一种智能终端的触觉振动控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能终端的触觉振动控制系统，该系统包括命令生成器、滤波器、触觉驱动器和线性谐振致动器，命令生成器根据输入信号生成原始命令信号；滤波器对该原始命令信号滤波，使滤波后的命令信号的起始预定数目脉冲的幅值大于设定阈值，且末尾预定个数脉冲的相位反转；触觉驱动器根据所述滤波后的命令信号生成驱动致动器振动的驱动信号。本实用新型通过滤波器对命令生成器生成的原始命令信号进行滤波处理，使得在利用后续生成驱动信号驱动致动器振动时，致动器能够快速的动响应和制动响应，弱化时间维度上间隔较短的前后振动事件的重叠程度，提高前后振动事件时间维度上的区分度，保证得到期望的振动效果。
【专利说明】
-种智能终端的触觉振动控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及触觉反馈技术领域，特别设及一种智能终端的触觉振动控制系 统。
【背景技术】
[0002] 多年W来，通信和媒体技术领域对视觉和听觉两种信息的接收通道进行了充分的 探索和利用，虽然触觉在虚拟现实和游戏特效等领域有应用，如应用在远程或间接操控、利 用游戏手柄的振动模拟射击、爆炸等场景，但直到近几年，才开始进一步挖掘触觉的信息通 道。
[0003] 线性谐振致动器是一种质量块加载在弹黃上的电磁系统，存在固有或自然谐振频 率，而且通常是高品质因子系统，因此当输入的驱动电信号停止后，系统的震荡响应不会立 刻消失而是逐渐减弱，运种残余振动会持续一段时间，甚至会对下一次的振动造成影响，无 法实现期望的振动效果。 【实用新型内容】
[0004] 鉴于上述问题，本实用新型提供了一种智能终端的触觉振动控制系统，W有效地 抑制或消除线性谐振致动器的残余振动。
[0005] 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是运样实现的：
[0006] 本实用新型实施例提供了一种智能终端的触觉振动控制系统，该触觉振动控制系 统包括:命令生成器、滤波器、触觉驱动器和线性谐振致动器；
[0007] 命令生成器根据输入信号生成原始命令信号，并将原始命令信号发送给滤波器；
[0008] 滤波器对接收到的原始命令信号滤波，并将滤波后的命令信号发送给触觉驱动 器;滤波后的命令信号的起始预定数目脉冲的幅值大于设定阔值，且末尾预定个数脉冲的 相位反转；
[0009] 触觉驱动器根据接收到的滤波后的命令信号生成驱动信号，并将生成的驱动信号 发送给线性谐振致动器；
[0010] 线性谐振致动器接收所述驱动信号，并在驱动信号的驱动下振动。
[0011] 本实用新型的有益效果为:针对线性谐振致动器在驱动信号停止驱动时还会出现 拖尾的残余现象，本实用新型采用开环控制方式来控制线性谐振致动器，通过在开环控制 中增设滤波器，利用滤波器对命令生成器生成的原始命令信号进行滤波处理，使得在通过 后续生成的驱动信号驱动线性谐振致动器振动时，快速的启动响应和制动响应，弱化时间 维度上间隔较短的前后振动事件的重叠程度，提高前后振动事件时间维度上的区分度，实 现快速启动和快速制动，从而保证得到期望的振动效果。
[0012] 在优选方案中，本实用新型还通过设置多个能够对线性谐振致动器的振动状态进 行监测或感应的传感器，将多个传感器输出的表征振动模式相关物理量的传感信号融合为 反馈信号的反馈单元，和能够根据反馈信号和输入信号中的期望信号生成误差信号的比较 器来实时控制线性谐振致动器振动的物理量，通过有效整合的方式来更加鲁棒地估计线性 谐振致动器的状态并施加控制，进一步解决线性谐振致动器振动时出现拖尾的残余现象。 并且，本方案能够通过实时的反馈和调整，达到对致动器的振动状态进行实时调整的技术 效果。
【附图说明】
[0013] 图1为实施例一提供的智能终端的触觉振动控制系统框图；
[0014] 图2为实施例一提供的开环触觉振动控制系统工作过程示意图；
[0015] 图3a为实施例一提供的未经滤波处理的命令信号示意图；
[0016] 图3b为实施例一提供的未经滤波处理的线性谐振致动器振子位移图；
[0017] 图4a为实施例一提供的滤波处理后的命令信号示意图；
[0018] 图4b为实施例一提供的滤波处理后的线性谐振致动器振子位移图；
[0019] 图5为实施例二提供的智能终端的触觉振动控制系统框图；
[0020] 图6为实施例二提供的一种闭环触觉振动控制系统工作过程示意图；
[0021] 图7为实施例二提供的另一种闭环触觉振动控制系统工作过程示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型实施方式作进一步地详细描述。
[0023] 触觉作为人体的重要感觉模态，其具有视觉和听觉无可替代的优势：
[0024] 1、相比于视听器官，人体皮肤表面积较大，可W作为信息接收点的可选部位很多， 如指尖、手掌和手臂等部位；
[0025] 2、当人体视听器官不便于使用时，如视听器官被占用时，可W利用皮肤受力或震 动来接收信息；
[0026] 3、触觉通道的信息交流较为隐蔽，具有较高的安全性。
[0027] 针对触觉的上述优势，基于触觉的力反馈、振动反馈的技术逐渐应用到消费电子 和工业控制领域，成为人机交互界面的重要组成部分，广泛见于手持设备、穿戴设备、家用 电器和工控设备中。
[0028] 触觉振动系统的重要功能是传递信息，不同振动模式表示不同信息，因而要求能 够对致动器（a C t U a 10 r)的振动频率和振动幅度进行精准控制。偏屯、旋转质量致动器 化ccentric Rotating Mass motor,ERM)和线性谐振致动器(Xinear Resonant Actuator, LRA)是两种常见的致动器，偏屯、旋转质量致动器的振动频率和振动幅度不能独立控制而且 会有噪声伴随产生；而线性谐振致动器不存在运些问题，而且启动和制动时间比偏屯、旋转 质量致动器短，因此应用更加广泛。
[0029] 线性谐振致动器是一种质量块加载在弹黃上的电磁系统，存在固有或自然谐振频 率，而且通常是高品质因子系统。因而线性谐振致动器在驱动信号停止驱动时还会出现拖 尾的残余现象。
[0030] 本实用新型针对线性谐振致动器在驱动信号停止驱动时出现拖尾的残余现象进 行分析得到:该拖尾的残余现象完全由驱动信号与线性谐振致动器冲激响应的卷积决定， 因而本实施例通过对驱动信号进行处理，w达到改变其与线性谐振致动器冲激响应卷积后 的输出。
[0031] 实施例一；
[0032] 图1为本实施例提供的智能终端的触觉振动控制系统框图，本实用新型智能终端 可W为手持设备、可穿戴设备(如智能手表、智能手环）、工控设备。
[0033] 如图1所示，图1中的触觉振动控制系统为开环控制系统，包括:命令生成器11、滤 波器12、触觉驱动器13和线性谐振致动器14。
[0034] 如图1所示，命令生成器11的输出端连接至滤波器12的输入端，滤波器12的输出端 连接至触觉驱动器13的输入端，触觉驱动器13的输出端连接至线性谐振致动器14的输入 玉山 乂而。
[0035] 命令生成器11根据输入信号生成原始命令信号，并将原始命令信号发送给滤波器 12。本实施例中的输入信号可W为包括表征线性谐振致动器振动模式的期望信号和选择指 令，也可W为媒体流数据，媒体流数据可W为音频流数据、视频流数据等媒体流数据。
[0036] 如图1所示，本实施例中的命令生成器11还与振动效果库15连接，振动效果库15中 的振动模式列表记录有线性谐振致动器每种振动模式对应的表征振动效果的物理量序列。
[0037] 当输入信号为包括表征线性谐振致动器振动模式的期望信号和选择指令时，命令 生成器11读取振动效果库15的振动模式列表，并根据输入信号中的选择指令从该振动模式 列表中选择相应的物理量序列，将该物理量序列作为原始命令信号。
[0038] 当输入信号为媒体流数据时，命令生成器11从该媒体流数据中获取媒体流数据衍 生出的表征振动效果的物理信号，将该物理信号作为原始命令信号。
[0039] 滤波器12,对接收到的原始命令信号滤波，并将滤波后的命令信号发送给触觉驱 动器13;滤波后的命令信号的起始预定数目脉冲的幅值大于设定阔值，且末尾预定个数脉 冲的相位反转。本实施例提供的开环控制方案中要求经滤波器处理后的命令信号在初始时 段具有过驱动特点并且在末尾时段具有主动制动特点。
[0040] 需要说明的是，图1中滤波器12优选地作为命令生成器11的后置模块，设置在命令 生成器11和触觉驱动器之间，W更好地对命令生成器11生成的原始命令进行滤波；当然，在 实际应用中，本实施例的滤波器12还可W作为命令生成器11的前置模块，即滤波器12的输 出端连接至命令生成器的输入端，滤波器12对输入信号进行滤波，使命令生成器11根据滤 波后的输入信号生成的命令信号在初始时段具有过驱动特点并且在末尾时段具有主动制 动特点。
[0041] 本实施例中滤波器的参数由线性谐振致动器的冲激响应决定，优选地滤波器的时 域信号为冲激信号。如图1所示，本实施例中的触觉振动控制系统还设置有与滤波器12连接 的参数存储器16,该参数存储器16中至少存储有计算线性谐振致动器的阻尼谐振周期和阻 尼比的固有参数，从而可W利用计算得到的阻尼谐振周期和阻尼比来计算冲激信号每个冲 激的冲激时刻和冲激幅度。
[0042] 在设计滤波器12时，可W根据线性谐振致动器14的谐振频率和阻尼比计算得到线 性谐振致动器14的阻尼谐振周期，如根据公式
计算该线性谐振致动器的阻尼 谐振周期Td，再根据阻尼谐振周期Td确定冲激信号每个冲激的冲激时刻；W及根据线性谐振 致动器14的阻尼比计算得到每个冲激的冲激幅度，如根据公式
计算冲激的冲 激幅度;其中，fn为线性谐振致动器的谐振频率，ζ为线性谐振致动器的阻尼比。
[0043] 假设本实施例中的冲激包括两个冲激，则包括两个冲激的冲激时刻和冲激幅度满 足的约束条件为:ti = 0，Ai+A2 = l，ti和t2分别为第一个冲激和第二个冲激的冲激时刻，Ai和 A2分别为第一个冲激和第二个冲激的冲激幅值。
[0044] 若线性谐振致动器的谐振频率为fn=175Hz，阻尼比为（ = 0.028,则根据上述线性 谐振致动器的阻尼谐振周期计算公式可W计算出其阻尼谐振周期Td = 5.8ms，则第一个冲 激的冲激时刻11 = 0，冲激幅值
第二个冲激的冲激时刻 =2.9 ms，冲激幅值 A2 = 1-Ai = 0.478。
[0045] 触觉驱动器13根据接收到的滤波后的命令信号生成驱动信号，并将生成的驱动信 号发送给线性谐振致动器14。
[0046] 线性谐振致动器14接收驱动信号，并在驱动信号的驱动下振动。
[0047] 当然，本实施例中的触觉振动控制系统还包括控制命令生成器11、滤波器12、触觉 控制器13、线性谐振致动器14、振动效果库15和参数存储器16间信号传递的微控制单元，将 该微控制单元作为触觉振动控制系统的中央控制器。
[0048] 本实施例触觉振动控制系统的工作过程如图2所示：
[0049] 智能终端中的微控制单元根据某些触发事件(如用户按压触摸屏)生成输入信号， 使命令生成器11依据该输入信号中的选择指令从振动效果库15中选择期望的振动模式对 应的数字化的物理量序列作为原始命令信号，或者依据该输入信号中的媒体流数据衍生出 的模拟化的物理信号作为原始命令信号，命令生成器11将其生成的数字或模拟的原始命令 信号发送给滤波器12进行滤波处理;滤波器12将滤波处理后的命令信号发送给触觉驱动器 13,由触觉驱动器13根据该滤波后的命令信号生成相应的驱动信号，该驱动信号可W为驱 动电流或驱动电压；线性谐振致动器14在驱动电流或驱动电压的驱动下发生振动，使得该 智能终端受迫振动，既而用户与该智能终端接触的部位会产生振动触感。
[0050] 其中，图3a和图3b分别为未经滤波处理的命令信号示意图和线性谐振致动器振子 位移图，图4a和图4b分别为滤波处理的命令信号示意图和线性谐振致动器振子位移图；对 比图3a和图4曰，可W看出滤波处理后的命令信号在第一个脉冲的冲激时刻具有过驱动特 点，即信号的幅值睹然增大，在最后一个脉冲的冲激时刻具有主动制动特点，即信号的相位 发生反转;对比图3b和图4b，可W看出经过滤波处理后，线性谐振致动器具有启动快、制动 快的振动效果，且能够很好地抑制拖尾的残余现象。
[0051] 本实施例的触觉振动控制系统采用开环控制方式来控制线性谐振致动器，通过在 开环控制中增设滤波器，利用滤波器对命令生成器生成的原始命令信号进行滤波处理，使 得在通过后续生成的驱动信号驱动线性谐振致动器振动时，具有快速的启动响应和制动响 应，弱化时间维度上间隔较短的前后振动事件的重叠程度，提高前后振动事件时间维度上 的区分度，实现快速启动和快速制动，从而保证得到期望的振动效果。
[0052] 实施例二：
[0053] 为了进一步解决线性谐振致动器在驱动信号停止驱动时出现拖尾的残余现象，本 实施例通过设置多个能够对线性谐振致动器的振动状态进行监测或感应的传感器，将传感 器输出的表征振动模式相关物理量的传感信号作为反馈信号来实时控制线性谐振致动器 振动的物理量，通过有效整合的方式来更加鲁棒地估计致动器的状态并施加控制，达到进 一步解决线性谐振致动器振动时出现拖尾的残余现象。
[0054] 图5为本实施例提供的智能终端的触觉振动控制系统框图，如图5所示，通过在触 觉振动控制系统设置传感模组55、反馈单元56和比较器57,使图5中命令生成器51、滤波器 52、触觉驱动器53、线性谐振致动器54,传感模组55、反馈单元56和比较器57构成了闭环控 制的触觉振动控制系统。
[0055] 如图5所示，命令生成器51的输出端连接至滤波器52的输入端，滤波器52的输出端 连接至触觉驱动器53的输入端，触觉驱动器53的输出端连接至线性谐振致动器54的输入 端，线性谐振致动器54的输出端连接至传感模组55的输入端，传感模组55的输出端连接至 反馈单元56的输入端，反馈单元56的输出端连接至比较器57的第一输入端，比较器57的第 二输入端连接接入期望信号，比较器57的输出端连接至命令生成器51的输入端。
[0056] 命令生成器51，根据输入信号生成原始命令信号，并根据比较器57发生的误差信 号调整其生成的原始命令信号，将原始命令信号发送给滤波器52。其中，本实施例中的滤波 器52、触觉驱动器53、线性谐振致动器54的具体工作方式参见实施例一中的滤波器12、触觉 驱动器13、线性谐振致动器14相关描述，在此不再寶述。
[0057] 传感模组55包括多种传感器，每种传感器实时感应线性谐振致动器54的状态，在 感应到线性谐振致动器54振动时，生成相应的传感信号。
[0058] 传感模组55包括反电动势感应电路，反电动势感应电路设置在线性谐振致动器54 上，在线性谐振致动器振动时，该反电动势感应电路生成反电动势信号；
[0059] 和/或，传感模组55包括在智能终端中与线性谐振致动器54相分离的位置设置的 运动传感器，在线性谐振致动器振动时，该运动传感器生成相应的运动传感信号；
[0060] 和/或，传感模组55包括设置在线性谐振致动器54上的运动传感器，在所述线性谐 振致动器振动时，该运动传感器生成相应的运动传感信号；
[0061] 其中，运动传感器指能够实时感应线性谐振致动器的重要物理量，运动传感器可 W是基于压电、超声、红外、电容等器件的传感器，如可W感应振动加速度、振动速度、振动 位移或振动频率的相关传感器。优选地，运动传感器包括加速度传感器、激光多普勒振动测 试仪、麦克风和巧螺仪的一种或多种。
[0062] 反馈单元56将传感模组55生成的多路传感信号融合，得到用于估计线性谐振致动 器振动模式的反馈信号，并将反馈信号发送给比较器57。
[0063] 比较器57比较反馈信号与输入信号中表征线性谐振致动器振动模式的期望信号， 根据比较结果生成误差信号，并将误差信号发送给命令生成器51。
[0064] 本实施例中的命令生成器可W设置PID(p;ropo;rtional integral derivative,比 例积分微分)控制单元来调整生成的原始命令信号。优选地每半个线性谐振致动器振动周 期内根据误差信号调整原始命令信号，如调整原始命令信号对应波形的幅度、时长或周期 等波形参数。
[0065] 本实施例的触觉振动控制系统采用闭环控制方式来控制线性谐振致动器，通过在 闭环控制中设置多种能够感应线性谐振致动器振动状态的传感器，在线性谐振致动器振动 时，通过设置多个能够对线性谐振致动器的振动状态进行监测或感应的传感器，将多个传 感器输出的表征振动模式相关物理量的传感信号作为反馈信号来实时控制线性谐振致动 器振动的物理量，通过有效整合的方式来更加鲁棒地估计致动器的状态并施加控制，达到 进一步解决线性谐振致动器振动时出现拖尾的残余现象。并且，本实施例能够通过实时的 反馈和调整，达到对线性谐振致动器的振动状态进行实时调整的技术效果。
[0066] 此外，相比于单一使用反电动势信号的处理方式，本实施例上述设置多种传感器 的技术方案能够解决在该反电动势信号的信噪比较低时，预测出的振动相关物理变量不可 靠，出现的反馈调节精度差的问题。
[0067] 在本实施例的一个实现方案中，反馈单元56包括:获取模块和加权模块;其中，
[0068] 获取模块接收传感模组55发送的多路传感信号，分别获取每路传感信号的物理量 观察值，并将不同类型的物理量观察值转换为同一参考系下同类型的物理量观察值；
[0069] 加权模块计算每路传感信号的物理量观察值的加权系数，并将各路传感信号的物 理量观察值按照各自加权系数求和，得到用于估计线性谐振致动器振动模式的物理量估计 值，根据物理量估计值生成反馈信号发送给比较器57;
[0070] 则比较器57将所述反馈信号的物理量估计值和所述期望信号中该物理量的期望 值进行比较，根据比较结果生成误差信号。
[0071] 如图5所示，该触觉振动控制系统还包括与反馈单元56连接的参数存储器58,用于 存储根据物理量估计值推算出的线性谐振致动器的固有参数，该固有参数包括线性谐振致 动器的一些长期缓变的性能参数，如线性谐振致动器内部摩擦力、与弹黃强度相关的谐振 频率、磁流密度等参数，可W通过设置相应的变化阔值，来适时的更新该性能参数。如当根 据反馈信号的物理量估计值推算出的线性谐振致动器内部摩擦力相比于参数存储器中该 参数的当前值满足变化阔值，则用推算出的线性谐振致动器内部摩擦力更新参数存储器中 该参数，便于了解和掌握线性谐振致动器的性能。
[0072] 为了便于说明本实施例获取模块和加权模块的具体工作方式，W能够输出BEMF信 号（Back Electro-Motive化rce，反电动势）的邸MF感应电路和能够输出加速度信号的加 速度传感器为例，详细说明反馈信号和误差信号的生成。
[0073] 由于线性谐振致动器在振动的时候会产生BEMF信号，通过设置相应的传感电路即 可获得跨线性谐振致动器两级的电压信号或流过线性谐振致动器的电流信号，去除该电压 信号或电流信号中线性谐振致动器阻抗导致的直流分量就可W得到所需的邸MF信号。邸MF 信号既包含线性谐振致动器的振动状态信息，如速度、加速度等信息，也包含线性谐振致动 器本身的一些物理参数信息，如马达因子。
[0074] 本实施例W加速度物理量为例，首先，由于反电动势感应电路设置在线性谐振致 动器54上，因而从肥MF信号中提取出加速度观察值S1是线性谐振致动器54自身振子的加速 度，若加速度传感器设置在线性谐振致动器54上，贝阳日速度传感器输出的加速度信号也是 该线性谐振致动器54自身振子的加速度，则直接从该加速度信号中获取相应的加速度观察 值S2。
[0075] 然后，计算运两路加速度观察值的加权系数，可W采用加速度观察值的信噪比或 方差来计算加权系数;通过方差计算加权系数时，对每路加速度观察值进行统计处理得到 每路加速度观察值的方差，计算两路加速度观察值的方差倒数和，每路加速度观察值方差 的倒数与所述方差倒数和的比值即为其加权系数;在通过信噪比计算加权系数时，计算每 路加速度观察值的信噪比，并对两路加速度观察值的信噪比进行归一化处理即可得到各自 的加权系数。
[0076] 接着，根据加权求和的方式计算用于估计线性谐振致动器各个时刻振动模式的加 速度估计值EWEstimate化1116店￥)店￥(1)=日514)+盼2(〇;其中，日+0 = 1，51(〇为1时刻 从BEMF信号中提取出的加速度观察值，α为S1 (t)的加权系数，S2 (t)为t时刻加速器传感器 采集到的加速度观察值，β为S2(t)的加权系数。
[0077] 最后，比较加速度估计值EV和输入信号中的加速度期望值0八〇63^6(1 Value，DV) 各个时刻的差异，如通过对t时刻的加速度估计值EV(t)和t时刻的加速度期望值DV(t)做差 生成误差信号化r(t)，即Err(t) =EV(t)-W(t)。
[0078] 需要说明的是，若本实施例中的加速度传感器设置在智能终端中与线性谐振致动 器54相分离的位置，则该加速器传感器输出的加速度信号是智能终端的加速度，需要将加 速器传感器输出的加速度信号转换为线性谐振致动器54的振子加速度，可W通过智能终端 与振子的质量比进行加速度的转换。
[0079] 进一步需要说明的是，若本实施例从BEMF信号中提取出的物理量观察值为速度观 察值，还需要将两个不同类型的物理量观察值转换为相同类型的物理量观察值，如将肥MF 信号中提取的速度观察值转换为加速度观察值，或者将加速度传感器输出的加速度观察值 转换为速度观察值。
[0080] 在本实施例的另一实现方案中，上述触觉振动控制系统中还设置了滤波器，该滤 波器的参数设计方式参见实施例一中的相关描述。
[0081] 如图6所示，图6示出了一种闭环触觉振动控制系统工作过程示意图，图6中的滤波 器62构成闭环触觉振动控制系统的一部分，其连接在命令生成器61和触觉控制器63之间， 用于对原始命令信号滤波，使滤波器处理后的命令信号在初始时段具有过驱动特点并且在 末尾时段具有主动制动特点。
[0082] 如图7所示，图7示出了另一闭环触觉振动控制系统工作过程示意图，图7中的滤波 器72的输出端连接在命令生成器71的输入端，用于对输入信号滤波，并将滤波后的输入信 号发送给命令生成器71，使命令生成器71生成的命令信号在初始时段具有过驱动特点并且 在末尾时段具有主动制动特点。
[0083] 需要说明的是，图6和图7中的触觉控制器63、73,线性谐振致动器64、74,传感器模 组65、75，反馈单元66、76，比较器67、77的具体工作方式参见本实施例中的相关描述，在此 不再寶述。
[0084] 参照图6和图7所示，该触觉振动控制系统的工作过程如下：智能终端中包括多种 传感器的传感模组（图6和图7中示例性示出具有BEMF感应电路和加速度传感器的传感模 组)实时感应线性谐振致动器的状态，在线性谐振致动器振动器时，传感模组将每种传感器 感应的传感信号发送给反馈单元进行传感信号的融合处理，得到用于估计线性谐振致动器 振动模式的反馈信号，比较器通过比较反馈信号和期望信号生成相应的误差信号，使得命 令控制器根据该误差信号调整其生成的原始命令信号。
[0085] 综上所述，针对线性谐振致动器在驱动信号停止驱动时还会出现拖尾的残余现 象，本实用新型采用开环控制方式来控制线性谐振致动器，通过在开环控制中增设滤波器， 利用滤波器对命令生成器生成的原始命令信号进行滤波处理，使得在通过后续生成的驱动 信号驱动线性谐振致动器振动时，快速的启动响应和制动响应，弱化时间维度上间隔较短 的前后振动事件的重叠程度，提高前后振动事件时间维度上的区分度，实现快速启动和快 速制动，从而保证得到期望的振动效果。在优选方案中，本实用新型还通过设置多个能够对 线性谐振致动器的振动状态进行监测或感应的传感器，将多个传感器输出的表征振动模式 相关物理量的传感信号融合为反馈信号的反馈单元，和能够根据反馈信号和输入信号中的 期望信号生成误差信号的比较器来实时控制线性谐振致动器振动的物理量，通过有效整合 的方式来更加鲁棒地估计线性谐振致动器的状态并施加控制，进一步解决线性谐振致动器 振动时出现拖尾的残余现象。并且，本方案能够通过实时的反馈和调整，达到对致动器的振 动状态进行实时调整的技术效果。
[0086] W上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范 围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实 用新型的保护范围内。
【主权项】
1. 一种智能终端的触觉振动控制系统，其特征在于，所述触觉振动控制系统包括:命令 生成器、滤波器、触觉驱动器和线性谐振致动器； 所述命令生成器根据输入信号生成原始命令信号，并将所述原始命令信号发送给所述 滤波器； 所述滤波器对接收到的所述原始命令信号滤波，并将滤波后的命令信号发送给所述触 觉驱动器;滤波后的命令信号的起始预定数目脉冲的幅值大于设定阈值，且末尾预定个数 脉冲的相位反转； 所述触觉驱动器根据接收到的滤波后的命令信号生成驱动信号，并将生成的驱动信号 发送给所述线性谐振致动器； 所述线性谐振致动器接收所述驱动信号，并在所述驱动信号的驱动下振动。2. 根据权利要求1所述的触觉振动控制系统，其特征在于，所述滤波器的时域信号为冲 激信号。3. 根据权利要求1或2所述的触觉振动控制系统，其特征在于，所述触觉振动控制系统 还包括:传感模组、反馈单元和比较器； 所述传感模组包括多种传感器，每种传感器实时感应所述线性谐振致动器的状态，在 感应到所述线性谐振致动器振动时，生成相应的传感信号； 所述反馈单元将所述传感模组生成的多路传感信号融合，得到用于估计所述线性谐振 致动器振动模式的反馈信号，并将所述反馈信号发送给所述比较器； 所述比较器比较所述反馈信号与所述输入信号中表征所述线性谐振致动器振动模式 的期望信号，根据比较结果生成误差信号，并将所述误差信号发送给所述命令生成器； 所述命令生成器接收所述误差信号，并根据所述误差信号调整其生成的原始命令信 号。4. 根据权利要求3所述的触觉振动控制系统，其特征在于，所述反馈单元包括:获取模 块和加权模块； 所述获取模块接收所述传感模组发送的多路传感信号，分别获取每路传感信号的物理 量观察值，并将不同类型的物理量观察值转换为同一参考系下同类型的物理量观察值； 所述加权模块计算每路传感信号的物理量观察值的加权系数，并将各路传感信号的物 理量观察值按照各自加权系数求和，得到用于估计所述线性谐振致动器振动模式的物理量 估计值，根据所述物理量估计值生成反馈信号发送给所述比较器； 所述比较器将所述反馈信号的物理量估计值和所述期望信号中该物理量的期望值进 行比较，根据比较结果生成误差信号。5. 根据权利要求3所述的触觉振动控制系统，其特征在于，所述传感模组包括反电动势 感应电路，所述反电动势感应电路设置在所述线性谐振致动器上，在所述线性谐振致动器 振动时，该反电动势感应电路生成反电动势信号； 和/或，所述传感模组包括所述在智能终端中与所述线性谐振致动器相分离的位置设 置的运动传感器，在所述线性谐振致动器振动时，该运动传感器生成相应的运动传感信号； 和/或，所述传感模组包括设置在所述线性谐振致动器上的运动传感器，在所述线性谐 振致动器振动时，该运动传感器生成相应的运动传感信号； 其中，所述运动传感器至少包括加速度传感器、激光多普勒振动测试仪、麦克风和陀螺 仪一种或多种。6. 根据权利要求1所述的触觉振动控制系统，其特征在于，所述触觉振动控制系统还包 括振动效果库，所述振动效果库的振动模式列表记录有每种振动模式对应的表征振动效果 的物理量序列。7. 根据权利要求3所述的触觉振动控制系统，其特征在于，所述触觉振动控制系统还包 括参数存储器； 所述参数存储器存储根据所述反馈信号的物理变量估计值推算出的所述线性谐振致 动器的固有参数。8. 根据权利要求7所述的触觉振动控制系统，其特征在于，所述触觉振动控制系统还包 括微控制单元； 所述微控制单元控制所述触觉振动控制系统各器件间的信号传递。9. 根据权利要求7所述的触觉振动控制系统，其特征在于，所述智能终端包括手持设 备、可穿戴设备和工控设备，所述可穿戴设备包智能手环和智能手表。
【文档编号】G05D19/02GK205485661SQ201521138783
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】李波, 冯勇强, 楼厦厦
【申请人】歌尔声学股份有限公司