CN111797483A - 马达均衡电信号的修正方法及设备、计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种马达均衡电信号的修正方法及设备、计算机可读存储介质，该修正方法包括：获得所述马达的理论均衡电信号，所述马达具有线性参数模型；设置预设频段，所述预设频段包括多个单频信号；获取所述马达在所述预设频段范围内的多个所述单频信号激励下的极限电压分布值；根据所述极限电压分布值得到所述马达的电压修正曲线；根据所述电压修正曲线对所述马达的理论均衡电信号进行修正以得到修正后的均衡电信号通过上述实施方式，本申请能够保证在不发生打壳现象时，得到适用于特定型号马达的均衡电信号。
Description
技术领域
本发明涉及电机驱动技术领域，特别是涉及一种马达均衡电信号的修正方法及设备、计算机可读存储介质。
背景技术
线性马达作为一种触觉反馈器件得到广泛应用。在实际应用中，不仅需要在其固有频率F0点进行振动的设计，还需要扩大带宽，尽量在各个频率下都能实现不同的触觉效果。为了使得马达在各个频率下不同的触觉效果有一定的均衡性，需要评估马达在非F0点各个频率的工作能力，现有的方法是通过线性马达的X向建模，根据目标位移，额定电压下F0点工作时的最大位移，求得每个频率点的激励电压，其电压限制为9V。
由于马达在特定频率处会产生较强异向振动，导致马达在该频率处未达到X轴最大位移即产生打壳现象。实测数据也表明，马达打壳为Z向打壳。显然，由于Z向打壳的存在，原有理论计算不能保证在不产生打壳时，得到一种适用于特定型号马达的均衡电信号。
发明内容
本发明主要是提供一种马达均衡电信号的修正方法及设备、计算机可读存储介质，能够解决现有技术中因马达打壳现象的存在，原有计算理论无法保证在不产生打壳现象时得到特定型号马达均衡电信号的问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种马达均衡电信号的修正方法，所述修正方法包括以下步骤：步骤S10：获得所述马达的理论均衡电信号，所述马达具有线性参数模型；步骤S20：设置预设频段，所述预设频段包括多个单频信号；获取所述马达在所述预设频段范围内的多个所述单频信号激励下的极限电压分布值；步骤S30：根据所述极限电压分布值得到所述马达的电压修正曲线；步骤S40：根据所述电压修正曲线对所述马达的理论均衡电信号进行修正以得到修正后的均衡电信号。
优选地，所述步骤S10具体包括以下步骤：步骤S100：预设所述马达的目标位移值；步骤S101：生成预设电压幅值的阶跃信号组，所述阶跃信号组包括多个阶跃信号，多个所述阶跃信号分别具有不同的频点；步骤S102：将每一所述阶跃信号分别输入所述马达的线性参数模型得到所述预设电压幅值下的所述马达的位移信号；步骤S103：根据所述位移信号计算得到每一所述阶跃信号激励下的所述马达的最大位移值；步骤S104：根据每一所述最大位移值和目标位移值，得到每一所述阶跃信号的位移比例；步骤S105：根据所述位移比例和所述阶跃信号得到所述理论均衡电信号。
优选地，所述步骤S20具体包括以下步骤：步骤S200：设置阈值电压并将多个所述单频信号分别作为激励信号激励所述马达；步骤S201：由0V到所述阈值电压逐渐调节所述激励信号的幅度，判断在所述阈值电压范围内所述马达在各频点处是否发生打壳现象；步骤S202：若判断为否，则将所述阈值电压作为所述马达在该频点处的极限电压值；步骤S203：若判断在所述阈值电压范围内所述马达在该频点处发生打壳现象，则将所述马达在该频点处发生打壳现象时的电压作为该频点的极限电压值。
优选地，所述步骤S30具体包括以下步骤：将所述极限电压分布值除以所述马达的线性参数模型，以得到所述电压修正曲线。
优选地，所述步骤S40具体包括以下步骤：步骤S400：根据所述电压修正曲线对所述马达的理论均衡电信号做比例缩放，
以得到所述修正后的均衡电信号。
优选地，所述步骤S40还包括以下步骤：步骤S401：用修正后的所述马达的均衡电信号驱动所述马达，以使得所述马达在预设频段范围内达到目标位移。
优选地，所述预设频段范围为50Hz-1000Hz。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种马达均衡电信号的修正设备，所述修正设备包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器耦合所述存储器，所述处理器在工作时执行所述计算机指令以实现上述的修正方法。
为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行以实现如上述的修正方法。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供一种马达均衡电信号的修正方法及设备、计算机可读存储介质，通过获取马达在预设频段范围内的各个频点的极限电压分布值，根据极限电压分布值得到马达的电压修正曲线，根据电压修正曲线对马达的理论均衡电信号进行修正，能够保证马达在不发生打壳现象时，得到适用于特定型号马达的均衡电信号。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1是本发明马达均衡电信号的修正方法一实施方式的流程示意图；
图2是本发明图1中步骤S10一实施方式的流程示意图；
图3是本发明图1中步骤S20一实施方式的流程示意图；
图4是本发明图1中步骤S40一实施方式的流程示意图；
图5是本发明修正前根据马达理论模型计算出的各个频点电压值的曲线示意图；
图6是本发明修正后马达在各个频点电压值的曲线分布示意图；
图7是本发明位移均衡后的稳态加速度曲线的示意图；
图8是本发明马达极限电压测试平台的硬件示意图；
图9是本发明马达均衡电信号的修正设备实施例的示意框图；
图10是本发明提供的计算机可读存储介质实施例的示意框图，。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请一并参阅图1，图1是本发明马达均衡电信号的修正方法一实施方式的流程示意图，如图1，本发明提供的马达均衡电信号的修正方法包括如下步骤：
步骤S10:获得马达的理论均衡电信号,该马达具有线性参数模型。
其中线性参数模型是马达本身固有的特性，其可以通过公式(1)来表示：
其中s为laplace变换域变量，xd(s)为位移，vcm(s)为电压，Bl为磁力系数，Re为电阻，mt为马达振子质量，ct为机械阻尼，Kt为弹簧劲度系数。
步骤S20：设置预设频段，该预设频段包括多个单频信号；获取马达在该预设频段范围内的多个单频信号激励下的极限电压分布值；
步骤S30：根据极限电压分布值得到所述马达的电压修正曲线；
步骤S40：根据电压修正曲线对马达的理论均衡电信号进行修正以得到修正后的均衡电信号。
请结合参阅图2，图2为本发明步骤S10一实施方式的流程示意图。如图2，本发明的步骤S10进一步包括如下子步骤：
步骤S100：预设马达的目标位移值；该目标位移值为马达预计能够达到的最大位移值。
步骤S101：生成预设电压幅值的阶跃信号组，该阶跃信号组包括多个阶跃信号，多个阶跃信号分别具有不同的频点；具体的，每一阶跃信号可以具有与多个单频信号一一对应的频点并且每一阶跃信号具有相同的电压幅值。
步骤S102：将每一阶跃信号分别输入马达的线性参数模型得到预设电压幅值下的马达的位移信号。
步骤S103：根据位移信号计算得到每一阶跃信号激励下的马达的最大位移值。
步骤S104：根据每一最大位移值和目标位移值，得到每一所述阶跃信号的位移比例；具体的，将目标位移值除以每一个频点所获得的最大位移值得到每一个频点所获得的最大位移值占目标位移值的位移比例。
步骤S105：根据位移比例和阶跃信号得到所述理论均衡电信号。具体的，将位移比例乘到最初生成的多个所述阶跃信号上，从而得到理论均衡电信号。
请结合参阅图3，图3为本发明步骤S20一实施方式的流程示意图。如图3，本发明的步骤S20进一步包括如下子步骤：
步骤S200，设置阈值电压并将多个单频信号分别作为激励信号用于激励马达，该阈值电压即为马达激励信号的最大电压幅值。
可选地，为了避免马达产生过冲打壳，在本发明在实施步骤S200之前还包括在信号的开始和结束段加上缓冲窗，即生成预设频段范围的单频信号窗。可选地，本发明实施例中该预设频段范围可以为50Hz-1000Hz，且该预设频段范围内的单频信号为阶跃扫频信号。可选地，在本发明具体实施方式中，将上述预设频段50Hz-1000Hz范围内的所有频点信号作为激励信号。
步骤S201，由0V到阈值电压逐渐调节激励信号的幅度并判断在阈值电压范围内马达在各频点处是否发生打壳现象。
在预设的阈值电压范围内分别由0V到阈值电压调节各个频点信号的幅值，判断马达在该阈值电压范围内是否发生打壳现象，若在该阈值电压范围内未发生打壳现象，则进入步骤S202，反之若发生打壳现象则进入步骤S203。可选地，本发明实施例中的阈值电压范围为小于或等于9V，在其他实施方式中还可以设置为其他值，此处不做具体限定。
步骤S202，将阈值电压作为马达在频点处的极限电压值。
可选地，若马达在该阈值电压范围内未发生打壳现象，则设置马达在该频点处的打壳极限电压设置为阈值电压，即9V。
步骤S203，将马达在频点处发生打壳现象时的电压作为频点的极限电压值。
可选地，若马达在该阈值电压范围内发生打壳现象，则将其在频点处发生打壳现象时的电压作为频点的极限电压值。如此，通过多个单频信号分别重复步骤S201-步骤S203可以得到同一类型的马达在各个方向的打壳频点分布和打壳极限电压分布值。
步骤S30，根据极限电压分布值得到马达的电压修正曲线。
可选地，将步骤S10和S20中获取的马达在各个频点的极限电压分布值和马达在各频点的理论均衡电压进行计算，得到马达的电压修正曲线。具体的，将极限电压分布值除以马达的线性参数模型，以得到所述电压修正曲线。举例来说，同一类型的马达具有相同的线性参数模型，分别测量一定数量的同一类型的马达，得到每一个马达在各个频点的极限电压分布值，每一个马达在各个频点的极限电压分布值除以该马达的线性参数模型，从而确定该类型马达的电压修正曲线(displacement protect control，DPC)。即该电压修正曲线可以作为同一类型马达的通用线，即对于任意一颗该类型的马达，都可在其理论均衡信号的基础上，乘以该电压修正曲线。当然，本发明修正方法可以适用于任何类型的马达，此处不做具体限定。
步骤S40，根据电压修正曲线对马达的理论均衡电信号进行修正以得到修正后的均衡电信号。
请进一步结合图4，图4为本发明步骤S40一实施方式的流程示意图，如图4步骤S40进一步包括如下子步骤：
步骤S400，根据电压修正曲线对马达的理论均衡电信号做比例缩放，以得到马达的修正后的均衡电信号。具体的，将电压修正曲线与理论均衡电信号进行点乘，从而得到马达的修正后的均衡电信号。
此外，本发明的修正方法进一步包括：步骤S401：用修正后的马达的均衡电信号驱动马达，以使得马达在预设频段范围内达到目标位移。可选地，将修正后的均衡电信号作为激励信号输出给马达，以使得马达在修正后的均衡电信号的驱动下能够在预设的频段50Hz-1000Hz范围内都能到达目标位移。
请进一步结合图5，图5为本发明修正前根据马达理论模型计算出的各个频点电压值的曲线示意图，如图5可以看出除了固有频率F0(170HZ)点附近，电压值在低频和高频都能够达到9V。且实际测试中，发现在高频460HZ处容易发生打壳现象。
请进一步结合图6，图6为本发明修正后马达在各个频点电压值的曲线分布示意图，如图5采用本发明的修正方法和算法对460HZ处的电压进行了修正，修正后马达根据如图6频率分布的电信号幅值设置，可以实现全频段不打壳，且其位移均衡后的稳态相对加速度曲线如图7所示，图7为本发明位移均衡后的稳态加速度曲线的示意图。位移均衡后的稳态相对加速度为马达实测加速度与重力加速度(9.8m/s2)的比值。可以看出在用修正后的均衡电信号驱动马达的情况下，马达在不同频率下能达到最大的振动能力。
请进一步结合图8，图8为本发明马达极限电压测试平台的硬件示意图，如图7该测量的硬件***包括马达、工装、海绵体、电脑、采集卡、放大器以及加速度计，其中，加速度计可以为三轴加速度计。其中，具体实现原理为：
马达(LRA)和工装粘性贴合，且工装放置在海绵体上以避免环境对测量结果的影响。加速度计ACC测量工装在马达LRA振动方向上的加速度。电脑PC上生成的数字信号送入到采集卡进行数模转换成模拟信号，并通过放大器AMP2进行放大以激励马达LRA，马达LRA的振动会带动工装反向振动，并通过加速度计ACC采集并放大，采集卡NI-DAQ同步采集测量振动方向上的加速度和激励马达的电压信号用于数据分析。
上述实施方式中，通过获取马达在预设频段范围内的各个频点的极限电压分布值，根据极限电压分布值得到马达的电压修正曲线，根据电压修正曲线对马达的理论均衡电信号进行修正，能够保证马达在不发生打壳现象时，得到适用于特定型号马达的均衡电信号。
参阅图9，图9是本发明马达均衡电信号的修正设备实施例的示意框图，本实施例中的修正设备包括处理器310及存储器320，处理器310与存储器320耦合，存储器320存储有计算机指令，处理器310在工作时执行计算机指令以实现上述任一实施例中的修正方法。
其中，处理器310还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器310可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器310还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器，但不仅限于此。
参阅图10，图10是本发明提供的计算机可读存储介质实施例的示意框图，本实施例中的计算机可读存储介质存储有计算机程序410，该计算机程序410能够被处理器执行以实现上述任一实施例中的修正方法。
可选的，该可读存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、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，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
区别于现有技术，本申请实施例提供一种马达均衡电信号的修正方法及设备、计算机可读存储介质，通过获取马达在预设频段范围内的各个频点的极限电压分布值，根据极限电压分布值得到马达的电压修正曲线，根据电压修正曲线对马达的理论均衡电信号进行修正，能够保证马达在不发生打壳现象时，得到适用于特定型号马达的均衡电信号。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种马达均衡电信号的修正方法，其特征在于，所述修正方法包括以下步骤：
步骤S10：获得所述马达的理论均衡电信号，所述马达具有线性参数模型；
步骤S20：设置预设频段，所述预设频段包括多个单频信号；获取所述马达在所述预设频段范围内的多个所述单频信号激励下的极限电压分布值；
步骤S30：根据所述极限电压分布值得到所述马达的电压修正曲线；
步骤S40：根据所述电压修正曲线对所述马达的理论均衡电信号进行修正以得到修正后的均衡电信号。
2.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤S10具体包括以下步骤：
步骤S100：预设所述马达的目标位移值；
步骤S101：生成预设电压幅值的阶跃信号组，所述阶跃信号组包括多个阶跃信号，多个所述阶跃信号分别具有不同的频点；
步骤S102：将每一所述阶跃信号分别输入所述马达的线性参数模型得到所述预设电压幅值下的所述马达的位移信号；
步骤S103：根据所述位移信号计算得到每一所述阶跃信号激励下的所述马达的最大位移值；
步骤S104：根据每一所述最大位移值和目标位移值，得到每一所述阶跃信号的位移比例；
步骤S105：根据所述位移比例和所述阶跃信号得到所述理论均衡电信号。
3.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括以下步骤：
步骤S200：设置阈值电压并将多个所述单频信号分别作为激励信号激励所述马达；
步骤S201：由0V到所述阈值电压逐渐调节所述激励信号的幅度，判断在所述阈值电压范围内所述马达在各频点处是否发生打壳现象；
步骤S202：若判断为否，则将所述阈值电压作为所述马达在该频点处的极限电压值；
步骤S203：若判断在所述阈值电压范围内所述马达在该频点处发生打壳现象，则将所述马达在该频点处发生打壳现象时的电压作为该频点的极限电压值。
4.根据权利要求3所述的修正方法，其特征在于，所述步骤S30具体包括以下步骤：
将所述极限电压分布值除以所述马达的线性参数模型，以得到所述电压修正曲线。
5.根据权利要求4所述的修正方法，其特征在于，所述步骤S40具体包括以下步骤：
步骤S400：根据所述电压修正曲线对所述马达的理论均衡电信号做比例缩放，以得到所述修正后的均衡电信号。
6.根据权利要求5所述的修正方法，其特征在于，所述步骤S40还包括以下步骤：
步骤S401：用修正后的所述马达的均衡电信号驱动所述马达，以使得所述马达在预设频段范围内达到目标位移。
7.根据权利要求1所述的修正方法，其特征在于，所述预设频段范围为50Hz-1000Hz。
8.一种马达均衡电信号的修正设备，其特征在于，所述马达均衡电信号的修正设备包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器耦合所述存储器，所述处理器在工作时执行所述计算机指令以实现如权利要求1～7中任一项所述的修正方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1～7中任一项所述的修正方法。
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2020
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