自动设置控制环中增益的方法和装置制造方法及图纸

一种自动设置控制环中增益的方法和装置，其特征在于一种快速而可靠的设置和／或调谐过程。按照本发明专利技术，在一方法步骤中，分别从受控变量和控制差的信号形成受控变量和控制差的幅值，该信号已经过带通滤波、平方、低通滤波和平方根提取，确定代表现有增益的幅值的商并用于计算增益变化，所述增益变化将利用一增益设置装置来执行。本发明专利技术的应用领域是控制环，如在ＣＤ或ＤＶＤ播放机中所采用的，以便将扫描或记录光或激光束聚焦在光记录介质上，或跟随信息光道。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在控制环中自动地设置增益的方法和装置，例如在CD或者DVD播放机中所采用的，以便将扫描或记录光或者激光束聚焦在光记录介质上，或跟踪信息光道。为了设置控制环中的增益，实践中已知将一正弦信号叠加在参考变量上并把受控制变量与控制差相互比较，以由这一比较获得设置控制增益的准则，参见DE-A 36 35 859。为此，最好将受控制变量的幅度与控制差的幅度相比较。另外，测量相位余量并用该测量值导出用于设置控制增益的准则。在比较幅度时，用同步检波器滤除控制差和频率等于输入频率的受控变量的那些振荡分量。控制器的增益则利用一控制单元来改变，直到比较器证实受控变量和控制差的被滤除振荡分量具有相等的幅度。因此公知方法是花费许多时间或由于逐步调谐而较慢的迭代法。由于逐步调谐，估算相位信息要求高度的复杂性并同样较慢。减少比较步骤数必然导致较大的非精确性。当比较受控变量和控制差的幅度时，也应注意确保不完全一样地设置控制增益，因为振荡分量与受控变量和控制差的输入频率不是同相的。此外，采用与临界频率不同的频率的前提是在这一频率的环路增益是已知的。本专利技术的目的是提供一种用于自动地设置控制环中的增益的方法和装置，其特征在于快速而可靠的设置和/或调谐过程。通过独立权利要求中的特征达到这一目的。在从属权利要求中给出了有益的设计和改进。本专利技术的一个方面是在自动设置增益时加速调谐过程。为此，通过一次测量和紧接着的计算设置最终的调谐值。不再需要对调谐值的逐次逼近，这意味着调谐是相当快的。在仅有的一个方法步骤中，在输入调谐信号时测量现有增益因子，计算为获得所需值将要执行的变化，设置所需增益值。所用调谐信号或调谐频率最好是一正弦噪声频率，该正弦噪声频率等于开环增益的绝对值曲线与0分贝线相交的频率。例如，将正弦噪声频率与控制环的受控变量相加。形成的现有增益值或者形成的现有增益因子例如是受控变量和控制差的幅度的商。为避免由受控变量与控制差之间的相位余量带来的缺点，分别由受控变量和控制差的信号形成受控变量和控制差的幅度，该信号已经过带通滤波、平方、低通滤波和平方根提取。利用带通滤波器，滤除控制或控制差信号的调谐频率。对信号平方是为了产生与符号无关的信号，用低通滤波器形成平方调谐频率的平均值，由此借助于乘法和根函数计算确定幅度。以这种方式形成的例如受控变量和控制差的幅度信号代表现有增益因子，表示为受控变量和控制差的幅度的商。然后利用所测量增益因子的倒数值设置例如等于1或0分贝的所需增益。为此，由乘法器形成的增益设置装置例如设置在控制环中。这用于在仅有的一个方法步骤中将增益设置为所需值。由于增益的绝对值曲线在调谐频率的范围内是近似线性的，也可高度精确地设置不同于值1的增益因子。其原因在于增益随频率的上升是由受控变量和控制差的幅度的商决定的。由于这是所测量的现有增益，与利用例如用一模型确定的表来改变增益的解决方案相比，调谐过程具有高度的可靠性。然而，除了上述利用受控变量和控制差来测量增益的实施例外，也可实施利用控制环中其他连接点测量增益的其他实施例。在这种情况下，还需考虑从选择增益测量的连接点产生的具体特征。如果输入噪声信号和控制差用于测量增益，例如，这种测量将具有6分贝的偏移，但是原理上将不同于这里给出的解决方案。在估计所测量增益值时则应考虑6分贝的偏移。从这方面看来，本专利技术用于自动设置控制环中增益的方法与增益测量连接点的选择无关。为了确保在增益特性曲线的线性范围内确定现有增益因子，再作出判断证实受控变量和控制差的幅度的商具有小于1的值。如果这不适用，本专利技术的另一方面规定以一个较低值来设置增益，甚至在进行测量前，利用一小于1的因子，最好是0.75。以下借助于附图和示范实施例更详细解释本专利技术。附图中附图说明图1是自动设置增益的示意图，图2是利用调谐信号测量自动设置增益的示意图，图3是利用控制环信号测量自动设置增益的示意图，图4是测量信号生成的示意图，图5是测量信号生成实施例的示意图，图6是噪声信号发生器的方框图，图7是带通滤波器的方框图，图8是低通滤波器的方框图，图9是噪声频率的幅度/时间图，图10是具有叠加的控制差的噪声频率的幅度/时间图，图11是已经过带通滤波并具有叠加的控制差的噪声频率的幅度/时间图，图12是已经过带通滤波和平方的噪声频率的幅度/时间图，图13是已经过带通滤波、平方和低通滤波的噪声频率的幅度/时间图。在附图中使用相应的参考符号。图1示出以仅有的一个方法步骤自动设置增益的示意图。在包含一控制放大器CT和受控系统RS的控制环中，用一调谐信号发生器G将调谐信号d输入到控制环中，在输入调谐信号d时，或者在其已输入之后，用一增益设置装置GA来以仅有的一个方法步骤自动地设置增益。在图1所示的示范实施例中，在受控系统RS的输出端与控制放大器CT的输入端之间提供调谐信号d的输入。换言之，在施加有受控变量x且输出控制差xd的求和点输入调谐信号d。然而，原理上，可在控制环中的任何点输入调谐信号d。但是，当计算将利用增益设置装置GA设置的增益因子时，必须考虑输入调谐信号d的点。当通过把调谐信号d与控制差xd相比较确定现有增益因子时，例如，应考虑6分贝的偏移。利用增益设置装置GA，测量控制环的现有增益因子，并计算将执行的增益变化，然后将此用于自动设置控制环中的增益。通常，可把增益或增益因子规定为参考信号与测量信号之比。将调谐信号的幅度或相位与测量信号的幅度或相位相互比较，并改变控制环中的增益直到达到规定的幅度或相位比在实际上是已知的。按照公知方法，逐步改变控制环中的增益以便以这种方式达到所需比率。因此，为自动设置控制环中的增益，需要许多方法步骤。由于测量现有增益因子并计算为获得所需增益值而要执行的变化，仅以一个方法步骤设置增益是可能的。所计算的值代表用于设置增益的值。所用测量信号是来自控制环的信号，所述信号代表现有增益因子。代表现有增益因子的信号最好是在输入调谐信号d时测量信号的幅度。为了计算现有增益因子，形成测量信号与参考信号之比，所述测量信号代表在把调谐信号d输入尚未调谐的控制环中时的增益因子。由调谐信号d形成参考信号，这根据调谐信号d的已知参数得知。从测量信号和参考信号形成的商则代表现有增益因子。最好利用增益设置装置GA中所配备的微处理器形成代表现有增益因子的商。由于所配备的调谐信号d例如是由正弦噪声频率所形成的调谐频率，所述正弦噪声频率正好是开环增益的绝对值曲线与0分贝的线相交的频率，将要在控制环中执行的增益变化必须考虑现有增益因子。例如，为了设置为1的增益，将控制环中的增益乘以代表现有增益因子的商的倒数值。因此，利用仅有的一个方法步骤达到控制环中增益的自动设置。由于为设置为1的增益要执行的控制环中的增益变化是已知的，也可设置与值1不同的增益值。尤其由于调谐频率区域中增益的绝对值曲线是近似线性的，这是可能的。由单次测量和随后的计算确定最终的调谐值。不需要逐次逼近，这意味着调谐是相当快的。在图1所示实施例中，已假定调谐信号d是基本上恒定的。在这种要求下，仅用一个测量信号确定现有增益因子，因为可假定调谐信号d是已知的，调谐信号d是正弦噪声频率，该频率等于或近似为开环增益的绝对值曲线与0分贝的线相交的频率。然而，如图2所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用调谐信号自动设置控制环中增益的方法，其特征在于：在一个方法步骤中，当输入调谐信号（ｄ）时测量现有增益，对于该增益从所测量值计算将在控制环中执行的增益变化，用所计算的增益变化自动地设置增益。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德鲁特施曼，
申请(专利权)人：德国汤姆逊布朗特公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]