一种线性谐振马达驱动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驱动方法及系统，基于IV检测驱动线性谐振马达，能够在不停止驱动电路的条件下，实时检测所述线性谐振马达的驱动电压V和驱动电流I，利用自适应滑模自适应观测器(Sliding mode observer)或自适应龙伯格自适应观测器(Luenberger Observer)，实时估计出线性谐振马达的反向电动势和线圈阻抗，从而实现对马达线圈电阻值R

【技术实现步骤摘要】
一种线性谐振马达驱动方法及系统


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

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]现有LRA驱动装置技术包括F0校准技术和开窗F0跟踪技术、基于IV检测的F0跟踪以及振幅闭环控制技术等。
[0004]F0校准技术通过驱动芯片在提供驱动电压波形中间关闭驱动信号，使LRA振子自由震荡若干个周期，利用采集电路采集振子自有震荡时产生的感生电动势波形(Back electromagnetic flux,BEMF)。感生电动势波形是一阻尼震荡波形，通过检测感生电动势波形的过零点间隔，计算出LRA的阻尼震荡频率，根据阻尼震荡频率与标准驱动电压波形频率差值，调整驱动电压波形采样频率，使得驱动电压波形频率与LRA的固有频率一致，达到提高震动幅度和效率的效果。
[0005]开窗F0跟踪技术通过驱动芯片在提供的驱动电压波形过零点附近较短的时间窗口内关闭驱动信号，检测LRA振子移动产生的BEMF。当振子速度由正向切换至负向时，对应的BEMF也由正向切换至负向。因此在BEMF检测电路检测到BEMF过零点后，重新打开LRA驱动电路，产生负向的驱动电压波形，其驱动电压波形的长度由当前BEMF过零点和上一个BEMF过零点间隔确定。利用上述方法可以达到驱动电压和振子速度方向相同，并且驱动波形的过零点和BEMF的过零点时间对齐的效果。由于驱动电压波形和振子速度始终同相，则由线性谐振系统的相频特性可知，驱动信号的频率始终跟踪在振子的F0上，以此达到F0跟踪效果。
[0006]基于IV检测的F0跟踪及LRA振幅的闭环控制技术使用的E＝V
‑
I
·
R的公式假设马达的线圈电阻值R为一已知量。在上电校准测量出线圈电阻R后，认为R为恒定值，并未考虑环境温度变化或马达线圈长时间受励磁电流加热的情形下，线圈电阻R增大的情况。由于线圈电阻值的缓慢变化并无法通过测量实时获知，导致E＝V
‑
·
R的计算式出现误差，从而导致F0跟踪和LRA振幅检测的精度变差。

技术实现思路

[0007]为此，本专利技术实施例提供一种线性谐振马达驱动方法及系统，以解决现有技术中
的上述技术问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0009]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驱动方法，所述方法包括：
[0010]在不停止驱动的条件下，实时检测所述线性谐振马达的驱动电压V和驱动电流I；
[0011]利用所述驱动电压V和所述驱动电流I，预测马达工作过程中的反向电动势和线圈阻抗R
T
；
[0012]计算输入振幅与预测得到的反向电动势的差值，得到误差信号；
[0013]比较预测得到的反向电动势和当前驱动电压波形的相位差，得到相位差比较结果；
[0014]生成幅度、频率可变的周期信号，利用所述误差信号调整所述周期信号的幅度，利用所述相位差比较结果调整所述周期信号的频率；
[0015]利用所述周期信号生成PWM信号；
[0016]利用所述PWM信号转化成电压信号驱动所述线性谐振马达。
[0017]进一步地，利用所述驱动电压V和所述驱动电流I，预测马达工作过程中的反向电动势和线圈阻抗R
T
，包括：
[0018]基于设定的励磁电流初始估计值得到马达线圈电阻压降初始估计值和反向电动势初始估计值的第一相反数；
[0019]利用第一时刻的驱动电压V(t1)、所述第一相反数、所述马达线圈电阻压降初始估计值，计算第一时刻的励磁电流估计值
[0020]利用第一时刻的驱动电流I(t1)和励磁电流估计值计算第一时刻的马达线圈电阻估计值和反向电动势估计值的第二相反数，所述第一时刻的马达线圈电阻估计值为预测得到的第一时刻的线圈阻抗R
T
；
[0021]计算第一时刻的马达线圈电阻估计值与励磁电流估计值的第二乘积，得到第一时刻的马达线圈电阻压降估计值；
[0022]基于前一时刻计算得到的第二相反数和马达线圈电阻压降估计值，结合当前时刻的驱动电压V(t
n
)，得到后续各个时刻的励磁电流估计值
[0023]利用后续各个时刻的驱动电流I(t
n
)和励磁电流估计值计算后续各个时刻的马达线圈电阻估计值和反向电动势估计值的第二相反数，所述后续各个时刻的马达线圈电阻估计值为预测得到的后续各个时刻的线圈阻抗R
T
；
[0024]计算后续各个时刻的马达线圈电阻估计值与励磁电流估计值的第二乘积，得到后续各个时刻的马达线圈电阻压降估计值；
[0025]计算各个时刻的第二相反数与
‑
1的第一乘积；以及
[0026]基于所述第一乘积滤除由自适应观测器抖震产生的纹波后，得到并输出各个时刻的反向电动势估计值，其中，所述反向电动势估计值为预测得到的反向电动势。
[0027]进一步地，利用所述误差信号调整所述周期信号的幅度，包括：
[0028]对比所述误差信号与0值的大小；
[0029]若所述误差信号小于0，则增加所述周期信号的幅度；
[0030]若所述误差信号大于0，则减小所述周期信号的幅度。
[0031]进一步地，所述方法还包括：
[0032]判断所述周期信号的幅度是否达到所述线性谐振马达所允许的最大驱动电压；
[0033]若所述周期信号的幅度达到所述线性谐振马达所允许的最大驱动电压，则利用最大驱动电压信号驱动所述线性谐振马达。
[0034]进一步地，利用所述相位差比较结果调整所述周期信号的频率，包括：
[0035]若预测得到的反向电动势的相位滞后于当前驱动电压波形的相位，则减小所述周期信号的频率；
[0036]若预测得到的反向电动势的相位超前于当前驱动电压波形的相位，则增加所述周期信号的频率。
[0037]优选地，所述方法还包括：
[0038]判断预测得到的反向电动势是否大于预设的额定反向电动势阈值；
[0039]若预测得到的反向电动势大于预设的额定反向电动势阈值，则触发振幅保护，停止驱动电路；
[0040]若预测得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性谐振马达驱动方法，其特征在于，所述方法包括：在不停止驱动的条件下，实时检测所述线性谐振马达的驱动电压V和驱动电流I；利用所述驱动电压V和所述驱动电流I，预测马达工作过程中的反向电动势和线圈阻抗R
T
；计算输入振幅与预测得到的反向电动势的差值，得到误差信号；比较预测得到的反向电动势和当前驱动电压波形的相位差，得到相位差比较结果；生成幅度、频率可变的周期信号，利用所述误差信号调整所述周期信号的幅度，利用所述相位差比较结果调整所述周期信号的频率；利用所述周期信号生成PWM信号；利用所述PWM信号转化成电压信号驱动所述线性谐振马达。2.如权利要求1所述的一种线性谐振马达驱动方法，其特征在于，利用所述驱动电压V和所述驱动电流I，预测马达工作过程中的反向电动势和线圈阻抗R
T
，包括：基于设定的励磁电流初始估计值得到马达线圈电阻压降初始估计值和反向电动势初始估计值的第一相反数；利用第一时刻的驱动电压V(t1)、所述第一相反数、所述马达线圈电阻压降初始估计值，计算第一时刻的励磁电流估计值利用第一时刻的驱动电流I(t1)和励磁电流估计值计算第一时刻的马达线圈电阻估计值和反向电动势估计值的第二相反数，所述第一时刻的马达线圈电阻估计值为预测得到的第一时刻的线圈阻抗R
T
；计算第一时刻的马达线圈电阻估计值与励磁电流估计值的第二乘积，得到第一时刻的马达线圈电阻压降估计值；基于前一时刻计算得到的第二相反数和马达线圈电阻压降估计值，结合当前时刻的驱动电压V(t
n
)，得到后续各个时刻的励磁电流估计值利用后续各个时刻的驱动电流I(t
n
)和励磁电流估计值计算后续各个时刻的马达线圈电阻估计值和反向电动势估计值的第二相反数，所述后续各个时刻的马达线圈电阻估计值为预测得到的后续各个时刻的线圈阻抗R
T
；计算后续各个时刻的马达线圈电阻估计值与励磁电流估计值的第二乘积，得到后续各个时刻的马达线圈电阻压降估计值；计算各个时刻的第二相反数与
‑
1的第一乘积；以及基于所述第一乘积滤除由自适应观测器抖震产生的纹波后，得到并输出各个时刻的反向电动势估计值，其中，所述反向电动势估计值为预测得到的反向电动势。3.如权利要求1所述的一种线性谐振马达驱动方法，其特征在于，利用所述误差信号调整所述周期信号的幅度，包括：对比所述误差信号与0值的大小；若所述误差信号小于0，则增加所述周期信号的幅度；若所述误差信号大于0，则减小所述周期信号的幅度。
4.如权利要求3所述的一种线性谐振马达驱动方法，其特征在于，所述方法还包括：判断所述周期信号的幅度是否达到所述线性谐振马达所允许的最大驱动电压；若所述周期信号的幅度达到所述线性谐振马达所允许的最大驱动电压，则利用最大驱动电压信号驱动所述线性谐振马达。5.如权利要求1所述的一种线性谐振马达驱动方法，其特征在于，利用所述相位差比较结果调整所述周期信号的频率，包括：若预测得到的反向电动势的相位滞后于当前驱动电压波形的相位，则减小所述周期信号的频率；若预测得到的反向电动势的相位超前于当前驱动电压波形的相位，则增加所述周期信号的频率。6.如权利要求1至5中任一项所述的一种线性谐振马达驱动方法，其特征在于，所述方法还包括：判断预测得到的反向电动势是否大于预设的额定反向电动势阈值；若预测得到的反向电动势大于预设的额定反向电动势阈值，则触发振幅保护，停止驱动电路；若预测得到的反向电动势不大于预设的额定反向电动势阈值，则不触发振幅保护，不停止驱动电路。7.如权利要求6所述的一种线性谐振马达驱动方法，其特征在于，所述方法还包括：生成第一振幅输入衰减系数...

【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：