CN111106783A - 一种信号制作方法、信号制作装置、振动马达及触屏设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种信号制作方法、信号制作装置、振动马达及触屏设备，信号制作方法包括步骤：采集马达在第一信号的激励下的第一输出响应数据；根据所述信号建模参数制作第二信号；采集所述马达在第二信号的激励下的第二输出响应数据；根据所述第二输出响应数据，计算等效位移参数；根据所述等效位移参数制作所述基于等效位移参数的信号。本发明制作的信号，能够最大程度地模拟马达在高速振动下非线性参数变化，提高仿真与实测的相似度。
Description
技术领域
本发明涉及振动马达技术领域，尤其涉及一种信号制作方法、信号制作装置、振动马达及触屏设备。
背景技术
随着触摸屏在各种智能设备中的大量应用，用户期望在屏幕触摸中获得真实按键般的触觉反馈。这种触觉反馈是通过用特定的信号激励设备内部的振动马达，以产生特定的振动来实现。
对于目前主流的振动马达，例如线性马达(包括x向/z向等)、转子马达等，随着振子位移或者速度的增大，会产生一定程度的非线性参数变化，这给马达的信号制作带来了一定的难度。现有方法制作的激励信号无法满足振动马达在高速振动下非线性参数变化的要求。
因此，现有技术还有待发展。
申请内容
本申请所要解决的技术问题在于提供一种信号制作方法、信号制作装置、振动马达及触屏设备，旨在解决现有方法制作的激励信号无法满足振动马达在高速振动下非线性参数变化的要求。
为解决上述技术问题，本申请是这样实现的，一种基于等效位移参数的信号制作方法，包括步骤：
一种信号制作方法，其特征在于，包括步骤：
采集马达在第一信号的激励下的第一输出响应数据；
根据所述第一输出响应数据制作第二信号；
采集所述马达在第二信号的激励下的第二输出响应数据；
根据所述第二输出响应数据，计算等效位移参数；
根据所述等效位移参数制作得到基于等效位移参数的信号。
进一步地，所述第一输出响应数据包括第一电压-第一电流数据，和/或第一电压-第一加速度数据。
进一步地，所述根据所述第一输出响应数据制作第二信号包括步骤：
根据所述第一输出响应数据计算信号建模参数；
根据所述信号建模参数制作第二信号。
进一步地，所述信号建模参数是通过马达经典二阶模型计算，其中，所述马达经典二阶模型为：
其中，u为马达两端电压；i为马达电流；x为马达振子位移；Re为马达电阻；Le为马达电感；Bl为马达电磁力系数；m为马达振子质量；Kms为马达弹簧劲度系数；Rms为马达阻尼。
进一步地，所述根据所述信号建模参数制作第二信号，包括步骤：
根据信号建模参数，利用到马达模型参数进行信号生成，制作所述第二信号。
进一步地，所述利用到马达模型参数进行信号生成的方法，包括：基于模型参数的信号搜索、信号波形调整、信号递推生成。
一种信号制作装置，包括：
第一信号采集模块，用于采集马达在第一信号的激励下的第一输出响应数据；
第二信号制作模块，用于根据所述第一输出响应数据制作第二信号；
第二信号采集模块，用于采集所述马达在第二信号的激励下的第二输出响应数据，所述第二输出响应数据包括第二电压-第二电流数据，和/或第二电压-第二加速度数据；
等效位移参数计算模块，用于根据所述第二输出响应数据，计算等效位移参数；
基于等效位移参数的信号制作模块，用于根据所述等效位移参数制作所述基于等效位移参数的信号。
一种振动马达，采用如上所述的信号制作方法制作的信号进行激励。
一种触屏设备，包括触觉反馈按键以及如上所述的振动马达，所述触觉反馈按键与所述振动马达电连接。
本申请与现有技术相比，有益效果在于：本发明首先采集马达在第一信号的激励下第一输出响应数据，并以此制作第二信号；然后采集马达在第二信号的激励下的第二输出响应数据，并以此计算等效位移参数，再依据等效位移参数制作得到相应的信号。本发明制作的信号，能够最大程度地模拟马达在高速振动下非线性参数变化，提高仿真与实测的相似度。
附图说明
图1是本发明制作基于等效位移参数的信号制作方法的原理图。
图2是本发明制作基于等效位移参数的信号制作方法的流程图。
图3是本发明制作的短信号激励马达的仿真振动波形和实测振动波形对比图。
图4是本发明的一种信号制作装置实施方式的模块结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1为本发明的一种基于等效位移参数的信号制作方法的硬件环境实施例图，信号制作流程图如图2所示，包括如下步骤：
S201、采集马达在第一信号的激励下的第一输出响应数据。
具体地，以实验室工装环境为例，采用小信号激励马达，回采第一输出响应数据，包括第一电压(v1)-第一电流(i1)数据，即v1i1数据，和/或电压(v1)-加速度(a1)数据，即v1a1数据。所谓小信号，是指幅度较小(如0.1Vrms)的电压信号，可以选择白噪声或chirp等具有一定频谱宽度的信号类型。通过PC端发出数字信号，经采集卡进行数模转换和功率放大器放大，加载于马达两端。然后通过硬件连线回采马达两端的电压和电流数据，还可以通过加速度计回采相应的加速度数据。
S202、根据所述第一输出响应数据，制作第二信号。
具体地，首先根据第一输出响应数据计算信号建模参数。
根据采集到的v1i1或v1a1数据计算信号建模参数。信号建模参数包括：马达电阻Re、马达电感Le、马达电磁力系数Bl、马达弹簧劲度系数Kms和马达阻尼Rms。具体可以通过最小二乘法(LS方法)，经由时域信号拟合或者频域信号拟合，计算马达经典二阶模型中的各项参数。马达的经典二阶模型如下式：
其中，u为马达两端电压；i为马达电流；x为马达振子位移；Re为马达电阻；Le为马达电感；Bl为马达电磁力系数；m为马达振子质量；Kms为马达弹簧劲度系数；Rms为马达阻尼。
然后，根据所述信号建模参数制作第二信号。
根据计算得到的信号建模参数，采用现有信号制作方法制作第二信号。现有信号制作方法，包括通常的利用到马达模型参数进行信号生成的方法，例如基于模型参数的信号搜索、信号波形调整、信号递推生成等等。
S203、采集所述马达在第二信号的激励下的第二输出响应数据。
将制作的第二信号加载在马达两端，对马达进行信号激励，回采第二输出响应数据，包括第二电压(v2)-第一电流(i2)数据，即v2i2数据，和/或电压(v2)-加速度(a2)数据，即v2a2数据。
S204、根据所述第二输出响应数据，计算等效位移参数。
根据采集到的v2i2或v2a2数据计算等效位移参数。等效位移参数包括：马达电阻Re、马达电感Le、马达电磁力系数Bl、马达弹簧劲度系数Kms和马达阻尼Rms。具体的计算方法同步骤S202。
S205、根据所述等效位移参数制作所述基于等效位移参数的信号。
根据计算得到的等效位移参数，采用现有信号制作方法制作基于等效位移参数的信号。现有信号制作方法，包括通常的利用到马达模型参数进行信号生成的方法，例如基于模型参数的信号搜索、信号波形调整、信号递推生成等等。
图3为某型号马达，采用本发明的信号制作方法制作的短信号激励马达的仿真振动波形和实测振动波形对比图，可以发现其相似度极高。
图4为本发明的信号制作装置实施例，包括：
第一信号采集模块401，用于采集马达在第一信号的激励下的第一输出响应数据。
第二信号制作模块402，用于根据所述第一输出响应数据制作第二信号。
第二信号采集模块403，用于采集所述马达在第二信号的激励下的第二输出响应数据，所述第二输出响应数据包括第二电压-第二电流数据，和/或第二电压-第二加速度数据。
等效位移参数计算模块404，用于根据所述第二输出响应数据，计算等效位移参数。
基于等效位移参数的信号制作模块405，用于根据所述等效位移参数制作所述基于等效位移参数的信号。
需要说明的是，以上图4示例的信号制作装置的实施方式中，各功能模块的划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将该装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。而且，实际应用中，本实施例中的相应的功能模块可以是由相应的硬件实现，也可以由相应的硬件执行相应的软件完成。本说明书提供的各个实施例都可应用上述描述原则。
本实施例中的未尽细节，详见前述图2所示实施例的描述。
本发明还提供了一种振动马达，采用上述方法制作的信号进行激励。并且基于该振动马达，还提供了一种触屏设备，包括该振动马达以及与该振动马达电连接的触觉反馈按键。在本发明制作的信号的激励下，振动马达和触觉反馈按键能够获得更符合实际硬件环境中的真实振动情况。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种信号制作方法，其特征在于，包括步骤：
采集马达在第一信号的激励下的第一输出响应数据；
根据所述第一输出响应数据制作第二信号；
采集所述马达在第二信号的激励下的第二输出响应数据；
根据所述第二输出响应数据，计算等效位移参数；
根据所述等效位移参数制作得到基于等效位移参数的信号。
2.如权利要求1所述的信号制作方法，其特征在于，所述第一输出响应数据包括第一电压-第一电流数据，和/或第一电压-第一加速度数据。
3.如权利要求1所述的信号制作方法，其特征在于，所述根据所述第一输出响应数据制作第二信号包括步骤：
根据所述第一输出响应数据计算信号建模参数；
根据所述信号建模参数制作第二信号。
4.如权利要求3所述的信号制作方法，其特征在于，所述信号建模参数是通过马达经典二阶模型计算，其中，所述马达经典二阶模型为：
其中，u为马达两端电压；i为马达电流；x为马达振子位移；Re为马达电阻；Le为马达电感；Bl为马达电磁力系数；m为马达振子质量；Kms为马达弹簧劲度系数；Rms为马达阻尼。
5.如权利要求3所述的信号制作方法，其特征在于，所述根据所述信号建模参数制作第二信号，包括步骤：
根据信号建模参数，利用到马达模型参数进行信号生成，制作所述第二信号。
6.如权利要求5所述的信号制作方法，其特征在于，所述利用到马达模型参数进行信号生成的方法，包括：基于模型参数的信号搜索、信号波形调整、信号递推生成。
7.一种信号制作装置，其特征在于，包括：
第一信号采集模块，用于采集马达在第一信号的激励下的第一输出响应数据；
第二信号制作模块，用于根据所述第一输出响应数据制作第二信号；
第二信号采集模块，用于采集所述马达在第二信号的激励下的第二输出响应数据，所述第二输出响应数据包括第二电压-第二电流数据，和/或第二电压-第二加速度数据；
等效位移参数计算模块，用于根据所述第二输出响应数据，计算等效位移参数；
基于等效位移参数的信号制作模块，用于根据所述等效位移参数制作所述基于等效位移参数的信号。
8.一种振动马达，其特征在于，采用权利要求1-6任一所述的信号制作方法制作的信号进行激励。
9.一种触屏设备，其特征在于，包括触觉反馈按键以及如权利要求3所述的振动马达，所述触觉反馈按键与所述振动马达电连接。
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