JPH0695744A

JPH0695744A - リニアパルスモータ制御手段

Info

Publication number: JPH0695744A
Application number: JP24614592A
Authority: JP
Inventors: Taizo Miyazaki; 泰三宮崎; Hideki Nihei; 秀樹二瓶; Shunichi Tanae; 俊一田苗
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】リニアアクチュエータを用いた直線駆動部分を
有する装置、特に光ディスクなどのように、精密制御が
必要とされる装置において、位置制御系の特性を向上さ
せることを目的とする。【構成】リニアパルスモータの制御手段に於いて、電流
指令値と位置検出値とを入力し、リニアパルスモータと
該リニアパルスモータの負荷を模擬してなるモデルに基
づいて推力外乱の推定値を求め、推力外乱推定値を打ち
消すように電流指令値を補正する推力外乱補償手段を具
備してなるリニアパルスモータ制御手段。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直線的に駆動されるリニ
アパルスモータであって、精密な位置決めを要求され
る、または加速度変動を少なくすることを要求される駆
動装置に関わるものである。これらの機能を要求される
ものとしては、主に情報機器における直線移動要素，プ
リンタのヘッド送り，光ディスク装置のヘッド送り，磁
気ディスク装置のヘッド送りなどの駆動装置があげられ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ディスク装置のヘッド送り用の
直線的に駆動するアクチュエータとしては、主にボイス
コイルモータや、回転型のモータにボールネジを組み合
わせたものなどが用いられていたが、薄型，高推力化に
有利であるという利点からリニアパルスモータが利用さ
れつつある。情報機器における直線移動要素に用いるリ
ニアパルスモータの記載例としては、例えば電気学会マ
グネテックス研究会資料，資料番号ＭＡＧ−８７−４
６，「ＰＭ型リニアパルスモータの性能計算法の検討」
（１９８７．６．１２）に詳しい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術は、リ
ニアパルスモータの固定子や可動子の幾何学的形状を最
適化することで駆動特性を改善しようとするものであ
る。しかし、この方法では使用目的ごとに最適設計した
リニアパルスモータを各種情報処理装置の駆動装置とし
て用いなければならなくなる。例えば負荷が変化しただ
けでも駆動特性は変化する。一般に部品は大量生産する
ほど価格が安くなるという、いわゆる量産効果がある
が、この方法では多品種に対応しなければならず、量産
効果による価格低減は難しい。

【０００４】また、制御特性も必ずしも満足できるもの
とはいえない。

【０００５】そこで、リニアパルスモータの特性の改善
を、幾何学的形状ではなく、制御によって行なうこと
で、汎用性を確保し、またより良好な制御特性をもたせ
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、直線的に
移動せしめるべき被駆動体と、前記被駆動体に連結し移
動方向にＮ，Ｓ極が交互に着磁された板状の永久磁石
と、歯を有しコイルを巻かれた固定子と、前記被駆動体
を支承するリニアガイドと、位置センサとからなる永久
磁石型リニアパルスモータと、前記位置センサによる位
置検出値を位置指令値に一致させるようにリニアパルス
モータの電流指令値を調節する位置制御手段と、前記電
流指令値に基づいて前記リニアパルスモータの推力を制
御するリニアパルスモータ駆動手段とを具備してなるリ
ニアパルスモータの制御手段に於いて、前記電流指令値
と前記位置検出値とを入力し、前記リニアパルスモータ
と該リニアパルスモータの負荷を模擬してなるモデルに
基づいて推力外乱の推定値を求め、該外乱推定値を打ち
消すように前記電流指令値を補正する推力外乱補償手段
を具備してなるリニアパルスモータ制御手段によって実
現される。

【０００７】

【作用】位置センサによる位置検出値を位置指令値に一
致させるようにリニアパルスモータの電流指令値を調節
する位置制御手段と、前記電流指令値に基づいて前記リ
ニアパルスモータの推力を制御するリニアパルスモータ
駆動手段とに加え、さらに前記電流指令値と前記位置検
出値とを入力し、前記リニアパルスモータと該リニアパ
ルスモータの負荷を模擬してなるモデルに基づいて推力
外乱の推定値を求め、該外乱推定値を打ち消すように前
記電流指令値を補正する推力外乱補償手段を具備するこ
とにより、位置指令値に対する位置の特性のみならず、
推力外乱に対する位置の特性をも制御することができる
ようになるため、各目的に応じたリニアパルスモータ制
御系の構築が容易になる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【０００９】図１に、本発明の主要部にかかるリニアパ
ルスモータ制御装置の一実施例の概念構成図を示す。

【００１０】ここでリニアパルスモータ１００は、直線
的に移動せしめるべき被駆動体101と、前記被駆動体１
０１に連結し、移動方向にＮ，Ｓ極が交互に着磁された
板上の永久磁石１０２と、歯を有しコイルを巻かれた固
定子１０３と、前記被駆動体を支承するリニアガイド１
０４と、位置センサ１０５より構成される。

【００１１】前記リニアパルスモータ１００を駆動する
ために、位置制御手段１１０と、リニアパルスモータ駆
動手段１２０とを有する。前記位置制御手段１１０は、
前記位置センサ１０５による位置検出値１４２を位置指
令値１４１に一致させるように前記リニアパルスモータ
１００の電流指令値１４３を調節する。また、前記リニ
アパルスモータ駆動手段１２０は、前記電流指令値１４
３に基づいて前記リニアパルスモータ１００の推力を制
御する。

【００１２】最低限、以上述べた構成によりリニアパル
スモータを駆動することが可能である。しかし、精密な
位置制御や加速度制御を必要とされる分野では、上記し
た構成では不充分である。以下にその理由を記す。

【００１３】本発明の対象とするリニアパルスモータ
は、永久磁石を用いている。永久磁石を用いることで、
アクチュエータの体積あたり、発生することのできる推
力が大きくできるという利点が生じるが、その反面、推
力変動が大きいという問題があった。例えば図１に示し
たリニアパルスモータ１００の場合、可動子１０２が永
久磁石を用いていると、可動子１０２と固定子１０３と
の間に磁気的吸引力が働く。

【００１４】この磁気的吸引力は可動子１０２の着磁位
置と、固定子１０３の歯の位置との相対距離によって周
期的に変化する。このため位置に対する周期的な推力変
動が生じる。

【００１５】この推力変動は、ディテント力と称され
る。リニアパルスモータの場合には回転運動を行なうモ
ータに比べ、ディテント力の影響が非常に大きい。ディ
テント力が位置決めに及ぼす影響については後述する。

【００１６】本発明の特徴は、前述した構成に加え、推
力外乱補償手段１３０を具備したところにある。以下、
推力外乱補償手段１３０の構成について説明する。

【００１７】前記外乱補償手段１３０は、前記位置検出
値１４２と、前記電流指令値１４３とを用いる。

【００１８】前記位置検出値１４２は、負荷入力逆モデ
ル１３２に入力される。ここで、あらかじめ設定された
前記リニアパルスモータの慣性質量を含んでなる負荷入
力と位置との相関関数に基づいて、前記位置検出値１４
２に対応する負荷入力推定値１４４が計算される。

【００１９】前記電流指令値１４３は、リニアパルスモ
ータ推力モデル１３１に入力される。ここで、前記電流
指令値１４３にあらかじめ設定された推力定数を乗じ
て、発生推力推定値１４５が計算される。

【００２０】前記負荷入力推定値１４４と前記発生推力
推定値１４５との差を推力外乱推定値１４６とし、リニ
アパルスモータ推力逆モデル１３３に入力される。リニ
アパルスモータ推力逆モデル１３３により、推力外乱推
定値１４６は前記推力定数で除され、フィルタ１３４に
よる演算を経て、電流指令値の補正値１４７として、位
置制御手段１１０の出力から減算され、電圧を補正す
る。

【００２１】推力外乱補償手段１３０は、リニアアクチ
ュエータ１００の内部で発生するディテント力や、リニ
アアクチュエータ１００の外部で発生し、リニアアクチ
ュエータ１００に影響を与える推力外乱を推定し、それ
を打ち消す補正信号を発生するものである。本推力外乱
補償手段１３０を具備することにより、より精度が良
く、加速度変化の少ない位置制御が実現できる。

【００２２】図２に、本発明による制御系のブロック線
図の一例を示す。これを用いて本制御系の特徴について
説明する。

【００２３】本発明の対象とするリニアパルスモータ
は、情報機器の小型化，薄型化を目的として採用したも
のである。そのためモータ寸法が非常に小さく、可動子
が移動しているときに発生する誘導起電力や、コイルイ
ンダクタンスの影響が無視できるほど小さい。そのため
リニアパルスモータ１００は、図１に示した可動子102
及び被駆動体１０１の質量を加算した、駆動部質量Ｍを
もちいて図２で示すようにブロック線図を書くことがで
きる。ここでｓはラプラス演算子であり、微分演算を意
味する。

【００２４】リニアパルスモータ駆動手段１２０は、推
力定数Ｋｆを乗算するブロックとして表わすことができ
る。

【００２５】位置制御手段は、位置指令値１４１から位
置検出値１４２を減算する減算要素と、補償器１１１と
から構成される。本図では補償器１１１には、現在広く
用いられている位相進み−遅れ補償要素を例示してい
る。

【００２６】以上のように位置制御手段１１０，リニア
パルスモータ駆動手段１２０，リニアパルスモータ１０
０をモデル化すると、推力外乱補償手段１３０を設計す
ることができる。

【００２７】リニアパルスモータ推力モデル１３１は、
リニアパルスモータ駆動手段１２０と数学的に全く同じ
特性を持つブロックとして設定する。負荷入力逆モデル
132は、リニアパルスモータ１００の数学的モデルの逆
数として設定する。リニアパルスモータ推力逆モデル１
３３は、リニアパルスモータ推力モデルの逆数として設
定する。

【００２８】フィルタ１３４は、通常一次のローパスフ
ィルタが用いられる。このとき、ローパスフィルタの折
点周波数よりも低い周波数で、推力外乱を補償できる。
これは、ローパスフィルタの折点周波数を充分大きくす
れば、考えられるほとんど全ての外乱を補償できること
を意味するが、高周波ノイズの及ぼす悪影響のため、ロ
ーパスフィルタの折点周波数は、経験的に数１０Ｈｚが
限界であることが知られている。

【００２９】ところが、リニアパルスモータを実際に用
いる上で、一般に使用されているローパスフィルタの折
点周波数より高い周波数で、推力外乱を抑制しなければ
ならないという要求がある。

【００３０】本発明は、ローパスフィルタの折点周波数
より高いところでは、ある特定の周波数の推力外乱の
み、抑制するようなフィルタを用いることを特徴として
いる。これにより高周波ノイズの及ぼす悪影響を最小限
に抑える推力外乱補償手段を実現できる。

【００３１】以上のような特性を持つフィルタの設計概
念について以下に述べる。

【００３２】今、位置指令値１４１をｕ，推力外乱を
Ｄ，位置出力をｙとする。なお、位置出力ｙは、被駆動
体１０１が実際に移動した距離であり、位置検出値１４
２は、位置出力ｙを位置センサ１０５で読みとった値で
ある。本発明では、センサ誤差は非常に小さいと考え、
位置検出値１４２と位置出力ｙとを区別しない。

【００３３】ここで、推力外乱補償手段１３０を用いな
いときの、位置指令値ｕに対する位置出力ｙの特性を、
ｙ_null｜_D=0とする。また、推力外乱補償手段１３０を
用いないときの、推力外乱Ｄに対する位置出力ｙの特性
を、ｙ_null｜_u=0とする。推力外乱補償手段１３０を用
いたときの、位置指令値ｕに対する位置出力ｙの特性
を、ｙ_obs｜_D=0とする。また、推力外乱補償手段１３０
を用いたときの、推力外乱Ｄに対する位置出力ｙの特性
を、ｙ_obs｜_u=0とする。

【００３４】本図に示した制御系について、位置指令値
ｕ，推力外乱Ｄ，位置出力ｙの間の関係を計算すると、
次のような方程式が得られる。

【００３５】

【数１】

【００３６】

【数２】

【００３７】数１によれば、推力外乱補償手段１３０に
よって、位置指令値ｕに対する位置出力ｙの特性は変化
しないことがわかる。

【００３８】また、数２によれば、推力外乱補償手段１
３０によって、推力外乱Ｄに対する位置出力ｙの特性
を、フィルタの伝達関数Ｆ(ｓ)によって設計できること
がわかる。

【００３９】数２をさらに簡単に書くために、特性比Ｒ
を導入する。これは数３のように定義したものであり、
推力外乱補償手段１３０の効果を表わす指標である。

【００４０】

【数３】

【００４１】このように定義すると、数２は数４のよう
に表わせる。

【００４２】

【数４】

【００４３】すなわち、推力外乱の影響を小さくしたい
周波数でゲインが小さくなるように、Ｒを設計すれば良
いことがわかる。

【００４４】いま、説明のための例として、リニアパル
スモータを光ディスクのヘッド駆動用アクチュエータと
して用いる場合を考える。以降、このアクチュエータの
ことを「コースアクチュエータ」と称することにする。

【００４５】コースアクチュエータには、様々な推力外
乱が加わる。例えば前述したディテント力や、電源ノイ
ズがリニアパルスモータ駆動手段１２０に影響を及ぼし
て発生する推力変動、あるいはディスク偏心によって生
じる加速度変動が原因となって起こるコースアクチュエ
ータへの推力外乱などである。

【００４６】これらのうち、電源ノイズやディスク偏心
による加速度変動は周波数が既知、あるいは容易に計算
することができる。例えば電源ノイズは、東日本では主
に５０Ｈｚ、ディスク偏心による加速度変動は、ディス
クの回転数の逆数を基本周期とする。そのため、数４で
示したように、１−Ｆ(ｓ)が、発生する推力外乱の周波
数において、ゲインが小さいという特性を持っていれ
ば、これらの推力外乱の影響は、元の制御系と比べて小
さくできる。

【００４７】このことから、数５で示すようにフィルタ
を設計する。これは低周波領域と、ある特定周波数で推
力外乱の影響が小さくなるように設計したものである。

【００４８】

【数５】

【００４９】このフィルタは、ω_hを折点周波数とする
一次のハイパスフィルタと、時間遅れ要素を内包した伝
達要素と、１より減算する減算要素と、ω_lを折点周波
数とする一次のローパスフィルタとから構成される。

【００５０】ここでω_hは、不特定周波数の推力外乱を
抑制することのできる限界の周波数であり、通常、数１
０Ｈｚに設定される。

【００５１】Ｔは、特定周波数の推力外乱を抑制するた
めに導入されたものであり、周波数の逆数として設定さ
れる。例えば６０Ｈｚの推力外乱を抑制するためには、
Ｔは１／６０秒、すなわち約１６.７ｍｓに設定され
る。

【００５２】ω_lは、高周波領域での制御特性劣化を補
正するために設けられたローパスフィルタである。

【００５３】数５で示したフィルタのうち、ハイパスフ
ィルタ部は、低周波領域でゲインを小さくする働きをす
る。すなわち低周波領域の推力変動を抑制する働きをす
る。時間遅れ要素を内包した伝達要素は、特定周波数の
ゲインを小さくする働きをする。以下、その原理につい
て図３を用いて説明する。

【００５４】いま、周期Ｔの正弦波状外乱Ｄ(ｔ)が存在
すると仮定する。現在時刻をｔ₀とすると、時刻ｔ₀−
Ｔにおいてはｔ₀と同じ大きさの外乱が発生している。
また時刻ｔ₀−Ｔ／２においてはｔ₀と絶対値が同じで
符号が逆の外乱となっている。

【００５５】これを式で表わすと数６，数７のようにな
る。

【００５６】

【数６】

【００５７】

【数７】

【００５８】従ってＤ(ｔ)を除去するためには数８か、
あるいは数９を実行すれば良いことがわかる。

【００５９】

【数８】

【００６０】

【数９】

【００６１】しかし、数８では周波数０の信号をも除去
してしまうため、数９を利用する方がよいことがわか
る。

【００６２】時間遅れは時間遅れ幅をｌとすれば、

【００６３】

【外１】

【００６４】で表わすことができる。従って、ある周波
数とその整数倍周波数の成分を除去するフィルタは、そ
の周期をＴとすれば数１０のように表わせる。

【００６５】

【数１０】

【００６６】なお、全体を２分の１にしているのは、周
波数０においてゲインを１に合わせるためである。

【００６７】以上のようにして求められた、時間遅れ要
素を内包した伝達要素と、一次のハイパスフィルタを掛
け合わせると、低周波領域と、特定周波数とでゲインが
小さいという特性を得ることができる。特性比Ｒをこの
ように設定すると、数４により、用いるべきフィルタ特
性Ｆ(ｓ)が設定できる。しかし、このようにして得られ
たフィルタを実際に用いると、高周波領域で特性変化が
激しく、実際には発振現象を起こし易い。そのため、さ
らにローパスフィルタを掛けたものを、全体のフィルタ
として採用している。

【００６８】図４には、数５で示したフィルタを用いた
場合のブロック線図を示す。また、図５，図６，図７
は、推力外乱Ｄに対する位置出力ｙの特性を種々の条件
において計算したものである。但し制御パラメータは、
表１に示したものを用いている。

【００６９】図５は、推力外乱補償手段を備えない場合
の特性を示す。図６は、フィルタとして一次のローパス
フィルタを用いた場合の特性を示す。図７は、図４に示
したような推力外乱補償手段を備えた場合の特性を示
す。

【００７０】これらからわかるように、図５と比べて図
６は、低周波領域で、また図７においては、低周波領域
と特定周波数で、外乱に対するゲインを小さくすること
ができている。特に図７では設定した周波数、すなわち
６０Ｈｚのみならず、その整数倍の周波数でも、ある程
度外乱に対する位置出力のゲインを小さくできているこ
ともわかる。一般に特定周波数の外乱があると、その高
調波の外乱も存在することから、この特性は周期的な外
乱を抑制するために、理想的な特性を持っていることが
わかる。

【００７１】また、推力外乱補償手段を備えない場合に
は、図５で示すように低周波領域で外乱に対する位置出
力のゲインがある一定の値にとどまっている。これは、
外乱によって定常偏差が残ることを意味しており、精密
位置制御のためには都合が悪い。しかし図６，図７で示
したように、推力外乱補償手段を設けることによって、
低周波領域での外乱に対する位置出力のゲインを小さく
できる。このため、本発明による推力外乱補償手段を用
いることによって、定常偏差を小さくできるという効果
がある。

【００７２】これまで、位置センサからの信号によって
推力外乱補償手段を構成する方法について述べたが、別
の構成をとることも可能である。例えば、速度センサを
設け、その情報に基づき推力外乱補償手段を構成しても
良い。また、推力外乱推定値に基づく推力外乱補償手段
によらない補正手段を用いることも可能である。例えば
位置外乱を推定し、それに基づき補正を行なう構成にし
ても、実用上何も問題はない。この考えに基づき、位置
外乱推定手段を用いて構成したリニアパルスモータ制御
手段の一例を図８に示す。

【００７３】図４で示した制御系と、図８で示した制御
系とは、数学的には全く同型であるが、図４では推力外
乱を直接推定し、図８では推力外乱を位置の次元に置き
換えて推定する構成をとっている。これらの構成上の違
いにより、異なった効果が現われる。例えば、図４で示
した制御系は、補正信号をより出力に近いところで加算
しているため、処理が簡単で応答が速いという利点があ
る。一方図８で示した制御系は、微分要素を含んでいな
いために、ノイズに強いという利点がある。

【００７４】本発明の目的である精密位置制御を実現す
るためには、これらのいずれを用いてもよいが、図４の
制御系は、主に高速応答が必要となるところで用い、図
８の制御系は対ノイズ性が要求される場面で用いること
が望ましい。

【００７５】

【発明の効果】直線的に移動せしめるべき被駆動体と、
前記被駆動体に連結し移動方向にＮ，Ｓ極が交互に着磁
された板状の永久磁石と、歯を有しコイルを巻かれた固
定子と、前記被駆動体を支承するリニアガイドと、位置
センサとからなる永久磁石型リニアパルスモータと、前
記位置センサによる位置検出値を位置指令値に一致させ
るようにリニアパルスモータの電流指令値を調節する位
置制御手段と、前記電流指令値に基づいて前記リニアパ
ルスモータの推力を制御するリニアパルスモータ駆動手
段とを具備してなるリニアパルスモータの制御手段に於
いて、前記電流指令値と前記位置検出値とを入力し、前
記リニアパルスモータと該リニアパルスモータの負荷を
模擬してなるモデルに基づいて推力外乱の推定値を求
め、該推力外乱推定値を打ち消すように前記電流指令値
を補正する推力外乱補償手段を具備する事によって、位
置指令信号に対する位置出力の特性のみならず、推力外
乱に対する位置出力の特性をも、独立に制御することが
できるため、外乱に対して影響を受けにくい位置制御系
を構築することができ、それに伴い、リニアアクチュエ
ータを用いて精密な位置制御が可能となる。

【００７６】また、前記推力外乱補償手段が、前記リニ
アパルスモータ推力逆モデルの出力側に設けられたロー
パスフィルタを有することによって、ノイズの悪影響を
除去することができる。

【００７７】また、フィルタ処理にかかる伝達関数が、
一次以上のハイパスフィルタの伝達関数に、対象とする
装置より発生する周期的推力外乱と電源ノイズの少なく
とも一方の周波数または周波数帯域のゲインを小さくす
る伝達関数を乗じて得られる伝達関数を１から減じた関
数に設定されてなることにより、リニアパルスモータに
よる位置制御が行なわれる機器が、たとえ周期的外乱の
誘発要因を有する場合であっても、その影響を抑制でき
る制御系の構築が可能である。

【００７８】また、速度センサを有することによって、
より精度の良い外乱の推定を行なうことができるように
なり、位置制御系の性能が向上する。

【００７９】また、位置外乱補償手段を有する制御系を
用いることで、ノイズに強い制御系を構築することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念図である。

【図２】本発明による制御系のブロック線図である。

【図３】周期的外乱を除去する手法を示す図である。

【図４】本発明による制御系のブロック線図である。

【図５】外乱Ｄに対する位置ｙの応答特性（推力外乱補
償手段なし）図である。

【図６】外乱Ｄに対する位置ｙの応答特性（一次ローパ
スフィルタ使用）図である。

【図７】外乱Ｄに対する位置ｙの応答特性（図４の制御
系使用）図である。

【図８】位置外乱補償手段を用いた制御系の例を示す図
である。

【符号の説明】

１００…リニアパルスモータ、１０５…位置センサ、１
１０…位置制御手段、１２０…リニアパルスモータ駆動
手段、１３０…推力外乱補償手段、１３１…リニアパル
スモータ推力モデル、１３２…負荷入力逆モデル、１３
３…リニアパルスモータ推力逆モデル、１３４…フィル
タ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線的に移動せしめるべき被駆動体と、前
記被駆動体に連結し移動方向にＮ，Ｓ極が交互に着磁さ
れた板状の永久磁石と、歯を有しコイルを巻かれた固定
子と、前記被駆動体を支承するリニアガイドと、位置セ
ンサとからなる永久磁石型リニアパルスモータと、前記位置センサによる位置検出値を位置指令値に一致さ
せるようにリニアパルスモータの電流指令値を調節する
位置制御手段と、前記電流指令値に基づいて前記リニアパルスモータの推
力を制御するリニアパルスモータ駆動手段とを具備して
なるリニアパルスモータの制御手段に於いて、前記電流指令値と前記位置検出値とを入力し、前記リニ
アパルスモータと該リニアパルスモータの負荷を模擬し
てなるモデルに基づいて推力外乱の推定値を求め、該推
力外乱推定値を打ち消すように前記電流指令値を補正す
る推力外乱補償手段を具備してなるリニアパルスモータ
制御手段。
【請求項２】請求項１において、前記推力外乱補償手段
が、前記電流指令値を入力し、該電流指令値にあらかじ
め設定された推力定数を乗じて前記リニアパルスモータ
の発生推力推定値を求めるリニアパルスモータ推力モデ
ルと、前記位置検出値を入力し、あらかじめ設定された前記リ
ニアパルスモータの慣性質量を含んでなる負荷入力と位
置との相関関数に基づいて、前記位置検出値に対応する
負荷入力推定値を求める負荷入力逆モデルと、前記負荷入力推定値と前記リニアパルスモータ発生推力
推定値の差を推力外乱推定値として入力し、該推力外乱
推定値を前記推力定数で除して前記リニアパルスモータ
の電流指令値の補正値を求めるリニアパルスモータ推力
逆モデルと、該電流指令値の補正値を前記電流指令値から減算する推
力外乱補償手段とを含んでなることを特徴とするリニア
パルスモータ制御手段。
【請求項３】請求項２において、前記推力外乱補償手段
が、前記リニアパルスモータ推力逆モデルの出力側に設
けられたローパスフィルタを有してなることを特徴とす
るリニアパルスモータ制御手段。
【請求項４】リニアパルスモータの位置検出値を位置指
令値に一致させるようにリニアパルスモータの電流指令
値を調節する位置制御手段と、前記電流指令値に基づいて前記リニアパルスモータの入
力制御量を制御するリニアパルスモータ駆動手段と、前記電流指令値と前記位置検出値とを入力し、前記リニ
アパルスモータと該リニアパルスモータの負荷を模擬し
てなるモデルとに基づいて推力外乱の推定値を求め、該
推力外乱推定値を打ち消すように前記電流指令値の補正
値を求め、該補正値をフィルタ処理した値により前記電
流指令値を補正する推力外乱補償手段とを具備してなる
リニアパルスモータ制御手段を有する情報記録装置に於
いて、前記フィルタ処理にかかる伝達関数が、一次以上のハイ
パスフィルタの伝達関数に、前記情報記録装置より発生
する周期的推力外乱と電源ノイズの少なくとも一方の周
波数または周波数帯域のゲインを小さくする伝達関数を
乗じて得られる伝達関数を１から減じた関数に設定され
てなることを特徴とするリニアパルスモータ制御手段。
【請求項５】請求項１において、速度センサを有し、前
記電流指令値と前記速度検出値とを入力し、前記リニア
パルスモータと該リニアパルスモータの負荷を模擬して
なるモデルに基づいて推力外乱の推定値を求め、該外乱
推定値を打ち消すように前記電流指令値を補正する推力
外乱補償手段を具備してなるリニアパルスモータ制御手
段。
【請求項６】請求項５において、前記推力外乱補償手段
が、前記電流指令値を入力し、該電流指令値にあらかじ
め設定された推力定数を乗じて前記リニアパルスモータ
の発生推力推定値を求めるリニアパルスモータ推力モデ
ルと、前記速度検出値を入力し、あらかじめ設定された前記リ
ニアパルスモータの慣性質量を含んでなる負荷入力と速
度との相関関数に基づいて、前記速度検出値に対応する
負荷入力推定値を求める負荷入力逆モデルと、前記負荷入力推定値と前記リニアパルスモータ発生推力
推定値の差を推力外乱推定値として入力し、該推力外乱
推定値を前記推力定数で除して前記リニアパルスモータ
の電流指令値の補正値を求めるリニアパルスモータ推力
逆モデルと、該電流指令値の補正値を前記電流指令値に加算する推力
外乱補償手段とを含んでなることを特徴とするリニアパ
ルスモータ制御手段。
【請求項７】請求項６において、前記推力外乱補償手段
が、前記リニアパルスモータ推力逆モデルの出力側に設
けられたローパスフィルタを有してなることを特徴とす
るリニアパルスモータ制御手段。
【請求項８】請求項４において、速度センサを具備し、
前記電流指令値と前記速度検出値とを入力し、前記リニ
アパルスモータと該リニアパルスモータの負荷を模擬し
てなるモデルに基づいて推力外乱の推定値を求め、該推
力外乱推定値を打ち消すように前記電流指令値の補正値
を求め、該補正値をフィルタ処理した値により前記電流
指令値を補正する推力外乱補償手段とを具備してなるリ
ニアパルスモータ制御手段を有する情報記録装置に於い
て、前記フィルタ処理にかかる伝達関数が、一次以上のハイ
パスフィルタの伝達関数に、前記情報記録装置より発生
する周期的推力外乱と電源ノイズの少なくとも一方の周
波数または周波数帯域のゲインを小さくする伝達関数を
乗じて得られる伝達関数を１から減じた関数に設定され
てなることを特徴とするリニアパルスモータ制御手段。
【請求項９】直線的に移動せしめるべき被駆動体と、前
記被駆動体に連結し移動方向にＮ，Ｓ極が交互に着磁さ
れた板状の永久磁石と、歯を有しコイルを巻かれた固定
子と、前記被駆動体を支承するリニアガイドと、位置セ
ンサとからなる永久磁石型リニアパルスモータと、前記位置センサによる位置検出値を位置指令値に一致さ
せるようにリニアパルスモータの電流指令値を調節する
位置制御手段と、前記位置指令値に基づいて前記リニアパルスモータの推
力を制御するリニアパルスモータ駆動手段とを具備して
なるリニアパルスモータの制御手段に於いて、前記位置指令値と前記位置検出値とを入力し、前記位置
制御手段の伝達関数と、前記リニアパルスモータと該リ
ニアパルスモータの負荷を模擬してなるモデルとに基づ
いて推力外乱、または位置外乱の推定値を求め、該外乱
推定値、もしくは位置外乱推定値を打ち消すように前記
位置指令値を補正する推力外乱補償手段、または位置外
乱補償手段の少なくとも一方を具備してなるリニアパル
スモータ制御手段。
【請求項１０】請求項９において、前記推力外乱補償手
段が、前記位置指令値を入力し、該位置指令値に、前記
位置制御手段の伝達関数と、あらかじめ設定された推力
定数と、あらかじめ設定された前記リニアパルスモータ
の慣性質量を含んでなる負荷を乗じて、２回積分を行な
って、位置推定値を出力する位置オブザーバと、前記位置検出値から前記位置推定値を減算することで位
置外乱推定値を求める位置外乱推定手段と、前記位置外乱推定値を該位置指令値の補正値として前記
位置指令値から減算する推力外乱補償手段を有すること
を特徴とするリニアパルスモータ制御手段。
【請求項１１】請求項１０において、前記位置外乱補償
手段内部において、前記位置外乱推定手段の出力側に、
ローパスフィルタを有することを特徴とするリニアパル
スモータ制御手段。
【請求項１２】リニアパルスモータの位置検出値を位置
指令値に一致させるようにリニアパルスモータの電流指
令値を調節する位置制御手段と、前記電流指令値に基づいて前記リニアパルスモータの入
力制御量を制御するリニアパルスモータ駆動手段と、前記位置指令値と前記位置検出値とを入力し、前記位置
制御手段の伝達関数と、前記リニアパルスモータと該リ
ニアパルスモータの負荷を模擬してなるモデルとに基づ
いて推力外乱、または位置外乱の推定値を求め、該推力
外乱推定値、もしくは位置外乱推定値を打ち消すように
前記位置指令値の補正値を求め、該補正値をフィルタ処
理した値により前記位置指令値を補正する推力外乱補償
手段とを具備してなるリニアパルスモータ制御手段を有
する情報記録装置に於いて、前記フィルタ処理にかかる
伝達関数が、一次以上のハイパスフィルタの伝達関数
に、前記情報記録装置より発生する周期的推力外乱と電
源ノイズの少なくとも一方の周波数または周波数帯域の
ゲインを小さくする伝達関数を乗じて得られる伝達関数
を１から減じた関数に設定されてなることを特徴とする
リニアパルスモータ制御手段。
【請求項１３】請求項４，請求項８、または請求項１２
において、前記電流指令値の補正値をＤ１とし、Ｄ１に
一次以上のハイパスフィルタ処理して得られる信号をＤ
２とし、Ｄ２にある一定時間ｌだけ遅延させる無駄時間
要素を通して得られる信号をＤ３とし、Ｄ２とＤ３とを
加算して得られる信号をＤ４とし、Ｄ４に０.５を乗じ
て得られる信号をＤ５とし、Ｄ１からＤ５を減じて得ら
れる信号をＤ６とし、Ｄ６にローパスフィルタ処理して
得られる信号をＤ７としたとき、Ｄ７を前記電流指令値
から減算することにより該電流指令値を補正する推力外
乱補償手段とを具備してなるリニアパルスモータ制御手
段。
【請求項１４】請求項１３において、情報記録装置の発
生する特定周波数の外乱の周期をＴとしたとき、前記無
駄時間要素の時間遅延量ｌをＴ／２に設定したことを特
徴とするリニアパルスモータ制御手段。