CN112650388B - 马达振动信号生成方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种马达振动信号生成方法，通过获取马达的初始数据，初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数；根据目标中心频率、初始位移起点、初始位移终点及非线性参数，利用马达非线性正模型计算马达的目标位移信号；基于目标位移信号及非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到马达的目标激励电压信号。由于该目标激励电压信号是基于目标中心频率，通过马达非线性逆模型计算得到，保证了目标激励电压信号计算的准确性，以该目标激励电压信号对马达进行驱动，以使马达以目标中心频率进行振动，使得马达振动信号短、震感强且频率多样化，提高了马达触觉效果，实现了对马达振动的精确控制。

Description

马达振动信号生成方法、装置、计算机设备及存储介质
【技术领域】
本发明涉及振动马达与信号处理技术领域，尤其涉及一种马达振动信号生成方法、装置、计算机设备及存储介质。
【背景技术】
随着各种智能设备和电子触摸屏的广泛使用，触觉反馈在电子产品中的应用也是越来越受到重视，例如，应用场景的多样性，需要丰富的触觉效果来区分不同的场景，从而对触觉效果的设计提出了很大的挑战，特别是时间短，震感强，频率多样的短信号在电子产品中备受好评。如何设计出不同频率的强震感短信号，也是设计师们不断追求的目标。
然而，马达在追求成本低与性能高的过程中，导致马达的非线性越来越高，且受限于马达能力的与电压输出能力的约束，导致马达振动信号时间长、震感弱、频率单一，使得马达振动信号效果差，降低了触觉效果。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供了一种马达振动信号生成方法、装置、计算机设备及存储介质，以使马达自动生成不同频率，强震感的短信号，提高触觉效果。
本发明实施例的具体技术方案为：
第一方面，本发明实施例提供一种马达振动信号生成方法，包括：
获取所述马达的初始数据，所述初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，所述边界条件值为所述马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，所述非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；
根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号；
基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号。
进一步地，所述根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号，包括：
根据所述目标中心频率、所述非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及所述马达非线性正模型计算所述马达的第i段理想电压半波形，其中，所述预设的位移与电压变换公式是基于所述马达振子的响应特征得到，所述i的初始值为1，且第1个位移起点为所述初始位移起点，所述第1个位移终点为所述初始位移终点且为所述马达振子的最大限制位移；
根据预设的最大限制电压，对所述第i段理想电压半波形进行调整，得到第i段位移半波形及调整后的位移终点；
根据所述位移终点及所述最大限制位移确定第i+1个位移起点及第i+1个位移终点，令i＝i+1,返回执行所述根据所述目标中心频率、所述非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及所述马达非线性正模型计算所述马达的第i段理想电压半波形的步骤，获取N段所述位移半波形，所述i和所述N均为自然数，i∈[1,N]；
将N段所述位移半波形按照预设的规则进行拼接，得到所述目标位移信号。
进一步地，所述根据预设的最大限制电压，对第i段理想电压半波形进行调整，得到第i段位移半波形及调整后的位移终点，包括：
判断所述第i段理想电压半波形的理想电压最大值是否小于或等于所述最大限制电压；
若所述理想电压最大值小于或等于所述最大限制电压，则确定与所述第i段理想电压半波形对应的位移波形为所述第i段位移半波形，且所述第i个位移终点为调整后的第i个位移终点。
进一步地，所述方法还包括：
若所述理想电压最大值大于所述最大限制电压，则按照预设缩小比例规则对所述第i个位移终点进行缩小，得到调整后的第i个位移终点；
返回执行所述根据所述目标中心频率、所述非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及所述马达非线性正模型计算所述马达的第i段理想电压半波形的步骤。
进一步地，所述根据所述位移终点及所述最大限制位移确定第i+1个位移起点及第i+1个位移终点，包括：
将所述第i个位移终点作为第i+1个位移起点；
若所述第i段位移半波形为上升波形，则将所述最大限制位移取负值作为所述第i+1个位移终点，若所述第i段位移半波形为下降波形，则将所述最大限制位移取正值作为所述第i+1个位移终点。
进一步地，在基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号之前，还包括：
对所述目标位移信号进行低通滤波处理。
进一步地，所述非线性参数包括所述马达的电磁耦合系数值、弹簧弹性系数、马达振子运动的阻尼系数、马达的电磁耦合系数值、马达的弹簧弹性系数、马达振子质量及马达音圈的电阻值；所述基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号,包括：
所述马达非线性逆模型的公式为：
Figure GDA0003594042650000031
其中，u为所述目标激励电压信号，x为所述目标位移信号，
Figure GDA0003594042650000032
为马达振子的速度，
Figure GDA0003594042650000033
为马达振子的加速度，i为马达音圈电流，p_BL1所述表示马达振子位移为x时的所述电磁耦合系数值，pkdx表示马达振子位移为x时的所述弹簧弹性系数，pcdx表示马达振子位移为x时的所述马达振子运动的阻尼系数，pBLx表示马达振子位移为x时的所述电磁耦合系数值，pmd表示所述马达振子质量，pRe表示所述马达音圈的电阻值；
将所述目标位移信号及所述非线性参数代入所述马达非线性逆模型的公式中进行解算，得到所述目标激励电压信号。
第二方面，本发明实施例提供一种马达振动信号生成装置，包括：
获取模块，用于获取所述马达的初始数据，所述初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，所述边界条件值为所述马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，所述非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；
第一计算模块，用于根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号；
第二计算模块，用于基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号。
第三方面，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述马达振动信号生成方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上所述马达振动信号生成方法的步骤。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
采用了上述马达振动信号生成方法、装置、计算机设备及存储介质之后，通过获取所述马达的初始数据，所述初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，所述边界条件值为所述马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，所述非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号；基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号，由于该目标激励电压信号是基于目标中心频率，通过马达非线性逆模型计算得到，保证了目标激励电压信号计算的准确性，以该目标激励电压信号对马达进行驱动，以使马达以目标中心频率进行振动，使得马达振动信号短、震感强且频率多样化，提高了马达触觉效果，实现了对马达振动的精确控制。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为一个实施例中所述马达振动信号生成方法的流程示意图；
图2为一个实施例中所述马达非线性正模型计算原理示意图；
图3为一个实施例中所述马达非线性逆模型计算原理示意图；
图4为一个实施例中所述马达的弹簧弹性系数随位移变化的示意图；
图5为一个实施例中所述目标位移半波形的波形示意图；
图6为一个实施例中所述目标位移信号计算过程的示意图；
图7为一个实施例中所述目标激励电压信号计算过程的示意图；
图8为一个实施例中所述目标激励电压的波形的波形示意图；
图9为一个实施例中所述马达振动信号生成装置的结构示意图；
图10为一个实施例中运行上述马达振动信号生成方法的计算机设备的内部结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
为解决传统技术中由于对马达振动信号的波形设计不合理，而出现驱动马达进行振动的激励电压信号不准确，导致马达振动信号时间长、震感弱、频率单一，使得马达振动信号效果差，降低触觉效果。
基于上述问题，在本实施例中，特提出了一种马达振动信号生成方法。该方法的实现可依赖于计算机程序，该计算机程序可运行于基于冯诺依曼体系的计算机***之上。
如图1所示，本实施例的马达振动信号生成方法适用于马达，该马达振动信号生成方法具体包括以下步骤：
步骤102：获取马达的初始数据，初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，边界条件值为马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数。
其中，目标中心频率是指设计人员设计的期望产生理想触觉效果的振动信号的中心频率。边界条件值为马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，马达振子的位移波形是多段振幅不同的波形组成的，也即被分成多段位移信号。本实施例中的初始位移起点与初始位移终点分别是指第一段位移信号的初始值和终止值，由于信号设计为马达振子从静止状态开始运动，因此，初始位移起点通常为0，初始位移终点为马达振子的最大限制位移。非线性参数为非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数，如马达的弹簧弹性系数、马达振子质量及马达音圈的电阻值等。
步骤104：根据目标中心频率、初始位移起点、初始位移终点及非线性参数，利用马达非线性正模型计算马达的目标位移信号。
其中，本实施例中的马达非线性正模型是一种用于基于电压信号确定位移信号的数学模型，且该马达非线性正模型中包括马达机电耦合方程，如图2所示，为马达非线性正模型计算原理示意图。具体地，利用预设的位移与电压变换表达式将初始位移起点和初始位移终点的位移信号转换为电压信号，接着，将转换后的电压信号和非线性参数作为马达机电耦合方程的输入进行解算，得到位移信号，也即本实施例中的目标位移信号。可以理解地，该目标位移信号是基于目标中心频率，通过马达非线性正模型计算得到，保证了目标位移信号计算的准确性。
步骤106：基于目标位移信号及非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到马达的目标激励电压信号。
其中，马达非线性逆模型是与马达非线性正模型相反的数学模型，该马达非线性逆模型包括马达机电耦合方程，也即马达非线性逆模型是基于位移信号确定电压信号的数学模型，如图3所示，为马达非线性逆模型计算原理示意图。具体地，将步骤104中的目标位移信号和非线性参数作为马达机电耦合方程的输入进行解算，得到电压信号，也即本实施例中的目标激励电压信号，可以理解地，由于该目标激励电压信号是基于目标中心频率，通过马达非线性逆模型计算得到，保证了目标激励电压信号计算的准确性，以该目标激励电压信号对马达进行驱动，以使马达以目标中心频率进行振动，使得马达振动信号短、震感强且频率多样化，提高了马达触觉效果，实现了对马达振动的精确控制。
上述马达振动信号生成方法中，通过获取马达的初始数据，初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，边界条件值为马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；根据目标中心频率、初始位移起点、初始位移终点及非线性参数，利用马达非线性正模型计算马达的目标位移信号；基于目标位移信号及非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到马达的目标激励电压信号。由于该目标激励电压信号是基于目标中心频率，通过马达非线性逆模型计算得到，保证了目标激励电压信号计算的准确性，以该目标激励电压信号对马达进行驱动，以使马达以目标中心频率进行振动，使得马达振动信号短、震感强且频率多样化，提高了马达触觉效果，实现了对马达振动的精确控制。
在一个实施例中，根据目标中心频率、初始位移起点、初始位移终点及非线性参数，利用马达非线性正模型计算马达的目标位移信号，包括：根据目标中心频率、非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及马达非线性正模型计算马达的第i段理想电压半波形，其中，预设的位移与电压变换公式是基于马达振子的响应特征得到，i的初始值为1，且第1个位移起点为初始位移起点，第1个位移终点为初始位移终点且为马达振子的最大限制位移；根据预设的最大限制电压，对第i段理想电压半波形进行调整，得到第i段位移半波形及调整后的位移终点；根据位移终点及最大限制位移确定第i+1个位移起点及第i+1个位移终点，令i＝i+1,返回执行根据目标中心频率、非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及马达非线性正模型计算马达的第i段理想电压半波形的步骤，获取N段位移半波形，i和N均为自然数，i∈[1,N]；将N段位移半波形按照预设的规则进行拼接，得到目标位移信号。
在这个实施例中，预设的位移与电压变换公式是基于马达振子的响应特征得到，可选的，预设的位移-电压变换公式如下：
u＝αx+β；
其中，
Figure GDA0003594042650000091
Figure GDA0003594042650000092
pct1＝pcd1 2+pBL1 2/pRe1；X0表示初始位移起点，X1表示初始位移终点，Fn表示目标中心频率，u表示转换后的电压信号，x表示马达振子在当前时刻的位移；pBL1表示马达振子位移为X1时的电磁耦合系数值，pkd1表示马达振子位移为X1时的弹簧弹性系数，如图4所示，为马达的弹簧弹性系数随位移变化的示意图。pcd1表示马达振子位移为X1时的马达振子运动的阻尼系数，pBL0表示马达振子位移为X0时的电磁耦合系数值，pkd0表示马达振子位移为X0时的所述弹簧弹性系数，pmd表示马达振子质量，pRe表示马达音圈的电阻值，pRe1表示马达振子位移为X1时的马达音圈的电阻值。理想电压半波形是指马达在半个周期内的理想电压的波形，理想位移半波形是指马达在半个周期内的理想位移的波形，且各段位移半波形与各段理想电压半波形是一一对应的，具体可通过该公式u＝αx+β进行反变换计算得到。N是指参与拼接的位移半波形的段数，且N的大小具体根据期望位移信号的时长决定，段数越多，位移信号的时长越长，反之亦然。
具体地，首先根据初始位移起点、初始位移终点，利用u＝αc+β计算得到由位移信号变换后得到电压信号，将该电压信号以及非线性参数作为输入，结合马达非线性正模型中的马达机电耦合方程，计算马达的各段理想电压半波形，也即第1段理想电压半波形、第2段理想电压半波形……第N段理想电压半波形；然后根据预设的最大限制电压与各段理想电压半波形对应的电压信号进行比较，根据比较结果对边界条件值中的第i个位移起点和第i个位移终点进行更新，继而实现对第i段理想电压半波形进行调整，根据调整后的第i段理想电压半波形及公式u＝αx+β计算得到第i段位移半波形及调整后的位移终点；接着根据位移终点及最大限制位移确定第i+1个位移起点及第i+1个位移终点，令i＝i+1,返回执行根据目标中心频率、非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及马达非线性正模型计算马达的第i段理想电压半波形的步骤；最后获取N段位移半波形，i和N均为自然数，i∈[1,N]；将N段位移半波形按照预设的规则进行拼接，得到目标位移信号。其中的拼接规则可以是将N段位移半波形直接拼接，得到加速位移波形；然后将加速位移波形进行反转得到减速位移波形；最后将加速位移波形与减速位移波形进行拼接，得到目标位移信号。例如，N段位移半波形分别为D1、D2、…、Dn，进行拼接获取加速位移波形A＝[D1,D2,…,Dn]，将加速度波形进行反转获取减速位移波形B＝flip(A)，再将A与B进行拼接，即可获得目标位移信号E＝[A,B]。例如，N＝3时，如图5所示，为目标位移半波形的波形示意图。D1＝(a1,a2,a3,a4)，D2＝(a5,a6,a7,a8),D3＝(a9,a10,a11,a12)，拼接获得A＝[a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10,a11,a12]，分别对D1,D2和D3进行反转，得到F3＝(a12,a11,a10,a9),F2＝(a8,a7,a6,a5)和F1＝(a4,a3,a2,a1)，B＝[F1,F2,F3]＝[a12,a11,a10,a9,a8,a7,a6,a5,a4,a3,a2,a1]，最终获得目标E＝[a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10,a11,a12,a12,a11,a10,a9,a8,a7,a6,a5,a4,a3,a2,a1]。
在一个实施例中，根据预设的最大限制电压，对第i段理想电压半波形进行调整，得到第i段位移半波形及调整后的位移终点，包括：判断第i段理想电压半波形的理想电压最大值是否小于或等于最大限制电压；若理想电压最大值小于或等于最大限制电压，则确定与第i段理想电压半波形对应的位移波形为第i段位移半波形，且第i个位移终点为调整后的第i个位移终点。
在这个实施例中，理想电压最大值是指第i段理想电压波形中的振幅，当理想电压最大值小于或等于最大限制电压时，确定与第i段理想电压半波形对应的位移波形为第i段位移半波形，且第i个位移终点为调整后的第i个位移终点。也即在理想电压最大值小于或等于最大限制电压时，停止对第i段理想电压半波形进行调整，直接根据第i段理想电压半波形确定对应的第i段位移半波形，从而得到i段位移半波形，以便后续基于该i段位移半波形确定目标位移半波形。
在一个实施例中，该马达振动信号生成方法还包括：若理想电压最大值大于最大限制电压，则按照预设缩小比例规则对第i个位移终点进行缩小，得到调整后的第i个位移终点；返回执行根据目标中心频率、非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及马达非线性正模型计算马达的第i段理想电压半波形的步骤。
在这个实施例中，预设缩小比例规则是指按照预设的比例进行缩小，例如，Xmax表示为最大限制位移，第1个位移终点为X1＝Xmax，理想电压最大值大于最大限制电压，将X1缩小至0.9·Xmax后，若理想电压最大值大于最大限制电压，将X1缩小至0.8·Xmax，如此方式进行缩小，得到调整后的第i个位移终点。返回执行根据目标中心频率、非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及马达非线性正模型计算马达的第i段理想电压半波形的步骤。
在一个实施例中，根据位移终点及最大限制位移确定第i+1个位移起点及第i+1个位移终点，包括：将第i个位移终点作为第i+1个位移起点；若第i段位移半波形为上升波形，则将最大限制位移取负值作为第i+1个位移终点，若第i段位移半波形为下降波形，则将最大限制位移取正值作为第i+1个位移终点。
在这个实施例中，为了保证各个位移半波形的波形衔接，对边界条件值进行修正，具体地，将第i个位移终点作为第i+1个位移起点；若第i段位移半波形为上升波形，则将最大限制位移取负值作为第i+1个位移终点，若第i段位移半波形为下降波形，则将最大限制位移取正值作为第i+1个位移终点。也即，修正后的为位移终点始终是取其上一个位移终点的相反符号对应的值。如图6所示，为目标位移信号计算过程的示意图。
在一个实施例中，该马达振动信号生成方法还包括：在基于目标位移信号及非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到马达的目标激励电压信号之前，还包括：对目标位移信号进行低通滤波处理。
在这个实施例中，对目标位移信号E进行低通滤波，实现了对目标位移信号的优化，从而保证了马达振子的运动合理性。优选地，低通率波的截至频率为马达固定频率的4倍，即如果马达固有频率为150Hz，则低通滤波的截至频率为600Hz。
在一个实施例中，非线性参数包括马达的电磁耦合系数值、弹簧弹性系数、马达振子运动的阻尼系数、马达的电磁耦合系数值、马达的弹簧弹性系数、马达振子质量及马达音圈的电阻值；基于目标位移信号及非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到马达的目标激励电压信号,包括：马达非线性逆模型的公式为：
Figure GDA0003594042650000121
其中，u为目标激励电压信号，x为目标位移信号，
Figure GDA0003594042650000122
为马达振子的速度，
Figure GDA0003594042650000123
为马达振子的加速度，i为马达音圈电流，p_BL1表示马达振子位移为x时的电磁耦合系数值，pkdc表示马达振子位移为x时的弹簧弹性系数，pcdx表示马达振子位移为x时的马达振子运动的阻尼系数，pBLx表示马达振子位移为x时的电磁耦合系数值，pmd表示马达振子质量，pRe表示马达音圈的电阻值；将目标位移信号及非线性参数代入马达非线性逆模型的公式中进行解算，得到目标激励电压信号。
在这个实施例中，如图7所示，为目标激励电压信号计算过程的示意图。非线性参数为设定的常数值，因此，将该非线性参数和目标位移信号输入到马达非线性逆模型的公式中进行方程解算，得到的u值即为目标激励电压。如图8所示为目标激励电压的波形的波形示意图。可以理解地，通过马达非线性逆模型的公式实现了对目标激励电压信号准确计算，因此，设计人员只需要确定目标中心频率，即可生成与各个目标中心频率对应的震动信号，提高了振动信号的频率多样性。
基于同一发明构思，本发明实施例提供一种马达振动信号生成装置900，如图9所示，包括：获取模块902，用于获取所述马达的初始数据，所述初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，所述边界条件值为所述马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，所述非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；第一计算模块904，用于根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号；第二计算模块906，用于基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号。
具体地，本发明实施例中马达振动信号生成装置900，如图9所示，包括：获取模块902，用于获取所述马达的初始数据，所述初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，所述边界条件值为所述马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，所述非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；第一计算模块904，用于根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号；第二计算模块906，用于基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号，由于该目标激励电压信号是基于目标中心频率，通过马达非线性逆模型计算得到，保证了目标激励电压信号计算的准确性，以该目标激励电压信号对马达进行驱动，以使马达以目标中心频率进行振动，使得马达振动信号短、震感强且频率多样化，提高了马达触觉效果，实现了对马达振动的精确控制。
需要说明的是，本实施例中马达振动信号生成的装置的实现与上述马达振动信号生成的方法的实现思想一致，其实现原理在此不再进行赘述，可具体参阅上述方法中对应内容。
图10示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是服务器，也可以是终端。如图10所示，该计算机设备600包括通过***总线连接的处理器610、存储器620和网络接口630。其中，存储器620包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作***，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现马达振动信号生成的方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行马达振动信号生成的方法。本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图10中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供的马达振动信号生成的方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图10所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成所述马达振动信号生成的装置的各个程序模块。比如，获取模块902，第一计算获取模块904，第二计算模块906。
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取所述马达的初始数据，所述初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，所述边界条件值为所述马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，所述非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；
根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号；
基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号。
在一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：
获取所述马达的初始数据，所述初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，所述边界条件值为所述马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，所述非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；
根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号；
基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种马达振动信号生成方法，其特征在于，包括：
获取所述马达的初始数据，所述初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，所述边界条件值为所述马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，所述非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；
根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号；
基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号；
所述根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号，包括：
根据所述目标中心频率、所述非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及所述马达非线性正模型计算所述马达的第i段理想电压半波形，其中，所述预设的位移与电压变换公式是基于所述马达振子的响应特征得到，所述i的初始值为1，且第1个位移起点为所述初始位移起点，所述第1个位移终点为所述初始位移终点且为所述马达振子的最大限制位移；
根据预设的最大限制电压，对所述第i段理想电压半波形进行调整，得到第i段位移半波形及调整后的位移终点；
根据所述位移终点及所述最大限制位移确定第i+1个位移起点及第i+1个位移终点，令i＝i+1,返回执行所述根据所述目标中心频率、所述非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及所述马达非线性正模型计算所述马达的第i段理想电压半波形的步骤，获取N段所述位移半波形，所述i和所述N均为自然数，i∈[1,N]；
将N段所述位移半波形按照预设的规则进行拼接，得到所述目标位移信号；
其中，所述预设的位移与电压变换公式为：
u＝αx+β；
其中，
Figure FDA0003594042640000021
Figure FDA0003594042640000022
pct1＝pcd1 2+pBL1 2/pRe1；
X0表示初始位移起点，X1表示初始位移终点，Fn表示目标中心频率，u表示转换后的电压信号，x表示马达振子在当前时刻的位移，pBL1表示马达振子位移为X1时的电磁耦合系数值，pkd1表示马达振子位移为X1时的弹簧弹性系数，pcd1表示马达振子位移为X1时的马达振子运动的阻尼系数，pBL0表示马达振子位移为X0时的电磁耦合系数值，pkd0表示马达振子位移为X0时的所述弹簧弹性系数，pmd表示马达振子质量，pRe表示马达音圈的电阻值，pRe1表示马达振子位移为X1时的马达音圈的电阻值。
2.根据权利要求1所述马达振动信号生成方法，所述根据预设的最大限制电压，对第i段理想电压半波形进行调整，得到第i段位移半波形及调整后的位移终点，包括：
判断所述第i段理想电压半波形的理想电压最大值是否小于或等于所述最大限制电压；
若所述理想电压最大值小于或等于所述最大限制电压，则确定与所述第i段理想电压半波形对应的位移波形为所述第i段位移半波形，且所述第i个位移终点为调整后的第i个位移终点。
3.根据权利要求2所述马达振动信号生成方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述理想电压最大值大于所述最大限制电压，则按照预设缩小比例规则对所述第i个位移终点进行缩小，得到调整后的第i个位移终点；
返回执行所述根据所述目标中心频率、所述非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及所述马达非线性正模型计算所述马达的第i段理想电压半波形的步骤。
4.根据权利要求1所述马达振动信号生成方法，其特征在于，所述根据所述位移终点及所述最大限制位移确定第i+1个位移起点及第i+1个位移终点，包括：
将所述第i个位移终点作为第i+1个位移起点；
若所述第i段位移半波形为上升波形，则将所述最大限制位移取负值作为所述第i+1个位移终点，若所述第i段位移半波形为下降波形，则将所述最大限制位移取正值作为所述第i+1个位移终点。
5.如权利要求1所述马达振动信号生成方法，其特征在于，在基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号之前，还包括：
对所述目标位移信号进行低通滤波处理。
6.如权利要求1所述马达振动信号生成方法，其特征在于，所述非线性参数包括所述马达的电磁耦合系数值、弹簧弹性系数、马达振子运动的阻尼系数、马达的电磁耦合系数值、马达的弹簧弹性系数、马达振子质量及马达音圈的电阻值；所述基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号,包括：
所述马达非线性逆模型的公式为：
Figure FDA0003594042640000031
其中，u为所述目标激励电压信号，x为所述目标位移信号，
Figure FDA0003594042640000032
为马达振子的速度，
Figure FDA0003594042640000033
为马达振子的加速度，i为马达音圈电流，pkdx表示马达振子位移为x时的所述弹簧弹性系数，pcdx表示马达振子位移为x时的所述马达振子运动的阻尼系数，pBLx表示马达振子位移为x时的所述电磁耦合系数值，pmd表示所述马达振子质量，pRe表示所述马达音圈的电阻值；
将所述目标位移信号及所述非线性参数代入所述马达非线性逆模型的公式中进行解算，得到所述目标激励电压信号。
7.一种马达振动信号生成装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取所述马达的初始数据，所述初始数据包括马达振子的目标中心频率、边界条件值及非线性参数，其中，所述边界条件值为所述马达振子的分段位移信号的初始位移起点与初始位移终点，所述非线性参数为马达机电耦合方程中非线性结构参数的系数；
第一计算模块，用于根据所述目标中心频率、所述初始位移起点、所述初始位移终点及所述非线性参数，利用马达非线性正模型计算所述马达的目标位移信号；
第二计算模块，用于基于所述目标位移信号及所述非线性参数，利用马达非线性逆模型计算得到所述马达的目标激励电压信号；
所述第一计算模块，具体用于：
根据所述目标中心频率、所述非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及所述马达非线性正模型计算所述马达的第i段理想电压半波形，其中，所述预设的位移与电压变换公式是基于所述马达振子的响应特征得到，所述i的初始值为1，且第1个位移起点为所述初始位移起点，所述第1个位移终点为所述初始位移终点且为所述马达振子的最大限制位移；
根据预设的最大限制电压，对所述第i段理想电压半波形进行调整，得到第i段位移半波形及调整后的位移终点；
根据所述位移终点及所述最大限制位移确定第i+1个位移起点及第i+1个位移终点，令i＝i+1,返回执行所述根据所述目标中心频率、所述非线性参数，第i个位移起点及第i个位移终点，利用预设的位移与电压变换公式及所述马达非线性正模型计算所述马达的第i段理想电压半波形的步骤，获取N段所述位移半波形，所述i和所述N均为自然数，i∈[1,N]；
将N段所述位移半波形按照预设的规则进行拼接，得到所述目标位移信号；
其中，所述预设的位移与电压变换公式为：
u＝αx+β；
其中，
Figure FDA0003594042640000051
Figure FDA0003594042640000052
pct1＝pcd1 2+pBL1 2/pRe1；
X0表示初始位移起点，X1表示初始位移终点，Fn表示目标中心频率，u表示转换后的电压信号，x表示马达振子在当前时刻的位移，pBL1表示马达振子位移为X1时的电磁耦合系数值，pkd1表示马达振子位移为X1时的弹簧弹性系数，pcd1表示马达振子位移为X1时的马达振子运动的阻尼系数，pBL0表示马达振子位移为X0时的电磁耦合系数值，pkd0表示马达振子位移为X0时的所述弹簧弹性系数，Pmd表示马达振子质量，pRe表示马达音圈的电阻值，pRe1表示马达振子位移为X1时的马达音圈的电阻值。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述马达振动信号生成方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至6中任一项所述的马达振动信号生成方法的步骤。
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