CN112202374A - 音圈电机微定位平台、运动控制方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种音圈电机微定位平台、运动控制方法、装置和系统，其平台包括：导轨、滑轨、驱动器、控制器、位置检测装置、电机安装装置、CCD对焦装置和镜头；其中，控制器分别与驱动器和位置检测装置电连接；滑轨的下端设有导轨且与导轨滑动连接，上端设有电机安装装置；电机安装装置用于安装音圈电机的动子，驱动器驱动音圈电机运动；在音圈电机运动时，控制器控制位置检测装置检测音圈电机的运动距离，CCD对焦装置对镜头进行对焦，镜头拍摄音圈电机的运动过程。该平台是根据音圈电机控制原理进行设置，能实现自动对焦，可扩展性强且精度高，从而能实现对音圈电机进行精准控制。

Description

音圈电机微定位平台、运动控制方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种音圈电机微定位平台、运动控制方法、装置和系统。

背景技术

音圈电机是应用安培力原理设计而成的一种直线运动的电机，即通电导线在磁场中受到力的作用来驱动音圈电机运动。音圈电机作为一种永磁直流直线电机，在国内外研究起步都很早，其应用场景非常之广，目前主要应用在电子医疗设备，雷达等武器设备，无人机航拍，水下机器人探测等应用领域。

近年来随着电力电子技术，自动控制技术以及智能控制技术的进步，各种具有高性能的驱动控制系统不断涌现，音圈电机的发展进入了一个全新的阶段。针对音圈电机的控制系统研究，对控制对象的特性和数学模型、控制系统实现的常用方法、驱动器相关的技术指标和性能都有着很高的要求。

目前，该系统主要是采用DRV201A驱动器、PWM驱动控制，并且应用位置和电流的双闭环控制系统来实现精密定位，保证系统电流的快速跟随特性；位置环由DSP2808进行控制来实现，位置反馈则是由光栅尺测量来实现，位置环采用PID控制，主要目的是已补偿系统的动态滞后，提高系统的响应速度。其中对音圈电机位置控制策略算法，具体包括常规PID控制，模糊PID控制等。

然而，在对音圈电机的控制过程中可能会出现高频振动等现象，从而导致发生一些不确定的因素或参数，进而会使得目前的音圈电机位置控制策略算法无法准确地来控制音圈电机。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种音圈电机微定位平台、控制系统和控制方法，以克服现有技术在对音圈电机的控制过程中可能会出现高频振动等现象，从而导致发生一些不确定的因素或参数，进而会使得目前的音圈电机位置控制策略算法无法准确地来控制音圈电机的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种音圈电机微定位平台，包括导轨、滑轨、驱动器、控制器、位置检测装置、电机安装装置、CCD对焦装置和镜头；其中，所述控制器分别与所述驱动器和所述位置检测装置电连接；

所述滑轨的下端设有所述导轨且与所述导轨滑动连接，上端设有所述电机安装装置；所述电机安装装置用于安装音圈电机的动子，所述驱动器驱动所述音圈电机运动；

在所述音圈电机运动时，所述控制器控制所述位置检测装置检测所述音圈电机的运动距离，所述CCD对焦装置对所述镜头进行对焦，所述镜头拍摄所述音圈电机的运动过程。

本发明实施例中的音圈电机微定位平台，包括导轨、滑轨、驱动器、控制器、位置检测装置、电机安装装置、CCD对焦装置和镜头；其中滑轨设置在导轨上，滑轨上设有电机安装装置，电机安装装置用来安装音圈电子的动子，导轨可以相对于滑轨滑动，从而带动音圈电机运动；在音圈电机运动的过程中驱动器会驱动音圈电机运动，控制器会控制位置检测装置来检测音圈电机的运动距离，CCD对焦装置会对镜头进行对焦，镜头用来拍摄音圈电机的运动过程。该平台是根据音圈电机控制原理进行设置，能实现自动对焦，可扩展性强且精度高，从而能实现对音圈电机进行精准控制。

可选地，还包括：

CCD安装装置，所述CCD安装装置固定于所述滑轨上端，所述CCD安装装置用于安装所述CCD对焦装置。

可选地，所述CCD安装装置与所述电机安装装置为一体成型结构。

可选地，还包括：

磁条，所述磁条设置于所述CCD安装装置或所述电机安装装置的上端；

在所述音圈电机运动时，所述磁条与所述位置检测装置相对运行产生磁力，所述位置检测装置在所述磁力作用下检测所述音圈电机的运动距离。

可选地，

所述磁条的数量为多个，各所述磁条之间间隔设置，形成磁条带。

可选地，还包括：

磁条精度调节按钮和对焦调节按钮。

一种音圈电机运动控制方法，包括：

获取音圈电机的实际位移信号；

根据所述实际位移信号和预选建立的L1自适应控制模型来计算输入电压的实际值和输入电压的估计值；其中所述预选建立的L1自适应控制模型是基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理采用L1自适应控制算法构建的；

根据所述输入电压的实际值和所述输入电压的估计值计算总控制量；

输出与所述总控制量对应的驱动信号至与所述音圈电机连接的驱动器，调节所述音圈电机的运动。

本发明实施例中的音圈电机运动控制方法，包括获取音圈电机的实际位移信号；根据实际位移信号和预选建立的L1自适应控制模型来计算输入电压的实际值和输入电压的估计值；其中预选建立的L1自适应控制模型是基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理采用L1自适应控制算法构建的；根据输入电压的实际值和输入电压的估计值计算总控制量；输出与总控制量对应的驱动信号至音圈电机的驱动端，调节音圈电机的运动。本发明实施例中的音圈电机运动控制方法采用L1自适应控制方法可以有效的抑制音圈电机控制系统模型中的时变参数和环境中的不确定因素，外部负载扰动等影响，较好的解决了音圈电机由于振动，外部负载扰动所引发的高频干扰问题，提高了音圈电机的稳态和瞬态性能。

可选地，

所述L1自适应控制模型的构建步骤包括：

基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理构建音圈电机控制系统的不确定数学模型；

根据所述不确定数学模型以及进行状态预测器、自适应律和控制率设计，得到所述L1自适应控制模型。

一种音圈电机运动控制装置，包括：

实际位移信号获取模块，用于获取音圈电机的实际位移信号；

实际及估计值计算模块，用于根据所述实际位移信号和预选建立的L1自适应控制模型来计算输入电压的实际值和输入电压的估计值；其中所述预选建立的L1自适应控制模型是基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理采用L1自适应控制算法构建的；

总控制量计算模块，用于根据所述输入电压的实际值和所述输入电压的估计值计算总控制量；

驱动信号输出模块，用于输出与所述总控制量对应的驱动信号至与所述音圈电机连接的驱动器，调节所述音圈电机的运动。

一种音圈电机运动控制系统，包括L1自适应控制器、驱动器、音圈电机和磁栅位置传感器；

所述磁栅位置传感器用于来检测音圈电机的实际位移信号；

所述L1自适应控制器用于执行所述的音圈电机运动控制方法；

所述驱动器用于根据所述总控制量产生对应的驱动信号驱动所述音圈电机运动。

可选地，

所述磁栅位置传感器为AS5311传感器。

本发明实施例中的音圈电机运动控制系统由于采用了本发明实施例中的音圈电机运动控制方法，如此，该控制系统可以有效的抑制音圈电机控制系统模型中的时变参数和环境中的不确定因素，外部负载扰动等影响，较好的解决了音圈电机由于振动，外部负载扰动所引发的高频干扰问题，提高了音圈电机的稳态和瞬态性能。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实施例提供的音圈电机微定位平台结构示意图；

图2为本发明实施例的提供的音圈电机微定位平台结构示意图；

图3为本发明实施例的提供的音圈电机控制系统结构示意图；

图4为本发明实施例的提供的H型双极性电机驱动器结构示意图；

图5为本发明实施例提供的光耦隔离器结构示意图；

图6为本发明实施例提供的AS5311结构示意图；

图7为本发明实施例提供的AS5311串行数据处理器结构图；

图8为本发明实施例提供的音圈电机运动控制方法流程示意图；

图9为本发明实施例提供的控制系统结构图；

图10为本发明实施例提供的L1自适应控制系统结构图；

图11为本发明实施例提供的音圈电机运动控制装置的结构示意图。

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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图2，本发明实施例提供了一种音圈电机微定位平台，包括导轨10、滑轨20、驱动器30、控制器40、位置检测装置50、电机安装装置60、CCD对焦装置70和镜头80；其中，控制器40分别与驱动器30和位置检测装置50电连接；滑轨20的下端设有导轨10且与导轨10滑动连接，上端设有电机安装装置60；电机安装装置60用于安装音圈电机的动子，驱动器30驱动音圈电机运动；在音圈电机运动时，控制器40控制位置检测装置50检测音圈电机的运动距离，CCD对焦装置70对镜头进行对焦，镜头80拍摄音圈电机的运动过程。

具体地，音圈电机是一个直线运动电机，该电机在运动时需要微定位平台进行配合。微定位平台主要用来安装或固定音圈电机，并且检测音圈电机的运动距离。如图1和图2所示，音圈电机微定位平台包括导轨10、滑轨20、驱动器30、控制器40、位置检测装置50、电机安装装置60、CCD对焦装置70和镜头80；滑轨设置在导轨10上，可以在导轨10上滑动，滑轨20上固定有电机安装装置50；电机安装装置50主要用来固定或安装音圈电机200(通常是音圈电机的动子)，驱动器40驱动音圈电机运动，即电机安装装置50随着滑轨20在导轨10上做直线运动从而使得音圈电机运动；在音圈电机运动时，控制器40控制位置检测装置50检测音圈电机的运动距离，CCD对焦装置70对镜头进行对焦，镜头80拍摄音圈电机的运动过程。

在一种可选的实施方式中，音圈电机微定位平台是一种工行程可达11mm的微定位平台。该平台的设计能够实现手动对焦和自动对焦，其精度可达0.488,为动态拍摄和探测提供很好的应用平台。该平台是根据音圈电机控制原理进行设置，能实现自动对焦，可扩展性强且精度高，从而能实现对音圈电机进行精准控制。

在一个实施例中，如图2所示，音圈电机微定位平台还包括：CCD安装装置90，CCD安装装置90固定于滑轨20上端，CCD安装装置90用于安装CCD对焦装置70。

具体地，CCD安装装置90固定在滑轨20上，通常在电机安装装置50和镜头80的中间，主要用来固定或安装CCD对焦装置70。

在一种可选的实施方式中，CCD安装装置90与电机安装装置50为一体成型结构。

具体地，CCD安装装置90与电机安装装置50紧邻设置，为了设计以及工业生产的便利性并且减少成本，通常将CCD安装装置90和电机安装装置50设计成一体成型结构。

请参照图2，在一个实施例中，还包括：磁条100，磁条100设置于CCD安装装置90或电机安装装置50的上端；在音圈电机运动时，磁条100与位置检测装置50相对运行产生磁力，位置检测装置50在磁力作用下检测音圈电机的运动距离。

可选地，位置检测装置50通常是一种磁栅传感器，磁栅传感器需要在磁力的作用下才能检测出音圈电机的运动距离相关信号或信息。在本实施例中，设置磁条100，其中磁条100设置在电机安装装置50或CCD安装装置90的上端，当滑轨20在导轨10上运动时，会带动磁条100也做直线运动，使得磁条100与位置检测装置50(位置检测装置的位置是固定不动的)做相对运动，从而产生磁力。位置检测装置50在磁力作用下检测音圈电机的运动距离。

可选地，磁条100的数量为多个，各磁条100之间间隔设置，形成磁条带。

具体的，由于一个磁条100的长度或尺寸通常比较短，因此可以设置多个磁条100，磁条100与磁条100之间间隔设置形成磁条带。当磁条带运动时可以持续产生磁力。另外，磁条100与位置检测装置50之间的距离应该在200-400mm之间(即不能过大也不能过小)。

在一个实施例中，还包括：磁条精度调节按钮110和对焦调节按钮120。

可选地，音圈电机微定位平台还设置有磁条精度调节按钮和对焦调节按钮。其中，磁条精度调节按钮主要用来调节磁条的精度，例如磁条与位置检测装置之间的距离，磁条的长度等。对焦调节按钮主要用来对CCD对焦装置进行手动调焦。采用该按钮当CCD对焦装置无法完全自动对焦调节时采用手动方式进行。

在一种可选的实施方式中，控制器、驱动器和位置检测装置构成了音圈电机的控制系统。其中，控制系统的结构如图3所示。可选的，控制器为STM32控制板、驱动器采用LMD18200、位置检测装置为AS5311磁栅传感器。另外，该控制系统还包括光耦隔离器、MAX488，光耦隔离器设置在LMD18200和STM32控制板之间，主要用于将输入和输出通道与控制器隔离，表面构成一定的干扰环路，保证了系统工作的稳定性。MAX488主要用于磁栅传感器的协议转换。

具体地，驱动器控制位置检测装置检测音圈电机的运行距离主要结合音圈电机基本原理，应用电流和磁场的奇妙结合，在音圈电机不改变磁场方向时，只要通过控制电流的大小和方向就可以控制音圈电机的运动，该控制将输出电流中得到的信号，因此功率级中的谐振会将噪声引入控制环路，同时实施电流驱动，负载调整率变差，存在很大的负载干扰，这往往使控制系统引起较大的瞬态误差。为了提高音圈电机控制性能，可以应用伺服系统控制，采用LMD18200作为驱动器，设计开关型功率驱动集成电路，以STM32为控制器，在PWM功率驱动器的作用下，可实现高精度的速度伺服控制。可选地，LMD18200驱动器可以选用H型双极性PWM驱动器(如图4所示)，应用开关型驱动方式，低功耗，响应快，开关频率高，采用H型双极性PWM驱动，由于电流始终是连续的，此电流可使电机产生高频颤动，有利于减弱静摩擦力矩的干扰，从而改善伺服系统的低速特性，通过高速光耦隔离器6N137(如图5所示)进行隔离后输入功率驱动器LMD18200，可以有效的将输入和输出通道与控制器隔离，避免构成一定的干扰环路，保证了系统可行稳定工作。

位置检测装置可以采用AS5311磁栅位移传感器进行测量位置距离，其结构框图如图6所示，位置距离的测量精度将直接影响电机的最终定位精度，由于长时间的工作，所有元件及位移传感器均要适宜一定温度的环境，使用光栅编码器对温度较为敏感，不适用于工作时间较长的环境中使用。在本实施例中采用奥地利芯片AS5311作为磁栅传感器，磁栅传感器的结构简单，成本低，功耗小，而且不易受粉尘、温度的影响，通过感应磁感应强度的变化来进行位置信息采集，数据采集使用MAX488构建SSI协议接口作为数据通信协议，然后将数据传输到主控板STM32进行数据处理，实现位置测量与控制，磁栅编码器与单片机间的数据通信协议电路图如图7所示。

基于上述的音圈电机微定位平台，本发明实施例中还提供了一种音圈电机运动控制方法。请参照图8，音圈电机运动控制方法包括：

步骤S102，获取音圈电机的实际位移信号；

步骤S104，根据实际位移信号和预选建立的L1自适应控制模型来计算输入电压的实际值和输入电压的估计值；其中预选建立的L1自适应控制模型是基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理采用L1自适应控制算法构建的；

步骤S106，根据输入电压的实际值和输入电压的估计值计算总控制量；

步骤S108，输出与总控制量对应的驱动信号至与音圈电机连接的驱动器，调节音圈电机的运动。

具体地，音圈电机是一种特殊的直线电机，所以对音圈电机的运动控制一般包括音圈电机的位移控制。对于音圈电机的运动控制而言，主要是采用电压来控制音圈电机的运动。

一般地，音圈电机可由电压信号来驱动，音圈电机的输出力的大小取决于由电压信号所产生的电流大小。因此，具体地，所述驱动信号可具体为电压信号。当然也可以采用电流驱动方式，即所述驱动信号也可具体为电流信号。

在本实施例中，采用电压信号作为驱动信号，并且将音圈电机距离反馈量再反馈输入到电压输入端，即采用反馈方式来调节音圈电机电压输入量。具体过程为：根据实际位移信号和预选建立的L1自适应控制模型来计算输入电压的实际值和输入电压的估计值；然后将输入电压的实际值和输入电压的估计值进行作和运算，从而计算出总控制量，将总控制量转换成对应的驱动信号至音圈电机的驱动器，驱动器根据驱动信号来调节音圈电机的运动。此外，音圈电机通常是由音圈电机的控制系统来控制的，其中音圈电机的控制系统如图9所示，包括L1自适应控制器、VCM驱动器、磁栅位移传感器，磁栅位移传感器将x(t)反馈输入至L1自适应控制器输入端从而与输入电压进行叠加来产生一个控制信号来控制音圈电机。

预选建立的L1自适应控制模型是根据L1自适应控制算法来构建的，其具体的构建过程为：首先，根据音圈电机的电压动态平衡原理和力的动态平衡原理可得方程：

其中，u_a表示音圈电机输入电压，又叫控制电压；Ks表示力常数，kc表示反电动势常数，m表示音圈电机动子质量，La表示电磁绕组的电感，k表示等效刚度，Ra表示直流电阻，Fm表示音圈电机运动所受的惯性力，e_a表示反电动势，Fc表示动摩擦力，x表示音圈电机运动位移或距离，Fe表示电磁力。由式(1)整理可得音圈电机的控制电压u_a与动子移动的位移x间的关系式表示为：

根据动力学描述以及工作状态研究，音圈电机在控制系统中，可能存在不确定性参数问题，包括动力学参数及外部负载扰动和跟踪控制问题。基于上述问题，对音圈电机伺服系统动力学可以描述为：

式中：x表示音圈电机动子相对平衡点的位移；m表示动子部分的总质量；k_c表示电机动子在电磁力推动下产生的动摩擦系数；k表示等效刚度；F_e表示音圈电机在运动中受到磁场和电流的作用产生的电磁力；d表示库仑摩擦力和涡流损耗等产生未知干扰，为未知参数。

如果将速度、加速度、急动度分别记为ν、a、j，则根据式(3)得动力学方程可表示为：

此外，由式(2)和式(3)可以得到：

则有u_a＝K'x+C'v+M'a+L'j-D'，即：

u_a(t)＝L'x(t)”'+M'x(t)”+C'x(t)'+K'x(t)-D' (6)

其中

在设计音圈电机闭环控制系统时，本发明实施例中采用了一种基于L1自适应控制方法，可以有效抑制外部干扰和不确定因素的影响，能够很好的改善音圈电机的稳定性，设计L1自适应控制器可以避免在远离零初态跟踪误差条件下系统出现的瞬态误差，在瞬态响应过程中可以使跟踪误差指数收敛，确保音圈电机在工作状态下具有良好的瞬态和稳态性能。

在L1自适应控制设计过程中：

1.自适应控制系统构成

L1自适应控制系统主要由四部分组成：被控对象，状态预测器，自适应律，控制律，其中控制律包括与状态预测器相匹配的初步控制对象参数输入的控制器和低通滤波器环节；状态预测器用于估计和监视动态模型状态及其变化；自适应律是以状态预测器和被控对象之间的误差为主要输入，保证其在李雅普诺夫意义下稳定而得到的对不确定性参数的估计；控制律中的低通滤波器环节是将被控对象中的高频成分滤掉，降低其对控制的干扰，以实现对其控制的稳定性能。L1自适应控制系统结构如图10所示。

(1)构建音圈电机控制系统不确定数学模型

对于音圈电机的动态模型及它所受的一些外部干扰，将系统的不确定模型构建为：

系统的可测参数和不确定参数分解到A、b和σ中。其中音圈电机的结构所导致的参数分解到A中，输入的参数分解到b中，控制系统中的未知参数分解到θ中，系统所受的干扰性参数为σ。则被控对象模型可表示为：

其中：x(t)∈Rⁿ为系统状态向量(可测量的)，u(t)∈R为控制信号，b、c∈Rⁿ为已知的常数向量，A为已知的n×n矩阵，要求(A,b)是能控的，未知参数θ∈Rⁿ属于一个给定的紧凸集θ∈Ω，σ(t)是一个时变干扰，y(t)∈R为系统输出。以上参数必须要求：

θ(t)∈Θ,σ(t)≤Δ,t≥0

则控制结构如下：

u(t)＝u₁(t)+u₂(t),u₁(t)＝-K^Tx(t) (8)

K为设计增益，可取为零，要求K的选择满足Hurwitz条件：A_m＝A-bK^T。将式(8)代入式(7)中可得被控对象：

根据式(6)可得：

(2)状态预测器设计：

其中，

分别为x、θ、σ的估计值。

(3)自适应律设计

自适应律设计以研究状态预测器与被控对象模型之间的误差为输入，通过投影算法，输出相关的估计参数至状态预测器，使得误差变小并接近于零，保证状态预测器与被控对象的响应特性一致。系统未知参数的自适应律如下：

式中，Γ为自适应增益，P＝P^T＞0时，Lyapunov方程A^TP+PA＝-Q，对任意的Q＝Q^T的唯一对称正定解，Proj(.)为投影算子，保证估计参数收敛有界。

(4)控制律设计

由于被控对象引入状态预测器，L1自适应控制律需要解决其带来的响应特性上的不一致，引入不确定参数来消除其影响，还会使被控输出产生高频振荡，为了解决以上问题，需要在控制律的设计上加入低通滤波环节，保证输入参数r到状态预测器输出是无稳态误差的。

对于输出方程

进行拉普拉斯变换后可得：

当时间趋于无穷时，有

为保证

则有：

设计低通滤波器：

可以消除快速自适应控制带来的高频振，取D(s)＝1/s，则加入滤波器后输入为：

对上式变形可得

为L1自适应控制标准输入形式，其中

综上所述：L1控制律为：u(s)＝u₁(s)+u₂(s)，u₁(s)＝-K^Tx(s)，

其中，L1的控制律即为预选建立的L1自适应控制模型。

根据上述的音圈电机运动控制方法，本发明实施例还提供了一种音圈电机运行控制装置。

请参照图11，一种音圈电机运行控制装置，包括

实际位移信号获取模块112，用于获取音圈电机的实际位移信号；

实际及估计值计算模块114，用于根据实际位移信号和预选建立的L1自适应控制模型来计算输入电压的实际值和输入电压的估计值；其中预选建立的L1自适应控制模型是基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理采用L1自适应控制算法构建的；

总控制量计算模块116，用于根据输入电压的实际值和输入电压的估计值计算总控制量；

驱动信号输出模块118，用于输出与总控制量对应的驱动信号至与音圈电机连接的驱动器，调节音圈电机的运动。

在一个实施例中，还包括：

不确定数学模型构建模块，用于基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理构建音圈电机控制系统的不确定数学模型；

L1自适应控制模型建立模块，用于根据不确定数学模型以及进行状态预测器、自适应律和控制率设计，得到L1自适应控制模型。

关于音圈电机运动控制装置的具体限定可以参见上文中对于音圈电机运动控制方法的限定，在此不再赘述。上述音圈电机运动控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

基于上述的音圈电机运动控制方法和装置，本发明实施例中还提供了一种音圈电机运动控制系统。

请参照图9所示，一种音圈电机运动控制系统，包括L1自适应控制器、驱动器、音圈电机和磁栅位置传感器；磁栅位置传感器用于来检测音圈电机的实际位移信号；L1自适应控制器用于执行任一个音圈电机运动控制方法实施例中的方法；驱动器用于根据总控制量产生对应的驱动信号驱动音圈电机运动。

本发明实施例中的音圈电机运动控制系统由于采用了本发明实施例中的音圈电机运动控制方法，如此，该控制系统可以有效的抑制音圈电机控制系统模型中的时变参数和环境中的不确定因素，外部负载扰动等影响，较好的解决了音圈电机由于振动，外部负载扰动所引发的高频干扰问题，提高了音圈电机的稳态和瞬态性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种音圈电机微定位平台，其特征在于，包括导轨、滑轨、驱动器、控制器、位置检测装置、电机安装装置、CCD对焦装置和镜头；其中，所述控制器分别与所述驱动器和所述位置检测装置电连接；

所述滑轨的下端设有所述导轨且与所述导轨滑动连接，上端设有所述电机安装装置；所述电机安装装置用于安装音圈电机的动子，所述驱动器驱动所述音圈电机运动；

在所述音圈电机运动时，所述控制器控制所述位置检测装置检测所述音圈电机的运动距离，所述CCD对焦装置对所述镜头进行对焦，所述镜头拍摄所述音圈电机的运动过程。

2.根据权利要求1所述的音圈电机微定位平台，其特征在于，还包括：CCD安装装置，所述CCD安装装置固定于所述滑轨上端，所述CCD安装装置用于安装所述CCD对焦装置。

3.根据权利要求2所述的音圈电机微定位平台，其特征在于，所述CCD安装装置与所述电机安装装置为一体成型结构。

4.根据权利要求2或3所述的音圈电机微定位平台，其特征在于，还包括磁条，所述磁条设置于所述CCD安装装置或所述电机安装装置的上端；

在所述音圈电机运动时，所述磁条与所述位置检测装置相对运行产生磁力，所述位置检测装置在所述磁力作用下检测所述音圈电机的运动距离。

5.根据权利要求4所述的音圈电机微定位平台，其特征在于，所述磁条的数量为多个，各所述磁条之间间隔设置，形成磁条带。

6.根据权利要求5所述的音圈电机微定位平台，其特征在于，还包括磁条精度调节按钮和对焦调节按钮。

7.一种音圈电机运动控制方法，其特征在于，包括：

获取音圈电机的实际位移信号；

根据所述实际位移信号和预选建立的L1自适应控制模型来计算输入电压的实际值和输入电压的估计值；其中所述预选建立的L1自适应控制模型是基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理采用L1自适应控制算法构建的；

根据所述输入电压的实际值和所述输入电压的估计值计算总控制量；

输出与所述总控制量对应的驱动信号至与所述音圈电机连接的驱动器，调节所述音圈电机的运动。

8.根据权利要求7所述的音圈电机运动控制方法，其特征在于，所述L1自适应控制模型的构建步骤包括：

基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理构建音圈电机控制系统的不确定数学模型；

根据所述不确定数学模型以及进行状态预测器、自适应律和控制率设计，得到所述L1自适应控制模型。

9.一种音圈电机运动控制装置，其特征在于，包括：

实际位移信号获取模块，用于获取音圈电机的实际位移信号；

实际及估计值计算模块，用于根据所述实际位移信号和预选建立的L1自适应控制模型来计算输入电压的实际值和输入电压的估计值；其中所述预选建立的L1自适应控制模型是基于音圈电机的电压平衡和力平衡原理采用L1自适应控制算法构建的；

总控制量计算模块，用于根据所述输入电压的实际值和所述输入电压的估计值计算总控制量；

驱动信号输出模块，用于输出与所述总控制量对应的驱动信号至与所述音圈电机连接的驱动器，调节所述音圈电机的运动。

10.一种音圈电机运动控制系统，其特征在于，包括L1自适应控制器、驱动器、音圈电机和磁栅位置传感器；

所述磁栅位置传感器用于来检测音圈电机的实际位移信号；

所述L1自适应控制器用于执行权利要求7或8任一项所述的方法；

所述驱动器用于根据所述总控制量产生对应的驱动信号驱动所述音圈电机运动。

Images