CN110346720A - 一种马达非线性参数的测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种马达非线性参数的测试方法及装置，所述方法包括：采用激励信号激励马达振动，对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值，获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值，通过对马达非线性参数进行测量，实现了采用非线性模型准确的控制马达振动，提高了马达的控制精度，从而提高了马达的性能。
Description
技术领域
本发明涉及微机电技术领域，尤其涉及一种马达非线性参数的测试方法及装置。
背景技术
随着科技的发展，人们对电子产品的智能化、多样化要求越来越高，需要更加丰富的人体感知和人机交互体验。触感是人体感知中重要的一部分，而线性谐振激励器(LinearResonance Actuator，LRA，俗称马达)正是体现触感的关键器件。因此，在智能手机、智能手表和平板电脑等电子设备中，马达的应用越来越普及。马达的技术参数的准确性、完整性，对建模的准确性至关重要，直接决定着马达的性能。
目前使用较多的马达是基于洛伦兹力(即电磁力)的磁钢阵列线性马达，这种马达的特点是系统模型符合传统的二阶线性模型，在参数确定和系统控制方面有其特别的优势。但该种马达仅适用于振动强度较小的情况，当需要振动强度较大的振动时，单纯的基于洛伦兹力的马达不再适用。
现有技术中，为获得振动强度较大的马达，基于磁吸力或其他作用力的新型马达逐渐开始应用。但基于磁吸力或其他作用力的马达所受的力为非线性力，若仍采用传统的二阶线性模型，建模误差较大，进而影响马达的控制精度，无法达到预期效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种马达非线性参数的测试方法及装置，用于解决现有技术中马达非线性建模误差较大，导致马达的控制精度较低，无法达到预期效果的问题。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明实施例的第一方面提出了一种马达非线性参数的测试方法，包括：
采用激励信号激励马达振动；
对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值；
获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值；
根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值；
根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值。
在其中一个实施例中，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值，包括：
获取影响非线性参数的系数初始值；
根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值；
计算所述非线性参数更新值和所述非线性参数初始值的差值，当所述差值小于预设阈值时，则将所述非线性参数更新值作为所述非线性参数目标值；
当所述差值不小于所述预设阈值时，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数更新值和所述系数初始值计算系数更新值，将所述系数更新值作为系数初始值、所述非线性参数更新值作为非线性参数初始值，重新进入根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值的步骤。
在其中一个实施例中，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值，包括：
根据所述电压测量值、所述电流测量值和所述非线性参数初始值计算马达振子位移；
根据所述线性参数目标值、所述马达振子位移和所述系数初始值计算非线性参数更新值。
在其中一个实施例中，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数更新值和所述系数初始值计算系数更新值，包括：
根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数更新值计算误差值；
根据所述误差值和所述系数初始值计算系数更新值。
在其中一个实施例中，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数更新值计算误差值，包括：
输入所述电压测量值、所述电流测量值和所述非线性参数初始值至马达振动电学方程，计算得到第一速度；
输入所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值至马达振动力学方程，计算得到第二速度；
根据所述第一速度和所述第二速度计算得到误差值。
在其中一个实施例中，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值，包括：
根据马达振动的电学方程和力学方程，推导电压到电流的传递函数；
输入所述电压测量值和所述线性参数初始值至所述传递函数，计算所述电流计算值；
对所述电流测量值和所述电流计算值进行数据拟合，得到所述线性参数目标值。
在其中一个实施例中，所述采用激励信号激励马达振动，包括：
生成激励信号；
对所述激励信号进行滤波处理；
采用滤波处理后的激励信号激励马达振动。
本发明实施例的第二方面提供了一种马达非线性参数的测试装置，包括：
激励模块，用于采用激励信号激励马达振动；
采集模块，用于对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值；
获取模块，用于获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值；
计算模块，用于根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值；
所述计算模块，还用于根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括：
存储器、处理器以及存储在所述存储器中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述所述的马达非线性参数的测试方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，包括：
所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的马达非线性参数的测试方法的步骤。
本发明实施例提供了一种马达非线性参数的测试方法及装置，所述方法包括：采用激励信号激励马达振动，对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值，获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值，通过对马达非线性参数进行测量，实现了采用非线性模型准确的控制马达振动，提高了马达的控制精度，从而提高了马达的性能，解决了现有技术中马达非线性建模误差较大，导致马达的控制精度较低，无法达到预期效果的问题。
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。
图1是本发明实施例一提供的一种马达非线性参数的测试方法的实现流程示意图；
图2为马达线性系统建模示意图；
图3是本发明实施例二提供的另一种马达非线性参数的测试方法的实现流程示意图；
图4是本发明实施例三提供的一种马达非线性参数的测试装置的示意图；
图5是本发明实施例四提供的终端设备的示意图。
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。
当马达为非线性马达时，采用非线性模型对马达进行建模，可以避免采用传统二阶物理模型对马达建模时忽略马达的非线性特征，导致建模不准确，影响马达控制精度的问题，而获取马达的非线性参数是采用非线性模型对马达进行建模的前提，本发明基于此，提供了一种马达非线性参数的测试方法。
图1是本发明实施例一提供的一种马达非线性参数的测试方法的实现流程示意图，如图1所示，本实施例提供的马达非线性参数的测试方法，包括以下步骤：
步骤11、采用激励信号激励马达振动。
本实施例的执行主体为马达非线性参数的测试装置，该马达非线性参数的测试装置可具体为测试终端，如计算机。马达非线性参数的测试装置，向马达系统发送一激励信号，驱使马达开始振动，具体包括：
S111、生成激励信号。
马达非线性参数的测试装置根据测试需求生成激励信号。可选的，本实施例中生成的激励信号使用峰值电压小于预设值的非线性测试信号，在实现精确测试非线性参数的同时，可避免采用大幅值的测试信号损坏马达。
S112、对所述激励信号进行滤波处理。
为了准确建模，对各种位移处的马达进行激励，本实施例对生成的激励信号进行滤波处理，得到一定带宽的激励信号，以此激励信号激励马达。例如，生成的激励信号为全带宽的白噪声信号，采用带通滤波器对其进行滤波处理，得到一定带宽的激励信号。
S113、采用滤波处理后的激励信号激励马达振动。
将滤波处理后的激励信号发送至与马达连接的信号采集装置，通过信号采集装置将激励信号进行数模转换，转为模拟信号经过功率放大器进行放大，传输到马达上驱使其振动。
可选的，所述信号采集装置可以为NI USB-4431。NI USB-4431是一款5通道USB动态信号采集装置，用于通过集成电路压电式与非集成电路压电式传感器进行高精度声音和振动测量。当然，本实施例中的信号采集装置也可以为其他类型的信号采集装置，此处不作具体限定。
步骤12、对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值。
马达非线性参数的测试装置通过信号采集装置采集马达的电压和电流。
由于串联电路中电流处处相等且等于回路电流，为了方便获取处于振动状态的马达的电流，本实施例中，在功率放大器与马达之间增设一高精度电阻，获取的高精度电阻的电流即为马达的电流。获取高精度电阻的电流的方式可以直接获取电流，也可以获取电压和电阻，间接计算电流。本实施例中，采用间接计算电流的方式获取，具体的：通过信号采集装置采集高精度电阻两端的电压，该高精度电阻的阻值为已知的(例如采用阻值为1Ω(欧姆)的高精度电阻)，通过电压和电阻计算得到电流。
通过信号采集装置采集高精度电阻两端的电压时，同步采集马达两端的电压。信号采集装置得到马达的电压和电流后，对其进行模数转换，从而得到电压测量值和电流测量值。
本实施例中获取马达的电压测量值和电流测量值时，对采用的功率放大器、信号放大器以及马达等装置的具体型号不做具体限定。
步骤13、获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值。
获取马达的测试参数的初始值，包括线性参数初始值和非线性参数初始值。线性参数初始值和非线性参数初始值可以为马达出厂时设置的初始值，也可以为用户预设的初始值。
步骤14、根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值。
由于马达非线性模型和线性模型相关，预测量马达非线性参数，先测量马达线性参数，根据电压测量值、电流测量值、线性参数初始值计算马达的线性参数目标值，具体包括：
S141、根据马达振动的电学方程和力学方程，推导电压到电流的传递函数。
首先，根据图2所示马达系统特征，建立马达电学方程和力学方程。
具体的，在时域上根据马达的电系统的电压平衡，参见图2所示马达系统的左半部分，建立电学方程，得到表达式(1)：
在时域上根据马达的力学系统的转矩平衡，参见图2所示马达系统的右半部分，建立力学方程，得到表达式(2)：
Bl(x)i(t)＝mta(t)+Rm(x)v(t)+kt(x)x(t) (2)
其中，ue为马达两端的电压，Re为马达音圈阻抗，i为马达两端的电流，Le为音圈电感，Bl为电磁力系数，v为马达振子速度，mt为马达振子质量，a为马达振子加速度，Rm为阻尼器机械阻尼，kt为弹簧劲度系数，x为马达振子位移，t为时间。
然后，对电学方程和力学方程进行变换处理。
上述电学方程(1)和力学方程(2)是在时域上对马达线性系统建模，进行分析时，需要将时域变换到频域上，从时域到频域具体可以通过傅立叶变换、拉普拉斯变换等变换处理实现。
本实施例中，从时域到频域选用拉普拉斯变换处理。对上述式(1)和式(2)分别进行拉普拉斯变换处理，分别得到变换后的式(3)和式(4)：
ue(s)＝Rei(s)+Lesi(s)+Blsx(s) (3)
Bli(s)＝mts2x(s)+Rmsx(s)+ktx(s) (4)
其中，s为频率。
最后，根据变换处理后的电学方程和力学方程，推导电压到电流的传递函数。
具体的，组合式(3)和式(4)，消除式中的x(s)，得到式(5)：
对式(5)进行变形，将其变形为马达的电压ue到电流i的传递函数，如式(6)所示：
该模型中，阻尼器机械阻尼Rm，弹簧劲度系数kt，马达音圈阻抗Re，音圈电感Le和电磁力系数Bl为测量的线性参数，马达振子质量mt为常量。
S142、输入所述电压测量值和所述线性参数初始值至所述传递函数，计算所述电流计算值。
将电压测量值和线性参数初始值代入上式(6)，得到电流计算值。
S143、对所述电流测量值和所述电流计算值进行数据拟合，得到所述线性参数目标值。
首先，对电流测量值和电流计算值进行数据拟合。
可选的，本实施例中，采用最小二乘法对电流测量值和电流计算值进行数据拟合。最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术，它通过最小化误差的平方和寻找马达测试参数的最优测试结果。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法为现有的算法直接使用，本实施例中不再赘述。当然，还可以采用其他方法进行数据拟合，例如用解析表达式逼近离散数据方法等，本实施例不做具体限定。
其次，判断当前拟合结果是否满足预设条件，若满足，确定当前拟合结果为线性参数目标值。若不满足，根据当前拟合结果更新线性参数初始值，将更新得到的线性参数更新值作为新的线性参数初始值，返回执行S142、输入所述电压测量值和所述线性参数初始值至所述传递函数，计算所述电流计算值的步骤。
当当前拟合结果满足预设条件时，确定当前拟合结果即为最终的拟合结果，得到线性参数目标值，如根据式(6)拟合得到线性参数：阻尼器机械阻尼Rm，弹簧劲度系数kt，马达音圈阻抗Re，音圈电感Le和电磁力系数Bl的目标值。
步骤15、根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值。
构造马达非线性参数的计算表达式，将电压测量值、电流测量值、线性参数目标值和非线性参数初始值代入马达非线性参数的计算表达式，采用自适应滤波计算得到马达的非线性参数目标值。
自适应滤波，就是利用前一时刻以获得的滤波参数的结果，自动的调节现时刻的滤波参数，以适应信号和噪声未知的或随时间变化的统计特性，从而实现最优滤波。常用的自适应滤波技术有：最小均方(LMS)自适应滤波器、递推最小二乘(RLS)滤波器格型滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器等。
本实施例提供了一种马达非线性参数的测试方法，包括：采用激励信号激励马达振动，对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值，获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值，通过对马达非线性参数进行测量，实现了采用非线性模型准确的控制马达振动，提高了马达的控制精度，从而提高了马达的性能，解决了现有技术中马达非线性建模误差较大，导致马达的控制精度较低，无法达到预期效果的问题。
图3是本发明实施例二提供的另一种马达非线性参数的测试方法的实现流程示意图，具体涉及实施例一中步骤15的一种可能的实现方式，如图3所示，本实施例提供的马达非线性参数的测试方法，包括以下步骤：
步骤31、采用激励信号激励马达振动。
步骤32、对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值。
步骤33、获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值。
步骤34、根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值。
上述步骤31至步骤34，分别对应实施例一中的步骤11至步骤14，参见实施例一中步骤11至步骤14中相应的阐述，此处不再赘述。步骤35至步骤38是实施例一中步骤15的一种可能的实现方式，具体如下：
步骤35、获取影响非线性参数的系数初始值。
由于马达非线性模型和线性模型的系统特征不变，仅是在其中加入了非线性参数，参见实施例一步骤14中S141测试线性参数时的阐述，建立马达非线性系统的电学方程，得到表达式(7)：
建立马达非线性系统的力学方程，得到表达式(8)：
其中，ue为马达两端的电压，Re为马达音圈阻抗，i为马达两端的电流，Le(x)为音圈电感，Bl(x)为电磁力系数，m为马达振子质量，Rms(x)为阻尼器机械阻尼，kms(x)为弹簧劲度系数，x为马达振子位移，t为时间。电磁力系数Bl(x)、音圈电感Le(x)、阻尼器机械阻尼Rms(x)和弹簧劲度系数kms(x)为本实施例测试的非线性参数。
根据需求确定对非线性参数音圈电感Le(x)、电磁力系数Bl(x)、阻尼器机械阻尼Rms(x)，弹簧劲度系数kms(x)的精度要求，构造非线性参数的计算表达式，本实施例以精度到四阶为例，得到电磁力系数Bl(x)表达式(9)、音圈电感Le(x)表达式(10)、阻尼器机械阻尼Rms(x)表达式(11)、弹簧劲度系数kms(x)表达式(12)：
Bl(x)＝Bl0+Bl1x+Bl2x2+Bl3x3+Bl4x4 (9)
Le(x)＝L0+L1x+L2x2+L3x3+L4x4 (10)
Kms(x)＝K0+K1x+K2x2+K3x3+K4x4 (11)
Rms(x)＝R0+R1x+R2x2+R3x3+R4x4 (12)
式(9)至式(12)中，Bl0、L0、K0和R0为步骤34中得到的线性参数目标值。获取影响非线性参数的系数初始值，即获取式(9)至式(12)中Bl1至Bl4、L1至L4、K1至K4、R1至R4的初始值，这些初始值可以通过用户预先设定的方式获取。
步骤36、根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值。
将电压测量值、电流测量值、线性参数目标值、非线性参数初始值和系数初始值代入式(9)至式(12)，分别计算各非线性参数更新值。具体步骤如下：
S361、根据所述电压测量值、所述电流测量值和所述非线性参数初始值计算马达振子位移。
将表达式(7)、(8)改写成状态空间的形式，得到位移x的计算表达式，该表达式与测量值电压和电流、非线性参数电磁力系数、音圈电感、阻尼器机械阻尼和弹簧劲度系数这些参数相关的表达式。根据电压测量值、电流测量值、电磁力系数初始值、音圈电感初始值、阻尼器机械阻尼初始值和弹簧劲度系数初始值计算马达振子位移x。
S362、根据所述线性参数目标值、所述马达振子位移和所述系数初始值计算非线性参数更新值。
将S361得到的马达振子位移x、步骤34得到的线性参数目标值Bl0、L0、K0和R0，步骤35得到的系数初始值Bl1至Bl4、L1至L4、K1至K4、R1至R4输入式(9)至式(12)，计算得到非线性参数更新值。
步骤37、计算所述非线性参数更新值和所述非线性参数初始值的差值，当所述差值小于预设阈值时，则将所述非线性参数更新值作为所述非线性参数目标值。
根据非线性参数更新值和非线性参数初始值，判断非线性参数的更新值是否达到需求精度，具体的，将非线性参数更新值减去非线性参数初始值，得到差值，判断该差值与预设阈值的大小关系，当差值小于预设阈值时，满足精度要求，则将非线性参数更新值作为非线性参数目标值。通过对马达非线性参数进行测量，实现了采用非线性模型准确的控制马达振动，提高了马达的控制精度，从而提高了马达的性能，解决了现有技术中马达非线性建模误差较大，导致马达的控制精度较低，无法达到预期效果的问题。
其中，预设阈值是用户根据需求精度预先设置的定值。
步骤38、当所述差值不小于所述预设阈值时，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数更新值和所述系数初始值计算系数更新值，将所述系数更新值作为系数初始值、所述非线性参数更新值作为非线性参数初始值，重新进入根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值的步骤。
当差值不小于预设阈值时，表明当前非线性参数更新值还没有达到精度要求，将当前非线性参数更新值作为新的非线性参数初始值，继续计算。具体包括以下步骤：
S381、根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数更新值计算误差值。
本实施例以最小均方(LMS)自适应滤波器为例，根据马达非线性系统的电学方程(7)和力学方程(8)构造LMS的误差函数，根据误差函数计算误差值。具体的：
S3811、输入所述电压测量值、所述电流测量值和所述非线性参数初始值至马达振动电学方程，计算得到第一速度。
根据电学方程表达式(7)，得到第一速度v1的的表达式(13)：
将电压测量值ue(t)、电流测量值i和非线性参数初始值代入式(13)，得到第一速度值。
S3812、输入所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值至马达振动力学方程，计算得到第二速度。
根据力学方程表达式(8)，得到第二速度v2的的表达式(14)：
其中，式(14)中，J(s)＝ms2+R0s+K0，L-1{}表示拉普拉斯逆变换。
将电压测量值ue(t)、电流测量值i、线性参数目标值R0、K0和非线性参数初始值代入式(14)，得到第二速度值。
S3813、根据所述第一速度和所述第二速度计算得到误差值。
将第一速度的表达式(13)与第二速度的表达式(14)求差，得到误差函数，如表达式(15)：
将第一速度值和第二速度值代入表达式(15)，得到误差值。
S382、根据所述误差值和所述系数初始值计算系数更新值。
仍以上述举例说明，得到LMS的误差值后，根据误差值更新系数初始值，构造的更新公式如表达式(16)、(17)、(18)、(19)所示：
其中，Blj′、Lj′、Kj′、Rj′为更新得到的系数更新值，j＝1，2，3，4，μ为LMS的迭代步长，迭代步长具体的取值可由用户预先设置。
S383、将所述系数更新值作为系数初始值、所述非线性参数更新值作为非线性参数初始值，重新进入根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值的步骤。
将当前计算得到的更新值，更新下次计算的初始值，重新执行步骤36至步骤38，直至得到非线性参数目标值为止。
本实施例提供了一种马达非线性参数的测试方法，包括：采用激励信号激励马达振动，对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值，获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值，获取影响非线性参数的系数初始值，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值，计算所述非线性参数更新值和所述非线性参数初始值的差值，当所述差值小于预设阈值时，则将所述非线性参数更新值作为所述非线性参数目标值，当所述差值不小于所述预设阈值时，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数更新值和所述系数初始值计算系数更新值，将所述系数更新值作为系数初始值、所述非线性参数更新值作为非线性参数初始值，重新进入根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值的步骤，从而得到了马达非线性参数目标值。通过对马达非线性参数进行测量，实现了采用非线性模型准确的控制马达振动，提高了马达的控制精度，从而提高了马达的性能，解决了现有技术中马达非线性建模误差较大，导致马达的控制精度较低，无法达到预期效果的问题。
图4是本发明实施例三提供的一种马达非线性参数的测试装置的示意图，如图4所示，本实施例提供的马达非线性参数的测试装置，包括以下模块：
激励模块41，用于采用激励信号激励马达振动；
采集模块42，用于对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值；
获取模块43，用于获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值；
计算模块44，用于根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值；
所述计算模块44，还用于根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值。
本实施例三提供的一种马达非线性参数的测试装置，用于实现实施例一所述的马达非线性参数的测试方法，其中各个模块的功能可以参考方法实施例中相应的描述，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图5是本发明实施例四提供的终端设备的示意图。如图5所示，该实施例的终端设备5包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52，例如马达非线性参数的测试程序。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各个马达非线性参数的测试方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤11至15。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图4所示模块41至44的功能。
示例性的，所述计算机程序52可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器51中，并由所述处理器50执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序52在所述终端设备5中的执行过程。例如，所述计算机程序52可以被分割成激励模块、采集模块、获取模块和计算模块(虚拟装置中的单元模块)，各模块具体功能如下：
激励模块，用于采用激励信号激励马达振动；
采集模块，用于对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值；
获取模块，用于获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值；
计算模块，用于根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值；
所述计算模块，还用于根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值。
所述终端设备5可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备5可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备5的示例，并不构成对终端设备5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备5还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器50可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。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等。
所述存储器51可以是所述终端设备5的内部存储单元，例如终端设备5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述终端设备5的外部存储设备，例如所述终端设备5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，所述存储器51还可以既包括所述终端设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述终端设备5所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述终端设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块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。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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系统，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述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，在本发明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。
所述集成的模块/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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种马达非线性参数的测试方法，其特征在于，包括：
采用激励信号激励马达振动；
对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值；
获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值；
根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值；
根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值。
2.根据权利要求1所述的马达非线性参数的测试方法，其特征在于，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值，包括：
获取影响非线性参数的系数初始值；
根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值；
计算所述非线性参数更新值和所述非线性参数初始值的差值，当所述差值小于预设阈值时，则将所述非线性参数更新值作为所述非线性参数目标值；
当所述差值不小于所述预设阈值时，根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数更新值和所述系数初始值计算系数更新值，将所述系数更新值作为系数初始值、所述非线性参数更新值作为非线性参数初始值，重新进入根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值的步骤。
3.根据权利要求2所述的马达非线性参数的测试方法，其特征在于，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数初始值和所述系数初始值计算非线性参数更新值，包括：
根据所述电压测量值、所述电流测量值和所述非线性参数初始值计算马达振子位移；
根据所述线性参数目标值、所述马达振子位移和所述系数初始值计算非线性参数更新值。
4.根据权利要求2所述的马达非线性参数的测试方法，其特征在于，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值、所述非线性参数更新值和所述系数初始值计算系数更新值，包括：
根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数更新值计算误差值；
根据所述误差值和所述系数初始值计算系数更新值。
5.根据权利要求4所述的马达非线性参数的测试方法，其特征在于，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数更新值计算误差值，包括：
输入所述电压测量值、所述电流测量值和所述非线性参数初始值至马达振动电学方程，计算得到第一速度；
输入所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值至马达振动力学方程，计算得到第二速度；
根据所述第一速度和所述第二速度计算得到误差值。
6.根据权利要求1所述的马达非线性参数的测试方法，其特征在于，所述根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值，包括：
根据马达振动的电学方程和力学方程，推导电压到电流的传递函数；
输入所述电压测量值和所述线性参数初始值至所述传递函数，计算所述电流计算值；
对所述电流测量值和所述电流计算值进行数据拟合，得到所述线性参数目标值。
7.根据权利要求1至6任一项所述的马达非线性参数的测试方法，其特征在于，所述采用激励信号激励马达振动，包括：
生成激励信号；
对所述激励信号进行滤波处理；
采用滤波处理后的激励信号激励马达振动。
8.一种马达非线性参数的测试装置，其特征在于，包括：
激励模块，用于采用激励信号激励马达振动；
采集模块，用于对处于振动状态的马达进行信息同步采集，得到电压测量值和电流测量值；
获取模块，用于获取马达的线性参数初始值和非线性参数初始值；
计算模块，用于根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数初始值计算得到所述马达的线性参数目标值；
所述计算模块，还用于根据所述电压测量值、所述电流测量值、所述线性参数目标值和所述非线性参数初始值采用自适应滤波计算得到所述马达的非线性参数目标值。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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如权利要求1至7任一项所述的马达非线性参数的测试方法的步骤。
10.一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，实现如权利要求1至7任一项所述的马达非线性参数的测试方法的步骤。
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