振动电机的谐振频率检测方法、装置、终端设备及存储介质与流程

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种振动电机的谐振频率检测方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术：

振动电机广泛应用于终端设备的各种振动场合，随着终端设备中的应用对振动效果的需求，往往需要振动电机能够准确的还原目标波形，而由于振动电机通常谐振频率不一致会导致在相同的控制信号的作用下，输出的振动反馈不一致，因此需要对振动电机的谐振频率进行检测。振动电机的谐振频率的检测方式直接向振动电机施加特定的激励信号，通过检测振动电机的输出信号的峰值频率直接确定谐振频率，该谐振频率的检测方式不够准确。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种振动电机的谐振频率检测方法、装置、终端设备及存储介质，旨在提高谐振频率检测的准确性的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种振动电机的谐振频率检测方法，所述振动电机的谐振频率检测方法包括：

获取振动电机的电压驱动信号以及所述振动电机的振动反馈信号的相位差，所述振动反馈信号包括位移反馈信号或速度反馈信号；

在所述相位差大于预设阈值时，根据所述相位差更新所述电压驱动信号的角频率；

根据更新后的角频率更新所述电压驱动信号，并返回执行所述获取振动电机的电压驱动信号以及所述振动电机的振动反馈信号的相位差的步骤；

在所述相位差小于或等于预设阈值时，根据所述电压驱动信号当前的角频率确定所述振动电机的谐振频率。

可选的，所述获取振动电机的电压驱动信号以及所述振动电机的振动反馈信号的相位差的步骤之前，还包括：

获取所述振动电机的位移反馈信号；

对所述位移反馈信号求导得到所述速度反馈信号，所述振动反馈信号为速度反馈信号。

可选的，所述根据所述相位差更新所述电压驱动信号的角频率的步骤包括：

获取所述电压驱动信号与所述振动反馈信号的角频率差；

根据所述角频率差以及所述电压驱动信号当前的角频率更新所述电压驱动信号的角频率。

可选的，所述获取所述电压驱动信号与所述振动反馈信号的角频率差的步骤包括：

获取所述振动电机的系统特性参数；

根据所述系统特性参数以及所述相位差获取所述角频率差。

可选的，所述系统特性参数包括振子质量、磁场强度相关参数、直流电阻值以及阻尼系数，所述角频率差通过以下公式得到：

其中，δt为相位差，所述bl为磁场强度参数，m为振子质量，r为直流电阻值，r为阻尼系数，ω为电压驱动信号的角频率，ω0为振动反馈信号的角频率，δω为角频率差。

可选的，所述根据所述相位差获取所述电压驱动信号与所述振动反馈信号的角频率差的步骤包括：

获取预设的校准系数；

根据所述校准系数以及所述相位差获取所述角频率差。

可选的，所述获取振动电机的电压驱动信号以及所述振动电机的振动反馈信号的相位差的步骤包括：

获取所述振动电机的电压驱动信号的过零点时刻以及所述振动反馈信号的过零点时刻的第一差值，根据所述第一差值确定所述相位差，所述过零点时刻包括正向过零点时刻或者负向过零点时刻，所述振动反馈信号为速度反馈信号；

或者，获取所述振动电机的峰值时刻以及所述振动反馈信号的峰值时刻的第二差值，根据所述第二差值确定所述相位差，所述峰值时刻包括正向峰值时刻或者负向峰值时刻，所述振动反馈信号为速度反馈信号。

可选的，所述所述获取振动电机的电压驱动信号以及所述振动电机的振动反馈信号的相位差的步骤包括：

获取所述振动电机的电压驱动信号的过零点时刻以及所述振动反馈信号的峰值时刻的第三差值，并根据所述第三差值确定所述相位差，所述过零点时刻包括正向过零点时刻且所述峰值时刻包括负向峰值时刻，或者，所述过零点时刻包括负向过零点时刻且所述峰值时刻包括正向峰值时刻，所述振动反馈信号为位移反馈信号；

或者，获取所述振动电机的电压驱动信号的峰值时刻以及所述振动反馈信号的过零点时刻的第四差值，并根据所述第四差值确定所述相位差，所述过零点时刻包括正向过零点时刻且所述峰值时刻包括正向峰值时刻，或者，所述过零点时刻包括负向过零点时刻且所述峰值时刻包括负向峰值时刻，所述振动反馈信号为位移反馈信号。

可选的，所述根据更新后的角频率更新所述电压驱动信号的步骤包括：

根据预设的幅值以及所述角频率生成电压驱动信号；

采用生成的电压驱动信号更新当前的所述电压驱动信号。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种振动电机的谐振频率检测装置，其特征在于，所述振动电机的谐振频率检测装置包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储振动电机的谐振频率检测程序，所述存储器中的振动电机的谐振频率检测程序被所述处理器执行时实现如以上中任一项所述的振动电机的谐振频率检测方法。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种终端设备，所述终端设备包括：

振动电机；

如以上所述的振动电机的控制装置，所述振动电机的控制装置用于控制所述振动电机振动。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有振动电机的谐振频率检测程序，所述振动电机的谐振频率检测程序被处理器执行时实现如以上任一项所述的振动电机的谐振频率检测方法的步骤。

本发明提出的振动电机的谐振频率检测方法、装置、终端设备及存储介质，该方案在振动反馈信号与电压驱动信号之间的相位差大于预设阈值时，说明振动反馈信号与电压驱动信号的角频率偏差比较大，则直接根据相位差调整电压驱动信号直至振动反馈信号与电压驱动信号之间的相位差小于预设阈值，此时振动反馈信号与电压驱动信号之间的角频率基本一致，则可直接通过电压驱动信号的角频率确定振动电机的谐振频率，不用通过大量的算法转换，准确性高；同时，不用通过复杂的算法转换以及计算，检测效率高。

附图说明

图1为本发明振动电机的谐振频率检测方法涉及的装置的硬件架构示意图；

图2为本发明振动电机的谐振频率检测方法的示例性实施例一的流程示意图；

图3为本发明振动电机的谐振频率检测方法的示例性实施例二的流程示意图；

图4为本发明振动电机的谐振频率检测方法涉及的算法的算法框图；

图5为控制信号的频率随时间的变化过程；

图6为振子电机加速度随时间的变化过程。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有的谐振频率的检测方法以离线为主，对振动电机施加的激励信号一般为预设的特定宽频信号，该特定的宽频信号往往需要特性明显，与振动电机正常的激励信号有明显的区别，故现有的谐振频率检测方法仅能应用于离线检测的场景，即在振动未进行正常的振动反馈过程中，向振动电机施加特定的激励信号，以检测谐振频率。

本申请公开的方案中，可应用于在线场景以及离线场景，以使得在振动电机或者包括振动电机的终端设备在正常使用过程中能够进行谐振频率的检测：

本方案可直接在振动电机的正常驱动过程中(即在线场景)检测电压驱动信号与振动反馈信号之间的相位差，在振动反馈信号与电压驱动信号之间的相位差大于预设阈值时，说明振动反馈信号与电压驱动信号的角频率偏差比较大，则直接根据相位差调整电压驱动信号直至振动反馈信号与电压驱动信号之间的相位差小于预设阈值，此时振动反馈信号与电压驱动信号之间的角频率基本一致，则可直接通过电压驱动信号的角频率确定振动电机的谐振频率，驱动电压信号的调整实际是为了使得电压驱动信号的频率与振动电机的谐振频率相差较小，则整个调整过程并不影响振动电机的正常驱动。

而本申请方案的离线检测过程中，则可在振动电机在未正常振动的情况下，向振动电机施加预设的电压驱动信号，检测电压驱动信号与振动反馈信号之间的相位差，在振动反馈信号与电压驱动信号之间的相位差大于预设阈值时，说明振动反馈信号与电压驱动信号的角频率偏差比较大，则直接根据相位差调整电压驱动信号直至振动反馈信号与电压驱动信号之间的相位差小于预设阈值，此时振动反馈信号与电压驱动信号之间的角频率基本一致，则可直接通过电压驱动信号的角频率确定振动电机的谐振频率。

本领域技术人员可以选择性地进行在线检测谐振频率或者离线检测谐振频率。

参照图1，图1为本发明振动电机的谐振频率检测方法涉及的装置的硬件架构示意图。

如图1所示，本实施例涉及的振动电机的谐振频率检测装置可为终端设备，也可为终端设备中的单个控制部件，如控制芯片。

本实施例中的振动电机的谐振频率检测装置可包括存储器110、处理器120、位移检测传感器130，其中，存储器110，用于存储振动电机的谐振频率检测程序；处理器120，用于执行存储器110中的振动电机的谐振频率检测程序，速度反馈信号可通过位移检测传感器检测到的位移信号得到。

本实施例公开的技术方案中，处理器120与振动电机连接，用于根据调整后的所述目标振动波形驱动所述振动电机。

存储器110中的振动电机的谐振频率检测程序被处理器120执行时实现以下步骤：

获取振动电机的电压驱动信号以及所述振动电机的振动反馈信号的相位差，所述振动反馈信息包括位移反馈信号或速度反馈信号；

在所述相位差大于预设阈值时，根据所述相位差更新所述电压驱动信号的角频率；

根据更新后的角频率更新所述电压驱动信号，并返回执行所述获取振动电机的电压驱动信号以及所述振动电机的振动反馈信号的相位差的步骤；

在所述相位差小于或等于预设阈值时，根据所述电压驱动信号当前的角频率确定所述振动电机的谐振频率。

参照图2，图2为本发明振动电机的谐振频率检测方法的示例性实施例一的流程示意图，在本实施例中，所述振动电机的谐振频率检测方法包括：

步骤s10，获取振动电机的电压驱动信号以及所述振动电机的振动反馈信号的相位差，所述振动反馈信号包括位移反馈信号或速度反馈信号；

本实施例中，振动反馈信包括位移反馈信号或速度反馈信号，振动反馈信号为将电压驱动信号输入至振动电机后，振动反馈信号检测装置检测得到的振动信号，振动信号可为位移信号或者速度信号，该振动反馈信号检测装置可为位移传感器，位移传感器设置于振动电机上，用于检测振动电机的位移信号，检测得到的位移信号作为位移反馈信号，而速度反馈信号可通过对位移反馈信号求导得到，即步骤s10之前还可包括步骤：获取所述振动电机的位移反馈信号；对所述位移反馈信号求导得到所述速度反馈信号，所述振动反馈信号为速度反馈信号。

在本实施例中，相位差可通过过零点时刻或者峰值时刻的时间差来确定，或者通过过零点时刻与峰值时刻之间的时间差来确定。

步骤s20，在所述相位差大于预设阈值时，根据所述相位差更新所述电压驱动信号的角频率；

步骤s30，根据更新后的角频率更新所述电压驱动信号，并返回执行步骤s10即获取振动电机的电压驱动信号以及所述振动电机的振动反馈信号的相位差；

本实施例中的预设阈值可根据需要进行设定，根据相位差补偿角频率之后，更新后的角频率更加接近振动电机的角频率；更新角频率重新更新得到的电压驱动信号后，可减小电压驱动信号与振动反馈信号之间的偏差。

可预先设置电压驱动信号的幅值，则可根据设置的幅值以及更新后的角频率得到电压驱动信号，即根据更新后的角频率更新所述电压驱动信号的步骤包括：

根据预设的幅值以及所述角频率生成电压驱动信号；

采用生成的电压驱动信号更新当前的所述电压驱动信号。

预设的幅值可根据需求进行设置，预设幅值位于振动电机的工作电压范围内即可，对应地，更新后的电压驱动信号为umsin(ωt)，其中um预设幅值，ω为更新后的角频率，t为时间。

步骤s40，在所述相位差小于或等于预设阈值时，根据所述电压驱动信号当前的角频率确定所述振动电机的谐振频率。

谐振频率的计算公式为其中，f0为谐振频率，ω0为电压驱动信号的角频率，该方案实际上是将电压驱动信号的角频率作为振动电机的角频率来计算振动电机的谐振频率，本实施例中的振动电机为线性谐振电机。

本实施例公开的技术方案，在振动反馈信号与电压驱动信号之间的相位差大于预设阈值时，说明振动反馈信号与电压驱动信号的角频率偏差比较大，则直接根据相位差调整电压驱动信号直至振动反馈信号与电压驱动信号之间的相位差小于预设阈值，此时振动反馈信号与电压驱动信号之间的角频率基本一致，则可直接通过电压驱动信号的角频率确定振动电机的谐振频率，不用通过大量的算法转换，准确率高；同时，不用通过复杂的算法转换以及计算，检测效率高。

进一步地，参照图3基于第一实施例提出本发明振动电机的谐振频率检测方法第二实施例，在本实施例中，步骤s20包括：

步骤s21，在所述相位差大于预设阈值时，获取所述电压驱动信号与所述振动反馈信号的角频率差；

步骤s22，根据所述角频率差以及所述电压驱动信号当前的角频率更新所述电压驱动信号的角频率。

本实施例中，更新角频率对应的公式为ω＝ωd-δω，其中ω为更新后的电压驱动信号的角频率，ωd为更新前的电压驱动信号的角频率，δω为驱动电压信号与反馈电流信号的角频率差。

在本实施例中可通过以下方式来确定角频率差：

方式一：获取所述电压驱动信号与所述振动反馈信号的角频率差的步骤包括：

获取所述振动电机的系统特性参数；

根据所述系统特性参数以及所述相位差获取所述角频率差。

振动电机的系统特性参数可通过电压驱动信号与振动反馈信号得到，系统特性参数可包括磁场强度参数，直流电阻值，阻尼系数以及振子质量，对应地，振动电机的系统特性参数可通过以下方式得到：根据所述电压驱动信号以及所述反馈电流信号得到所述振动电机的阻抗曲线；根据所述阻抗曲线获取所述振动电机的磁场强度参数以及阻尼系数；根据所述电压驱动信号以及所述反馈电流信号中直流分量的比值确定直流电阻值。振动电机的振子质量可根据振动电机的型号确认。可通过对阻抗曲线进行最小二乘法以及卡尔曼滤波算法进行处理，得到振动电机的磁场强度参数以及阻尼系数。

根据所述系统特性参数以及所述相位差获取所述角频率差对应的公式为：

其中，△tui为相位差，所述bl为磁场强度参数，m为振子质量，r为直流电阻值，r为阻尼系数，ω为电压驱动信号的角频率，ω0为振动反馈信号的角频率。

方式二：获取所述电压驱动信号与所述振动反馈信号的角频率差的步骤包括：

获取预设的校准系数；

根据所述校准系数以及所述相位差获取所述角频率差。

预设的校准系数可根据需要进行设定，对应地角频率差的计算公式为：

δω＝kδt，其中，δt相位差，δω为角频率差，k为校准系数，该校准系数可根据需求进行设定，k﹤0。

本实施例公开的技术方案中，通过电压驱动信号与所述振动反馈信号的角频率差来更新电压驱动信号当前的角频率，实现了角频率的更新过程，更新算法非常简单。

进一步地，基于第一或第二实施例提出本发明振动电机的谐振频率检测方法第三实施例，在本实施例中，步骤s10包括：

获取所述振动电机的电压驱动信号的过零点时刻以及所述振动反馈信号的过零点时刻的第一差值，根据所述第一差值确定所述相位差，所述过零点时刻包括正向过零点时刻或者负向过零点时刻，所述振动反馈信号为速度反馈信号；

或者，获取所述振动电机的峰值时刻以及所述振动反馈信号的峰值时刻的第二差值，根据所述第二差值确定所述相位差，所述峰值时刻包括正向峰值时刻或者负向峰值时刻，所述振动反馈信号为速度反馈信号

本实施例中过零点时刻包括正向过零点时刻时，对应的相位差计算公式为δt＝tu+-tv+，其中，δt为相位差，tu+电压驱动信号的正向过零点时刻，tv+为速度反馈信号的正向过零点时刻；对应地，过零点时刻包括正向过零点时刻时，对应的相位差计算公式为δt＝tu--tv-，其中，δt为相位差，tu-为电压驱动信号的负向过零点时刻，tv-为振动反馈信号的负向过零点时刻。

本实施例中峰值时刻包括正向峰值时刻时，对应的相位差计算公式为δt＝tup+-tvp+，其中，δt为相位差，tup+电压驱动信号的正向峰值时刻，tvp+为振动反馈信号的正向峰值时刻；对应地，峰值时刻包括正向峰值时刻时，对应的相位差计算公式为δt＝tup--tvp-，其中，δt为相位差，tup-为电压驱动信号的负向峰值时刻，tvp-为振动反馈信号的负向峰值时刻。

本实施例中，根据振动电机的电压驱动信号的过零点时刻以及速度反馈信号的过零点时刻的第一差值即可得到相位差，计算效率高。

进一步地，基于第一或第二实施例提出本发明振动电机的谐振频率检测方法第四实施例，在本实施例中，步骤s10包括：

获取所述振动电机的电压驱动信号的过零点时刻以及所述振动反馈信号的峰值时刻的第三差值，并根据所述第三差值确定所述相位差，所述过零点时刻包括正向过零点时刻且所述峰值时刻包括负向峰值时刻，或者，所述过零点时刻包括负向过零点时刻且所述峰值时刻包括正向峰值时刻，所述振动反馈信号为位移反馈信号；

或者，获取所述振动电机的电压驱动信号的峰值时刻以及所述振动反馈信号的过零点时刻的第四差值，并根据所述第四差值确定所述相位差，所述过零点时刻包括正向过零点时刻且所述峰值时刻包括正向峰值时刻，或者，所述过零点时刻包括负向过零点时刻且所述峰值时刻包括负向峰值时刻，所述振动反馈信号为位移反馈信号。

本实施例中峰值时刻包括所述过零点时刻包括正向过零点时刻且所述峰值时刻包括负向峰值时刻时，对应的相位差(第三差值)计算公式为δt＝tu+-txp-，其中，δt为相位差，tu+电压驱动信号的正向过零点时刻，txp-为位移反馈信号的负向峰值时刻；或者，所述过零点时刻包括负向过零点时刻且所述峰值时刻包括正向峰值时刻时，相位差(第三差值)计算公式为δt＝tu--txp+，其中，δt为相位差，tu-电压驱动信号的负向过零点时刻，txp+为位移反馈信号的正向峰值时刻。

本实施例中所述过零点时刻包括正向过零点时刻且所述峰值时刻包括正向峰值时刻时，对应的相位差(第四差值)计算公式为δt＝tup+-tx+，其中，δt为相位差，tup+电压驱动信号的正向峰值时刻，tx+为位移反馈信号的正向过零点时刻；或者，本实施例中所述过零点时刻包括负向过零点时刻且所述峰值时刻包括负向峰值时刻时，对应的相位差(第四差值)计算公式为δt＝tup+-tx+，其中，δt为相位差，tup-电压驱动信号的正向峰值时刻，tx-为位移反馈信号的正向过零点时刻。

本实施例中，根据振动电机的电压驱动信号的峰值时刻以及位移反馈信号的峰值时刻的第一差值即可得到相位差，计算效率高。

可参照图4，图4为本发明振动电机的谐振频率检测方法涉及的算法的算法框图，该图中通过电流传感器组成了一个闭环检测谐振频率的方案，在振动电机的驱动过程中，即可根据电压驱动信号与振动反馈信号之间的相位差来闭环更新电压驱动信号的频率，并不影响振动电机正常的驱动过程，即可实现在线检测谐振频率，并不需要进行离线检测。

如图5和图6所示，控制电压幅值恒定为2v，控制频率初值为190hz，起初振动电机的稳态振幅为130m/s^2，随着算法对控制频率的不断调整，直到210hz附近趋于稳定，振动电机的稳态振幅增大到300m/s^2，即同样幅值的驱动电压下，210hz的频率对应的加速度幅值明显大于190hz的频率对应的加速度幅值，表明在线检测算法得到的谐振频率是更准确的。

本发明还提出一种振动电机的谐振频率检测装置，所述振动电机的谐振频率检测装置包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储振动电机的谐振频率检测程序，所述存储器中的振动电机的谐振频率检测程序被所述处理器执行时实现如以上任一实施例所述的振动电机的谐振频率检测方法。

本发明还提出一种终端设备，所述终端设备包括：

振动电机；

如以上实施例所述的振动电机的谐振频率检测装置，所述振动电机的谐振频率检测装置用于控制所述振动电机振动。

本实施例中的振动电机可为线性谐振电机。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有振动电机的谐振频率检测程序，所述振动电机的谐振频率检测程序被处理器执行时实现如以上实施例所述的振动电机的谐振频率检测方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，被控终端，或者网络设备等)执行本发明每个实施例的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。