一种线性谐振马达反向电动势归一化控制方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种线性谐振马达控制方法及系统，在LRA驱动芯片自动过驱和自动刹车阶段，将反向电动势信号归一化后的误差信号放大后的用以调整驱动电压波形的幅度，从而改善BL系数不一致导致的闭环振子速率值偏离设计速率的问题。以在自动过驱过程中，可改善LRA速率控制精度。在自动刹车过程中，可改善刹车波形控制精度不足导致的余震问题。车波形控制精度不足导致的余震问题。车波形控制精度不足导致的余震问题。

【技术实现步骤摘要】
一种线性谐振马达反向电动势归一化控制方法及系统


[0001]本专利技术实施例涉及线性谐振马达控制
，具体涉及一种线性谐振马达控制方法及系统。

技术介绍

[0002]线性谐振马达(Linear resonant actuator，LRA)通常用于在便携终端上提供触觉反馈效果。LRA包括弹簧、线圈和振子等构成部件。由LRA驱动芯片提供驱动。驱动芯片在线圈上施加励磁电流，产生磁场，推动带有磁性的振子往某个方向移动。当励磁电流方向发生改变时，磁场和推动力也发生改变。因此，若在驱动芯片在线圈上施加周期电压信号，其产生的周期励磁电流，就会推动振子发生往返振动，达到触觉反馈的效果。由于LRA的谐振特性，振子震动的幅度随驱动信号频率呈现带通特性，当驱动信号频率处于振子的固有频率(F0)时，振子震动的幅度达到最高，震动效率最佳。
[0003]为达到更好的触觉反馈效果，线性谐振马达驱动芯片会支持自动刹车和自动过驱等效果。
[0004]现有线性谐振马达驱动芯片中的自动刹车和自动过驱功能通过检测LRA振子的反向电动势(Back electromagnetic flux,BEMF)获得振子速率信息，其中需要利用线性谐振马达的磁力系数BL，其由振子磁隙磁通密度和线圈导线长度组成。线性谐振马达由于机械加工偏差，元件老化，温度漂移等因素，导致LRA成品BL值与设计值存在一定偏差。在自动过驱过程中，此偏差会导致LRA速率控制精度变差。在自动刹车过程中，此偏差会导致刹车波形提前或者较晚结束，产生高于预期的余震。
专利技术内容
[0005]为此，本专利技术实施例提供一种线性谐振马达控制方法及系统，以解决现有技术中的上述技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0007]根据本专利技术实施例的第一方面，本申请实施例提供了一种线性谐振马达控制方法，所述方法包括：
[0008]对所述线性谐振马达进行反向电动势一致性校准，记录前向增益校准值G
ol，final
和反向电动势反馈增益校准值G
bemf，final
；
[0009]按照预设周期采集所述线性谐振马达两端的第二反向电动势实测值；
[0010]利用所述反向电动势反馈增益校准值G
bemf，final
，将所述第二反向电动势实测值归一化至目标值，得到第二归一化反向电动势信号；
[0011]通过预设规则从振动使能信号解析振动效果指令，根据振幅输入信号和所述第二归一化反向电动势信号，调整并输出过驱信号和刹车信号；
[0012]根据所述过驱信号和所述刹车信号，将归一化后的误差信号放大后的用以调整驱动电压波形的幅度，得到第一驱动电压波形振幅调节信号；
[0013]利用所述前向增益校准值G
ol，final
对所述第一驱动电压波形振幅调节信号进行调整，得到第二驱动电压波形振幅调节信号；
[0014]利用所述第二反向电动势实测值检测反向电动势频率，根据所述反向电动势频率和预设固有频率值的误差，计算驱动波形的频率，并以所述第二驱动电压波形振幅调节信号作为驱动波形的幅度，得到驱动波形DDS输出信号；以及
[0015]利用所述驱动波形DDS输出信号产生两路PWM信号，通过驱动电路对所述线性谐振马达进行驱动。
[0016]进一步地，对所述线性谐振马达进行反向电动势一致性校准，包括：
[0017]从上位机接收校准触发信号，检测所述校准触发信号是否为高；
[0018]若所述校准触发信号为高，将闭环控制增益值G
cl
设为0，将前向增益值G
ol
设为1，以厂商提供的额定电压V
rated
所对应的满输入振幅的周期波形驱动LRA所述线性谐振马达；
[0019]检测所述线性谐振马达两端周期波形的电压幅度V
LRA
；
[0020]将闭环控制增益值G
cl
设为0，将前向增益值G
ol
设为所述额定电压V
rated
与所述电压幅度V
LRA
的第一比值，按照预设时长以满输入振幅驱动所述线性谐振马达，使驱动波形达到稳定的振动幅度；
[0021]采集所述线性谐振马达两端的第一反向电动势实测值；
[0022]利用反向电动势反馈增益值G
bemf
，将所述第一反向电动势实测值归一化至目标值，得到第一归一化反向电动势信号；
[0023]调节反向电动势反馈增益值G
bemf
，使第一归一化反向电动势信号峰值接近1，此时的反向电动势反馈增益值G
bemf
为反向电动势反馈增益校准值G
bemf，final
，所述额定电压V
rated
与所述电压幅度V
LRA
的第一比值为所述前向增益校准值G
ol，final
。
[0024]进一步地，采集所述线性谐振马达两端的第一反向电动势实测值/第二反向电动势实测值，包括：
[0025]检测所述线性谐振马达两端的第一电压信号V1/第二电压信号V2；
[0026]检测流过所述线性谐振马达端口的第一电流信号I1/第二电流信号I2；
[0027]利用所述第一电压信号V1/第二电压信号V2、所述第一电流信号I1/第二电流信号I2、预设线圈电阻参数R计算得到第一反向电动势实测值/第二反向电动势实测值；
[0028]所述第一反向电动势实测值/所述第二反向电动势实测值的计算公式为：
[0029]V
BEMF1
＝V1‑
I1R
[0030]V
BEMF2
＝V2‑
I2R
[0031]其中，V
BEMF1
为第一反向电动势实测值，V
BEMF2
为第二反向电动势实测值。
[0032]进一步地，通过预设规则从振动使能信号解析振动效果指令，根据振幅输入信号和所述第二归一化反向电动势信号，调整并输出过驱信号和刹车信号，包括：
[0033]将所述过驱信号的初始值和所述刹车信号的初始值设置为低；
[0034]检测上位机下发的振动使能信号是否变为有效；
[0035]若所述振动使能信号变为有效，开始读取振幅输入信号和第二归一化反向电动势信号；
[0036]计算当前第二归一化反向电动势信号与当前振幅输入信号的第二比值；
[0037]检测当前振幅输入信号是否大于预设振幅阈值；
[0038]若当前振幅输入信号大于预设振幅阈值，则判断所述第二比值是否小于第一预设比值阈值；
[0039]若所述第二比值小于第一预设比值阈值，则将所述过驱信号拉高；
[0040]若所述第二比值大于或等于第一预设比值阈值，将所述过驱信号拉低；
[0041]若当前振幅输入信号不大于第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性谐振马达控制方法，其特征在于，所述方法包括：对所述线性谐振马达进行反向电动势一致性校准，记录前向增益校准值G
ol，final
和反向电动势反馈增益校准值G
bemf，final
；按照预设周期采集所述线性谐振马达两端的第二反向电动势实测值；利用所述反向电动势反馈增益校准值G
bemf，final
，将所述第二反向电动势实测值归一化至目标值，得到第二归一化反向电动势信号；通过预设规则从振动使能信号解析振动效果指令，根据振幅输入信号和所述第二归一化反向电动势信号，调整并输出过驱信号和刹车信号；根据所述过驱信号和所述刹车信号，将归一化后的误差信号放大后的用以调整驱动电压波形的幅度，得到第一驱动电压波形振幅调节信号；利用所述前向增益校准值G
ol，final
对所述第一驱动电压波形振幅调节信号进行调整，得到第二驱动电压波形振幅调节信号；利用所述第二反向电动势实测值检测反向电动势频率，根据所述反向电动势频率和预设固有频率值的误差，计算驱动波形的频率，并以所述第二驱动电压波形振幅调节信号作为驱动波形的幅度，得到驱动波形DDS输出信号；以及利用所述驱动波形DDS输出信号产生两路PWM信号，通过驱动电路对所述线性谐振马达进行驱动。2.如权利要求1所述的一种线性谐振马达控制方法，其特征在于，对所述线性谐振马达进行反向电动势一致性校准，包括：从上位机接收校准触发信号，检测所述校准触发信号是否为高；若所述校准触发信号为高，将闭环控制增益值G
cl
设为0，将前向增益值G
ol
设为1，以厂商提供的额定电压V
rated
所对应的满输入振幅的周期波形驱动LRA所述线性谐振马达；检测所述线性谐振马达两端周期波形的电压幅度V
LRA
；将闭环控制增益值G
cl
设为0，将前向增益值G
ol
设为所述额定电压V
rated
与所述电压幅度V
LRA
的第一比值，按照预设时长以满输入振幅驱动所述线性谐振马达，使驱动波形达到稳定的振动幅度；采集所述线性谐振马达两端的第一反向电动势实测值；利用反向电动势反馈增益值G
bemf
，将所述第一反向电动势实测值归一化至目标值，得到第一归一化反向电动势信号；调节反向电动势反馈增益值G
bemf
，使第一归一化反向电动势信号峰值接近1，此时的反向电动势反馈增益值G
bemf
为反向电动势反馈增益校准值G
bemf，final
，所述额定电压V
rated
与所述电压幅度V
LRA
的第一比值为所述前向增益校准值G
ol，final
。3.如权利要求2所述的一种线性谐振马达控制方法，其特征在于，采集所述线性谐振马达两端的第一反向电动势实测值/第二反向电动势实测值，包括：检测所述线性谐振马达两端的第一电压信号V1/第二电压信号V2；检测流过所述线性谐振马达端口的第一电流信号I1/第二电流信号I2；利用所述第一电压信号V1/第二电压信号V2、所述第一电流信号I1/第二电流信号I2、预设线圈电阻参数R计算得到第一反向电动势实测值/第二反向电动势实测值；所述第一反向电动势实测值/所述第二反向电动势实测值的计算公式为：
V
BEMF1
＝V1‑
I1RV
BEMF2
＝V2‑
I2R其中，V
BEMF1
为第一反向电动势实测值，V
BEMF2
为第二反向电动势实测值。4.如权利要求1所述的一种线性谐振马达控制方法，其特征在于，通过预设规则从振动使能信号解析振动效果指令，根据振幅输入信号和所述第二归一化反向电动势信号，调整并输出过驱信号和刹车信号，包括：将所述过驱信号的初始值和所述刹车信号的初始值设置为低；检测上位机下发的振动使能信号是否变为有效；若所述振动使能信号变为有效，开始读取振幅输入信号和第二归一化反向电动势信号；计算当前第二归一化反向电动势信号与当前振幅输入信号的第二比值；检测当前振幅输入信号是否大于预设振幅阈值；若当前振幅输入信号大于预设振幅阈值，则判断所述第二比值是否小于第一预设比值阈值；若所述第二比值小于第一预设比值阈值，则将所述过驱信号拉高；若所述第二比值大于或等于第一预设比值阈值，将所述过驱信号拉低；若当前振幅输入信号不大于第一预设振幅阈值，则判断当前振幅输入信号是否为零；若当前振幅输入信号为零，则判断所述第二比值是否小于第二预设比值阈值；若所述第二比值不小于第二预设比值阈值，则将刹车信号拉高；若所述第二比值小于第二预设比值阈值，则将刹车信号拉低。5.如权利要求1所述的一种线性谐振马达控制方法，其特征在于，根据所述过驱信号和所述刹车信号，将归一化后的误差信号放大后的用以调整驱动电压波形的幅度，得到第一驱动电压波形振幅调节信号，包括：利用振幅输入信号和第二归一化反向电动势信号得到归一化振子速率误差；根据所述过驱信号和所述刹车信号的高低情况，得到闭环控制增益预设值；利用所述归一化振子速率误差和所述闭环控制增益预设值相乘...

【专利技术属性】
技术研发人员：石宏霄，钱舜，何秀安，史浩凯，王军强，刘岩海，蒋崇瀚，
申请(专利权)人：上海傅里叶半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：