CN116341169A - 一种马达驱动波形的设计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种马达驱动波形的设计方法及装置，根据一实施例，一种马达驱动波形的设计方法可包括：设定驱动目标参数；确定结构化的波形参数，并根据所述波形参数生成波形数据；利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据；以及对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。本发明能够根据预期的振动效果而自动计算出合适的波形数据，极大地提高了波形设计的效率。
Description
技术领域
本申请涉及一种电子设备技术领域，特别涉及一种马达驱动波形的设计方法及装置。
背景技术
随着智能手机、可穿戴设备等各类电子设备的发展普及，人们对触觉体验的要求也日益丰富。目前，触觉反馈技术一般是通过马达振动来实现的，利用特定的驱动波形激励设备内部的振动马达，马达内部的振子振动被人们感知从而产生触觉效果。
现有技术中，一般是先设计出驱动波形然后通过实际驱动马达，观察马达的振动效果是否达到预期要求。例如，在实际马达/设备工装的响应不满足要求时，需要修改设计并进行再次驱动，直至输出的触觉效果满足要求为止，然而这种方式耗时耗力，操作效率较低，很难找到符合预期振动效果的驱动波形。
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马达驱动波形的设计方法及设计装置，其可根据预期的振动效果而自动计算出合适的波形数据，再进行实际驱动调试，从而提高了波形设计的效率。
根据本申请的一个方面，提供了一种马达驱动波形的设计方法，所述设计方法包括：设定驱动目标参数；确定结构化的波形参数，并根据所述波形参数生成波形数据；利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据；以及对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。
在一些实施例中，所述驱动目标参数包括马达和/或工装的加速度、加速度曲线、加速度曲线包络中的一种或多种。
在一些实施例中，所述结构化的波形参数包括波形类型、波形电压和波形频率。
在一些实施例中，利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据包括：对所述波形数据进行成分解析，将所述波形数据分解为一个或多个分量驱动波形；计算出马达在各个分量驱动波形下的振动数据；将计算得到的各个振动数据进行合成，获得马达在所述波形数据下的仿真振动数据。
在一些实施例中，对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形包括：确定所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的相似度；将相似度大于预设阈值的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。
在一些实施例中，对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形包括：在遍历所述结构化的波形参数后，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据；将所述所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。
在一些实施例中，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据包括：计算所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的差值，并将所述差值与阈值进行比较；响应于所述差值小于所述阈值，将所述阈值更新为所述差值，并保存相应的波形数据，否则，重新选定结构化的波形参数，并进行仿真计算；遍历所述结构化的波形参数，将最后保存的波形数据确定为与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据。
在一些实施例中，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据包括：计算所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的相似度，并将所述相似度与阈值进行比较；响应于所述相似度大于所述阈值，将所述阈值更新为所述相似度，并保存相应的波形数据，否则，重新选定结构化的波形参数，并进行仿真计算；遍历所述结构化的波形参数，将最后保存的波形数据确定为与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据。
本申请的另一方面提供了一种马达驱动波形的设计装置，包括：设定单元，其用于设定驱动目标参数；生成单元，其用于确定结构化的波形参数，并根据所述波形参数生成波形数据；仿真单元，其用于利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据；以及确定单元，其用于对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。
本申请的另一方面还提供了一种电子设备，其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的指令，所述指令在被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上面所述的驱动波形设计方法。
本申请的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时使得所述处理器执行上述驱动波形设计方法中的各步骤。
与现有技术相比，采用本申请实施例的马达驱动波形设计方法及设计装置，可以根据用户期望的振动状态或效果，自动生成结构化的驱动波形数据，使用该驱动波形数据可生成连续的驱动波形数据，可以得到符合预期的振动状态数据和振动效果，显著提高了驱动波形设计的效率。
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马达驱动波形的设计方法的流程图；
图2示出根据本申请一实施例提供的获得仿真振动效果的方法流程图；
图3示出根据本申请一实施例提供的计算出马达在各个分量驱动波形下的振动数据的方法流程示意图；
图4示出根据本申请一实施例提供的计算马达参数的流程示意图；
图5示出根据本申请一实施例提供的驱动波形的设计方法的流程图；
图6示出根据本申请另一实施例提供的驱动波形的设计方法的流程图；
图7示出根据本申请又一实施例提供的驱动波形的设计方法的流程图；
图8示出根据本申请一实施例提供的马达振动效果的仿真装置的结构框图；
图9示出根据本申请一实施例提供的电子设备的结构框图。
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。
图1示出了本申请一实施例提供的马达驱动波形的设计方法的流程图，如图1所示，该方法100可开始于步骤S110，设定驱动目标参数。
目标参数可以是用户期望的振动状态或振动效果，其可以包括马达自身的振动状态，也可以包括马达工装的振动效果，例如，所述驱动目标参数可包括马达和/或工装的加速度、加速度曲线、加速度曲线包络中的一种或多种。
在一实施例中，驱动目标参数可由用户进行设定，例如，用户通过触屏选择或输入相关振动效果数据来进行设定。除了驱动目标参数外，还可指定一些其他参数，例如可指定驱动波形的时长，从而利于后续生成固定时长的结构化驱动波形数据，波形时长为驱动波形的持续时间，其可通过时间长度(单位ms)或波形周期数来进行设定。
在设定驱动目标后，本实施例的设计方法可以进行到步骤120，确定结构化的波形参数，并根据所述波形参数生成波形数据。
马达的驱动信号一般为周期性的驱动波形，为此，在一实施例中，可通过对驱动波形进行结构化来构造出设计的驱动波形。每个结构化的驱动波形可由波形类型、波形电压、波形频率等一组波形参数来确定，根据这些波形参数可以生成相应的波形数据。其中，波形类型可包括正弦波、方波、圆角方波等，波形电压可通过峰值电压或均值进行表征，两者可进行等效换算，波形频率可选择等于或接近马达的谐振频率f0，从而使得马达产生较高的振动水平，例如可为100-200Hz之间。
此外，驱动波形还可具有波形起始相位、波形数据采样率等数据维度，波形起始相位可为0-2π之间的任意值，波形数据采样率可对应于驱动芯片中的采样率。
在一实施例中，可以针对波形类型、波形电压、波形频率、波形起始相位等波形参数进行编码或在设定的数值范围内按指定步长进行遍历以自动确定出多个结构化的波形参数，例如，上位机可根据用户的设定时长以及遍历的波形参数来生成结构化的驱动波形，每个遍历的驱动波形对应于不同的波形参数组合。
之后，可进行步骤130，利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据。
在一实施例中，在获得马达参数的情况下，可将波形数据输入仿真振动模型来获取仿真振动响应来模拟马达的振动，例如可通过驱动波形到振动响应的传递函数来进行仿真计算。
由于遍历波形参数生成的驱动波形各不相同，为了实现对生成的任意波形数据的振动效果进行模拟仿真，本申请的一实施例中，可以先对波形数据进行成分解析以转化为可以适用于线性马达模型的分量驱动波形的组合，即每个分量驱动波形都可利用统一的线性马达模型进行计算处理。然后针对每个分量驱动波形进行仿真计算，最后再进行数据合成来获得仿真振动数据，这将在下面进行具体描述。
在获得仿真振动数据后，本申请的设计方法可行进到步骤S140，对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。
例如，可根据实际情况来设定预定条件以遍历搜索到符合要求的波形数据，比如，可对仿真振动数据与驱动目标参数进行比较来确定仿真振动数据与驱动目标参数的相似度，并将相似度大于预设阈值的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。即在仿真振动数据与驱动目标参数相同或相近似时，可以认为获得了符合要求的振动效果，此时可终止搜索过程而将该仿真振动数据对应的波形数据确定为马达的驱动波形，从而加快波形设计过程。
在一实施例中，可以对设计出的候选波形数据进行遍历，从中选择仿真振动效果与驱动目标参数最接近的波形数据作为马达的驱动波形。例如，在遍历所述结构化的波形参数后，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据，并将将所述波形数据确定为马达的驱动波形。
针对不同的振动目标参数类型，可以设置不同的相似度计算方法。例如，针对马达或工装的振动位移、振动加速度等参数，可以根据仿真振动数据与驱动目标参数的差值来确定两者的相似度，差值越小，相似度则越高。例如，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据可包括：计算所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的差值，并将所述差值与阈值进行比较，响应于所述差值小于所述阈值，则将所述阈值更新为所述差值，并保存相应的波形数据，否则，重新选定结构化的波形参数，并进行仿真计算，在遍历所述结构化的波形参数之后，最后保存的波形数据的仿真数据与驱动目标参数的相似度最高，因此可将最后保存的波形数据确定为与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据。上位机可以根据该对应的波形数据和用户设置的驱动时长生成马达的驱动波形对马达进行实际驱动，可以获得预期想要的目标振动效果。
针对马达或工装的加速度曲线、加速度曲线包络等参数，可以基于仿真的加速度曲线/曲线包络、目标加速度曲线/曲线包络来确定两者的相似度，并确定出相似度最高的仿真数据。例如，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据可包括：计算所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的相似度，并将所述相似度与阈值进行比较，响应于所述相似度大于所述阈值，则将所述阈值更新为所述相似度，并保存相应的波形数据，否则，重新选定结构化的波形参数，并进行仿真计算，在遍历所述结构化的波形参数之后，最后保存的波形数据的仿真数据与驱动目标参数的相似度最高，因此可将最后保存的波形数据确定为与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据。上位机可以根据该对应的波形数据和用户设置的驱动时长生成马达的驱动波形对马达进行实际驱动，可以获得预期想要的目标振动效果。
图2示出根据本申请一实施例提供的获得仿真振动效果的方法流程图。如图2所示，针对生成的结构化驱动波形，可以按照如下步骤来进行模拟仿真：
步骤210中，对所述驱动波形进行成分解析，将所述波形数据分解为一个或多个分量驱动波形。
在一实施例中，可以对生成的结构化波形数据进行傅里叶分解，从而可将所述波形数据分解为一个或多个谐波的线性组合，每个谐波可视为一个分量驱动波形，其电压值和频率可由傅里叶分解得到的相应级数的系数和谐波角频率来确定。作为一种公知的数值分析工具，本实施例不对傅里叶变换过程作具体描述。
步骤220中，计算出马达在各个分量驱动波形下的振动数据。
其中，计算过程可以是指模拟在马达单体两端施加解析获得的各个分量驱动波形中的至少部分驱动波形而获得振动数据，例如，所述振动数据可包括马达振动位移(例如，振子位移)、马达振动移动速度、马达振动加速度中的至少一项。在实际的应用中，马达单体一般固定设置在工装上，对马达单体施加驱动波形产生振动也将带动工装进行反向振动，在一实施例中，振动数据还可包括工装的加速度。
例如，在对驱动波形进行傅里叶分解的情况下，线性马达在各分量驱动波形的驱动下将以类简谐振动方式进行运动，具体地，可在获得马达模型参数的情况下通过如下公式(1)-(3)计算得到马达的振动位移、振动移动速度和振动加速度：
其中，x(ω)为在分量驱动波形下的马达振子位移，u(ω)为在分量驱动波形下的振子移动速度，a(ω)为在分量驱动波形下的马达振子加速度；Vvc为分量驱动波形的峰值电压，其可通过选定的波形电压和分量驱动波形的相应级数的系数来确定，ω为分量驱动波形信号的角频率，其一般为傅里叶分解获得的基频的倍数；Bl为马达电磁力系数，Re为马达电阻，Mms为马达质量，ω0为马达的谐振角频率，Qts为马达系统Q因子，这些参数为马达固有参数，其可通过建模计算而获得，这将在下面进行具体描述。
在一实施例中，可以对傅里叶分解获得的n个分量驱动波形中，选择对其中的部分分量驱动波形进行该步骤的计算，例如只对傅里叶分解获得的前10项以下的分解级数所对应的分量驱动波形进行上述模拟计算，从而可减少模拟仿真的计算量。
步骤230中，将计算得到的各个振动数据进行合成，获得马达在所述驱动波形下的仿真振动数据。
对于线性马达而言，其质量块一般在驱动波形下进行单轴运动，因此可以对计算得到的各个振动数据进行线性叠加而获得最终的马达的仿真振动数据。该振动数据可包括马达振子位移xms、马达振子移动速度ums、马达振子加速度ams。通过模拟观察马达的振动效果，可以判断该振动效果是否与期望效果相符，进而确定生成的驱动波形数据是否符合设计要求。
在一实施例中，在对用户指定的驱动时长的波形进行模拟仿真后，可以相应地得到在时序上连续变化的马达位移曲线、速度曲线、加速度曲线等仿真振动曲线数据。通过在这些曲线上选择特定的样点(例如，峰值点)并将样点进行连接得到包络线，包络线拼接可以形成相应曲线的曲线包络。
在一实施例中，在仿真计算获得马达的振子加速度后，还可计算出马达工装的振动水平。例如，可先计算马达工装在各个分量驱动波形下的工装振动数据,马达工装的振动水平可为在工装预定位置处的加速度，其可通过以下公式计算得到：
其中，atool(ω)为马达工装响应于分量驱动波形在预定位置处的加速度，Mms为马达质量，a(ω)为在分量驱动波形下的马达振动加速度，Mtool为工装等效质量。
在获得各分量驱动下的工装数据后，可将计算得到的各个工装振动数据进行合成，从而获得马达工装在所述驱动波形下的工装仿真振动数据。例如，可以对计算得到的各个工装振动数据进行线性叠加而获得最终的马达工装的仿真振动数据。
替代地，可以在最终模拟获得马达的振子加速度后，通过以下公式计算得到马达工装的振动水平：
其中，atool为马达工装响应于驱动波形在预定位置处的加速度，Mms为马达质量，ams为在驱动波形数据下的马达振动加速度，Mtool为工装等效质量。通过本实施例的计算方式，不需要在工装上另外设置振动传感器即可获得工装的振动水平，并可基于该振动水平评估触觉效果是否符合预期，从而提升了波形设计的效率。
图3示出了本申请一实施例提供的计算马达在各个分量驱动波形下的振动数据的方法流程示意图，如图3所示，获取马达在分量驱动信号下的马达响应数据可包括如下步骤：
步骤310，确定马达的模型参数。
在一实施例中，为了根据前面式(1)-(3)进行计算，所述模型参数至少包括马达质量、马达电阻、和马达谐振角频率等，还可包括马达电磁力系数Bl和/或系统Q因子。
在一实施例中，可基于马达对于预设驱动信号的响应数据来确定出马达的部分模型参数，例如基于振动加速度的最大测量值所对应的频率点确定出马达的谐振频率和角频率，同时可基于对电压、电流的马达计算模型确定出马达电阻、电感等参数。
在一实施例中，可基于马达在具有多个频率点的驱动信号下的电压、电流响应数据获得马达的频率阻抗曲线，再基于马达建模公式直接计算获得马达参数，这将在后面进行具体描述。
步骤320，基于马达振动模型，计算出马达在各个分量驱动波形下的振动数据，所述马达振动模型与所述马达的模型参数相关联。
在获知马达模型参数的情况下，可以通过前面描述的马达振动模型(公式1-3)计算获得马达针对任意驱动波形解析后的分量驱动波形的响应数据，此处不再赘述。
图4示出根据本申请一实施例提供的计算马达模型参数的流程示意图。如图4所示，计算马达模型参数可通过如下步骤实现：
步骤410，采用预生成的驱动信号驱动马达进行振动，所述驱动信号与两个以上的频率相关联。
不同于前述模拟仿真，在确定马达模型参数的流程中需要对马达进行实际驱动。例如，可在上位机端生成数字信号，该数字信号经过数模转换和功率放大后形成驱动的模拟信号而加载到线性马达的两端，施加的电压可预先设定。在驱动信号下马达将带动工装一起振动。
在一实施例中，驱动信号与两个以上的频率相关联，即对马达进行驱动的驱动波形具有多个频率点，例如，可具有10个以上或更多的频率点，从而可为后续获取马达模型参数提供基础。驱动信号的频率范围可为20-6000Hz之间，驱动信号的波形可采用正弦波、方波、圆角方波等，例如响应于建模使能信号，可选择波形类型并生成具有多个预定频率点的波形或波形组，对马达进行单次驱动或多次驱动。具体地，上位机可将波形数据传送至微控制器等数据交换设备，该数据交换设备可缓存部分或完整的波形数据，再发送至数模转换设备进行数模转化并进行信号放大处理，然后将放大后的驱动波形提供到线性马达，以驱动马达进行振动。
具体地，在一实施例中，可在预定频率范围内选取两个以上的频率点，并为每个频率生成固定周期的驱动波形。例如，预定频率范围可为20-6000Hz，在该范围内选取n个频率点，n可为10以上的整数，并生成具有相应频率的驱动波形，即生成n个驱动波形，每个驱动波形可持续若干周期，例如3-5个周期。可将该n个驱动波形分别发送至连接到马达的驱动电路，驱动电路对马达进行n次驱动。
在另一实施例中，可在预定频率范围内选择起始频率和结束频率，以预设频率步长生成具有两个以上的频率的连续驱动波形。例如，预定频率范围可为20-6000Hz，即可选择20Hz为起始频率，以6000Hz为结束频率，并设置预设频率步长，该步长例如可为1-20Hz，从而可在该预设频率范围中确定一组频率值。然后，为该组频率值中的每个频率点生成若干周期的波形，并将所有频率点的波形在时序上首尾连接，以生成具有多个频率点的连续驱动波形。可见，本实施例中制作驱动波形只生成一个驱动波形。可将该驱动波形发送至马达驱动电路，驱动电路对马达进行单次驱动。
步骤420，获取马达在所述驱动信号下的响应数据。
例如，可通过设置于马达两端或工装上的传感器采集马达在振动过程中产生的电信号、振动水平等响应数据，并针对各频率点的驱动信号都采集相应的响应数据，在驱动信号存在两个以上频率点的情况下，所采集的响应数据也将与所述两个以上的频率相关联。
在一实施例中，响应数据包括电压数据和电流数据，例如，可在马达两端设置电压、电流传感器从而可实时监测跨马达的电压、以及流经马达线圈的电流。
在一实施例中，响应数据还可包括马达的加速度等振动数据，线性马达的振动会带动工装进行反向振动，因此可通过在马达位置附近紧贴工装的三轴加速度计等传感器测量获得马达的振动加速度。
虽然以上针对步骤310和320进行了分开描述，但可以理解的是，驱动马达进行振动和采集振动的响应数据可同步进行，即可以在马达振动的过程中同时采集对应频率点的驱动波形的响应数据。对于采集到的电压、电流、加速度等数据，可将其传输至上位机进行平滑处理等来获取响应数据，以进行后续的马达模型参数的计算。
步骤430，根据所述响应数据计算出马达在各个频率点上的阻抗值。
在一实施例中，在利用n个驱动波形依次驱动马达振动时，可针对第k(1-n)个波形数据，上位机可基于马达在该驱动波形下振动而采集的电压和电流数据计算出第k个频率点上的阻抗值Z，例如
其中/>
分别为电压和电流数据。并且，在获取到所有n个频率点中的各个频率点上对应的阻抗值，将计算的阻抗值和对应的频率值相关联，可以获得马达在设定频率范围内的频率阻抗曲线。
在另一实施例中，在利用单个连续驱动波形驱动马达振动时，上位机可基于马达在该驱动波形下振动而采集的电压和电流数据计算出各个频率点上的阻抗值Z，例如
其中/>
分别为电压和电流数据。并且，在驱动马达进行振动的驱动波形播放完毕后，可以计算获得阻抗值在时域上的连续曲线，再通过DFT等运算而获得马达在设定频率范围内的频率阻抗曲线。
步骤440，基于获得的频率阻抗曲线，利用马达阻抗模型计算出马达的模型参数。
在一实施例中，可利用获得的频率阻抗曲线进行数值拟合来计算马达模型参数，建模参数包括：马达电阻Re、角频率ω、马达电感Le、马达电磁力系数Bl、阻尼系数Rms、马达质量Mms、马达力瞬Cms，马达阻抗模型可具有如下表达：
其中，上式中Zvc为阻抗，角频率ω＝2πf，f为驱动波形的频率。
上述模型中的马达质量Mms可以为马达的整体质量，其可以通过称重而获得，从而可减少拟合计算量。替代地，马达质量Mms也可以为马达振子质量，其可通过上述模型拟合计算获得。
在利用上述模型进行数值拟合时，可增加约束条件，在上式中的
等于0时，其中的ω将为马达谐振角频率ω0＝2πf0(f0为马达谐振频率)，即在拟合计算出Mms、Cms的基础上可以得到马达的谐振角频率ω0：
另外，还可基于以下公式计算出马达的Q因子和弹性劲度系数K：
其中，Qes、Qms分别表示马达的电路品质因子和机械品质因子，基于Qes、Qms可以通过下式计算得到马达系统Q因子Qts：
可以看出，本实施例基于测量的频率阻抗曲线能够直接计算获得包括马达电磁力系数Bl、谐振角频率ω0、马达质量Mms、马达电阻Re、马达电感Le、系统Q因子Qts等在内的马达参数，根据获得的马达参数便可以基于前面描述的公式(1)-(3)来直接模拟计算得到马达在任意设计的驱动波形信号下的振子位移、速度和加速度，进而基于公式(4)-(5)可得到马达工装针对该任意驱动波形的加速度评估值，这加快了对振动效果的模拟仿真效率，进而提高了波形设计的效率。
下面结合具体示例及附图对本发明的马达驱动波形设计方法作进一步说明。
图5示出根据本申请一实施例提供的驱动波形的设计方法的流程图。如图5所示，设计方法可包括：
步骤S510中，用户指定马达或工装的振动目标加速度。
马达的振动强度与其振子加速度直接相关，因此，可选择马达的振动目标加速度作为振动效果的驱动目标参数；替代地，实际使用中用户所感知的是马达带动工装的振动，因此也可选择工装的振动目标加速度作为驱动目标参数。此外，用户还可指定波形的驱动时长。
步骤S511中，遍历待计算的波形参数。该波形参数可包括波形类型、波形电压和波形频率，以及波形起始相位、波形数据采样率等确定波形数据的一组参数。
步骤S512中，临时生成完整的结构化驱动波形。例如，上位机可根据当前的一组波形参数来生成驱动波形数据，并且，基于波形数据采样率可以得到各采样点的波形电压等用于仿真计算的数据。
步骤S513中，线性马达振动进行仿真计算。例如，其可采用参考图2所述描述的方法进行，此处不再进行重复描述。也可以采用其它仿真计算方法进行，只要其能模拟计算获得马达振动加速度即可。
步骤S514中，获得马达或工装加速度仿真结果数据。例如，可基于前面描述的公式(3)、(5)来计算获得马达或工装的振动加速度，作为仿真计算的结果数据。
步骤S515中，计算仿真加速度与目标加速度的差值。例如，该计算仿真加速度可为模拟仿真结果数据的最大值，即模拟出触觉效果被用户感知的最大强度。该仿真加速度与目标加速度的差值越小，表示越接近期望的振动效果。
步骤S516中，判断差值是否小于阈值。该阈值可预先设置，例如，初始阈值可设置为与目标加速度成比例关系，具体地，该阈值可设置为目标加速度的0.1-0.3倍。
步骤S517中，响应于差值小于阈值，可将阈值更新为当前差值，并保存对应的结构化驱动波形。例如，通过寄存器或存储器存储更新的阈值和驱动波形，该驱动波形为当前计算获得的最符合期望的马达驱动波形。之后可跳转到步骤S518。
步骤S518中，无论差值与阈值的关系，判断遍历是否结束，如果遍历尚未结束，则返回步骤S511中选择下一组波形参数并进行仿真计算等操作。
步骤S519中，如果遍历结束，则输出最终存储的结构化驱动波形数据，该驱动波形数据可作为线性马达的驱动波形，例如，在遍历搜索得到上述驱动波形数据后，可以将相关驱动波形利用上位机的信息展示工具进行显示。使用该结构化驱动波形数据(一组波形参数)来生成连续的驱动波形对马达进行实际驱动，可以得到想要的目标加速度。
图6示出根据本申请另一实施例提供的驱动波形的设计方法的流程图。如图6所示，设计方法可包括：
步骤S610中，指定马达或工装的目标加速度曲线数据。
不同于前一实施例，本实施例中的驱动目标参数为加速度的曲线数据，例如，可以对指定的加速度曲线进行离散化处理而获得一组加速度值来作为驱动目标参数。
步骤S611中，遍历待计算的波形参数。该波形参数可包括波形类型、波形电压、波形频率和驱动时长，以及波形起始相位、波形数据采样率等确定波形数据的一组参数。
步骤S612中，临时生成完整的结构化驱动波形。
步骤S613中，线性马达振动进行仿真计算。
步骤S614中，获得马达或工装加速度仿真结果数据。
步骤S612、S613、S614与前一实施例中的步骤S512、S513、S514基本相同，此处不再赘述。
步骤S615中，计算仿真加速度曲线与目标加速度曲线的相似度。例如，在仿真获得加速度曲线后，可基于欧式距离计算法、动态时间规整算法等机器算法来获得其与目标加速度曲线的相似度。
步骤S616中，判断相似度是否大于阈值。该阈值可预先设置，例如，该阈值可设置为0.7-0.9范围内的数值。
步骤S617中，响应于相似度大于阈值，此时可终止遍历过程，将对应的结构化驱动波形选定为马达的驱动波形；替代地，如图6所示，可将阈值更新为当前相似度，并保存对应的结构化驱动波形。例如，通过寄存器或存储器存储更新的阈值和驱动波形，该驱动波形为当前计算获得的最符合期望的马达驱动波形。之后可跳转到步骤S618。
步骤S618中，判断遍历是否结束，如果遍历尚未结束，则返回步骤S611中选择下一组波形参数并进行仿真计算等操作。
步骤S619中，如果遍历结束，则输出最终存储的结构化驱动波形数据，该驱动波形数据可作为线性马达的驱动波形，例如，在搜索得到上述驱动波形数据后，可以将相关驱动波形利用上位机的信息展示工具进行显示。使用该结构化驱动波形数据来生成连续的驱动波形对马达进行实际驱动，可以得到与目标振感逼近的振动效果。
图7示出根据本申请又一实施例提供的驱动波形的设计方法的流程图。如图7所示，设计方法可包括：
步骤S710中，确定马达或工装的目标加速度曲线包络数据。
不同于前一实施例，本实施例中的驱动目标参数为目标加速度的曲线包络数据，例如，其可通过对加速度曲线的节点数据连接形成若干包络线，再将包络线拼接形成相应曲线的曲线包络。将加速度曲线包络数据作为驱动目标参数，可以减小后续的计算量，提高驱动波形的设计效率。
步骤S711中，遍历待计算的波形参数。
步骤S712中，临时生成完整的结构化驱动波形。
步骤S713中，线性马达振动进行仿真计算。
步骤S714中，获得马达或工装加速度仿真结果数据。
步骤S715中，计算仿真加速度曲线包络与目标加速度曲线包络的相似度。
步骤S716中，判断相似度是否大于阈值。可以理解，该实施例中的阈值设定与结合图5-6所描述的实施例中的阈值可以不同。
步骤S717中，响应于相似度大于阈值，可将阈值更新为当前相似度，并保存对应的结构化驱动波形。之后可跳转到步骤S718。
步骤S718中，判断遍历是否结束，如果遍历尚未结束，则返回步骤S711中选择下一组波形参数并进行仿真计算等操作。
步骤S719中，如果遍历结束，则输出最终存储的结构化驱动波形数据。
上述步骤S711-S719与前一实施例中的步骤S611-S619基本相同，此处不再赘述。该驱动波形数据可作为线性马达的驱动波形，例如，在搜索得到上述驱动波形数据后，可以将相关驱动波形利用上位机的信息展示工具进行显示。使用该结构化驱动波形数据来生成连续的驱动波形对马达进行实际驱动，可以得到与目标加速度曲线逼近的振动曲线。
本申请的实施例可以根据用户期望的振动状态或效果，自动生成结构化的驱动波形数据，使用该驱动波形数据可生成连续的驱动波形数据，可以得到符合预期的振动状态数据和振动效果，显著提高了驱动波形设计的效率。
本发明实施例还提供了一种马达驱动波形的设计装置。如图8所示，根据本申请实施例的马达驱动波形的设计装置800可以包括：设定单元810，其用于设定驱动目标参数；生成单元820，其用于确定结构化的波形参数，并根据所述波形参数生成波形数据；仿真单元830，其用于利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据；以及确定单元840，其用于对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。上述单元或模块可集成于上位机中，例如具有数据处理能力的处理器，上位机还可包括数模转换等其它功能模块。
在一实施例中，设计装置800还可包括显示单元850，其用于将所述驱动波形数据进行展示。
在一实施例中，所述驱动目标参数包括马达和/或工装的加速度、加速度曲线、加速度曲线包络中的一种或多种。
在一实施例中，所述结构化的波形参数包括波形类型、波形电压和波形频率。
在一实施例中，所述仿真单元830配置为以如下方式利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据：对所述波形数据进行成分解析，将所述波形数据分解为一个或多个分量驱动波形；计算出马达在各个分量驱动波形下的振动数据；将计算得到的各个振动数据进行合成，获得马达在所述波形数据下的仿真振动数据。
在一实施例中，所述确定单元840配置为以如下方式确定马达的驱动波形：确定所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的相似度；将相似度大于预设阈值的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。
在一实施例中，所述确定单元840配置为以如下方式确定马达的驱动波形包括：在遍历所述结构化的波形参数后，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据；将所述波形数据确定为马达的驱动波形。
在一实施例中，所述确定单元840配置为以如下方式确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据：计算所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的差值，并将所述差值与阈值进行比较；响应于所述差值小于所述阈值，将所述阈值更新为所述差值，并保存相应的波形数据，否则，重新选定结构化的波形参数，并进行仿真计算；遍历所述结构化的波形参数，将最后保存的波形数据确定为与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据。
在一实施例中，所述确定单元840配置为以如下方式确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据：计算所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的相似度，并将所述相似度与阈值进行比较；响应于所述相似度大于所述阈值，将所述阈值更新为所述相似度，并保存相应的波形数据，否则，重新选定结构化的波形参数，并进行仿真计算；遍历所述结构化的波形参数，将最后保存的波形数据确定为与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据。
上述仿真装置800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1-7描述的设计方法中详细介绍，因此这里仅简要介绍，并省略不必要的重复描述。
本文还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有马达驱动波形的设计程序，所述马达驱动波形的设计程序被处理器运行时执行如上所述的马达驱动波形的设计方法的步骤，具体实现可参考图1-7描述的波形设计方法，在此不再赘述。
本文的实施例还可以是电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的指令，其中，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行如上所述的马达驱动波形的设计方法的步骤，具体实现可参考图1-7描述的波形设计方法，在此不再赘述。
图9图示了根据本申请一实施例的电子设备的框图。如图9所示，电子设备900包括处理器910和存储器920。
处理器910可以是中央处理单元(CPU)、微处理器或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理芯片，并且可以控制电子设备900中的其他组件以执行期望的功能。
存储器920可以是电子设备的内部存储单元，例如非易失性和/或易失性存储器等。存储器920上可存储有马达模型参数等各类数据，并且可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器910可以运行所述程序指令，以实现上文所述的波形设计的各步骤以及/或者其他期望的功能。
在一个示例中，电子设备900还可以包括：输入装置930和输出装置940，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。例如，该输入装置930可以是摄像头、天线或麦克风设备。此外，该输入装置930还可以包括例如键盘、鼠标等等。该输出装置940可以向外部输出各种信息。该输出设备940可以包括例如显示器、扬声器、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图9中仅示出了该电子设备900中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备900还可以包括任何其他适当的组件。
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。
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 (11)
1.一种马达驱动波形的设计方法，包括：
设定驱动目标参数；
确定结构化的波形参数，并根据所述波形参数生成波形数据；
利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据；以及
对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其中，所述驱动目标参数包括马达和/或工装的加速度、加速度曲线、加速度曲线包络中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其中，所述结构化的波形参数包括波形类型、波形电压和波形频率。
4.根据权利要求1所述的设计方法，其中，利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据包括：
对所述波形数据进行成分解析，将所述波形数据分解为一个或多个分量驱动波形；
计算出马达在各个分量驱动波形下的振动数据；
将计算得到的各个振动数据进行合成，获得马达在所述波形数据下的仿真振动数据。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其中，对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形包括：
确定所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的相似度；
将相似度大于预设阈值的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。
6.根据权利要求1所述的设计方法，其中，对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形包括：
在遍历所述结构化的波形参数后，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据；
将所述波形数据确定为马达的驱动波形。
7.根据权利要求6所述的设计方法，其中，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据包括：
计算所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的差值，并将所述差值与阈值进行比较；
响应于所述差值小于所述阈值，将所述阈值更新为所述差值，并保存相应的波形数据，否则，重新选定结构化的波形参数，并进行仿真计算；
遍历所述结构化的波形参数，将最后保存的波形数据确定为与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据。
8.根据权利要求6所述的设计方法，其中，确定与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据包括：
计算所述仿真振动数据与所述驱动目标参数的相似度，并将所述相似度与阈值进行比较；
响应于所述相似度大于所述阈值，将所述阈值更新为所述相似度，并保存相应的波形数据，否则，重新选定结构化的波形参数，并进行仿真计算；
遍历所述结构化的波形参数，将最后保存的波形数据确定为与所述驱动目标参数相似度最高的仿真振动数据所对应的波形数据。
9.一种马达驱动波形的设计装置，包括：
设定单元，其用于设定驱动目标参数；
生成单元，其用于确定结构化的波形参数，并根据所述波形参数生成波形数据；
仿真单元，其用于利用所述波形数据进行仿真计算，获得仿真振动数据；以及
确定单元，其用于对所述仿真振动数据与所述驱动目标参数进行比较，将满足预定条件的仿真振动数据所对应的波形数据确定为马达的驱动波形。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的指令，所述指令在被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至8中任一项所述的设计方法。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至8中任一项所述的设计方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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