專利名稱：自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置和自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法，尤其涉及用于如光盤裝置中的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置及方法。
背景技術(shù)：
在這類光盤裝置中，為了自動(dòng)執(zhí)行用于如聚焦伺服或跟蹤伺服等伺服控制電路中的反饋控制系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié)，通常使用信號(hào)相位、信號(hào)幅度或類似的方法。
對(duì)于使用信號(hào)相位的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法，在伺服環(huán)路中使用相位比較器的相位比較技術(shù)已被建議用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益調(diào)節(jié)(例如，參考公開(kāi)號(hào)為11-24705的日本專利(第4頁(yè)，附圖3))。
圖1表示通常使用的增益調(diào)節(jié)電路1的具體實(shí)例。在該增益調(diào)節(jié)電路1中，由干擾產(chǎn)生器2產(chǎn)生的由預(yù)定單一頻率組成的并且為正弦波的干擾信號(hào)S1提供到相位比較器3的一輸入端口，同時(shí)，通過(guò)加法器4將其提供給反饋控制系統(tǒng)5。
反饋控制系統(tǒng)5為封閉電路，包括補(bǔ)償器6、放大器7和被控對(duì)象8(激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，等等)。通過(guò)補(bǔ)償器6進(jìn)行相位補(bǔ)償后，提供的干擾信號(hào)S1被放大器7放大，用于控制對(duì)象8，并輸出返回到加法器4的信號(hào)S2。在該方式中，反饋控制在反饋控制系統(tǒng)5中執(zhí)行。
被控對(duì)象8的輸出信號(hào)S2，即反饋控制系統(tǒng)5的輸出，提供給帶通濾波器(BPF)9。帶通濾波器9從被控對(duì)象8的輸出信號(hào)S2中提取與干擾信號(hào)S1的頻帶成分相同的頻帶成分。然后被提取的頻帶成分通過(guò)它的其它輸入端口提供給相位比較器3。在比較被輸入信號(hào)S1和S3的相位之后，相位比較器3在下一步將比較結(jié)果提供給增益設(shè)置單元10。增益設(shè)置單元10根據(jù)從相位比較器3獲得的比較結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)反饋控制系統(tǒng)5中放大器7的增益，使得作為比較結(jié)果的相位差落在一個(gè)確定的范圍內(nèi)。
反饋控制系統(tǒng)的增益通常由頻率傳遞函數(shù)確定。理想情況期望在開(kāi)環(huán)中調(diào)節(jié)放大器的增益，使得在反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB的頻率位置處(在下文中稱為交叉頻率)實(shí)際增益變成0dB。
如圖1所示，在干擾信號(hào)S1設(shè)置在交叉頻率fc處、并且從干擾產(chǎn)生器2提供始反饋控制系統(tǒng)5的情況下，由反饋控制系統(tǒng)5中的補(bǔ)償器6、放大器7和被控對(duì)象8確定的開(kāi)環(huán)增益表示為Y/X，此處在A、X和Y點(diǎn)的信號(hào)幅度分別為A、X和Y。
假設(shè)開(kāi)環(huán)增益Y/X為G，由反饋控制系統(tǒng)5中的加法器4、補(bǔ)償器6、放大器7和被控對(duì)象8確定的閉環(huán)增益表示為Y/A，其可以用G表示為G/(1+G)。
當(dāng)對(duì)從干擾產(chǎn)生器2輸出的被設(shè)置于交叉頻率fc處的干擾信號(hào)S1執(zhí)行增益調(diào)節(jié)時(shí)，如上所述，因?yàn)殚_(kāi)環(huán)增益G和閉環(huán)增益G/(1+G)彼此不同，閉環(huán)增益G/(1+G)在交叉頻率fc處變?yōu)?dB。另一方面，開(kāi)環(huán)增益G不變?yōu)?dB。
因此，為了使開(kāi)環(huán)增益G在交叉頻率fc處變?yōu)?dB，必須使具有交叉頻率fc的信號(hào)從干擾產(chǎn)生器2輸出。這包括從以前的實(shí)際測(cè)量等計(jì)算交叉頻率fc的附加步驟。
當(dāng)完成增益調(diào)節(jié)后，開(kāi)環(huán)增益G在交叉頻率fc處不變?yōu)?dB時(shí)，隨著交叉頻率fc的變化需要執(zhí)行附加增益調(diào)節(jié)。在這種情況下，帶通濾波器9的頻帶必須改變。
此外，必須檢測(cè)用于通過(guò)相位比較器3進(jìn)行比較的兩信號(hào)S1和S3的相位。然而，實(shí)際信號(hào)包括噪聲等，因此實(shí)現(xiàn)精確的相位檢測(cè)是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到如前所述，本發(fā)明的目的在于提供自動(dòng)調(diào)節(jié)增益的裝置和方法，它能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)精確地調(diào)節(jié)增益。
通過(guò)提供反饋控制系統(tǒng)的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的前述及其它目的。該反饋控制系統(tǒng)在根據(jù)輸入信號(hào)控制對(duì)象時(shí)，使用從被控對(duì)象獲得的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的相位差。在該自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置中，移相裝置連接反饋控制系統(tǒng)的輸入級(jí)，以將輸入信號(hào)移相，并且設(shè)置移相裝置的相移量，使提供給閉環(huán)的輸入信號(hào)的頻率與形成反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。
因此，在該自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置中，提供給閉環(huán)的輸入信號(hào)的頻率能夠自動(dòng)與形成反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的用于反饋控制系統(tǒng)的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置中，反饋控制系統(tǒng)在根據(jù)輸入信號(hào)控制對(duì)象時(shí)，使用從被控對(duì)象獲得的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差，設(shè)置相移量，使提供給閉環(huán)的輸入信號(hào)的頻率與形成反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致，然后根據(jù)該相移量移動(dòng)輸入信號(hào)的相位。
因此，通過(guò)該自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法，提供給閉環(huán)的輸入信號(hào)的頻率能自動(dòng)地與形成反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。
實(shí)際上，當(dāng)結(jié)合附圖理解下面的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的原理和應(yīng)用會(huì)變得更明顯，在附圖中相同的部分使用相同的標(biāo)號(hào)或字母表示。


在附圖中，圖1是表示常用的增益調(diào)節(jié)電路結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2表示根據(jù)第一實(shí)施例的光盤復(fù)制裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3表示根據(jù)第一實(shí)施例的伺服處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖；圖4是用來(lái)幫助解釋自動(dòng)增益調(diào)節(jié)程序的流程圖；圖5是用來(lái)幫助解釋根據(jù)對(duì)分法法的增益收斂程序的流程圖；圖6是用來(lái)幫助解釋根據(jù)對(duì)分法的增益放大的示意圖；以及圖7表示根據(jù)第二實(shí)施例的伺服處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的最佳實(shí)施例將參照附圖來(lái)描描述(1)第一實(shí)施例(1-1)光盤復(fù)制裝置的結(jié)構(gòu)在圖2中，標(biāo)號(hào)20表示根據(jù)第一實(shí)施例的光盤復(fù)制裝置。配置光盤復(fù)制裝置20用于從光盤21例如數(shù)字化視頻光盤(DVD)上復(fù)制視頻或音頻數(shù)據(jù)等。
更明確地，在光盤復(fù)制裝置20的數(shù)據(jù)回放期間，用來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器22以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)/驅(qū)動(dòng)光盤21。同時(shí)，系統(tǒng)控制器22允許光學(xué)拾波器23用光束L1照射光盤21，并且在光盤21的半徑方向，沿其數(shù)據(jù)軌跡移動(dòng)光束L1的光斑(在下文中僅指光斑)。此外，系統(tǒng)控制器22控制系統(tǒng)允許光學(xué)拾波器23執(zhí)行跟蹤控制和聚焦控制。
系統(tǒng)控制器22通過(guò)總線24連接伺服處理器25、解調(diào)電路26、信號(hào)處理電路27和輸出電路28，并被配置用來(lái)按需要控制電路25至28，使得這些電路執(zhí)行多種操作。
光學(xué)拾波器23包括光學(xué)系統(tǒng)元件(未示出)例如激光二極管、準(zhǔn)直透鏡、物鏡和光接收元件，和電氣系統(tǒng)元件(未示出)，例如激光二極管驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)系統(tǒng)控制器22通過(guò)伺服處理器25驅(qū)動(dòng)激光二極管時(shí)，光束L1照射光盤21。
然后光束L1由光盤21的記錄表面反射，變成反射光L2。根據(jù)反射光L2獲得的RF信號(hào)S10從光學(xué)拾波器23提供給伺服放大器29。伺服放大器29將通過(guò)使輸入的RF信號(hào)S10數(shù)字化而獲得的數(shù)字化信號(hào)S11發(fā)送到解調(diào)電路26，生成跟蹤誤差信號(hào)S12和聚焦誤差信號(hào)S13，并將這些信號(hào)發(fā)送到伺服處理器25。
伺服處理器25根據(jù)跟蹤誤差信號(hào)S12產(chǎn)生跟蹤驅(qū)動(dòng)信號(hào)S14以通過(guò)放大器30來(lái)驅(qū)動(dòng)包括在光學(xué)拾波器23中的跟蹤執(zhí)行器(未示出)，由此達(dá)到跟蹤控制的目的。伺服處理器25還根據(jù)聚焦誤差信號(hào)S13產(chǎn)生聚焦驅(qū)動(dòng)信號(hào)S15以通過(guò)放大器31來(lái)驅(qū)動(dòng)包括在光學(xué)拾波器23中的聚焦執(zhí)行器(未示出)，由此達(dá)到聚焦控制的目的。
此外，伺服處理器25從跟蹤誤差信號(hào)S12中提取低頻成分，并產(chǎn)生螺紋驅(qū)動(dòng)信號(hào)S16，通過(guò)放大器32驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)33，由此使光斑在光盤21上在其半徑方向沿著在其記錄表面上形成的數(shù)據(jù)軌跡(預(yù)凹槽或凸區(qū))移動(dòng)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)螺釘34。
解調(diào)電路26根據(jù)提供的數(shù)字化信號(hào)S11產(chǎn)生主軸誤差信號(hào)S17以通過(guò)放大器35來(lái)驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)36，從而以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)/驅(qū)動(dòng)光盤21。
解調(diào)電路26解碼提供的數(shù)字化信號(hào)S11來(lái)檢測(cè)在光盤21上光斑的實(shí)際絕對(duì)地址，并將其發(fā)送給系統(tǒng)控制器22。更特別地，解調(diào)電路26使數(shù)字化信號(hào)S11通過(guò)帶通濾波器電路(未示出)，數(shù)字化信號(hào)S11在其中被處理并且只允許預(yù)定頻帶的成分通過(guò)，從而提取包含在數(shù)字化信號(hào)S11中的擺動(dòng)成分。然后解調(diào)電路26使該擺動(dòng)成分經(jīng)過(guò)FM解調(diào)以檢測(cè)放置照射到光盤21的光斑處的實(shí)際絕對(duì)地址，并將它作為扇區(qū)地址信息S18發(fā)送給系統(tǒng)控制器22。
此外，每次絕對(duì)地址被改變，解調(diào)電路26發(fā)送表示光盤21上的通過(guò)上述解碼處理獲得的絕對(duì)地址的變化的同步中斷信號(hào)S19給系統(tǒng)控制器22，也就是每次照射到光盤21上的光斑掃描的扇區(qū)被改變。
當(dāng)從解調(diào)電路26中接收地址信息號(hào)S18和同步中斷信號(hào)S19時(shí)，系統(tǒng)控制器22連續(xù)識(shí)別光盤21上的實(shí)際回放位置，并且在識(shí)別結(jié)果的基礎(chǔ)上執(zhí)行必要的控制處理，于是數(shù)據(jù)從光盤21上完全被復(fù)制。
解調(diào)電路26解碼提供的數(shù)字化信號(hào)S11來(lái)獲得表示記錄在光盤21上的如視頻和聲音內(nèi)容的扇區(qū)數(shù)據(jù)信息信號(hào)S20，并且將信號(hào)S20發(fā)送到信號(hào)處理電路27。根據(jù)扇區(qū)數(shù)據(jù)信息信號(hào)S20，信號(hào)處理電路27產(chǎn)生與那些以前被記錄的原始格式相同的視頻信號(hào)和音頻信號(hào)，并將它們發(fā)送到具有顯示器、揚(yáng)聲器、外部終端等的輸出電路28。
如上所述，與所期望的一樣，光盤復(fù)制裝置20能夠復(fù)制記錄在光盤21上的數(shù)據(jù)以發(fā)送這些數(shù)據(jù)到外部裝置，如用于顯示圖象的顯示器或產(chǎn)生聲音的揚(yáng)聲器。
(1-2)伺服處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3中所示的伺服處理器25的結(jié)構(gòu)，其中那些和圖1中相同的部分使用同樣的標(biāo)號(hào)表示，除了下面幾點(diǎn)外與上述常用的增益調(diào)節(jié)電路1相同在干擾產(chǎn)生器2的輸出級(jí)，與加法器4并排地設(shè)置移相器40；替代相位比較器3，設(shè)置用于將移相器40和帶通濾波器9的輸出相乘的乘法器41以及用于將乘法器41的相乘結(jié)果積分的積分器42；不包括被控對(duì)象8；并且改變了增益設(shè)置單元43的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
在圖3中從伺服處理器25移開(kāi)的被控對(duì)象8對(duì)應(yīng)于上述光盤復(fù)制裝置20中的光學(xué)拾波器23和伺服放大器29。在本發(fā)明中，當(dāng)每一個(gè)聚焦、跟蹤、螺紋和主軸伺服環(huán)路在光盤復(fù)制裝置20中組成反饋控制系統(tǒng)時(shí)，只有聚焦伺服環(huán)路和跟蹤伺服環(huán)路被假定為自動(dòng)增益調(diào)節(jié)的目標(biāo)。
在伺服處理器25中，干擾信號(hào)S1為正弦波，并且由在干擾產(chǎn)生器2中產(chǎn)生的預(yù)定的單一頻率組成，它被提供給移相器40，并同時(shí)通過(guò)加法器4被提供給反饋控制系統(tǒng)5。
移相器40將提供的干擾信號(hào)S1移相，使開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB，然后將被移相的信號(hào)S1發(fā)送到乘法器41。
在反饋控制系統(tǒng)5中，提供的干擾信號(hào)S1在通過(guò)補(bǔ)償器6進(jìn)行相位補(bǔ)嘗后再通過(guò)放大器7放大，并通過(guò)被控對(duì)象8輸出。
被控對(duì)象8的輸出信號(hào)S2，也就是反饋控制系統(tǒng)5的輸出，被提供到帶通濾波器(BPF)9。帶通濾波器9提取與從被控對(duì)象8的輸出信號(hào)S2中來(lái)的干擾信號(hào)S1頻帶相同的成分，并將其發(fā)送到乘法器41。
乘法器41將通過(guò)移相器40移相的干擾信號(hào)S1和帶通濾波器9的輸出S3相乘，乘法器41的乘積結(jié)果在下一步被積分器42積分。
根據(jù)積分器42的輸出，增益設(shè)置單元43檢測(cè)輸出符號(hào)，并根據(jù)檢測(cè)到的符號(hào)，增加或減少反饋控制系統(tǒng)5中放大器7的增益，從而調(diào)節(jié)放大器7的增益。
(1-3)移相器的移相量及積分符號(hào)和增益之間的關(guān)系在下面，將描述設(shè)置移相器40中相位的導(dǎo)出以及積分器42的符號(hào)和在交叉頻率處的開(kāi)環(huán)增益之間的關(guān)系。
在圖3中的包括被控對(duì)象的反饋控制系統(tǒng)中計(jì)算開(kāi)環(huán)增益、開(kāi)環(huán)相位和閉環(huán)相位之間的關(guān)系(如圖4中的步驟SP1)。在反饋控制系統(tǒng)中的開(kāi)環(huán)頻率傳輸特性G(jθ)可以由下面的公式表示，假設(shè)幅度為g(θ)，相位為exp(jθ)。
G(jθ)-g(θ)·exp(θ) ...(1)如上面公式所示，開(kāi)環(huán)頻率傳輸特性可以由幅度和相位的乘積表示。此處，j和θ分別表示虛數(shù)單位和相位，并且假定下面的公式表示幅度g(θ)。
g(θ)＝|G(jθ)| ...(2)通過(guò)上述公式(1)和(2)，下面的公式可以表示閉環(huán)頻率傳輸特性G′(jθ)。
G′(jθ)=G(jθ)1+G(jθ)]]>=g(θ)exp(jθ)1+g(θ)exp(jθ)···(3)]]>=g(θ)·cosθ+g(θ)+jsin(θ)1+2g(θ)cosθ+g2]]>如圖3所示，假定伺服處理器25中在A點(diǎn)處的干擾信號(hào)S1為asin(ωt)，其中a、ω和t分別表示幅度、角頻率和時(shí)間。假定在Y點(diǎn)處的信號(hào)S2為a′sin(ωt-)，其中a′和分別表示幅度和相位。
根據(jù)上述公式(3)，幅度a′可以由下面的公式表示a′=g1+2gcosθ+g2···(4)]]>相位可以由下面的公式表示tanφ=sinθg+cosθ···(5)]]>此處，為了方便，假定g等于g(θ)。
在該方式中，可以從上面的公式(5)中計(jì)算開(kāi)環(huán)增益g、開(kāi)環(huán)相位θ和閉環(huán)相位之間的關(guān)系。
下面，在伺服處理器25中，計(jì)算關(guān)于被輸入到移相器40中的干擾信號(hào)S1的相移量以使開(kāi)環(huán)增益g變?yōu)?，即0dB(如圖4中的步驟SP2)。
假設(shè)移相器40的相移量為(ξ-π/2)，并考慮正交分量，移相器40的輸出信號(hào)為acos(ωt-ξ)。因此，假設(shè)在B點(diǎn)的乘法器41的輸出信號(hào)為f(ωt)，可以得到下面的公式f(ωt)=a′sin(ωt-φ)·acos(ωt-ξ)]]>=aa′2·{sin2ωt·cos(ξ+φ)-cos2ωt·sin(ξ+φ)+sin(ξ-φ)···(6)]]>對(duì)于積分器42，假設(shè)通過(guò)對(duì)函數(shù)f(t)從時(shí)間為0到1的周期積分所得到的值為輸出值I，由于公式(6)右邊的第一和第二項(xiàng)都為0，輸出值I可以用下面的公式表示I=∫0Tf(ωt)]]>=aa′2sin(ξ-φ)∫0Tdt···(7)]]>=-πaa′ωsin(φ-ξ)]]>此處，ω、a和a′都大于0(ω＞0，a＞0，a′＞0)。因此，下面的不等式表示相位值(-ξ)和積分器42的輸出值I之間的關(guān)系。
當(dāng)0≤φ-ξ＜π，I≤0當(dāng)-π＜φ-ξ≤0，I≥0...(8)上面的不等式(8)表示相位值(-ξ)是加還是減取決于積分器42的輸出值I的符號(hào)(正或負(fù))。
如果增益與校正值一致，積分器42的輸出值I變?yōu)?。在這種情況下，相位(-ξ)也變?yōu)?，根據(jù)這個(gè)結(jié)果，公式(5)也可以用下面的公式表示tanξ=sinθg+cosθ···(9)]]>假設(shè)開(kāi)環(huán)增益g＝1，公式(9)可以用下面的公式表示tanξ=sinθ1+cosθ···(10)]]>設(shè)置移相器40的相移量(ξ-π/2)中的ξ，使其滿足下面的等式ξ=arctansinθ1+cosθ···(11)]]>根據(jù)上面的等式(11)，開(kāi)環(huán)增益g變?yōu)?，即0dB。
隨后，在伺服處理器25中，計(jì)算積分器42的輸出值I的符號(hào)和開(kāi)環(huán)增益g之間的關(guān)系(如圖4中的步驟SP3)。根據(jù)上面的公式(5)，開(kāi)環(huán)增益g可以用下面的公式表示g=sinθtanφ-cosθ···(12)]]>在這種情況下，假“η＝-ξ”，公式(12)可以用下面的公式表示g=sinθtan(η+ξ)-cosθ···(13)]]>如果公式(13)通過(guò)η微分，可以得到下面的公式dgdη=sinθ·1-tan2(η+ξ)·1cos2(η+ξ)=-sinθsin2(η+ξ)···(14)]]>在頻率fc附近，基于“-π＜θ＜0”的關(guān)系，滿足關(guān)系式“sinθ＜0”。此外基于“sin2(η+ξ)＞0”的關(guān)系，滿足關(guān)系式“dg/dη＞0”。
如上所述，在積分器42的輸出值I＝0的情況下，相位(-ξ)＝0并且開(kāi)環(huán)增益g＝1。因此，如果η＝0，開(kāi)環(huán)增益g＝1。因?yàn)楣?3)中的變化率為正，η和g之間的關(guān)系可以由下面的不等式表示當(dāng)η＞0(φ＞ξ}，g＞1當(dāng)η＜0(φ＜ξ)，g＜1 ...(15)此外，根據(jù)上面的不等式(8)和(15)，可以得到下面的不等式所代表的關(guān)系
當(dāng)I＜0，g＞1當(dāng)I＞0，g＜1 ...(16)上面的不等式(16)表示積分器42的輸出值I的符號(hào)和開(kāi)環(huán)增益g之間的關(guān)系。因此，如圖3所示，在伺服處理器25中的增益調(diào)節(jié)可以執(zhí)行如下。在積分器42的輸出值I小于0(I＜0)的情況下，開(kāi)環(huán)增益g大于1(g＞1)，于是放大器7的增益應(yīng)該減小。另一方面，當(dāng)積分器42的輸出值I大于0(I＞0)的情況下，開(kāi)環(huán)增益g小于1(g＜1)，于是放大器7的增益應(yīng)該增加。
也就是，增益設(shè)置單元43設(shè)置放大器7的增益，通過(guò)根據(jù)積分器42的輸出值I的符號(hào)增加/減小放大器7的增益，使得積分器42的輸出值I變?yōu)?，結(jié)果是開(kāi)環(huán)增益g變?yōu)?。
(1-4)增益調(diào)節(jié)過(guò)程RT1依照如圖4所示的增益調(diào)節(jié)過(guò)程RT1，實(shí)際的增益調(diào)節(jié)從步驟SP0開(kāi)始執(zhí)行，它能夠使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)完成精確的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)，而不需要對(duì)干擾信號(hào)S1的頻率進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量。
首先，計(jì)算交叉頻率處的開(kāi)環(huán)相位(步驟SP1)，然后根據(jù)公式(10)計(jì)算移相器40的移相量，使得交叉頻率處的開(kāi)環(huán)增益變成0dB(步驟SP2)。
接下來(lái)，伺服處理器25對(duì)圖3中包括被控對(duì)象8的反饋控制系統(tǒng)5自動(dòng)執(zhí)行增益調(diào)節(jié)，從而使開(kāi)環(huán)增益g＝1，也就是使它收斂到0dB(如圖4中的步驟SP3)。
圖5表示使用所謂的對(duì)分法的增益收斂程序RT2。該過(guò)程RT2從步驟SP10開(kāi)始執(zhí)行，并且重復(fù)接下來(lái)的包括SP11到SP18的步驟N次來(lái)收斂增益。此處，N表示用合適的精度收斂開(kāi)環(huán)增益g所需要的次數(shù)，并且i(≥N)表示第i次操作。
首先，在步驟SP11中開(kāi)始第0次操作(i＝0)，接下來(lái)在步驟SP12中以提供給反饋控制系統(tǒng)干擾信號(hào)S1的方式設(shè)置增益，。此后，在步驟SP13中計(jì)算積分器42的輸出值I。
接下來(lái)，在步驟SP14中，根據(jù)積分器42的輸出值I的符號(hào)執(zhí)行三種不同的處理。即，當(dāng)輸出值I的符號(hào)為正(I＞0)時(shí)，在步驟SP17中用(1+0.5i)乘以放大器7的增益，并且流程前進(jìn)到步驟SP16。當(dāng)輸出值I的符號(hào)為負(fù)(I＜0)時(shí)，在步驟SP15中用(1-0.5i)乘以放大器7的增益，并且流程前進(jìn)到步驟SP16。當(dāng)輸出值I等于0(I＝0)時(shí)，不執(zhí)行處理過(guò)程，并且流程前進(jìn)到步驟SP16。
在步驟SP16中i的值增加，接下來(lái)在步驟SP18中確定i的值是否小于N。如果是，流程返回到步驟SP12并重復(fù)同樣的處理。最后，在步驟SP18得到負(fù)的結(jié)果，這表示i的值已達(dá)到N，即增益已被收斂，并且流程前進(jìn)到步驟SP19，結(jié)束增益收斂程序RT2。
假設(shè)放大器7的初始增益已經(jīng)與r相乘，作為上述增益調(diào)節(jié)的結(jié)果，r可以用下面的公式表示r=1+Σi=1N0.5iai]]>當(dāng)I＜0，ai＝-1當(dāng)I＞0，ai＝+1當(dāng)I＝0，ai＝0 ...(17)r值的變化如圖6所示。
(1-5)第一實(shí)施例的操作和效果如上所述，在光盤復(fù)制裝置20的伺服處理器25中，計(jì)算關(guān)于形成反饋控制系統(tǒng)5的交叉頻率處的開(kāi)環(huán)相位的關(guān)系，然后計(jì)算關(guān)于已輸入到移相器40的干擾信號(hào)S1的相移量，從而使開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?。
隨后，伺服處理器25通過(guò)根據(jù)積分器42的輸出值I的符號(hào)增加/減小放大器7的增益，將開(kāi)環(huán)增益收斂到0dB，從而使干擾信號(hào)S1的頻率自動(dòng)地與反饋控制系統(tǒng)5的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。
因此，在伺服處理器25中，反饋控制系統(tǒng)5的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率不必實(shí)際測(cè)量以及不必作為干擾信號(hào)S1的頻率從干擾產(chǎn)生器2輸出，因此可以避免花費(fèi)在制造上的時(shí)間和勞動(dòng)。另外，不必改變從反饋控制系統(tǒng)5接收輸出的帶通濾波器9的頻帶。
此外，在伺服處理器25中，將乘法器41和積分器42結(jié)合起來(lái)以代替常用的相位比較器，因此不必從帶有高噪聲的信號(hào)中提取相位。因此能夠執(zhí)行高精度的增益調(diào)節(jié)。
按照上面的結(jié)構(gòu)，在光盤復(fù)制裝置20的伺服處理器25中，移相器40設(shè)置在干擾產(chǎn)生器2的輸出級(jí)，與加法器并列，計(jì)算關(guān)于已被輸入到移相器40的干擾信號(hào)S1的相移量，從而使開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB，并且根據(jù)積分器42的輸出值的符號(hào)調(diào)節(jié)放大器7的增益，因此使得干擾信號(hào)S1的頻率自動(dòng)地與反饋控制系統(tǒng)5的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。在該方式下，伺服處理器25能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)精確地調(diào)節(jié)增益。
(2)第二實(shí)施例除了伺服處理器的結(jié)構(gòu)外，第二實(shí)施例中的光盤復(fù)制裝置的結(jié)構(gòu)(未示出)與第一實(shí)施例中的光盤復(fù)制裝置20的相同(圖2)。
如圖7所示，其中與圖1中相同的部分使用相同的標(biāo)號(hào)表示，除了移相器51并排于加法器4設(shè)置在干擾產(chǎn)生器2的輸出級(jí)處之外，根據(jù)第二實(shí)施例的伺服處理器50的結(jié)構(gòu)與常用的增益調(diào)節(jié)電路1相同。
因?yàn)橄乱患?jí)沒(méi)有乘法器而不必考慮正交分量π/2，所以在圖7中的伺服處理器50中可以用ζ表示移相器51的移相量。
根據(jù)上面的結(jié)構(gòu)，在光盤復(fù)制裝置的伺服處理器50中，移相器51并排于加法器設(shè)置在干擾產(chǎn)生器2的輸出級(jí)處，計(jì)算關(guān)于已被輸入到移相器51的干擾信號(hào)S1的相移量，從而使開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB，并且根據(jù)相位比較器3的輸出，按照相位的進(jìn)展調(diào)節(jié)放大器7的增益，因此使干擾信號(hào)S1的頻率能夠自動(dòng)與反饋控制系統(tǒng)5的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。通過(guò)該方式，伺服處理器50能夠使用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精確地調(diào)節(jié)增益。
(3)其它實(shí)施例如上所述，在第一和第二實(shí)施例中本發(fā)明應(yīng)用于與DVD兼容的光盤復(fù)制裝置20中。然而，可替代地，本發(fā)明可以用于與光盤例如光盤(CD)兼容的其它不同種類的復(fù)制裝置中。此外，本發(fā)明不僅能夠用于復(fù)制裝置，還可以用于其它不同種類的與多種盤型記錄媒體兼容的記錄裝置，其包括可寫光盤，例如DVD-R、DVD-RW、CD-R、CD-RW或等等，以及磁性光盤，例如磁光盤(MO)。
如上所述，在第一和第二實(shí)施例中，使用從根據(jù)干擾信號(hào)S1(輸入信號(hào))控制的被控對(duì)象8得到的輸出信號(hào)S3和輸入信號(hào)S1之間的相位差的反饋控制系統(tǒng)5的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置用于光盤復(fù)制裝置20中的伺服處理器25和50。然而，可替代地，上述自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置可以廣泛應(yīng)用于其它不同類型的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置中。
此外，在第一和第二實(shí)施例中，連接反饋控制系統(tǒng)5輸入級(jí)以及相移干擾信號(hào)(輸入信號(hào))S1的移相器(相位移動(dòng)裝置)40和51根據(jù)干擾信號(hào)(輸入信號(hào))S1設(shè)置移相器(相位移動(dòng)裝置)40和51的相移量，以使干擾信號(hào)(輸入信號(hào))S1的頻率能夠自動(dòng)與形成反饋控制系統(tǒng)5的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。然而，本發(fā)明不限于此，還可以使用其它類型的結(jié)構(gòu)，只要通過(guò)計(jì)算能得到相移量。
此外，在第一實(shí)施例中，設(shè)置將干擾信號(hào)(輸入信號(hào))S1和被控對(duì)象8的輸出信號(hào)S3相乘的乘法器41和將乘法器41的乘積結(jié)果積分的積分器42，通過(guò)根據(jù)積分器42輸出值的符號(hào)調(diào)節(jié)反饋控制系統(tǒng)5的增益，以收斂開(kāi)環(huán)增益到0dB。然而，本發(fā)明不限于此，除了乘法器和積分器的結(jié)合外可以使用多種結(jié)構(gòu)，除非它們涉及從帶有高噪聲的信號(hào)提取相位的過(guò)程。
在這種情況下，使用對(duì)分法將開(kāi)環(huán)增益收斂到0dB。然而，本發(fā)明不限于此，也可以使用其他種類的方法，只要它們能將開(kāi)環(huán)增益收斂到0dB。
如上所述，依照本發(fā)明，在反饋控制系統(tǒng)的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置中，當(dāng)根據(jù)輸入信號(hào)控制對(duì)象時(shí)，使用從被控對(duì)象獲得的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的相位差，移相裝置連接反饋控制系統(tǒng)的輸入級(jí)以將輸入信號(hào)移相，并且設(shè)置移相裝置的相移量以使得輸入信號(hào)的頻率與形成反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致，由此使輸入信號(hào)的頻率自動(dòng)與反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。以這種方式，可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)能夠精確調(diào)節(jié)增益的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置。
此外，依照本發(fā)明，在反饋控制系統(tǒng)的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法中，當(dāng)根據(jù)輸入信號(hào)控制對(duì)象時(shí)，使用從被控對(duì)象獲得的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的相位差，設(shè)置相移量以使得輸入信號(hào)的頻率與形成反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致，并且根據(jù)相移量將輸入信號(hào)移相，從而使輸入信號(hào)的頻率自動(dòng)地與反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。以這種方式，該自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精確的增益調(diào)節(jié)。
在參考最佳實(shí)施例描述本發(fā)明的同時(shí)，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然可以作出多種變化和修改，因此，后附的權(quán)利要求覆蓋所有這些落在本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)的變化和修改。
權(quán)利要求
1.反饋控制系統(tǒng)的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置，在根據(jù)輸入信號(hào)控制對(duì)象時(shí)，使用從被控對(duì)象獲得的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差，該自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置包括移相裝置，連接到反饋控制系統(tǒng)的輸入級(jí)，用于將輸入信號(hào)移相，其中設(shè)置移相裝置的相移量，使得提供給閉環(huán)的輸入信號(hào)的頻率與形成反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致。
2.如權(quán)利要求1的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置，還包括用于將輸入信號(hào)和從被控對(duì)象獲得的輸出信號(hào)相乘的乘法器；和用于將乘法器的乘積結(jié)果積分的積分器，其中通過(guò)根據(jù)積分器輸出值的符號(hào)調(diào)節(jié)反饋控制系統(tǒng)的增益，收斂開(kāi)環(huán)增益到0dB。
3.如權(quán)利要求1的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置，其中使用對(duì)分法收斂開(kāi)環(huán)增益到0dB。
4.用于反饋控制系統(tǒng)的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法，在根據(jù)輸入信號(hào)控制對(duì)象時(shí)，使用從被控對(duì)象獲得的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差，該自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法包括設(shè)置相移量，使得提供給閉環(huán)的輸入信號(hào)的頻率與形成反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致；以及根據(jù)該相移量將輸入信號(hào)移相。
5.如權(quán)利要求4的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法，還包括將輸入信號(hào)和從被控對(duì)象獲得的輸出信號(hào)相乘；將乘積結(jié)果積分，以及通過(guò)根據(jù)已積分的輸出值的符號(hào)調(diào)節(jié)反饋控制系統(tǒng)的增益，收斂開(kāi)環(huán)增益到0dB。
6.如權(quán)利要求4的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法，其中使用對(duì)分法收斂開(kāi)環(huán)增益到0dB。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種自動(dòng)增益調(diào)節(jié)裝置及方法，其能夠使用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)精確調(diào)節(jié)增益。在反饋控制系統(tǒng)的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法中，在根據(jù)輸入信號(hào)控制對(duì)象時(shí)，使用從被控對(duì)象獲得的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差，設(shè)置相移量使輸入信號(hào)的頻率與形成反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益變?yōu)?dB處的交叉頻率一致的相移量，并且根據(jù)該相移量將輸入信號(hào)移相。
文檔編號(hào)G05B13/02GK1542574SQ20041005952
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月1日
發(fā)明者齋藤泰 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社