CN111965537A - 马达参数测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种马达参数测试方法，其特征在于，该方法包括步骤：提供一作为最优马达且至少包括振子的马达单体，所述马达单体设置于一工装上，对所述马达单体施加激励信号产生振子位移；对所述马达单体分别施加N组不同电压值的第一激励信号以获得N组第一参数样本，并组成第一样本库，所述N为正整数且N＞1；对所述马达单体施加一预设电压值的第三激励信号，采集马达单体的实测工装加速度；根据多个第一参数样本模拟马达单体的仿真工装加速度，并与实测工装加速度相比求误差，选取误差最小的第一样本参数作为马达最优参数。
Description
【技术领域】
本发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种马达最优参数寻找方法。
【背景技术】
随着智能手机、智能穿戴等各类消费电子设备的发展普及，人们对触觉体验的要求也与日俱增。目前，主要的触觉反馈技术是通过线性马达(LRA)提供丰富的振感实现，因此马达的振动性能对触觉体验有着直接且较大的影响。
线性马达作为触觉反馈的核心提供器件，一般说来，可以使用经典二阶模型对其进行较为精准的建模分析，从而实现丰富的触觉效果设计。然而，实际的马达单体具有或多或少的非线性，表现为经典模型中的各项参数并非为一个恒定的常数，而是可能随振子位移进行变化的曲线。因此，如何在非线性参数的客观事实下，寻找一组最优的经典模型建模参数，以便实现精准的马达建模效果，则是一项重要的内容，对实际马达的效果的设计也产生着至关重要的影响。
因此，有必要提供一种准确的马达最优参数寻找方法。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种马达最优参数寻找方法，旨在解决如何提供一种准确的马达最优参数寻找方法。
本发明的技术方案如下：一种马达参数测试方法，该方法包括步骤：
提供一作为最优马达且至少包括振子的马达单体，所述马达单体设置于一工装上，对所述马达单体施加激励信号产生振子位移；
对所述马达单体分别施加N组不同电压值的第一激励信号以获得N组第一参数样本，并组成第一样本库，所述N为正整数且N＞1；
对所述马达单体施加一预设电压值的第三激励信号，采集马达单体的实测工装加速度；
根据所述第一样本库内的第一参数样本分别模拟所述马达单体的仿真工装加速度，计算所述仿真工装加速度与所述实测工装加速度的误差；
选取所述误差最小的第一参数样本作为所述马达单体的最优参数。
更优地，预设所述第三激励信号的电压值的方法包括步骤：
选取所述第一样本库内的一组第一参数样本作为抽样参数；
对所述马达单体分别施加若干不同频率值的第二激励信号产生若干对应不同频率值的第二振子位移，并形成所述第二振子位移关于不同频率值的位移能力曲线；
根据所述位移能力曲线抽取若干组由频率值及与所述频率值相对应的第二振子位移构成的第二参数样本，并组成第二样本库；
根据所述第二样本库内的若干第二参数样本构造单频位移波形，并根据所述抽样参数进行位移均衡以获得若干所述第二参数样本的频率值对应的电压值作为第三参数样本，并组成第三样本库。
更优地，根据所述第三样本库内的每一第三参数样本分别对所述马达单体施加不同电压值的第三激励信号，回采所述马达单体两端的若干实测电压及若干实测工装加速度组成第四样本库；
根据所述第一样本库内的每一第一参数样本分别模拟获得所述马达单体的若干仿真工装加速度，计算获得所述仿真工装加速度与所述第四样本库内的所述实测工装加速度的误差。
更优地，所述误差的计算表达式为：
err＝accf-acm；其中，
EVM表示所述仿真工装加速度与所述实测工装加速度的误差，accf表示仿真工装加速度，acm表示实测工装加速度。
更优地，根据若干第一参数样本对应的所述误差形成关于不同频率值的误差曲线，选取所述误差最小的误差曲线对应的第一参数样本作为所述马达单体的最优参数。
更优地，所述第一参数样本的参数至少包括马达电阻、马达电感、振子质量、电磁力系数、弹簧劲度系数及马达阻尼。
更优地，所述马达单体在第一激励信号作用下产生第一振子位移，通过所述第一振子位移计算所述马达单体的第一样本参数，计算所述第一参数样本的函数表达式为：
u表示所述第一激励信号施加于所述马达单体两端的电压值，i表示所述第一激励信号经过所述马达单体的电流值，x表示所述振子位移，Re表示所述马达电阻，Le表示所述马达电感，Bl表示所述电磁力系数，m表示所述振子质量，Kms表示所述弹簧劲度系数，Rms表示所述马达阻尼。
更优地，对所述马达单体施加一次额定电压值的第四激励信号以获得所述马达单体的实测振动量，抽取所述第一样本库内的若干组第一参数样本分别模拟获得所述马达单体对应额定电压值的仿真振动量，选取仿真振动量最接近实测振动量的一组第一参数样本作为抽样参数。
更优地，所述马达单体存在物理极限位移，所述第二振子位移小于或等于所述物理极限位移。
更优地，根据所述第二样本库内的若干第二参数样本的频率值构造以第二振子位移作为幅值的单频位移波形。
本发明的有益效果在于：通过对挑选出的马达单体施加不同电压值的第一激励信号获取作为多个待筛选参数的第一参数样本，根据多个第一参数样本模拟马达单体的仿真工装加速度，并与实测工装加速度相比求误差，选取误差最小的第一样本参数作为马达最优参数。
【附图说明】
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为本发明的位移能力曲线示意图；
图3为本发明在图2中选取第二参数样本示意图；
图4为本发明的单频位移波形示意图；
图5为与图4对应的第三参数样本的电压波形示意图；
图6为与图5对应的稳态段的电压波形示意图；
图7为本发明实施例中不同第一参数样本对应的误差示意图；
图8为本发明的马达单体测试原理示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供一种马达参数测试方法，参见图1，该方法包括：
步骤S10：提供一作为最优马达的马达单体10；
更优地，所述马达单体10至少包括振子，所述振子用于产生振动，振动会产生振子位移。本实施例中，从工厂出产的一批合格的马达单体10中，经过严格的程序筛选出一作为最优马达的马达单体10。
更优地，本实施例中，所述马达单体10设置于一工装上，对所述马达单体10施加激励信号产生振子位移，通过采集马达单体10的数据计算各项参数。
步骤S20：对所述马达单体10分别施加N组不同电压值的第一激励信号以获得N组第一参数样本，并组成第一样本库，所述N为正整数且N＞1；
具体地，对所述马达单体10分别施加N组第一激励信号，N组第一激励信号的电压值各不相同，马达单体10在第一激励信号作用下产生第一振子位移，通过采集第一振子位移数据，获取N组对应不同电压值的第一参数样本，N组第一参数样本组成第一样本库。本实施例中，令N＝7，采集7组对应不同电压值的第一参数样本。
更优地，所述第一参数样本的参数至少包括马达电阻、马达电感、振子质量、电磁力系数、弹簧劲度系数及马达阻尼。
更优地，所述第一参数样本的函数表达式为：
其中，u表示所述第一激励信号施加于所述马达单体10两端的电压值，i表示所述第一激励信号经过所述马达单体10的电流值，x表示所述第一振子位移，Re表示所述马达电阻，Le表示所述马达电感，Bl表示所述电磁力系数，m表示所述振子质量，Kms表示所述弹簧劲度系数，Rms表示所述马达阻尼。
步骤S30：选取所述第一样本库内的一组第一参数样本作为抽样参数；
更优地，对所述马达单体10施加一次额定电压值的第四激励信号以获得所述马达单体10的实测振动量，从第一样本库的N组第一参数样本中抽取若干组第一参数样本，并通过若干组第一参数样本分别模拟所述马达单体10对应额定电压值的仿真振动量。
更优地，选取仿真振动量最接近实测振动量的一组第一参数样本作为抽样参数。
步骤S40：对所述马达单体10分别施加若干不同频率值的第二激励信号产生若干对应不同频率值的第二振子位移，并形成所述第二振子位移关于不同频率值的位移能力曲线；
具体地，对所述马达单体10分别施加若干第二激励信号，若干所述第二激励信号的频率值不同，从而产生若干第二振子位移，若干第二振子位移对应不同的频率值，且，参见图2，形成若干第二振子位移关于不同频率值的位移能力曲线。由于马达单体10存在物理极限位移，因此位移能力曲线中第二振子位移小于或等于所述物理极限位移。
具体地，实际马达单体10应用场景中，第二激励信号的电压值会限制所述马达单体10的第二振子位移，例如电压值小于9V，同时，马达单体10本身也存在物理极限位移，从而进一步限制着第二激励信号作用下，该马达单体10所能达到的第二振子位移，在形成位移能力曲线时，理论上的第二振子位移和实际存在的物理极限位移通过两者取最小值的方式获得对应位移能力曲线上第二振子位移大小。定义位移能力曲线上的第二振子位移为Y＝min(Y1,Y2)。其中，Y1为9V单频的第二激励信号作用下马达单体10理论上可以达到的第二振子位移，Y2为实际存在的马达物理极限位移，遍历不同频率，则可以得到马达单体10对应不同频率值的第二激励信号的位移能力曲线。
步骤S50：根据所述位移能力曲线抽取若干组由频率值及与所述频率值相对应的第二振子位移构成的第二参数样本，并组成第二样本库；
具体地，参见图3，根据所述位移能力曲线将每组频率值及与该频率值相对应的第二振子位移组成第二参数样本，抽取若干组的第二参数样本组成第二样本库。
步骤S60：根据所述第二样本库内的若干第二参数样本构造单频位移波形，并根据所述抽样参数进行位移均衡以获得若干所述第二参数样本的频率值对应的电压值作为第三参数样本，并组成第三样本库；
更优地，参见图4～图6，其中，附图的横坐标表示“采样点”，可以理解为信号序列的第几个数据。具体地，根据所述第二样本库内的若干第二参数样本的频率值构造以第二振子位移作为幅值的单频位移波形。
更优地，根据所述抽样参数模拟所述第二激励信号作用于马达单体10形成仿真振子位移，对所述仿真振子位移和所述第二振子位移均衡处理获得均衡振子位移。将所述均衡振子位移代入所述第一参数样本的函数表达式获得与所述第二参数样本的频率值对应的电压值作为第三参数样本，其中，通过位移均衡获取该振子位移对应的激励信号的电压值为公知技术，本发明不作具体展开。
更优地，若干第二参数样本对应若干第三参数样本，若干第三参数样本组成第三样本库。
步骤S70：根据所述第三样本库内的每一第三参数样本分别对所述马达单体10施加不同电压值的第三激励信号，回采所述马达单体10两端的若干实测电压及若干实测工装加速度组成第四样本库；
具体地，分别对马达单体10施加不同电压值的第三激励信号，所述不同电压值对应第三样本库内的不同第三参数样本。马达单体10在第三激励信号作用下产生振动，振动传递至工装上，通过加速度计可以采集工装的实测工装加速度，通过电压表可以采集马达单体10两端的实测电压。
具体地，更优地，参见图8，将马达单体10设置于工装20上，马达单体10与电脑端40电性连接，电脑端40内集成有用于将数字信号转化为模拟信号的采集卡，采集卡与马达单体10之间设置有功率放大器，功率放大器同时与马达单体10的两端电性连接，工装20远离所述马达单体10的一端设置防震的海绵体30。将激励信号从电脑端40以数字信号形式输出，通过采集卡将数字信号转化为模拟信号，模拟信号经过功率放大器放大，加载于马达单体10的两端，马达单体10在激励信号的作用下产生振动，振动传递至工装20，使用加速度计可以测得对应的工装加速度数据，将所述加速度计与功率放大器相连接，使得工装加速度数据经功率放大器和采集卡之后输入电脑端40进行观察和处理，从而获取所述马达单体10的实测工装加速度。
步骤S80：根据所述第一样本库内的每一第一参数样本分别模拟获得所述马达单体10的若干仿真工装加速度，计算获得所述仿真工装加速度与所述第四样本库内的所述实测工装加速度的误差；
更优地，所述误差的计算表达式为：
err＝accf-acm；其中，
EVM表示所述仿真工装加速度与所述实测工装加速度的误差，accf表示仿真工装加速度，acm表示实测工装加速度。
步骤S90：选取所述误差最小的第一参数样本作为所述马达单体10的最优参数。
更优地，根据若干第一参数样本对应的所述误差形成关于不同频率值的误差曲线，参见图7，选取所述误差最小的误差曲线对应的第一参数样本作为所述马达单体10的最优参数。
借此，通过对挑选出的马达单体10施加不同电压值的第一激励信号获取作为多个待筛选参数的第一参数样本，根据多个第一参数样本模拟马达单体10的仿真工装加速度，并与实测工装加速度相比求误差，选取误差最小的第一样本参数作为马达最优参数。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种马达参数测试方法，其特征在于，该方法包括步骤：
提供一作为最优马达且至少包括振子的马达单体，所述马达单体设置于一工装上，对所述马达单体施加激励信号产生振子位移；
对所述马达单体分别施加N组不同电压值的第一激励信号以获得N组第一参数样本，并组成第一样本库，所述N为正整数且N＞1；
对所述马达单体施加一预设电压值的第三激励信号，采集马达单体的实测工装加速度；
根据所述第一样本库内的第一参数样本分别模拟所述马达单体的仿真工装加速度，计算所述仿真工装加速度与所述实测工装加速度的误差；
选取所述误差最小的第一参数样本作为所述马达单体的最优参数。
2.根据权利要求1所述的马达参数测试方法，其特征在于，预设所述第三激励信号的电压值的方法包括步骤：
选取所述第一样本库内的一组第一参数样本作为抽样参数；
对所述马达单体分别施加若干不同频率值的第二激励信号产生若干对应不同频率值的第二振子位移，并形成所述第二振子位移关于不同频率值的位移能力曲线；
根据所述位移能力曲线抽取若干组由频率值及与所述频率值相对应的第二振子位移构成的第二参数样本，并组成第二样本库；
根据所述第二样本库内的若干第二参数样本构造单频位移波形，并根据所述抽样参数进行位移均衡以获得若干所述第二参数样本的频率值对应的电压值作为第三参数样本，并组成第三样本库。
3.根据权利要求2所述的马达参数测试方法，其特征在于，
根据所述第三样本库内的每一第三参数样本分别对所述马达单体施加不同电压值的第三激励信号，回采所述马达单体两端的若干实测电压及若干实测工装加速度组成第四样本库；
根据所述第一样本库内的每一第一参数样本分别模拟获得所述马达单体的若干仿真工装加速度，计算获得所述仿真工装加速度与所述第四样本库内的所述实测工装加速度的误差。
4.根据权利要求1所述的马达参数测试方法，其特征在于，所述误差的计算表达式为：
err＝accf-acm；其中，
EVM表示所述仿真工装加速度与所述实测工装加速度的误差，accf表示仿真工装加速度，acm表示实测工装加速度。
5.根据权利要求4所述的马达参数测试方法，其特征在于，根据若干第一参数样本对应的所述误差形成关于不同频率值的误差曲线，选取所述误差最小的误差曲线对应的第一参数样本作为所述马达单体的最优参数。
6.根据权利要求1所述的马达参数测试方法，其特征在于，所述第一参数样本的参数至少包括马达电阻、马达电感、振子质量、电磁力系数、弹簧劲度系数及马达阻尼。
7.根据权利要求6所述的马达参数测试方法，其特征在于，所述马达单体在第一激励信号作用下产生第一振子位移，通过所述第一振子位移计算所述马达单体的第一样本参数，计算所述第一参数样本的函数表达式为：
u表示所述第一激励信号施加于所述马达单体两端的电压值，i表示所述第一激励信号经过所述马达单体的电流值，x表示所述振子位移，Re表示所述马达电阻，Le表示所述马达电感，Bl表示所述电磁力系数，m表示所述振子质量，Kms表示所述弹簧劲度系数，Rms表示所述马达阻尼。
8.根据权利要求2所述的马达参数测试方法，其特征在于，对所述马达单体施加一次额定电压值的第四激励信号以获得所述马达单体的实测振动量，抽取所述第一样本库内的若干组第一参数样本分别模拟获得所述马达单体对应额定电压值的仿真振动量，选取仿真振动量最接近实测振动量的一组第一参数样本作为抽样参数。
9.根据权利要求2所述的马达参数测试方法，其特征在于，所述马达单体存在物理极限位移，所述第二振子位移小于或等于所述物理极限位移。
10.根据权利要求2所述的马达参数测试方法，其特征在于，根据所述第二样本库内的若干第二参数样本的频率值构造以第二振子位移作为幅值的单频位移波形。
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