[发明专利]用于电机驱动系统的控制技术

说明书

相关申请

本申请要求提交于2009年2月9日的序号为61/150,958的美国 临时申请“Control Protocols for Motor-Driven Mechanical System” 的优先权，通过引用将其公开完整包含在此。

本申请是提交于2009年2月9日的序号为12/367,883和 12/367,938的共同未决申请“Control Techniques for Motor Driven Systems”的部分继续申请，并且要求其优先权，通过引用将其公开 完整包含在此。

技术领域

本发明涉及电机控制和对电机驱动的系统的控制。具体地，本 发明涉及对以电机驱动的系统的控制，其中最小化电机控制的机械系 统中的振荡或“反弹”。

背景技术

电机驱动的传动系统在现代电子设备中是常见的。当需要在电 子控制下在预定运动范围内移动机械系统时使用它们。常见的例子可 以包括用于数字照相机、录像机、具有这种功能的便携设备(例如， 移动电话、个人数字助理和手持游戏系统)的自动聚焦系统以及用于 光盘读取器的激光驱动器。在这些系统中，电机驱动器集成电路给电 机产生多值驱动信号，电机随即驱动机械系统(例如，在自动聚焦系 统中驱动镜头组件)。电机驱动器响应外部提供的代码字产生驱动信 号。代码字通常是表明机械系统运动范围内的、电机应当将该机械系 统移动至的位置的数字值。因此，运动范围根据分配给运动范围的代 码字的数目被划分为预定数目的可寻址位置(此处称为“点”)。驱 动信号是直接提供给电机以便使得机械系统按照需要运动的电信号。

虽然机械系统的类型和结构通常不同，然而许多机械系统可被 模型化为耦合到弹簧的质量块。当电机根据驱动信号移动该质量块 时，该运动在系统内产生可以引起质量块在新位置附近以某个谐振频 率(f_R)振荡的其它力。例如，在消费电子产品中已经观察到近似 110Hz的谐振频率。这种振荡通常会随时间而减小，但是例如由于延 长了照相机镜头系统聚焦图像所花的时间或盘读取器移动到所选择的 轨道所花的时间，因此它可能会削弱设备预期功能的性能。

图1是镜头驱动器中通常使用的电机驱动的系统的简化方框 图。该系统包括成像芯片110、电机驱动器120、音圈电机130和镜 头140。电机驱动器响应由成像芯片提供的代码为音圈电机产生驱动 信号。音圈电机随即在镜头的运动范围内移动镜头。镜头的移动改变 镜头在成像芯片表面上对进入光线聚焦的方式，其可以被检测到并且 可以被用来给电机驱动器产生新代码。图2是图1的系统的可能的响 应的频率曲线图，示出了频率为f_R的谐振频率。

图3示出了由常规电机驱动器产生的两个驱动信号。第一个驱 动信号是阶跃函数，其以不连续的跳变从第一状态改变为第二状态 (图3(a))。示出的第二个驱动信号是斜坡函数，其以固定的变 化率从第一状态改变为第二状态(图3(b))。然而，这两种类型 的驱动信号导致了上述削弱性能的振荡行为。例如，图4示出了在这 种机械系统中观察到的振荡。

发明人已经观察到这种电机驱动的系统的振荡行为不必要地延 长了这种机械系统的稳定时间并且降低了性能。因此，本领域需要一 种可根据数字代码字驱动并且避免这些系统中出现的振荡行为的电机 驱动的系统。

附图说明

图1是适用于本发明的示例性机械系统的方框图；

图2是示例性机械系统的频率响应和可能在激活过程中发生的 振荡的曲线图；

图3示出了用于机械系统的常规驱动信号；

图4示出了在单一阶跃驱动信号下观察到的机械系统的响应；

图5示出了根据本发明的实施例的驱动信号；

图6是示出了图5的驱动信号的高度和位置的曲线图；

图7是示出了相对于本发明驱动信号频率的能量分布的曲线 图；

图8示出了在诸如图5所示的驱动信号下观察到的机械系统的 响应；

图9是根据本发明的实施例的系统的方框图；

图10是示出了相对于本发明另一驱动信号频率的能量分布的曲 线图；

图11是根据本发明的实施例的系统的方框图；

图12是示出了根据本发明的实施例的其它示例性驱动信号的曲 线图；