CN116054677A - 线性马达驱动控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种线性马达驱动控制方法和装置。根据一实施例，一种线性马达的驱动控制方法可包括：在长振驱动过程中，确定线性马达的参考谐振频率；根据所述线性马达的预设谐振频率和所述参考谐振频率，确定所述线性马达的目标反向电动势；以及根据所述线性马达的当前反向电动势和所述目标反向电动势，调整所述线性马达的驱动电压。本发明能够实现马达振感均匀稳定的振动效果，从而提升了用户体验。

Description

线性马达驱动控制方法及控制装置

技术领域

本申请涉及一种电子设备技术领域，特别涉及一种线性马达驱动控制方法及控制装置。

背景技术

触觉反馈技术一般是通过马达振动来实现的。线性马达主要包括弹簧、带有磁性的质量块和线圈等部件，弹簧将质量块悬浮在马达内部，线圈可卷绕磁性材料并安装在质量块下方。工作时，当电流通过线圈时，线圈会产生磁场；当流过线圈的电流改变时，磁场的方向和强度也会发生改变。质量块会在这种变化的磁场中进行上下移动。通过控制运动的振幅、时长等可以模拟出各种触觉反馈效果而应用于不同的应用场景。

由于影响马达振幅的变量较多，现有技术并不能做到全面控制。例如，现有的线性马达在长振模式中，如果开启谐振频率跟踪进行驱动频率调整，或者马达的其他工况参数变化导致振幅不稳定或不能达到预期的输出效果时，并没有相关技术对马达进行控制以实现平滑的振动。

发明内容

为了解决现有技术中出现的上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种线性马达驱动控制方法、控制装置及控制系统，其可根据不同的振幅控制模式，确定出目标一致性条件下的马达驱动电压，使得马达的振动包络平滑，振感均匀稳定。

根据本申请的一个方面，提供了一种线性马达的驱动控制方法，包括：在长振驱动过程中，确定线性马达的参考谐振频率；根据所述线性马达的预设谐振频率和所述参考谐振频率，确定所述线性马达的目标反向电动势；以及根据所述线性马达的当前反向电动势和所述目标反向电动势，调整所述线性马达的驱动电压。

在一些实施例中，在确定所述参考谐振频率之后，以所述参考谐振频率和预设电压值驱动所述线性马达，并监测所述线性马达的反向电动势。

在一些实施例中，确定所述线性马达的目标反向电动势可包括：确定所述参考谐振频率和所述预设谐振频率的比值r_f；以及根据该比值r_f以及所述线性马达的预设反向电动势确定所述目标反向电动势。

在一些实施例中，调整所述线性马达的驱动电压可包括：确定所述目标反向电动势和所述当前反向电动势的比值r_b；以及至少基于该比值r_b以及当前的驱动电压V_now来确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压V_next，其中所述V_next与所述r_b、V_now正相关。

在一些实施例中，根据该比值以及当前的驱动电压V_now来确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压V_next包括：确定所述线性马达的当前跟踪到的谐振频率f_0tracking；以及至少基于所述r_b、V_now、f_0tracking来确定所述线性马达的驱动电压V_next，其中，所述V_next与f_0tracking负相关。

在一些实施例中，根据该比值以及当前的驱动电压V_now来确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压V_next包括：确定所述线性马达的当前跟踪到的谐振频率f_0tracking；以及至少基于所述r_b、V_now、f_0tracking来确定所述线性马达的驱动电压V_next，其中，所述V_next与f_0tracking的平方值负相关。

在一些实施例中，调整所述线性马达的驱动电压之后，还可包括：判断所述线性马达是否收到停止驱动信号；响应于收到停止驱动信号，对所述马达进行结束驱动；响应于没有收到停止驱动信号，根据监测获取的当前反向电动势和跟踪谐振频率调整所述线性马达的驱动电压和驱动频率。

本申请的另一方面提供了一种线性马达驱动控制装置，包括：跟踪单元，用于在长振驱动过程中，确定线性马达的参考谐振频率；计算单元，用于根据所述线性马达的预设谐振频率和所述参考谐振频率，确定所述线性马达的目标反向电动势；以及调整单元，根据所述线性马达的当前反向电动势和所述目标反向电动势，调整所述线性马达的驱动电压。

在一些实施例中，驱动控制装置还包括：监测单元，用于在长振驱动过程中监测所述线性马达的反向电动势。

本申请的另一方面还提供了一种线性马达驱动控制系统，包括：前述的线性马达驱动控制装置；以及驱动电路，其可根据所述调整的驱动电压对所述线性马达进行驱动。

与现有技术相比，采用本申请实施例的线性马达驱动控制方法及装置，可以基于目标一致性条件对马达的驱动电压进行实时调整，通过配合谐振频率跟踪，使得马达在最佳能效比模式下实现振动包络平滑无毛刺，振感均匀稳定，提升了马达的振动效果，从而显著提升了用户体验。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本申请一实施例提供的线性马达驱动控制方法的流程图；

图2示出根据本申请一实施例提供的确定马达的目标反向电动势的方法的流程示意图；

图3示出根据本申请一实施例提供的确定马达的驱动电压的方法的流程示意图；

图4示出根据本申请一实施例提供的线性马达驱动控制方法的流程图；

图5示出根据本申请一实施例提供的线性马达驱动控制装置的框图；

图6图示了根据本申请一实施例提供的线性马达控制系统的结构框图；

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例。同时，实施本申请实施例的任一示例并不一定需要同时实现以上的所有优点。应理解，本申请不应被限制到这些示例实施例的特定细节。而是，可以在没有这些特定细节或者采用其他替代方式的情况下，实施本申请的实施例，而不会偏离权利要求定义的本申请的思想和原理。

本文实施例提供了一种线性马达的驱动控制方法。参考图1，其示出了本申请一实施例提供的线性马达驱动控制方法的流程图，如图1所示，该方法100可包括如下步骤：

步骤S110，在长振驱动过程中，确定线性马达的参考谐振频率。

在电子设备例如接收来电信息时，马达需要进行长时间振动(例如，振动时间超过20秒)。如前所述，在长振驱动模式下，线性马达容易出现在工况参数变化时振幅不稳定的问题。

在线性马达由于使用环境(温度、湿度等)、元件老化等原因而使得其实际的谐振频率f0(也称本征频率)与设计的预设谐振频率存在偏差时，将会导致马达的振动量发生变化。为了设定振幅参考标准，同时消除或减少这种偏差造成的影响，可先开启线性马达的谐振频率f0跟踪，以确定马达的参考谐振频率。即本文中的“参考谐振频率”为对线性马达进行f0跟踪所获得的谐振频率，其可以为马达的实际谐振频率f0，也可能是接近f0的谐振频率。

在一实施例中，可通过对流经马达线圈的电流信号或马达两端的电压信号进行检测来实现f0跟踪，例如检测上述电流、电压信号的零交叉点的位置来估计线性马达的真实谐振频率，这有助于本发明确定振幅参考标准，同时还便于调整后续驱动信号的驱动频率使其工作频率尽可能地接近线性马达的真实谐振频率，从而实现控制振幅具有稳定一致性。

具体地，例如可在线性马达的长振驱动过程中，以预设谐振频率和预设电压值驱动该马达，并基于多次跟踪的谐振频率来确定线性马达的参考谐振频率。在一种方式下，可根据多次(例如，3-5次)跟踪的谐振频率中最后一次跟踪的结果作为参考谐振频率。替代地，也可对多次跟踪的谐振频率求取平均值、均方根值等作为参考谐振频率。

在确定参考谐振频率的基础上，可以实施后续的步骤。但可以理解的是，在参考谐振频率与马达的真实谐振频率仍存在偏差时，可在长振过程中持续进行f0跟踪，并将下一驱动信号的频率修正为该跟踪的谐振频率，以该跟踪的谐振频率对线性马达进行驱动。

步骤S120，根据所述线性马达的预设谐振频率和所述参考谐振频率，确定所述线性马达的目标反向电动势。

该步骤中，可在线性马达在长振过程中的反向电动势的预设值进行校正得到目标反向电动势，从而可提供以后振动过程中的振幅控制提供参考标准。

在一实施例中，可根据所述线性马达的预设谐振频率和所述参考谐振频率来确定反电动势的预设值的校正系数，从而可根据该校正系数确定马达的目标反向电动势。

图2示出了根据本申请一实施例提供的确定马达的目标反向电动势的方法的流程示意图，如图2所示，确定马达的目标反向电动势的方法可包括如下步骤：

步骤S121中，确定所述参考谐振频率和所述预设谐振频率的比值r_f。

该比值r_f即为预设反向电动势的校正系数，其可表示为：

其中f₀为步骤S110中跟踪确定的参考谐振频率，f₀为线性马达的预设谐振频率。

步骤S122中，根据该比值r_f以及所述线性马达的预设反向电动势确定所述目标反向电动势。

例如，可通过如下计算确定出目标反向电动势：

_target＝k0*r_f*emf_pre，其中，Bemf_target为目标反向电动势，Bemf_pre为预设反向电动势，k0为常数，其可根据实际需要而进行调整。

返回图1，在确定线性马达的目标反向电动势之后，本方法可进行到步骤S130，根据线性马达的当前反向电动势和目标反向电动势，调整所述线性马达的驱动电压。

在一实施例中，可在长振模式启动后，即在谐振频率跟踪同时，启动对马达的反向电动势的持续监测，也可以在确定参考谐振频率之后，以所述参考谐振频率和预设电压驱动马达进行振动，并监测马达振动时产生的反向电动势。马达的反向电动势可采用电动势传感器进行检测，例如磁电式传感器、压电式传感器等，对此，本发明并不做具体限定。

在该步骤中，可根据当前监测到的反向电动势与目标反向电动势的偏离来对线性马达的驱动电压进行调整，从而使得后续马达振动产生的反向电动势等于或接近于目标反向电动势，进而使振动包络平滑，振感均匀稳定。

在一实施例中，可根据所述线性马达的目标反向电动势和当前检测获得的反向电动势来确定驱动电压的调节系数，从而可根据该调节系数确定下一次驱动马达的电压值。

图3示出了根据本申请一实施例提供的确定马达的驱动电压的方法的流程示意图，如图3所示，确定马达的驱动电压的方法可包括如下步骤：

步骤S131中，确定所述目标反向电动势和所述当前反向电动势的比值r_b。

该比值r_b即为驱动电压的调节系数，其可表示为：

其中Bemf_target为步骤S120中确定的目标反向电动势，Bemf_now为当前检测到的反向电动势。

步骤S132中，至少基于该比值r_b以及当前的驱动电压来确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压。

在一实施例中，可通过如下计算确定出下一次驱动电压：

V_next＝k1*r_b*V_now，其中，V_now为线性马达的当前驱动电压，其初始值可为启动马达的预设电压值，V_next为下一次驱动线性马达的驱动电压，k1为常数，其可根据实际需要而进行调整。即，V_next与r_b、V_now正相关，例如在r_b较大时，即当前反向电动势与目标反向电动势偏离较大时，可增加下次驱动马达的电压值，使得马达产生的反向电动势趋向振幅控制参考标准Bemf_target，从而使得长振模式下线性马达的振幅保持稳定。

在另一实施例中，本发明可基于目标一致性条件而对驱动电压进行更为精细地调节，例如，可通过调整驱动电压的调节系数而实现马达振动的速度或加速度的一致性。

具体地，在一种方式下，可基于速度一致性来对驱动电压进行调节，从而对马达的振动进行控制。例如，在长振过程中持续进行f0跟踪并确定当前跟踪到的谐振频率，并采用如下方式确定调节系数：

其中f_0now为线性马达的当前驱动频率，f_0tracking为f0跟踪获得的谐振频率，即r′_b与f_0tracking负相关。

例如可以在长振过程中持续进行f0跟踪，并根据f_0tracking来更新下次驱动信号的频率f_0now，以该跟踪的谐振频率对线性马达进行驱动，同时，可基于所述r′_b、f_0now、f_0tracking等来确定所述线性马达的驱动电压V_next，例如可采用如下方式确定出下一次驱动电压：

V_next＝k2*r′_b*V_now，其中，V_now为线性马达的当前驱动电压，其初始值可为启动马达的预设电压值，V_next为下一次驱动线性马达的驱动电压，k2为预设常数，其可根据实际需要而进行调整。

在另一方式下，可基于加速度一致性来对驱动电压进行调节，从而对马达的振动进行控制。例如，在长振过程中持续进行f0跟踪并确定当前跟踪到的谐振频率，并采用如下方式确定调节系数：

其中f_0now为线性马达的当前驱动频率，f_0tracking为f0跟踪获得的谐振频率，f_0target为步骤S110中跟踪确定的参考谐振频率，即r″_b与f_0tracking的平方值负相关。

在下一次驱动时，可以根据f_0tracking来更新下次的驱动频率f_0now，同时，可基于所述r″_b、f_0now、f_0target、f_0tracking等来确定所述线性马达的驱动电压V_next，例如采用如下方式确定出下一次驱动电压：

V_next＝k3*r″_b*V_now，其中，V_now为线性马达的当前驱动电压，其初始值可为启动马达的预设电压值，V_next为下一次驱动线性马达的驱动电压，k3为预设常数，其可根据实际需要而进行调整。

本实施例中，通过使得马达振动的速度或加速度一致或尽可能一致，从而能使振动包络平滑，确保马达的振动平滑无毛刺，提升了触觉振感的稳定性。

图4示出了根据本申请一实施例提供的线性马达驱动控制方法的流程图，如图4所示，其包括：

步骤S210中，在长振驱动过程中，进行谐振频率f0跟踪，监测反向电动势，并确定线性马达的参考谐振频率。

步骤S220中，根据线性马达的预设谐振频率和参考谐振频率，确定线性马达的目标反向电动势。

步骤S210、S220与前述步骤S110、S120基本相同，例如可根据基于前若干个谐振频率跟踪的结果，以及预设的反向电动势值来确定目标反向电动势，作为振幅控制参考标准。

步骤S230中，根据监测的线性马达的当前反向电动势和跟踪的谐振频率，来调整线性马达的驱动电压和驱动频率。

例如，可基于前面描述的速度模式、加速度模式来调整马达的驱动电压，从而对马达的振幅进行控制，通过配合谐振频率跟踪，可确保马达在最佳能效比模式下振动平滑无毛刺，从而实现了均匀稳定的振感效果。

步骤S240中，判断线性马达是否收到停止驱动信号。

例如，响应于没有收到停止驱动信号，可重复步骤S230，即根据监测获取的当前反向电动势和跟踪谐振频率调整所述线性马达的驱动电压和驱动频率。

响应于收到停止驱动信号，可对马达进行结束驱动操作。例如，可以具有追踪的谐振频率，且相位与监测的反向电动势相反的驱动信号对线性马达进行刹车处理，然后关闭驱动。

图5图示了根据本申请一实施例提供的线性马达驱动控制装置的框图。

如图5所示，根据本申请实施例的线性马达控制装置300可以包括：跟踪单元310，用于在长振驱动过程中，确定线性马达的参考谐振频率；计算单元320，用于根据所述线性马达的预设谐振频率和所述参考谐振频率，确定所述线性马达的目标反向电动势；以及调整单元330，根据所述线性马达的当前反向电动势和所述目标反向电动势，调整所述线性马达的驱动电压。

在一个示例中，控制装置300还可包括监测单元340，用于在长振驱动过程中监测所述线性马达的反向电动势，以确定所述当前反向电动势。

例如，监测单元340可在确定所述参考谐振频率之后，以所述参考谐振频率和预设电压值驱动所述线性马达，并监测所述线性马达的反向电动势。

在一个示例中，计算单元320可配置为通过如下方式确定所述线性马达的目标反向电动势：确定所述参考谐振频率和所述预设谐振频率的比值r_f；以及根据该比值r_f以及所述线性马达的预设反向电动势确定所述目标反向电动势。

在一个示例中，调整单元330可配置为通过如下方式确定所述线性马达的驱动电压：确定所述目标反向电动势和所述当前反向电动势的比值r_b；以及至少基于该比值r_b以及当前的驱动电压V_now来确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压V_next，其中所述V_next与所述r_b、V_now正相关。

在一具体示例中，调整单元330可配置为通过如下方式确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压V_next：确定所述线性马达的当前跟踪到的谐振频率f_0tracking；以及至少基于所述r_b、V_now、f_0tracking来确定所述线性马达的驱动电压V_next，其中，所述V_next与f_0tracking负相关。

在一具体示例中，调整单元330可配置为通过如下方式确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压V_next：确定所述线性马达的当前跟踪到的谐振频率f_0tracking；以及至少基于所述r_b、V_now、f_0tracking来确定所述线性马达的驱动电压V_next，其中，所述V_next与f_0tracking的平方值负相关。

在一个示例中，控制装置300还可包括判断单元，其用于判断所述线性马达是否收到停止驱动信号；并且，控制装置300可配置为响应于收到停止驱动信号，对所述马达进行结束驱动；以及响应于没有收到停止驱动信号，根据监测获取的当前反向电动势和跟踪谐振频率调整所述线性马达的驱动电压和驱动频率。

上述驱动控制装置300中的各个单元和模块的具体功能和操作已经在上面参考图1-4描述的驱动控制方法中详细介绍，因此这里仅简要介绍，并省略不必要的重复描述。

下面参照图6来描述线性马达控制系统，如图6所述，线性马达控制系统400至少可包括驱动控制装置420、以及驱动电路430。

驱动控制装置420与线性马达410耦接，其用于感测跟踪/接收多种传感数据并基于预设数据来生成用于驱动马达进行振动的驱动电压，具体可参见图1-5及相关描述，在此不再赘述。驱动电路430可根据所述调整的驱动电压对所述线性马达进行驱动，驱动电路可采用H桥等电路。虽然未示出，控制系统400还可包括驱动产生电路，其可根据跟踪获得的谐振频率提供驱动信号(例如，正弦信号、方波信号等)提供给驱动电路430，驱动电路最终以谐振频率并以调节的驱动电压对线性马达410进行驱动，从而保证马达在最佳能效比模式下振动平滑无毛刺，提升了提供给用户的触觉振感的稳定性。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种线性马达驱动控制方法，包括：

在长振驱动过程中，确定线性马达的参考谐振频率；

根据所述线性马达的预设谐振频率和所述参考谐振频率，确定所述线性马达的目标反向电动势；以及

根据所述线性马达的当前反向电动势和所述目标反向电动势，调整所述线性马达的驱动电压。

2.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其中，在确定所述参考谐振频率之后，以所述参考谐振频率和预设电压值驱动所述线性马达，并监测所述线性马达的反向电动势。

3.根据权利要求1或2所述的驱动控制方法，其中，确定所述线性马达的目标反向电动势包括：

确定所述参考谐振频率和所述预设谐振频率的比值rf；以及

根据该比值rf以及所述线性马达的预设反向电动势确定所述目标反向电动势。

4.根据权利要求1或2所述的驱动控制方法，其中，调整所述线性马达的驱动电压包括：

确定所述目标反向电动势和所述当前反向电动势的比值r_b；以及

至少基于该比值r_b以及当前的驱动电压V_now来确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压V_next，其中所述V_next与所述r_b、V_now正相关。

5.根据权利要求4所述的驱动控制方法，其中，根据该比值以及当前的驱动电压V_now来确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压V_next包括：

确定所述线性马达的当前跟踪到的谐振频率f_0tracking；以及

至少基于所述r_b、V_now、f_0tracking来确定所述线性马达的驱动电压V_next，其中，所述V_next与f_0tracking负相关。

6.根据权利要求4所述的驱动控制方法，其中，根据该比值以及当前的驱动电压V_now来确定下一次驱动所述线性马达的驱动电压V_next包括：

确定所述线性马达的当前跟踪到的谐振频率f_0tracking；以及

至少基于所述r_b、V_now、f_0tracking来确定所述线性马达的驱动电压V_next，其中，所述V_next与f_0tracking的平方值负相关。

7.根据权利要求1所述的驱动控制方法，调整所述线性马达的驱动电压之后，还包括：

判断所述线性马达是否收到停止驱动信号；

响应于收到停止驱动信号，对所述马达进行结束驱动；

响应于没有收到停止驱动信号，根据监测获取的当前反向电动势和跟踪谐振频率调整所述线性马达的驱动电压和驱动频率。

8.一种线性马达驱动控制装置，包括：

跟踪单元，用于在长振驱动过程中，确定线性马达的参考谐振频率；

计算单元，用于根据所述线性马达的预设谐振频率和所述参考谐振频率，确定所述线性马达的目标反向电动势；以及

调整单元，根据所述线性马达的当前反向电动势和所述目标反向电动势，调整所述线性马达的驱动电压。

9.根据权利要求8所述的驱动控制装置，还包括：

监测单元，用于在长振驱动过程中监测所述线性马达的反向电动势，以确定所述当前反向电动势。

10.一种线性马达驱动控制系统，包括：

权利要求8所述的驱动控制装置；以及

驱动电路，其根据所述调整的驱动电压对所述线性马达进行驱动。

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