預處理舊控制狀態的數字伺服系統的製作方法

2023-10-06 13:07:39 2

專利名稱：預處理舊控制狀態的數字伺服系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種數字伺服系統的方法和配置，具體涉及一種預處理舊控制狀態的、光碟驅動器中的數字伺服系統。
背景技術：
傳統的光碟驅動器包括至少一個聚焦伺服機構(servo)和尋軌(track)伺服機構，用來在軸向和徑向控制雷射光點以便將所述光點保持在軌道上。所述光點被用來從光碟的信息層讀出數據或者將數據寫入光碟的信息層。例如通過使用藍光雷射器獲得的盤的更高轉速和一個信息層上的更大容量需要更快的伺服控制系統和改進的相位裕度。相位裕度是當開環增益的大小為1時、開控制環增益的相位多接近-180度的度量。必須增加控制環的帶寬以便保證在具有高轉速和細軌道的盤驅動器伺服系統中的正確操作。為了增加帶寬，有必要將所有處理延遲減小到最小值。標準伺服控制器使用數位訊號處理器來計算伺服控制環的輸出值。使用數位訊號處理器核來進行濾波器計算，因為在這樣的核中總存在專門的所謂ALU。ALU是算術邏輯單元的縮寫，其能夠在僅一個時鐘周期內執行MAC操作。縮寫MAC用於相乘和累加。在該數位訊號處理器中，逐個控制環地進行計算，這減小了第二個計算的控制環的相位裕度。另一延遲因素是由數位訊號處理器前面的抽選(decimation)濾波器引起的，所述抽選濾波器在接收到預定數目的樣本之後，以低頻利用所述預定數目的樣本計算平均值並且輸出結果。因此，不利地出現了由抽選濾波器和直到在第二控制環中可以使用已經是舊的或者延遲後的平均值的第二平均值為止的等待周期引起的信號處理延遲。

發明內容
本發明的一個方面是提供一種用於具有短處理延遲的數字伺服系統的方法和配置，其提高了控制環的穩定性並且/或者允許快速伺服信號處理，這提高了整體伺服控制性能。
這由獨立權利要求中的特徵來解決，並且從屬權利要求中的特徵公開了特定實施例的特徵。
根據本發明的一個方面，通過在數字伺服系統的數位訊號處理器核中預處理舊控制狀態來實現伺服控制系統中的較小處理延遲。使用其中能夠存儲計算結果以便進一步使用以及使用舊控制狀態的預處理的數位訊號處理器核，來減小控制濾波器值或所謂的控制狀態的計算所通常需要的持續時間。這通過存儲先前計算的控制濾波器值、並且將所述值用於數位訊號處理器的控制輸出值的快速計算來實現。這意味著首先計算數位訊號處理器的控制輸出值並且隨後計算控制濾波器狀態。存儲所述隨後計算的控制濾波器狀態，並將其用於在控制環中必須處理的下一個輸入值。這意味著預處理數位訊號處理器的舊控制狀態，以便立即用於必須由數位訊號處理器處理的輸入值。以這樣的方式減少了數位訊號處理器提供控制輸出值通常需要的持續時間。可以將為其使用了舊的或先前輸入的值的所有計算結果存儲在數位訊號處理器的一個或多個存儲位置中，以用於快速使用或者根據輸入值進行的數位訊號處理器的控制輸出值的一步計算。因為數位訊號處理器的整體控制特性的改變以比在控制環中處理的值的更新慢得多的速率發生，所以數位訊號中的舊控制狀態的處理對控制環沒有負面影響。所述數位訊號處理器一提供控制輸出值，該控制輸出值就將被數模轉換並且經由放大器而被發送至控制部件，所述控制部件校正所檢測到的、與所述控制部件應當被控制到的目標的偏差。
在啟動或所謂的初始化階段，使用預定的控制濾波器值，其在第一輸入值之後立即被根據所述輸入值計算的控制濾波器狀態代替。
本發明的另一方面在於為所述數位訊號處理器提供不斷更新的平均濾波器值，以用於控制環中的快速信號處理。選擇用於伺服信號處理單元的特定輸入濾波器來解決所述問題。解決所述問題的輸入濾波器是具有遞歸或非遞歸濾波器結構的濾波器、或者具有類似行為的濾波器。必須將輸入值的總和除以濾波器長度，以便提供從模數轉換器提供的樣本的平均值。為了使這一除法易於操作，最好是作為2的倍數(multiple)的濾波器長度。然而，具有遞歸或非遞歸濾波器結構的濾波器對於每個輸入值提供更新後的輸出值。濾波器輸出速率對應於模數轉換器的採樣頻率。因此，選擇可調移動平均濾波器來儘可能地減小延遲時間。
根據光碟驅動器伺服系統的示例性實施例，例如尋軌或聚焦誤差信號的伺服控制環中的誤差信號值被模數轉換並被施加到伺服信號處理單元的輸入濾波器，其中，所述輸入濾波器是平均濾波器。平均濾波器的延遲直接取決於濾波器長度m。這意味著在模數轉換器的每個時鐘周期可以得到濾波後的值，並且延遲只取決於所述移動平均濾波器的可調長度。濾波器長度可調，並且可以根據需要而減小或增加，例如，所述需要取決於例如從記錄介質檢測到的漏失(dropout)或劃痕的缺陷的發生。在所述濾波器值計算之後，利用以對應於模數轉換器的採樣頻率的數據速率提供的所加載的平均輸入值來計算第一數位訊號處理器輸出值。這意味著利用模數轉換器的每個樣本，可以將更新後的平均值用於數位訊號處理器中的處理。伺服信號處理單元為伺服控制環中的伺服機構提供輸出值，以便分別減小所檢測的偏差和誤差。
所述輸入濾波器與數位訊號處理器的組合提供了具有短處理延遲和濾波器延遲的數字伺服系統，其提高控制環的穩定性並且/或者允許快速伺服信號處理，這提高了整體伺服控制性能，其中所述輸入濾波器以例如對應於模數轉換器的採樣頻率的濾波器輸出速率不斷地向所述數位訊號處理器提供更新後的平均濾波器值，所述數位訊號處理器預處理舊控制狀態，以便在一步計算中提供該數位訊號處理器的控制輸出值。為了更好地理解本發明，在下面的描述中參照附圖來詳述示例性實施例。應該理解本發明不限於該示例性實施例，並且在不背離本發明的範圍的情況下，也可以適當組合和/或修改所詳述的特徵。


現在將參照附圖描述本發明，其中圖1是現有技術伺服控制系統的時序圖的示意圖，圖2是根據本發明的具有數字伺服系統的盤驅動器的框圖，圖3是非遞歸濾波器結構的示意圖，圖4是遞歸濾波器結構的示意圖，圖5是根據本發明的伺服信號處理單元的流程圖，圖6是根據本發明的數字伺服系統的時序圖的示意圖，圖7是PID伺服控制器的示意圖，以及圖8是PID伺服控制器的流程圖，圖9是具有在伺服信號處理單元之前的缺陷信號生成的盤驅動器的框圖，以及圖10是具有在伺服信號處理單元中的缺陷信號生成的盤驅動器的框圖。
具體實施例方式
附圖是純圖解性的而不是根據比例繪製的。一些尺寸已經被特別誇大以便更加清楚，並且儘可能地向對應的部件賦予相同的參考標號。
圖1示出使用抽選濾波器Decif 1和Decif 2的現有技術伺服控制系統的時序圖，其中第一抽選濾波器Decif 1的輸出值DeciTE被用於數字伺服信號處理單元SPU的數位訊號處理器DSP中的控制濾波器計算。所述第一抽選濾波器Decif 1的輸出值是例如抽選尋軌誤差值DeciTE以及第二個是例如抽選聚焦誤差值DeciFE。所存儲的DeciFE值一直等到用於所述數位訊號處理中的第一控制環的第一控制濾波器計算完成才被用於處理。這樣的伺服系統將相同的採樣時鐘用於第一和第二抽選濾波器Decif 1、Decif 2，以便從所述抽選濾波器得到誤差信號值，將該誤差值存儲在存儲器中，並且隨後使用這些誤差信號值來計算不同的控制環。如圖1所示，標準的抽選濾波器根據預定的抽選時間幀tdeci發出輸出值DeciTE和DeciFE。抽選濾波器的目的在於計算例如由模數轉換器ADC提供的尋軌誤差信號輸入樣本xte(n)或聚焦誤差信號輸入樣本xfe(n)的預定數目n個輸入樣本的總和，以便計算平均值，並將抽選尋軌誤差值DeciTE和抽選聚焦誤差值DeciFE發送至數位訊號處理器DSP或所謂的控制器。之後，處理接下來的預定數目n個輸入樣本，以此類推。抽選濾波器Decif 1或Decif 2是具有低於濾波器輸入採樣速率的輸出採樣速率的低通數字濾波器。抽選濾波器是對數位化的檢測器信號進行下採樣、以便輸出為數位訊號處理器DSP準備的信號的濾波器。抽選濾波器中的下採樣的作用包括對每個檢測器信號的若干樣本進行平均。這一平均為實際上由數位訊號處理器DSP讀取的信號提供低通濾波功能、較高的精度和較高的解析度。雖然伺服信息信號被包括在從光碟OD檢測的高頻信號中，但是伺服信息涉及低得多的頻率。已經發現所述抽選濾波器Decif 1、Decif 2的抽選時間幀tdeci以及在所述時間幀tdeci的時間段和持續時間ttrack和tfocus內提供所述抽選過程的輸出結果引起伺服系統的控制環中的延遲，如圖1所示，其中所述持續時間ttrack和tfocus是計算控制濾波器值、並向數位訊號處理器DSP提供控制濾波器輸出值所必需的。數位訊號處理器DSP的核處理至少兩個控制環，並且接連地處理所述控制環。因此，第二控制環的控制值的計算周期FEcc跟隨在作為提供用於第一控制環的控制值的計算周期TEcc而需要的持續時間ttrack之後。雖然與用於第一控制環的抽選濾波器輸出值DeciTE同時提供用於第二控制環的抽選濾波器輸出值DeciFE，但是在數位訊號處理器中，在對應於所述持續時間ttrack的時間段之後進行用於第二控制環的處理。這意味著在數位訊號處理器中將處理舊的抽選濾波器輸出值DeciFE，並且將在更遠的持續時間tfocus之後提供用於第二控制環的控制值。因此，出現由抽選濾波器Decif 1和Decif 2的使用所引起的延遲、以及此外由於作為在數位訊號處理器DSP中提供用於第一控制環的控制值的計算周期TEcc而需要的持續時間ttrack所導致的延遲。
特別是在例如通過使用藍光雷射器而增加一個信息層上的容量的盤驅動器應用中，與DVD或CD相比，需要更快的伺服控制。而且，要求越來越高的轉速以用於更短的記錄時間以及提供用於以高質量再現的更高數據速率。這樣的要求需要加快伺服信號處理。通常，將使用單個數位訊號處理器DSP來執行用於多於一個控制環的濾波器計算。在光碟驅動器中，主要使用聚焦伺服機構和尋軌伺服機構來在軸向和徑向控制雷射光點，以便將所述光點保持在焦點上並且位於光碟OD的軌道的中央。使用此光點來從光碟OD的信息層讀取數據或者將數據寫在光碟OD的信息層上。標準控制器使用數位訊號處理器DSP來計算伺服控制環。逐個控制環地進行計算。這減小了第二個計算的控制環的相位裕度，因為二者的輸入信號的採樣一般同時發生。另外的延遲由形成所謂的控制器的數位訊號處理器DSP前面的抽選濾波器引起，所述抽選濾波器執行用於多於一個控制環的濾波器計算。數位訊號處理器DSP前面的抽選濾波器以低頻計算輸出值，並且在某個時間幀之後周期性地提供所述值。這是不利之處，因為用於第二伺服控制環的值是舊值，並且具有大的延遲，如圖1所示。
圖2示出作為示例實施例的、根據本發明的具有數字伺服系統的盤驅動器的方框圖。盤驅動器旋轉具有一個或多個信息層的光碟OD。光碟OD的信息層具有雷射束LB必須從中讀取數據或者雷射束LB將把數據寫入其中的螺旋軌道。提供由聚焦致動器線圈Fo和尋軌致動器線圈Tr控制的致動器Act，以便跟蹤螺旋軌道。所述致動器Act的可移動部分包括用於將雷射束LB聚焦在軌道上並且用於軌道跟蹤的透鏡L。從光碟OD反射的光生成例如由光檢測器Phd的部分A、B、C、D、E和F提供的光檢測器信號PhdS，並且前置放大器PreA放大光檢測器信號PhdS，以便提供指示雷射束LB沿哪個方向離開軌道或者移離焦點的模擬誤差信號。模擬聚焦誤差FEA和模擬尋軌誤差TEA信號通過模數轉換器ADC，並且數字聚焦誤差FES和數字尋軌誤差TES信號被用作到根據本發明的伺服處理單元SPU的輸入。伺服處理單元SPU包括輸入濾波器MAF和預處理舊控制狀態的數位訊號處理器DSP。輸入濾波器MAF取代現有技術的抽選濾波器。在如圖2所示的實施例中，使用可調移動平均濾波器結構作為輸入濾波器MAF，並且使用預處理舊控制狀態的數位訊號處理器DSP來降低輸入信號的整體處理和採樣延遲。二者增加聚焦和尋軌控制環的相位裕度，從而提高伺服系統的穩定性。舊控制狀態的預處理是指基於為先前在數位訊號處理器DSP中處理的值計算的濾波器狀態，立即計算該數位訊號處理器DSP的控制輸出值。數位訊號處理器DSP將作為數字尋軌致動器信號TACT或數字聚焦致動器信號FACT的控制輸出值儘可能快地傳送至致動器Act，並且隨後計算用於下一樣本計算的數位訊號處理器DSP的濾波器狀態的輸出。數位訊號處理器DSP的控制輸出值被數模轉換器DAC數模轉換，並且經由功率放大器Amp而被發送至致動器Act的聚焦線圈Fo和尋軌線圈Tr，以便將雷射光點保持在正確的位置上。在提供數字尋軌致動器信號TACT或數字聚焦致動器信號FACT之後，控制環準備好進行下一計算。這意味著在提供了數字尋軌致動器信號TACT或數字聚焦致動器信號FACT之後執行只為其使用舊值的所有計算。將所述計算的結果存儲在一個或多個存儲位置中，以便在數位訊號處理器DSP的控制輸出值的下一計算中快速使用。數位訊號處理器DSP在提供數字尋軌致動器信號TACT或數字聚焦致動器信號FACT之後再次自由地準備一些數據，以便通過下一採樣間隔更快地計算第二環。將中間結果存儲在存儲器中以便以後使用，並且數位訊號處理器DSP準備計算用於由環採樣頻率觸發的這兩個控制環的接下來的輸出值。在提供第一控制輸出值並且使數位訊號處理器DSP為下一計算作好準備之後，從移動平均濾波器MAF中取出下一個值。利用這一過程，確保不增加額外的延遲，因為有效延遲再一次取決於例如已經由未示出的微處理器根據控制環中的需要調整的輸入濾波器MAF的濾波器長度m，所述需要取決於從光碟OD檢測到的信號的質量。例如，所述質量是根據諸如從光碟OD檢測到的漏失或劃痕的缺陷的出現來評估的。這意味著移動平均輸入濾波器MAF的濾波器長度m由缺陷檢測DEFD來控制，如圖2所示。當在輸入濾波器MAF中使用更多的輸入誤差值FES或TES時，控制過程被更大地延遲。因此，始終存在這樣的可能性，即判定是否有必要通過減小輸入噪聲來擁有更好的濾波器特性、或者優選快速處理來增加控制環的相位裕度。這意味著如果存在缺陷，則必須增大濾波器長度，而如果沒有缺陷，則可以減小該長度，以獲得該控制環的最大相位裕度。通常，以較長的濾波器長度m開始來結束(close)控制環、然後減小它是有益處的。缺陷檢測DEFD的另外的實施例在圖9和圖10中示出。根據圖9，使用在前置放大器PreA中以公知方式生成的模擬缺陷信號DEF來確定濾波器長度m。然而，也可以使用觀測模數轉換後的HF信號並且能夠非常快地檢測缺陷的所謂的數字讀取路徑處理，來根據伺服信號處理單元SPU前面的缺陷檢測DEFD改變移動平均輸入濾波器MAF的濾波器長度m。如圖10所示，也可以使用在數位訊號處理器DSP中生成的缺陷檢測DEFD信號。圖9和10所示的所有其它部件與圖2中的那些相同。
可調移動平均輸入濾波器MAF的優點是沒有對伺服處理加入不必要的延遲。
可以使用根據圖3的非遞歸濾波器結構或根據圖4的遞歸濾波器結構或者具有類似定時行為的濾波器作為輸入濾波器MAF，或者換言之，可以使用在模數轉換器ADC的每個時鐘周期發出從該模數轉換器ADC的數目n個樣本生成的新平均值的每個濾波器。以與控制環採樣速率fs相比高得多的頻率fADC工作的模數轉換器ADC在被用作輸入濾波器MAF的移動平均濾波器的前面。這使得有可能對作為聚焦誤差FE和尋軌誤差TE的輸入誤差信號進行濾波，而不增加大的延遲。在用作示例的兩個濾波器配置中，必須將輸入值的總和除以濾波器長度m。為了使這一除法容易操作，優選是1或者諸如m＝2、4、8、16、32、64、128、…的2的倍數(multiple)的濾波器長度m。在此情況中，可以利用ALU、通過根據右移n-1位的公式的右移操作來執行該除法。根據圖3的非遞歸濾波器將輸入值x(n)相加，並且在輸入濾波器MAF的輸出處除以1/(m+1)之後可以得到輸出樣本y(n)，伴隨著取決於濾波器長度m和模數轉換器採樣頻率fADC的延遲trec＝m/2*(1/fADC)。抽頭1/z的數目表示取決於濾波器長度m的延遲。以這樣的方式，對於由模數轉換器ADC提供的每個輸入值x(n)，可以得到形成輸入值x(n)的平均值的輸出樣本值y(n)。
根據圖4的遞歸濾波器的延遲也是tnrec＝m/2*(1/fADC)。必須通過根據公式x[n]-x[n-m-1]從新樣本x(n)中減去被延遲的輸入樣本、隨後根據公式1/(m+1)除以濾波器長度加1、並且最後加上抽頭1/z的遞歸部分以便得到輸出樣本y(n)，來計算這種輸入濾波器MAF的輸出樣本值y(n)。
輸入濾波器MAF的濾波器輸出速率以這樣的方式對應模數轉換器採樣頻率fADC，這確保可以考慮到從光碟OD檢測到的信號的質量而儘可能地減少延遲時間。
在圖5中示出計算控制環的過程。流程5圖示了根據本發明的控制方法。必須根據伺服系統的應用和性能來調整數位訊號處理器DSP中的控制環計算的採樣頻率fs。在未來的具有高轉速和細軌道的盤驅動器伺服系統中，必須增加控制環的帶寬以保證正確的操作。為了增加該帶寬，有必要將所有處理延遲減小到最小值。這通過在圖5的流程圖和圖6的時序圖中圖示的以下過程來實現。輸入濾波器MAF的濾波器長度m可以根據缺陷檢測DEFD和/或如圖5所示的微控制器μC來調整，並且始終可以根據總體性能的需要而被改變。可以在啟動期間並且也可以在伺服系統的操作期間進行濾波器長度m的調整。
圖5圖示了未示出的模數轉換器ADC以根據模數轉換器採樣頻率fADC的頻率提供尋軌誤差信號樣本TES和聚焦誤差信號樣本FES。例如向第一可調移動平均濾波器Amovavf 1提供所述尋軌誤差信號樣本TES，並且例如向第二可調移動平均濾波器Amovavf 2提供所述聚焦誤差信號樣本FES。然後，第一可調整移動平均濾波器Amovavf 1對於每個輸入樣本TES提供平均尋軌誤差信號TE值，並且第二可調移動平均濾波器Amovavf 2對於每個輸入樣本FES提供平均聚焦誤差信號FE值。因此，確保每次都可以得到能夠在數位訊號處理器DSP中處理的、不斷更新的尋軌誤差信號TE平均值和不斷更新的聚焦誤差信號FE平均值。這種情況還由以下事實支持，即模數轉換器採樣頻率fADC比控制環採樣速率fs高得多。數字尋軌致動器信號TACT和數字聚焦致動器信號FACT的計算以所述控制環採樣速率fs在數位訊號處理器DSP中進行。從第一移動平均濾波器Amovavf 1的輸出加載尋軌誤差信號TE的平均值，並且使用預處理的舊控制狀態來在數位訊號處理器DSP中計算數字尋軌致動器信號TACT，從而在快速計算時，向致動器Act提供在此示例中為數字尋軌致動器信號TACT的第一輸出值1。這意味著有利的是，在處理尋軌誤差信號TE的平均值時沒有發生延遲，並且將實際的非延遲的尋軌誤差信號TE用於伺服控制環中。此配置的優點是在此實施例中為第一可調移動平均濾波器Amovavf1的輸入濾波器MAF的延遲直接取決於濾波器長度m。這意味著可以得到在模數轉換器ADC的每個時鐘周期的新的經濾波的值，並且圖6中示出的延遲tamovavd根據調整後的濾波器長度m而被固定。根據圖5，所述第一移動平均濾波器Amovavf 1和所述第二移動平均濾波器Amovavf 2的濾波器長度m例如可由微控制器μC和/或根據如上所述的缺陷檢測DEFD而單獨或共同調整。利用所加載的平均輸入值和所述預處理的舊控制狀態來立即計算第一控制環。所處理的值一準備就緒，就將其經由數模轉換器DAC和放大器Amp或所謂的驅動器發送至致動器Act。
在此之後，可以使第一控制環為致動器控制信號的下一計算做好準備。這意味著隨後執行需要舊值的數位訊號處理器DSP中的所有控制濾波器值的計算，並且將所述計算的結果存儲在一個或多個存儲位置中，以便在下一計算中快速使用。這可以如圖5所示在數位訊號處理器DSP提供第一輸出值1之後立即進行、或者稍後在例如數位訊號處理器DSP已經計算並提供用於另外的控制環的第二輸出值2之後進行。該原理基於這樣的方法，所述方法儘可能快地提供用於致動器Act的控制信號，並且隨後計算以後將用於下一樣本計算的、用於數位訊號處理器DSP的濾波器狀態或濾波器係數和控制濾波器值。這要求數位訊號處理器DSP的核中的特定配置，並且將針對利用所述數位訊號處理器DSP實現的PID控制器示例性地對此進行說明。除了內部中央處理器單元已經被優化以便用於涉及離散時間信號處理的應用之外，數位訊號處理器DSP是與微處理器或微控制器類似的設備。除了標準微處理器指令之外，數位訊號處理器DSP通常支持一組專門的指令，例如相乘和累加，以便迅速地執行普通的信號處理計算。經常使用以分離碼和數據存儲器為特徵的Neuman或Harvard架構來加快數據吞吐量。將參照圖7和圖8示出作為本發明實施例的PID伺服系統。縮寫PID代表比例積分微分(derivative)，並且PID控制環參數是比例增益Pb、積分增益Ib和微分增益Db。
比例增益Pb確定與位置誤差成正比的恢復力的作用。積分增益Ib確定隨時間增大的恢復力的作用，從而確保伺服環中的靜態位置誤差被強制為0，並且微分增益Db確定與變化率或位置誤差的微分成比例的恢復力的作用。微分增益Db確定系統的阻尼效果。圖7示出PID伺服機構的架構，並且圖8示出根據本發明的PID方法的流程圖。數位訊號處理器DSP使用算術邏輯單元，並且能夠在數位訊號處理器DSP的核頻率的一個時鐘周期內訪問在圖8中被圖示為x-RAM和y-RAM的x存儲器和y存儲器的數據。x存儲器用來存儲濾波器的狀態，並且y存儲器用來存儲與應用相應的係數。兩個存儲器都能理由指針來尋址。在本發明的這一實施例中，使用第一指針R2和第二指針R5，並且尋址變址數(modifier)類型為模。數位訊號處理器DSP包括具有累加器的相乘和累加單元，其中可以將計算結果存儲在第一累加器a或第二累加器b中以便以後使用。然而，根據圖7的PID伺服機構架構只需三個存儲位置來存儲舊狀態Isa、Dsb、Dsa，以便允許快速處理虛狀態(virtual state)或者增加名為Dold的附加存儲器來存儲所計算的數據，以便稍後使用。在此實施例中，只需要一個附加的可尋址存儲位置，但是如果存在更複雜的濾波器結構，則可以根據需要增加很多可尋址存儲位置來加快處理。
根據圖8的PID伺服機構使用存儲在y存儲器中的7個係數Pb、Ib0、Ia1、Db0、Db1、Da1、frgain。選擇存儲器中的位置以便根據ALU的結構加快計算，並且所述位置取決於數位訊號處理器DSP的核。
如圖8所示，首先執行必須在數位訊號處理器DSP中進行以便根據輸入值xe(n)確定數字輸出樣本ye(n)的所有計算。根據所選擇的具有兩個控制環的實施例，數字輸出樣本ye(n)表示數字尋軌致動器信號TACT或數字聚焦致動器信號FACT，並且數位訊號處理器DSP的輸入值xe(n)是從輸入濾波器MAF提供的數字尋軌誤差信號TE或數字聚焦誤差信號FE，所述輸入濾波器MAF在優選實施例中包括第一可調移動平均濾波器Amovavf 1和第二可調移動平均濾波器Amovavf 2。然而，對於其它種類的濾波器，也可以使用所述舊控制狀態的預處理，以縮短直到數字輸出樣本ye(n)或者數字尋軌致動器信號TACT和數字聚焦致動器信號FACT在控制環中可用為止的周期，以便縮短處理延遲，這提高了控制環的穩定性並且/或者允許快速伺服信號處理，從而提高了整體伺服控制性能。通過立即計算數字輸出樣本ye(n)並且通過預處理隨後的下一輸入值xe(n)所必需的舊控制狀態，不增加不必要的處理延遲。中間結果被存儲在存儲器位置Dold上，並且可被用於與用於尋軌或聚焦的相應控制環有關的下一個進入的輸入值xe(n)。將相同的方法用於兩個控制環。尤其是如果必須使用更複雜的控制濾波器，則數位訊號處理器DSP的推薦方法和結構將產生減小得更多的延遲。通過利用移動平均濾波器進行濾波、以及在數位訊號處理器DSP中使用預處理舊控制狀態來減小延遲導致相位裕度增大，從而導致更健壯的控制環，這是具有高轉速並且用於再現或記錄具有高數據容量的光碟OD的光碟驅動器的重要特徵。微處理器μC可以根據諸如劃痕、灰塵或幹擾信號的缺陷的發生來調整濾波器長度m，然而，在控制環中始終確保偏差或誤差值最快的可能的處理。本發明適用於必須用單個數位訊號處理器計算多於一個環、並且其中相位裕度受限且不會通過緩慢的信號處理減小的所有控制器。
應當理解本發明不限於此示例性實施例，並且在不背離本發明的範圍的情況下，也可以適當組合或修改所詳細描述的特徵。這裡描述的輸入濾波器MAF和數位訊號處理器DSP僅作為示例給出，並且本領域的技術人員可以在保持處於本發明的範圍內的同時實現本發明的其它實施例。
權利要求
1.一種具有控制狀態預處理的數字伺服系統，包括-伺服信號處理單元(SPU)，-伺服部件，由所述伺服信號處理單元(SPU)控制，-模數轉換器(ADC)，接收指示與所述伺服部件的目標的偏差的檢測器信號(Phds)，並且向伺服信號處理單元(SPU)提供表示所述偏差的樣本(TES、FES)，-所述伺服信號處理單元(SPU)的數位訊號處理器(DSP)，-其特徵在於-對於每個新接收的樣本(TES、FES)，所述數位訊號處理器(DSP)被適配用於-基於新接收的樣本(TES、FES)和所存儲的濾波器狀態(Isa、Dsa、Dsb)計算數位訊號處理器輸出值(TACT、FACT)；-在計算和存儲用於下一個接收的樣本(TES、FES)的新濾波器狀態(Isa、Dsa、Dsb)之前，提供所計算的數位訊號處理器輸出值(TACT、FACT)作為數位訊號處理器的輸出；-在接收下一個接收的樣本(TES、FES)之前，計算和存儲用於它的新濾波器狀態(Isa、Dsa、Dsb)。
2.根據權利要求1所述的數字伺服系統，其中，預處理數位訊號處理器(DSP)的舊控制狀態(Isa、Dsa、Dsb)，以用於根據從模數轉換器(ADC)提供的樣本(TES、FES)的當前平均值(TE、FE)進行的數位訊號處理器輸出值(TACT、FACT)的計算。
3.根據權利要求1所述的數字伺服系統，其中，在提供信號處理器輸出值(TACT或FACT)之後、或者在根據從模數轉換器(ADC)提供的當前樣本(TES、FES)提供用於多於一個控制環的信號處理器輸出值(TACT和FACT)之後，計算用於數位訊號處理器輸出值(TACT、FACT)的計算的數位訊號處理器(DSP)的控制狀態(Isa、Dsa、Dsb)。
4.根據權利要求1所述的數字伺服系統，其中，經由伺服信號處理單元(SPU)的輸入濾波器(MAF)從模數轉換器(ADC)提供的樣本(TES、FES)被施加到數位訊號處理器(DSP)。
5.根據權利要求4所述的數字伺服系統，其中，伺服信號處理單元(SPU)的輸入濾波器(MAF)是移動平均濾波器(Amovavf1、Amovavf2)。
6.根據權利要求4所述的數字伺服系統，其中，伺服信號處理單元(SPU)的輸入濾波器(MAF)是以對應於模數轉換器(ADC)的採樣頻率(fADC)的頻率提供樣本(TES、FES)的平均值(TE、FE)的移動平均濾波器(Amovavf1、Amovavf2)。
7.根據權利要求1所述的數字伺服系統，其中，所述伺服部件是控制光碟(OD)上的光點的致動器(Act)的尋軌線圈(Tr)和聚焦線圈(Fo)。
8.根據權利要求1所述的數字伺服系統，其中，所述伺服部件是控制光碟(OD)上的光點的致動器(Act)的尋軌線圈(Tr)和聚焦線圈(Fo)，並且從光檢測器(Phd)提供指示與所述伺服部件的目標的偏差的檢測器信號(Phds)。
9.根據權利要求4所述的數字伺服系統，其中，伺服信號處理單元(SPU)的輸入濾波器(MAF)是具有可調濾波器長度(m)的移動平均濾波器(Amovavf1、Amovavf2)，所述濾波器長度(m)根據指示與所述伺服部件的目標的偏差的檢測器信號(Phds)的質量而變化。
10.根據權利要求4所述的數字伺服系統，其中，伺服信號處理單元(SPU)的輸入濾波器(MAF)是具有可調濾波器長度(m)的移動平均濾波器(Amovavf1、Amovavf2)，並且根據缺陷檢測(DEFD)和/或微處理器(μC)來確定所述濾波器長度(m)。
全文摘要
本發明涉及一種數字伺服系統的方法和配置，所述數字伺服系統預處理舊控制狀態以便縮短處理延遲，這提高了控制環的穩定性並且/或者允許快速伺服信號處理，從而提高了整體伺服控制性能。該伺服系統的數位訊號處理器存儲先前計算的控制濾波器狀態(Isa、Dsa、Dsb)，以用於根據當前輸入值(xe(n))進行的數位訊號處理器輸出值(ye(n))的計算，並且在基於所述當前輸入值(xe(n))計算控制濾波器狀態(Isa、Dsa、Dsb)之前，提供數位訊號處理器輸出值(ye(n))。本發明例如可應用於光碟驅動器中的快速數字伺服系統。
文檔編號G11B20/10GK1892846SQ20061009452
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月9日 優先權日2005年6月30日
發明者史蒂芬·金梅爾曼 申請人:湯姆森特許公司