CN110601639B - 基于马达振动加速度的信号均衡方法、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于马达振动加速度的信号均衡方法、装置及存储介质，所述基于马达振动加速度的信号均衡方法包括步骤S10：根据期望的目标加速度信号计算出马达激励信号；步骤S20：根据马达激励信号获取输出电压，并设定信号功率放大设备的最大输出电压为电压阈值；步骤S30：判断输出电压是否小于电压阈值，当输出电压大于或等于电压阈值，则执行步骤S40。本发明的技术方案通过对期望的目标加速度信号进行计算，获取马达激励信号并获取输出电压，然后对该输出电压与信号功率放大设备的最大输出电压进行比较，提高输出电压的安全性；再根据电压峰值区域降低方法对输出电压计算以及马达最大工作位移门限获得更加安全的输出电压。

Description

基于马达振动加速度的信号均衡方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及振动加速度的信号均衡技术，尤其涉及一种基于马达振动加速度的信号均衡方法、装置及存储介质。
背景技术
现有的线性马达的信号功率放大器的最大承载电压有限，当电压超过信号功率放大器的承受极限时，信号功率放大器不能正常工作导致线性马达振动效差。
发明内容
本发明实施例提供一种基于马达振动加速度的信号均衡方法、装置及存储介质，可以使线性马达的电压数值保持在信号功率放大器的最大承载范围内。
本发明实施例第一方面提供了一种基于马达振动加速度的信号均衡方法，所述方法包括：
步骤S10：根据期望的目标加速度信号计算出马达激励信号；
步骤S20：根据马达激励信号获取输出电压，并设定信号功率放大设备的最大输出电压为电压阈值；
步骤S30：判断输出电压是否小于电压阈值，当输出电压大于或等于电压阈值，则执行步骤S40；当输出电压小于电压阈值时，则执行步骤S50；
步骤S40：将输出电压降低至安全电压；
步骤S50：根据所述输出电压或者安全电压，通过电压峰值区域降低方法计算出激励电压。
可选地，所述步骤S50包括：
步骤S501：根据电压峰值区域降低方法对输出电压或者安全电压计算，获得振动位移L1，并设定一位移阈值；
步骤S502：判断振动位移L1是否大于位移阈值，当振动位移L1小于或等于位移阈值时，获得输出电压V1；当振动位移L1是否大于位移阈值时，进入步骤S503；
步骤S503：根据马达最大工作位移门限缩小输出电压或者安全电压，并对缩小后的输出电压或者安全电压进行电压峰值区域降低方法计算，得出振动位移L2，直到当振动位移L2小于或等于位移阈值，获得输出电压V2。
可选地，所述步骤S40具体为：
对输出电压超过电压阈值的部分进行等比例缩小，使输出电压降低至信号功率放大设备最大输出电压范围内，输出安全电压。
可选地，所述步骤S10前还包括：获取马达的基本参数。
可选地，所述步骤S50中通过电压峰值区域降低方法计算出激励电压包括：
步骤S5011：输入原始信号X和门限值L；
其中X为步骤S30或步骤S40的输出电压值，门限值L为马达最大振动位移；
步骤S5012：确定与原始信号X等长的误差数组V，V的初始值设为0；
步骤S5013：遍历原始信号X，根据X(i)与L的大小确定V(i)的数值；
如果X(i)的绝对值小于L，V(i)＝0；
如果X(i)＞L，V(i)＝X(i)-L；
如果X(i)≤-L，V(i)＝X(i)+L；
步骤S5014：将误差信号V(i)通过低通FIR滤波器，得到V'；
步骤S5015：获取限幅后的信号X'，X'＝X-V'。
可选地，所述步骤S10中根据期望的目标加速度信号计算出马达激励信号具体为：
确定期望的目标加速度信号与激励信号的关系，如以下公式(1)表示：
Figure BDA0002173225240000031
其中，为了便于计算，b1a、b2a、a1d以及b2d均是中间参数值，b1a、b2a、a1d以及b2d分别通过公式(2)、(3)、(4)、(5)表示：
Figure BDA0002173225240000032
Figure BDA0002173225240000033
Figure BDA0002173225240000034
Figure BDA0002173225240000035
其中，为了便于计算，ρ和Ct也是中间参数值，ρ和Ct分别通过公式(6)、(7)表示：
Figure BDA0002173225240000041
Figure BDA0002173225240000042
其中，kd表示马达弹性系数，md表示马达振子质量；Re表示马达电阻；Cd表示马达机械阻尼；Φ0表示马达总阻尼；
其中，为了便于计算，ρd、ω0以及ωd也是中间参数值，ρd、ω0以及ωd分别通过公式(8)、(9)、(10)表示：
Figure BDA0002173225240000043
Figure BDA0002173225240000044
ωd≈0.5ω0 (10)
其中，Qd取值为2。
本发明实施例第二方面提供了一种基于马达振动加速度的信号均衡装置，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的基于信号均衡程序，所述信号均衡程序基于马达振动加速度，所述信号均衡程序被所述处理器执行时实现上述基于马达振动加速度的信号均衡方法的步骤。
本发明实施例第三方面提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有基于马达振动加速度的信号均衡程序，所述基于马达振动加速度的信号均衡程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述基于马达振动加速度的信号均衡方法的步骤。
上述实施例中，根据均衡方法对期望的目标加速度信号进行计算，获取马达激励信号并获取输出电压，然后对该输出电压与信号功率放大设备的最大输出电压进行比较，提高输出电压的安全性；再根据电压峰值区域降低方法对输出电压计算以及马达最大工作位移门限获得更加安全的输出电压。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明一实施例提供的基于马达振动加速度的信号均衡方法的流程示意图；
图2为图1中步骤S50的电压峰值区域降低方法的流程示意图；
图3为图2中步骤S50的具体流程图；
图4为本发明一实施例提供的基于马达振动加速度的信号均衡装置的内部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参看图1，图1为第一实施方式提供的一种基于马达振动加速度的信号均衡方法的流程示意图。一种基于马达振动加速度的信号均衡方法，应用于马达领域，所述方法包括：
步骤S10：根据期望的目标加速度信号计算出马达激励信号；
可选地，所述步骤S10前还包括：获取马达的基本参数；
其中，基本参数包括马达的最大振动位移；
可选地，所述步骤S10中根据期望的目标加速度信号计算出马达激励信号具体为：
确定期望的目标加速度信号与激励信号的关系，如以下公式(1)表示：
Figure BDA0002173225240000071
其中，为了便于计算，b1a、b2a、a1d以及b2d均是中间参数值，b1a、b2a、a1d以及b2d分别通过公式(2)、(3)、(4)、(5)表示：
Figure BDA0002173225240000072
Figure BDA0002173225240000073
Figure BDA0002173225240000074
Figure BDA0002173225240000075
其中，为了便于计算，ρ和Ct也是中间参数值，ρ和Ct分别通过公式(6)、(7)表示：
Figure BDA0002173225240000076
Figure BDA0002173225240000077
其中，kd表示马达弹性系数，md表示马达振子质量；Re表示马达电阻；Cd表示马达机械阻尼；Φ0表示马达总阻尼；
其中，为了便于计算，ρd、ω0以及ωd也是中间参数值，ρd、ω0以及ωd分别通过公式(8)、(9)、(10)表示：
Figure BDA0002173225240000081
Figure BDA0002173225240000082
ωd≈0.5ω0 (10)
其中，Qd取值为2；
步骤S20：根据马达激励信号获取输出电压，并设定信号功率放大设备的最大输出电压为电压阈值；
步骤S30：判断输出电压是否小于电压阈值，当输出电压大于或等于电压阈值，则执行步骤S40；当输出电压小于电压阈值时，则执行步骤S50；
步骤S40：将输出电压降低至安全电压；
可选地，所述步骤S40具体为：
对输出电压超过电压阈值的部分进行等比例缩小，使输出电压降低至信号功率放大设备最大输出电压范围内，输出安全电压；这样能够避免线性马达的电压超过信号功率放大器的最大承载电压，使线性马达达到haptics振动效果。
步骤S50：根据所述输出电压或者安全电压，通过电压峰值区域降低方法计算出激励电压。
请参看图2，可选地，所述步骤S50中通过电压峰值区域降低方法计算出激励电压包括：
步骤S5011：输入原始信号X和门限值L；
其中X为步骤S30或步骤S40的输出电压值，门限值L为马达最大振动位移；
步骤S5012：确定与原始信号X等长的误差数组V，V的初始值设为0；
步骤S5013：遍历原始信号X，根据X(i)与L的大小确定V(i)的数值；
如果X(i)的绝对值小于L，V(i)＝0；
如果X(i)＞L，V(i)＝X(i)-L；
如果X(i)≤-L，V(i)＝X(i)+L；
步骤S5014：将误差信号V(i)通过低通FIR滤波器，得到V'；
步骤S5015：获取限幅后的信号X'，X'＝X-V'；通过电压峰值区域降低方法(CrestFactor Reduction)，进一步保证了输出电压的安全性，避免电压过高的现象发生。
请参看图3，可选地，所述步骤S50包括：
步骤S501：根据电压峰值区域降低方法对输出电压或者安全电压计算，获得振动位移L1，并设定一位移阈值；
步骤S502：判断振动位移L1是否大于位移阈值，当振动位移L1小于或等于位移阈值时，获得输出电压V1；当振动位移L1是否大于位移阈值时，进入步骤S503；
步骤S503：根据马达最大工作位移门限缩小输出电压或者安全电压，并对缩小后的输出电压或者安全电压进行电压峰值区域降低方法计算，得出振动位移L2，直到当振动位移L2小于或等于位移阈值，获得输出电压V2；
应当指出的是，线性马达的位移阈值为线性马达的最大位移量，在本实施例中，选用线性马达的安全距离为最大位移量的90％，从而保证了线性马达在工作时的稳定性；具体地，安全距离小于或等于位移阈值时，获得输出电压，通过信号功率放大设备激励线性马达；当安全距离大于位移阈值时，根据马达最大工作位移门限缩小输出电压，并对缩小后的输出电压进行电压峰值区域降低方法计算，得出安全距离，直到当安全距离小于或等于位移阈值，获得输出电压。
本发明实施例第二方面提供了一种基于马达振动加速度的信号均衡装置，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的基于信号均衡程序，所述信号均衡程序基于马达振动加速度，所述信号均衡程序被所述处理器执行时实现上述基于马达振动加速度的信号均衡方法的步骤。
请参看图4，本发明还提供一种基于马达振动加速度的信号均衡装置，图4为本发明一实施例提供的基于马达振动加速度的信号均衡装置的内部结构示意图。
在本实施例中，基于马达振动加速度的信号均衡装置可以是PC(PersonalComputer，个人电脑)，也可以是智能手机、平板电脑、便携计算机等终端设备。该基于马达振动加速度的信号均衡装置至少包括存储器1、处理器2，通信总线3，以及网络接口4。
其中，存储器1至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器1在一些实施例中可以是基于马达振动加速度的信号均衡装置的内部存储单元，例如该基于马达振动加速度的信号均衡装置的硬盘。存储器1在另一些实施例中也可以是基于马达振动加速度的信号均衡装置的外部存储设备，例如基于马达振动加速度的信号均衡装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器1还可以既包括基于马达振动加速度的信号均衡装置的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1不仅可以用于存储安装于基于马达振动加速度的信号均衡装置的应用软件及各类数据，例如基于马达振动加速度的信号均衡程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
处理器2在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器1中存储的程序代码或处理数据，例如执行基于马达振动加速度的信号均衡程序等。
通信总线3用于实现这些组件之间的连接通信。
网络接口4可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)，通常用于在该基于马达振动加速度的信号均衡装置与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该基于马达振动加速度的信号均衡装置还可以包括用户接口，用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在基于马达振动加速度的信号均衡装置中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图4仅示出了具有组件1-4以及基于马达振动加速度的信号均衡程序的基于马达振动加速度的信号均衡装置，本领域技术人员可以理解的是，图4示出的结构并不构成对基于马达振动加速度的信号均衡装置的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
在图4所示的基于马达振动加速度的信号均衡装置实施例中，存储器1中存储有基于马达振动加速度的信号均衡程序；处理器2执行存储器1中存储的基于马达振动加速度的信号均衡程序时实现上述基于马达振动加速度的信号均衡方法的步骤。
本发明实施例第三方面提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有基于马达振动加速度的信号均衡程序，所述基于马达振动加速度的信号均衡程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述基于马达振动加速度的信号均衡方法的步骤。
该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例该的流程或功能。该计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。该计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，该计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，该单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
该作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例该方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于马达振动加速度的信号均衡方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S10：根据期望的目标加速度信号计算出马达激励信号；
步骤S20：根据马达激励信号获取输出电压，并设定信号功率放大设备的最大输出电压为电压阈值；
步骤S30：判断输出电压是否小于电压阈值，当输出电压大于或等于电压阈值，则执行步骤S40；当输出电压小于电压阈值时，则执行步骤S50；
步骤S40：将输出电压降低至安全电压；
步骤S50：根据所述输出电压或者安全电压，通过电压峰值区域降低方法计算出激励电压；
所述步骤S10中根据期望的目标加速度信号计算出马达激励信号具体为：
确定期望的目标加速度信号与激励信号的关系，如以下公式(1)表示：
Figure FDA0002724068590000011
其中，为了便于计算，b1a、b2a、a1d以及a2d均是中间参数值，b1a、b2a、a1d以及a2d分别通过公式(2)、(3)、(4)、(5)表示：
Figure FDA0002724068590000012
Figure FDA0002724068590000013
Figure FDA0002724068590000021
Figure FDA0002724068590000022
其中，为了便于计算，ρ和Ct也是中间参数值，ρ和Ct分别通过公式(6)、(7)表示：
Figure FDA0002724068590000023
Figure FDA0002724068590000024
其中，kd表示马达弹性系数，md表示马达振子质量；Re表示马达电阻；Cd表示马达机械阻尼；Φ0表示马达总阻尼；
其中，为了便于计算，ρd、ω0以及ωd也是中间参数值，ρd、ω0以及ωd分别通过公式(8)、(9)、(10)表示：
Figure FDA0002724068590000025
Figure FDA0002724068590000026
ωd≈0.5ω0 (10)
其中，Qd取值为2。
2.如权利要求1所述的基于马达振动加速度的信号均衡方法，其特征在于，所述步骤S50包括：
步骤S501：根据电压峰值区域降低方法对输出电压或者安全电压计算，获得振动位移L1，并设定一位移阈值；
步骤S502：判断振动位移L1是否大于位移阈值，当振动位移L1小于或等于位移阈值时，获得输出电压V1；当振动位移L1大于位移阈值时，进入步骤S503；
步骤S503：根据马达最大工作位移门限缩小输出电压或者安全电压，并对缩小后的输出电压或者安全电压进行电压峰值区域降低方法计算，得出振动位移L2，直到当振动位移L2小于或等于位移阈值，获得输出电压V2。
3.如权利要求1所述的基于马达振动加速度的信号均衡方法，其特征在于，所述步骤S40具体为：
对输出电压超过电压阈值的部分进行等比例缩小，使输出电压降低至信号功率放大设备最大输出电压范围内，输出安全电压。
4.如权利要求1所述的基于马达振动加速度的信号均衡方法，其特征在于，所述步骤S10前还包括：获取马达的基本参数。
5.如权利要求1所述的基于马达振动加速度的信号均衡方法，其特征在于，所述步骤S50中通过电压峰值区域降低方法计算出激励电压包括：
步骤S5011：输入原始信号X和门限值L；
其中X为步骤S30或步骤S40的输出电压值，门限值L为马达最大振动位移；
步骤S5012：确定与原始信号X等长的误差数组V，V的初始值设为0；
步骤S5013：遍历原始信号X，根据X(i)与L的大小确定V(i)的数值；
如果X(i)的绝对值小于L，V(i)＝0；
如果X(i)＞L，V(i)＝X(i)-L；
如果X(i)≤-L，V(i)＝X(i)+L；
步骤S5014：将误差信号V(i)通过低通FIR滤波器，得到V'；
步骤S5015：获取限幅后的信号X'，X'＝X-V'。
6.一种基于马达振动加速度的信号均衡装置，其特征在于，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的基于信号均衡程序，所述信号均衡程序基于马达振动加速度，所述信号均衡程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的基于马达振动加速度的信号均衡方法的步骤。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有基于马达振动加速度的信号均衡程序，所述基于马达振动加速度的信号均衡程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至5中任一项所述的基于马达振动加速度的信号均衡方法的步骤。
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