JPH03212182A - サーボ回路 - 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】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ産業上の利用分野 Ｂ発明の概要 Ｃ従来の技術 り発明が解決しようとする問題点（第５図）Ｅ問題点を
解決するための手段（第１図及び第３図） Ｆ作用（第１図及び第３図） Ｇ実施例 （Ｇ１）第１の実施例（第１図〜第４図）（Ｇ２）他の
実施例 Ｈ発明の効果 Ａ産業上の利用分野 本発明はサーボ回路に関し、例えばディジタルオーディ
オ信号を記録再生するディジタルオーディオチーブレコ
ーダに適用し得る。

Ｂ発明の概要 本発明は、サーボ回路において、周期誤差に所定値を乗
算して、所定値を乗算した１サンプル前の周期誤差との
比較結果に基づいて、制御対象を急加速した後、定常状
態に切り換えて制御することにより、オーバーシュート
を有効に回避して急速に立ち上げることができる。

Ｃ従来の技術 従来、ディジタルオーディオチーブレコーダにおいては
、サーボ回路を用いて回転ドラムを所定速度で回転させ
ると共に、磁気テープを所定速度で走行させるようにな
されている。

これによりディジタルオーディオテープレコーダにおい
ては、当該回転ドラムに斜めに巻き付けた磁気テープ上
に、順次斜めに記録トラックを形成し、高密度にディジ
タルオーディオ信号を記録するようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところで、この種のディジタルオーディオチーブレコー
ダにおいて、起動時、回転ドラムの回転速度及び磁気テ
ープの走行速度を速やかに立ち上げることができれば、
当該ディジタルオーディオチーブレコーダの使い勝手を
向上し得ると考えられる。

ところが第５図に示すように、この種のサーボ回路にお
いては、オーバーシュートの発生を避は得す、オーバー
シュートが小さくなるようにサーボ特性を設定すると、
立ち上がり後の定常状態において、外乱に対する応答特
性が劣化するようになる。

従って、立ち上がりを速くしても、結局整定までに時間
を要し、立ち上り時間を短くすることが困難な問題があ
った。

この問題を解決する一つの方法として、演算処理回路を
用いてサーボ回路を構成する方法が考えられる。

すなわち目標速度に対する制御対象の速度を検出し、当
該検出結果に基づいて制御データを生成する。

さらに当該制御データをディジタルアナログ変換回路で
アナログ信号に変換して制御対象を駆動する。

さらに起動時、急加速して立ち上げ、制御対象の回転速
度が目標速度に近づくと通常のサーボ動作に切り換える
。

このようにすれば、オーバーシュートを有効に回避して
、制御対象を速やかに目標速度に立ち上げ得ると考えら
れる。

ところがこのように回転速度を基準にして動作を切り換
える場合、演算処理が煩雑になる問題がある。

さらに、急加速の状態から通常のサーボ動作に切り換え
るタイミングを選定することが困難な問題もある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、オーバー
シュートを有効に回避して急速に立ち上げることができ
るサーボ回路を提案しようとするものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、制御対
象８の回転周期Ｔ　（ｉ−１）、Ｔ　（ｉ）、・・・・
・・を順次検出して、目標回転周期’ｒｉｔｒに対する
周期誤差Ｔ□（ｉ−１）、Ｔｔ、（ｉ）、・・・・・・
を検出する回転周期検出手段２０．２２．２４．２６と
、周期誤差Ｔ□（ｉ）及び１サンプル前の周Ｘｌ］Ｅ％
差Ｔｔ＊（ｉ　　１）にそれぞれ所定値を乗算して比較
結果を出力する比較手段２０と、比較結果に基づいて、
制御対象８を急加速した後、定常状態に切り換える切り
換え手段２０．２８とを備えるようにする。

Ｆ作用 周期誤差Ｔ□（ｉ）及び１サンプル前の周期誤差ＴＥｔ
（ｉ−ｔ）にそれぞれ所定値を乗算して比較結果を得る
ようにすれば、簡易に制御対象８の回転速度が目標速度
を越えるか否か予測することができる。

従って予測結果に基づいて、制御対象８を急加速した後
、定常状態に切り換えるようにすれば、オーバーシュー
トを有効に回避して急速に立ち上げることができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

（Ｇ１）第１の実施例 第２図において、１は全体としてディジタルオーディオ
チーブレコーダを示し、システム制御回路２から出力さ
れる制御データに基づいて動作を切り換える。

すなわちサーボ回路３は、制御データに基づいてリール
モータ４、キャプスタンモータ６及びドラムモータ８を
駆動し、これにより回転ドラム１０に巻き付けた磁気テ
ープ１２を所定速度で走行させ、磁気ヘッド１４Ａ及び
１４Ｂの走査軌跡を磁気テープ１０上に順次斜めに形成
する。

さらにサーボ回路３は、起動時、ドラムモータ８を急加
速した後、目標速度に接近すると通常のサーボ特性に切
り換え、これにより回転ドラム１０の回転速度を従来に
比して高速度で立ち上げるようになされている。

すなわち第３図に示すように、サーボ回路３は、システ
ム制御回路２から出力される制御データＤＣＯＨＴをバ
スＢＵＳを介して演算処理回路２０に与え、これにより
当該サーボ回路３の動作を切り換えるようになされてい
る。

さらにサーボ回路３は、ドラムモータ８に取り付けられ
た回転速度検出手段からの出力信号ＦＣに基づいて、磁
気ヘッド１４Ａ及び１４Ｂの走査開始の時点で信号レベ
ルが切り換わるスイッチングパルス信号ＳＷＰを生成す
る。

エツジ検出回路２２は、当該スイッチングパルス信号Ｓ
ＷＰの信号レベルが立ち下がるタイミングで信号レベル
が立ち上がるエツジ検出信号Ｓアを生成する。

ラッチ回路２４は、所定のクロック信号ＣＫを循環的に
カウントするカウンタ回路２６のカウント値Ｃ０ＮＴを
、当該エツジ検出信号Ｓ１の立ち上がりのタイミングで
ラッチし、ラッチしたカウント値Ｃ０ＮＴをバスＢＵＳ
に出力する。

かくして演算処理回路２０においては、バスＢＵＳに出
力されるカウント値に基づいて、回転ドラム１０の回転
周期を検出することができる。

従って演算処理回路２０においては、当該回転周期の検
出結果に基づいて、目標回転周期に対する周期誤差を検
出し得、当該検出結果に基づいて制御データＤ　Ｃ（１
１を出力することにより、回転ドラム１０の回転速度を
従来に比して高速度で立ち上げた後、目標速度で駆動す
るようになされている。

このように目標回転周期に対する周期誤差を検出し、当
該検出結果に基づいてドラムモータ８を駆動すれば、回
転速度を検出して制御する場合に比して、演算処理回路
２０の演算処理作業を簡略化することができる。

すなわちこの種のドラムモータ８においては、立ち上が
り時、はぼ直線的に加速されていると仮定し得ることか
ら、バスＢＵＳに出力されるカウント値Ｃ０ＮＴ、、Ｃ
０ＮＴｚ　、・・・・・・を演算処理回路２０に順次取
り込んで減算することにより、次式 ％式％（１） で回転周期Ｔを表すことができる。

これに対して回転速度Ｗｄは、次式 で表すことができ、回転速度Ｗｄを検出してドラムモー
タ８を制御するためには、（１）式の演算処理に加えて
、（２）式の割り算が必要になる。

従って、回転周期Ｔに基づいて、目標回転周期に対する
周期誤差を検出し、当該検出結果に基づいてドラムモー
タ８を駆動すれば、（２）式の演算処理作業を省略し得
、その分演算処理回路２０の演算処理作業を簡略化する
ことができる。

ところで、（１）及び（２）式の演算処理によって得ら
れる回転速度Ｗｄから加速度Ａｃｃは、次式 ％式％） ・・・・・・　（３） で表し得る。ここでＷｄ　（ｉ）及びＷｄ（ｉ−１）は
、それぞれｉ及びｉ−１サンプリング目の回転速度を表
す。

従って、上述のようにドラムモータ８が直線的に加速さ
れている場合、続くｉ＋１サンプリング目の回転速度Ｗ
ｄ（ｉ＋１）は、次式 ％式％ （４） ところが第４図おいて破線で示すように、実際上、ｉサ
ンプリング目の回転速度Ｗｄ　（ｉ）においては、（１
）及び（２）式の演算処理により、ｉ−１及びｉサンプ
リング目のカウント値Ｃ０ＮＴで表される（第４図（Ａ
））。

従って回転ドラム１０においては、ｉ＋１サンプリング
目において、実際に、次式 ％式％ （５） の回転速度Ｗ　（ｉ　＋　１　）で回転していることに
なる。

すなわち、ｉ−１及びｉサンプリング目のカウント値に
基づいて、続くｉ＋１サンプリング目の真の回転速度Ｗ
　（ｉ　＋　１　）を予測し得ることが分かる。

従って、当該回転速度の予測値Ｗ（ｉ＋１）が目標回転
速度Ｗ□２以上に立ち上がると予測されるまで、ドラム
モータ８を最大加速の状態で加速した後、定常のサーボ
状態に切り換えるようにすれば、オーバーシュートを有
効に回避して立ち上がりに要する時間を短縮することが
できる。

すなわち、次式 ％式％（６） の関係が成り立つとき、最大加速の状態から定常のサー
ボ状態に切り換えるようにすれば、オーバーシュートを
有効に回避して立ち上がりに要する時間を短縮すること
ができる。

ここで（６） 式は、 次式 （） ％式％ （７） に変形し得、 （２）式は、 次式 と変形し得ることから、 （８）式を（７） 式に代 入して、 次式 ％式％（） （９） 次式 で示すように目標回転周期Ｔ　＠ｔｒ で表すと、 （９） 式は、 次式 （１１） これを整理して、 次式 次式 ２Ｔ　（ｉ）Ｔ　（ｉ−１） で表し得る。

従って、 （１３） 式を変形して、 次式 ％式％（） の関係を得ることができる。

ここで、目標回転周期Ｔ０．に対する回転周期Ｔ　（ｉ
）及びＴ（ｉ−１）の誤差を、次式１式％） （１５） で表される周期誤差Ｔ□（ｉ）で表すと、（１４）式は
、次式 （ＴＥＮ（１１） ＋Ｔｍｃｒ ） ３ （Ｔ□（ｉ） ＋Ｔ＊ｔｒ ） 〉２ （ＴＥＮ（１） ＋Ｔｍｔｒ ） （１６） で表し得、 ここで右辺を、 次式 ％式％（） （１） （） （） （） （１） ） （１７） のように変形して（１６）式を整理すれば、次式 ％式％（１） （） （） ） （１８） 次式 ５Ｔｔ＋＊（ｉ　　　１） ３Ｔ□（ｉ） Ｔ■ｒ ＋２７□（ｉ） ＋２７□（ｉ−１） （１９） から、 次式 ％式％） （） （２０） ここで回転ドラム１０の回転速度が目標回転速度近傍な
らば、次式 ％式％）（ （２１） ）（ （２２） の関係が成り立つことから、（２０）式の右辺において
は、次式 ％式％（２３） のように表し得、 これにより（２０）式は、次式 ３Ｔ□（ｉ−１）−５７□（ｉ）＞０ （２４） のように表し得、 これを変形して、 次式 ％式％（１） （） （２５） の関係を得ることができる。

すなわち、ｉ−１及びｉサンプル目の周期誤差Ｔ□（ｉ
−１）及びＴ□（ｉ）を得、当該周期誤差Ｔ□（ｉ−１
）及びＴ□（ｉ）をそれぞれ３倍及び５倍して比較結果
を得ることにより、簡易に、続くｉ＋１サンプル目で目
標回転速度を越えるか否か予測することができる。

この検出原理に基づいて、演算処理回路２０は、立ち上
がり時、ディジタルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）２Ｂに
最大加速の制御データを出力しく第４図（Ｂ））、これ
によりドラムモータ８に最大加速電圧ＭＡＸを印加する
。

さらに演算処理回路２０は、バスＢＵＳに順次出力され
るカウント値Ｃ０ＮＴ、、Ｃ０ＮＴｘを取り込んで（１
）式の減算結果（すなわち回転周期Ｔ　（ｉ−１）、Ｔ
　（ｉ）、・・・・・・でなる）を得た後、当該減算結
果から周期誤差Ｔｔｌ（ｉ　　１）、Ｔ□（ｉ）、・・
・・・・を検出する。

さらに演算処理回路２０は、得られた周期誤差’ｒＥａ
（ｉ）を５倍すると共に、１サンプル前に得られた周期
誤差’ｒＥｔ（ｔ−ｔ）を３倍して比較結果を得、（２
５）式の関係が成立するとき制御データを切り換え、最
大加速の状態から定常のサーボ動作に切り換える。

すなわち演算処理回路２０は、（２５）式の関係が成立
すると、周期誤差に比例した制御電圧が印加されるよう
に制御データを送出し、これによりオーバーシュートを
有効に回避してドラムモータ８の回転速度を急激に立ち
上げるようになされている。

かくして第１図に示すように、演算処理回路２０、エツ
ジ検出回路２２、カウンタ回路２６及びラッチ回路２４
は、制御対象でなるドラムモータ８の回転周期Ｔ　（ｉ
−１）、Ｔ　（ｉ）、・・・・・・を順次検出して、目
標回転周期Ｔ□、に対する周期誤差Ｔ□（ｉ−１）、Ｔ
□（ｉ）、・・・・・・を検出する回転周期検出手段３
０を構成する。

さらに演算処理回路２０は、判別回路３１及び選択回路
３２を構成し、周期誤差Ｔ□（ｉ）及び１サンプル前の
周期誤差Ｔ□（ｉ−１）にそれぞれ所定値５及び３を乗
算して比較結果を出力する比較手段と、当該比較結果に
基づいて制御対象を急加速した後、定常状態に切り換え
る切り換え手段を構成する。

さらに演算処理回路２０は、ディジタルアナログ変換回
路２８と共に、立ち上がり時ドラムモータ８を急速に立
ち上げる立ち上がり特性３４と、定常状態において、周
期誤差Ｔ□（ｉ−１）、Ｔ□（ｉ）、・・・・・・に基
づいてドラムモータ８を駆動する定常帰還特性３６とを
設定する駆動回路を構成する。

以上の構成において、ドラムモータ８は、立ち上がり時
、最大加速電圧ＭＡＸが印加され急激に回転速度が上昇
する。

このとき、スイッチングパルス信号ＳＷＰが立ち下がる
タイミングでカウンタ回路２６のカウント値がラッチさ
れた後、演算処理回路２０で順次減算結果が得られるこ
とにより、ドラムモータ８の回転周期Ｔ　（ｉ−１）、
Ｔ　（ｉ）、・・・・・・が検出された後、目標回転周
期Ｔ□、からの周期誤差’ｒｔｔ（ｉ−１）、’ｒｔｍ
（ｉ）、・・・・・・が検出される。

当該周期誤差Ｔ□（ｉ）は、５倍に乗算された後、３倍
に乗算された１サンプル前の周期誤差３’ｒｔｍ（ｔ−
ｉ）と比較結果が得られ、これにより続くｉ＋１サンプ
ル目でドラムモータ８の回転速度が目標回転速度を越え
るか否か予測される。

ここでドラムモータ８の回転速度が目標回転速度を越え
ると予測されると、ドラムモータ８は、最大加速電圧Ｍ
ＡＸから定常状態の駆動電圧が印加され、これにより急
速に加速された後、目標速度に速やかに整定する。

以上の構成によれば、ドラムモータ８の回転周期から周
期誤差を検出し、当該周期誤差に所定値を乗算すると共
に１サンプル前の周期誤差に所定値を乗算して比較結果
を得ることにより、簡易にドラムモータ８の回転速度が
目標値を越えるか否か予測することができる。

従って当該比較結果に基づいて、ドラムモータの駆動を
切り換えることにより、オーバーシュートを有効に回避
して急速に回転速度を立ち上げることができる。

（Ｇ２）他の実施例 なお上述の実施例においては、周期誤差を５倍に乗算し
て、３倍に乗算した１サンプル前の周期誤差との間で比
較結果を得る場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、必要に応じて乗算値を変更してもよい。

すなわち上述の実施例においては、直線的にドラムモー
タが加速する場合について述べたが、非直線的に加速す
る場合においては、（４）式の加速度Ａ　ＣＣに所定の
係数を乗算して式を変形することにより、簡易に目標回
転速度を越えるか否かの判断式を得ることができ、当該
判断式に基づいて、定常状態に切り換えることにより、
オーバーシュートを有効に回避して急速に立ち上げるこ
とができる。

さらに上述の実施例においては、ディジタルオーディオ
チーブレコーダにおいて、ドラムモータを駆動する場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、キャプスタ
ンモータ、リールモータを駆動する場合にも広く適用す
ることができる。

さらに上述の実施例においては、本発明をディジタルオ
ーディオチーブレコーダに適用した場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、ビデオテープレコーダ等、
種々のモータを制御するサーボ回路に広く適用すること
ができる。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、制御対象の周期誤差を検
出し、１サンプル前の周期誤差との間で所定値を乗算し
て比較結果を得ることにより、簡易に制御対象が目標回
転速度を越えるか否か予測することができる。

従って当該比較結果に基づいて、切り換えて制御対象を
駆動することにより、オーバーシュートを有効に回避し
て急速に立ち上げることができるサーボ回路を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるサーボ回路を示すブロ
ック図、第２図はディジタルオーディオテープレコーダ
を示すブロック図、第３図はそのサーボ回路を示すブロ
ック図、第４図はその動作の説明に供する特性曲線図、
第５図は問題点の説明に供する特性曲線図である。 １・・・・・・ディジタルオーディオチーブレコーダ、
３・・・・・・サーボ回路、８・・・・・・ドラムモー
タ、１０・・・・・・回転ドラム、２０・・・・・・演
算処理回路、２２・・・・・・エツジ検出回路、２４・
・・・・・ラッチ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御対象の回転周期を順次検出して、目標回転周期に対
   する周期誤差を検出する回転周期検出手段と、 上記周期誤差及び１サンプル前の上記周期誤差にそれぞ
   れ所定値を乗算して比較結果を出力する比較手段と、 上記比較結果に基づいて、上記制御対象を急加速した後
   、定常状態に切り換える切り換え手段とを具えることを
   特徴とするサーボ回路。