JPH0594202A

JPH0594202A - サーボ制御方法

Info

Publication number: JPH0594202A
Application number: JP4063220A
Authority: JP
Inventors: Fujio Tajima; 富士雄田島; Hiroyoshi Okuyama; 浩悦奥山; Tomokazu Ishii; 智和石井; Kenji Toki; 謙治土岐; Hideki Tanaka; 秀樹田中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】離散的な位置に関する信号を用いるサーボ装置
において、位置情報が欠落する部分に起因する速度検出
時の時間遅れ，速度検出誤差を取り除き、短時間で目標
位置に位置付けを行う。【構成】位置に関する信号Ｘ_Pを用いて、オブザーバ２
０と同期を取り、オブザーバ２０を、負荷１，モータ２
等より構成される実際の装置に合うように調整し、オブ
ザーバ２０から得られる速度の推定値Ｖ_O、あるいは位
置の推定値Ｘ_Oを用いて、サーボ装置の操作信号ｕを決
める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物理量，軸角度位置等
のアナログ量をディジタル量に変換する位置検出器、例
えば、エンコーダ等のパルス発生器を用いるサーボ装置
に関する。とくに、本発明に係るサーボ装置は、ディジ
タルコンピュータにより位置や速度がディジタル的に制
御される磁気ディスク装置，光ディスク装置，磁気テー
プ装置等に適用するのに好適な他、事務機，家電製品，
情報機器，工作機器，計測機器，工業用ロボット等に適
用するのに好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、特開昭63−92283 号公報
に記載のように、１次低域通過フィルタで近瞭した速度
検出器およびモータの伝達特性をもつ電子回路を設け、
この電子回路がモータの観測器となるように構成し、観
測器から位相遅れのない速度信号を取り出して速度フィ
ードバック信号および位相フィードバック信号を形成
し、モータの速度制御を行っている。また、特開昭63−
271728号公報に記載のように、物理量，軸角度位置等の
アナログ量をディジタル量に変換する位置検出器から検
出される不連続位置信号を補間するために、コントロー
ラ内でオブザーバを構成し、前記オブザーバの推定信号
を、位置決め制御に使用する構成となっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術では、速度検出器からは瞬時速度ではなく近似速度が
検出されるため、低速時においてとくに検出誤差及び時
間遅れが増大するため、観測器の推定精度が低下した。

【０００４】また、オブザーバの推定した値が誤差を含
む場合、推定値の誤差を減ずるオブザーバの調整過程に
おいて、実際の検出値と推定値とを抽出する時間的同期
が考慮されていない。すなわち、離散的な検出値〔量子
化と同意〕と連続的な推定値とを時間的同期を考慮せず
に抽出し比較する結果、偽りの速度偏差〔誤差〕が生
じ、上記オブザーバの調整が不十分でかつ不安定化し、
上記オブザーバによる高精度な状態推定はできず、サー
ボ装置の制御は不十分となる。

【０００５】本発明の目的は、物理量，軸角度位置など
のアナログ量をディジタル量に変換するエンコーダなど
のパルス発生器を用いるサーボ装置のサーボ制御方法に
おいて、とくに加速・減速など加速度変化を伴う動作を
行う場合でも、安定で、高精度な速度制御を行うことの
できるサーボ制御方法を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、物理量，軸角度位置
などのアナログ量をディジタル量に変換するエンコーダ
などのパルス発生器を用いるサーボ装置のサーボ制御方
法において、安定で高速な位置制御を行うことのできる
サーボ制御方法を提供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、物理量，軸角度位置
などのアナログ量をディジタル量に変換するエンコーダ
などのパルス発生器を用いるサーボ装置のサーボ制御方
法において、摩擦力などの持続外乱が有る場合でも、定
常偏差を生じることなく安定な速度及び位置制御を行う
ことのできるサーボ制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、速度又は位置の目標値とオブザーバの推定値との差
を減ずるようにモータを制御すると共に、物理量，軸角
度位置などのアナログ量をディジタル量に変換し離散的
に得られる検出値と該オブザーバの推定値との差に応じ
て該オブザーバを調整する負荷の制御方法において、前
記推定値は前記検出値の検出時点に同期した値を用いる
ことを特徴とする。

【０００９】また、オブザーバの推定値を用いて負荷の
制御を行うサーボ制御方法において、該オブザーバの推
定値をパルス信号による検出時の時間タイミングでホー
ルドし、該ホールドした推定値と該ホールド時の検出値
との差に基づき該オブザーバの調整を行うことを特徴と
する。

【００１０】

【作用】上記目的を達成するためには、一般に電子回路
で構成されるコントローラ内にサーボ装置の速度および
位置等を推定するオブザーバを構成し、該オブザーバを
実際の装置に合わせて正しく調整することがポイントに
なる。実際のサーボ装置は、コントローラ内に構成した
該オブザーバとは、全く非同期な時間タイミングで動作
する。時間タイミングを考慮せずに、単に信号のみを比
較する従来技術のオブザーバ調整法では、正しいオブザ
ーバの調整は不可能である。本発明では、実際のサーボ
装置の動作とコントローラ内に構成した該オブザーバ内
の信号の流れとの同期を取り、同一時間タイミングで、
該オブザーバの調整をすることにより、正しい推定値を
得ることが可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体的実施例に基づき詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例を示すブロック構
成図である。負荷１は回転式負荷であっても良いし、直
線式負荷であっても良い。負荷１を駆動するモータ２
は、回転式のモータであっても良いし、ボイスコイル式
モータ等の直線式モータであっても良い。負荷１あるい
はモータ２の位置の移動を検出するパルス発生器３は、
アナログ量である位置をディジタル信号へ変換するもの
であり、回転式の例えば、ロータリエンコーダであって
も良いし、直線式のものであっても良い。

【００１２】コントローラ６は、電子回路で構成する。
本実施例では、内部に演算プロセッサ，メモリ，発信器
およびＩ／Ｏ機能を有するディジタルコンピュータで構
成している。また、理解を容易にするため、コントロー
ラ６内の各処理をブロック図的に示す。

【００１３】コントローラ６内で演算したモータ２へ出
力する操作信号ｕは、Ｉ／Ｏポート２００からＤ／Ａ変
換器５へ出力され、Ｄ／Ａ変換器５からさらに電力増幅
器４を経てモータ２へと出力される。モータ電流ｉは、
Ａ／Ｄ変換器１３を経て、コントローラ６のＩ／Ｏポー
ト２００へ送られる。パルス発生器３からは、負荷１あ
るいはモータ２の位置の移動に伴って、離散的なパルス
信号Ｘ_Pが発生し、一部はコントローラ６へ外部からの
トリガー信号としてＩ／Ｏポート２００へ送られ、また
一部はカウンタ９へ送られる。

【００１４】位置検出器はパルス発生器３とカウンタ９
で構成される。カウンタ９はアップダウン式のカウンタ
でありパルス信号Ｘ_Pをカウントする。この位置検出器
は、現在位置Ｘ_Sから目標位置Ｘ_Rまでの位置偏差（Ｘ
_R−Ｘ_S）を検出するものであり、目標位置Ｘ_Rは、コン
トローラ６からＩ／Ｏポート２００を経てカウンタ９へ
プリセットされる。パルス信号Ｘ_Pが発生するとカウン
タ９では位置偏差の検出値（Ｘ_R−Ｘ_S）が確認する。そ
の出力はレジスタ１０へ送られ、発信器１９のクロック
信号１９０の発生に同期してストアされる。なお、この
例では、カウンタ９が位置偏差を検出しているが、カウ
ンタ９が位置自体を検出してもよいのは当然である。以
下の実施例も同様である。

【００１５】次に、コントローラ６内の操作信号ｕを決
める一連の処理について説明する。この一連の処理はコ
ントローラ６の毎サンプル周期ごとに１回実行される。
最初に、Ｉ／Ｏポート２００を介してレジスタ１０にス
トアされた位置偏差（Ｘ_R −Ｘ_S ）が読み取られる。
（Ｘ_R−Ｘ_S）が所定値Ｘ_Lより大きい場合、目標位置へ
負荷１を短時間に到達させるシーク処理２０１，２０２
を行い操作信号ｕを決定する。シーク処理２０１では、
負荷１を目標位置へ短時間に到達させるための速度指令
値Ｖ_R が決定される。Ｖ_R は予め（Ｘ_R−Ｘ_S）の関数と
してメモリ〔図示せず〕内に記憶されており、（Ｘ_R−
Ｘ_S）を上記メモリへ入力してＶ_R が読み出される。シ
ーク処理２０２では、速度指令値Ｖ_R と状態観測器〔オ
ブザーバ〕２０で推定した速度Ｖ_O とを比較し、その誤
差（Ｖ_R−Ｖ_O）をなくすための操作信号ｕが決定され
る。続く２０４の処理では、位置偏差（Ｘ_R−Ｘ_S）に基
づいて操作信号ｕを切り替える処理が実行される。（Ｘ
_R−Ｘ_S）が所定値Ｘ_Cより大きい場合は、シーク処理２
０２で決定した操作信号ｕが選択される。シーク処理の
結果、（Ｘ_R−Ｘ_S）が減少し所定値Ｘ_C以下となると、
負荷１を目標位置へ位置付ける処理が実行される。ここ
では、シーク処理で決定した操作信号ｕにオブザーバ２
０で推定した位置偏差（Ｘ_R−Ｘ_O）を減ずるための信号
が新しく付加される。

【００１６】次に、オブザーバ２０でＶ_O 及び（Ｘ_R−
Ｘ_O）を決定する一連の処理について説明する。オブザ
ーバの処理も操作信号ｕを決定する処理と同様に、毎サ
ンプル周期ごとに１回実行される。最初に、Ｉ／Ｏポー
ト２００を介して、Ａ／Ｄ変換器１３にストアされてい
るモータ電流ｉが読み取られる。続く２０６の処理で
は、モータ電流に基づいて加速度を推定する処理が実行
される。定数Ｃ₁ は、モータ電流を加速度に変換する定
数であり値は予めメモリ（図示せず）内に記憶されてい
る。続く２０７の処理は、オブザーバの加速度を調整す
る処理であり、実際の装置の検出値とオブザーバの推定
値との間に誤差が生じると、その誤差をなくすためにオ
ブザーバの調整が実行される。調整値は２０８の処理で
決定される。定数Ｋ₁ は、予めメモリ内に記憶されてい
る。続く２０９の処理は、オブザーバの速度を推定する
処理であり積分演算が行われる。積分演算の初期値は、
目標位置Ｘ_Rが設定される度にゼロにリセットされる。
続く２１０の処理は、速度を調整する処理であり、先に
説明した加速度を調整する処理２０７と同様である。た
だし、この場合の調整値は２１１の処理で決定される。
定数Ｋ₂ は、予めメモリ（図示せず）内に記憶されてい
る。続く２１２の処理は、位置を演算する処理であり積
分演算が行われる。積分演算の初期値は、目標位置Ｘ_R
が設定される度にゼロにリセットされる。続く２１３の
処理は、オブザーバの位置偏差の推定値（Ｘ_R−Ｘ_O）を
決定する処理である。続くサンプルホールドの処理２１
４は、オブザーバ２０で推定した(Ｘ_R−Ｘ_O）をサンプ
ルホールドし、ホールド値（Ｘ_R−Ｘ_H ）を決定する処
理である。ただし、サンプルホールドの時間タイミング
は、パルス発生器３のパルス信号Ｘ_Pで決定される。す
なわち、Ｉ／Ｏポート２００にＸ_Pが入力されると、コ
ントローラ６内の他の全ての処理に優先して、サンプル
ホールドの処理２１４がなされる。

【００１７】図２は、位置信号に関するタイミングチャ
ートである。（ａ）はパルス発生器３のパルス信号
Ｘ_P、（ｂ）は位置検出器で検出した位置偏差（Ｘ_R−
Ｘ_S）、（ｃ）はオブザーバ２０で推定した位置偏差(Ｘ
_R−Ｘ_O）とそのホールド値(Ｘ_R−Ｘ_H）を示す。パルス
信号Ｘ_Pの立上りエッジに同期して、（Ｘ_R−Ｘ_S)，(Ｘ
_R−Ｘ_H ）は同時刻に発生する様子が判る。続く２１５
の処理は、実際の装置の検出値（Ｘ_R−Ｘ_S）と推定値の
ホールド値（Ｘ_R−Ｘ_H）とを比較し誤差を検出する処理
である。図２において、検出値（Ｘ_R−Ｘ_S）とオブザー
バの推定値（Ｘ_R−Ｘ_O ）とを比較すると、比較する時
間タイミングにより鋸波状のノイズが発生するが、（Ｘ
_R−Ｘ_S）と（Ｘ_R−Ｘ_H）とを比較すると、両信号は正し
く同期した状態にあり上記のノイズは発生しない。続く
２０８の処理は、実際の装置の検出値とオブザーバで推
定したホールド値とを比較した誤差に基づいて、オブザ
ーバの加速度を実際の装置へ合わせるための調整値を決
定する処理である。続く２１１の処理は、２０８と同様
に、オブザーバで推定した速度を実際の装置へ合わせる
ための調整値を決定する処理である。本実施例によれ
ば、パルス信号Ｘ_Pが発生する度にコントローラ６へ外
部からトリガー信号を発生し、オブザーバ２０で推定し
た（Ｘ_R−Ｘ_O）をサンプルホールドする。一方、検出値
（Ｘ_R−Ｘ_S）はＸ_Pの発生に同期して値が確定する。こ
の結果、（Ｘ_R−Ｘ_H）と（Ｘ_R−Ｘ_S）はほぼ同時刻に発
生し、鋸波状の誤差信号は発生せずオブザーバ２０の調
整が正しくできる。

【００１８】本実施例では、オブザーバ２０で推定した
（Ｘ_R−Ｘ_O）をＸ_Pの発生に同期してサンプルホールド
する例を示したが、サンプルホールドの処理を、２０
８、２１１、及び２１５の処理後に実行しても同等の効
果が得られる。例えば、２１５の処理後に実行する場
合、２１５の処理ではオブザーバで推定した（Ｘ_R−
Ｘ_O）と検出値（Ｘ_R−Ｘ_S）を比較する結果鋸波状のノ
イズが発生するが、Ｘ_Pの発生に同期したサンプルホー
ルド処理をその後に実行すれば、Ｘ_Pの発生時刻の誤差
のみ抽出しホールドする結果、サンプルホールド処理後
は上記鋸波状のノイズは除去される。

【００１９】図３は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク構成図である。図１の実施例とはレジスタ１２を付加
した点が異なる。他の構成は図１の実施例と同一であ
る。パルス発生器３のパルス信号Ｘ_Pはレジスタ１２へ
送られ、発信器１９のクロック信号１９０の発生に同期
してストアされる。ここで、実際の装置の検出値(Ｘ_R−
Ｘ_S)をストアするレジスタ１０とは、同一の発信器１９
からのクロック信号１９０を使用することで、Ｘ_Pと
（Ｘ_R−Ｘ_S）は同一の時間タイミングで、レジスタ１２
とレジスタ１０へそれぞれストアすることができる。コ
ントローラ６では、毎サンプル周期ごとに１回、オブザ
ーバ２０に関する処理と操作信号ｕを決定する処理を行
う。最初に、Ｉ／Ｏポート２００を介して、Ｘ_P(Ｘ_R−
Ｘ_S）を読み取る。Ｘ_P がＯＮの場合は、サンプルホー
ルド２１４の処理を実行し、Ｘ_P がＯＦＦの場合は、実
行しない。すなわち、Ｘ_P はオブザーバの推定値（Ｘ_R
−Ｘ_O）と検出値（Ｘ_R−Ｘ_S）との間の同期を取るため
のクロック信号として使用される。このように構成する
と割込み処理なしで、図１の実施例と等価な効果を得る
ことができる。

【００２０】図４は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク構成図である。オブザーバのみ専用のコントローラ１
５内に構成する点が、図１および図３の実施例とは異な
る。コントローラ１５は、コントローラ６と同様に、内
部に演算プロセッサ，メモリ，発信器およびＩ／Ｏ機能
を有するディジタルコンピュータで構成できる。レジス
タ１０の出力は、コントローラ６，コントローラ１５の
Ｉ／Ｏポート２００，２５０へそれぞれ送られる。ま
た、レジスタ１２とＡ／Ｄ変換器１３の出力は、コント
ローラ１５のＩ／Ｏポート２５０へ送られる。コントロ
ーラ１５内のオブザーバで決定した速度の推定値Ｖ_Oお
よび位置偏差の推定値（Ｘ_R−Ｘ_O）は、Ｉ／Ｏポート２
５０を介してコントローラ６のＩ／Ｏポート２００へ送
られ、操作信号を決める一連の処理に使用される。ここ
で、オブザーバにおける一連の処理および操作信号を決
める一連の処理は、図１および図３の実施例と同一であ
る。本実施例では、オブザーバを専用のコントローラ１
５内に構成することにより、サンプル周期をコントロー
ラ６とは独立に設定できる。この結果、より短いまたは
より長いサンプル周期の設定が可能となり、オブザーバ
の処理の高速化が可能で高速な速度と位置の推定ができ
る。

【００２１】図５は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク構成図である。図１の実施例とは、コントローラ６内
のオブザーバの処理において、２０５の処理を付加した
点のみ異なり他の構成は同一である。２０５の処理は、
負荷１あるいはモータ２に作用する摩擦力など外力の影
響を打ち消すためのフィードバック信号Ｕｃを付加する
処理である。このフィールドバック信号は、実際の装置
の検出値とオブザーバの推定値のホールド値とを比較し
た誤差を積分して作られる。本実施例では、実際の装置
に作用する摩擦力など外力の影響によりオブザーバに生
じる推定上の誤差を補正する効果がある。

【００２２】図６は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク構成図である。図１の実施例とは、Ａ／Ｄ変換器１３
を除去して、コントローラ６へ入力されていたモータ電
流〔Ａ／Ｄ変換器後の信号〕に代って、コントローラ６
内で決定した操作信号ｕを使用する点が異なり他の構成
は同一である。本実施例では、オブザーバ２０の処理に
おいて、モータ電流に代って操作信号ｕが使用される。
本実施例では、モータ電流に含まれるブラシノイズの影
響を除去でき、サーボ装置の安定化を実現できる。

【００２３】図７は、本発明のさらに他の実施例を示す
ブロック構成図である。図１の実施例とは、カウンタ１
６、レジスタ１７、およびレジスタ１２を付加した点、
Ａ／Ｄ変換器１３を除去した点が異なる。さらに、コン
トローラ６内のオブザーバ２０に関する一連の処理を別
タイプのオブザーバ３０で構成した点が異なる。他の構
成は、図１の実施例とは同一である。本実施例ではパル
ス周期検出器が新たに構成され、パルス周期検出器は、
パルス発生器３とカウンタ１６および発信器１９で構成
される。カウンタ１６はパルス発生器３から発生したＸ
_Pのパルス周期を、発信器１９のクロック信号１９０を
用いてカウントし計測する。この時Ｘ_Pはカウンタ１６
のセット、リセットを行うために使用される。パルス周
期検出器の出力〔カウンタ１６の出力〕はレジスタ１７
へ送られ、レジスタ１０、およびレジスタ１２と同じク
ロック信号１９０の発生に同期してストアされる。ここ
で、レジスタ１０には、現在位置から目標位置までの位
置偏差（Ｘ_R−Ｘ_S）がストアされており、レジスタ１２
にはＸ_Pがストアされている。各レジスタ１０、１２、
および１７は同一の発信器１９からのクロック信号１９
０を使用することで、（Ｘ_R−Ｘ_S）、Ｘ_PおよびＸ_Pの
パルス周期は同一の時間タイミングでストアされる。

【００２４】コントローラ６では、毎サンプル周期ごと
に１回、オブザーバ３０に関する処理と操作信号を決定
する処理を行う。最初に、Ｉ／Ｏポート２００を介して
Ｘ_P、（Ｘ_R−Ｘ_S）、およびＸ_P のパルス周期を読み取
る。操作信号を決定する一連の処理は、図１の実施例と
同一であるが、負荷１を目標位置へ位置づけるフォロー
イング処理では（Ｘ_R−Ｘ_O）に代って検出値である（Ｘ
_R−Ｘ_S）を使用する。

【００２５】次に、オブザーバ３０でＶ_Oを決定する一
連の処理について説明する。最初に、オブザーバへの入
力を調整する２０５の処理を行う。ここでは、操作信号
ｕから２２１の処理で決定された調整値が減算される。
定数Ｋ₃ は予めメモリ内に記憶されている。続く２０６
の処理では、加速度を推定する処理が実行される。定数
Ｃ₁ は操作信号を加速度に変換する係数であり値は予め
メモリ内に記憶されている。続く２０７の処理は、加速
度を調整する処理であり、調整値は２０８の処理で決定
される。定数Ｋ₁ は予めメモリ内に記憶されている。続
く２０９の処理は、速度を演算する処理であり積分演算
が行われる。積分演算の初期値は、目標位置Ｘ_Rが設定
される度にゼロにリセットされる。続くサンプルホール
ドの処理２１４は、オブザーバ３０で推定したＶ_Oをサ
ンプルホールドし、速度のホールド値Ｖ_Jを抽出する処
理である。ただし、この処理は、Ｉ／Ｏポート２００を
介して読み取ったＸ_PがＯＦＦからＯＮに変化した場合
のみ実行される。速度のホールド値Ｖ_Jの初期値は、最
初ゼロが設定される。続く２１７の処理は、サンプルホ
ールドの処理２１４で抽出したＶ_Jを他のレジスタ〔図
示せず〕へシフトしホールド値Ｖ_Kとしてホールドする
処理である。速度のホールド値Ｖ_Kの初期値は、最初ゼ
ロが設定される。２１４の処理と同様に、Ｘ_PがＯＦＦ
からＯＮに変化した場合のみ実行される。この結果得ら
れるＶ_Kは、Ｖ_Jに比べて、１パルス前のＸ_Pによる抽
出値となる。続く２１８の処理は、Ｖ_JとＶ_Kの平均値
を演算しＶ_Hを決定する処理である。続く２２４の処理
は、Ｉ／Ｏポート２００を介して読み取ったＸ_Pのパル
ス周期を速度の検出値Ｖ_Sに変換する処理である。速度
の検出値Ｖ_Sは、式（１）により演算される。

【００２６】

【数１】

【００２７】ここに、Ｎ：パルス発生器３の１回転に
発生するパルス数Ｔ_d：パルス周期ｒ：負荷１の半径定数Ｃ₂ は予めメモリ内に記憶されている。図８は、速
度信号に関するタイミングチャートである。（ａ）はパ
ルス発生器３のパルス信号Ｘ_P、（ｂ）は速度の検出値
Ｖ_Sと検出できない実際の速度Ｖ、（ｃ）はオブザーバ
３０の速度推定値Ｖ_Oとそのホールド値Ｖ_J，Ｖ_K，Ｖ_H
を示す。図８の（ｂ）でＶ_SはＸ_Pの発生時刻における
実際の瞬時の速度Ｖを表すものでなく、１パルス前のＸ
_Pから現在のＸ_Pの発生時刻に至るまでの平均速度を表
し、Ｘ_Pの発生時刻にＶ_Sの値が更新される。この結
果、Ｖ_Sは、実際の速度Ｖに比べて、絶対値誤差および
位相遅れを含む階段状の信号として検出される。図８の
（ｃ）ではＶ_J はＸ_Pの発生時刻に同期して得られるＶ
_Oの瞬時値であり、同様に、Ｖ_K は、１パルス前のＸ_P
の発生時刻に同期して得られるＶ_Oの瞬時値であり、Ｖ
_H は１パルス前のＸ_Pから現在のＸ_Pの発生時刻に至る
までのＶ_Oの平均速度に相当する。

【００２８】続く２１９の処理は、実際の装置の検出値
Ｖ_Sとオブザーバの推定値のホールド値Ｖ_Hとを比較す
る処理である。図８において、検出値Ｖ_Sとオブザーバ
推定値Ｖ_O を比較すると、比較する時間タイミングによ
り、鋸波状のノイズが発生するが、Ｖ_SとＶ_H を比較す
る場合には両信号は正しく同期された状態にあり常に上
記のノイズは発生しない。続く２０８の処理は、２１９
の処理の出力にもとづいて、オブザーバの加速度を実際
の装置へ合わせるための調整値を決定する処理である。
続く２２１の処理は、実際の装置に作用する外力の影響
を補正する調整値を決定する処理であり積分演算が行わ
れる。本実施例では、２１９の処理の出力を用いて毎サ
ンプル周期の度に、上記調整値を決定する構成を示した
が、調整値をホールドし数サンプル周期に１回調整値を
決定する構成としてもよい。また、本実施例では、操作
信号を決める一連の処理において負荷１を目標位置へ位
置付ける処理で（Ｘ_R−Ｘ_S）を使用する構成を示した
が、２０９の処理で得られるＶ_Oを用いて積分演算の処
理を行い位置Ｘ_Oを推定し、さらに位置偏差（Ｘ_R−Ｘ_O
）を演算する処理を付加して、（Ｘ_R−Ｘ_S）の代りに
（Ｘ_R−Ｘ_O）を使用する構成としても良い。

【００２９】図９は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク構成図である。図７の実施例とは、コントローラ６内
の操作信号を決める一連の処理において、オブザーバの
推定値Ｖ_Oと検出値Ｖ_Sとを併用または切換える処理を
付加した点が異なる。他の構成は図７の実施例と同一で
ある。切換え処理２２０は、速度の検出値Ｖ_Sとオブザ
ーバの推定値Ｖ_O をサーボ装置の動作状態を示す信号、
例えばＶ_Sあるいは起動後の経過時間Ｔにもとづいて切
換える処理である。図１０は速度の切換タイミングの一
例を示す図である。サーボ装置の起動後の経過時間Ｔが
所定値に満たない場合はＶ_Oを選択し、所定値を超す場
合Ｖ_Sを選択する。また、検出値Ｖ_SにもとづいてＶ_S
が所定値に満たない場合はＶ_Oを選択し、所定値を超す
場合はＶ_Sを選択する構成としても良い。

【００３０】次に、（２）式のように時間の荷重平均を
用いて速度を切換えると、切換えに伴うサーボ装置の誤
動作を防止することができる。

【００３１】

【数２】

【００３２】ここに、ｔ：Ｔ後の経過時間で０〜ｔ_n ｔ_n ：切換え時間Ｖ_O：推定速度Ｖ_S：検出速度本実施例では、オブザーバの推定値Ｖ_Oを使用する時間
を限定し、Ｖ_Oよりも信頼性の高いＶ_Sを使用する時間
が増すのでサーボ装置の信頼性が向上する。

【００３３】図９において、負荷を磁気テープ装置とし
た場合の実施例を図１１に示す。負荷１は、２つのリー
ル１２３，１２４に巻かれた磁気テープ１２０上にデー
タを記録し、再生する磁気ヘッド１２１とから構成され
る。磁気ヘッド１２１は、固定ヘッド方式であっても良
いし、回転ヘッド方式であっても良い。モータ２は２つ
のリール１２３，１２４を駆動してリール上にスタック
された磁気テープ１２０を、上記磁気ヘッド１２１上を
走行させデータの記録再生を行う。パルス発生器３はエ
ンコーダであり、磁気テープの移動に伴いリール１２４
あるいはモータ２が所定の角度回転する度にパルス信号
Ｘ_Pを発生する。磁気テープ装置は２つのモータ２から
構成されており、これらを駆動する操作信号は、コント
ローラ６内で２０４の処理で得られた出力を上記２つの
モータ２へ配分する処理２２３が追加される。２２３の
処理で得られた２つのモータ操作信号は、Ｉ／Ｏポート
２００を通して２つのＤ／Ａ変換器５へ出力される。２
つのＤ／Ａ変換器５の出力は、それぞれ電力増幅器４で
増幅され対応する２つのモータ２へそれぞれ出力され
る。

【００３４】本実施例では、オブザーバから時間遅れが
少なく、しかも信号の絶対精度も高い推定速度が得られ
るため、この推定値をサーボ系に使用することにより、
磁気テープを高速かつ高精度に速度制御することができ
る。

【００３５】次に図１１に示した装置の動作を図１８，
図１９を用いて説明する。図１８はコントローラ６の１
サンプル時間内における動作を示す動作フロー図であ
る。

【００３６】まず、図１８におけるステップＦ１０の処
理がされる。これは、磁気テープ装置における各モータ
への操作信号ｕ₁，ｕ₂を決めるのに必要な定数を予め記
憶されたメモリから呼出してロードする処理である。

【００３７】続いて、ステップＦ１５に進みテープ速度
を検出する。速度検出時の演算アルゴリズムは式（１）
で示される。ここで、パルス周期Ｔ_dは、パルス発生器
３１とカウンタ１６および発振器１９で構成されるパル
ス周期検出器で検出される。

【００３８】続いて、ステップＦ２０はオブザーバ３０
にて、速度の推定値Ｖ_O を演算し記憶するステップであ
り、図１９の動作フロー図を用いて後に詳細に説明す
る。

【００３９】続いて、ステップＦ２５に進み、テープを
目標値Ｖ_Rに従って安定に移送するのに必要な各モータ
３２，４２に対する操作信号ｕ₁，ｕ₂を演算して記憶す
る。この操作信号ｕ₁，ｕ₂は下式（３）に基づいて演算
される。

【００４０】

【数３】

【００４１】ここに、Ｇ₁，Ｇ₂：機構部ゲイン定数Ｋ₁ ：速度ゲインＶ_R：速度目標値ｆ_r：張力目標値ｒ₁，ｒ₂：リール半径Ｋ_T1，Ｋ_T2：モータトルク定数Ｖ_O：オブザーバ３０による速度推定値続いて、ステップＦ３０に進みコントローラ６は上記操
作信号ｕ₁，ｕ₂をモータ３２，４２を駆動するために、
出力ポート２００へ出力する。

【００４２】次に、オブザーバ３０における速度推定値
Ｖ_Oを演算する動作を図１９を用いて説明する。

【００４３】まず、図１９におけるＦ５０の処理がされ
る。コントローラ６は、磁気テープ装置におけるテープ
の移送に伴って発生するパルス発生器３１のＸ_Pの発生
を１サンプル時間につき１回監視を行う。

【００４４】Ｘ_Pが発生すると、この時に限りステップ
Ｆ５５とＦ６０の処理を余分に行い、以下ステップＦ６
５，Ｆ７０の処理を行う。

【００４５】Ｘ_Pが発生しない場合は、ステップＦ５
５，Ｆ６０の処理は除去される。ここで、コントローラ
６における１サンプル時間はＸ_Pの発生周期Ｔ_dに比べ
て、２〜３ケタ短い時間であるため、ステップＦ５０の
処理は、図１に示す実施例におけるＸ_Pによる割込み演
算とほぼ等価な効果をもたらす。

【００４６】すなわち、Ｘ_Pの発生に同期してステップ
Ｆ５５とＦ６０の処理が行われる。

【００４７】続くステップＦ５５の処理は、図１８で説
明したステップＦ１５の処理と内容的には同一である
が、処理の時間タイミングを明確にするために、再度図
１９ではステップＦ５５と表したものである。

【００４８】続いて、ステップＦ６０では、オブザーバ
３０で求めた速度推定値Ｖ_Oを、実際の装置の速度検出
値Ｖ_Sと比較するために、本発明の特徴である同期サン
プリングとホールドの処理を行うステップである。

【００４９】まず、先のＸ_P発生に同期して、サンプリ
ングされ且つレジスタＪ(図示せず)にホールドされてい
るところのオブザーバの推定速度をＶ_Jと呼ぶ、ホール
ド値Ｖ_Jを次のＸ_Pの発生に同期して、別のレジスタＫ
（図示せず）へシフトしホールド値Ｖ_Kとする処理がな
される。次に、レジスタＪへオブザーバ３０の推定速度
Ｖ_OをサンプリングしホールドしてＶ_J値とする処理が
行われる（図７における２１４，２１７の処理に対応す
る）。

【００５０】続いて、ステップＦ６５では、ホールド値
Ｖ_JとＶ_Kを平均しＶ_Hを求め（図７における２１８の
処理に対応する）、速度検出値Ｖ_Sと比較し、オブザー
バ３０における推定誤差ｅ_V ｅ_V ＝Ｖ_H−Ｖ_S を求める演算が行われる（図７における２１９の処理に
対応する）。

【００５１】続くステップＦ７０は、推定誤差ｅ_V を用
いて、オブザーバ３０の調整を行う処理である（図７に
おける２０５，２０７，２０８および２２１の処理に対
応する）。

【００５２】図３において、負荷を磁気ディスク装置と
した場合の実施例を図１２に示す。負荷１は複数枚の磁
気ディスクをスタックしたディスクスタック１０１と、
ディスクスタック１０１上の各ディスクに同心円状に構
成したトラック信号を検出する磁気ヘッド１０２と、磁
気ヘッド１０２を支持するキャリッジ１０３とから構成
される。本実施例のモータ２は、直線運動を行うボイス
コイル式のモータであり、キャリッジ１０３を駆動し、
磁気ヘッド１０２をディスクスタック１０１上の複数の
トラック信号上へ位置付ける。この時、磁気ヘッド１０
２の移動に伴い、同心円状に配置されたトラック信号上
を通過し、パルス発生器３からトラック信号を示すパル
ス信号Ｘ_Pが発生する。

【００５３】本実施例では、オブザーバから時間遅れが
少なく、しかも信号の絶対精度も高い推定値が得られる
ため、この推定値をサーボ系に使用することにより、磁
気ヘッドの位置決め制御を高速かつ高精度化することが
できる。

【００５４】次に図１２に示した装置の動作と図２０，
図２１を用いて説明する。図２０はコントローラ６の１
サンプル時間内における動作を示す動作フロー図であ
る。

【００５５】まず図２０におけるステップＦ１００の処
理がされる。これは、磁気ディスク装置におけるモータ
への操作信号ｕを決めるのに必要な定数を予め記憶され
たメモリから呼出してロードする処理である。

【００５６】続いて、ステップＦ１０５に進みヘッドの
移動に伴う位置偏差（Ｘ_R−Ｘ_S）を検出し、（Ｘ_R−
Ｘ_S）にもとづいて速度指令値Ｖ_Rを読み出す処理であ
る。位置検出器はパルス発生器３とカウンタ９で構成さ
れるカウンタ９はパルス信号Ｘ_Pをカウントし現在位置
Ｘ_S から目標位置Ｘ_R までの位置偏差（Ｘ_R−Ｘ_S）を検
出する。その出力はレジスタ１０にストアされＩ／Ｏポ
ート２００を介してコントローラ６に読み取られる。

【００５７】一方、Ｖ_R は予め（Ｘ_R−Ｘ_S）の関数とし
て記憶されており（Ｘ_R−Ｘ_S）を用いて読み出される。

【００５８】続いてステップＦ１１０はオブザーバ２０
にて、速度の推定値Ｖ_Oを演算し記憶するステップであ
り、図１における処理２０６〜処理２１５において詳細
に説明した。

【００５９】続いて、ステップＦ１１５に進みヘッドを
目標速度Ｖ_R に従って、移送するのに必要な操作信号ｕ
を演算し記憶する。この操作信号ｕは下式（４）にもと
づいて演算される。

【００６０】

【数４】

【００６１】ここに、Ｇ₃ ：磁気ディスク機構部ゲイン
定数Ｋ₁ ：速度ゲインＶ_R：速度目標値Ｖ_O：オブザーバ２０による推定速度続いて、ステップＦ１２０に進みコントローラ６は操作
信号ｕをモータ２を駆動するため、出力ポート２００へ
出力する。

【００６２】次にオブザーバ２０における速度推定値Ｖ
_Oを演算する動作を図２１を用いて説明する。

【００６３】まず、図２１におけるＦ１２５の処理がさ
れる。

【００６４】コントローラ６は、磁気ディスク装置のヘ
ッドの移動に伴って発生するパルス発生器３のＸ_Pの発
生を１サンプル時間につき１回監視する。

【００６５】Ｘ_Pが発生すると、この時に限りステップ
Ｆ１３０とＦ１３５の処理を行い、続いて、Ｆ１１０，
Ｆ１４０，Ｆ１４５の処理を行う。Ｘ_Pが発生しない場
合は、ステップＦ１３０とＦ１３５の処理は除去され
る。

【００６６】続くステップＦ１３０の処理は、ヘッドの
移動に伴う位置偏差（Ｘ_P−Ｘ_S）を検出する処理であ
り、図２０で説明したステップＦ１０５の処理と内容的
には一部同一であるが、処理の時間タイミングを明確に
するため、再度図２１ではステップＦ１３０と表わした
ものである。

【００６７】続いて、ステップＦ１３５ではオブザーバ
２０で求めた推定値（Ｘ_R−Ｘ_O）を実際の検出値（Ｘ_R
−Ｘ_S）と比較するために、本発明の特徴である同期サ
ンプリングとホールドの処理を行うステップであり、Ｘ
_Pの発生に同期してホールド値（Ｘ_R−Ｘ_H）を求める処
理である。

【００６８】続くステップＦ１１０の処理はオブザーバ
２０にて推定値Ｖ_O，Ｘ_R−Ｘ_Oを演算し記憶するステッ
プであり本処理は図１における処理２０６〜処理２１５
に対応する。

【００６９】続いて、ステップＦ１４０では、推定値
（Ｘ_R−Ｘ_H）と検出値（Ｘ_R−Ｘ_S）を比較し、推定誤差
ｅ_X ｅ_X＝Ｘ_H−Ｘ_S を求める演算が行われる。本処理は図１における２１５
の処理に対応する。

【００７０】続くステップＦ１４５は、推定誤差ｅ_X を
用いて、オブザーバ２０の調整を行う処理である。

【００７１】本処理は図１における２０７，２０８，２
１０，２１１の処理に対応する。

【００７２】図３において、負荷を光ディスク装置とし
た場合の実施例を図１３に示す。負荷１は複数枚の光デ
ィスクをスタックしたディスクスタック１０１と、ディ
スクスタック１０１の各ディスクに同心円あるいは螺旋
状に構成した高密度のピット列からなるトラックを検出
する光学ヘッド１０４とから構成される。本実施例のモ
ータ２は直線運動を行うボイスコイル式のモータであ
り、光学ヘッド１０４を駆動してディスクスタック１０
１上の複数のトラック上へ位置付ける。この時、光学ヘ
ッド１０４の移動に伴い、同心円あるいは螺旋状に配置
されたトラック上を通過し、パルス発生器３からトラッ
クを示すパルス信号Ｘ_Pが発生する。一方、光学ヘッド
１０４は光源１１６，コリメートレンズ１１７，偏光ビ
ームスプリッタ１１８，１／４波長板１１９，光路変更
ミラー１１０，対物レンズ１１１，ディスクスタック１
０１上に形成された光スポット１１５より反射された戻
り光を検出する２分割の光検出器１１３とから構成され
る。

【００７３】尚、光ディスク装置を磁気ディスク装置と
比較すると情報を蓄えているディスクに対する信号の入
出力を行うヘッドの構造が異なり、更にヘッドを搭載す
るキャリッジの重量及びキャリッジを移動させるモータ
のモータ定数等の機構定数が異なるが、キャリッジを移
動させてディスクの任意位置に位置決めさせる動作は同
じである。

【００７４】従って、光ディスク装置の位置決め動作フ
ローは、図２０，図２１で説明した磁気ディスク装置の
ものと同様のため、説明は省略する。

【００７５】本実施例では、オブザーバから時間遅れが
少なく、しかも信号の絶対精度も高い推定速度及び推定
位置が得られるため、この推定量をサーボ系に使用する
ことにより光学ヘッドの位置決め制御を高速かつ高精度
化することができる。

【００７６】図３において、負荷を部品搬送装置とした
場合の実施例を図１４に示す。負荷１は搬送レール１３
１，同レール上を水平方向に移動するキャリッジ１３
０，部品ハンド１３２とから構成される。モータ２は減
速ギア（図示せず）を介してキャリッジ１３０を水平方
向に駆動する。パルス発生器３は部品棚の中心位置をキ
ャリッジ１３０が通過するとパルス信号Ｘ_Pを発生す
る。

【００７７】本実施例では、オブザーバ２０から時間遅
れが少なく、しかも信号の絶対精度も高い推定値が得ら
れるため、この推定値をサーボ系に使用することによ
り、搬送ロボットの位置決め制御を高速かつ高精度化す
ることができる。

【００７８】図１５は、本発明の他の実施例を示すブロ
ック構成図である。図１の実施例とは、位置検出器の機
能をコントローラ６内のソフトウエア処理で実現する点
で異なる。コントローラ６内の処理２３０は、図１の実
施例におけるカウンタ９の機能を実現する。すなわち、
Ｉ／Ｏポート２００を介して入力されたパルス信号Ｘ_P
の累積値が演算される。この位置検出の処理は、現在位
置Ｘ_S から目標位置Ｘ_Rまでの位置偏差（Ｘ_R−Ｘ_S）を
検出するものであり、目標位置Ｘ_Rは処理２３０の初期
値としてプリセットされる。処理２３０の結果は、図１
の実施例と同様に次の２０１，２０４、及び２３１の処
理で使用される。ここで、２３１の処理は図１の実施例
における処理２１４，２１５を複合して行う処理であ
る。

【００７９】処理２３１は、パルス信号Ｘ_Pの発生に同
期して１パルスに１回だけ処理される。すなわち、処理
２３０において、現在位置における位置偏差（Ｘ_R−
Ｘ_S）が確定すると、この時間タイミングにおいて、処
理２３１では、オブザーバ２０の推定値の誤差が計算さ
れ、かつホールドされる。

【００８０】オブザーバ２０の推定値の誤差の計算は、
上記位置偏差（Ｘ_R−Ｘ_S）から、処理２１３の出力結果
（Ｘ_R−Ｘ_O）を差し引くことにより、上記（Ｘ_O−Ｘ_S）
として計算される。

【００８１】処理２３１の結果は、オブザーバ２０の推
定値の誤差を減ずるため調整を行う一連の処理２０７，
２０８，２１０、及び２１１において使用される。

【００８２】本発明の基本構成は制御対象物の状態量を
検出する状態量検出器であって、この制御対象物に付設
されて制御対象物の変位を電気信号に変換するパルス発
生器と、パルス発生器の出力を検出値として外部に出力
するための検出回路と、制御対象物に対応する信号伝達
特性を有する電子回路にて構成されたモデルと、パルス
発生器の検出時点におけるモデルの出力たる状態量推定
値を抽出する同期サンプラーと、を備えてなることを特
徴とする。

【００８３】ここで状態量とは、目的とする制御対象物
の位置や速度等の状態の量をいい、本発明はこれをより
正確に把握することを目的としている。

【００８４】同期の目的は、モデルの前記制御対象物と
の制御パラメータとのずれ及び／または初期値誤差があ
るときに、上記モデルを再調整すべく、パルス発生器の
検出時点における前記モデルの出力たる状態量推定量を
同期サンプラーにて抽出することにある。本発明者はこ
のモデルと同期サンプラーとを備えた回路をシンクロナ
イズドオブザーバ（同期観測器）と呼ぶ。

【００８５】以下図面を参照しながら、本発明の特徴で
ある同期観測器２０を用いた位置制御装置の一例につい
て説明する。図１６において、３０１は制御器、３０２
は制御対象物、３０３はパルス発生器である。パルス発
生器３０３のパルス信号は位置検出回路３０４に入力さ
れ、ここで位置検出値が検出される。一方、同期観測器
は、制御対象物のモデル３０６，同期サンプラー３０
７，ホールド回路３０８、加算器３１０、および増幅器
３１１とから構成される。ここで、制御対象物のモデル
３０６は制御対象物３０２と同じ信号伝達特性を持つよ
うに電子回路で構成される。制御対象物のモデル３０６
において、制御対象物３０２への入力と同じ入力信号を
入力することにより、制御対象物の速度推定値、および
位置推定値が演算される。制御対象物のモデル３０６で
演算した位置推定値は、同期サンプラー３０７に入力さ
れ、パルス発生器３０３のパルス信号に同期してその値
がサンプリング（抽出）される。そのサンプリング値
は、次のパルス発生器３０３のパルス信号が発生するま
での間、ホールド回路３０８にて一時ホールドされる。
加算器３１０で位置検出回路３０４の位置検出値とホー
ルド回路３０８の出力との偏差（推定誤差）が演算さ
れ、その偏差は、増幅器３１１を介して制御対象物のモ
デル３０６にフィードバックされる。この結果、同期観
測器の位置推定値は、しだいに制御対象物の位置検出値
へと漸近する。漸近の後に、同期観測器（正確には制御
対象のモデル３０６）から位相遅れのない速度推定値を
取り出し、制御器３０１へのフィードバック信号として
用いることにより、位置制御装置の安定性を向上させる
ことができる。

【００８６】以上のように構成された位置制御装置につ
いて、以下その動作を説明する。位置検出回路３０４で
は、パルス発生器３０３のパルス信号を計数し、その累
積値を位置検出値とする結果、位置検出値はパルス発生
器３０３のパルス信号が発生する度に値が更新されるよ
うな量子化された階段状の信号となる。同期観測器にお
いて推定された位置推定値は、同期サンプラー３０７
と、ホールド回路３０８にて、実際に、位置検出回路３
０４で検出されるような量子化された位置検出値に変換
される。すなわち、パルス発生器３０３のパルス信号に
時間的に同期して量子化されるため、加算器３１０で検
出される偏差には、量子化ノイズが除去され本来の推定
誤差が検出できる。この結果、同期観測器の位置推定精
度が向上する。また位置が正確に推定される結果、当然
のことながら速度も正確に推定される。ここで、同期観
測器において、増幅器３１１のゲインは、同期観測器の
位置推定値を制御対象物の位置検出値へと漸近する早さ
をきめる値である。

【００８７】本例の代案を図１７に示す。図１６との違
いは位置検出器３０４に速度検出回路を併設した点にあ
る。またホールド回路３０９は２ステップホールド回路
としてあり、３１２は増幅器を示している。ホールド回
路が２ステップである理由は、速度検出器を用いるから
である。

【００８８】加えて、一つのＬＳＩ３１３内にこれらの
回路を形成し、制御対象物３０２に付設することも有効
である。

【００８９】尚、本願中でいうサンプラーホールドと
は、ホールド回路３０８と同期サンプラー３０７とから
構成されたものである。また、制御対象物３０２とパル
ス発生器３０３とは通常機械的に結合されていることに
なる。

【００９０】本実施例では、位置検出器の機能をソフト
ウエア処理で実現したことにより、ハードウエアで構成
した場合に生ずるカウンタのオーバーフローを解消する
ことができる。この結果、移動距離の大きなサーボ装置
への適用が可能となる。

【００９１】上記各実施例には本発明を適用した代表的
装置について説明したが、本発明の適用はこれらに限ら
れたものではなく、エンコーダを用いた装置に多く用い
ることができる。例えば事務機分野においてはタイプラ
イタに対する活字式タイプライタのディジー制御及びキ
ャリッジモータの送りタイミング制御，プリンタに対す
る活字式プリンタのディジ制御及びキャリッジモータ制
御，複写機に対する縮小，拡大用光学系モータ制御及び
ファクシミリに対する光学モータの定速回転制御等へ適
用できる。またコンピュータ周辺機器の分野においては
前記実施例で説明した磁気ディスク装置への適用の他Ｘ
Ｙプロッタに対するペンの座標検出及びマウスに対する
トラックボールの移動量や移動方向の検出等への適用，
工作機械分野においてはＮＣ装置に対するテーブル移動
量の検出及びリニアスケールに対する移動量の検出等へ
適用できる。

【００９２】また、計測機器分野ではモニタＴＶカメラ
に対する追跡用ターンテーブルの角度制御及び電子秤に
対する秤のバネの変位検出，家電分野においてはＶＴＲ
に対するキャプスタンモータの定速回転制御，ミシンに
対する模様編み用モータの位置制御及びレコードプレー
ヤに対するＤＤ（Direct Drive）プレーヤのターンテー
ブルの回転制御等へ適用できる。

【００９３】さらに、工業用ロボットに対するアーム及
び関節部の位置，角度制御への適用もできる。

【００９４】

【発明の効果】本発明では、離散的な位置に関する信号
を使用するサーボ装置において、上記位置情報の離散性
に起因して、速度検出の過程で生じる時間遅れ〔速度信
号に位置遅れを生じる〕による弊害を除去できるため、
目標位置へ短時間に位置付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図２】位置信号に関するタイミングチャート図であ
る。

【図３】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図４】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図５】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図６】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図７】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図８】速度信号に関するタイミングチャート図であ
る。

【図９】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図１０】速度の切換タイミングを示す図である。

【図１１】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図１２】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図１３】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図１４】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図１５】本発明の一実施例のブロック構成図である。

【図１６】本発明の位置制御装置のブロック構成図であ
る。

【図１７】本発明の位置制御装置のブロック構成図であ
る。

【図１８】磁気テープ装置の速度制御の動作フロー図で
ある。

【図１９】速度の推定値を演算するフロー図である。

【図２０】磁気ディスク装置の位置制御の動作フロー図
である。

【図２１】速度の推定値を演算するフロー図である。

【符号の説明】

１…負荷、２…モータ、３…パルス発生器、４…電力増
幅器、５…Ｄ／Ａ変換器、６，１５…コントローラ、
９，１６…カウンタ、１０，１２，１７…レジスタ、１
３…Ａ／Ｄ変換器、１９…発信器、２０，３０…オブザ
ーバ、１０１…ディスクスタック、１０２，１２１…磁
気ヘッド、１０３…キャリッジ、１０４…光学ヘッド、
１２０…磁気テープ、１２３，１２４…リール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０３Ａ 9179−3Ｈ３０５Ｖ 9179−3ＨＳ 9179−3ＨＢ 9179−3Ｈ３０６Ｓ 9179−3ＨＧ１１Ｂ 15/46 Ｅ 8110−5Ｄ 21/08 Ｈ 8425−5Ｄ (72)発明者土岐謙治神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所小田原工場内 (72)発明者田中秀樹愛知県豊橋市中原町字平山18 日東電工株式会社生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標位置とオブザーバで推定された位置推
定値との差を減ずるようにモータを制御すると共に、離
散的に得られる位置検出値と該位置推定値との差に応じ
て該オブザーバを調整する負荷の制御方法において、該位置推定値は、位置検出時点に同期した値を用いるこ
とを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項２】オブザーバにより推定した位置推定値を用
いて負荷の位置制御を行うサーボ制御方法において、該オブザーバの位置推定値をパルス信号による位置検出
のタイミングでホールドし、該ホールドした位置推定値
と該ホールド時の位置検出値との差に基づき該オブザー
バの調整を行うことを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項３】離散的な位置信号の検出手段と、サーボ装
置の伝達特性をもつように実現されたコントローラを備
え、前記コントローラがサーボ装置のオブザーバとなる
ように構成し、前記検出手段の出力で前記オブザーバに
外部同期をかけ、前記オブザーバの調整を行い、前記オ
ブザーバから連続位置信号を取り出して、前記離散的位
置信号の補間を行うことを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項４】位置信号検出手段と、速度の検出手段と、
サーボ装置の伝達特性をもつように構成されたコントロ
ーラを備え、前記コントローラがサーボ装置のオブザー
バとなるように構成し、前記位置信号検出手段の位置信
号発生時間に同期して、前記オブザーバの速度信号を抽
出し、前記速度の検出手段から得られた速度の差を減ず
るように、前記オブザーバの調整を行い、前記オブザー
バから連続位置信号を取り出して、サーボ装置の制御を
行うことを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項５】位置信号検出手段と、目標値からの位置偏
差の検出手段と、サーボ装置の伝達特性をもつように構
成されたコントローラを備え、前記コントローラがサー
ボ装置のオブザーバ機能を有し、前記位置信号検出手段
の位置信号の発生時間に同期して、前記オブザーバの目
標値からの位置偏差を抽出し、前記位置偏差の検出手段
から得られた位置偏差と比較しその差を減ずるように、
前記オブザーバの調整を行い、前記オブザーバから連続
位置信号を取り出して、不連続位置信号の補間を行うこ
とを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項６】ディスク上に離散的に記録されたトラック
信号の検出手段と、目標トラックからのトラック偏差の
検出手段と、磁気ディスク装置の伝達特性をもつように
構成されたコントローラを備え、前記コントローラが磁
気ディスク装置のオブザーバとなるように構成し、前記
トラック信号検出手段のトラック信号の発生時間に同期
して、前記オブザーバの目標トラックからのトラック偏
差を抽出し、前記トラック偏差の検出手段から得られた
トラック偏差と比較しその差を減ずるように、前記オブ
ザーバの調整を行い、前記オブザーバから連続位置信号
および速度信号を取り出して、トラック信号の補間を行
うことを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項７】光ディスク上に離散的に記録されたトラッ
ク信号の検出手段と、目標トラックからのトラック偏差
の検出手段と、光ディスク装置の伝達特性をもつように
構成されたコントローラを備え、前記コントローラが光
ディスク装置のオブザーバとなるように構成し、前記ト
ラック信号検出手段のトラック信号の発生時間に同期し
て、前記オブザーバの目標トラックからのトラック偏差
を抽出し、前記トラック偏差の検出手段から得られたト
ラック偏差と比較しその差を減ずるように、前記オブザ
ーバの調整を行い、前記オブザーバから連続位置信号お
よび速度信号を取り出して、トラック信号の補間を行う
ことを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項８】所定量のテープの移動量ごとに発生する離
散的な位置信号の検出手段と、速度の検出手段と、磁気
テープ装置の伝達特性をもつように構成されたコントロ
ーラを備え、前記コントローラが磁気テープ装置のオブ
ザーバとなるように構成し、前記位置信号の検出手段の
位置信号の発生時間に同期して、前記オブザーバの速度
を検出し、前記速度の検出手段から得られた速度と比較
しその差を減ずるように、前記オブザーバの調整を行
い、前記オブザーバから連続速度信号を取り出すことを
特徴とするサーボ制御方法。
【請求項９】離散的に記録された位置信号の検出手段
と、目標値からの位置偏差の検出手段と、部品搬送ロボ
ットの伝達特性をもつように構成されたコントローラを
備え、前記コントローラが部品搬送ロボットのオブザー
バとなるように構成し、前記位置信号の検出手段の位置
信号の発生時間に同期して、前記オブザーバの目標値か
らの位置偏差を抽出し、前記位置偏差の検出手段から得
られた目標値からの位置偏差と比較しその差を減ずるよ
うに、前記オブザーバの調整を行い、前記オブザーバか
ら連続位置および速度信号を取り出すことを特徴とする
サーボ制御方法。
【請求項１０】離散的に記録された位置信号の検出手段
と、速度の検出手段と、サーボ装置の伝達特性をもつよ
うに構成されたコントローラを備え、前記コントローラ
がサーボ装置のオブザーバとなるように構成し、前記位
置信号の検出手段の位置信号発生時間に同期して、前記
オブザーバの調整を行い、前記オブザーバから連続速度
信号を取り出し、該連続速度信号と前記速度の検出手段
から得られる速度信号とを選択的に使用して、サーボ装
置の制御を行うことを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項１１】離散的に記録された位置信号の検出手段
と、速度の検出手段と、サーボ装置の伝達特性をもつよ
うに構成されたコントローラを備え、前記コントローラ
がサーボ装置のオブザーバとなるように構成し、前記位
置信号の検出手段の位置信号発生時間に同期して、前記
オブザーバの調整を行い、前記オブザーバから連続位置
および速度信号を取り出し、前記離散的位置信号の補間
を行うことを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項１２】制御対象物の状態量を検出する装置であ
って、この制御対象物に付設されて制御対象物の変位を
電気信号に変換するパルス発生器と、該パルス発生器の
出力を検出値として外部に出力するための検出回路と、
前記制御対象物に対応する信号伝達特性を有する電子回
路にて構成されたモデルと、前記パルス発生器の検出時
点における前記モデルの出力たる状態量推定値を抽出す
る同期サンプラーと、を備えてなることを特徴とする状
態量検出器。
【請求項１３】前記パルス発生器と、前記検出回路と、
前記モデルと、前記同期サンプラーとを一つのＬＳＩに
納めてなることを特徴とする請求項１２の状態量検出
器。