專利名稱：伺服控制裝置和方法，以及磁盤記錄或回放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合在光盤記錄裝置和光盤回放裝置中的光學(xué)頭(optical head)的雙軸啟動(dòng)器(biaxial actuator)中的聚焦伺服機(jī)構(gòu)(focus servo mechanism)禾卩跟蹤伺月艮機(jī)構(gòu)(tracking servo mechanism)或者在近場(chǎng)中使 用的光學(xué)頭的雙軸啟動(dòng)器中的間隙伺服機(jī)構(gòu)(gap servo mechanism)中使
用的伺服控制裝置和方法，所述的光盤記錄裝置將信息記錄到諸如光盤、 磁性光盤等的盤形記錄介質(zhì)中，而所述光盤回放裝置再現(xiàn)記錄在這種盤形 記錄介質(zhì)中的信息。本發(fā)明還涉及一種光盤記錄裝置或一種光盤回放裝 置，其中，根據(jù)本發(fā)明的伺服控制裝置和方法被應(yīng)用于在光學(xué)頭的雙軸啟 動(dòng)器中的聚焦伺服機(jī)構(gòu)和跟蹤伺服機(jī)構(gòu)，或被應(yīng)用于在近場(chǎng)中使用的光學(xué) 頭的雙軸啟動(dòng)器中的間隙伺服機(jī)構(gòu)。
本申請(qǐng)要求了 2005年4月6日在日本專利局提交的日本專利申請(qǐng) No.2005-110151的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用而結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
對(duì)于記錄介質(zhì)，當(dāng)在記錄和/或回放裝置中使用時(shí)，可移動(dòng)地設(shè)置在記 錄和/或回放裝置中的光盤能夠在其中心部分夾固在包含在盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 中的轉(zhuǎn)盤上的情況下與轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在其中心部分夾固在轉(zhuǎn)盤上的情況 下旋轉(zhuǎn)的光盤可能會(huì)招致所謂的"軸向偏轉(zhuǎn)(axial runout)"。即，在旋 轉(zhuǎn)過程中，其相對(duì)于其經(jīng)夾固的中心部分而發(fā)生軸向偏轉(zhuǎn)。
如果在由盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，設(shè)置在記錄和/或回放裝置中 的光盤發(fā)生軸向偏轉(zhuǎn)，則在記錄或再現(xiàn)信息的過程中很可能發(fā)生聚焦錯(cuò) 誤。
因此，可移動(dòng)地設(shè)置在記錄和/或回放裝置中的光盤，在其被夾固到轉(zhuǎn) 盤上時(shí)，應(yīng)當(dāng)如人所愿地水平地毫無傾斜地安裝在轉(zhuǎn)盤上，但是，很難將
光盤完全水平地放置和夾固在轉(zhuǎn)盤上。
在這種情況下，提出了設(shè)在使用可移動(dòng)光盤來作為記錄介質(zhì)的光盤記 錄和/或回放裝置中的聚焦伺服機(jī)構(gòu)，用以處理置于所述裝置中的光盤在由 盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中將可能招致的軸向偏轉(zhuǎn)的問題。對(duì)于DVD (數(shù)字多功能光盤)，例如，記錄和/或回放裝置的聚焦伺服機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)為
使得即使相對(duì)于盤旋轉(zhuǎn)面發(fā)生土300um的軸向偏置也不會(huì)導(dǎo)致任何的聚 焦錯(cuò)誤。
目前，已經(jīng)提出在通過照射光束來在將預(yù)定信息記錄到光記錄介質(zhì) (例如，光盤)或從該光記錄介質(zhì)再現(xiàn)預(yù)定信息的裝置中利用瞬逝光 (evanescent light)，從而使得能夠以超過光衍射限制的高密度來進(jìn)行記 錄或再現(xiàn)。
針對(duì)利用瞬逝光來將信息記錄到光記錄介質(zhì)上和/或再現(xiàn)記錄在光記錄 介質(zhì)中的信息，已經(jīng)提出使用SIL (Solid Immersion Lens:固體浸沒透 鏡)來發(fā)射瞬逝光。
為了利用瞬逝光來將信息記錄到光記錄介質(zhì)上或者從光記錄介質(zhì)再現(xiàn) 信息，應(yīng)當(dāng)使用SIL和數(shù)值孔徑(NA: numerical aperture)大于1的非球 面透鏡的組合的兩組透鏡(two-group lens)來作為如下所述的光系統(tǒng)，該 光系統(tǒng)聚集用于照射到光記錄介質(zhì)的光束，以將所述光系統(tǒng)的光輸出表面 與所述光記錄介質(zhì)的信息記錄表面之間的距離減小到小于入射到SIL上的 光束的波長(zhǎng)X的一半。例如，在光束的波長(zhǎng)X為400nm的情況下，上述的距 離應(yīng)當(dāng)小于200nm。
對(duì)于高質(zhì)量的記錄或再現(xiàn)，聚焦光系統(tǒng)的光輸出表面與光記錄介質(zhì)的 信息記錄表面之間的距離應(yīng)當(dāng)保持恒定。鑒于此，在日本已公布未審查專 利申請(qǐng)No.2001-76358 (專利文獻(xiàn)1)中公開了一種技術(shù)，其中，在包含 SIL的光學(xué)頭中利用了來自光記錄介質(zhì)的返回光之間的差異來作為一種誤 差信號(hào)，以通過與該誤差信號(hào)相對(duì)應(yīng)地驅(qū)動(dòng)和控制光學(xué)頭的啟動(dòng)器來控制 所述聚焦光系統(tǒng)相對(duì)于所述光記錄介質(zhì)的位置。
對(duì)于通過使用瞬逝光來實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量記錄和再現(xiàn)來說，有必要使光學(xué)頭 跟隨記錄介質(zhì)的信息記錄表面，同時(shí)將聚焦光系統(tǒng)的光輸出表面與光記錄
介質(zhì)的信息記錄表面之間的距離控制在相當(dāng)短的納米級(jí)的間隔處。
此外，盤形記錄介質(zhì)本身會(huì)招致某些徑向偏轉(zhuǎn)，所述的徑向偏轉(zhuǎn)將阻
礙光學(xué)頭的啟動(dòng)器精確跟隨射束點(diǎn)(beam spot)。因此，跟蹤應(yīng)當(dāng)受跟蹤 伺服機(jī)構(gòu)的伺服控制。
過去，在跟蹤伺服控制器中進(jìn)行的跟蹤伺服控制和在聚焦伺服控制器 中進(jìn)行的聚焦伺服控制中，受到諸如軸向偏轉(zhuǎn)和徑向偏轉(zhuǎn)之類的干擾的影 響的跟蹤誤差信號(hào)和聚焦誤差信號(hào)已經(jīng)被檢測(cè)得到，免受所述干擾的影響 的伺服誤差信號(hào)已經(jīng)被從檢測(cè)所得的跟蹤誤差信號(hào)和聚焦誤差信號(hào)中提取 出來，并且在所述伺服誤差信號(hào)變?yōu)榱阒?，所述跟蹤伺服機(jī)構(gòu)和聚伺服 機(jī)構(gòu)一直受到控制。
此外，伺服誤差信號(hào)已被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的誤 差信號(hào)己經(jīng)被用于抑制包含在所述伺服誤差信號(hào)中的干擾分量。在這種情 況下，控制系統(tǒng)為滯后(dead-time)系統(tǒng)，并且如果按其原樣，則虛軸上 具有眾多極點(diǎn)的嚴(yán)格正確的控制系統(tǒng)將無法穩(wěn)定任何閉環(huán)系統(tǒng)。鑒于此， 誤差信號(hào)在存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中之前首先經(jīng)過濾波器，而不是按其原樣直接存 儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，以穩(wěn)定閉合系統(tǒng)。
但是，在過去，用以穩(wěn)定閉合系統(tǒng)的濾波器乘算系數(shù)是通過反復(fù)試驗(yàn) 以滿足穩(wěn)定條件來人為選擇的。因此，濾波器的設(shè)計(jì)耗費(fèi)了大量時(shí)間，濾 波器的性能取決于設(shè)計(jì)者，并且伺服控制的質(zhì)量并不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望通過提供能夠自適應(yīng)地針對(duì)伺服誤差信號(hào)來自動(dòng)地設(shè)置濾 波器的伺服控制裝置和方法來克服相關(guān)技術(shù)的上述缺點(diǎn)。此外，還希望提 供能夠進(jìn)行高精度的伺服控制的伺服控制裝置和方法。
還希望提供能夠?qū)ζ溥M(jìn)行恒定質(zhì)量的伺服控制的光盤記錄或回放裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種伺服控制裝置，該伺服控制裝 置包括遞歸控制單元，該遞歸控制單元基于目標(biāo)信號(hào)和其上被施加了干擾 的受控目標(biāo)的觀測(cè)信號(hào)來確定第一誤差信號(hào)，對(duì)第一誤差信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)
線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)以提供第二誤差信號(hào)，將第二誤差信號(hào)延遲一 個(gè)周期，通過使用了經(jīng)延遲的第二誤差信號(hào)的遞歸控制來生成自適應(yīng)干擾 信號(hào)，并輸出將所生成的干擾信號(hào)與第一誤差信號(hào)相加而得到的第三誤差 信號(hào)，所述遞歸控制單元基于從遞歸控制中得到的第三誤差信號(hào)來控制作 為受控目標(biāo)的伺服機(jī)構(gòu)。
因此，上述伺服控制裝置能夠通過自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè) 來生成將伺服誤差減去非旋轉(zhuǎn)同步信號(hào)而得到的主要來自旋轉(zhuǎn)同步信號(hào)分 量的誤差信號(hào)。此外，可以通過將所述誤差信號(hào)存儲(chǔ)在具有一個(gè)周期的容 量的延遲單元中并逐次更新在該延遲存儲(chǔ)器中的誤差信號(hào)來實(shí)現(xiàn)遞歸控 制。
在上述伺服控制裝置中，所述遞歸控制單元包括基于目標(biāo)信號(hào)和觀 測(cè)信號(hào)來確定第一誤差信號(hào)的第一誤差信號(hào)檢測(cè)器；對(duì)由第一誤差信號(hào)檢 測(cè)器檢測(cè)得到的第一誤差信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)，以 提供第二誤差信號(hào)的自適應(yīng)濾波器單元；將來自自適應(yīng)濾波器單元的第二 誤差信號(hào)延遲一個(gè)周期的延遲單元；將從延遲單元輸出的第二誤差信號(hào)反 饋，以與第一誤差信號(hào)相加的反饋單元；以及根據(jù)從延遲單元輸出的第二 誤差信號(hào)來生成自適應(yīng)干擾信號(hào)，并將所述自適應(yīng)干擾信號(hào)前饋用于與第 一誤差信號(hào)相加，從而提供第三誤差信號(hào)的前饋單元。
所述遞歸控制單元包括基于目標(biāo)信號(hào)和觀測(cè)信號(hào)來確定第一誤差信 號(hào)的第一誤差信號(hào)檢測(cè)器；對(duì)由第一誤差信號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)得到的第一誤差 信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)，以提供第二誤差信號(hào)的自適 應(yīng)濾波器單元；將來自自適應(yīng)濾波器單元的第二誤差信號(hào)延遲一個(gè)周期的 延遲單元；以及根據(jù)從延遲單元輸出的第二誤差信號(hào)來生成自適應(yīng)干擾信 號(hào)，并將所述自適應(yīng)干擾信號(hào)前饋用于與第一誤差信號(hào)相加，從而提供第 三誤差信號(hào)的前饋單元。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了伺服控制方法，該伺服控 制方法包括基于目標(biāo)信號(hào)和其上被施加了干擾的受控目標(biāo)的觀測(cè)信號(hào)來 確定第一誤差信號(hào)的第一誤差信號(hào)檢測(cè)步驟；對(duì)在第一誤差信號(hào)檢測(cè)步驟 中檢測(cè)得到的第一誤差信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)，以提
供第二誤差信號(hào)的自適應(yīng)濾波步驟；將在自適應(yīng)濾波步驟中提供的第二誤 差信號(hào)延遲一個(gè)周期，然后將所述經(jīng)延遲的第二誤差信號(hào)反饋用于與第一 誤差信號(hào)相加的反饋步驟；以及根據(jù)經(jīng)延遲了一個(gè)周期的第二誤差信號(hào)來 生成自適應(yīng)干擾信號(hào)，并將所述自適應(yīng)干擾信號(hào)前饋，用于與第一誤差信 號(hào)相加，以輸出第三誤差信號(hào)的前饋步驟，基于在前饋步驟中提供的第三 誤差信號(hào)來對(duì)作為受控目標(biāo)的伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
因此，上述伺服控制方法允許通過自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè) 來生成將伺服誤差減去非旋轉(zhuǎn)同步信號(hào)而得到的主要來自旋轉(zhuǎn)同步信號(hào)的 誤差信號(hào)。此外，可以通過將所述誤差信號(hào)存儲(chǔ)在具有一個(gè)周期的容量的 延遲單元中并逐次更新在該延遲存儲(chǔ)器中的誤差信號(hào)來實(shí)現(xiàn)遞歸控制。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種伺服控制方法，該伺 服控制方法包括基于目標(biāo)信號(hào)和其上被施加了干擾的受控目標(biāo)的觀測(cè)信 號(hào)來確定第一誤差信號(hào)的第一誤差信號(hào)檢測(cè)歩驟；對(duì)在第一誤差信號(hào)檢測(cè) 步驟中檢測(cè)得到的第一誤差信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)， 以提供第二誤差信號(hào)的自適應(yīng)濾波步驟；以及將在自適應(yīng)濾波歩驟中提供 的第二誤差信號(hào)延遲一個(gè)周期，根據(jù)經(jīng)延遲了一個(gè)周期的所述第二誤差信 號(hào)來生成自適應(yīng)干擾信號(hào)，并將所述自適應(yīng)干擾信號(hào)前饋，用于與第一誤 差信號(hào)相加，以輸出第三誤差信號(hào)的前饋歩驟，基于在前饋步驟中提供的 第三誤差信號(hào)來對(duì)作為受控目標(biāo)的伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種光盤記錄或回放裝 置，該光盤記錄或回放裝置包括托盤，在所述托盤上安放可移動(dòng)盤形光 記錄介質(zhì)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元以預(yù)定速率來旋轉(zhuǎn)安放在所 述托盤上的所述盤形光記錄介質(zhì)；光學(xué)頭，在由在聚焦和/或跟蹤方向上 移動(dòng)預(yù)定透鏡的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來移動(dòng)所述透鏡的時(shí)候，所述光學(xué)頭通過光束照 射來將信息信號(hào)記錄到由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元旋轉(zhuǎn)的所述盤形光記錄介質(zhì)的 信息記錄表面上，或者通過輸出與來自所述信息記錄表面的回光相對(duì)應(yīng)的 信號(hào)來再現(xiàn)信息信號(hào)；以及伺服控制單元，所述伺服控制單元基于由所述 光學(xué)頭檢測(cè)得到的觀測(cè)信號(hào)來控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服機(jī)構(gòu)，所述伺服控 制單元包括遞歸控制單元，所述遞歸控制單元基于目標(biāo)信號(hào)和其上被施加了干擾的受控目標(biāo)的觀測(cè)信號(hào)來確定第一誤差信號(hào)，對(duì)第一誤差信號(hào)進(jìn)行 自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)以產(chǎn)生第二誤差信號(hào)，將第二誤差信號(hào) 延遲一個(gè)周期，通過使用了所述經(jīng)延遲的第二誤差信號(hào)的遞歸控制來生成 自適應(yīng)干擾信號(hào)，并輸出將所生成的干擾信號(hào)與第一誤差信號(hào)相加而得到 的第三誤差信號(hào)。根據(jù)以下結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和 其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得一 目了然。


圖1是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的伺服控制器的示意性框圖；圖2是自適應(yīng)濾波器的示意性框圖；圖3示出了選擇自適應(yīng)濾波器的操作流程；圖4是當(dāng)延遲m=l時(shí)選擇的自適應(yīng)濾波器的示意性框圖；圖5是當(dāng)延遲m=3時(shí)選擇的自適應(yīng)濾波器的示意性框圖；圖6是作為比較示例1的伺服控制器的示意性框圖；圖7示出了被確定作為觀測(cè)信號(hào)y(t)和目標(biāo)信號(hào)r(t)的差值的誤差信號(hào) e(t)的幅度水平相對(duì)于時(shí)間(秒)的變化；圖8示出了對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換(FFT)分析而得到的結(jié)果；圖9是作為比較示例2的伺服控制器的示意性框圖； 圖10是作為比較示例3的伺服控制器的示意性框圖； 圖11示出了一階延遲低通濾波器的典型傳遞函數(shù)l+CP與F之間的 關(guān)系；圖12示出了所述一階延遲低通濾波器的增益和相位相對(duì)于頻率的變化；圖13示出了 FIR濾波器的增益和相位相對(duì)于頻率的變化； 圖14是在mM的情況下可用作自適應(yīng)濾波器(Fadp(z))的FIR濾波器 的示意性框圖；圖15是在m〉1的情況下可用作自適應(yīng)濾波器(Fadp(z))的雙四元組直
接I型IIR濾波器的示意性框圖；圖16是在m〉1的情況下可用作自適應(yīng)濾波器(Fadp(z))的雙四元組直接II型IIR濾波器的示意性框圖；圖17示出了使用基于圖14所示的FIR濾波器的自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器 (ALE)的自適應(yīng)濾波器(Fadp(s))的增益和相位相對(duì)于頻率的變化；圖18示出了 Fadp(S)與傳遞函數(shù)l+CP之間的關(guān)系；圖19A示出了在作為第一實(shí)施例的伺服控制器中的原始聚焦誤差信號(hào)的幅度特性，圖19B示出了已經(jīng)經(jīng)過通過在作為第一實(shí)施例的伺服控制器中的ALE來調(diào)整的濾波器的濾波的聚焦誤差信號(hào)的幅度特性，而圖19C示出了原始聚焦誤差信號(hào)與在通過ALE來調(diào)整的濾波器之后的聚焦誤差信號(hào)之間的差值信號(hào)的幅度特性；圖20A示出了在作為比較示例1的伺服控制器中的聚焦誤差信號(hào)的幅度特性的示例，而圖20B示出了對(duì)圖20A所示的聚焦誤差信號(hào)進(jìn)行FFT分析而得到的幅度特性；圖21A示出了在作為本發(fā)明的實(shí)施例的伺服控制器中的聚焦誤差信號(hào)的幅度特性的示例，而圖21B示出了對(duì)圖21A所示的聚焦誤差信號(hào)進(jìn)行FFT分析而得到的幅度特性；圖22A示出了在使用像相關(guān)技術(shù)中那樣通過反復(fù)試驗(yàn)來設(shè)置的濾波器的情況下的聚焦誤差信號(hào)的幅度特性，而圖22B示出了在作為本發(fā)明的實(shí)施例的伺服控制器中的聚焦誤差信號(hào)的幅度特性；圖23是作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的伺服控制器的示意性框圖； 圖24是作為第二實(shí)施例的伺服控制器的變體的示意性框圖； 圖25是作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的伺服控制器的示意性框圖； 圖26是作為本發(fā)明的第四實(shí)施例的伺服控制器的示意性框圖； 圖27是作為本發(fā)明的第五實(shí)施例的伺服控制器的示意性框圖； 圖28是光盤記錄器的示意性框圖； 圖29示意性地示出了光學(xué)頭；以及圖30示出了由于全反射而得到的回光與在近場(chǎng)中的光學(xué)頭和光盤的 信息記錄表面之間的間隙之間的關(guān)系。
具體實(shí)施方式
以下將參考附圖就其實(shí)施例來描述本發(fā)明。本發(fā)明的第一實(shí)施例是在 光盤記錄器和光盤播放器中使用的伺服控制器，所述光盤記錄器將信息記 錄到諸如光盤、磁光盤之類的盤形記錄介質(zhì)(下文中將用光盤來表示) 中，而所述光盤播放器對(duì)記錄在光盤中的信息進(jìn)行再現(xiàn)。所述伺服控制器 被應(yīng)用于在光學(xué)頭的雙軸啟動(dòng)器中的聚焦伺服系統(tǒng)和跟蹤伺服系統(tǒng)，或者 被應(yīng)用于在近場(chǎng)中使用的光學(xué)頭的雙軸啟動(dòng)器中的間隙伺服系統(tǒng)?，F(xiàn)在參考圖1，其以示意性框圖的形式示出了作為本發(fā)明第一實(shí)施例 的伺服控制器。由標(biāo)號(hào)1指示的伺服控制器的輸入端2被提供以目標(biāo)信號(hào)r(t)，而其輸入端8被提供以干擾信號(hào)d(t)。伺服控制器1從其輸出端9輸 出觀測(cè)信號(hào)y(t)。在光盤記錄器或播放器中，目標(biāo)信號(hào)r(t)的值恒定，并且通常為零。 干擾信號(hào)d(t)例如與聚焦伺服系統(tǒng)中的軸向偏轉(zhuǎn)，以及跟蹤伺服系統(tǒng)中的 徑向偏轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)。觀測(cè)信號(hào)y(t)例如與由光盤記錄器中的光電探測(cè)器檢測(cè) 所得的聚焦誤差信號(hào)或跟蹤誤差信號(hào)相對(duì)應(yīng)。伺服控制器1在輸入端2處接收的目標(biāo)信號(hào)r(t)被提供給減法器3，減 法器3還被提供以來自加法器7 (隨后將詳細(xì)說明)的觀測(cè)信號(hào)y(t)。減法 器3從目標(biāo)信號(hào)r(t)減去觀測(cè)信號(hào)y(t)，以提供第一誤差信號(hào)e(t) ( (r(t)-y(t))所得的結(jié)果)，然后該第一誤差信號(hào)將被提供給遞歸控制單元4。通過使用自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器(adaptive line spectrum enhancer)或自適 應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元，遞歸控制單元4減小了第一誤差信號(hào)中的非旋轉(zhuǎn)同步分 量，以提供第二誤差信號(hào)(主要包括旋轉(zhuǎn)同步信號(hào))，并輸出通過逐次更 新第一誤差信號(hào)而獲得的第三誤差信號(hào)，同時(shí)將第二誤差信號(hào)存儲(chǔ)到具有 一個(gè)周期的容量的存儲(chǔ)器(延遲單元)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服誤差信號(hào)(觀 測(cè)信號(hào))的遞歸控制。遞歸控制單元4的加法器10和11被提供以第一誤差信號(hào)e(t)。加法 器10還被提供以一反饋分量(隨后將詳細(xì)說明)，并向自適應(yīng)濾波器 (FA(z)) 12提供作為加算輸出的誤差信號(hào)erpt(t)。自適應(yīng)濾波器(FA(z)) 12起到取決于延遲m的自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器(ALE)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元 的作用。其為伺服控制器1的主要部分，并適應(yīng)性地進(jìn)行遞歸控制。來自 自適應(yīng)濾波器(FA(z)) 12的輸出(第二誤差信號(hào))被提供給延遲單元 (Z—n)延遲單元(Z—n) 13，在延遲單元(Z—n) 13中第二誤差信號(hào)將被延 遲一個(gè)周期，然后經(jīng)延遲一個(gè)周期的第二誤差信號(hào)被反饋回加法器10。來 自延遲單元(Z—n) 13的延遲輸出在系數(shù)乘法器14中被乘以預(yù)定的系數(shù) k，以自適應(yīng)地產(chǎn)生干擾信號(hào)W(t)。如此自適應(yīng)地產(chǎn)生的干擾信號(hào)dA(t)被 前饋到加法器11。加法器11將來自減法器3的第一誤差信號(hào)e(t)與自適應(yīng)地產(chǎn)生的干擾 信號(hào)d1t)相加，并將加算結(jié)果作為第三誤差信號(hào)來提供給控制器(C(s))控制器(C(s)) 5與受控目標(biāo)(P(s)) 6相連接，受控目標(biāo)(P(s)) 6對(duì) 應(yīng)于光盤記錄器Z播放器中的雙軸啟動(dòng)器。來自受控目標(biāo)(P(s)) 6的輸出 被提供給加法器7，加法器7還被提供以干擾信號(hào)d(t)。加法器7將干擾信 號(hào)d(t)與來自受控目標(biāo)(P(s)) 6的輸出相加，以在輸出端9輸出觀測(cè)信號(hào) y(t)，同時(shí)將觀測(cè)信號(hào)y(t)反饋回減法器3。圖2是自適應(yīng)濾波器(FA(z)) 12的示意性框圖。但是，應(yīng)當(dāng)注意， 該自適應(yīng)濾波器中的將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散信號(hào)的部分以及將離散信號(hào)轉(zhuǎn) 換為連續(xù)信號(hào)的部分沒在此圖中示出。在自適應(yīng)濾波器(FA(z)) 12中， 從圖1所示的加法器IO經(jīng)由輸入端15提供的第一誤差信號(hào)e。t(t)經(jīng)延遲單 元(Z—m) 16的延遲，然后經(jīng)自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的濾波，從而提 供第四誤差信號(hào)ea(n)。濾波后的信號(hào)(第四誤差信號(hào))被提供給減法器 18。減法器18將第一誤差信號(hào)e"t)減去濾波后的信號(hào)(第四誤差信 號(hào))，并將相減結(jié)果s(n)作為第五誤差信號(hào)來提供給自適應(yīng)濾波器 (Fadp(z)) 17。因此，減法器18將從自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) i7提取通過 對(duì)第一誤差信號(hào)e^(t)進(jìn)行延遲并由自適應(yīng)濾波器對(duì)經(jīng)延遲的第一誤差信號(hào) e。t(t)進(jìn)行濾波而產(chǎn)生的信號(hào)部分(第四誤差信號(hào))，以及既沒經(jīng)過延遲也 沒經(jīng)過濾波的第一誤差信號(hào)e^(t)部分，這些部分彼此相關(guān)，并將輸出所抽 取的部分作為相減結(jié)果s(n)，即第五誤差信號(hào)。自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17
適應(yīng)地對(duì)經(jīng)延遲的誤差信號(hào)eipt(t) (g卩，來自延遲單元(Z—m) 16的延遲輸出)進(jìn)行濾波，以將第五誤差信號(hào)e(n)調(diào)整至零，并將濾波器輸出誤差 信號(hào)e"n)從輸出端19輸出到圖1中的延遲單元(Z.n) 13。當(dāng)在圖2所示的延遲單元(Z—m) 16中的延遲m為1，即m=l時(shí)，自 適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17將起到自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元的作用。另一方面， 當(dāng)延遲m大于l，即m〉l時(shí)，自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17將起到自適應(yīng)線 譜增強(qiáng)濾波器的作用。按如以下將說明的來選擇自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) H。圖3示出了在 基于延遲m來選擇自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17時(shí)進(jìn)行的操作流程。在歩驟 Sl中，遞歸控制單元4判斷延遲m是等于1還是大于1。在步驟Sl判定 延遲m等于l (m=l)的情況下，遞歸控制單元4前進(jìn)到歩驟S2，在步驟 S2中，遞歸控制單元4將計(jì)算作為濾波器輸出誤差信號(hào)e"n)與誤差信號(hào) e^(t)之間的差值的誤差信號(hào)s(n)的均方誤差(square error)。在步驟S3 中，遞歸控制單元4將基于誤差信號(hào)s(n)的均方誤差來選擇自適應(yīng)濾波器(Fadp(Z)) 17。如果在歩驟S1中判定延遲m大于1 (m〉1)，則遞歸控制單元4前進(jìn) 到步驟步驟S4，在步驟S4中，遞歸控制單元4將計(jì)算作為濾波器輸出誤 差信號(hào)e。t(n-m)與誤差信號(hào)e"n)的差值的誤差信號(hào)s(n)的均方誤差。然 后，在歩驟S5中，遞歸控制單元4基于該誤差信號(hào)s(n)的均方誤差來選擇 自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17。圖4是當(dāng)延遲m=l時(shí)所選擇的自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的示意性框 圖。在輸入端15處提供的誤差信號(hào)、t(n)經(jīng)延遲單元(Z—" 16-l延遲，以提 供信號(hào)e"n-l)。這個(gè)信號(hào)erpt(n-l)被提供給自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17。 減法器18從誤差信號(hào)e^(n)中減去濾波后的輸出ea(n)，以提供誤差信號(hào) s(n)，這個(gè)誤差信號(hào)s(n)將被提供給自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17。自適應(yīng)濾 波器(Fadp(z)) 17選擇了自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元Fadp(z)，用以將誤差信號(hào)s(n) 的均方誤差調(diào)整為0，并從輸出端19將濾波后的輸出ea(n)輸出到圖1中的 延遲單元(Z-" 13。假設(shè)當(dāng)延遲m=l時(shí)選擇的自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的各個(gè)抽頭系數(shù)(tap factor)為f(i)，則通過以下表達(dá)式(1)來給出濾波后的輸出ea(n):<formula>formula see original document page 17</formula>由于表達(dá)式(1)表示當(dāng)前信號(hào)e t(t)是基于過去的信號(hào)e"t)來估計(jì) 得到的，所以自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17被稱作"自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單 元"。在這個(gè)系統(tǒng)中，這樣來選擇自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17，以使得作 為濾波輸出誤差信號(hào)e"n)與誤差信號(hào)e"t)的差值的誤差信號(hào)s(n)的均方誤 差將最小。由于自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的抽頭數(shù)目有限，最終無法預(yù)測(cè)以下 表達(dá)式(2)中的任何白噪聲分量(v(n))，因此可以通過從原始誤差信號(hào) erpt(n)中削除噪聲分量來獲得濾波器輸出誤差信號(hào)ea(n)，并因而可以選擇 希望的低通濾波器。圖5是當(dāng)延遲m=3時(shí)所選擇的自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的示意性框 圖。延遲m是這樣來選擇的其使得未經(jīng)延遲信號(hào)與延遲后的信號(hào)之間將 不相關(guān)。在輸入端15處提供的誤差信號(hào)e。t(n)經(jīng)延遲單元(Z—3) 16-3延遲， 以提供信號(hào)e^(n—3)。這個(gè)信號(hào)e"n-3)被提供給自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17。減法器18將誤差信號(hào)e"n)減去來自自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的濾 波后的輸出ea(n-3)，以提供誤差信號(hào)s(n)，該誤差信號(hào)s(n)將被提供給&適 應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17。誤差信號(hào)e"n)包括旋轉(zhuǎn)同步信號(hào)與旋轉(zhuǎn)異歩信號(hào)，其由以下表達(dá)式 (2)來給出<formula>formula see original document page 17</formula>自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器用以降低或抑制包含噪聲(這里為白噪聲分量v(n))的同步信號(hào)中的噪聲，以提供同步信號(hào)分量。如圖5所示，這樣來選擇用于自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的各個(gè)抽頭 系數(shù)，以使得作為濾波器輸出誤差信號(hào)e^(n-3)與誤差信號(hào)e"n)的差值 的誤差信號(hào)s(n)的均方誤差為最小。由于濾波器輸出誤差信號(hào)e"t(n-3)與 誤差信號(hào)e^(n)之間沒有相關(guān)性，所以自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17將提供 表達(dá)式(2)中的相關(guān)旋轉(zhuǎn)同步信號(hào)，從而白噪聲分量v(n)被抑制。因 此，在m>l的情況下，自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17被稱作"線譜增強(qiáng) 器"，并由于其自適應(yīng)地提供了希望的低通濾波器，所以還被稱作"自適 應(yīng)線譜增強(qiáng)器"。接下來，將對(duì)比比較示例來說明實(shí)現(xiàn)圖1所示的伺服控制器1的原理。圖6是諸如通用光盤聚焦伺服機(jī)構(gòu)或跟蹤伺服機(jī)構(gòu)之類的伺服控制器 (比較示例1) 20的示意性框圖。伺服控制器20是圖l所示的伺服控制器 1的一個(gè)變體，其省略了伺服控制器1中的遞歸控制單元4。伺服控制器20在其輸入端2處被提供以目標(biāo)信號(hào)r(t)。伺服控制器20 在其輸入端8處還被提供以干擾信號(hào)d(t)。伺服控制器20從其輸出端9輸 出感測(cè)信號(hào)y(t)。在輸出端2處提供的目標(biāo)信號(hào)r(t)被提供給減法器3，減法器3還被提供以來自加法器加法器7的觀測(cè)信號(hào)y(t)。就是說，反饋控制環(huán)路被形成。因此，減法器3將提供從目標(biāo)信號(hào)r(t)減去觀測(cè)信號(hào)y(t)而得到的誤差信號(hào)e(t)，其中，相減運(yùn)算由以下表達(dá)式(3)給出二 - 乂0 .......... (3)當(dāng)表達(dá)式(3)中的目標(biāo)信號(hào)r(t)為O時(shí)，得到以下表達(dá)式(4):"0 = -W) ........... (4)在圖6所示的反饋控制中，控制器(C(s)) 5向諸如雙軸啟動(dòng)器之類的 受控目標(biāo)(P) 6輸出受控變量，以使誤差信號(hào)e(t)為零(0)，從而使該受 控目標(biāo)(P) 6進(jìn)行動(dòng)作以跟蹤干擾d(t)。換言之，通過反饋回從諸如光電 探測(cè)器之類的檢測(cè)器輸出的信號(hào)來進(jìn)行伺服控制，以抑制在檢測(cè)信號(hào)中的 干擾d(t)，從而使誤差信號(hào)e(t)為零(0)。誤差信號(hào)e(t)對(duì)應(yīng)于操作誤 差。在被反饋回減法器3時(shí)，誤差信號(hào)e(t)理論上將為零(0)。但是，由于為了確保安全性而導(dǎo)致的伺服控制的帶域(domain)限 制，使得確實(shí)很難獲得值為零的誤差信號(hào)e(t)。也就是，目標(biāo)信號(hào)r(t)與觀 測(cè)信號(hào)y(t)之間還將留有一些差異。例如，在光盤記錄器/播放器中的聚焦 伺服控制中，由于只要光盤處在聚焦深度(focal depth)之內(nèi)，則即使光 不僅僅聚焦在光盤上，光盤讀取也不會(huì)受到影響，因此，容許差異被限定 為小于聚焦深度。例如，對(duì)于CD的容許差異為士1.9 iam，而對(duì)于DVD的
容許差異為±0.9 pm。在跟蹤伺服控制中，容許差異(誤差信號(hào)e(t))也取 決于RF信號(hào)處理。例如，其大約為道間距(trackpitch)的±3%到±4 %。另一方面，已經(jīng)越來越要求光盤記錄器/播放器以更高的速度來旋轉(zhuǎn)光 盤，以得到更高的傳輸速率。通過提高伺服控制的帶域，可以看情況來進(jìn) 行削減，以使得所述差異(誤差信號(hào)e(t))小于上述的容許差異。但是， 在某些情況下，由于啟動(dòng)器的特性(二次共振(secondary resonance)等) 受限從而使得無法提高伺服控制的帶域。在這種情況下，觀測(cè)信號(hào)y(t)與目標(biāo)信號(hào)r(t)之間的差異更大，因而誤 差信號(hào)e(t)將超過容許的聚焦誤差和跟蹤誤差，例如，如圖7所示。圖7 示出了作為觀測(cè)信號(hào)y(t)與目標(biāo)信號(hào)r(t)之間的差異而計(jì)算得到的誤差信號(hào) e(t)的幅度水平相對(duì)于時(shí)間(秒)的變化。正如將從7中可見的，觀測(cè)信號(hào) y(t)與目標(biāo)信號(hào)r(t)之間的差異(誤差信號(hào))變化很大。為了限制圖7中的差異的變化，以使觀測(cè)信號(hào)y(t)接近目標(biāo)值r(t)，首 先可以想到的是增大DC增益。由于可以利用1/DC增益來限制所述差異 的變化，所以增大DC增益將允許限制所述差異變化，并使觀測(cè)信號(hào)y(t) 接近目標(biāo)信號(hào)r(t)。但是，由于DC增益的增大將不能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 所以無法采用增大DC增益的方法。鑒于此，可以想到基于觀測(cè)信號(hào)y(t)來抑制旋轉(zhuǎn)分量。由于光盤是旋 轉(zhuǎn)體，因此在觀測(cè)信號(hào)y(t)與目標(biāo)信號(hào)"t)之間的差異分量(誤差信號(hào))一 般包括一個(gè)由旋轉(zhuǎn)周期的整數(shù)倍的和組成的大分量，并且其由以下的表達(dá) 式(5)來給出e(O = Z sin(^V + A) + "0) ......... (5)表達(dá)式(5)的第一項(xiàng)是旋轉(zhuǎn)同步分量，而第二項(xiàng)是非旋轉(zhuǎn)同歩分 量。對(duì)圖7所示的誤差信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換(FFT)分析，分析結(jié)果 如圖8所示。在圖8中，橫軸指示頻率(Hz)，而縱軸指示幅度。在 580Hz頻率處的峰值幅度對(duì)應(yīng)于作為第一項(xiàng)的旋轉(zhuǎn)同步分量的N倍，擴(kuò)展 在高頻帶內(nèi)的基底部分的頻率分量對(duì)應(yīng)于作為第二項(xiàng)的非旋轉(zhuǎn)同步分量。因此，通過在控制器(C) 5中提供干擾生成模塊，也就是，通過在本 比較示例中的伺服環(huán)路中提供用于生成第一項(xiàng)的機(jī)構(gòu)，基于在控制理論中 公知的"內(nèi)模原理(internal model principle)"，可以限制作為第一項(xiàng)的 旋轉(zhuǎn)同步分量。正如在圖8中可見的，由于第一項(xiàng)起到支配作用，所以可 以采用上述方法來改善觀測(cè)信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)之間的差異(誤差信號(hào))。使用在一個(gè)周期內(nèi)存儲(chǔ)誤差信號(hào)并進(jìn)行遞歸控制的遞歸控制單元來作 為干擾生成模塊。用標(biāo)號(hào)22來表示的遞歸控制單元與圖6中的控制器 (C) 5相連接，從而構(gòu)成如圖9所示的伺服控制器21 (比較示例2)。比 較示例2中的遞歸控制單元22進(jìn)行所謂的"遞歸控制"。遞歸控制單元 22中的存儲(chǔ)器(e—sT)24在一個(gè)周期內(nèi)存儲(chǔ)誤差信號(hào)。"T"是所述一個(gè)周期 的長(zhǎng)度，而"s"是拉普拉斯算子(Laplace operator)。如圖9所示的比較示例2的結(jié)構(gòu)，來自減法器3的誤差信號(hào)e(t)經(jīng)由 加法器23而被提供給具一水周期的容量的存儲(chǔ)器(e—sl) 24。存儲(chǔ)器(e-,此)前饋到控制:控變量。因)將是其旋轉(zhuǎn)同歩分:24存儲(chǔ)該誤差信號(hào)，隨后將其提供給遞歸控制單元22中的加法器23 外，存儲(chǔ)器(e—sT) 24將已經(jīng)存儲(chǔ)了所述一個(gè)周期的誤差信號(hào)e 器(C(s)) 5。控制器(C(s)) 5向受控目標(biāo)(P(s)) 6提供 此，從比較示例2中的加法器7提供的觀測(cè)信號(hào) 受限的信號(hào)。為了考察遞歸控制的穩(wěn)定性，以下將參考圖9僅針對(duì)控制器 (C(s)=l) 5的遞歸控制來進(jìn)行描述。在這種情況下，用于像圖9中那樣 的從目標(biāo)值r(t)向誤差信號(hào)e(t)的傳遞的傳遞函數(shù)TJs)由以下表達(dá)式(6) 來給出<formula>formula see original document page 20</formula>(6)當(dāng)假設(shè)表達(dá)式(6)中的s —oo時(shí)，P(oo)-0，原因在于作為受控變量 P(s)6的啟動(dòng)器是嚴(yán)格為真的(分母階數(shù)>分子階數(shù))。相反，當(dāng)分母階數(shù) 大于等于分子階數(shù)時(shí)，當(dāng)前值將基于未來值來確定，根據(jù)物理法則的因果 關(guān)系這是不可能的。此外，當(dāng)在假設(shè)s=j(2k7i)/T的情況下增大"k"時(shí)，在虛軸上的無限 遠(yuǎn)點(diǎn)的周期性位置處以下表達(dá)式(7)成立，并且將無法保證閉環(huán)系統(tǒng)的 穩(wěn)定性<formula>formula see original document page 20</formula>(7)
鑒于此，可以想到以下將說明的修正型的遞歸控制單元。這種修正型的遞歸控制單元用于替代圖9中的遞歸控制單元22，其與控制器(C(s)) 5相連接從而構(gòu)成如圖10所示的伺服控制器25 (比較示例3)。如圖IO所示，來自減法器3的誤差信號(hào)e(t)被提供給修正型遞歸控制 單元26中的加法器27和28。被提供以誤差信號(hào)e(t)的加法器27還被提供 以從具有一個(gè)周期的容量的存儲(chǔ)器(e—sT) 30返回的誤差信號(hào)。加法器27把 從存儲(chǔ)器(e—sT) 30返回的誤差信號(hào)與誤差信號(hào)e(t)相加，并將加算輸出提供 給濾波器(F(s)) 29。來自濾波器(F(s)) 29的濾波后的輸出被保存在存儲(chǔ)器 (e一sT)30中，隨后如上所述地作為誤差信號(hào)e八(t)被返回到加法器27，同時(shí) 還被前饋到加法器28。加法器28將誤差信號(hào)e(t)與eA(t)相加，并將加算 輸出提供給控制器(C(s)) 5?？刂破?C(s)) 5向受控目標(biāo)(P(s)) 6提供 一受控變量。在這種情況下，用于從目標(biāo)信號(hào)r(t)向誤差信號(hào)e(t)的傳遞的傳遞函數(shù) TJs)由以下表達(dá)式(8)來給出.<formula>formula see original document page 21</formula>另一方面，公知的是通過選擇濾波器(F(s)) 29以分別滿足由以下 表達(dá)式(9)和(10)表示的條件A和B，則無論周期T為多大都能夠穩(wěn) 定遞歸控制單元26:條件A:下式應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定<formula>formula see original document page 21</formula>在沒有遞歸控制單元26的反饋控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定閉環(huán)的情況下，上述 條件A得到滿足。由于控制系統(tǒng)是針對(duì)使閉環(huán)穩(wěn)定來設(shè)計(jì)的，因此條件A 通常都得到滿足。條件B:當(dāng)ReW>=0時(shí)，<formula>formula see original document page 21</formula>，也就是，<formula>formula see original document page 21</formula>將濾波器(F(s)) 29設(shè)計(jì)為滿足條件B是至關(guān)重要的。當(dāng)F(s)=l,并且
條件A和B都得以滿足時(shí)，得到以下表達(dá)式(11-1)和(11-2)<formula>formula see original document page 22</formula> ............(11-2)其中<formula>formula see original document page 22</formula> ...........(11-1)因此，目標(biāo)值R(s)的虛軸的極性被TJs)的零點(diǎn)抵消，以使得誤差能夠 被完全消除。但是，由于受控目標(biāo)P(s)6嚴(yán)格為真并且P(oo)-0，所以條件B無法再 保持得到滿足，并且不可能在整個(gè)頻帶范圍內(nèi)保持F(s)=l。鑒于此，濾波 器(F(s)) 29將被設(shè)置為滿足條件B的低通濾波器。一般來說，使用一階延遲低通濾波器來作為濾波器(F(s》29。圖11示 出了所述一階延遲低通濾波器的典型傳遞函數(shù)l+CP與F之間的關(guān)系。在 圖11中，截止頻率為4kHz。如圖11所示的傳遞函數(shù)l+CP與F之間的 關(guān)系滿足條件B。但是，在濾波器(F(s)) 29為那樣的一階延遲低通濾波器 的情況下，當(dāng)例如給出以下表達(dá)式(12)時(shí)，圖10中的遞歸控制單元26 的傳遞函數(shù)H(s)由以下表達(dá)式(13)給出<formula>formula see original document page 22</formula> .......... (12)<formula>formula see original document page 22</formula> ..........(13)
此時(shí)，當(dāng)周期性干擾頻率叫由以下表達(dá)式(14-1)來給出時(shí)，遞歸控 制單元26的傳遞函數(shù)H(s)僅僅起到以下表達(dá)式(14-2)的作用 + 4 ...........(14-2)其中，<formula>formula see original document page 22</formula> ............(14-1)艮口，在F(s^1的理想情況下，也就是與丁=0相比較的情況下，理想的 情況是H(s) = oo。但是，在使用所述一階延遲型低通濾波器的情況下，增 益是有限的，并且不能確保充分抑制干擾。出現(xiàn)上述問題的原因在于如圖12所示， 一階延遲低通濾波器使得增 益下降不會(huì)很厲害(例如，小于1 kHz)，但是相位卻發(fā)生偏移，并且相
位偏移不包含線性相位特性。如果包含有線性相位特性，則頻率不會(huì)僅僅 隨著頻率波形的時(shí)間偏移而變化(波形不會(huì)失真)，即使相位滯后也是如此。線性相位特性例如對(duì)應(yīng)于等待時(shí)間(wasted time)。鑒于此，在使用 一階延遲低通濾波器來作為濾波器(F(s)) 29的情況下，利用以下表達(dá)式(15)所給出的延遲T來修正重復(fù)周期。g口，以利用延遲T修正重復(fù)周期之后所得的周期來建立遞歸控制單元.-Ze一^ S ZF(5)e—......... (15)另外，可以使用具有線性相位特性的FIR濾波器來作為低通濾波器， 以避免一階延遲低通濾波器的上述問題。圖13示出了 FIR濾波器的增益 和相位相對(duì)于頻率的變化情況。如圖13所示，F(xiàn)IR濾波器具有線性相位特性，因此其不會(huì)引致任何在 使用一階延遲低通濾波器時(shí)會(huì)出現(xiàn)的增益受限的問題。公知的是在使用FIR低通濾波器的情況下，系數(shù)是通過在離散的頻率 空間中提供希望的特性并進(jìn)行該特性的逆離散傅立葉變換以確定時(shí)間響應(yīng) 來設(shè)置的。但是，這種技術(shù)比使用一階延遲低通濾波器的情況下更復(fù)雜。 此外，在滿足指標(biāo)之前不進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)是無法確定所述系數(shù)的。此外，通過盡可能地增加低通濾波器的頻帶以使?jié)M足條件B，在一階 延遲低通濾波器和FIR濾波器兩者的情況下可以減小由旋轉(zhuǎn)同步分量導(dǎo)致 的誤差。但是，在這種情況下，旋轉(zhuǎn)同步信號(hào)和旋轉(zhuǎn)異步信號(hào)將被存儲(chǔ)下 來，并且旋轉(zhuǎn)異步信號(hào)分量將比不使用遞歸控制時(shí)大很多。艮口，旋轉(zhuǎn)異步信號(hào)分量由以下表達(dá)式(16)來給出.2朋+ 7T......... (16)假設(shè)在低通濾波器頻帶范圍內(nèi)F(s一l，則將式(16)代入式(8)將得 到以下表達(dá)式(17):r (力=- - .......... (17)不使用遞歸控制會(huì)導(dǎo)致F(s)=0的情況。將F(s)-0代入表達(dá)式(8)將 得到以下表達(dá)式(18):C——^—— .......... (18)
比較表達(dá)式(17)和(18)將證實(shí)旋轉(zhuǎn)異步信號(hào)分量幾乎大了兩倍。 現(xiàn)在，為了在當(dāng)前情形下設(shè)計(jì)低通濾波器F(S)，通過反復(fù)試驗(yàn)來改變截止頻率以使得誤差達(dá)到最小，這樣來設(shè)置所述低通濾波器F(s)。為了在上述現(xiàn)狀下自適應(yīng)地針對(duì)誤差信號(hào)來自動(dòng)地設(shè)計(jì)低通濾波器， 本發(fā)明的發(fā)明人實(shí)現(xiàn)了作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1所示的伺服控制器接T來，將參考圖14到22來說明已經(jīng)參考圖1到5來說明過的上述伺服控制器1中的自適應(yīng)濾波器(Fadp(Z)) 17的實(shí)施例。圖14示出了在m〉1的情況下可用作自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的FIR 濾波器的實(shí)施例。FIR濾波器可以具有線性相位特性，并且還可以確保其 安全性。在FIR濾波器中，在輸入端15處提供的誤差信號(hào) t(n)被延遲單元 (z-m) 16w延遲了 m (>1)，隨后被提供給延遲單元(z一1) 16o2以及系數(shù)為h。 的乘法器17。"延遲單元(z—" 16()2將已經(jīng)延遲了 m的誤差信號(hào)e^(n)又延 遲了 (一l)，并將其提供給延遲單元(z—" 16Q3以及系數(shù)為h,的乘法器 1702。延遲單元(z—^ 16。3又將來自延遲單元(z—^ 16。2的延遲輸出延遲了 (— 1)，隨后將其提供給連接在延遲單元(z—" 16。3之后的延遲單元(z力以及系數(shù)為112的乘法器17Q3。其后，經(jīng)過連接在延遲單元(Z—^ 1603之后的由虛線表示的延遲單元(z—"延遲的延遲輸出被提供給連接在最后一級(jí)的延遲單元 (z一1) 16。4以及系數(shù)為hM的乘法器1704。乘法器17Q1, 17Q2， 17。3，…，17。4將來自延遲單元(z—"16。i, (z—^16()2,(Z一1)16。3， ...， (Z—m)16(M的延遲輸出分別乘以根據(jù)由系數(shù)修正算法執(zhí)行單元1708執(zhí)行的系數(shù)修正算法來修正的系數(shù)hQ， hh h2, ...， hM。來自乘法器1701, 1702, 17Q3， ...， 17o4的乘算輸出經(jīng)由加法器1705, 1706, 17。7而被加在一起，并被輸出作為誤差信號(hào)ea(n)，同時(shí)還被提供 給減法器18。減法器18將既沒經(jīng)過延遲也沒被濾波的誤差信號(hào)e^(n)減去 誤差信號(hào)ea(n)，從而產(chǎn)生s(n)，并將其提供給系數(shù)修正算法執(zhí)行單元 1708。系數(shù)修正算法執(zhí)行單元17os對(duì)乘法器17。l5 17Q2, 17o3, 17()4的系數(shù)ho,hl5 h2, hM進(jìn)行修正，以例如使上述r(n)的均方誤差為最小。即，自適應(yīng)濾波器(Fadp(Z)) 17能夠在自動(dòng)地對(duì)乘法器17(M, 17。2， 17。3,…，17。4的系數(shù) h0, hb h2, ...， hM進(jìn)行修正的同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行確定。通過使用自動(dòng)修正系數(shù)h0, hh h2,…，hM，乘法器17(n， 17。2, 17。3,…，17。4能夠獲得從原始信號(hào)e"n) 削去白噪聲分量而得到的信號(hào)ea(n)，并將其從輸出端19輸出。具有線性相位響應(yīng)并且其安全性還有保證的如圖14所示的FIR濾波器 能夠在自動(dòng)地修正乘法器17。!， 17。2， 17o3, ...， 17。4的系數(shù)h。， h,， h2, hM的 同時(shí)確定它們，并從輸出端19輸出信號(hào)e"n》此外，可以使用IIR濾波器來替代FIR濾波器。不同于FIR濾波器， IIR濾波器不具有線性相位響應(yīng)和有保證的安全性。但是，IIR濾波器在比 FIR濾波器更低的階數(shù)上可以具有與FIR濾波器等價(jià)的頻率響應(yīng)。甚至IIR 濾波器也能夠被用于通過像上述表達(dá)式(15)中那樣對(duì)延遲進(jìn)行校正從而 實(shí)現(xiàn)階數(shù)受限的遞歸控制。圖15示出了在m〉l的情況下可用作自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的雙 四元組直接I型IIR濾波器(bi-quad I type IIR filter)。在輸入端15處提 供的誤差信號(hào)e。t(n)經(jīng)延遲單元(z—m) 16<)5延遲m (〉1)，隨后被提供給與 延遲單元(z一m) 1605并聯(lián)的延遲單元(2—[) 1606以及系數(shù)為a。的乘法器1709。 延遲單元(z—" 16Q6又將已經(jīng)延遲m的誤差信號(hào)e一(n)延遲(一l)，并將其 提供給延遲單元(z—)) 1607以及系數(shù)為ai的乘法器171()。延遲單元(z—" 1607 又將來自延遲單元(z—" 16。6的延遲輸出延遲(一l)，隨后將其提供給連接 在延遲單元(z—" 16。7之后的延遲單元(z—、以及系數(shù)為a2的乘法器17 。其 后，經(jīng)連接在延遲單元(z—b 16。7之后的由虛線表示的延遲單元(Z—^延遲的 延遲輸出被提供給連接在最后一級(jí)的延遲單元(z—" 16加以及系數(shù)為~的乘 法器1712。乘法器17。9, 171Q， 17u,…，1712將來自(2-m)16。5, (z-^6。6, (z-^16。7,…, (z一1)16。8的延遲輸出分別乘以根據(jù)由系數(shù)修正算法執(zhí)行單元1716執(zhí)行的系 數(shù)修正算法來修正的系數(shù)aQ, ah a2, ...， aM。來自乘法器1709, 1710, 17 , ...， 1712的乘算輸出被提供給加法器1717。 誤差信號(hào)ea(n)，即來自加法器1717的加算輸出，被提供給與加法器 17n并聯(lián)連接的延遲單元(z—" 16Q9。延遲單元(z—" 1609又將經(jīng)延遲的誤差信 號(hào)ea(n)延遲(_1)，并將其提供給延遲單元(z—、 161()以及系數(shù)為b。的乘 法器1713。延遲單元(z-" 16^又將來自延遲單元(z—b 16()9的延遲輸出延遲 (一l)，隨后將其提供給連接在延遲單元(z—" 16H3之后的延遲單元(z—1)以 及系數(shù)為川的乘法器1714。其后，經(jīng)連接在延遲單元(z-1) 161()之后的由虛 線表示的延遲單元(z—延遲的延遲輸出被提供給延遲單元(z—、 16u以及系 數(shù)為bM的乘法器1715。乘法器1713, 1714,…，1715將來自延遲單元(z-m)16Q9, (z力16u),…, (z力16u的延遲輸出分別乘以根據(jù)由系數(shù)修正算法執(zhí)行單元1716執(zhí)行的系 數(shù)修正算法來修正的系數(shù)bo,bh ...，bM。來自乘法器1713, 1714, 1715的乘 算輸出被返回到加法器1717。加法器1717將加算輸出提供給減法器18，同時(shí)將其輸出作為誤差信號(hào) ea(n)。減法器18將既沒經(jīng)過延遲也沒被濾波的誤差信號(hào)e，(n)減去誤差信 號(hào)e"n)，從而產(chǎn)生s(n)并將其提供給系數(shù)修正算法執(zhí)行單元1716。系數(shù)修正算法執(zhí)行單元1716對(duì)乘法器17Q9， 17)Q， 17u， ...， 1712的系數(shù)30, a1; a2, aM進(jìn)行修正，以例如使得上述s(n)的均方誤差為最小。此外，其 還對(duì)乘法器1713， 1714，…，17!5的系數(shù)bo， bb bM進(jìn)行修正。即，自適應(yīng) 濾波器(Fadp(z)) 17能夠確定乘法器17Q9, 171(), 17u，…，1712的系數(shù)a。， ab a2， ...， aw以及乘法器1713, 1714, 1715的系數(shù)bo, bb ...，bM，同時(shí)自動(dòng)地修 正它們。通過使用自動(dòng)修正的系數(shù)ao, ai，a2， ...，aM和系數(shù)bo,bi, ...,bM，乘 法器17Q9, 171Q， 17 ， ...， 1712和乘法器1713, 1714， ...， 1715能夠獲得從原始信 號(hào) t(n)除去白噪聲分量而得到的信號(hào)ea(n)，并將其從輸出端19輸出。不同于FIR濾波器，圖15所示的IIR濾波器不具有線性相位響應(yīng)和有 保證的安全性。但是，其在低于FIR濾波器的階數(shù)上具有與FIR濾波器等 同的頻率增益響應(yīng)，除非存在相位延遲。圖16是在m>l的情況下可用作自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的雙四元 組直接II型IIR濾波器的示意性框圖。在輸入端15處提供的誤差信號(hào) e。t(n)經(jīng)延遲單元(z—m) 16p延遲m (>1)，隨后被提供給加法器1718。來自 1718的加算輸出被提供給與加法器1718并聯(lián)連接的延遲單元(z—4 1613以及 系數(shù)為ao的乘法器1722。延遲單元(z—" 1613又將已經(jīng)延遲m的誤差信號(hào) e^(n)延遲(一l)，并將其提供給延遲單元(z—" 1614、系數(shù)為b,的乘法器 1719以及系數(shù)為aj勺乘法器1723。延遲單元(z—4 16w又將來自延遲單元(z一1) 1613的延遲輸出延遲(一l)，然后將其提供給連接在延遲單元(z—^ 1614之 后的延遲單元(z-;)、系數(shù)為b2的乘法器172()以及系數(shù)為&的乘法器1724。其后，經(jīng)連接在延遲單元(z—4 16,4之后的由虛線表示的延遲單元(z—^延遲的延遲輸出被提供給延遲單元(z—^ 1615、系數(shù)為bM的乘法器1721以及系數(shù) 為aM的乘法器1725。乘法器1719， 1720,…，1721將來自延遲單元(z—卞6n， (z—"16m，…， (z一1)16！5的延遲輸出分別乘以根據(jù)由系數(shù)修正算法執(zhí)行單元1726執(zhí)行的系 數(shù)修正算法來修正的系數(shù)bh b2，…,bM。此外，乘法器1722, 1723, 1724,…， 1725將經(jīng)由加法器17"從延遲單元(z—m)1612， (z—')1613, (z—^16!4，…，(z-1)16！5 提供的延遲輸出分別乘以根據(jù)由系數(shù)修正算法執(zhí)行單元1726執(zhí)行的系數(shù)修正算法來修正的系數(shù) a0, al, &， .， aM。來自乘法器1719, 172(), 1721的乘算輸出被提供給加法器1718。另 外，來自乘法器1722, 1723, 1724,…，1725的乘算輸出被提供給加法器1727。誤差信號(hào)ea(n)，即來自加法器1727的加算輸出被提供給輸出端19以 及加法器18。減法器18將既沒經(jīng)過延遲也沒被濾波的誤差信號(hào)e。t(n)減去 誤差信號(hào)ea(n)，從而產(chǎn)生s(n)，并將其提供給系數(shù)修正算法執(zhí)行單元 1726。系數(shù)修正算法執(zhí)行單元1726對(duì)乘法器1719， 172。， ...， 1721的系數(shù)bi， b2， ...， W進(jìn)行修正，以例如使得上述s(n)的均方誤差為最小。此外，其還 對(duì)乘法器1722, 1723， 1724, ...， 1725的系數(shù) a。， a〗,a之,…,aM 進(jìn)行修正。即，自 適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17能夠確定乘法器1719, 172(), 1721的系數(shù)bh b2, bM以及乘法器1722, 1723， 1724, 1725的系數(shù)a。， a1; a2, aM，同時(shí) 自動(dòng)地修正它們。通過使用自動(dòng)修正系數(shù)bi, b2, bM和aft, ah a2, aM， 乘法器1719, 172Q, 1721和乘法器1722, 1723, 1724, 1725能夠獲得從原始 信號(hào)e^(n)削除白噪聲分量而得到的信號(hào)ea(n)，并將其從輸出端19輸出。不同于FIR濾波器，圖16所示的雙四元組直接II型IIR濾波器不具有 線性相位響應(yīng)以及有保證的安全性。但是，其在低于FIR濾波器的階數(shù)上具有與FIR濾波器等同的頻率增益響應(yīng)，除非存在相位延遲。此外，雙四 元組直接II型IIR濾波器能夠利用圖15所示的雙四元組直接I型IIR濾波 器中的一半延遲單元來有效地工作。具有如圖14、 15和16所示的構(gòu)造的濾波器的各個(gè)系數(shù)是基于由系數(shù) 修正算法執(zhí)行單元17Q8, 1716和1726執(zhí)行的系數(shù)修正算法來確定的，以使得 實(shí)際誤差信號(hào)erpt(n)與濾波器輸出ea(n)之間的均方誤差為最小。作為用以 使誤差s(n)的均方誤差最小化的自適應(yīng)算法，在使用的有基于已知的最小 二乘算法的RLS (遞歸最小二乘Recursive Least Square)算法，或者基 于逐次修正算法(sequential correction algorithm)的LMS算法。例如，使用LMS算法分別通過以下表達(dá)式(19) 、 (20)和(21)來確定圖14、 15和16所示的濾波器的系數(shù)。分別通過表達(dá)式(19)來確定圖14所示的FIR濾波器的系數(shù) + 二+x[ —A](k=0.1"..M) .......... (19)通過以下表達(dá)式(20)和(21)來確定圖15和16所示的IIR濾波器 的系數(shù)ak和bk:a/c(" + l) = 4"] + "["].x[" — A:] k=0.1....M) ........... (20)W" + 1) = M"] + /"W'4"-W k=0.1....M) ........... (21)應(yīng)當(dāng)注意，表達(dá)式(19) 、 (20)和(21)中的'V"是決定系數(shù)收斂速 度的參數(shù)。圖17示出了使用基于圖14所示的FIR濾波器的自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器的 自適應(yīng)濾波器(Fadp(z)) 17的增益和相位相對(duì)于頻率的變化。如圖17所 示，這樣確定的濾波器的頻率響應(yīng)對(duì)應(yīng)于截止頻率在103 Hz左右的低通濾 波器的頻率響應(yīng)。此外，還可以看到，由于該濾波器為FIR濾波器，所以 該濾波器具有線性相位特性。此外，圖18示出了 Fadp(s)與傳遞函數(shù)1+CP之間的關(guān)系。正如從圖 18可見的，這種關(guān)系滿足表達(dá)式(10)所給出的條件B。此外，圖19示出了本第一實(shí)施例的效果的示例。圖19A示出了包含 有旋轉(zhuǎn)異步信號(hào)的原始聚焦誤差信號(hào)，圖19B示出了在通過經(jīng)作為第一實(shí) 施例的伺服控制器中的ALE適應(yīng)調(diào)整的濾波器之后的位置處的聚焦誤差信 號(hào)。圖19C示出了圖19A中的原始聚焦誤差信號(hào)與圖19B中的聚焦誤差信號(hào)之間的差異信號(hào)的幅度特性。該差異信號(hào)是旋轉(zhuǎn)異步分量?；诟鶕?jù)本發(fā)明的使用自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器(ALE)的自適應(yīng)濾波器， 數(shù)字濾波器被自適應(yīng)地設(shè)計(jì)，用以自動(dòng)地提供具有圖17所示的特性的低 通濾波器，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)異步分量被減小的信號(hào)，如圖19C所示。應(yīng)當(dāng)注 意，在圖19中，從0到0.02秒的時(shí)間段指示了在自適應(yīng)濾波器能夠提供 穩(wěn)定輸出之前的瞬態(tài)現(xiàn)象。該瞬態(tài)現(xiàn)象的長(zhǎng)度取決于在表達(dá)式(19)到 (21)中示出的決定系數(shù)收斂速度的參數(shù)4。在圖19所示的示例中，瞬態(tài) 現(xiàn)象持續(xù)了一個(gè)周期。圖20A示出了如圖6中的比較示例1所示僅包含主環(huán)路的伺服控制器 20中的聚焦誤差信號(hào)的示例。圖21A示出了當(dāng)結(jié)合了基于根據(jù)本發(fā)明的 ALE的自適應(yīng)濾波器的遞歸控制單元被應(yīng)用于圖20A所示的聚焦誤差信號(hào) 時(shí)的聚焦誤差信號(hào)。此外，圖20B和21B示出了對(duì)各個(gè)聚焦誤差信號(hào)進(jìn)行 FFT分析所得的結(jié)果。正如在圖20和21中可見的，抑制了旋轉(zhuǎn)同步信號(hào)(在本實(shí)施例中， 頻率為58Hz的整數(shù)倍的波)。此外，可以看到大約減小了誤差幅度的70圖22A示出了在使用像相關(guān)技術(shù)中那樣通過反復(fù)試驗(yàn)來設(shè)置的濾波器 的情況下的聚焦誤差信號(hào)。例如，該聚焦誤差是在以上已經(jīng)參考圖11來 說明過的人為地設(shè)計(jì)濾波器以滿足條件B的情況下的一個(gè)示例。圖22B示 出了圖1所示的伺服控制器1中的聚焦誤差信號(hào)。通過比較圖22A和22B 可以看到，根據(jù)本發(fā)明來獲得的聚集誤差大約要比相關(guān)技術(shù)中的聚焦誤差 好1.5倍。圖23是作為本發(fā)明第二實(shí)施例的伺服控制器的示意性框圖。這個(gè)伺服 控制器在主伺服系統(tǒng)中結(jié)合了遞歸控制單元31，以取代圖l所示的伺服控 制器1 (第一實(shí)施例)中的遞歸控制單元4。遞歸控制單元31在包含在遞 歸控制單元4的前饋系統(tǒng)中的系數(shù)乘法器14和加法器11之間設(shè)置了學(xué)習(xí) 開關(guān)(learning switch) 32。圖1所示的伺服控制器1中的遞歸控制單元4也存儲(chǔ)瞬態(tài)現(xiàn)象狀態(tài)。
瞬態(tài)現(xiàn)象將在圖21A所示的一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)，其將損壞本發(fā)明的效果。在 作為第二實(shí)施例的伺服控制器中，在自適應(yīng)濾波器輸出變得穩(wěn)定并且第二 誤差信號(hào)穩(wěn)定輸出之前會(huì)阻止將遞歸控制系統(tǒng)連接到主環(huán)路中，然后學(xué)習(xí) 開關(guān)32被接通以將遞歸控制系統(tǒng)連接到主環(huán)路中。當(dāng)濾波器輸出變得穩(wěn) 定時(shí)的時(shí)間點(diǎn)指的是第二誤差信號(hào)變得穩(wěn)定的時(shí)刻。其還指伺服環(huán)路閉合的時(shí)刻。假設(shè)如圖23所示在減法器3和遞歸控制單元31之間設(shè)置一環(huán)路 開關(guān)，當(dāng)所述環(huán)路開關(guān)被閉合時(shí)，學(xué)習(xí)開關(guān)32同時(shí)也被閉合。按如圖23所示來構(gòu)造的伺服控制器不會(huì)受瞬態(tài)現(xiàn)象的影響，并且本發(fā) 明的效果將在第 一周期開始出現(xiàn)。此外，由于學(xué)習(xí)開關(guān)32是與伺服環(huán)路同時(shí)閉合的，所以這種伺服控制 器能夠防止任何由于加法器IO對(duì)第一誤差信號(hào)e(t)與反饋分量的加算而導(dǎo) 致的波動(dòng)。圖24是作為本發(fā)明第二實(shí)施例的伺服控制器的變體的示意性框圖。該 伺服控制器包含設(shè)在遞歸控制單元33中的從延遲單元13延展到加法器10 的反饋環(huán)中的學(xué)習(xí)開關(guān)34，以消除瞬態(tài)現(xiàn)象的影響。此外，在這個(gè)變體 中，在自適應(yīng)濾波器輸出變?yōu)榉€(wěn)定并且第二誤差信號(hào)穩(wěn)定輸出之前會(huì)阻止 將遞歸控制應(yīng)用于主環(huán)路中，然后學(xué)習(xí)開關(guān)34被接通以將遞歸控制連接 到主環(huán)路中。當(dāng)濾波器輸出變?yōu)榉€(wěn)定時(shí)的時(shí)間點(diǎn)指的是第二誤差信號(hào)變?yōu)?穩(wěn)定的時(shí)刻。其還指的是當(dāng)伺服環(huán)路閉合時(shí)的時(shí)刻。假設(shè)如圖24所示在 減法器3與閉環(huán)控制單元33之間設(shè)置一環(huán)路開關(guān)，則當(dāng)該環(huán)路開關(guān)閉合 時(shí)，學(xué)習(xí)開關(guān)34也同時(shí)閉合。按如圖24所示來構(gòu)造的伺服控制器不會(huì)受瞬態(tài)現(xiàn)象的影響，并且本發(fā) 明的效果將在第一周期開始出現(xiàn)。此外，由于學(xué)習(xí)開關(guān)34是與伺服環(huán)路同時(shí)閉合的，所以本伺服控制器 能夠防止任何由于加法器IO對(duì)第一誤差信號(hào)e(t)與反饋分量的加算而導(dǎo)致 的波動(dòng)。圖25是作為本發(fā)明第三實(shí)施例的伺服控制器的示意性框圖。該伺服控-制器包含設(shè)在系數(shù)乘法器14與加法器11之間的學(xué)習(xí)開關(guān)32，以及設(shè)在從 延遲單元13延展到加法器10的反饋環(huán)路中的學(xué)習(xí)開關(guān)34，所述兩個(gè)學(xué)習(xí)
開關(guān)都在遞歸控制單元35中。以上的伺服控制器被設(shè)計(jì)用于確實(shí)有效地防止在加法器10處的波動(dòng)的發(fā)生。假設(shè)在加法器3與遞歸控制單元35之間設(shè)置一環(huán)路開關(guān)，則學(xué)習(xí) 開關(guān)34首先與環(huán)路開關(guān)同時(shí)閉合。然后，在點(diǎn)36處測(cè)得第二誤差信號(hào)的 波形。當(dāng)確信所述波形變?yōu)榉€(wěn)定時(shí)，即，第二誤差信號(hào)是穩(wěn)定的，則可以 確定已經(jīng)穩(wěn)定地完成所述學(xué)習(xí)。然后，學(xué)習(xí)開關(guān)32被閉合，以將遞歸控 制單元35連接到主環(huán)路中，并且自適應(yīng)地產(chǎn)生的干擾分量被加到第一誤 差信號(hào)上，從而產(chǎn)生第三誤差信號(hào)。因此，作為第三實(shí)施例的伺服控制器能夠確實(shí)有效地防止在加法器10 處的波動(dòng)的發(fā)生。圖26是作為本發(fā)明第四實(shí)施例的伺服控制器的示意性框圖。該伺服控 制器具有連接到主環(huán)路中的遞歸控制單元37。通過使用自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元，遞歸控制單元37 獲得了將第一誤差信號(hào)減去非旋轉(zhuǎn)同步分量而得到的第二誤差信號(hào)(主要 包含旋轉(zhuǎn)同步信號(hào))，并輸出通過逐次更新第一誤差信號(hào)而得到的第三誤 差信號(hào)，同時(shí)將第二誤差信號(hào)存儲(chǔ)在具有一個(gè)周期的容量的存儲(chǔ)器(延遲 單元)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服誤差信號(hào)(觀測(cè)信號(hào))的遞歸控制。遞歸控制單元37在其加法器11處被提供以第一誤差信號(hào)e(t)。由于 加法器11已經(jīng)被提供以隨后將描述的前饋分量(自適應(yīng)地產(chǎn)生的干擾信 號(hào))，所以遞歸控制單元37輸出將第一誤差信號(hào)與自適應(yīng)地產(chǎn)生的干擾 信號(hào)d1t)相加而得到的第三誤差信號(hào)。第三誤差信號(hào)，即來自加法器11 的加算輸出，被提供給控制器(C(s)) 5，并被提供給遞歸控制單元37中 的自適應(yīng)濾波器(FA(z)) 12。自適應(yīng)濾波器(FA(z)) 12是起到基于延遲m 的自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器(ALE)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元的作用并自適應(yīng)地進(jìn) 行遞歸控制的主要部分。來自自適應(yīng)濾波器(FA(z)) 12的輸出(第二誤 差信號(hào))被提供給延遲單元(Z—n)13。在延遲單元(Z—n)13中，其被延遲一個(gè) 周期，隨后在系數(shù)乘法器14中被乘以預(yù)定系數(shù)k，從而自適應(yīng)地產(chǎn)生干擾 信號(hào)d〃(t)。如此自適應(yīng)地產(chǎn)生的干擾信號(hào)dlt)被前饋到加法器11 。加法器ll對(duì)第一誤差信號(hào)(來自減法器3的減算輸出)與自適應(yīng)地產(chǎn)
生的干擾信號(hào)d^t)進(jìn)行相加，并將加算輸出作為第三誤差信號(hào)來提供給控 制器(C(S)) 5。第三誤差信號(hào)還被傳送到遞歸控制單元37中，并被提供給自適應(yīng)濾波器(FA(z)) 12。控制器(C(s)) 5與受控目標(biāo)(P(s)) 6相連接。受控目標(biāo)(P(s)) 6對(duì) 應(yīng)于光盤中的雙軸啟動(dòng)器。來自受控目標(biāo)(P(s)) 6的輸出被提供給加法器 7，加法器7還被提供以干擾信號(hào)d(t)。加法器7將干擾信號(hào)d(t)與來自受 控目標(biāo)(P(s)) 6的輸出相加，以在輸出端9處提供觀測(cè)信號(hào)y(t)，同時(shí)將 觀測(cè)信號(hào)y(t)反饋回減法器3。圖27是作為本發(fā)明第五實(shí)施例的伺服控制器的示意性框圖。該伺服控 制器具有連接到主環(huán)路中的遞歸控制單元38。在遞歸控制單元38中，在 包含在圖26所示的遞歸控制單元37的前饋系統(tǒng)中的系數(shù)乘法器14與加法 器11之間設(shè)置了學(xué)習(xí)開關(guān)39。在作為本發(fā)明的第五實(shí)施例的伺服控制器中，在自適應(yīng)濾波器輸出變 為穩(wěn)定并且第二誤差信號(hào)穩(wěn)定輸出之前，阻止將遞歸控制系統(tǒng)應(yīng)用于主環(huán) 路，然后學(xué)習(xí)開關(guān)39接通以將遞歸控制系統(tǒng)連接到主環(huán)路中。當(dāng)濾波器 輸出變?yōu)榉€(wěn)定時(shí)的時(shí)間點(diǎn)指的是第二誤差信號(hào)變?yōu)榉€(wěn)定的時(shí)刻。其還指的 是當(dāng)伺服環(huán)路閉合時(shí)的時(shí)刻。假設(shè)如圖27所示在減法器3與遞歸控制單 元37之間設(shè)置一環(huán)路開關(guān)，則當(dāng)該環(huán)路開關(guān)閉合時(shí)，學(xué)習(xí)開關(guān)39同時(shí)也 閉合。按如圖27所示來構(gòu)造的伺服控制器將不會(huì)受到瞬態(tài)現(xiàn)象的影響，并且 本發(fā)明的效果將在第 一周期開始出現(xiàn)。如以上已經(jīng)描述過的，在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以利用基于自適應(yīng)線 譜增強(qiáng)器或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元的濾波器來從包含旋轉(zhuǎn)異步信號(hào)的誤差信 號(hào)中提取旋轉(zhuǎn)同步信號(hào)。此外，還可以自適應(yīng)地與輸入誤差信號(hào)相對(duì)應(yīng)地 自動(dòng)地設(shè)置所述濾波器。因此，由于濾波器不是人為來設(shè)置的，所以可以 設(shè)計(jì)出具有恒定質(zhì)量并且不依賴于濾波器的設(shè)計(jì)者的濾波器。此外，可以 將遞歸控制(其中，濾波器輸出被存儲(chǔ)了一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期，并被前饋)結(jié)合 到主環(huán)路中，以抑制誤差信號(hào)中的旋轉(zhuǎn)同步分量。此外，根據(jù)可能的其它實(shí)施例，可以防止伺服控制器受到任意瞬態(tài)響
應(yīng)的影響，原因在于遞歸控制是在自適應(yīng)濾波器輸出和遞歸控制輸出都已 經(jīng)變?yōu)榉€(wěn)定之后才被應(yīng)用于主環(huán)路的。接下來，將說明一種光盤記錄器/播放器，在該光盤記錄器/播放器 中，伺服控制被應(yīng)用于在近場(chǎng)使用的光學(xué)頭中的雙軸啟動(dòng)器(在圖1等中 示出的受控目標(biāo)(P(S)) 6的具體示例)的間隙伺服控制系統(tǒng)。在由圖28中的標(biāo)號(hào)50表示的所述光盤記錄器/播放器中，可移動(dòng)的盤形記錄介質(zhì) (下文中將稱作"光盤")40被安置在光盤托盤(disk mount)(未示 出)中，并通過向該因而被安置的光盤40照射在近場(chǎng)中可檢測(cè)的瞬逝光 來將信息記錄到光盤40上。光盤記錄器/播放器50包含提供將被記錄到光盤40上的信息的信息源 51、 APC (自動(dòng)功率控制器)52、激光器(LD) 53、準(zhǔn)直透鏡(collimator lens) 54、分光器(BS: beam splitter) 55、反光鏡56、光學(xué)頭57、聚光 透鏡(condenser lens) 68、光電探測(cè)器(PD) 62、主軸電機(jī)(spindle motor) 64、送給桿(feed bar) 65、饋電電機(jī)(feed motor) 66、電位計(jì)67 和控制系統(tǒng)(圖l所示的伺服控制器l的應(yīng)用目標(biāo))63。APC 52與從信息源51提供的信息相對(duì)應(yīng)地對(duì)從設(shè)在APC 52之后的 激光器53發(fā)射的激光進(jìn)行調(diào)整。激光器53發(fā)射具有與APC 52的控制相對(duì)應(yīng)的預(yù)定波長(zhǎng)的激光。例 如，激光器53是紅色半導(dǎo)體激光器、藍(lán)色半導(dǎo)體激光器等。準(zhǔn)直透鏡54將從激光器53發(fā)射的激光校準(zhǔn)為平行光束。分光器55允許從準(zhǔn)直透鏡54發(fā)射的光束通過，以投射到反光鏡56 上。此外，分光器55還向聚光透鏡68反射來自光學(xué)頭57并經(jīng)反光鏡56 反射的回光(return light)。反光鏡56向光學(xué)頭57反射來自分光器55的光束。此外，分光器55 還向分光器55反射來自光學(xué)頭57的回光。光學(xué)頭57將來自反光鏡56的光束聚焦，以照射到光盤40的信息記錄 表面上。將由光學(xué)頭57照射到信息記錄表面上的光是光斑尺寸(spot size)比透鏡的衍射光大的光，并且可以利用其來讀和寫信息。如圖29所示，光學(xué)頭57包括物鏡58、 SIL (固體浸沒透鏡)59、透
鏡支架60和啟動(dòng)器61。物鏡58將從激光器53發(fā)射并經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡54、分光器55和反光鏡 56而入射到其上的光束聚焦到SIL59上。SIL 59是具有高折射率并通過切割球面透鏡以使得該透鏡的一部分成 平面而形成的透鏡。SIL 59在其球面?zhèn)冉邮找呀?jīng)通過物鏡58的光束，并 將該光束聚集到與球面相對(duì)的那一側(cè)的中心部分上。此外，可以使用在其上形成了反射鏡以具有與SIL59相同的功能的 SIM (固體浸沒反光鏡Solid Immersion Mirror)來替代SIL59。透鏡支架60將物鏡58和SIL 59保持在預(yù)定的物理關(guān)系中，以使它們 成為一體。透鏡支架60這樣來保持SIL 59:使得其球面一側(cè)面對(duì)物鏡 58，而其與球面一側(cè)相對(duì)的一側(cè)(端面)將面對(duì)光盤40的信息記錄表 面。通過透鏡支架60來按如上所述地將具有高折射率的SIL 59定位在物 鏡58和光盤40的信息記錄表面之間，可以提供比物鏡58自身的數(shù)值孔徑 更大的數(shù)值孔徑。由于光束的光斑尺寸一般來說與透鏡的數(shù)值孔徑成反 比，所以可以利用物鏡58和SIL59來限制來自透鏡的光束，以使其具有 更小的光斑尺寸。啟動(dòng)器61與從控制系統(tǒng)63提供的作為控制信號(hào)的控制電流相對(duì)應(yīng)地 在聚焦方向和/或跟蹤方向上移動(dòng)透鏡支架60。在光學(xué)頭57中，瞬逝光是以大于臨界角的角度入射在SIL 59的端面 上并被完全反射的光束中從反射邊界表面(reflection boundary surface)泄 漏的部分。在SIL 59的端面處在光盤40的信息記錄表面的近場(chǎng)(隨后將 詳細(xì)描述)內(nèi)的情況下，從SIL 59的端面泄漏的瞬逝光將被投射到信息記 錄表面上。接下來，將說明所述近場(chǎng)。 一般來說，近場(chǎng)是指離透鏡的光束出射表 面的距離d在d S X/2的范圍內(nèi)的區(qū)域，其中X是入射在透鏡上的光的波 長(zhǎng)。針對(duì)圖29所示的光學(xué)頭57和光盤40，光學(xué)頭57的SIL 59的端面離 光盤40的信息記錄表面的距離d被限定在d S X/2內(nèi)的區(qū)域被稱作"近
場(chǎng)"，其中，X是入射在SIL 59上的光束的波長(zhǎng)。在光盤40的信息記錄表 面與SIL 59的端面之間的間隙d滿足d《V2的關(guān)系以及從SIL 59的端面 泄漏到光盤40的信息記錄表面上的瞬逝光被稱作"近場(chǎng)條件"，而所述 間隙d滿足d >^的關(guān)系并且瞬逝光沒有泄漏到信息記錄表面上的條件被稱 作"遠(yuǎn)場(chǎng)條件"。注意，在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下，以大于臨界角的角度入射到SIL 59的端面上的 光束作為回光而被完全反射。因此，如圖30所示，在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下的完全 反射回光將是恒定值。另一方面，在近場(chǎng)條件下，以大于臨界角的角度入射在SIL59的端面 上的光束的一部分將作為瞬逝光而在SIL 59的端面(即，反射邊界面)處 泄漏到光盤40的信息記錄表面上。因此，如圖30所示，完全反射的光束 的完全反射回光的量將小于在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下的量。此外，還可以看到，在近 場(chǎng)條件下，在更接近光盤40的信息記錄表面的位置處的完全反射回光的 量將呈指數(shù)地變小。因此，在SIL 59的端面處于近場(chǎng)條件下時(shí)，可以將完全反射回光的量 與間隙長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)地變化的線性部分作為間隙誤差信號(hào)來進(jìn)行伺服控制， 以將SIL 59的端面與光盤40的信息記錄表面之間的間隙控制在固定值。 例如，通過進(jìn)行控制以使得完全反射回光具有受控目標(biāo)值P，則間隙將被 恒定地保持為距離d。將再次說明圖28所示的光盤記錄器50的構(gòu)造。聚光透鏡68將在光學(xué) 頭57的SIL 59的端面處完全反射并經(jīng)反光鏡56和分光器55反射的回光 聚光到光電探測(cè)器62上。光電探測(cè)器62檢測(cè)得到電流值形式的經(jīng)聚光透鏡68聚光的回光的光 量。應(yīng)當(dāng)注意，由光電探測(cè)器62檢測(cè)得到的電流已經(jīng)被轉(zhuǎn)換為DC電流， 并作為與完全反射回光量相對(duì)應(yīng)的電壓而被提供給控制系統(tǒng)63。主軸電機(jī)64設(shè)有一編碼器(未示出)，該編碼器當(dāng)主軸電機(jī)64被旋 轉(zhuǎn)一周時(shí)生成一定數(shù)目的稱作"FG信號(hào)"的脈沖信號(hào)。通過對(duì)由所述編 碼器(未示出)生成的FG信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以知道來自光學(xué)頭57的光束 當(dāng)前被照射到光盤40的信息記錄表面上的什么圓周位置處。
從設(shè)在主軸電機(jī)64上的編碼器(未示出)輸出的FG信號(hào)指示光學(xué)頭 57正處在光盤40上的哪個(gè)圓周位置中。從所述編碼器(未示出)輸出的 FG信號(hào)被提供給控制系統(tǒng)63。供給桿65在其上設(shè)置了作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主軸電機(jī)64，供給桿65 在徑向上移動(dòng)設(shè)在光盤托盤(未示出)中的光盤40。饋電電機(jī)66在光盤 40的徑向上移動(dòng)供給桿65。在供給桿65被饋電電機(jī)66移動(dòng)時(shí)，光學(xué)頭 57能夠被從光盤40的一個(gè)軌道移動(dòng)到另一個(gè)軌道。電位計(jì)67被安裝在饋電電機(jī)66上。通過由電位計(jì)67來檢測(cè)供給桿 65己經(jīng)被旋轉(zhuǎn)的角度，可以得知供給桿65已經(jīng)移動(dòng)多長(zhǎng)距離。供給桿65 的移動(dòng)相對(duì)地與光盤40上的光學(xué)頭57的徑向移動(dòng)相同。因此，可以基于 電位計(jì)67檢測(cè)得到的距離來得知光盤40上的光學(xué)頭57的徑向位置。電位計(jì)67所檢測(cè)得到的值被用作指示光學(xué)頭57處在光盤40上的什么 徑向位置處的徑向位置信息。來自電位計(jì)67的所述徑向位置信息被提供 給控制系統(tǒng)63?？刂葡到y(tǒng)63結(jié)合伺服控制器1以對(duì)光盤40的信息記錄表面與光學(xué)頭 57的SIL 59之間的間隙進(jìn)行控制。在光盤記錄器50中使用的光盤40是可移動(dòng)記錄介質(zhì)。因此，與之前 固定在光盤記錄器的盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的記錄介質(zhì)相比，無法以高精度來 將光盤40設(shè)置在盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。因此，很難抑制設(shè)在盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)中并在盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中旋轉(zhuǎn)的光盤40的軸向偏轉(zhuǎn)。結(jié)合了伺服控制器1的控制系統(tǒng)63主要通過確定光學(xué)頭57的雙軸啟 動(dòng)器的受控變量來進(jìn)行伺服控制，以跟隨由軸向偏轉(zhuǎn)引起的干擾。正如以 上已經(jīng)描述過的，伺服控制器1包括遞歸控制單元4，并起到自適應(yīng)線譜 增強(qiáng)器或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元的作用，以獲得將伺服誤差信號(hào)減去非旋轉(zhuǎn) 同步信號(hào)而得到的誤差信號(hào)(主要包含旋轉(zhuǎn)同步信號(hào))，并在將該誤差信 號(hào)存儲(chǔ)在具有一個(gè)周期的容量的存儲(chǔ)器中的同時(shí)逐次更新該誤差信號(hào)，從 而遞歸地對(duì)伺服誤差信號(hào)進(jìn)行控制。因此，光盤記錄器50能夠進(jìn)行具有恒定質(zhì)量的伺服控制。當(dāng)然，控制系統(tǒng)63可以結(jié)合作為圖23到27所示的其它實(shí)施例的伺服 控制器中的一個(gè)，來替代伺服控制器l。在這種情況下，光盤記錄器50能 夠進(jìn)行更快的伺服控制，而不受任何瞬態(tài)現(xiàn)象的影響。此外，通過與伺服 環(huán)同時(shí)地閉合學(xué)習(xí)開關(guān)，可以抑制波動(dòng)。如前文中已經(jīng)描述過的，根據(jù)本發(fā)明的伺服控制裝置和方法能夠自動(dòng) 地設(shè)置意在穩(wěn)定閉合環(huán)路以自適應(yīng)地滿足安全條件的乘算系數(shù)等。此外， 根據(jù)本發(fā)明的所述裝置和方法能夠進(jìn)行高精度的伺服控制。根據(jù)本發(fā)明的光盤記錄裝置或回放裝置能夠通過進(jìn)行具有穩(wěn)定質(zhì)量的 伺服控制來將信息信號(hào)記錄到盤形記錄介質(zhì)上，或從盤形記錄介質(zhì)再現(xiàn)信 息信號(hào)。在前文中，已經(jīng)參考附圖以特定的優(yōu)選實(shí)施例為例來詳細(xì)地描述了本 發(fā)明。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施 例，而可以在不脫離所附權(quán)利要求所提出并限定的范圍和精神的情況下， 對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種方式的修改、置換或各種其它形式的具體體現(xiàn)。產(chǎn)業(yè)適用性本發(fā)明適用于使用自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器(ALE)和自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元 的遞歸控制方法，還適用于使用所述遞歸控制方法的光盤驅(qū)動(dòng)和光盤伺服 控制方法。此外，本發(fā)明允許自適應(yīng)地針對(duì)伺服誤差信號(hào)來自動(dòng)地設(shè)計(jì)低 通濾波器。
權(quán)利要求
1.一種伺服控制裝置，所述伺服控制裝置包括遞歸控制單元，所述遞歸控制單元基于目標(biāo)信號(hào)和對(duì)被施加干擾的受控目標(biāo)的觀測(cè)信號(hào)來確定第一誤差信號(hào)，對(duì)所述第一誤差信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)以提供第二誤差信號(hào)，將所述第二誤差信號(hào)延遲一個(gè)周期，通過使用所述經(jīng)延遲的第二誤差信號(hào)的遞歸控制來生成自適應(yīng)干擾信號(hào)，并輸出把這樣生成的所述干擾信號(hào)與所述第一誤差信號(hào)進(jìn)行相加而得到的第三誤差信號(hào)，所述遞歸控制單元基于從所述遞歸控制得到的所述第三誤差信號(hào)來控制作為受控目標(biāo)的伺服機(jī)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的伺服控制裝置，還包括控制單元，所述控制 單元基于來自所述遞歸控制單元的所述第三誤差信號(hào)來確定所述受控目標(biāo)
3. 如權(quán)利要求1所述的伺服控制裝置，其中，所述遞歸控制單元包括第一誤差信號(hào)檢測(cè)器，所述第一誤差信號(hào)檢測(cè)器基于所述目標(biāo)信號(hào)和 觀測(cè)信號(hào)來確定第一誤差信號(hào)；自適應(yīng)濾波器單元，所述自適應(yīng)濾波器單元對(duì)由所述第一誤差信號(hào)檢 測(cè)器檢測(cè)得到的所述第一誤差信號(hào)進(jìn)行所述自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性 預(yù)測(cè)，以提供第二誤差信號(hào)；延遲單元，所述延遲單元將來自所述自適應(yīng)濾波器單元的所述第二誤 差信號(hào)延遲一個(gè)周期；反饋單元，所述反饋單元反饋從所述延遲單元輸出的所述第二誤差信 號(hào)，以與所述第一誤差信號(hào)相加；以及前饋單元，所述前饋單元根據(jù)從所述延遲單元輸出的所述第二誤差信 號(hào)來生成自適應(yīng)干擾信號(hào)，并將所述自適應(yīng)干擾信號(hào)前饋用于與所述第一 誤差信號(hào)相加，從而提供第三誤差信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求3所述的伺服控制器，其中，所述遞歸控制單元中的 所述自適應(yīng)濾波器單元包括延遲階數(shù)為m的延遲單元；以及自適應(yīng)濾波器，所述自適應(yīng)濾波器起到基于延遲階數(shù)m的自適應(yīng)線譜 增強(qiáng)器或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元的作用。
5. 如權(quán)利要求4所述的伺服控制器，其中，所述自適應(yīng)濾波器單元中的所述自適應(yīng)濾波器基于第五誤差信號(hào)來自適應(yīng)地確定乘算系數(shù)，所述第五誤差信號(hào)是所述第一誤差信號(hào)與經(jīng)延遲階數(shù)為m的所述延遲單元延遲 并經(jīng)所述自適應(yīng)濾波器濾波的第四誤差信號(hào)的差值。
6. 如權(quán)利要求4所述的伺服控制器，其中，所述自適應(yīng)濾波器屬于 FIR濾波器。
7. 如權(quán)利要求4所述的伺服控制器，其中，所述自適應(yīng)濾波器屬于 IIR濾波器。
8. 如權(quán)利要求3所述的伺服控制器，其中，所述遞歸控制單元在所 述第二誤差信號(hào)變?yōu)榉€(wěn)定之后再進(jìn)行遞歸控制。
9. 如權(quán)利要求1所述的伺服控制器，其中，所述遞歸控制單元包括第一誤差信號(hào)檢測(cè)器，所述第一誤差信號(hào)檢測(cè)器基于所述目標(biāo)信號(hào)和 觀測(cè)信號(hào)來確定第一誤差信號(hào)；自適應(yīng)濾波器單元，所述自適應(yīng)濾波器單元對(duì)由所述第一誤差信號(hào)檢 測(cè)得到的所述第一誤差信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)，以提 供第二誤差信號(hào)；延遲單元，所述延遲單元將來自所述自適應(yīng)濾波器單元的所述第二誤 差信號(hào)延遲一個(gè)周期；以及前饋單元，所述前饋單元根據(jù)從所述延遲單元輸出的所述第二誤差信 號(hào)來生成自適應(yīng)干擾信號(hào)，并將所述自適應(yīng)干擾信號(hào)前饋用于與所述第一 誤差信號(hào)相加，從而提供第三誤差信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求9所述的伺服控制器，其中，所述遞歸控制單元中的 所述自適應(yīng)濾波器單元包括延遲階數(shù)為m的延遲單元；以及自適應(yīng)濾波器，所述自適應(yīng)濾波器起到基于延遲階數(shù)m的自適應(yīng)線譜 增強(qiáng)器或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元的作用。
11. 如權(quán)利要求10所述的伺服控制器，其中，所述自適應(yīng)濾波器單元中的所述自適應(yīng)濾波器基于第五誤差信號(hào)來自適應(yīng)地確定乘算系數(shù)，所述第五誤差信號(hào)是所述第一誤差信號(hào)與經(jīng)延遲階數(shù)為m的所述延遲單元延 遲并經(jīng)所述自適應(yīng)濾波器濾波的第四誤差信號(hào)的差值。
12. 如權(quán)利要求10所述的伺服控制器，其中，所述自適應(yīng)濾波器屬 于FIR濾波器。
13. 如權(quán)利要求IO所述的伺服控制器，其中，所述自適應(yīng)濾波器屬 于IIR濾波器。
14. 如權(quán)利要求9所述的伺服控制器，其中，所述遞歸控制單元在所 述第二誤差信號(hào)變?yōu)榉€(wěn)定之后再進(jìn)行遞歸控制。
15. —種伺服控制方法，包括基于目標(biāo)信號(hào)和對(duì)被施加干擾的受控目標(biāo)的觀測(cè)信號(hào)來確定第一誤差 信號(hào)的第一誤差信號(hào)檢測(cè)歩驟；對(duì)在所述第一誤差信號(hào)檢測(cè)歩驟中檢測(cè)得到的所述第一誤差信號(hào)進(jìn)行 自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)，以提供第二誤差信號(hào)的自適應(yīng)濾波步 驟；把在所述自適應(yīng)濾波步驟中提供的所述第二誤差信號(hào)延遲一個(gè)周期， 然后將所述經(jīng)延遲的第二誤差信號(hào)反饋，用于與所述第一誤差信號(hào)相加的 反饋步驟；以及根據(jù)經(jīng)延遲了 一個(gè)周期的所述第二誤差信號(hào)來生成自適應(yīng)干擾信號(hào)， 并將所述自適應(yīng)干擾信號(hào)前饋，用于與所述第一誤差信號(hào)相加，以輸出第 三誤差信號(hào)的前饋步驟，基于在所述前饋步驟中提供的所述第三誤差信號(hào)來對(duì)作為受控目標(biāo)的 伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
16. 如權(quán)利要求15所述的伺服控制方法，還包括基于在所述前饋步 驟中提供的所述第三誤差信號(hào)來確定所述受控目標(biāo)的受控變量的控制步 驟。
17. —種伺服控制方法，包括基于目標(biāo)信號(hào)和對(duì)被施加干擾的受控目標(biāo)的觀測(cè)信號(hào)來確定第一誤差對(duì)在所述第一誤差信號(hào)檢測(cè)步驟中檢測(cè)得到的所述第一誤差信號(hào)進(jìn)行 自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)，以提供第二誤差信號(hào)的自適應(yīng)濾波步 驟；以及把在所述自適應(yīng)濾波步驟中提供的所述第二誤差信號(hào)延遲一個(gè)周期， 根據(jù)經(jīng)延遲一個(gè)周期的所述第二誤差信號(hào)來生成自適應(yīng)干擾信號(hào)，并將所 述自適應(yīng)干擾信號(hào)前饋，用于與所述第一誤差信號(hào)相加，以輸出第三誤差 信號(hào)的前饋步驟，基于在所述前饋步驟中提供的所述第三誤差信號(hào)來對(duì)作為受控目標(biāo)的 伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
18.如權(quán)利要求17所述的伺服控制方法，還包括基于在所述前饋步 驟中提供的所述第三誤差信號(hào)來確定所述受控目標(biāo)的受控變量的控制步
19. 一種光盤記錄或回放裝置，包括托盤，在所述托盤上安放可移動(dòng)的盤形光記錄介質(zhì)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元以預(yù)定速率來旋轉(zhuǎn)安放在所述托盤 上的所述盤形光記錄介質(zhì)；光學(xué)頭，在由在聚焦和Z或跟蹤方向上移動(dòng)預(yù)定透鏡的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來移動(dòng) 所述透鏡的時(shí)候，所述光學(xué)頭通過光束照射來將信息信號(hào)記錄到由所述旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元旋轉(zhuǎn)的所述盤形光記錄介質(zhì)的信息記錄表面上，或者通過輸出 與來自所述信息記錄表面的回光相對(duì)應(yīng)的信號(hào)來再現(xiàn)信息信號(hào)；以及伺服控制單元，所述伺服控制單元基于由所述光學(xué)頭檢測(cè)得到的觀測(cè) 信號(hào)來控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服機(jī)構(gòu)，所述伺服控制單元包括遞歸控制單元，所述遞歸控制單元基于目標(biāo)信 號(hào)和對(duì)被施加干擾的受控目標(biāo)的觀測(cè)信號(hào)來確定第一誤差信號(hào)，對(duì)所述第 一誤差信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)線譜增強(qiáng)或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)以產(chǎn)生第二誤差信號(hào)， 將所述第二誤差信號(hào)延遲一個(gè)周期，通過使用所述經(jīng)延遲的第二誤差信號(hào)的遞歸控制來生成自適應(yīng)干擾信號(hào)，并輸出把這樣生成的所述干擾信號(hào)與 所述第一誤差信號(hào)相加而得到的第三誤差信號(hào)。
20. 如權(quán)利要求19所述的光盤記錄或回放裝置，其中，所述遞歸控 制單元生成由軸向偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的干擾信號(hào)，并基于把所生成的干擾信號(hào)與所 述第一誤差信號(hào)相加而得到的第三誤差信號(hào)來進(jìn)行所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的聚焦伺 服控制。
21. 如權(quán)利要求19所述的光盤記錄或回放裝置，其中，所述遞歸控 制單元生成由徑向偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的干擾信號(hào)，并基于把所生成的干擾信號(hào)與所 述第一誤差信號(hào)相加而得到的第三誤差信號(hào)來進(jìn)行所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的聚焦伺 服控制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種伺服控制器，該伺服控制器能夠自動(dòng)地對(duì)濾波器進(jìn)行設(shè)置，以穩(wěn)定閉合環(huán)路。伺服控制器包括遞歸控制器。該遞歸控制器通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服誤差信號(hào)的遞歸控制通過自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器或自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)單元來產(chǎn)生第二誤差信號(hào)，并產(chǎn)生通過在將第二誤差信號(hào)延遲一個(gè)周期的同時(shí)逐次更新第一誤差信號(hào)而獲得的第三誤差信號(hào)，第一誤差信號(hào)是通過將目標(biāo)信號(hào)r(t)減去觀測(cè)信號(hào)y(t)而得到的，而第二誤差信號(hào)(主要包含旋轉(zhuǎn)同步信號(hào))是通過將第一誤差信號(hào)減去非旋轉(zhuǎn)同步分量而得到的。
文檔編號(hào)G11B7/09GK101156200SQ20068001141
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者石本努 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社