JPS62109272A - Servo system for rotary recording medium - Google Patents
Servo system for rotary recording mediumInfo
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- JPS62109272A JPS62109272A JP60248707A JP24870785A JPS62109272A JP S62109272 A JPS62109272 A JP S62109272A JP 60248707 A JP60248707 A JP 60248707A JP 24870785 A JP24870785 A JP 24870785A JP S62109272 A JPS62109272 A JP S62109272A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、回転記録媒体に対するサーボ方式にかかわ
り、特に、光ディスクの情報を読み出す光学ピックアッ
プに好適なサーボ方式に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a servo system for a rotating recording medium, and particularly to a servo system suitable for an optical pickup for reading information from an optical disc.
この発明は、例えば光ディスク等の回転記録媒体に記録
されている情報を読み出すときに必要とされるトラッキ
ングサーボ装置、スピンドルサーボ装置またはフォーカ
スサーボ装置等に対して、そのフィードバックサーボル
ープ内に少なくとも回転記録媒体の偏心誤差等に対応す
るような関数のモデルを含ませるようにしたものである
。そのため、回転記録媒体の回転数が変化する場合でも
、サーボ装置を省電力化させることができるとともに、
定常偏差を少なくすることができ、高速回転に対しても
サーボ装置を安定に応答させることができるようになる
。The present invention provides at least rotational recording in a feedback servo loop for a tracking servo device, a spindle servo device, a focus servo device, etc. that are required when reading information recorded on a rotating recording medium such as an optical disk. This includes a model of a function that corresponds to eccentricity errors of the medium, etc. Therefore, even if the rotational speed of the rotating recording medium changes, the servo device can save power, and
Steady-state deviation can be reduced, and the servo device can respond stably even to high-speed rotation.
回転記録媒体としては、磁気ディスク、または光ディス
ク等が実用化されているが、特に、光ディスクの場合は
、記録面密度が非常に高く設計されており、かかる記録
情報を読み出す光学ピックアップとしては、高い応答性
をもち、かつ、定常偏差の小さいサーボ装置が必要とさ
れる。Magnetic disks, optical disks, etc. have been put into practical use as rotating recording media, but optical disks in particular are designed to have a very high recording surface density, so it is difficult to use optical pickups for reading such recorded information. A servo device with responsiveness and small steady-state deviation is required.
そのため、従来の光ディスクに対するサーボ装置は高い
ループゲインと安定性を得ることを中心として設計され
、例えば、光ビームを光ディスクの記録トラックに対し
て照射するためのアクチュエータ(2軸機構)の応答性
を改善するとともに、アクチュエータの2次特性の位相
廻りによる安定化を補償するために、複雑な位相補償回
路を使用して一巡伝達関数のゲインが零となる周波数を
なるべく高い周波数にまで拡大し、いわゆるサーボ帯域
を広くすることによって、結果的に低域におけるループ
利得を高くするように設計している。For this reason, conventional servo devices for optical disks are designed with a focus on obtaining high loop gain and stability. In addition, in order to compensate for the stabilization of the actuator's secondary characteristics due to the phase rotation, a complex phase compensation circuit is used to expand the frequency at which the gain of the open-loop transfer function becomes zero to as high a frequency as possible. By widening the servo band, it is designed to increase the loop gain in the low frequency range.
すなわち、第11図に示すようにピックアップのトラッ
キングサーボ装置の場合は、サーボ装置の一巡伝達関数
Gを曲線Bに示すように、従来の特性Aより高くするこ
とによって定常偏差を圧縮し、かつ、そのサーボ帯域を
高域まで広げることによって応答性の改善をはかってい
る。That is, in the case of a pickup tracking servo device as shown in FIG. 11, the steady-state deviation is compressed by making the open-loop transfer function G of the servo device higher than the conventional characteristic A, as shown by curve B, and By expanding the servo band to high frequencies, we aim to improve responsiveness.
しかし、一般的に特性Bに示すようにサーボ帯域の高域
限界を高くし、かつ、全体のループ利得を高くすること
は安定性を損なう要因となり、そのため、この高くなっ
た領域の位相廻りを補償するため補償回路が複雑になる
とともに、サーボ信号と無関係な高い周波数成分の信号
等がサーボ装置内に漏れ込み、無駄な熱損失を発生して
アクチュエータの温度上昇と、電源の電力損失を誘発す
るという問題があった。However, as shown in characteristic B, raising the high-frequency limit of the servo band and increasing the overall loop gain generally impairs stability. In order to compensate, the compensation circuit becomes complicated, and signals with high frequency components unrelated to the servo signal leak into the servo device, causing unnecessary heat loss, which increases the temperature of the actuator and causes power loss in the power supply. There was a problem.
すなわち、従来のこのような設計手法によって構築され
たサーボ装置は、高い領域までサーボ帯域が伸びている
ので、光ディスクの場合は、その再生時に記録されてい
るRF信号成分がサーボ帯域に漏れるという問題がある
と同時に、不要なノイズがアクチュエータに注入され、
電力消費が増大する。また、サーボ装置の応答性をよく
するためには、サーボ帯域を拡げ、かつゲインを高くし
て定常偏差を少なくすることが要求されるが、ループゲ
インを高くすることは安定性を確保する点で制限され、
結果的に定常偏差を圧縮することが困難になっている。In other words, in a servo device constructed using this conventional design method, the servo band extends to a high range, so in the case of an optical disk, there is a problem that the recorded RF signal component leaks into the servo band during playback. At the same time, unnecessary noise is injected into the actuator,
Power consumption increases. Additionally, in order to improve the responsiveness of a servo device, it is necessary to widen the servo band and increase the gain to reduce steady-state deviation, but increasing the loop gain is important in ensuring stability. limited by
As a result, it is difficult to compress the steady-state deviation.
そこで、本出願人は先に回転記録媒体の偏心等によって
発生する周期的なトラッキングエラー信号、またはフォ
ーカスエラー信号に対してループ利得を向上させるよう
なサーボ回路を設けることを提案した(特開昭52−1
20805号公報)。Therefore, the present applicant previously proposed providing a servo circuit that improves the loop gain for periodic tracking error signals or focus error signals generated due to the eccentricity of a rotating recording medium (Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-1
20805).
しかし、上述のサーボ装置の場合は回転記録媒体の回転
数が変化するような場合は、その効果が発揮できないと
いう欠点がある。However, the above-mentioned servo device has a drawback in that it cannot be effective when the rotational speed of the rotating recording medium changes.
この発明は、かかる問題点を解消するために、サーボ装
置の設計手法をより現実的な方法で行い、サーボ装置の
省電力化、高性能化 および高速回転化に対応できるよ
うにした回転記録媒体に適用されるサーボ装置を提供す
るものである。In order to solve these problems, the present invention provides a rotating recording medium that uses a more realistic design method for servo devices and is capable of responding to power savings, high performance, and high-speed rotation of servo devices. The present invention provides a servo device applied to
この発明のサーボ方式には、制御目標値に対応するモデ
ルがフィードバック制御回路内に含まれるようなサーボ
回路を採用し、前記制御目標値の変化に追従してフィー
ドバックルーズの一巡ループケイン特性が変化するよう
に構成する。The servo method of the present invention employs a servo circuit in which a model corresponding to the control target value is included in the feedback control circuit, and the loop-loop Cain characteristic of the feedback loop changes in accordance with changes in the control target value. Configure it to do so.
回転記録媒体が光学ディスクであり、サーボ装置の対象
がトラッキングアクチュエータである場合は、制御目標
値の大部分の信号は光ディスクの偏心量に起因するもの
である。したがって、制御目標値は光ディスクの回転周
期の関数で表わされることになるから、この回転周期の
関数の変化に追従して変化するような高利得の伝達特性
を持った制御要素をサーボループ回路内に設けることに
よって定常偏差をきわめて小さい値に圧縮することがで
きると同時に、光ディスクが高速回転となったときにも
目標値の周期関数に対応して制御要素の最大利得となる
周波数が変化するので、常に、制御目標値に対してルー
プゲインを高くすることができる。また、サーボ帯域は
光ディスクの回転周期に対応して必要な領域内に設定さ
れるので、サーボ装置の消費電力を少なくすることがで
きる。When the rotating recording medium is an optical disk and the target of the servo device is a tracking actuator, most of the signals of the control target value are caused by the amount of eccentricity of the optical disk. Therefore, since the control target value is expressed as a function of the rotation period of the optical disk, a control element with a high gain transfer characteristic that changes in accordance with changes in the rotation period function is installed in the servo loop circuit. By providing this, the steady-state error can be compressed to an extremely small value, and at the same time, even when the optical disk rotates at high speed, the frequency at which the control element has the maximum gain changes in accordance with the periodic function of the target value. , the loop gain can always be made higher than the control target value. Further, since the servo band is set within a necessary area corresponding to the rotation period of the optical disk, the power consumption of the servo device can be reduced.
目標値に定常偏差なく応答できるサーボシステムを構成
するための条件としては、目標値の関数のモデルが制御
系のループ内に含まれていることが必要な条件とされて
いる。A condition for constructing a servo system that can respond to a target value without steady-state deviation is that a model of the target value function must be included in the loop of the control system.
「例えば、The Internal model p
rinciple forlinear Multiv
aliable Regulators °Appli
edMathematics& optimizati
on−Vo12 m No2,1975゜Spring
−verlagJ
ところで、光ディスクを記録媒体とするときのトラッキ
ングサーボでは、渦巻状に形成されている記録トラック
を追跡するための主要な目標値XrefTは、光ディス
クの偏心の基本成分が大部分を占めており、さらに、光
学ピックアップを光ディスクの半径方向に送るための直
流成分も含まれることになる。したがって、光ディスク
の回転角速度をωとすると、目標値Xreffはxrp
rr=ASinωt+Bt ・−・・・・・−・−・
・(1)として表わすことができる。"For example, The Internal model p
rinciple forlinear Multi
Aliable Regulators °Appli
edMathematics & optimizati
on-Vo12 m No2, 1975°Spring
-verlagJ By the way, in tracking servo when an optical disk is used as a recording medium, the main target value XrefT for tracking the recording track formed in a spiral shape is mostly due to the basic component of eccentricity of the optical disk. Furthermore, a DC component for sending the optical pickup in the radial direction of the optical disk is also included. Therefore, if the rotational angular velocity of the optical disk is ω, the target value Xref is xrp
rr=ASinωt+Bt ・−・・・・・−・−・
・It can be expressed as (1).
通常の光デイスクプレーヤの場合は、(1)式のBt酸
成分光学ピックアップの送りモータに受は持たせること
ができるので、アクチュエータに対しては
x retr= ASin ωL −φ・−
”(2)を主波な目標値とすることができる。In the case of a normal optical disc player, the feed motor of the Bt acid component optical pickup in equation (1) can have a receiver, so for the actuator, x retr= ASin ωL −φ・−
”(2) can be used as the main wave target value.
第1図は、かかる条件に基づいて構成したこの発明の基
本的なサーボ装置のブロック線図を示したものであって
6GCは伝達特性が、
素、Goは従来のサーボ回路におけるような外乱等に適
格に応答できる伝達特性を持った伝達要素、Gaはアク
チュエータの伝達要素を示している。アクチュエータの
伝達特性は、一般的に2次特性となっているので、
または、
で示される。FIG. 1 shows a block diagram of the basic servo device of the present invention constructed based on such conditions, where 6GC is the transfer characteristic, Go is the disturbance etc. in the conventional servo circuit, and Ga indicates a transmission element of an actuator, which has a transmission characteristic capable of appropriately responding to. The transfer characteristic of an actuator is generally a quadratic characteristic, so it is expressed as or.
伝達要素GCIは光ディスクの偏心量の基本波成分を構
成する回転数ωdの信号に対して無限大のωdは光ディ
スクの回転数を検出した信号S(ω)によって後述する
ような回路手段で可変されるように構成されている。The transmission element GCI has a signal of the rotational speed ωd constituting the fundamental wave component of the eccentricity of the optical disk, and the infinite ωd is varied by a circuit means as described later by a signal S(ω) that detects the rotational speed of the optical disk. It is configured to
そして、そのボード線図は第2図(a)、(b)に示す
ように設計されている。The Bode diagram is designed as shown in FIGS. 2(a) and 2(b).
したがって、光ディスクの回転数Nに追従して伝達要素
G c lのωdを変化すると、その基本偏心値に対し
ては理想的には無限大の利得を有しており、定常偏差を
0にすることができる。Therefore, if ωd of the transmission element G c l is changed in accordance with the rotational speed N of the optical disk, ideally there will be an infinite gain for the basic eccentricity value, and the steady-state deviation will be reduced to 0. be able to.
伝達要素GC2の特性a252 +al S+a(1
は2次特性とされているアクチュエータの位相補償特性
を示すものであり、そのボード線図は第3図(a)、(
b)に示すように、例えばアクチュエータの逆特性とす
ることができる。((ωa)はアクチュエータの共振周
波数)
なお、伝達要素GC2の特性はcc2=alsとしても
よい。Characteristic a252 +al S+a(1
indicates the phase compensation characteristic of the actuator, which is considered to be a quadratic characteristic, and its Bode diagram is shown in Fig. 3(a), (
As shown in b), for example, the characteristics of the actuator can be reversed. ((ωa) is the resonant frequency of the actuator) Note that the characteristic of the transfer element GC2 may be cc2=als.
したがって、前記伝達要素Get、 GC2の合成特性
のボード線図は第4図(a)、(b)に示すようになる
。Therefore, the Bode diagrams of the composite characteristics of the transfer elements Get and GC2 are as shown in FIGS. 4(a) and 4(b).
この場合、各伝達要素GCI・GC2・G、の直列の特
性を考えると、ω=ωdの点で急激に位相廻りが180
0反転するため、系が不安定になる。In this case, considering the series characteristics of each transmission element GCI, GC2, and G, the phase rotation suddenly changes by 180 at the point ω=ωd.
Since the zero is reversed, the system becomes unstable.
そこで、伝達要素GC3に第5図(a)、(b)に示を
持った位相補償器を付助口し、第4図で点線で示すよう
にω=ωd付近で位相余裕を与え、ω=ωdのときのG
el・GC2@ GC3* G、]の総総合性の安定性
を確保する。Therefore, a phase compensator shown in FIGS. 5(a) and 5(b) is added to the transfer element GC3 to provide a phase margin near ω=ωd as shown by the dotted line in FIG. G when = ωd
Ensure the stability of the total integrity of el・GC2@GC3*G,].
なお、第1図のKl、に2は係数器であり、従来の伝達
要素Go と、本発明で採用する伝達要素Gcによるフ
ィードバックら(を所定の値に設定するものである。Note that Kl and 2 in FIG. 1 are coefficient multipliers, which set the conventional transfer element Go and feedback by the transfer element Gc employed in the present invention to predetermined values.
伝達要素GCIは回転記録媒体の一つである光ディスク
の回転数をFG等によって検出し、その信号S(ω)に
よって共振ピーク点ωdを回転周波数ωに対応して変化
させる。この場合、伝達要素GC3の時定数bl、b2
も同時に前記信号S(ω)に追従して変化させること
が好ましい。The transmission element GCI detects the rotational speed of an optical disk, which is one of the rotating recording media, using an FG or the like, and changes the resonance peak point ωd in accordance with the rotational frequency ω according to the signal S(ω). In this case, the time constants bl, b2 of the transfer element GC3
It is preferable that the signal S(ω) also be changed at the same time to follow the signal S(ω).
本発明のサーボ方式の基本回路は上述したように制御目
標値(xrett= ASinωt)に応答するサーボ
ループ内に含まれているので、理想的には回転記録媒体
の偏心基本波成分に対しては定常偏差をOにすることが
できる。また、回転記録媒体が高速になったときも、前
記伝達要素GCIのピーク点ωdが目標値、すなわち回
転記録媒体の偏心基本波成分(ωd)に追従して変化す
るので、従来の制御要素Goの利得、及びサーボ帯域を
高くして、常時、応答性を高くしておく必要がなくなり
消費電力が増大しない。Since the basic circuit of the servo system of the present invention is included in the servo loop that responds to the control target value (xrett=ASinωt) as described above, ideally it will not respond to the eccentric fundamental wave component of the rotating recording medium. The steady-state deviation can be set to O. Furthermore, even when the rotating recording medium becomes faster, the peak point ωd of the transmission element GCI changes to follow the target value, that is, the eccentric fundamental wave component (ωd) of the rotating recording medium, so that the conventional control element Go It is no longer necessary to constantly maintain high responsiveness by increasing the gain and servo band, and power consumption does not increase.
すなわち、本発明の〜巡ループ特性は、第6図(a)の
実線で示すように、従来のサーボ回路のループ利得曲線
Aに対してサーボ帯域の上限が低いため高域で混入する
ノイズ成分に対して省電力化が達成されるとともに、目
標値の大部分を占める偏心基本波成分ωdに対しては部
分なループ利得を1Fえることができ定常偏差の小さい
状態でサーボをかけることができる。That is, as shown by the solid line in FIG. 6(a), the loop characteristic of the present invention has a lower upper limit of the servo band compared to the loop gain curve A of the conventional servo circuit, so noise components mixed in at high frequencies are generated. In addition to achieving power savings for the target value, a partial loop gain of 1F can be obtained for the eccentric fundamental wave component ωd, which accounts for most of the target value, and the servo can be applied with a small steady-state deviation. .
また、ディスクが高速回転となった場合も伝達要素GC
Iのピーク点が第6図(b)のように移動して高域の偏
心基本波成分に追従して一巡ループ利得が高くなるので
、高速回転にも対応できる。Also, when the disk rotates at high speed, the transmission element GC
Since the peak point of I moves as shown in FIG. 6(b) and follows the high-frequency eccentric fundamental wave component, the open-loop gain becomes high, so that high-speed rotation can be supported.
第7図はこの発明の伝達要素Gcの具体的な回路例を示
したもので、一点鎖線で囲ったAのA6から形成されて
いるBの部分を含めると伝達が形成される。FIG. 7 shows a specific example of the circuit of the transmission element Gc of the present invention, and transmission is formed by including the part B formed from A6 of A surrounded by a chain line.
を構成する伝達要素GC3の回路部分を示す。The circuit portion of the transmission element GC3 that constitutes the circuit is shown.
伝達要素GCIを構成する演算増幅器AI、A?。Operational amplifiers AI and A? that constitute the transfer element GCI? .
A]、A4 は、ステートバリアプルフィルタを構成す
るもので、演算増幅器A1は加算器、同じくA2.A3
は精分回路、A4はフィードバック量の設定を行う増幅
回路であって、この増幅回路によって帰塁量を設定し、
前記第(3)式のωdを設定することができる。A], A4 constitute a state variable filter, the operational amplifier A1 is an adder, and A2 . A3
is a precision circuit, A4 is an amplifier circuit that sets the amount of feedback, and this amplifier circuit sets the amount of return to base,
ωd in the above equation (3) can be set.
したがって、スイッチS1を光ディスクの回転数に対応
して切り換え、抵抗R1の値を切り換えることにより、
光ディスクの偏心基本波成分に追従して共振点を変化し
、偏心基本波周波数に対して最大のループ利得を学える
ことができる。Therefore, by switching the switch S1 in accordance with the rotational speed of the optical disc and changing the value of the resistor R1,
By following the eccentric fundamental wave component of the optical disk and changing the resonance point, it is possible to learn the maximum loop gain for the eccentric fundamental wave frequency.
演算増幅Ab、A、は伝達要素Gelの各部の′上圧V
、、Vノ を加算することによって前記第4図(a)の
周波数特性を形成するものである。The operational amplifier Ab, A is the upper pressure V at each part of the transmission element Gel.
, , Vno are added to form the frequency characteristic shown in FIG. 4(a).
そのため、アクチュエータの機械的な応答特性に関連し
て抵抗r9.r7.rllが調整され係数a2゜al+
aOが設定される。Therefore, in relation to the mechanical response characteristics of the actuator, the resistance r9. r7. rll is adjusted and the coefficient a2゜al+
aO is set.
位相すすみ回路を構成する伝達要素GC3のスイッチS
2,33 も同様に光ディスクの回転数に対応して、ス
イッチS1 と同様に切り換え、ωd付近の位相廻りを
安定にする。Switch S of transmission element GC3 configuring the phase progression circuit
Similarly, switches 2 and 33 are switched in accordance with the rotational speed of the optical disc in the same manner as the switch S1 to stabilize the phase around ωd.
なお、帰還埴の切り換え(スインチS+)、時定数bl
、b2の切り換え(スイッチS2.S3)は、非直線性
の電子的な可変抵抗を使用することによって省略するこ
ともできる。In addition, the switching of the return wire (Sinch S+), the time constant bl
, b2 (switches S2, S3) can also be omitted by using a non-linear electronic variable resistor.
第8図は前記伝達要素GCI、 GC2の特性切換部分
をスインチドキャパシタフィルタによって形成した他の
実施例を示したものである。FIG. 8 shows another embodiment in which the characteristic switching portions of the transmission elements GCI and GC2 are formed by pinched capacitor filters.
この実施例の場合は、第7図と同様にステートバリアプ
ルフィルタで構成され、回路の通過lid域ωdの変化
を一点鎖線で示すスイッチドキャパシタS (r+)、
5 (r2)、 S (R2)、 S (R:+)テ
行うようにしたものである。In the case of this embodiment, a switched capacitor S (r+), which is composed of a state variable filter as in FIG.
5 (r2), S (R2), S (R:+)te.
すなわち、各スイッチドキャパシタを構成するスイッチ
Sを光ディスクの回転周波数fに対応したFG信りによ
って切り換えると、前記第7図の抵抗r1.r2.R2
,R3の値を変化させるのと同等の効果を持たせること
ができる。すなわち、となり、(kf)2=ωd2にす
ることによって光ディスクの回転周波数f(ω)の偏心
基本波成分のエラー信号に対して高いループ利得を安定
領域で形成することができる。That is, when the switch S constituting each switched capacitor is switched by the FG signal corresponding to the rotational frequency f of the optical disk, the resistor r1. r2. R2
, R3 can have the same effect as changing the values of R3. That is, by setting (kf)2=ωd2, a high loop gain can be formed in the stable region for the error signal of the eccentric fundamental wave component of the rotational frequency f(ω) of the optical disc.
第9図はこの発明のさらに他の実施例を示すサーボ装置
のブロック図を示したもので、lは制御目標値と実際の
位置の値の信号(エラー信号)を形成する加算器10の
高域信号成分を除去するローパスフィルタ、2はA/D
変化変化極2aジタル演算回路2b、D/A変換器2C
から形成されているデジタルフィルタ、3はローパスフ
ィルタ、4は第1の係数器、5は加算器、6はアクチュ
エータの伝達特性Gaを示す伝達要素、7は従来の外乱
性のノイズに対してサーボをかけるための伝達要素(G
o)、8はゲート回路、9は第2の係数器(K2)であ
る。FIG. 9 shows a block diagram of a servo device showing still another embodiment of the present invention, where l is the height of the adder 10 that forms signals (error signals) of the control target value and the actual position value. 2 is an A/D filter that removes high frequency signal components.
Change change pole 2a Digital calculation circuit 2b, D/A converter 2C
3 is a low-pass filter, 4 is a first coefficient multiplier, 5 is an adder, 6 is a transfer element indicating the transfer characteristic Ga of the actuator, and 7 is a conventional servo filter for disturbance noise. A transmission element (G
o), 8 is a gate circuit, and 9 is a second coefficient multiplier (K2).
この実施例は前記した第1図に示すサーボシステムにお
ける伝達要素Gcを光ディスクの回転周期に対応して、
ピーク点周波数ωdが可変とされるようなデジタルフィ
ルタで構成したものである。In this embodiment, the transmission element Gc in the servo system shown in FIG.
It is constructed from a digital filter whose peak point frequency ωd is variable.
デジタルフィルタを構成するデジタル演算回路2bの演
算スピードは偏心周波数(数1oHz)に対して時間遅
れがないものであればよく、マイクロコンピュータ等を
そのまま利用することができる。The calculation speed of the digital calculation circuit 2b constituting the digital filter may be such that there is no time delay with respect to the eccentric frequency (several 10 Hz), and a microcomputer or the like can be used as is.
ゲート回路8は、例えば、このサーボ装置がトラッキン
グアクチュエータ等に適用される場合、ドロップアウト
等によって瞬間的にサーボの引き込み範囲から逸脱する
事故を防止するために設けられたものである。The gate circuit 8 is provided, for example, when this servo device is applied to a tracking actuator or the like, to prevent an accident in which the servo momentarily deviates from the pull-in range due to dropout or the like.
すなわち、従来のサーボ装置では、そのループ利得特性
が前述したように、なるべく高帯域まで応答性が高くな
るように設定されているので、光ディスクの記録面にド
ロップアウトがあると、サーボのキャプチャレンジを逸
脱するおそれがあるが、本発明のサーボ装置は偏心の基
本波成分で高利得とされているので、かかるドロップア
ウトに対しては応答性が小さい。したがって、ドロップ
アウトがあるときにゲート回路8を開くように構成する
よ、ドロップアウトによって7クチユエータが作動しな
くなり、本発明の伝達要素GOの慣性にしたがってドロ
ップアウト部分を通過することができるようになる。そ
のため、アクチュエータの無駄な動きを抑圧することが
できるようになる。なお、このゲート回路8は第1図の
基本的なサーボ回路にも適用できることはいうまでもな
い。In other words, in conventional servo devices, the loop gain characteristics are set so that the response is as high as possible in the high band, so if there is a dropout on the recording surface of the optical disk, the servo's capture range will be affected. However, since the servo device of the present invention has a high gain due to the eccentric fundamental wave component, the response to such dropouts is small. Therefore, the gate circuit 8 is configured to open when there is a dropout, so that the dropout disables the cutout 7 and allows it to pass through the dropout part according to the inertia of the transmission element GO of the invention. Become. Therefore, unnecessary movement of the actuator can be suppressed. It goes without saying that this gate circuit 8 can also be applied to the basic servo circuit shown in FIG.
第10図はこの発明のさらに別の実施例を示す伝達要素
の具体例を示したもので、この実施例の分ωdの変化を
、回路の非直線性によって光ディスクの周期関数に対応
して自動的変化させようとするものである。FIG. 10 shows a specific example of a transmission element showing still another embodiment of the present invention, in which the change in ωd of this embodiment is automatically controlled according to the periodic function of the optical disk by the nonlinearity of the circuit. It is an attempt to change the situation.
r非線型振動論 P2O:椹木義−著、共立出版社発行
jに記録されている非線形共振要素の解析によると、復
元力が原点に対して対称であり、かつ、洛数次の非線形
特性を有する振動系にV工POSinωtなる外力を加
えた場合の強制振動系は、
m父+ci+kx+βx3 = Po−3in (
1) tとなる運動方程式で示される。rNonlinear vibration theory P2O: According to the analysis of nonlinear resonance elements recorded in Yoshi Sawaragi, published by Kyoritsu Shuppansha, the restoring force is symmetric with respect to the origin, and the nonlinear characteristic of Raku-number order is The forced vibration system when an external force called POSinωt is applied to the vibration system has the following formula: m+ci+kx+βx3 = Po-3in (
1) It is shown by the equation of motion that is t.
ここで、m:アクチュエータの質量
C:粘性抗抗項
に:バネ定数
であり、賢、には変位Xの2階、および1階微分を示す
。Here, m: mass of the actuator C: viscous resistance term: spring constant;
このような運動方程式を解くと、振動系の共振周波数f
Oは、外部から加えられた振動周波数fに引き込まれて
共振ピーク点が移動し、非線形同期作用として知られて
いる特性を持つ。Solving such an equation of motion yields the resonant frequency f of the vibrating system.
O has a characteristic known as nonlinear synchronization, in which the resonance peak point moves as it is drawn in by the externally applied vibration frequency f.
に前記した非線形同期作用を持たせる回路例を示したも
ので、前述した第7図と同一部分は同一符号とされてい
る。This figure shows an example of a circuit that provides the above-mentioned nonlinear synchronization effect, and the same parts as in FIG. 7 described above are given the same reference numerals.
演算増幅器A7.A8.およびダイオードDI、D2か
らなる非線形回路NAによるフィードバック系は、第1
O図(b)に示すように入力信号■1と出力電圧VOの
伝達特性が3次の非線形特性を持つように構成されてい
る。Operational amplifier A7. A8. The feedback system by the nonlinear circuit NA consisting of diodes DI and D2 is the first
As shown in Fig. 1 (b), the transfer characteristic between the input signal 1 and the output voltage VO is configured to have a third-order nonlinear characteristic.
そのため、信号V1、つまり光ディスクの偏心基本波周
波数ωが変化すると、この回路の伝達特性を示す共振周
波数ωdもω=ωdとなるように追従して変化し、第1
0図(C)に示すように偏心基本波ωに引き込まれて、
成る範囲内でωdも追従して変化する。(このような現
象は、一般的に「はなまがり現象」として知られている
。)この追従する範囲は外部から印加される信号■のレ
ベルが大きい程広くなり、ωの5倍程度の変化にも追従
して伝達特性Gcのωdも変化する。Therefore, when the signal V1, that is, the eccentric fundamental wave frequency ω of the optical disk changes, the resonant frequency ωd, which indicates the transfer characteristic of this circuit, also follows and changes so that ω=ωd, and the first
As shown in Figure 0 (C), it is drawn into the eccentric fundamental wave ω,
ωd also changes accordingly within the range. (Such a phenomenon is generally known as the "hanagari phenomenon.") The range of this tracking becomes wider as the level of the externally applied signal ■ increases, and the change is about five times ω. In accordance with this, ωd of the transfer characteristic Gc also changes.
したがって、この実施例で示した回路の伝達要素によっ
てサーボ装置を形成すると、光ディスクの回転数を例え
ばFG(周波数発電機)等によって検出することなく、
光ディスクの偏心基本波成分に対応して一巡ループ利得
の高いサーボ装置を構築することができ、定常偏差の小
さいものにすることができる。Therefore, if a servo device is formed by the transmission elements of the circuit shown in this embodiment, the rotational speed of the optical disk can be detected without using, for example, an FG (frequency generator) or the like.
A servo device with a high open loop gain can be constructed in response to the eccentric fundamental wave component of the optical disk, and the steady-state deviation can be made small.
さらに、この実施例によると前述した共振点付近の位相
廻りを補償する位相補償器(GC3)が不要になるとい
う利点もある。Furthermore, this embodiment has the advantage that the phase compensator (GC3) that compensates for the phase shift near the resonance point described above is not required.
なお、伝達要素GCIを形成するフィルタに対してに非
線形特性を午えているが、各演算増幅器AI+A 2
、 A 3 、 A r 、 A sは、もともと大入
力レベルに対して非線形特性を示すので、十分なレベル
の目標値信号Xref(を与えることによって非線形周
期原象が得られるので、この場合は非線形回路NAを省
略することもできる。Note that although the filter forming the transfer element GCI has nonlinear characteristics, each operational amplifier AI+A 2
, A 3 , A r , and A s originally exhibit nonlinear characteristics for large input levels, so by giving a target value signal Xref (of a sufficient level), a nonlinear periodic phenomenon can be obtained. The circuit NA can also be omitted.
なお、アクチュエータの伝達特性がO型、つま−夕に対
しても、目標値をxrefr=ASinωt+Cとする
ことによって、前述した各実施例の伝達要素をそのまま
応用することが可能である。It should be noted that even when the actuator has an O-type transfer characteristic, in other words, by setting the target value to xrefr=ASinωt+C, the transfer elements of each of the embodiments described above can be applied as is.
この場合は、送りモータが小型であってDCオフセット
特性があるときでも、アクチュエータが直流成分に対し
て無限大の利得(S→0で、G=clF3)で応答する
ため、省電力化とする場合にさらに効果的である。In this case, even if the feed motor is small and has DC offset characteristics, the actuator responds to the DC component with infinite gain (S → 0, G = clF3), resulting in power savings. It is even more effective in some cases.
以E説明したように、この発明のサーボ装置は回転記録
媒体に適用した場合、その回転数に対応した制御目標値
に対してきわめて高いループ利得を午えることができる
ので、定常偏差がきわめて低いものにすることができる
。また、サーボ装置の一巡伝達特性の利得曲線が回転記
録媒体の回転周期に追従して変化するように構成されて
いるので、高速回転としたときでも安定に応答すること
ができるとともに、外乱等に対する従来のサーボ回路の
利得およびサーボ帯域のL限を下げることができるので
省電力化とすることができる等の効果を奏するものであ
る。As explained hereafter, when the servo device of the present invention is applied to a rotating recording medium, it can achieve an extremely high loop gain with respect to the control target value corresponding to the rotation speed, so the steady-state deviation is extremely low. can be made into something. In addition, since the gain curve of the servo device's round-trip transfer characteristic is configured to change in accordance with the rotation period of the rotating recording medium, it is possible to respond stably even when rotating at high speed, and it can withstand disturbances etc. Since the gain of the conventional servo circuit and the L limit of the servo band can be lowered, it is possible to achieve effects such as power saving.
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のサーボシステムの基本的なブロック
線図、第2図(a)、(b)、第3図(a)。
(b)、第4図(a)、(b)はそれぞれ伝達要素G
C+ 、 G t; 2 、及びGC1+G、lの伝達
特性を示すボード線図、第5図(a)、(b)は位相補
償用の伝達特性を示すボード線図、第6図(a)、(b
)は本発明の綜合ループゲイン特性を示す説明図、第7
図は本発明のサーボ装置に使用できるフィードバック伝
達要素の一実施例を示す回路図、:58図は同じくフィ
ードバック伝達要素の他の実施例を示す回路図、第9図
はデジタルフィルタを伝達要素とする場合のブロック図
、第10図(a)。
(b)、(C)は非線形共振回路を使用した伝達要素の
回路図と、その特性及び共振周波数を示すグラフ、第1
1図はサーボ装置1こおけるループゲイン特性の説明図
である。
図中、GCIは回転記録媒体の偏心基本波成分に対して
利得を高くすることができる伝達要素、GC2はアクチ
ュエータの伝達特性に対する補償を行う伝達要素、GC
3は位相補償用の伝達要素、COは外乱等に対して主に
応答する伝達要素、Gaはアクチュエータの伝達特性を
示す伝達要素である。
IJJ awd □ω
φ
Gc+−Gc2(Gc:+−Ga)つノrv−トIQB
第4図
GC3つ水−’h−,41−図
第5図
り一一一一−l−−、J
Gc1◆Gc2φGC3oI!!Jr>回詳1z+i、
、 8図BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a basic block diagram of the servo system of the present invention, FIGS. 2(a) and 3(b), and FIG. 3(a). (b), Fig. 4 (a), and (b) are the transmission element G.
Bode diagrams showing the transfer characteristics of C+, G t; 2, and GC1+G, l, FIG. (b
) is an explanatory diagram showing the integrated loop gain characteristics of the present invention, No. 7
The figure is a circuit diagram showing one embodiment of the feedback transmission element that can be used in the servo device of the present invention, Figure 58 is a circuit diagram showing another embodiment of the feedback transmission element, and Figure 9 is a circuit diagram showing a digital filter as a transmission element. A block diagram for the case shown in FIG. 10(a). (b) and (C) are a circuit diagram of a transmission element using a nonlinear resonant circuit, and a graph showing its characteristics and resonant frequency.
FIG. 1 is an explanatory diagram of loop gain characteristics in one servo device. In the figure, GCI is a transmission element that can increase the gain with respect to the eccentric fundamental wave component of the rotating recording medium, GC2 is a transmission element that compensates for the transmission characteristics of the actuator, and GC
3 is a transmission element for phase compensation, CO is a transmission element that mainly responds to disturbances, etc., and Ga is a transmission element that indicates the transmission characteristics of the actuator. IJJ awd □ω φ Gc+-Gc2 (Gc:+-Ga) two rv-to IQB
Fig. 4 GC three water-'h-, 41-Fig. 5 Fig. 1111-l--, J Gc1◆Gc2φGC3oI! ! Jr>Time details 1z+i,
, Figure 8
Claims (1)
くとも回転記録媒体の偏心基本波周波数の変化に追従し
てピーク値が変化するような伝達特性を有する回路を含
ませたことを特徴とする回転記録媒体に対するサーボ方
式。A servo system for a rotating recording medium, wherein a circuit having a transmission characteristic such that a peak value changes in accordance with at least a change in the eccentric fundamental wave frequency of the rotating recording medium is included in a servo system loop of the rotating recording medium. Servo method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60248707A JPH07111819B2 (en) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Servo device for rotating recording media |
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JPS62109272A true JPS62109272A (en) | 1987-05-20 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS641131A (en) * | 1987-06-24 | 1989-01-05 | Sony Corp | Tracking servo system for optical disk device |
JPS6467779A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-14 | Nec Corp | Thread servo circuit |
EP0329431A2 (en) * | 1988-02-17 | 1989-08-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical information processing apparatus |
JPH05166312A (en) * | 1991-12-18 | 1993-07-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Digital actuator controller using low-pass filter |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6055569A (en) * | 1983-09-06 | 1985-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Information reproducer |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP60248707A patent/JPH07111819B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPS6055569A (en) * | 1983-09-06 | 1985-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Information reproducer |
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