Brevet FR2466081A1 — publié le 19810327

La présente invention concerne un dispositif de mesure de vitesse d'un système mobile par rapport à un support d'infor- mations. Elle est plus particulièrement utilisée dans les dispo- sitifs de déplacement des têtes de lecture/écriture des mémoires à disques utilisées dans les sytèmes de traitement de l'informa- tion. Dans de tels systèmes, on utilise de plus en plus fré- quemment les mémoires à disques magnétiques en raison de leur capacité de stockage et du temps relativement court mis par les têtes magnétiques d'écriture/lecture à accéder à une information contenue en un point quelconque du disque à partir du moment o elles ont reçu l'ordre d'accéder à cette information. On sait que les disques magnétiques portent les informa- tions sous forme codée sur des pistes d'enregistrement concen- is triques circulaires dont la largeur n'excède pas quelques cen- tièmes de millimètres et qui sont disposées sur leurs deux faces. Les codes les plus fréquemment utilisés sont les codes binaires. On repère les pistes en leur affectant un numéro d'ordre j. j étant un nombre entier variant de O à N -1, N étant le nom- bre total de pistes d'enregistrement. On appelle adresse, l'expression codée du numéro.d'ordre j d'une piste. Pour permettre la lecture ou l'écriture des informations les têtes magnétiques sont disposées de chaquesc8té des disques à une distance de quelques microns de ceux-ci. Les disques magnétiques sont entraînés par un.moteur électrique à une vitesse de rotation constante. Dans la pratique courante, et plus particulièrement dans le cas des mémoires qui ne comportent qu'un nombre limité de dis- ques (généralement inférieur à 4 ou 5), les informations sont enregistrées sur chacune des faces des disques de la manière suivante. Un maximum de place est réservée à l'enregistrement des informations ou données destinées à être traitées par le système de traitement de l'information auquel ces mémoires appar- tiennent, ces données étant appelées "données à traiter" pour sim- plifier. Un minimum de place est réservé d'une part, à l'enregistre ment des adresses des pistes et d'autre part à l'enregistrement d'informations nécessaires à l'asservissement de position au-dessus des pistes de la ou des têtes magnétiques associées à cette face. 2 2466081 On désignera par la suite sous le nom diniormations de repérage des pistes aussi bien les adresses de celles-ci que les infor- mations d'asservissement de position. Pour simplifier on considère une seule face d'un disque et on suppose qu'une seule tête magnétique lui est associée. Celle-ci lit (et /ou écrit) aussi bien les données à traiter que les adresses des pistes et les informations d'asservissement de position. Dans la pratique courante, ainsi qu'il est décrit, par exemple, dans la demande cde brevet No 76.09357 déposée le 31 Mars 1976 au nom de la Compagnie Honeywell Bull sous le titre: ?'Mode d'écriture d'adresses sur un support d'enregistrement magnétique", Les informations contenues sur chaque face du disque sont ae pré- Iérence réparties sui des secteurs circulaires égaux et adjacents sO., 1'. . ' S 'no Habituellement une face du disque est divisée en plusieurs dizaines de secteurs (le plus souvent 40 a 50). Lorsque la face du disque magnétique défile devant îa tête magnétique qui lui est associée, le secteur S0 est lu par la tête avant le secteur Si, le secteur S1 avant le secteur S2, et ainsi de suite. On dit aLors que le secteur SO précède le secteur Si. que le secteur S1 précède le secteur S2' que le sec- teur Si précède le secteur Si.,, etc........ Plus généralement lorsqu'on considère deux informations Ik-1 et Ik qui se suivent sur une même piste de numéro d'ordre j de la dite face on dit que l'information Ik-1 précède l'infor- mation I si elle est lue par la tête avant cette dernière, ou encore que l'information I*k suit l'information Ik 1 Le raison- nement est également valable pour plusieurs groupes d'informa- tions G et Gk- Chaque secteur Si est divisé en deux aires inégales. L'aire la plus grande comprend les données à traiter tandis que l'aire la plus petite comprend des informations de repérage des pistes. Pour chaque secteur l'aire la plus petite est divisée en plusieurs zones appelées zones de référence, en nombre égal à celui des pistes, chaque piste étant associée à une seule et même zone. Il est rappelé que le mot anglais "bit" désigne à la fois un chiffre binaire 1 ou O ou toute matérialisation de ce chiffre soit sous forme d'enregistrement magnétique, soit sous 3 2466081 forme de signal électrique analogique ou logique, un signal lo- gique ne pouvant pas prendre que deux valeurs dites "O logique" ou "1 logique" et un signal analogique étant défini comme un signal dont la tension peut varier de façon continue entre deux u5 valeurs limites positive ou/et négative. Pour simplifier on pour- ra désigner par la suite sous le nom de "bit" toute information contenue sur le disque. Pour abréger le temps mis par la tête pour accéder à une "donnée à traiter" quelconque, il est nécessaire notamment que lu la tête puisse se déplacer d'une piste à une autre dans le temps le plus court possible et être positionnée avec précision en regard de cette dernière. On connaît ainsi, des dispositifs permettant de déplacer et de positionner la tête en répondant à ces exigences. Certains utilisent un moteur électro-dynamique du type "VOICE-COIL" com- portant une bobine se déplaçant linéairement à l'intérieur d'un aimant permanent de forme cylindrique. Cette bobine est reliée mécaniquement à un chariot qui porte la tête magnétique, au moyen de bras de suspension.. On imprime à un tel dispositif de déplacement et de posi- tionnement de la tête un mouvement comprenant deux phases l'une d'accélération et l'autre de décélération. Au cours de la pre- mière phase on applique à la bobine du moteur un courant cons- tant (par exemple positif). Dans ces conditions la loi de vites- se du chariot (et donc des têtes) peut être assimilée à une fonc- tion linéaire croissante du temps de déplacement de celui-ci. La courbe représentant la vitesse en fonction de la po- sition instantanée du chariot est un arc de parabole ascendant, la vitesse croissant en fonction de la position. Durant la seconde phase du mouvement, qui est une phase de décélération, on applique au moteur un courant inverse (par exemple négatif). La vitesse du chariot étant alors une fonction linéaire décroissante du temps. La courbe représentant la vites- se en fonction de la position occupée par le chariot est un arc de parabole, la vitesse décroissant en fonction de la position. A la fin de la seconde phase, la vitesse du chariot et l'espace qui lui reste a parcourir doivent être suffisamment faibles, pour que les têtes soient arrêtées au-dessus de la piste choisie. Il est clair que, pour contrôler le mouvement au sys- tème mobile de telle sorte que les têtes magnétiques se rendent 4 2466081 dans le temps le plus court possible en regard de la piste choisie, il importe de connaître à chaque instant la vitesse du sytème mobile constitué par le chariot mobile, les têtes et leur bras de suspension. os Dans la pratique courante, la vitesse du système mobile est mesurée par des transducteurs électro-mécaniques délivrant des signaux analogiques dont l'amplitude est proportionnelle à la vitesse. Ils sont constitués, par exemple, par une bobine por- tée par l'axe du moteur électrodynamique linéaire et sont associés à des circuits essentiellement analogiques. L'ensemble constitué par le transducteur électromécanique et les circuits analogiques associés doit être extrêmement précis et a l'inconvénient d'être coûteux et encombrant. La présente invention permet de remédier à ces inconvé- nients. Elle concerne un dispositif de mesure de vitesse d'un système mobile par rapport à un support d'informations o la vitesse est déterminée à partir des adresses lues par la tête de lecture associée au dit support, à des instants parfaitement dé- terminés. Un tel dispositif selon l'invention qui est simple et facile à mettre en oeuvre, nécessite l'utilisation de circuits essentiellement logiques. Il est donc extrêmement fiable et per- met de supprimer l'emploi de transducteurs électromécaniques du type de ceux mentionnés ci-dessus. Le dispositif de mesure de vitesse selon l'invention trouve une application préférée dans le dispositif mettant en oeuvre le procédé pour déplacer un système mobile par rapport à un support d'informations qui fait l'objet de la demande de bre- vet déposée ce jour conjointement avec la présente demande sous le titre "Procédé pour déplacer un système mobile par rapport à un support d'informations et dispositif pour le mettre en oeuvre" par la compagnie demanderesse. Ce procédé pour déplacer un système mobile par rapport à un support d'informations enregistrées sur une pluralité de pistes dont les adresses sont écrites sur le support à l'inté- rieur d'une pluralité de zones de référence en nombre au moins égal à celui des pistes, chaque piste étant associée à au moins une zone, le système étant mu par un moteur électrique et compor- tant au moins une tête de lecture des informations qui est dépla- cée d'une piste de départ à une piste d'arrivée d'adresse ADf9 les adresses des pistes lues par la tête étant désignées par ADL., 2466081 présente les caractéristiques suivantes Le mouvement du système est asservi sur une équation dif- férentielle non linéaire du type f(F_ + dE1 + 1 d 21 = O (1) dt 2 o 1 =ADf -ADL., C2 est une constante et f(Eil une fonction non linéaire croissante de 6; le procédé comporte les opérations suivantes: 1 - On calcule l'écart 6 à des instants d'échantillonna- ge déterminés. 2 - On détermine la fonction f(E1) correspondante. 3 - On calcule à ces mêmes instants la vitesse -v2 = dEl dt en fonction de la différence des adresses lues à des instants d'échantillonnage séparés par des intervalles de temps de durée déterminée. 4 - On calcule l'accélération de consigne gc = -C2(f() + d E1) dt - On mesure l'accélération ô. 6 - On calcule la différence (oc -b'), le courant et/ou la tension dans le moteur étant fonction de cette différence. Le dispositif de mesure de vitesse selon l'invention uti- lise le principe énoncé au paragraphe 3 du procédé décrit ci- dessus. Selon l'invention, le dispositif de mesure de vitesse d'un système mobile par rapport à un support d'informations enregis- trées sur une pluralité de pistes dont les adresses sont écrites sur le support à l'intérieur d'une pluralité de zones de référence en nombre au moins égal à celui des pistes, chaque piste étant associée à au moins une zone, le système comportant au moins une tête de lecture des informations, est caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens pour déterminer, à des instants d'échantil- lonnage parfaitement déterminés, les adresses lues par la tête. --des moyens pour calculer, à ces mêmes instants, la vi- tesse v du système en fonction de la différence des adresses lues à des instants d'échantillonnage séparés par des intervalles de temps de durée déterminée. De préférence, les moyens pour calculer la vitesse v du système comprennent: 6 2466081 - des moyens pour calculer la vitesse mesurée v du sys- m tème mobile en fonction de la différence des adresses ADL(nT + k T) et ADL(nT) lues aux instants d'échantillonnage tn = nT et tk = nT + k T, k0 et n étant des nombres entiers, les dits ins- tants d'échantillonnage étant séparés par des intervalles de temps égaux à T secondes. - un dispositif de compensation du retard moyen d'esti- mation O de la vitesse mesurée v par rapport à la vitesse v du système engendrant un signal K tel que (v + YF) soit sensible- F m F ment égal à la vitesse v; on montre en effet que la vitesse me- surée v à l'instant t n'est pas égale à la vitesse réelle de m k o la tête à cet instant tk, mais est égale à sa vitesse réelle à l'instant (tk - o des moyens pour additionner la vitesse mesurée v et le m signal de compensation F' D'autres caractéristiques et avantages de la présente in- vention apparaîtront dans la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins-annexés Sur ces dessins: - la figure 1 est un ensemble de figures la à le qui montre un exemple préféré de répartition des informations sur une face d'un support d'enregistrement magnétique tel qu'un disque magnétique; - la figure 2 est un ensemble de figures 2a, 2b, 2c qui illustre un mode d'écriture préféré des adresses des pistes d'une face d'un disque magnétique, à l'intérieur d'une zone de référen- ce de cette même face. - la figure 3 est un bloc diagramme de principe du dis- positif de mesure de vitesse selon l'invention, ce dernier étant représenté inclus dans un dispositif de déplacement d'un système mobile par rapport à un support d'informations tel que celui dé- crit et revendiqué dans la dite demande de brevet française dé- posée ce jour par la Compagnie demanderesse. - la figure 4 est une courbe montrant la variation de la fonction f( E1) en fonction de l'écart d'adresses El, - la figure 5 est une courbe montrant la variation de la vitesse du système mobile en fonction du temps. - la figure 6 est un bloc-diagramme plus détaillé du dispositif de mesure de vitesse selon l'invention. - la figure 7 illustre la précision avec laquelle l'adres- 7 2466081 se ADL. d'une piste de numéro d'ordre j est déterminée. - la figure 8 montre comment la vitesse moyenne mesurée est estimée avec un retard d'estimation O par rapport à la vites- se réelle du système mobile. Afin de mieux comprendre les principes de constitution et de fonctionnement du dispositif de mesure de vitesse d'un sys- tème mobile par rapport à un support d'information, il est utile de faire quelques rappels illustrés par les figures la à le et 2a à 2c montrant d'une part, comment sont réparties les informa- tions sur la surface d'un support d'enregistrement magnétique qui de préférence est un disque magnétique (figures la à le) et d'au- tre part, un mode préféré d'écriture d'informations à l'intérieur d'une zone de référence de ce disque magnétique (figures 2a, 2b, 2c. A la figure la, on considère une face d'un disque magné- tique D, tournant dans le sens de la flèche F, dont la surface utile d'enregistrement est délimitée par les cercles dl et d2. On suppose qu'elle est associée à une seule tête magnétique TEL d'écriture/lecture. On définit sur ce disque n secteurs circulai- res égaux et adjacents SO, S19,.. Sn. Ainsi qu'on peut mieux le voir à la figure lb, chaque secteur Si est divisé en deux parties SAD. et SDO. o sont enregistrées respectivement les 1 1 adresses des pistes et les "données à traiter" par le système de traitement de l'information auquel appartient la mémoire à dis- ques contenant le disque magnétique D. La surface de la partie SADi est très inférieure à la surface de la partie SDOi. Les figures lc et ld montrent plus en détail la manière dont sont constituées les parties SADi des secteurs S.. Elles sont une vue agrandie de la partie SADi du secteur Si comprise à l'intérieur du cercle C. Chaque partie SADi d'un secteur S. est divisée en N zones ZRP -- ZRP.ij- - -. ZRPiN-i' (N étant le nombre de pistes magnétiques du disque magnétique D). Aux figures le et ld, on n'a représenté pour simplifier que les cinq premières zones ZRP. à ZRP. Les frontières entre les différentes zones ZRP.. sont les axes circulaires Ax. des pistes d'enregistrement magnétique. A chaque piste magnétique, de numéro d'ordre j d'axe Ax. est associée la zone ZRPij. Ainsi, à la piste de numéro d'ordre O est associée la zone de référence ZRPiO, à la piste de numéro 8 24'66081 d'ordre 1 la zone de référence ZRP et ainsi de suite. On rappelle que les têtes magnétiques de lecture et/ou écriture comprennent un circuit magnétique autour duquel est dis- posé un enroulement et qui comporte un entrefer. Pour que les "données à traiter" d'une piste de numéro d'ordre j d'axe magné- tique A soient lues par une tête magnétique de lecture TEL avec le maximum de précision, celle-ci restant immobile en regard de cette même piste pendant le temps nécessaire à la lecture de ces données, il faut que son entrefer soit parfaitement centré sur l'axe magnétique A xj frontière entre les deux zones de référence ZRP.j et ZRP i(j1) On dit alors également que la tête magnétique de lecture/écriture TEL est disposée à cheval sur les deux zones. Pour simplifier la figure ld, on a représenté les zones de référence ZRP.j par des rectangles. Chacune de ces zones con- tient l'adresse de la piste à laquelle elle est associée. Ainsi qu'on peut le voir à la figure ld la zone ZRPio contient l'adresse de la piste de numéro d'ordre 0, la zone ZRPil l'adresse de la piste de numéro d'ordre 1, la zone ZRP i2 l'adresse de la piste de numéro d'ordre 2, et ainsi de suite. L'adresse des pistes est écrite selon un code binaire réfléchi, dit code GRAY. La description d'un tel code est par exemple donné dans le livre de H. SOUBIES-CAMY publié aux Editions DUNOD en 1961, aux pages 253-254. Un exemple d'écriture en code GRAY de deux adresses successives, celles des pistes 124 et 125 est donnée à la-figure le. Cet exemple illustre la caractéristique principale du code GRAY, à savoir, que deux adresses successives se distinguent par le changement d'un seul bit entre elles. Ainsi, les deux adresses 124 et 125 écrites en code GRAY diffèrent par le dernier bit, égal à O pour la piste 124 et égal à 1 pour la piste 125. On considère à la figure 2a, une zone de référence ZRPij d'un secteur Si, le sens de défilement du disque D étant indiqué par la flèche F. Ainsi qu'il est décrit dans la demande de brevet NO 78 29847 déposée le 19 octobre 1978, sous le titre: "Mode d'écriture d'informations sur un support d'enregistrement magnétique", par la Compagnie Demanderesse, l'adresse de la piste est contenue dans une partie PAD de celle-ci, le reste de la zone contenant notamment des informations d'asservissement de position de la tête TEL sur l'axe A xj des pistes de numéro d'ordre j. La zone de référence ZRPij est précédée d'une zone ZB 9 2466081 dite "zone de blanc" qui la sépare de la partie SDOi du secteur Si contenant les données à traiter. L'induction magnétique est uniforme dans la zone ZBij et est par exemple négative comme indiqué à la figure 2a. On sait que, pour enregistrer des informations sur une disque magnétique, on crée sur chaque. piste de celui-ci, une suc- cession de petits domaines magnétiques (dont les dimensions sont de l'ordre de quelques microns) dits élémentaires de longueur variable répartis sur toute la longueur de la piste et ayant al- ternativement des inductions magnétiques de même module et de sens opposé, de direction parallèle à la surface-du disque. Le début de la zone de référence ZRPij est indiqué par la référence DZij. Il est constitué par un changement de sens de l'induction magnétique entre la zone ZBij o l'induction est né- gative et le premier domaine magnétique DM1 de la zone ZRP ij o l'induction magnétique est positive. Dans la suite de la description, on appellera également transition magnétique un changement de sens de l'induction ma- gnétique. Une transition magnétique peut avoir deux natures diffé- rentes, à savoir: - lorsque la face du disque défile devant la tête magné- tique T et que celle-ci voit défiler successivement un domaine magnétique élémentaire (dont les dimensions sont de l'ordre de quelques microns) d'induction magnétique négative puis un domaine élémentaire d'induction magnétique positive, on dit que la tran- sition magnétique correspondante est positive. - lorsque au contraire la tête magnétique T voit défiler successivement un domaine élémentaire d'induction positive puis un domaine élémentaire d'induction négative, on dit que la tran- sition magnétique est négative. La partie PAD qui comprend les adresses se compose de m cellules élémentaires (12 dans l'exemple de réalisation montré à la figure 2a) identiques de longueur L à savoir les cellules Co, C1............Y C C, chaque cellule contenant un bit de l'adresse. Tout bit Bk de l'adresse contenu dans une cel- lule est défini par la présence ou l'absence d'une double transi- tion magnétique, la première transition magnétique T lk étant de signe opposé à la seconde position T2k. Par exemple, la première transition Tlk est positive (voir figure 2b) alors que la seconde 2466081 T2k est négative. Le codage des bits de l'adresse ADE. de la piste de numéro d'ordre j contenue dans une zone de référence ZRP. lj est choisie par exemple, de telle sorte que le bit B k est égal à 1 en cas de présence de la double transition magnétique, alors qu'il est égal à 0, en cas d'absence de celle-ci, cette absence se traduisant par une induction magnétique uniforme, par exemple négative, dans la cellule contenant ce bit de valeur nulle (voir figure 2b). Pour simplifier, on désignera par la suite sous le nom anglo saxon de "dibit", l'absence ou la présence d'une double transition magnétique. * La figure 2c montre le signal analogique délivré par la tête magnétique TEL lorsqu'une cellule Ck défile devant elle. Lorsque le bit Bk est égal à 1, le signal délivré par la tête TEL se compose de deux impulsions analogiques de signe con- traire dont les amplitudes sont égales, en valeur absolue, à AMP. Lorsque le bit Bk est-égal à 0 la tension du signal délivré par la tête TEL reste nulle. Ainsi qu'on peut le voir à la figure 3 qui représente le dispositif de mesure de vitesse d'un système mobile par rapport à un support d'informations selon l'invention, le système mobile à déplacer SYSMOB, est constitué par la tête magnétique de lecture/écriture TEL qui est associée à un chariot CHAR dont elle est mécaniquement solidaire, le support d'infor- mations étant le disque D. Le dispositif de mesure de vitesse selon l'invention est inclus dans un dispositif mettant en oeuvre un procédé pour dé- placer le système SYSMOB par rapport au disque D, dont le but est de déplacer, en un seul parcours dans le minimum de temps possi- ble, la tête magnétique d'écriture/lecture TEL, d'une piste de départ A à une piste d'arrivée B d'adresse ADf. Le mouvement de la tête TEL est régi par l'équation différentielle de second or- dre, non linéaire, (1) définie plus haut ainsi que les grandeurs f(E)^.1 et C2. On pose: = d E./dt = -v, v étant la vitesse de la tête TEL, et 3 = d _1/dt = - ô, o g'est l'accélération de la tête TEL. Le procédé pour déplacer le système mobile SYSMOB par rapport à la face du disque D comporte les opérations suivantes 1 - On détermine l'adresse ADL. et on calcule l'écart 4 E J C1' à des instants d'échantillonnage déterminés, régulièrement il 2466081 espacés dans le temps; l'intervalle de temps séparant ces ins- tants d'échantillonnage étant égal à T secondes. 2 - On détermine la fonction f( 1) correspondante, à ces mêmes instants d'échantillonnage, la fonction f( E1) étant une fonction connue parfaitement déterminée à l'avance. 3 - On calcule, à ces mêmes instants d'échantillonnage, la vitesse v en fonction de la différence des adresses ADL(nT + k O') - ADL(nT) lues aux instants d'échantillonnage o t = nT et tko = nT + koT, n et ko étant des nombres entiers. 4 - On calcule la grandeur de consigne c/Co = (f(úz) - V) = f(E) +&2 1 1 2 - On mesure l'accélération ' que l'on divise par C2 6 - On calcule la différence ('- Yc)/C2 =.(63)= (/C2) C2 7 - On alimente la bobine du moteur électro-dynamique ML par une tension dont le signe dépend du signe de la dite différen- ce. Les différents éléments constitutifs essentiels du dispo- sitif pour déplacer le système SYSMOB incluant le dispositif de mesure de vitesse selon l'invention sont: (voir figure 3) - le moteur électrodynamique ML - le circuit de gestion des adresses GESTAD délivrant l'adresse ADf. - le soustracteur SOUS mesurant la quantité E1. - le générateur GF de la fonction f( 1). - le dispositif de mesure de vitesse MESVIT selon l'in- vention qui détermine la quantité F2 = -v - l'additionneur/comparateur ADLuMP effectuant la compa- raison entre l'accélération de consigne \c et l'accélération me- surée X, cette dernière étant proportionnelle à l'intensité i du courant dans la bobine du moteur électrodynamique ML. - le générateur ALIM d'alimentation en tension de la bo- bine du moteur ML. Le dispositif de mesure de vitesse MESVIT selon l'inven- tion comprend: - le circuit de détermination CIRCAD de l'adresse lue ADL.. -- le calculateur CALVIT de détermination de la vitesse mesurée v m - le dispositif de compensation de retard COMPRET pour compenser le retard moyen 0 d'estimation de la vitesse mesurée v m par rapport à la vitesse réelle v de la tête TEL. - l'additionneur ADDV Le circuit CIRCAD: a) reçoit le signal analogique ST délivré par la tête ma- gnétique d'écriture/lecture TEL, lorsque les dibits d'informations contenus dans la partie PAD d'une zone ZRP.ij défilent devant elle, le signal ST étant composé d'une suite d'impulsions analogiques. b) il transforme cette dernière en une suite d'impulsions logiques qui constituent l'adresse ADGj, exprimée en code GRAY, de la piste de numéro d'ordre j associée à la zone de référence ZRP.. c) il transcode ensuite l'adresse ADG. en une adresse J ADL. exprimée en code binaire pondéré, de tels codes étant décrits J dans le livre de H. SOUBIES-CAMY précédemment cité. d) il délivre au soustracteur sOUS et au calculateur de vitesse CALVIT, sur des voies parallèles, l'adresse ADLj, avec une fréquence d'échantillonnage F = 1/T, la période d'échantillonnage T étant égale au temps séparant le passage de deux parties PAD de deux zones de référence ZRP ij et ZRP(i+1)j associées à une même piste de numéro d'ordre j, dont la première précède la seconde. En d'autres termes, on peut dire que lesadresses ADL. sont délivrées J par le circuit CIRCAD toutes les T secondes. Le calculateur CALVIT détermine la vitesse mesurée v de m la manière suivante: Soient ADL(nT) et ADL(nT + k T), les adresses lues ADL. o j délivrées par le circuit CIRCAD aux instants t = nT et n tko = (nT + koT). On a ADL (nT + k T) - ADL (nT) = lq o 1 est un nombre o entier et q une distance égale à une fraction de largeur de piste. Toutes les pistes du disque ayant sensiblement la même-largeur Ip (voir figures ld et 7), on a donc q = f x lp avec O présente la précision avec laquelle on détermine une adresse; ainsi, dans l'exemple de réalisation décrit ici, q est égal à une demi-largeur de piste soit 0,5 lp. En d'autres termes, cela signi- fie que si on lit une adresse ADL. correspondant à une piste de J numéro d'ordre j, la tête TEL est disposée en regard de la piste de numéro d'ordre j, à une demi-piste près. La quantité lq représente donc la distance parcourue par la tête TEL pendant un intervalle de temps égal à (k x T) secon- des. Le calculateur CALVIT détermine la vitesse de mesure vm m selon la formule v = lq/k T; la vitesse v est un signal qui m o m changé de signe est transmis sous forme analogique à l'addition- neur ADDV. Pour des raisons qui seront exposées plus en détail par la suite, on montre que la vitesse de mesure calculée à l'ins- tant tko = (nT + koT) n'est pas égale à la vitesse réelle v de la ko 0 tête magnétique TEL à cet instant mais égale à la vitesse de cette même tête à l'instant ((nT + koT) - 0) avec 0 égal à (k0 + 1) T/2, 0 étant appelé retard moyen d'estimation. Le dispositif COMPRET de compensation de retard moyen compense les effets du retard moyen d'estimation 6 sur la mesure de la vitesse v; il reçoit le signal i et délivre un signal de compensation F. Si l'on désigne par vitesse estimée la quanti- té (v + yF) = vet par a v, l'écart de vitesse v - v = v - v - :n F F les caractéristiques du dispositif COMPRET sont etabiies de telle sorte que l'écart de vitesse Àv soit minimum, voire nul, ainsi on peut dire que la vitesse estimée v est quasiment égale à la vites- se réelle v de la tête magnétique ae lecture-écriture TEL. On montre que ce résultat est obtenu pour une valeur de YF = ex G o G est la fonction de transfert du dispositif COMPRET qui, de préférence, est un filtre. Le signal YF est un signal analogique qui changé de signe est envoyé à l'additionneur ADDV. A la sortie de celui-ci on 2Bn recueille le signal analogique -(v + 'F) = -v qui est envoyé m F à l'additionneur-comparateur ADCOMP. Le soustracteur SOUS reçoit l'adresse ADL. et l'adresse ADf de la piste B. Cette dernière est envoyée par le circuit de gestion des adresses GESTAD du système de traitement de l'informa- tion dont fait partie la mémoire à disques contenant le disque D. Elle est exprimée dans le même code binaire pondéré que l'adresse ADL.. Le soustracteur SOUS calcule l'écart d'adresse E1l ADf - ADL. Il est clair que le soustracteur SOUS, recevant une nouvelle adresse ADL., toutes les T secondes, calcule une nouvelle valeur de 1 également toutes les T secondes. L'écart d'adresse E1 est transmis au générateur de fonction GF qui envoie la valeur de la fonction non linéaire f( 1) correspondant à la valeur de E1 qui lui a été transmise, à l'additionneur/comparateur ADCOMP. La valeur de f( _1) est transmise sous forme d'un signal 14 24681 analogique. La figure 4 montre un exemple de courbe de variation de la fonction f( &_) en fonction de l'écart d'adresse &1' On voit que la variation de la fonction f( 81) est très grande pour les faibles valeurs de E1 (la dérivée df ( _l)/d F1 est grande) et beaucoup plus faible pour les grandes valeurs de E1 (dérivée fai- ble). L'additionneur/comparateur ADCOMP reçoit, d'une part les signaux -(vm + KF) et f( E1) soit, en fait, l'accélération de con- signe Yc, puisque f() - (vm + fF f( &) - v = f( 1) + F 2 = - 63/C2 = c/C2 et d'autre part un signal 3/2, obtenu à partir de l'accélération - F3/2' mesurée = - ú3, quantité proportionnelle au courant i circulant dans la bobine du moteur ML. Pour mesurer X, il suffit de mesurer le courant dans la bobine ainsi qu'il est décrit dans la demande de brevet déposée conjointement à la présente demande. A la sortie de l'additionneur/comparateur ADCOMP, on recueille un signal (ôc -^)/C2 = (3 - &)/C= ( /C2) qui commande le généra- teur d'alimentation ALIM. Si /A(3/C2) est positif, le générateur d'alimentation ALIM délivre une tension -U0 à la bobine du moteur électrodynamique linéaire ML. La figure 5 montre comment évolue la vitesse du système mobile SYSMOB, lors de son déplacement entre les pistes A et B. La figure 5 montre que, entre les points A et B, (cor- respondant aux pistes A et B), c'est-à-dire entre les instants tA et tB, la courbe r1 de variation de la vitesse est sensiblement de forme exponentielle, la vitesse restant inférieure à une vites- se VM: en effet, pour les valeurs de L1 suffisamment grandes, on estime que, autour de chaque point d'abscisse Eli, (voir également figure 4), on a: f(El) = a +o type: 2 = B1 (1- e 2) (4). En d'autres termes, on peut dire qu'entre les pistes A et C, le mouvement du système mobile SYSMOB est régulé en vitesse. Lorsque la tête TEL se rapproche de la piste B (écarts d'adresse E1 plus faibles), l'approximation donnée par l'équation 2466081 (2) n'est plus valable et le mouvement du système mobile SYSMOB subit une régulation définie par l'équation différentielle du second ordre non linéaire (1), déjà citée. La courbe de vitesse du système mobile SYSMOB est alors la courbe T', et ce à partir du point C (instant t); on dit alors que le système SYSMOB est mis en glissement sur une trajec- toire répondant à l'équation différentielle non linéaire du se- cond ordre (1). On a également représenté à la figure 4 la courbe de variation de la vitesse en fonction du temps lorsque la tête TEL se déplace entre une piste A' et la piste B, la distance entre celles-ci étant plus grande que la distance entre les pistes A et B. La variation de la vitesse est alors donnée par les courbes T'1 (entre les points A' et C') et par la courbe T'2 (entre les points C' et B). Le circuit de détermination d'adresses CIRCAD comprend, ainsi qu'on peut le voir à la figure 6 - le circuit à seuil GS; - le registre-transcodeur TRANSCOD - le générateur d'échantillonnage ECHANT délivrant des impulsions d'échantillonnage toutes les T secondes, c'est-à-dire définissant les instants d'échantillonnage. Le circuit à seuils GS reçoit le signal ST et transforme la suite d'impulsions analogiques constituant ce dernier en une suite d'impulsions logiques, au moyen de deux seuils S1 et S2. Si on suppose que la valeur absolue de l'amplitude moyenne des si- gnaux délivrés par la tête TEL correspondant à des bits égaux à 1 (présence de double transition, se reporter à la figure 2), est égale à AMP, on a, dans un exemple préféré de réalisation de l'in- vention: S = 0,25 x AMP (5) et S2 = 0,75 x AMP (5') Le mode de détermination de la valeur des bits par le circuit GS est alors le suivant (voir figure 7) - On considère deux zones de référence voisines ZRP. et ZRPi(j+l) les adresses des pistes correspondantes écrites dans les parties PAD de ces deux zones étant respectivement ADE. et ADE i+1 et on considère deux cellules de même rang k à l'inté- rieur de ces deux zones, à savoir les cellules C et C Les kj k(j+bitLe bits correspondants à ces deux cellules sont respectivement B kj 16 2466081 et Bk(j+). Du fait que les adresse ADEj et ADEj+1 sont écrites en k(j+1)' + code GRAY, trois cas se présentent: - CAS 1: les deux bits Bkj et Bk(j+ 1) sont nuls. La tension du signal ST est nulle et par suite inférieure au seuil S1. Le circuit GS délivre alors un signal égal au "zéro logique", et ce, quelle que soit la position occupée par la tête de lecture TEL lorsqu'elle se déplace de la position POS1 o son entrefer est situé en regard de la zone ZRPi.. (voir figure 7 o l'entrefer a été représenté par un rectangle dont la longueur est très supérieu- re à la largeur) à la position POS3 o cet entrefer est situé au- dessus de la zone ZRPi(j+1), en passant par la position POS2 o cet entrefer est situé à cheval sur ces deux zones, c'est-à-dire centré sur l'axe Ax. de la piste de numéro d'ordre j. - CAS 2: Les deux bits Bkj et Bk(j+) sont égaux à 1. kj k(j+1) La tension du signal ST a une amplitude positive et une amplitude négative dont la valeur absolue est égale à AMP, c'est-à-dire su- périeure à S2. Le circuit GS délivre alors un signal égal au "un Logique" quelle que soit la position occupée par la tête de lec- ture TEL entre les positions POS1 et POS3 (voir également figure 7). - CAS 3: On suppose Bkj égal à zéro et Bk(j+1) égal à 1. Les deux adresses ADEj et ADEj+i, différant entre elles par un seul bit, ce troisième cas n'a donc lieu que pour un seul bit de même rang pour deux zones de référence voisines. On considère alors l'évolution de la valeur absolue de l'amplitude du signal ST (voir figure 8). La distance entre la position POS1 et POS3 est égale à la largeur d'une zone ZRPij, elle-même égale à la largeur lp d'une piste. Cette distance lp est également appelée pas entre les pistes. Il est clair que, lorsque la tête TEL se déplace con- tinûment entre la position POS et la position POS la valeur 1 3 absolue de l'amplitude du signal varie continûment de O à 100 % de AMP. On dit, dans ce troisième cas, que le signal ST est une ambi- guité et qu'il correspond à un "bit d'ambiguté6", l'amplitude de l'ambiguîte variant en fonction de la position x occupée par la tête entre les positions POS1 et POS3. Soit A(x) cette amplitude. On voit que si x inférieur à lp/4, A(x) est inférieur à 0,25 AMP = S1. On voit d'autre part que si x supérieur à 3 lp/4, A(x) est supérieur à 0,75 AMP = S2. Enfin, si A(x) est compris entre S1 et S2, c'est-à-dire entre 0,25 AMP et 0,75 AMP, on a lp/4 17 2466081 Le circuit à seuils GS délivre une adresse lue en code GRAY à savoir l'adresse ADGj ou ADGj+l, le registre-transcodeur TRANSCOD commandé par le générateur d'échantillonnage ECHANT, re- cevant du circuit à seuils GS, suivant une fréquence 1/T égale à celle des impulsions d'échantillonnage délivrées par le générateur GEN, les adresses ADG. lues en code GRAY et les transcodant en code binaire pondéré. Le registre TRANSCOD délivre donc toutes les T secondes, sur des voies parallèles, l'adresse ADL. exprimée en code binaire pondéré. Cette adresse est envoyée au soustracteur SOUS et au calculateur de vitesse CALVIT. Si l'on convient de dé- finir après conversion de l'adresse lue en code GRAY ADG. en adres- J se lue en code binaire pondéré ADL., un poids binaire al( j) tel J que: si fx 3 lp/4 a1( j) = O (6) A(x).0,25 AMP et A(x)> 0,75 AMP J= et si flp/4 3 lp/4, c'est-àdire si A(x) est supérieur à S2, la tête TEL occupe la position 125. Si lp/4 infé- rieur à x lui-même inférieur à 3 p/4 on convient de dire que la tête occupe la position 124 + 2. Dans ces conditions, la position de la tête TEL sur le disque est exprimée par l'adresse ADL. telle que: ADL. = a ( j)2-1 + a ( j)2 + al( j) 21 +....... a ( j)2 avec les al(), a( j a j);........an( j) o,} (7) Poids 2 = lp/2 Si, ainsi qu'il a été écrit plus haut, la position fina- le occupée par la tête TEL est telle que celle-ci est positionnée à cheval sur l'axe magnétique Axf de la piste d'adresse ADf, avec ADf = 1.2- 1 + ao(f)2 +.............. a (f)2 avec a0(f), a1(f),............ an(f) appartenant à {0,1} (8) On peut calculer, sous forme binaire, l'écart E1 = ADf - ADLj, exprimé en demi-pas, de la manière sui- vante: E1 = Ell(j).2-1 + E10(j).2 + E11(j)21 +.... Eln(j)2n 18 2466081 avec Eli W() foJ (9) La précision de détermination de la position de la tête et de l'écart e1 est égale à lp/2 = q. Le calculateur de vitesse CALVIT comprend: (voir figu- re 6) - la mémoire circulante MEMOCIRC, - le soustracteur-diviseur SUBDIV, - le dispositif de blocage BLOC, - le convertisseur digital analogique CDAN. La mémoire circulante MEMOCIRC reçoit toutes les T secon- des l'adresse ADL(nT + koT) lue à l'instant (nT + koT) et délivre l'adresse ADL (nT) lue à l'instant nT au soustracteur diviseur SUBDIV. Celui-ci reçoit également l'adresse ADL(nT + koT). La mémoire circulante conserve toutes les valeurs de l'adresse lue entre les instants (nT) et (nT + koT), c'est-à-dire les adresses ADL (nT), ADL (nT + T), ADL (nT + 2T),........ ADL (nT + koT). Le soustracteur diviseur SUBDIV calcule la vitesse v m en déterminant la différence ADL (nT + kOT) - ADL (nT) et en la divisant par la quantité ko T (opérations effectuées à chaque ins- tant d'échantillonnage, c'est-à-dire toutes les T secondes). Le dispositif de blocage BLOC bloque la valeur de vm = ADL (nT + koT) ADL (nT)/koT pendant un intervalle de temps égal à T secondes. La détermination du retard moyen d'estimation 0 qui est illustrée par la figure 8, est basée sur le principe suivant: l'intervalle de temps qui sépare les instants nT et nT + koT, soit un intervalle de temps égal à k T est suffisamment faible (quel- o ques milli-secondes) pour que l'on puisse considérer que la varia- tion de vitesse réelle v de la tête TEL pendant cet intervalle de temps, est linéaire en fonction du temps. La courbe de variation correspondante est la courbe 74 à la figure 8. On désigne respec- tivement par t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6 etc....... les instants nT, nT + T, nT + 2T, nT + 3T, nT + 4T, nT + 5T, nT + 6T, etc.... et on suppose que k égale 4. A l'instant t4 le soustracteur-diviseur SUBDIV calcule la grandeur vml = (ADL(nT + 4T) - ADL(nT))/4T. Cette grandeur est bloquée pendant T secondes par le dispositif de blocage BLOC soit entre les instants t4 et t5. A l'instant t5 on calcule la gran- deur (ADL (nT + 5T) - ADL (nT + T))/4T = vm2, grandeur que l'on bloque pendant T secondes entre les instants t5 et t6. De même à 19 2466081 l'instant t on calcule la grandeur vm = (ADL (nT + 6T) 6 M - ADL (nT + 2T))/41 que l'on bloque pendant T secondes entre les instants t5 et t6. Les grandeurs vm! 'M2 Vmo représentent donc les vitesses mesurées aux instants t4, t5, t6. Il est clair que le processus de détermination de la vitesse mesurée v est iden- m tique à celui qui vient d'être décrit, aussi bien pour les ins- tants antérieurs à t4 que pour les instants postérieurs à t6. La courbe représentative de la variation de la vitesse mesurée v m en fonction du temps est la courbe T5. La variation de la vites- se moyenne vm a pour courbe représentative T6. Du fait de l'évolution linéaire de la vitesse réelle v en fonction du temps, il est clair que la vitesse v mesurée de la m façon indiquée ci-dessus aux instants tl, t2, t3, t4, t5, etc.... est égale à la vitesse réelle v mesurée à l'instant (nT + k T/2) (voir figure 8 et comparer les courbes P4 et Tr'). Ainsi, la vi- tesse mesurée à l'instant t4 est égale à la vitesse réelle à l'instant t2 avec t2 = (t4 + tO)/2 = tO + (t4 - tO)/2 = t0 + koT/2 = tO0 + 2T. Ceci résulte du fait que lorsque la vitesse évolue liné- airement en fonction du temps, la vitesse moyenne entre deux ins- tants déterminés est elle-même égale à la vitesse mesurée au milieu de l'intervalle de temps séparant ces dits instants. Com- me la valeur de la vitesse moyenne v est bloquée pendant T se- m condes, il ressort clairement de l'examen de la figure 8 que le retard d'estimation moyen 0 est égal à k T/2 + T/2 = (k0 + 1) T/2. La valeur optimum de k0 est déterminée de la manière suivante: - on sait que v = lq/k T et que la précision de déter- m o mination de la quantité lq est égale à q. Il en résulte qu'il existe une erreur appelée "erreur de quantification" Eq dans la détermination de la vitesse mesurée v égale à q/k T. A cette m o erreur de quantification, on doit ajouter une erreur E due au retard moyen d'estimation 0 = (k0 + l) T/2. On a I[J =Jwjo (en effet, on a Y = dv/dt, soit dv = 'dt). Si l'on définit une fonction Q appelée "fonction de coût" tel que l'on ait Q = Eq + EG, on voit, en dérivant cette fonction, qu'il existe une valeur k0 = 1/T x V2q/JJ (10) qui minimalise la fonction de coût Q. On trouve que ko = 4, dans l'exemple de réalisation décrit ici. La vitesse mesurée vm, exprimée sous forme binaire par 2466081 un ensemble de signaux logiques, est convertie en un signal ana- logique par le convertisseur digital analogique CDAN. Ce dernier changé de signe et également appelé vm, est envoyé à l'addition- neur ADDV. 21 2466081 REVENDICATIONS 1) Dispositif de mesure de vitesse d'un système mobile par rapport à un support d'informations enregistrées sur une pluralité de pistes dont les adresses sont écrites sur le support à l'intérieur d'une pluralité de zones de référence en nombre au moins égal à celui des pistes, chaque piste étant associée à au moins une zone, le système comportant au moins une tête de lecture des informations, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens CIRCAD de détermination, à des instants d'échantillonnage déterminés, de l'adresse lue par la tête. - des moyens MESVIT pour calculer, à ces mêmes instants, la vitesse v- du système, en fonction de la différence des adres- ses lues par la tête à des instants d'échantillonnage séparés par des intervalles de temps de durée déterminée. 2) Dispositif de mesure de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits moyens MESVIT pour calculer la vitesse v du système mobile comprennent - des moyens CALVIT pour calculer la vitesse mesurée vM du système en fonction de la différence des adresses ADL(nT + k T) et ADL(nT) lues par la tête aux instants d'échantillonnage tko = nT + koT et tn = nT, n et ko étant des nombres entiers, les dits instants d'échantillonnage étant séparés par des intervalles de temps égaux à T secondes - un dispositif COMPRET de compensation du retard moyen d'estimation 0 de la vitesse mesurée vm par rapport à la vites- se v du système, délivrant un signal de compensation F - des moyens ADDV recevant la vitesse mesurée vm et le signal de compensation eF et les additionnant de telle sorte que vm + yF) soit sensiblement égal à la vitesse réelle du sys- tème mobile. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les Moyens CALVIT comprennent: - des moyens MEMOCIRC pour mémoriser les adresses ADL(nT + koT) et ADL(nT) - des moyens SUBDIV pour calculer la différence entre les dites adresses et la diviser par koT de manière à obtenir la vitesse mesurée v m 22 2466081 4) Dispositif selon les revendications 2 ou 3 caractéri- sé en ce que le dispositif de compensation COMPRET qui reçoit l'accélération mesurée Y est un filtre de fonction de transfert G telle que ' x G = VF 5) Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, caractérisé en ce que, les adresses des pistes étant écrites sur le support dans un premier code binaire les Moyens CIRCAD de détermination de l'adresse lue par la tête comprennent: - un circuit GS à seuils transformant la suite d'imp'ul- sions analogiques délivrées par la tête de lecture en une suite d'impulsions Logiques constituant l'adresse ADG. exprimée dans le dit premier code - un registre-transcodeur TRANSCOD transformant l'adres- se ADG. en l'adresse ADL. exprimée dans un second code binaire - un générateur d'échantillonnage délivrant des impul- sions d'échantillonnage permettant de déterminer les dits ins- tants d'échantillonnage et commandant le registre TRANSCOD de telle sorte que celui-ci délivre les adresses ADL., à ces mêmes instants, aux Moyens CALVIT de calcul de la vitesse mesurée vm. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que la vitesse mesurée exprimée sous forme binaire étant déli- vrée par les Moyens CALVIT sous forme d'un ensemble de signaux Logiques, est convertie en un signal analogique envoyé aux Moyens ADDV.