zwischen den unterschiedlichen Einheiten steuert.

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Pig. 4 zeigt sehr schematisch ein Stromdiagramm des Programms für die Steuereinheit 30* Nach dem Block 40 wird das Programm gestartet. ITach dem Block 41 wird dann bis zu dem Zeitpunkt gewartet, zu dem ein Synchronisationsimpuls T (in 5¹Ig. 1 ein Tacho.impuls T) erscheint, 1-Tach dem Block 42 wird der in einem Speicherplatz η gespeicherte ^üignalwert M(n) mit dem Istwert des Fehlersignals S¹ verglichen, was auf eine Detektion der Polarität des ^usgangssignals des !Comparators 17 hinauskommt. Abhängig von dem Ergebnis dieser Detektion wird der Inhalt des betreffenden Speicherplatzes um ein Bit erhöht (Block 43) oder um ein Bit herabgesetzt (Block 44). ITach dem Block 45 wird dann dieser Signalwert an den D/A-Umsetzer 15 geliefert_s und der analoge Signalwert wird durch Aktivierung der SH-HaIteschaltung 33 an die ^Ausgangsklemme 13 geliefert» Anschließend wird- nach dem Block 46 die Adressierung der Speicherplätze um 1 erhöht, so daß nach dem Block 47 der Inhalt des nächstfolgenden Speicherplatzes (n+1) an den D/A-Umsetzer 15 geliefert und durch Aktivierung der SH-Abtastschaltung 32 dem Komparator 17 zugeführt wird,, Dann wird wieder auf den nächstfolgenden Synchronisationsimpuls gewartet, wonach wieder der Vergleich mit dem Istfehlersignal 3? stattfindet.

Es ist/feinleuchtend, daß das Stromdiagramm nach Fig. 4 nur sehr summarisch aufgetragen ist« So sollen Maßnahmen getroffen werden, die sicherstellen, daß die obenbeschriebenen Bearbeitungen auf zyklische ^eise stattfinden, mit anderen Worten, daß die Adressierung der Speicherplätze zyklisch stattfindet. Ausgehend von den-gewünschten Signalbearbeitungen kann naturgemäß weiter eine Anzahl von Programmvarianten entworfen werden, die alle die gleichen Signalbearbeitungen erzeugen.

ο ι ο 4 t-S "

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Pig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Hegelschleife nach der Erfindung, die in einer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung für Videoinformation verwendet wird, wobei ein bandförmiger magnetischer Aufzeichnungsträger benutzt wird. Insbesondere wird von einer Vorrichtung von einem Typ mit zv/ei auf einem Kopfrad angeordneten Magnetköpfen ausgegangen, wobei der Aufzeichnungsträger über einen Umlenkwinkel von 180° schraubenlinienförmig um dieses Kopfrad herumgeschlungen ist, so daß auf dem Aufzeichnungsträger parallele Informationsspuren gebildet werden, die einen kleinen Winkel mit der Längsachse dieses Aufzeichnungsträgers einschließen. Aufeinanderfolgende Informationsspuren werden dann abwechselnd von den beiden Magnetköpfen abgetastet«

Da sowohl die Breite der Inforraationsspuren als auch der Abstand zwischen diesen Spuren immer kleiner gewählt werden, ist es meistens erwünscht, durch eine aktive Regelung dafür zu sorgen, daß beim Auslesen eines derartigen Aufzeichnungsträgers die Magnetkopfe genau mit der gewünschten Informationsspur zusammenarbeiten; mit anderen Worten, es ist erwünscht, die Lage der llagnetköpfe in einer Richtung quer zu der Spurrichtung zu regeln. Um dies zu ermöglichen, ist dann jeder der LIagnetköpfe auf einem Stellglied, z.B. einem piezoelektrischen ^iegeelement, befestigt, den ein Regelsignal zur Positionierung des betreffenden Magnetkopfes in bezug auf eine Informationsspur zugeführt wird.

Zum Erhalten eines geeigneten Hegelsignals muß naturgemäß zunächst ein Detektionssystera vorhanden sein, das die Lage des Magnetkopfes in bezug auf die gewünschte Spur messen

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und ein entsprechendes Fehlersignal erzeugen kann. Dafür "bestimmte Systeme sind in einer Anzahl von Abwandlungen bekannt. In der Regel werden zugleich mit der Yidec-information in den Informationsspuren aufgezeichnete langwellige Spurfolgesignale benutzt. Diese Spurfolgesignale weisen von Spur zu Spur eine sich gemäß einem festen Huster ändernde Frequenz und/oder Phase auf. Beim Abtasten einer bestimmten Informatioiisspur durch einen Magnetkopf wird dann durch Vergleich der von den Spurfolgesignalen der beiden benachbarten .Spuren in diesem Magnetkopf induzierten Signale, der sogenannten Übersprechsignale, Information über die Lage äeu Magnetkopfes in bezug auf die gewünschte Informationsspur erhalten und ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt. Da die Weise, in der die Lage der Magnetkopfe gemessen und das Fehlersignal erzeugt wird, für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich ist,, wird dies in der Figur nur scheniatisch angedeutete Zur Illustration sei auf die in den DE-OS 2 530 482, DS-OS 2 701 318 und DE-OS 2 822 212 beschriebenen Systeme verwiesen. Da die Erfindung insbesondere für die Hegelung beim Auslesen von Videoinformation von dem Aufzeichnungsträger von Bedeutung ist, sind in Fig. 5 nur die beim Auslesen wirksamen Einzelteile dargestellt.

In Fig_o 5 ist das Kopfrad nur schematisch durch den Block 50 dargestellt. A_uf diesem Kopfrad 50 sind einander diametral gegenüber zwei Magnetköpfe K.. und Kp angeordnet, wobei diese Magnetköpfe gesondert quer zu der Spurrichtung mit Hilfe von Stellgliedern, z. B. piezoelektrischen Biegeelementen, verschiebbar sind, die schematisch durch die Blöcke 51 und 52 dargestellt sind. Das von den Magnetköpfen von dem Auf-

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zeichnungsträger ausgelesene Signal v/ird mittels eines sich drehenden Transformators 53 dem sich drehenden Kopfrad 50 zur weiteren Bearbeitung entnommen. Dieses ausgelesene" Signal besteht einerseits aus der gewünschten Videoinformation, die einer (nicht dargestellten) Yerarbeitungseinheit zugeführt wird, und andererseits aus den Übersprechsignalen der benachbarten Spuren, die einem Detektionssystem 54 zugeführt v/erden, das daraus das Sollfehlersignal F ableitete Der ²¹Ufbau dieses Detektionssystems ist naturgemäß .von dem System von Spurfolgesignalen abhängig. Ausführ ungs formen sind in den vorgenannten deut^& Patentanmeldungen beschrieben.

Die Segelsehleife enthält weiter wieder die Regeleinheit 11, deren. Eingangski einme 12 das Fehl er signal F zugeführt wird. Das Ύοη dieser Regeleinheit 11 bearbeitete Steuersignal wird über einen Tiefpass 56 dem Eingang 58 einer Schalteinheit 57 zugeführt» Diese Schalteinheit 57 dient u. a. dazu, sicherzustellen, daß das erzeugte Steuersignal dem Stellglied des i^agnetkopfes zugeführt wird, der augenblicklich mit der Abtastung einer Informationsspur beschäftigt ist. Die Schalteinheit 57 besitzt zwei Ausgangsklemmen 59 und 60, wobei die -Ausgangsklemmen 59 über einen Schleifring 69 mit dem Stellglied 51 und die Ausgangsklemme 60 über einen Schleifring 70 mit dem Stellglied 52 verbunden ist.

Die Segeleinheit 11 weist einen Aufbau auf, der dem der Regeleinheit nach *'ig. 1 stark ähnelt. Entsprechende Elemente sind denn auch mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Aufbau und der gegenseitige Zusammenhang der Speichervorrichtung 14, des Digital/Analog-Umsetzers 15, der

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Korrekturvorrichtung 16 und des Komparators 17 sind mit denen nach Pig· 1 völlig identisch, so daß in bezug auf diese Wirkung dieser Elemente eine v/eitere Erläuterung nicht mehr notwendig ist. Die Speichervorrichtung 14 empfängt ein Synchronsignal T von einem Tachosystem 72. Dieses Tachosystem 72 ist starr mit dem Kopfrad 50 gekoppelt und liefert eine feste Anzahl von Tachoimpulsen pro Umdrehung dieses Kopfrades. Die dargestellte Regeleinheit 11 verwirklicht dann wieder eine Übertragungskennlinie entsprechend der Kennlinie I nach Pig· 2, wobei die Spitzen bei der Umdrehungsfrequenz des Kopfrades und Vielfachen derselben liegen.

Die in Pig. 5 gezeigte Ausführungsform der Regeleinheit 11 weist in bezug auf die nach Pig. 1 eine Abweichung in dem ^öinne auf, daß die ^usgangsklemme 13 nicht mit dem D/A-Umsetzer 15» sondern mit einem zusätzlichen D/A-Umsetzer 55 verbunden ist. Der Eingang dieses D/A-Umsetsers ist mit einer Abzweigung der Speichervorrichtung 14 verbunden. Dieser Aufbau ist im Zusammenhang mit dem Vorhandensein des Tiefpasses 56 und der Kennlinie dieses Pilters eingeführt. Es ist bei der gezeigten Vorrichtung meistens erwünscht, für die Regelschleife eine Übertragungskennlinie zu benutzen, die über einer Grenzfrequenz, z. B. 200 Hz,- steil abfällt. Um eine derartige Kennlinie zu erhalten, muß für den Tiefpass 56 ein mehrpoliger Tiefpass gewählt v/erden, wodurch aber die Stabilität der Regelschleife gefährdet wird. Dies kann dadurch vermieden werden, daß für diesen Tiefpass eine derartige Kennlinie gewählt wird, daß die GesamtÜbertragungskennlinie dieses Pilters zusammen mit der Antriebsvorrichtung 51 bzw. 52 so gut wie möglich eine lineare Phasenkennlinie (Besselsches Pilter) besitzt. Ein derartiges Gebilde weist jedoch den !'lachteil auf, daß dadurch eine Verzögerung

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eingeführt wird. Diese zusätzliche Verzögerung läßt sich nun auf einfache Weise dadurch ausgleichen, daß das Ausgangssignal der Regeleinheit 11 von einer Abzweigung der Speichervorrichtung 14 abgeleitet wird. Das von dieser Abzweigung der Speichervorrichtung 14 erhaltene Signal eilt ja gegenüber dem von dem Ausgang der Speichervorrichtung (Eingang des D/A-Umsetzers 15) erhaltenen Signal vor. Dabei ist in erster Linie von einer Speichervorrichtung 14 ausgegangen worden, die aus einem digitalen Schieberegister besteht, wobei sich in der Tat eine Abzweigung unterscheiden läßt. Bei Anwendung eines Schreib/Leseverstärkers (RxWi) kann diese Abzweigung nicht physisch unterschieden werden, sondern dies erfolgt über die Adressierung der Speicherplätze.

Statt des analogen PiIters 56 kann naturgemäß auch dem D/AUmsetzer 55 ein digitales Filter vorgeschaltet werden, das dann in Zusammenarbeit mit dem D/A-Umsetzer die gleiche Punktion wie das PiIter 56 erfüllt.

Das von der R_egeleinheit 11 gelieferte Steuersignal wird über den Tiefpass 56 der Eingangsklemme 58 der Schalteinheit 57 zugeführt» V/ie bereits angegeben wurde, besteht die primäre funktion dieser Schalteinheit darin, sicherzustellen, daß dieses Regelsignal dem richtigen Stellglied, und zwar dem ^Dtellglied des Magnetkopfes, der augenblicklich ausliest, zugeführt wird» Um dies zu erreichen, enthält die Schalteinheit 57 zwei Schalter 67 und 68, deren Hauptkontakte mit den Ausgangsklemmen 59 bzw. 60 verbunden sind. Ein Eingangskontakt jedes der beiden Schalter 67 und 68 ist mit der Eingangsklemme 58 verbunden. Die beiden Schalter v/erden von einem gemeinsamen Schaltsignal H.. derart gesteuert, daß ent-

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weder die Ausgangsklemme 59 oder die Ausgangsklemme 60 mit der Eingangskiernme 58 verbunden ist, so daß das Regelsi.-·- gnal entweder dem Stellglied 51 oder dem Stellglied 52 zugeführt wird. Das Schaltsignal EL wird' von einer Steuereinheit 71 geliefert. Diese Steuereinheit 71 empfängt ein Synchronsignal H von dem Tachosystem 72, wobei dies es Synchronsignal dazu bestimmt ist, eine Anzeige über die 2?rage zu geben, welcher der zwei Magnetköpfe mit der Abtastung beschäftigt »ist und während welcher Periode dies der Pail ist. Dazu kann das Tachometersystem eine einzige Markierung auf einer Tachoscheibe enthalten, die mit der Winkellage eines der Magnetköpfe zusammenfällt. Über einen geeignet angeordneten Aufnehmer kann dann ein Synchronsignal H erhalten werden, das pro Umdrehung des Kopfrades einen Impuls liefert, der zu dem Zeitpunkt auftritt, zu dem einer der Magnetköpfe mit der Abtastung einer Informationsspur anfängt. Die Steuereinheit 71 setzt dieses Synchronsignal H dann in ein symmetrisches rechteckiges Signal mit einer Frequenz gleich der Umdrehungsfrequenz des Kopfrades um, wobei 'die Übergänge zwischen den zwei diskreten Werten gerade mit den Zeitpunkten zusammenfallen, zu denen bei der Abtastung der Inforiaationsspuren der Magnetkopf gewechselt wird.

lieben dieser funktion der Zuführung des ^egelsignals zu dem richtigen Stellglied erfüllt die Schalteinheit 57 noch eine zusätzliche funktion. Während des Zeitintervalls, in dem einer der Magnetkopfe (z. B. JL·) eine Informationsspur abtastet, braucht der zweite' Magnetkopf (Kp) grundsätzlich nicht in der Lage geregelt 'zu werden. Es wird jedoch einleuchten, daß es vorteilhaft ist, wenn zu dem Zeitpunkt,.. zu dem dieser zweite Magnetkopf mit der Abtastung der nächstfolgenden Informationsspur anfangen muß, seine Lage in

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bezug auf diese Informationsspur möglichst richtig ist. Da bei Uorrnalbetrieb die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers und die Drehzahl des Kopfrades angemessen konstand sind, besteht eine große Korrelation zwischen den Lagen, die ein bestimmter Magnetkopf am Anfang der Abtastungen aufeinanderfolgender für ihn bestimmter Informationsspuren einnehmen soll. Dies bedeutet, daß der Wert des Regelsignals (der sogenannte Anfangswert), der am Anfang der Abtastung einer Informationsspur durch einen Magnetkopf auftrat, ein gutes Maß für den Wert des Kegelsignals ist, wie es am Anfang der nächstfolgenden Abtastung durch denselben Magnetkopf auftreten wird. Diese Tatsache kann dazu benutzt werden, sicherzustellen, daß jeder der Magnetköpfe, bevor er mit der Abtastung einer Informationsspur anfängt, schon etwa in die richtige Lage geregelt ist.

Die Schalteinheit 57 enthält dazu zwei Schalter 61 und 62, die einerseits über einen Trennwiderstand 73 mit der Eingangsklemme 58 und andererseits mit zwei Kapazitäten 63 bzw. 64 verbunden sind. Die Schalter werden von zwei Sehaltsignalen B₁ und.Bp gesteuert, die von der Steuereinheit 71 geliefert v/erden. Diese Schalter 61 bzw. 62 werden derart von diesen Steuersignalen betätigt, daß sie am Anfang der Abtastung einer Informationsspur durch jeden der einzelnen Magnetköpfe IL· bzw. Kp kurzzeitig geschlossen werden. Dadurch wird der Anfangswert des Pehlersignals am Anfang der Abtastung durch den Magnetkopf K- bzw. Kp in den Kapazitäten 63 bzw. 64 gespeichert. Über Polgeschaltungen 65 bzw. 66 werden die gespeicherten Anfangswerte einem zweiten Eingangskontakt der Schalter 67 bzw 68 zugeführt. Aus der i'igur läßt sich dann einfach erkennen, daß jeweils eines der Stellglieder,

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in diesem Talle das Stellglied 51, über die Schalteinheit das Hegelsignal empfängt, während gleichzeitig dem anderen Stellglied, in diesem i?'alle dem Stellglied 52, der in der Schalteinheit gespeicherte Anfangswert zugeführt wird, wodurch das letztere Stellglied den zugehörigen Magnetkopf bereits in die für den Anfang der Abtastung geeignete Lage versetzt.

Wie die Vorrichtung nach Pig. i ist auch die Vorrichtung nach Pig. 5 sehr geeignet für die Anwendung einer programmierbaren Steuereinheit. Diese Steuereinheit kann dann sowohl die funktion der Regeleinheit 11 als auch die -funktion der ^Dchalteinheit 57 erfüllen. In Pig. 6 ist zur Veranschaulichung ein Blockschaltbild der Vorrichtung unter Verwendung . einer programmierbaren Steuereinheit dargestellt, während Pig'. 7 ein bei dieser Steuereinheit brauchbares Stromdiagramm zeigt.

In Pig. 6 ist durch den Block 80 die programmierbare .. Steuereinheit dargestellt, die in einer Versuchsanordnung vom Typ Intel 8748 vorhanden war. Die Ausgänge P bis P~ sind mit dem D/A-Umsetzer 15 verbunden, der die angebotenen aus 8 Bits bestehenden digitalen Signalwerte in analoge Signalwerte umsetzt. Ss wird angenommen, daß dieser D/AUmsetzer von einem Typ ist, bei dem der analoge Signalwert an seinem A_USg_ang erhalten bleibt, bis ein neuer digitaler Signalwert an seinem Eingang angeboten wird. Dieser analoge Signalwert wird dem Komparator 17 zum Vergleich mit dem Istwert des Pehlersignals zugeführt. Der Ausgang des Komparators 17 ist mit dem Eingang P-_Q der Steuereinheit 80 verbunden. Der Eingang P₁₂ der Steuereinheit empfängt ein

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logisches Signal R/P, das angibt, ob Aufnahme oder Wiedergabe stattfindet. Der Einfachheit halber wird nachstehend angenommen, .daß stets Wiedergabe stattfindet, zu welchen Zweck die Regelung ja in erster Linie bestimmt ist. Dem Eingang P., wird das Stauersignal EL angeboten, wie es von der Steuereinheit 71 nach Pig. 5 erzeugt wird. Dieses Steuersignal H₁ weist demzufolge einen logischen »^rert 1 auf, wenn ein erster der beiden Magnetköpfe eine Informationsspur ausliest, während es einen logischen Wert 0 aufweist, wenn der andere Magnetkopf eine Informationsspur ausliest« Ein Eingang T^ der Steuereinheit 80 empfängt das Tachosignal T von dem Tachosystem 71 nach Pig. 5. Es wird angenommen, daß dieses Tachosignal T aus 72 Impulsen pro Umdrehung des Kopfrades besteht. Der Ausgang des D/A-Umsetzers 15 ist schließlich mit zwei Abtast- und Halteschaltungen 81 und 82 verbunden, deren Ausgänge mit den Stellgliedern 51 bzw. 52 verbunden sind. Diese Schaltungen 81 und 82 werden von den Ausgängen Pp₀ bzw. Pp₁ der Steuereinheit 80 gesteuert.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung nach Pig. 6 wird an Hand des In Pig. 7 gezeigten Stromdiagramms des in der Steuereinheit 80 gebrauchten Programms auseinandergesetzt. Das Programm wird vom Block 90 gestartet. Dann wird nach dem Block 91 in alle zur Aufnahme der Pehlersignale bestimmten Speicherplätze (M) des Schreib/Lesespeichers ein Wert gleich der Hälfte des höchstmöglichen Wertes eingeschrieben.

Nach dem Entscheidungsblock 92 wird der Zeitpunkt abgewartet, zu dem sich das Signal am Eingang P.,, also das Signal H-, von einer logischen ^HÖ" in eine logische "1"

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ändert«, Dies ist der Zeitpunkt, zu dem einer der Magnetkopf e (z. B. K.) mit der Abtastung einer Informationsspur anfängt, ITach dem Block 93 wird zu diesem Zeitpunkt der Inhalt des Speicherplatzes 36 dem D/A-Umsetzer 15 angeboten und wird zugleich der Ausgang Pp₁ aktiviert, wodurch der vom D/A-Umsetzer 15 gelieferte Signalwert von der SH-Schaltung 82 als Anfangswert dem Stellglied 52 geliefert wird. Nach dem Block 94 wird dann die Adressierung η für die Speicherplätze auf 0 gesetzt. Haeh. dem Block 95 wird der Inhalt des Speicherplatzes η dem D/A-Umsetzer 15 angeboten und in einen analogen Signalwert umgesetzt· Nach dem Entscheidungsblock 96 wird nun gewartet, bis der Eingang T., eine logische "1" wird, mit anderen '.Vorten, bis ein;. Tachoimpuls T erscheint. Zu diesem Zeitpunkt wird nach dem Block 97 geprüft, ob der Eingang P-, _Q eine lugiache "1" ist, mit anderen V/orten, ob das'Istfehlersignal an der Eingangsklemme 12 größer als der von dem D/A-Umsetzer 15 gelieferte Signalwert ist. Wenn dies in der Tat der Pail ist, wird der Inhalt des Speicherplatzes (n) um ein Bit erhöht;sonst wird der Inhalt dieses Speicherplatzes nach dem Block 99 um ein Bit herabgesetzt.

Danach wird nach dem Block 100 geprüft, ob der Magnetkopf K₁ mit der Abtastung einer Informationsspur beschäftigt ist. Wenn dies der Pail ist, wird nach dem Block 101 der Inhalt des Speicherplatzes (n+2) dem D/A-Umsetzer 15 angeboten und wird zugleich der Ausgang Pp₀ aktiviert, so daß der vom D/A-Umsetzer 15 gelieferte Signalwert über die SH-Schaltung 81 dem Stellglied 51 geliefert wird. '^{<hnn nicht die Bedingung P₁ ο = 1 nach dem Block 100 erfüllt wird, wird der von dem Speicherplatz (n+2) ausgelesene Signalwert über den

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D/A-Umsetzer 15 und die SH-Schaltung 82 dem Stellglied 52 zugeführt.

Mach dem Block 103 wird dann die Adressierung für den Speicherplaiz um "1" erhöht (n = η + 1), während anschließend nach dem Block 104 geprüft wird, ob die Adressierungsnuramer η kleiner als oder gleich 36 ist. Solange dies der Fall ist, läuft der Programmzyklus stets zu dem Block 95 zurück. Die dabei erhaltene Schleife wird also während der Periode durchlaufen, in der der Magnetkopf K.. mit der Abtastung beschäftigt ist.

Wenn die Adressierungsnuramer η größer als 36 ist, wird nach dem Block 105 zunächst geprüft, ob diese Adressierungsnummer η gleich 37 ist. Wenn dies der Fa}.l ist, was bedeutet, daß der'Magnetkopf Kp mit der Abtastung einer Informationsspur anfängt, wird nach dem Block 106 der Inhalt des Speicherplatzes η = 0 über den D/A-Umsetzer 15 und die SH-Schaltung (Aktivierung von PprO ^als Anfangswert dem Stellglied 51 des Magnetkopfes K- zugeführt, ilach der Ausführung dieser Instruktion oder wenn die Bedingung nach dem Block 105 nicht erfüllt wird, γ/ird nach dem Block 107 geprüft, ob die Adressierungsnummer η gleich 72.ist. \Ίβηη dies nicht der Fall ist, läuft der Programmzyklus weiter zu dem Block 95· Die dadurch erhaltene Schleife wird während des Zeitintervalls durchlaufen, in dem der Magnetkopf K mit der Abtastung beschäftigt ist. Wenn dagegen die Adressierungsnuramer η = 71 ist, hat der Magnetkopf Kp das Ende der Abtastung erreicht und wird zu dem Block 92 zurückgekehrt.

Für den richtigen Verlauf des Programms sind noch einige Instruktionen erforderlich, die nicht als solche im Stromdia-

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gramm angegeben sind. Wenn die -^dressierungsnummer η den Wert 70 erreicht hat, wird nach dem Block 107 zu dem Block 95 zurückgekehrt. Die in der darauffolgenden Schleife im Block 101 und im Block 102 aufgeführte Adressierungsnummer (n+2) wäre dann aber gleich 72. Naturgemäß soll aber zu diesem Zeitpunkt wieder der Speicherplatz η = 0 ausgelesen werden. Eine gleicheKomplikation ergibt sich beim Erreichen von η = 71, wobei nach den Blöcken 101 und 102 natürlich nicht der Speicherplatz η = 73, sondern der Speicherplatz η = 1 adressiert werden soll. Diese beiden Schwierigkeiten können einfach dadurch gelöst werden, daß in der Programmschleife, die die Blöcke 95 bis 107 enthält, diese beiden Zustände η = 70 bzw. η = 71 det.ektiert werden und bei einer positiven Detektion in den Instruktionen nach den Blöcken 101 und 102 die Adressierungsnummer n+2 durch η = 0 bzw. η = Ί ersetzt .wird»

Bei dem Stromdiagramm nach Fig. 7 ist die in bezug auf den Inhalt eines Speicherplatzes durchgeführte Korrektur stents ein fester sVert, und. zwar + 1 nach' den Blöcken 98 und 99· Dies bedeutet, daß es nach dem Starten des Programms ziemlich lange d.auern kann, bevor der Inhalt der Speicherplätze in angemessener Weise dem Verlauf des Fehlersignals über eine Umdrehung des Kopfrades entspricht, weil ja der Inhalt jedes Speicherplatzes pro Umdrehung des Kopfrades nur eine Korrektur von 1 Bit erfährt. Um in dieser Hinsicht eine Verbesserung zu erzielen, kann die Ausführung der Korrektur adaptiv gemacht werden, d. h„, daß die Größe der Korrektur von der Vorgeschichte abhängig gemacht wird. Dafür sind selbstverständlich viele Möglichkeiten denkbar« Eine sehr einfache Llöglichkeit, die nur eine geringe Anpassung des Stromdiagramms erfordert, ist in Fig. 7 mit den Blöcken

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108 bis 112 angegeben. Der Block 108 ist zwischen den Block 97 und den Block 99 eingefügt und zählt die Anzahl der Male, die der Block 99 pro Umdrehung des Kopfrades wirksam wird. Die Blöcke 109 und 112 v/erden in die Verbindung zwischen dem Block 107 und dem Block 92 eingefügt. Der Block 109 prüft, ob die Zählung B des Blocks 108 gleich 72 oder 0 ist. Meim dies der Pail ist, bedeutet dies, daß alle in dem Speicher· gespeicherten Signalwerte zu groß oder alle im Speicher gespeicherten Signalwerte zu klein in bezug auf die zugehörigen Istwerte des fehlersignals während der vollständigen Umdrehung des Kopfrades waren. Die von den Blöcken 98 und 99 durchgeführte Korrektur v/eist nun keinen festen ^aert (+1) mehr auf, sondern ist veränderlich (+ A ) Da B = 0 oder B = 72 eine """nzeige dafür ist, daß noch ein erheblicher Unterschied zwischen dem Speicherinhalt und dem Istverlauf des Fehlersignals besteht, wird in diesem Falle nach dem Block 110 der Korrekturfaktor Δ auf einen verhältnismäßig hohen Wert, z. B. 4, eingestellt, während, wenn die Bedingung 3=0 oder B = 72 nicht erfüllt wird, dieser Korrekturfaktor Λ nach dem Block 111 auf den Wert "1" eingestellt wird_o Die Blöcke 98 und 99 führen demzufolge eine Korrektur um einen von der Vorgeschichte abhängigen Korrekturfaktor Δ durch. Nach dem Block 112 wird naturgemäß jeweils nach einer Umdrehung des Kopfrades der Zähler B auf 0 gesetzt.

Es dürfte einleuchten, daß sich die Erfindung keineswegs auf die in den figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere dürfte es einleuchten, daß bei Anwendung einer programmierbaren Steuereinheit sehr viele Abwandlungen möglich sind, die über die Programmierung die-

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ser Steuereinheit erhalten v/erden. Abhängig von den besonderen Anforderungen, die an eine bestimmte Regelschleife gestellt v/erden, kann über diese Programmierung die gewünschte Verfeinerung des Regelverhaltens erzielt werden.

Claims

Erfindungsanspruch. ,

1, Regelschleife zur Regelung einer Regelgröße, wobei diese Regelschleife versehen ist mit

- einer Steuervorrichtung zur Änderung der Regelgröße als Reaktion auf ein Steuersignal,

- einem Detektionssystem zur Lieferung eines Fehlersignals,-das den Unterschied zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Regelgröße anzeigt, und

- einer Regeleinheit mit einer -k'ingangsklemme, die mit dem Detektionssystem gekoppelt ist, um das Fehlersignal zu empfangen, und einer Aus gangs klemme, die mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, um das Steuersignal zu liefern, wobei diese Regeleinheit eine Übertragungs-

„kennlinie mit einer Anzahl von Spitzen bei einer

^rundfreqaenz und deren Harmonischen aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die Regeleinheit versehen ist mit

- einer Speichervorrichtung (14) mit einer Anzahl von Speicherplätzen, die sich zur Speicherung digital kodierter Signalwerte eignet,

- einem Digital/Analog-Umsetzer (15), der mit der Speichervorrichtung (14) gekoppelt ist und zur Umsetzung der von der Speichervorrichtung (14) gelieferten digital kodierten ^ignalwerte in analoge Sig_nai_wert_e dient,

- Komparatorinitteln (17) zum Vergleichen des Wertes des durch einen aus der Speichervorrichtung (14) ausgelesenen Signalv/ert dargestellten Fehlersignals mit dem Istwert dieses Fehlersignals,

- Korrekturmitteln (16), die einerseits mit der Speichervorrichtung (14) und andererseits mit dem Ausgang des

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!Comparators (17) gekoppelt sind und dazu dienen, die von der Speichervorrichtung (14) erhaltenen Signalwerte in Abhängigkeit von dem Komparator (17) gelieferten Signal zu korrigieren, wobei die durchgeführte Korrektur einen Höchstwert besitzt, der klein in bezug auf den höchstmöglichen Signalwert ist, und - Steuermitteln (S) für die Speichervorrichtung (14), die dazu eingerichtet sind, eine Auslesung einer -"-nzahl von Signalwerten aus der Speichervorrichtung (14) gemäß einem sich wiederholenden Zyklus und jeweils nach dem Auslesen eines Signalwertes die Speicherung des von den Korrekturmitteln (16) gelieferten korrigierten Signalwertes in dem Speicher (14) zum Ersatz des ausgelesenen Signalwertes zu gestatten, wobei der Zyklus eine Periodendauer gleich der zu der Grundfrequenz gehörigen Periodendauer besitzt (Fig. 1).

Regelschleife nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Korrekturmittel (16) dazu eingerichtet sind, die aus der Speichervorrichtung ausgelesenen digitalen Signalwerte um einen vorher bestimmten Vi/ert zu vergrößern oder zu verkleinern, abhängig von der Polarität des Signals am A_USg_ang ßes Komparators (17).

3. Regelschleife nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der vorher bestimmte T/ert ein konstanter V/ert ist.
4. Regelschleife nach einem der vorstehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Komparatormittel (17) mit einem differenzverstärker (17), mit einem ersten mit der Eingangskiemme (12) der Regeleinheit (11) gekoppelten

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Eingang (+) und einem zweiten mit dem Ausgang des Digital/Analog-Umsetzers (15) gekoppelten Eingang C-) versehen sind (Pig. 1).
5. Regelschleife nach einem der vorstehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe der Ausgangsklemme (13) der Regeleinheit (11) aus der Speichervorrichtung (14) ausgelesene und in analoge Form umgesetzte Signalwerte zugeführt werden, die gegenüber den den Komparatormitteln (17) zugeführten Signalwerten voreilen.
6. Regelschleife nach einem der vorstehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Eingangskiernme (12) der Regel-Feinheit (11) mit dem Eingang eines Filternetzwerks (19) gekoppelt ist, dessen Ausgang, mit einer Addierstufe (22) gekoppelt ist, die zugleich mit der ^Ausgangsklemme (13) der Regeleinheit (11) gekoppelt ist, um die Ausgangssignale der Kegeleinheit (11) und des Füternetzwerks (19) zueinander zu addieren und das Summensignal als Steuersignal an die Steuervorrichtung (9) zu liefern.
7. Regelschleife nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Filternetzwerk (19) eine Begrenzerschaltung zur Begrenzung des -"-usgangssignals dieses Filternetzwerks auf einen vorher bestimmten tfert enthält.
8. Regelschleife nach einem der vorstehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Regeleinheit (11) mit einer programmierbaren Steuereinheit versehen ist.