JPH02183310A - サーボ回路の速度検出ゲイン自動調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第７Ｍ、第８１：］、第第１図）発明が解
決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例 ｆａ） 一実施例の構成の説明 （第２図、第３図） （ｂ）　　一実施例の動作の説明 （第４図、第５図、第〔５図） （Ｃ）　　他の実施例の説明 発明の効果 〔概要〕 速度制御と位置制御とを切換えて、目標位置に位置決め
制御するサーボ回路において、速度制御のための速度検
出ゲインを自動調整する方法に関し、 人間の手をわずられせることなく、自動的に速度検出ゲ
インを調整することを目的とし、サーボ対象からの位置
信号から実速度を検出する速度検出回路と、目標速度と
該実速度との誤差を発生する速度エラー検出回路と、該
位置信号から位置誤差信号を発生ずる位置エラー検出回
路と、該サーボ対象を該速度エラー検出回路又は該位置
エラー検出回路に切換接続する切換部と、目標速度を生
成するとともに、該切換部を切換制御する主制御部とを
有し、目標位置近傍において、該速度エラー検出回路に
よる速度制御から該位置エラ検出回路による位置制御に
切換えるようにしたサーボ回路において、該速度検出回
路の微分ゲインを変化して、一定距離の移動を繰り返し
、各微分ゲインにおける速度制御継続時間をカウンタで
計測するステップと、該計測した速度制御継続時間から
最適の速度制御継続時間の微分ゲインを求めるステップ
と、該速度検出回路の制御電流検出ゲインを変化して、
一定距離の移動を繰り返して、各制御電流検出ゲインに
おける少なくとも位置制御以陣の位置信号の積分値を計
測するステップと、諌言＋　？！ｌｌｌ　＋、た積分値
の最小の積分値の制御電流検出ゲインを求めるステップ
とを有する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、速度制御と位置制御とを切換えて目標位置に
位置決め制御するサーボ回路において、速度制御のため
の速度検出ゲインを自動調整する方法に関する。

サーボ回路は、磁気ディスク装置の磁気ヘッドの位置決
め制御等のため広く利用されている。

このようなサーボ回路では、各種のゲインを調整する必
要があり、特に適切なアクセスタイムや適正な位置制御
をえるために速度検出回路の速度検出ゲインを適切に調
整する技術が求められている。

（従来の技術〕 第７図及び第８図は従来技術の説明図である。

第７図において、１はサーボ対象であり、ボイスコイル
モータ１ａと、ボイスコイルモータｌａによって移動さ
れるサーボヘット１ｂと、サーボヘッド川すの読取信号
から位置信号Ｐｓを作成する位置信号作成回Ｎ１　ｃと
を有している。

２は速度検出回路であり、位置信号Ｐｓと後述する検出
電流ｉｃとから実速度Ｖｒを検出するもの、３は速度エ
ラー検出回路であり、後述する目標速度Ｖ　ｃ、と実速
度Ｖｒとの速度誤差Δ■を発生し、速度制御するもので
ある。

４は位置（ポジション）エラー検出回路であり、位置信
号Ｐｓと検出電流１Ｃとから位置エラー信号△１）を発
生し、位置制御するもの、５はパワアンプ及び切換部で
あり、切換スイッチとパワアンプとを有し、コアース（
速度制御）／ファイン（位置制御）切替信号によって、
速度エラー検出回路３又は位置エラー検出回路４をサー
ボ対象１に切換接続するものである。

６は主制御部であり、マイクロプロセッサで構成され、
移動量に応じた目標速度カーブＶｃを発生ずるとともに
、後述するトランククロッシングパルスによりサーボ対
象１の位置を監視し、目標位置近傍でコアースからファ
インへの切替信号を発生ずるものである。

７は制御電流検出回路であり、パワーアンプ５の制御電
流Ｔｓを検出し、検出電流信号ｉｃを発生ずるもの、８
はトラッククロッシングパルス発生回路であり、位置信
号Ｐｓからトラッククロッシングパルスを発生し、主制
御部６へ出力するものである。

主制御部６は、移動トラック数（移動量）が与えられる
と、移動トラック数に応じた目標速度カブＶｃを生成し
、速度制御によって、ボイスコイルモータ１ａを駆動し
、目標位置近傍に到達すると、切換部５を位置制御側に
切換え、ボイスコイルモータ１ａを位置制御して、所望
のトラックに位置決めする。

この速度検出回路２は、第８図に示すように、検出電流
ｉｃを増幅するアンプ２０と、位置信号Ｐｃを微分して
速度成分を生成する微分回路２１と、オフセット調整用
回路２３と、これらの出力を加算して増幅するアンプ２
４を有しており、可変抵抗ｒ１、「２を操作して制御電
流検出ゲインと微分ゲインの初期調整ができるようにな
ってい従来の係る速度検出ゲインである制御電流検出ゲ
インと微分ゲインの調整は、位置信号Ｐ　ｓをオシロス
コープで観測しながら、移動（シーク）動作を行って、
可変抵抗ｒｌを調整し、第９図（Ｂ）の位置信号Ｐｓの
オーバーシュート、アンダシュートが小となるよう、制
御電流ゲインを調整していた。

又、微分ゲインの調整は、コアース／ファイン切替信号
をオシロスコープで観測しながら、シフ動作を行い、可
変抵抗「２を調整し、第９図（Ａ）のコアース（速度制
御）時間ｔｃが所定の範囲内となるように調整していた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来技術では、人間がオシロスコープを
使用し、可変抵抗を調整していたため、個人差や測定器
誤差によって調整誤差が発生しゃずいという問題がある
他に、いちいち人間の手をわずられせるため、調整コス
トが大となるという問題もあった。

従って、本発明は、人間の手をわずられせることなく、
自動的に速度検出ゲインを調整することのできるサーボ
回路の速度検出ゲイン自動調整方法を従供することを目
的とする。

〔課題を解決するだめの手段］ 第１図は本発明の原理図である。

本発明は、第１図に示すように、サーボ対象Ｉからの位
置信号から実速度を検出する速度検出回路２と、目標速
度と該実速度との誤差を発生する速度エラー検出回路３
と、該位置信号から位置誤差信号を発生する位置エラー
検出回路４と、該サポ対象１を該速度エラー検出回路３
又は該位置エラー検出回路４に切換接続する切換部５と
、目標速度を生成するとともに、該切換部５を切換制御
する主制御部６とを有し、目標位置近傍において、該速
度エラー検出回路３による速度制御から該位置エラー検
出回路４による位置制御に切換えるようにしたサーボ回
路において、該速度検出回路２の微分ゲインを変化して
、一定距離の移動を繰り返し、各微分ゲインにおける速
度制御継続時間をカウンタで計測するステップと、該計
測した速度制御継続時間から最適の速度制御継続時間の
微分ゲインを求めるステップと、該速度検出回路２０制
御電流検出ゲインを変化して、一定距離の移動を繰り返
して、各制御電流検出ゲインにおける少なくとも位置制
御以降の位置信号の積分値を計測するステップと、該計
測した積分値の最小の積分値の制御電流検出ゲインを求
めるステップとを有するものである。

〔作用〕

本発明では、微分ゲインによって、アクセスタイム（速
度制御継続時間）が変化することから、微分ゲインの変
え、各微分ゲインにおける速度制御継続時間をカウンタ
で計測し、最適の速度制御継続時間の微分ゲインを求め
る。

次に、速度制御検出ゲインによって、コアース／ファイ
ン切換前における位置信号Ｐｓの波形が変化し、ファイ
ン制御後の位置エラー信号△Ｐに影響を与える。

この位置信号Ｐｓは、ファイン制御開始後直ちに０に収
束することが望ましいため、位置信号１）Ｓを積分し、
制御誤差を求め、１１５分値が最小となる制御電流検出
ゲインを求めるようにし、ボジショニング時間が最小と
なる位置信号Ｐ　ｓの波形の最適化を実現する。

〔実施例］ （ａ）一実施例の構成の説明 第２図は本発明の一実施例構成図、第３図は第２図構成
における速度検出回路の構成図である。

図中、第１図、第７図及び第８図で示したものと同一の
ものは、同一の記号で示しである。

９ａはカウンタであり、主制御部６によってスタート／
ストップされ、速度側４ｆｆｌｌ継続時間Ｌｃを計測す
るためのもの、９ｂは積分部であり、主制御部（以下Ｍ
ＰＬ＋という）６によってオンされ、位置信号Ｐｓを通
過せしめるスイッチ９０よ、スイッチ９０からの位置信
号Ｐｓを絶対値化する絶対値回路９１と、絶対値回路９
１の出力を積分する積分回路９２と、積分回路９２のア
ナログ出力をデジタル値に変換するアナログ／デジタル
コンバータ（ＡＤＣ）９３とを備えている。

６０．６１はゲインレジスタであり、ゲインレジスタ６
０は制御電流検出ゲインＭを、ゲインレジスタ６１は微
分ゲインＮを格納しておくためのもの、６２はフラグレ
ジスタであり、調整処理の制御のために用いるもの、■
は積分回数カウンタレジスタであり、積分回数を格納し
ておくもの、６４はワークレジスタであり、各種測定値
Ｍｌ、Ｍｒ、Ｔ】、１゛２、Ｔ３、Ａを格納するもので
ある。

第３図において、２４．２５は乗算型デジタル／アナロ
グコンバータ（Ｄ／Ａコンバータという）であり、各々
アンプ２０からの検出電流】Ｃに主制御部６の制御電流
検出ゲインＭを、微分回路２１の速度信号に主制御部６
の微分ゲインＮを乗算して出力するものである。

（ｂｌ　　一実施例の動作の説明 第４図は本発明の一実施例調整処理フロー図、第５図は
第４図におけるオーバーシュート／アンダーシュート調
整処理フロー図、第６図は第５図における積分サンプリ
ング処理フロー図である。

第６図は、第５図のサブルーチン、第５図は、第４図の
サブルーチンである。

先ず、第４図のフローについて説明する。

■　Ｍ　Ｐ　ＬＪ　６は、調整開始に当たって、調整済
フラグＦを０“°に、各種レジスタを初期化する。

この時、ゲインレジスタ６０．６１の各々には、初期値
”　Ｍ　”、“Ｎ”をセットしておき、速度検出回路２
に係るゲインを付ｊｉする。

■　ＭＰＵ６は、予定の開始点器こボイスコイルモータ
ｌａをシーり（移動）さ−ける。

予定の開始点に移動完了となると、Ｍ　Ｐ　（Ｊ　６は
アクセスタイムの計測のため、カウンタ９ａをリセット
し、リセット後スタートする。

そして、ＭＰＵ６は、この開始点から予め定めたディフ
ァレンス量ｄのシーりをスタートさせる。

従って、ボイスコイルモータ１ａは、速度エラ検出回路
３によって速度制御される。

■　ＭＰＵ６は、トラソククロンシングバｌレス発生回
路８のトラッククロッシングパルスを計数し、目標位置
近傍に到達したことを検出すると、速度制御を終了し、
位置制御に切換える。

これとともに、カウンタ９ａをストップする。

これによってカウンタ９ａは、アクセスタイム（速度制
御継続時間）ｔｃを計測したことになる。

そして、ＭＰＵ６は位置エラー検出回路４のオントラッ
ク信号（位置エラー信号ΔＰが一定範囲内である場合に
出力される信号）が一定時間（８００μｓ）継続すると
、位置制御により目標位置に収束したものとみなし、シ
ーク終了と判断する。

■　次に、ＭＰＵ６は、カウンタ９ａの計測値をリード
し、カウンタ９ａの計測値が予定の範囲内かを調べる。

予定の範囲内なら、ステップ■の制御電流検出ゲインの
調整に進み、予定の目標範囲内でなければ、微分ゲイン
の調整のため、ステップ■に進む。

■　予定の目標範囲内でなければ、調整のやり直しのた
め、調整済フラグＦ−“′０“にリセットする。

カウンタ９ａの計測値が、目標より早ければ、レジスタ
６１の微分ゲインＮを（Ｎ＋１）に増やし、目標より早
（なければ、微分ゲインＮを（Ｎ１）に減らし、速度検
出回路２のＤＡＣ２５に出力し、ステップ■に戻る。

即ち、目標より早ければ、微分ゲイン大とし、実速度Ｖ
ｒを大きくみせて、アクセスタイムを近くし、目標より
早くなければ、微分ゲインを小とし、実速度■「を小さ
くみせて、アクセスタイムを速くする。

■　一方、カウンタ９ｂの計測値が予定の範囲内であれ
ば、Ｍ　Ｐ　ｔＪ　６は、調整済フラグＦを調べ、＋ｒ
＝’”１”のオーバーシュート／アンダーシュドの調整
済を示していれば、終了する。

■　逆に、１？−“１゛でなければ、即ち、Ｉ？−・“
０”であれば、オーバーシュート／アンダーシュートの
調整が済んでいないので、第５図にて後述するオーバー
シュート／アンダーシュート調整サブルーチンで、フォ
ワードシーり方向の調整ゲインＭｆを求め、レジスタ６
４に格納する。

■　次に、ＭＰＵ６は、第５図にて後述するオバーシュ
ート／アンダーシュート調整サブルチンで、リバースシ
ーり方向の調整ゲインＭｒを求め、レジスタ６４に格納
する。

■　更に、フォワードシークの調整ゲインＭｆとリバー
スシークの調整ゲインＭｒとの平均を求め、制御電流検
出ゲインＭとしてレジスタ６０に格納し、ステップ■に
戻る。

次に第５図によりオーバーシュー　ト／アンダシュート
調整処理について説明する。

■　先ス、ＭＰＵ６は、レジスタ６３の積分回数Ｉに「
３」をセットする。即ち、積分は３回行う。

■　Ｍ　Ｉ）　Ｕ　６は、速度検出回路２のＤＡＣ２４
に、レジスタ６０の制御電流検出ゲインＭを出力する。

そして、ＭＰＵ６は、第６図にて後述する積分サンプリ
ングサブルーチンを実行し、位置信号りＳの積分値をレ
ジスタＡに得て、レジスタＴ１にこれを格納する。

この時、このルーチンを複数回行い、積分値を平均化す
る。

次に、ＭＰＵ６は、レジスタ６０のゲインＭを（Ｍ＋Ｘ
）に更新し、レジスタ６３の積分回数１を（１−１）に
更新する。

■　ＭＰＵ６は、レジスタ６３の積分回数１が１０」か
を調べ、「０１でないなら、ステップ■に戻る。

■　一方、１−０なら、３回の積分動作は終了し、積分
値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３がえられたことになり、現在ゲイン
は（Ｍ＋３Ｘ）である。

先ず、ＭＰＵ６は、１回目積分イ直Ｔ１と２回目の積分
値Ｔ２とを比較する。

Ｔ１≧Ｔ２でない、即ち、Ｔ　１　＜　Ｔ　２なら、ゲ
インＭの増加変化に対し単調増加のため、極小値が得ら
れないから、ゲインＭを（Ｍ−４Ｘ）、即ちＭ＝Ｍ＋３
Ｘのため（Ｍ−Ｘ）に減らし、ステップ■に戻る。

■　一方、Ｔ１≧Ｔ２なら、２回目の積分値Ｔ２と３回
目の積分値Ｔ３とを比較する。

Ｔ３≧Ｔ２でない、即ちＴ３＜Ｔ２なら、ゲインＭの増
加変化に対し単調減少のため、穫小値が得られないから
、ゲインＭを（Ｍ−２Ｘ）、即ち（Ｍ＋Ｘ）に増やし、
ステップ■に戻る。

■　逆に、Ｔ３≧ＴＺなら、Ｔ１≧Ｔ２≦Ｔ３の関係が
成立し、Ｔ２が極小値となるため、Ｔ２のゲインを（Ｍ
−２Ｘ）　−（Ｍ十Ｘ）によって求め、フォワード方向
の制御電流検出ゲインＭｆとしてレジスタ６４に格納し
、調整済フラグＦをｌ°“にセットし、リターンする。

尚、リバース方向の制御電流検出ゲインＭｒは同様にし
てステップ■でリバース方向の積分サンプリングを行っ
て求める。

次に、第６図により積分サンプリング処理について説明
する。

（ｉ）ＭＰＵ６は、予定のディファレンス量のフォワー
ドシークをスタートする。

（ｉｉ　）　Ｍ　Ｐ　Ｕ　６は、１］標位置の半トラツ
ク前になったかを判定し、半トラツク前になると積分ス
タートを発し、スイッチ９０をオン、積分回路９２を動
作させる。

従って、積分回路９２は、第１図（Ｃ）のように、半ト
ラツク前から位置信号Ｐ　ｓの積分を始める。

（ｉｉｉ　）この後、速度制御から位置制御に切換ねり
、第４図のステップ■と同様オントラック信号が一定時
間継続することにより、シーり終了と判定する。

更に予定の時間待ち、積分スター１−信号をオフし、ス
イッチ９０をオフ、積分回路９２を不動作とし、積分を
終了する。

従って、積分期間は第１図（Ｃ）のようになる。

（ｉｖ）ＭＰＵ６は、積分期間の終了後、ＡＤＣ９３よ
り積分値のサンプリングを行い、レジスタ６４にｒＡｕ
として格納する。

そして、予定の量だけリバースシーりしてリタンする。

上述のフローはフォワー　ド方向の積分サンプリング処
理であるが、リバース方向のものは、ステップ（１）で
フォワードシーりをリハ−スシ−りとし、ステップ（Ｉ
Ｖ）でリハ−スシ−りをフオワドシ−りと変えるだけで
、後は同一である。

ごのようにして、第４図において、適正なアクセスタイ
ムのための微分ゲインＮを求め、次に適正な位置決め波
形のための制御電流検出ゲインＭを求める。

これは、アクセスタイムが位置決め時間の大半を占める
ので、先ずアクセスタイムの適切化の微分ゲインを調整
し、その微分ゲインにおける最小オーバーシュート／ア
ンダーシュートにする制御電流検出ゲインＮを求める。

更に制御計電流検出ゲインＮを変えたことで、アクセス
タイムが所定の範囲内から外れないかを確認するため、
再び微分ゲインの調整を行う。

そして、アクセスタイムが所定範囲内から外れていれば
、微分ゲインの調整をやり直す。

又、制御電流検出ゲインの調整のための積分を半トラツ
ク前から行っているのは、制御電流検出ゲインは、コア
ース制御（速度制御）に影響し、コアース／ファイン切
換時の位置信号Ｐｓの零ボルトへの突入角が、後の位置
制御のアンダーシュド、オーバーシュートに影響するか
らである。

このため、半トラツク前から、即ち、コア−ス／ファイ
ン切換え直前のコアース期間をも含めて積分対象として
いるのである。

（Ｃ）　　他の実施例の説明 上述の実施例では、積分を半トラツク前から行っている
が、位置制御における位置信号を積分すれば、前述の突
入角へのゲインの影響がある程度わかるので、位置制御
開始から位置信号を積分するようにしてもよい。

又、磁気ディスク装置を例に説明したが、他の装置であ
ってもよく、カウンタ９ａ又は／及び積分部９ｂの動作
をＭＰＵ６が実行してもよい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、速度検出ゲインで
ある微分ゲインを速度制御継続時間から、制御電流検出
ゲインを位置信号の積分値から調整することによって、
速度検出ゲインを自動的に調整できるという効果を奏し
、調整誤差も発生せず、調整コストも低減でき、フィー
ルドでの自動調整も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は第２図構成における速度検出回路の構成図、 第４図は本発明の一実施例調整処理フロー図、第５図は
第４図におけるオーバーシュート／アンダーシュート調
整処理フロー図、 第６図は第５図における積分サンプリング処理フロー図
、 第７図、 第８図及び第９図は従来技術の説明図 サーボ対象、 速度検出回路、 速度エラー検出回路、 位置エラー検出回路、 切換部、 主制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　サーボ対象（１）からの位置信号から実速度を検出す
   る速度検出回路（２）と、 目標速度と該実速度との誤差を発生する速度エラー検出
   回路（３）と、 該位置信号から位置誤差信号を発生する位置エラー検出
   回路（４）と、 該サーボ対象（１）を該速度エラー検出回路（３）又は
   該位置エラー検出回路（４）に切換接続する切換部（５
   ）と、 目標速度を生成するとともに、該切換部（５）を切換制
   御する主制御部（６）とを有し、 目標位置近傍において、該速度エラー検出回路（３）に
   よる速度制御から該位置エラー検出回路（４）による位
   置制御に切換えるようにしたサーボ回路において、 該速度検出回路（２）の微分ゲインを変化して、一定距
   離の移動を繰り返し、各微分ゲインにおける速度制御継
   続時間をカウンタで計測するステップと、 該計測した速度制御継続時間から最適の速度制御継続時
   間の微分ゲインを求めるステップと、該速度検出回路（
   ２）の制御電流検出ゲインを変化して、一定距離の移動
   を繰り返して、各制御電流検出ゲインにおける少なくと
   も位置制御以降の位置信号の積分値を計測するステップ
   と、該計測した積分値の最小の積分値の制御電流検出ゲ
   インを求めるステップとを有することを特徴とするサー
   ボ回路の速度検出ゲイン自動調整方法。