一种线性谐振马达参数辨识方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种线性谐振马达参数辨识方法及装置，LRA参数辨识利用二阶线性谐振系统的零输入响应离散时间系统模型构建二阶前向预测误差滤波器，利用增广维纳霍夫方程求解得到离散时间系统模型的系数的最小均方误差估计，具有抗噪声能力强，鲁棒性好的优点。通过估计出的离散时间系统模型，通过冲激响应不变法，可以直接计算出连续时间系统的极点、自由震荡频率和阻尼系数，无需迭代运算。无需迭代运算。无需迭代运算。

【技术实现步骤摘要】
一种线性谐振马达参数辨识方法及装置


[0001]本专利技术实施例驱动电路
，具体涉及一种线性谐振马达参数辨识方法及装置。

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]现有技术通过在驱动电压波形关闭时，检测反向电动势(Back electromagnetic flux,BEMF)波形的过零点，对过零点间隔求平均后计算出LRA的阻尼震荡频率。此方案有以下缺点：
[0004](1)对BEMF检测电路精度有较高要求，由于BEMF波形为一阻尼震荡波形，随着周期数增加，BEMF幅值会逐渐衰减至噪声门限以下，低信噪比下过零点检测会受噪声干扰而产生抖动，即使被平均几次，依然较难保证精度。
[0005](2)现有技术只会在BEMF过零点或峰值点采样数据，而丢失时域波形其它位置的样点，造成信息损失，因此抗噪声能力差。在检测BEMF过程中，若便携设备由于外力导致振动，产生噪声，此时辨识出的阻尼震荡频率会出现较大误差。
[0006](3)二阶线性谐振系统的阻尼震荡频率与自由震荡频率之间存在的误差，ξ为马达阻尼系数，需要额外测出阻尼系数并进行校准才能得到自由振荡频率。而阻尼系数的计算需要通过BEMF在阻尼震荡过程中的包络的衰减系数以及自由震荡频率计算得出。因此，在仅通过测量得到阻尼震荡频率和包络衰减系数的条件下，阻尼系数ξ和自由震荡频率需要通过迭代计算得出。

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参数辨识方法及装置，以解决现有技术中的技术问题。
[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参数辨识方法，所述方法包括：
[0010]根据振幅输入大小，产生一预设频率的周期驱动波形信号，用于经驱动电路驱动线性谐振马达；
[0011]当驱动播放若干个周期的驱动波形时，所述线性谐振马达获得一个非零的初始位移和初始速度，关闭所述驱动电路；
[0012]采集若干个周期的线性谐振马达两端电压波形，得到预定数量采样点所述线性谐振马达的反向电动势采集序列x[n]，其中，n大于或等于2；
[0013]利用所述反向电动势采集序列x[n]进行二阶前向预测误差处理，得到第一抽头系数第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2；
[0014]根据所述第一抽头系数和所述第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2进行参数辨识处理，得到自由震荡频率f
n
和阻尼系数ξ。
[0015]进一步地，利用所述反向电动势采集序列x[n]进行二阶前向预测误差处理，包括：
[0016]利用所述反向电动势采集序列x[n]进行一个采样周期的延时处理，得到第一延时反向电动势序列x[n
‑
1]；
[0017]利用所述第一延时反向电动势序列x[n
‑
1]进行一个采样周期的延时处理，得到第二延时反向电动势序列x[n
‑
2]；
[0018]利用所述反向电动势采集序列x[n]、第一延时反向电动势序列x[n
‑
1]、第二延时反向电动势序列x[n
‑
2]进行计算，得到反向电动势输出序列f2[n]，所述反向电动势输出序列f2[n]的计算公式如下：
[0019]f2[n]＝x[n]+a1·
x[n
‑
1]+a2·
x[n
‑
2]；
[0020]对所述反向电动势输出序列f2[n]计算延迟k个样点的自相关函数r(k)的有偏估计有偏估计的计算公式如下：
[0021][0022]其中，N为反向电动势输出序列f2[n]的长度，k＝0，1，2；
[0023]利用有偏估计的计算结果构建以下增广维纳霍夫方程：
[0024][0025]其中，P2为反向电动势输出序列f2[n]的均方值；
[0026]对所述增广维纳霍夫方程进行求解，得到第一抽头系数第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2。
[0027]进一步地，根据所述第一抽头系数和所述第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2进行参数辨识处理，包括：
[0028]利用所述第一抽头系数和所述第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2，对以下二阶离散时间系统的特征方程进行求解，得到特征方程的两个根p
d1
、p
d2
：
[0029]1+a1z
‑1+a2z
‑2＝0
[0030]其中，z是二阶离散时间系统的特征方程的复变量；
[0031]利用特征方程的两个根p
d1
、p
d2
，计算得到二阶连续时间系统两个极点值p1、p2，两个极点值p1、p2的计算公式分别如下：
[0032]p1＝lnp
d1
/T
[0033]p2＝lnp
d2
/T
[0034]其中，T是反向电动势采集序列的采样周期；
[0035]利用两个极点值p1、p2计算得到自由震荡频率f
n
和阻尼系数ξ，所述自由震荡频率f
n
和所述阻尼系数ξ的计算公式如下：
[0036][0037]作为本申请的一优选实施例，所述方法还包括：
[0038]判断所述自由震荡频率f
n
是否在预设的自由振荡频率上下门限之间；
[0039]如果所述自由震荡频率f
n
不在预设的自由振荡频率上下门限之间，则向上位机报出自由震荡频率f
n
错误的信号，指示该线性谐振马达为不良品或者发生损坏。
[0040]作为本申请的一优选实施例，所述方法还包括：
[0041]如果所述自由震荡频率f
n
在预设的自由振荡频率上下门限之间，则判断所述阻尼系数ξ是否在预设的阻尼系数上下门限之间；
[0042]如果所述阻尼系数ξ不在预设的阻尼系数上下门限之间，则向上位机报出阻尼系数ξ错误的信号，指示该线性谐振马达为不良品或者发生损坏；
[0043]如果所述阻尼系数ξ在预设的阻尼系数上下门限之间，则向上位机报出阻尼系数ξ正确的信号，指示该线性谐振马达为良品或者未发生损坏。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性谐振马达参数辨识方法，其特征在于，所述方法包括：根据振幅输入大小，产生一预设频率的周期驱动波形信号，用于经驱动电路驱动线性谐振马达；当驱动播放若干个周期的驱动波形时，所述线性谐振马达获得一个非零的初始位移和初始速度，关闭所述驱动电路；采集若干个周期的线性谐振马达两端电压波形，得到预定数量采样点所述线性谐振马达的反向电动势采集序列x[n]，其中，n大于或等于2；利用所述反向电动势采集序列x[n]进行二阶前向预测误差处理，得到第一抽头系数第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2；根据所述第一抽头系数和所述第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2进行参数辨识处理，得到自由震荡频率f
n
和阻尼系数ξ。2.如权利要求1所述的一种线性谐振马达参数辨识方法，其特征在于，利用所述反向电动势采集序列x[n]进行二阶前向预测误差处理，包括：利用所述反向电动势采集序列x[n]进行一个采样周期的延时处理，得到第一延时反向电动势序列x[n
‑
1]；利用所述第一延时反向电动势序列x[n
‑
1]进行一个采样周期的延时处理，得到第二延时反向电动势序列x[n
‑
2]；利用所述反向电动势采集序列x[n]、第一延时反向电动势序列x[n
‑
1]、第二延时反向电动势序列x[n
‑
2]进行计算，得到反向电动势输出序列f2[n]，所述反向电动势输出序列f2[n]的计算公式如下：f2[n]＝x[n]+a1·
x[n
‑
1]+a2·
x[n
‑
2]；对所述反向电动势输出序列f2[n]计算延迟k个样点的自相关函数r(k)的有偏估计有偏估计的计算公式如下：其中，N为反向电动势输出序列f2[n]的长度，k＝0，1，2；利用有偏估计的计算结果构建以下增广维纳霍夫方程：其中，P2为反向电动势输出序列f2[n]的均方值；对所述增广维纳霍夫方程进行求解，得到第一抽头系数第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2。3.如权利要求2所述的一种线性谐振马达参数辨识方法，其特征在于，根据所述第一抽头系数和所述第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2进行参数辨识处理，包括：利用所述第一抽头系数和所述第二抽头系数的最小均方误差估计值a1和a2，对以下二阶离散时间系统的特征方程进行求解，得到特征方程的两个根pd1、pd2：
1+a1z
‑1+a2z
‑2＝0其中，z是二阶离散时间系统的特征方程的复变量；利用特征方程的两个根p
d1
、p
d2
，计算得到二阶连续时间系统两个极点值p1、p2，两个极点值p1、p2的计算公式分别如下：p1＝lnp
d1
/Tp2＝lnp
d2
/T其中，T是反向电动势采集序列的采样周期；利用两个极点值p1、p2计算得到自由震荡频率f
n
和阻尼系数ξ，所述自由震荡频率f
n
和所述阻尼系数ξ的计算公式如下：4.如权利要求1至3中任一项所述的一种线性谐振马达参数辨识方法，其特征在于，所述方法还包括：判断所述自由震荡频率f
n
是否在预设的自由振荡频率上下门限之间；如果所述自由震荡频率f
n
不在预设的自由振荡频率上下门限之间，则向上位机报出自由震荡频率f
n
错误的信号，指示该线性谐振马达为不良品或者发生损坏。5.如权利要求4所述的一种线性谐振马达参数辨识方法，其特征在于，所述方法还包括：如果所述自由震荡频率f
n
在预设的自由振荡频率上下门限之间，则判断所述阻尼系数ξ...

【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：