一种线性谐振马达反向电动势检测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反向电动势检测方法及系统，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(t

【技术实现步骤摘要】
一种线性谐振马达反向电动势检测方法及系统


[0001]本专利技术实施例涉及反向电动势检测
，具体涉及一种线性谐振马达反向电动势检测方法及系统。

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反向电动势(BEMF)检测方法包括：过零点开窗电压检测法和电流电压(IV)检测法。过零点开窗电压检测法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LRA线圈电感上的电流放电至0时，LRA两端的电压就是反向电动势。通过采集电路采集LRA两端的电压，可获得窗口内的反向电动势信号。当驱动电路重新开启时，关闭BEMF检测窗口，停止BEMF检测。电流电压(IV)检测法，在驱动芯片不停止驱动电压波形信号的条件下，利用电流检测电路和电压检测电路，获得LRA两端的电压信号和流过LRA的电流信号。利用已知的马达线圈电阻值R和公式BEMF＝V
‑
I*R，计算得到BEMF的实际值。
[0004]过零点开窗电压检测法需要在芯片驱动电压波形的过零点对BEMF开窗检测。在过零点期间，由于芯片停止驱动电路，造成额外谐波分量，产生音频噪声大等问题。过零点开窗电压检测法在过零点期间，由于芯片停止驱动电路管子，最终产生的平均驱动信号幅值随过零开窗时间增加而减小，需要额外补偿算法来调整输出幅值，以达到震动幅度一致性要求。过零点开窗电压检测法在过零点期间，由于芯片停止驱动电路，最终产生的平均驱动信号幅值随过零开窗时间增加而减小，使得额定电源电压下的最大平均驱动信号幅度减小。过零点开窗电压检测法在过零点期间，由于芯片停止驱动电路，但马达线圈寄生电感上的电流无法突变，电感续流，导致芯片输出功率管的寄生二极管导通，影响输出端BEMF检测。因此在检测BEMF前需要额外等待寄生电感放电，增加过零点等待时间。为避免芯片输出功率管寄生二极管导通、衬底去偏置引起的可靠性问题，需要设计额外的放电电路或增加器件间距，从而增加额外的芯片成本。
[0005]电流电压(IV)检测法要求马达线圈电阻值已知。通常便携设备会在出厂校准或开机校准中对马达线圈阻值进行测量。然而实际情况中，芯片输出端口测量得到的负载阻抗包括马达线圈电阻和印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)走线电阻，柔性线路板(Flexible Printed Circuit，FPC)寄生电阻，接口接触电阻组成。R校准后，负载阻抗会随接口插拔、环境温度变化、马达长振温升等因素发生变化，造成BEMF的计算误差。造成芯片
驱动电压波形幅度和频率不准，甚至芯片功能异常。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术实施例提供一种线性谐振马达反向电动势检测方法及系统，以解决现有技术中的上述技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0008]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反向电动势检测方法，所述方法包括：
[0009]驱动线性谐振马达；
[0010]在不停止驱动的条件下，实时检测t
n
时刻所述线性谐振马达的驱动电压V(t
n
)和驱动电流I(t
n
)，其中，n为采样次数；
[0011]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；
[0012]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
[0013]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压降估计值和反向电动势估计值的第二相反数；
[0014]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
[0015]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压降估计值和反向电动势估计值的第二相反数；
[0016]计算各个时刻的第二相反数与
‑
1的第一乘积；以及
[0017]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。
[0018]进一步地，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，包括：
[0019]设定励磁电流初始估计值为0；
[0020]计算所述励磁电流初始估计值与预设的马达线圈电阻的初始估计值的第二乘积，得到马达线圈电阻压降初始估计值；
[0021]计算初始驱动电流I(t0)与所述励磁电流初始估计值的差值，得到励磁电流估计初始误差
[0022]利用自适应滑模观测器增益K或自适应龙伯格观测器增益L
d
，对所述励磁电流估计初始误差进行处理；
[0023]计算处理后的励磁电流估计初始误差与第二增益L的乘积，得到反向电动势初始估计值的第一相反数。
[0024]进一步地，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包括：
[0025]将第一时刻的驱动电压V(t1)和所述第一相反数作为正输入，将所述马达线圈电阻压降初始估计值作为负输入，进行加法和减法混合运算，得到第一时刻产生马达线圈的励磁电压估计值；
[0026]计算第一时刻的励磁电压估计值和第一增益1/L的乘积，得到第一时刻的励磁电流变化速率估计值
[0027]利用第一时刻的励磁电流变化速率估计值进行积分运算，得到第一时刻的励磁电流估计值
[0028]进一步地，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压降估计值和反向电动势估计值的第二相反数，包括：
[0029]计算第一时刻的驱动电流I(t1)与励磁电流估计值的差值，得到第一时刻的励磁电流估计误差
[0030]利用第一时刻的励磁电流估计值和励磁电流估计误差进行迭代计算，检测所述马达线圈电阻随外界因素变化，得到并输出第一时刻的马达线圈电阻估计值
[0031]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反向电动势检测方法，其特征在于，所述方法包括：驱动线性谐振马达；在不停止驱动的条件下，实时检测t
n
时刻所述线性谐振马达的驱动电压V(t
n
)和驱动电流I(t
n
)，其中，n为采样次数；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压降估计值和反向电动势估计值的第二相反数；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压降估计值和反向电动势估计值的第二相反数；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。2.如权利要求1所述的一种线性谐振马达反向电动势检测方法，其特征在于，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，包括：设定励磁电流初始估计值为0；计算所述励磁电流初始估计值与预设的马达线圈电阻的初始估计值的第二乘积，得到马达线圈电阻压降初始估计值；计算初始驱动电流I(t0)与所述励磁电流初始估计值的差值，得到励磁电流估计初始误差利用自适应滑模观测器增益K或自适应龙伯格观测器增益L
d
，对所述励磁电流估计初始误差进行处理；计算处理后的励磁电流估计初始误差与第二增益L的乘积，得到反向电动势初始估计值的第一相反数。3.如权利要求2所述的一种线性谐振马达反向电动势检测方法，其特征在于，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包括：将第一时刻的驱动电压V(t1)和所述第一相反数作为正输入，将所述马达线圈电阻压降初始估计值作为负输入，进行加法和减法混合运算，得到第一时刻产生马达线圈的励磁电压估计值；
计算第一时刻的励磁电压估计值和第一增益1/L的乘积，得到第一时刻的励磁电流变化速率估计值利用第一时刻的励磁电流变化速率估计值进行积分运算，得到第一时刻的励磁电流估计值4.如权利要求1所述的一种线性谐振马达反向电动势检测方法，其特征在于，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压降估计值和反向电动势估计值的第二相反数，包括：计算第一时刻的驱动电流I(t1)与励磁电流估计值的差值，得到第一时刻的励磁电流估计误差利用第一时刻的励磁电流估计值和励磁电流估计误差进行迭代计算，检测所述马达线圈电阻随外界因素变化，得到并输出第一时刻的马达线圈电阻估计值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；利用自适应滑模观测器增益K或自适应龙伯格观测器增益L
d
，对第一时刻的励磁电流估计误差进行处理；计算处理后的第一时刻的励磁电流估计误差与第二增益L的乘积，得到第一时刻的反向电动势估计值的第二相反数。5.如权利要求4所述的一种线性谐振马达反向电动势检测方法，其特征在于，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包括：将当前时刻的驱动电压V(t
n
)和前一时刻的第二相反数作为正输入，将前一时刻的马达线圈电阻压降估计值作为负输入，进行加法和减法混合运算，得到后续各个时刻产生马达线圈的励磁电压估计值；计算后续各个时刻的励磁电压估计值和第一增益1/L的乘积，得到后续各个时刻的励磁电流变化速率估计值利用后续各个时刻的励磁电流变化速率估计值进行积分运算，得到后续各个时刻的励磁电流估计值6.如权利要求5所述的一种线性谐振马达反向电动势检测方法，其特征在于，利用各个时刻的励磁电流变化速率估计值进行积分运算的积分运算公式如下：其中，t
n
是当前时刻，是τ时刻励磁电流变化速率估计值，d是微分符号，τ是积分变
量，是励磁电流初始估计值，励磁电流初始估计值为0。7.如权利要求6所述的一种线性谐振马达反向电动势检测方法，其特征在于，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压降估计值和反向电动势估计值的第二相反数，包括：计算后续各个时刻的驱动电流I(t
n
)与励磁电流估计值的差值，得到后续各个时刻的励磁电流估计误差利用后续各个时刻的励磁电流估计值和励磁电流估计误差进行迭代计算，检测所述马达线圈电阻随外界因素变化，得到并输出后续各个时刻的马达线圈电阻估计值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；利用自适应滑模观测器增益K或自适应龙伯格观测器增益L
d
，对后续各个时刻的励磁电流估计误差进行处理；计算...

【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：