JPH06169587A - サーボ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来必要であったＤ／Ａコンバータや出力端
子を削減し、構成簡単なサーボ制御装置を得る。 【構成】 通常時モータ２のモータドライブアンプ１８
へ速度誤差を出力するサーボ信号処理ＩＣ５から、特殊
再生時やモード変化時等のモータ２の直接制御時には任
意の値を出力してモータドライブアンプ１８へ加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばＶＴＲのドラ
ムモータやキャプスタンモータの制御に使用して好適な
サーボ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のキャプスタンモータの速度
制御を行うサーボ制御装置の構成を示し、１はキャプス
タン、２はキャプスタン１を回転駆動するモータ、７は
キャプスタン１と共に回転し、その周面に磁化パターン
が書き込まれる円盤、３は周波数発生器であり、キャプ
スタン１の所定角度（例えば0.５°）毎の回転により例
えば2.１５８Hzの周波数信号ＦＧを発生する。

【０００３】８は磁気テープであり、その走行の位相を
制御するためにコントロール信号が記録されている。４
はコントロール信号を再生するパルス発生器であり、磁
気テープ８の走行時にある位相毎に例えば３０Hzのパル
ス信号ＣＴＬを発生する。周波数発生器３からの信号Ｆ
Ｇ、及びパルス発生器４からの信号ＣＴＬはサーボ信号
処理ＩＣ５に供給され、サーボ信号処理ＩＣ５はキャプ
スタンモータ２を速度制御する。

【０００４】サーボ信号処理ＩＣ５内においては、速度
検出器２８によりＦＧ信号の周期を測定することにより
速度を検出し、速度目標値と比較することにより速度誤
差を求める。この速度誤差はＰＷＭ変換器３０によりＰ
ＷＭ変換され、出力端子２２から出力される。又、磁気
テープ８上に記録されたＣＴＬ信号と基準位相との位相
差を位相差検出器２７により検出し、この位相差と目標
値との偏差即ち位相誤差はスイッチ６を介してＰＷＭ変
換器３２によりＰＷＭ変換され、出力端子２３から出力
される。スイッチ６は、モータ２の起動時などモータ２
の速度がほぼ目的の速度に達するまで位相誤差が制御に
影響を与えないように切換わる。この切換は、速度誤差
信号をリミッタ１７を介してスイッチ６に入力すること
により行われる。シリアルデコーダ９は、システム・コ
ントロール・マイコン１０からキャプスタン速度等の指
令を受け、速度目標値や位相目標値を変化させる。

【０００５】ＰＷＭ変換された速度誤差及び位相誤差は
ＰＷＭ波形を直流電圧に変換するためにフィルタ・加算
器１５を通した後比較器１９で基準電圧発生器３３から
の基準電圧と比較し、その誤差電圧をモータドライブア
ンプ（ＭＤＡ）１８に供給する。又、位相誤差出力回路
には、低減ゲインをアップさせるための位相遅れ補償フ
ィルタ１４が設けられている。モータドライブアンプ１
８は、比較器１９からの入力電圧に応じてモータ２を加
速又は減速させる。このような制御により、キャプスタ
ンモータ２を定速，定位相で回転させる。

【０００６】一方、マイコン１０はＶＴＲシステムを制
御するものであり、多数の機能を持つが、サーボ信号処
理ＩＣ５に対しては速度や動作の指令をシリアルデータ
としてシリアル発生器２０からシリアルデコーダ９に与
える。又、キャプスタンモータ２を停止させたり、任意
の駆動力で任意の時間回転させるために、Ｉ／Ｏ（入出
力部）２１の出力をＤ／Ａ変換器３１に接続し、Ｄ／Ａ
変換器３１の出力をスイッチ１２を介してモータドライ
ブアンプ１８に直接接続する。このように直接接続する
のは、応答を速くするためである。

【０００７】こうして、マイコン１０のＣＰＵ１１はメ
モリ１３を用いてモータドライブアンプ１８を直接制御
する。この制御は、キャプスタンモータ２の停止やスロ
ー回転などの特殊再生時やモード変化時等に使用する。
例えば、モータ２の停止時にはモータ２の回転速度が下
がり、サーボ信号処理ＩＣ５からは加速指令が出るが、
この場合マイコン１０の指令によりキャプスタンモータ
２を強制的に停止させる。

【０００８】一方、サーボ信号処理ＩＣ５の出力により
キャプスタンモータ２を定速定位相で回転させる場合に
は、スイッチ１２をＩ／Ｏ２１の出力により制御してオ
ープン状態とする。上記したモード変化時とは、通常再
生時から高速再生（スピードサーチ）へ移行するときな
どであり、このとき、磁気ヘッド（図示せず）と磁気テ
ープ８の相対速度ができるだけ変化しないように、マイ
コン１０がモータ２を直接制御する区間が生じる。又、
マイコン１０はＩ／Ｏ２１からの指令によりスイッチ１
６をオンオフしてローパスフィルタ２９の特性を制御
し、サーボ制御帯域を変化させており、この制御も起動
時やスロー再生時に用いられる。

【０００９】次に、図６のタイミングチャートを用いて
上記した従来装置の動作を説明する。図６はキャプスタ
ンモータ２のスロー時の出力波形の一例を示し、ＤＦＦ
はＶＴＲの回転ドラムに同期した信号、ＣＴＬはパルス
発生器４からのＣＴＬ信号、ＣＰ−Ｖはモータドライブ
アンプ１８に与える電圧波形、ＤＲ−Ｖは回転ドラムの
モータドライブアンプ（図示せず）に与える電圧波形で
ある。ＣＰ−Ｖにおいて、2.１Ｖ、4.１Ｖ、2.９Ｖ等と
電圧を表示している部分がマイコン１０により直接モー
タ２を制御する部分である。モータドライブアンプ１８
は、この入力電圧を受けて停止（ブレーキ）、加速、減
速等をモータ２に指令する。

【００１０】例えば、入力電圧が2.１Ｖ以下ではモータ
ドライブアンプ１８は停止指令を出し、2.５Ｖ以上では
加速指令を出す。ＣＰ−Ｖの破線部はサーボ信号処理Ｉ
Ｃ５により制御される部分であり、スイッチ１２がオー
プン（Ｈｉ−Ｚ）の状態である。この状態はＤＲ−Ｖに
ついても同様であり、このようにスロー再生時の一部分
では、高画質のスロー再生映像を得るために、ＤＦＦや
ＣＴＬのタイミングに同期してマイコン１０がモータ２
を直接制御する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーボ制御装置
は以上のように構成されており、キャプスタンモータ２
の起動、停止、スロー等の特殊再生時やモード変化時等
にはマイコン１０からＤ／Ａ変換器３１を介してモード
ドライブアンプ１８を直接制御する構成になっているの
で、マイコン１０に多数の出力ポートやＤ／Ａ変換器３
１が必要であった。

【００１２】又、サーボ信号処理ＩＣ５とマイコン１０
を一体化したＶＴＲのソフトウエアサーボＩＣでは、サ
ーボ用の出力以外にＤ／Ａ変換器を持つものがほとんど
なく、ソフトウエアサーボＩＣの外部に特別にＤ／Ａ変
換器を設けなければならず、これによってソフトウエア
サーボＩＣの端子が多く占有され、実質的にシステムの
構成が困難となり、部品点数も増加した。

【００１３】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、従来、サーボ信号処理ＩＣで
は行なえずマイコンの出力ポート及びＤ／Ａ変換器で行
なっていたモータの直接制御をサーボ信号処理ＩＣで行
うことにより、構成簡単なサーボ制御装置を得ることを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るサーボ制御装置は、通常時には回転機構の速度誤差を
出力するとともに、回転機構の直接制御時には任意の値
を出力する出力手段と、上記速度誤差又は任意の値を入
力され、これに応じて回転機構を駆動する駆動手段を設
けたものである。

【００１５】又、請求項２に係るサーボ制御装置は、請
求項１に加えて、上記出力手段と駆動手段の間に、回転
機構の直接制御時に上記任意の値が上記駆動手段に速や
かに伝達されるように制御帯域を変化させる制御帯域制
御手段を設けたものである。

【００１６】

【作用】請求項１においては、出力手段は通常時には速
度誤差を出力するとともに、停止時、特殊再生時、モー
ド変化時などの直接制御時には任意の値を出力し、この
出力に応じて回転機構は駆動される。従って、Ｄ／Ａコ
ンバータやＤ／Ａコンバータへのデータ送出用端子は不
要となる。

【００１７】請求項２においては、制御帯域制御手段は
回転機構の直接制御時に上記任意の値が駆動手段に速や
かに伝達されるように制御帯域が変化され、応答性が高
められる。

【００１８】

【実施例】

実施例１ 以下、この発明の実施例１について説明する。図１は実
施例１による構成図である。ここでは、従来と異なる構
成及び異なる動作を中心にして説明する。ＦＧ信号及び
ＣＴＬ信号を入力されたサーボ信号処理ＩＣ５内におい
ては、ＦＧ信号の周期を測定することによりモータ２の
速度を求め、速度目標値と比較することにより速度誤差
を求め、スイッチ２４を介してＰＷＭ変換し、出力端子
２２から出力する。又、磁気テープ８上に記録されたＣ
ＴＬ信号と基準位相との位相差を検出するとともに、位
相目標値との位相差を検出して位相誤差を求める。

【００１９】この位相誤差はスイッチ６を介してＰＷＭ
変換器３２によりＰＷＭ変換された後、出力端子２３か
ら出力される。スイッチ６はモータ２の起動時などにモ
ータ２の速度がほぼ目的の速度に達するまで位相誤差が
制御に影響を与えないようにオープン側に切換えられる
が、この切換は速度誤差を入力されたリミッタ１７の出
力とシリアルデコーダ９の出力によってオア回路３４を
介して行われる。

【００２０】一方、スイッチ２４は従来マイコン１０に
より行っていたキャプスタンモータ２の直接制御をサー
ボ信号処理ＩＣ５で行うためのものであり、速度誤差と
速度誤差に依存しない任意の値Ａ，Ｂとに切換わる。任
意値の数は任意である。スイッチ２４はマイコン１０か
らシリアルデコーダ９を介しての指令により切換わり、
停止やスロー再生時などの特殊再生時やモード変化時等
にキャプスタンモータ２を直接制御する場合に任意値
Ａ，Ｂへの切換が行われる。従って、マイコン１０では
キャプスタンモータ２を直接制御するためのＤ／Ａ変換
器３１やこれにデータを送出するための出力ポートが不
要となる。

【００２１】ここで、キャプスタンモータ２の直接制御
では応答性が問題になる。例えば、キャプスタンモータ
２の停止指令を出力してからモータドライブアンプ１８
に制御電圧が伝わるまでの時間遅れは少ない方がよい。
前述のように従来ではマイコン１０の出力を直接モータ
ドライブアンプ１８に接続していたので、瞬時に指令が
伝達されていた。しかし、実施例１ではＩ／Ｏ２１の出
力は出力ポート２５からスイッチ１６及びローパスフィ
ルタ２９を介してモータドライブアンプ１８に入力され
ており、サーボ帯域を制御するためのローパスフィルタ
２９は時間遅れ要素となる。

【００２２】そこで、これを回避するために実施例１で
は、このような場合スイッチ１６をオンすることにより
応答速度を速くする。スイッチ１６はローパスフィルタ
２９のコンデンサ２６の両端に接続すると最も効果があ
るが、実施例１では従来同様のスロー時の制御帯域変化
スイッチと兼用とする構成とした。又、同様に、時間遅
れを考慮した場合、サーボ信号処理ＩＣ５内のＰＷＭ変
換器３０，３２もＤ／Ａ変換器にする方が好ましい。実
際、最近のサーボ信号処理ＩＣ５はＤ／Ａ変換器を内蔵
したものが多くなっている。又、上述のように直接制御
時にはスイッチ６をオープン側に動作させて位相誤差の
影響を無くするようにしているが、これは任意値Ａ，Ｂ
が選択されたとき、モータドライブアンプ１８に与える
電圧が位相誤差により変化しないようにするためであ
る。上記のように、モータ２の直接制御時にはスイッチ
１６をオンして出力端子２２，２３からの任意値が速や
かにモータドライブアンプ１８に伝達されるようにし
た。

【００２３】実施例２ 図２は実施例２によるサーボ制御装置の構成を示し、３
５はマイコン内蔵のソフトウエアサーボＩＣであり、３
６はクロック回路、３７はカウンタ、３８はラッチ回
路、３９はデータバス、４０はメモリ、４１は割込コン
トローラ、４２は誤差レジスタ、４３はＤ／Ａ変換器、
４４は出力端子である。

【００２４】次に、動作について説明する。ソフトウェ
アサーボＩＣ３５においては、入力されたＦＧ信号及び
ＣＴＬ信号の立ち上がり又は立ち下がりエッジに同期し
て、カウンタ３７の値をラッチ回路３８によりラッチす
る。カウンタ３７のクロックはクロック回路３６より供
給され、クロックの周波数が高ければ高いほどＦＧ，Ｃ
ＴＬの周期測定の精度は上がるが、カウンタ３７のビッ
ト数により決まる計測時間は短かくなる。例えば、カウ
ンタ３７が１７ビット、クロック周波数が３MHz の場
合、測定精度は３３３nsec、計測時間は４3.７msecであ
る。ラッチ回路３８によりラッチされたカウンタ値はデ
ータバス３９に乗せられる。

【００２５】次に、ＦＧ周期測定のアルゴリズムについ
て説明する。ＦＧ信号はラッチ回路３８に送られるとと
もに、割込コントローラ４１にも送られ、ＦＧ信号の立
ち上がり又は立ち下がりに同期してＣＰＵ１１に対して
割り込みがかけられる。この割込によりＣＰＵ１１は処
理をメモリ４０内の割込プログラムに移し、ラッチされ
たカウンタ値を読み、メモリ４０に保存している１周期
前のカウンタ値との演算を行い、ＦＧ周期を計測する。
割込発生とともにカウンタ値を読まずにラッチ回路３８
を介しているのは、割込が発生してから実際の割込プロ
グラム起動まで時間がかかり、また割込プログラム開始
からカウンタデータを読むまでの時間はプログラムによ
り変ってしまうため正確な周期測定ができないというの
を防ぐためである。

【００２６】記録動作時は、計測されたＦＧ、ＦＧ分周
信号の周期から目的とする周期との差をそれぞれ演算に
より求めて加算し、誤差レジスタ４２に出力する。誤差
レジスタ４２はメモリ４０の一部であるが、特別な意味
を持つので別に描いた。再生動作時は記録動作時と位相
誤差の求め方が異なり、図示しないドラムモータからの
同期信号とＣＴＬ信号との位相差を求め、目標とする位
相と比較して位相誤差を求める。位相誤差はディジタル
フィルタ処理し、低域ゲインをアップさせる。速度誤差
と位相誤差を加算した誤差はＤ／Ａ変換器４３に出力さ
れる。この出力は出力端子４４からモータドライブアン
プ１８を介してモータ２に出力され、サーボ機構が働
く。

【００２７】図３はＦＧ周期測定に基づく制御動作のフ
ローチャートを示す。まず、ステップＳ１ではモータ直
接制御フラッグが１か否かを判定し、通常はＮＯである
のでステップＳ２へ進み、カウンタ３７の今回のカウン
ト値から前回のカウント値を減算してＦＧ周期を測定す
る。ステップＳ３では目標値と上記ＦＧ周期との周期誤
差（速度系誤差）を求める。ステップＳ４ではこの周期
誤差が目標値の1.１倍以内か否かを判定し、ＮＯの場合
にはステップＳ５で位相系誤差を０にし（図１でスイッ
チ６をオープンにするのと同等）、ＹＥＳの場合にはそ
のままステップＳ６へ進む。なお、位相系誤差も別のフ
ローで速度系誤差と同様に求められている。

【００２８】ステップＳ６では速度系誤差と位相系誤差
を加算して全体の周期誤差を求め、ステップＳ７ではこ
の周期誤差を誤差レジスタ４２に出力し、これを制御量
としてＦＧ周期を制御する。ステップＳ８では次の割込
のためにデータを移動する。

【００２９】ここで、キャプスタンモータ２を直接制御
したい場合は、誤差レジスタ４２にＣＰＵ１１からデー
タバス３９を介して直接任意値を与える。又、制御帯域
などを決めるフィルタは外部に持つ必要はなく、ソフト
ウエアによりディジタルフィルタで実現でき、制御帯域
の変更も可能である。

【００３０】図４はモータ２の直接制御の場合のフロー
チャートを示し、ステップＳ１１ではモータ２の直接制
御か否かを判定し、直接制御でない場合にはステップＳ
１３で直接制御フラグを０とする。直接制御が行われて
いる場合にはステップＳ１２で周期誤差として実際のも
のと関係のない任意値を出力し、ステップＳ１４では直
接制御フラグを１とする。

【００３１】

【発明の効果】以上にようにこの発明の請求項１によれ
ば、回転機構の直接制御時には出力手段から速度誤差に
代って任意値を出力するようにしており、直接制御時の
出力のためのＤ／Ａ変換器やそのための出力端子が不要
となり、構成を簡単にすることができる。

【００３２】又、請求項２によれば、直接制御時に上記
任意値が速やかに駆動手段に伝達されるように制御帯域
制御手段の制御帯域を変更しており、応答性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１によるサーボ制御装置の構成図であ
る。

【図２】実施例２によるサーボ制御装置の構成図であ
る。

【図３】実施例２によるサーボ制御装置の動作を示すフ
ローチャートである。

【図４】実施例２によるサーボ制御装置の動作を示すフ
ローチャートである。

【図５】従来装置の構成図である。

【図６】従来装置の動作を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ キャプスタン ２ モータ ３ 周波数発生器 ５ サーボ信号処理ＩＣ ６，１６，２４ スイッチ ８ 磁気テープ ９ シリアルデコーダ １０ システム・コントロール・マイコン １８ モータドライブアンプ ２０ シリアル発生器 ２７ 位相差検出器 ２８ 速度差検出器 ２９ ローパスフィルタ ３５ ソフトウエアサーボＩＣ ４２ 誤差レジスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機構の回転速度を制御するサーボ制
   御装置において、回転機構の回転速度に応じた周波数を
   発生する周波数発生器からの信号の周期を検出する手段
   と、上記周期と基準周期とから速度誤差を検出する手段
   と、通常時には上記速度誤差を出力するとともに、回転
   機構の直接制御時には任意の値を出力する出力手段と、
   上記速度誤差又は任意の値を入力され、これに応じて回
   転機構を駆動する駆動手段を備えたことを特徴とするサ
   ーボ制御装置。
2. 【請求項２】 上記出力手段と駆動手段の間に設けられ
   て速度制御の制御帯域を制御するとともに、回転機構の
   直接制御時に上記任意の値が上記駆動手段に速やかに伝
   達されるように制御帯域を変化させる制御帯域制御手段
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装
   置。