具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种音圈电机控制方法方法，参照图1，图1为本发明一种音圈电机控制方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，所述音圈电机控制方法应用于音圈电机控制装置，所述音圈电机控制装置与上位机连接，所述音圈电机控制装置的输出端与音圈电机驱动芯片的输入端连接，所述音圈电机控制装置的输入端与位置检测装置连接，所述音圈电机驱动芯片的输出端与音圈电机的线圈连接，音圈电机的动子上搭载有镜片，所述位置检测装置安装在所述音圈电机上；所述音圈电机控制方法包括：

步骤S100：接收上位机下发的动作指令。

在本实施例中，执行主体为至少包括内部定时器、数模转换器及模数转换器的微处理器，例如：STM32单片机。在具体实施中，可根据具体情况对微处理器进行选型，本实施例并不对此进行限制。

可以理解的是，所述上位机为可以进行程序烧录的计算机，例如：笔记本电脑及台式电脑，操作者可以在上位机中进行相关代码的编写。所述上位机与执行主体微处理器的通信方式为串口通信。所述动作指令包含的信息为音圈电机线圈的目标运动位置。

根据所述动作指令，解析得到目标位置指令。

可以理解的是，所述目标位置指令是指音圈电机的动子需要到达的目标点。微处理器被烧录的程序里包含解析动作指令的算法，可以对动作指令进行解析和计算，得到对应的目标位置指令。

步骤S300：根据所述目标位置指令，生成驱动信号。

需要说明的是，所述驱动信号是根据上位机下发的动作指令解析成目标位置而生成的可以使驱动器驱动电机运动到目标位置的信号。驱动信号包括由微处理器内部定时器生成的频率相同占空比不同的两路PWM波、选择信号及内部数模转换器生成的电压阈值。

步骤S400：将所述驱动信号发送至所述音圈电机驱动芯片，以使所述音圈电机驱动芯片驱动所述音圈电机的动子运动并带动镜片移动。

可以理解的是，当音圈电机驱动芯片接收到驱动信号后，可以将所述驱动信号转化为驱动所述音圈电机动作到目标运动位置所需要的电信号，并将所述电信号输出至音圈电机；由于所述镜片设置在音圈电机的动子上，所以当音圈电机的线圈运动时，会带着镜片一同运动。

在本实施例中，根据选择后的PWM波及所述电压阈值驱动音圈电机动作，改变音圈电机的运动方向及驱动力，以使音圈电机带着镜片向目标位置运动。

需要说明的是，电枢电压ua和音圈电机位移x之间的传递函数为：

式中：K_S＝BσL；

x(S)—音圈电机位移；

u(s)—电枢电压；

Bσ—线圈所在空间的磁感应强度；

L—线圈导体每匝处在磁场中的平均有效长度；

v—电枢切割磁力线的速度(m/s)；

m—动子部分的总质量；

μ—动摩擦力系数；

R_a—电枢回路的电阻；

L_a—电枢绕组的电感；

步骤S500：接收位置检测装置反馈的实时位置信号。

需要说明的是，所述位置检测器选用巨磁阻检测器，该对焦巨磁阻检测器通过惠斯登电桥结构检测磁极强度进而通过电压信号计算得到位移量。

步骤S600：根据所述实时位置信号，更新所述驱动信号，以实现对所述音圈电机的闭环控制。

可以理解的是，所述实时位置信号作为反馈信号，将音圈电机的动作及时、准确地反馈给执行主体，此时执行主体可以根据反馈的实时位置信号与目标运动位置的差值及时调整与通过模糊PID算法计算后更新所述驱动信号，使所述音圈电机的运动位置趋近于目标运动位置。

本实施例提出一种音圈电机控制方法，所述音圈电机控制方法包括：接收上位机下发的动作指令；根据所述动作指令，解析得到目标位置指令；根据所述目标位置指令，生成驱动信号；将所述驱动信号发送至所述音圈电机驱动芯片，以使所述音圈电机驱动芯片驱动所述音圈电机的动子运动并带动镜片移动；接收位置检测装置反馈的实时位置信号；根据所述实时位置信号，更新所述驱动信号，以完成对所述音圈电机的闭环控制。该方法通过根据音圈电机的当前运动位置更新驱动信号，改变音圈电机的运动方向及驱动力，实现了镜头群组的快速、准确地运动。

进一步地，基于本发明音圈电机控制方法第一实施例提出本发明音圈电机控制方法第二实施例。参考图2，图2为本发明音圈电机控制方法第二实施例的流程示意图。

所述步骤S600，包括：

步骤S610：根据所述目标位置指令及实时位置信号得到位置偏差及误差变化率。

可以理解的是，所述位置偏差反映了音圈电机当前运动位置与目标位置的差距，所述误差变化率反映了音圈电机当前运动位置与目标位置差距的变化速率。

步骤S620：根据所述位置偏差及所述误差变化率进行PID计算，得到计算结果。

需要说明的是，微处理器烧录的程序中有负责PID计算的模块，可以在微处理器的程序中划分出一个PID控制器，用于进行PID计算。

步骤S630：根据所述计算结果确定更新驱动信号。

可以理解的是，由于实时位置信号与目标位置指令的偏差变化，执行主体需要根据实时位置信号经模糊PID算法生成新的驱动信号使偏差不断缩小。

步骤S640：根据所述更新驱动信号更新所述驱动信号。

可以理解的是，所述更新驱动信号为可以使实时位置信号与目标位置指令的偏差缩小的驱动信号，当更新驱动信号生成时，原先的驱动信号被覆盖，音圈电机驱动芯片使用新的驱动信号对音圈电机进行驱动。

本实施例通过得到位置偏差和误差变化率，并进行模糊PID计算，得到新的驱动信号，再用新的驱动信号去驱动音圈电机，从而带动镜片向目标位置移动，并不断减小位置偏差，使镜片运动更加准确。

进一步地，基于第一实施例或第二实施例提出本发明音圈电机控制方法第三实施例，参考图3，图3为本发明音圈电机控制方法第三实施例的流程图。

在本实施例中，所述步骤S620，包括：

步骤S621：根据所述实时位置信号和第一PID算法，得到第一计算结果。

需要说明的是，所述第一PID算法储存在微处理器中，将第一PID算法的程序视为第一PID控制器，所述第一计算结果由第一PID控制器得到。

可以理解的是，第一PID算法中的PID参数由操作人员在进行编程时提前录入，为三个预设参数，分别为：第一比例系数、第一积分系数及第一微分系数。

步骤S622：根据所述实时位置信号、第一计算结果和第二PID算法，得到第二计算结果。

需要说明的是，所述第二PID算法储存在微处理器中，将第二PID算法的程序视为第二PID控制器，所述第二计算结果由第二PID控制器得到。

可以理解的是，第二PID算法中的PID参数由微处理器中的模糊控制器根据以下两个参数确定：一是音圈电机的动子的速度与第一计算结果相减得到的差值，二是所述差值的变化率；模糊控制器根据以上两个参数得到第二PID算法中的三个参数，分别为：第二比例系数、第二积分系数及第二微分系数。

本实施例通过对实时位置信号进行处理得到第一计算结果，随后根据音圈电机的动子的速度信号进行第二次PID计算，得到第二计算结果，经过两次PID计算，既可以保证音圈电机的动子位置的准确性又可以保证速度的准确性，提高了镜头运动的精准性和鲁棒性。

进一步地，基于第一实施例、第二实施例及第三实施例提出本发明音圈电机控制方法第四实施例，参考图4，图4为本发明音圈电机控制方法第四实施例的流程图。

在本实施例中，所述步骤S621，包括：

步骤S6211：根据所述实时位置信号及所述目标位置指令得到位置偏差。

需要说明的是，所述位置偏差使第一PID算法的输入量，由目标位置指令与实时位置信号做差得到。

步骤S6212：通过所述第一PID算法对所述位置偏差进行计算，得到第一计算结果。

需要说明的是，所述第一计算结果为一可以表示音圈电机运动速度的电压信号。

进一步地，所述步骤S622，包括：

步骤S6221：根据所述实时位置信号及所述第一计算结果得到速度偏差。

需要说明的是，所述速度偏差根据第一计算结果与所述实时位置信号的微分做差得到。

步骤S6222：通过第二PID算法对所述速度偏差进行计算，得到第二计算结果。

需要说明的是，所述第二计算结果为一电压信号，该电压信号可以被用来生成更新驱动信号，并可以直接发送至音圈电机驱动芯片，使音圈电机驱动芯片驱动音圈电机继续动作。

进一步地，在所述通过第二PID算法对所述速度偏差进行计算，得到第二计算结果的步骤之前，所述方法还包括：

根据所述速度偏差得到所述误差变化率。

可以理解的是，所述误差变化率为所述速度偏差对时间进行微分的结果。

根据所述速度偏差及所述误差变化率得到PID系数，根据所述PID系数得到第二PID算法的计算结果。

需要说明的是，所述计算所述PID系数的程序储存在微处理器中，将计算PID系数的程序定义为模糊控制器，所述PID系数由模糊控制器根据所述误差变化率和所述速度偏差得到。

可以理解的是，第二PID算法中的PID参数为三个预设参数，分别为：第二比例系数、第二积分系数及第二微分系数。

参考图5、图6，图5为本发明音圈电机控制方法一实施例的控制框图，图6为本发明音圈电机控制方法一实施例的数学模型框图。

第一PID控制器、第二PID控制器、模糊控制器、音圈电机电机驱动芯片、音圈电机及位置检测装置组成控制系统。

所述第二PID控制器、音圈电机驱动芯片及位置检测装置组成PID控制的速度环，该速度环以音圈电机位移的微分作为反馈量，所述位移量为如上所述的实时位置信号。

所述第二PID控制器，用于执行第二PID计算，需要说明的是，第二PID计算的传递函数为：

式中，K_vp为第二比例系数，T_vi为第二积分系数，T_vD为第二微分系数。

所述第一PID控制器，第二PID控制器、音圈电机驱动芯片、音圈电机及位置检测装置组成PID控制的位置环，该位置环以音圈电机位移量作为反馈量，所述位移量为如上所述的音圈电机的动子实时位置信号。

所述第一PID控制器，用于执行第一PID计算，需要说明的是，第一PID计算的传递函数为：

式中，K_p为第一比例系数，T_i为第一积分系数，T_D为第一微分系数。

所述模糊控制器与第二PID控制器组成PID控制的前馈回路，用于实时得到第二PID计算的系数。

所述音圈电机通过位置检测装置实时检测音圈电机的动子的位置，该位置与目标位置指令做差得到偏差，偏差进入第一PID控制器，第一PID控制器计算的结果与位置的导数即音圈电机的动子的实时速度值做差，然后模糊控制器根据该偏差与误差变化率得到此时最合适的PID系数即K_VP、K_VI、K_VD，该PID计算的结果经单片机输出后给到音圈电机驱动芯片，从而驱动音圈电机动作。

此外，参照图7，本发明实施例还提出一种音圈电机控制装置，所述音圈电机控制装置包括：相互连接的串口模块110及控制模块120。

所述串口模块110，用于接收上位机下发的动作指令。

需要说明的是，所述串口模块110为可以实现串口通信的芯片，例如：CH340，可以实现调试及通信功能。在具体实施中，可以根据实际情况进行选型，本实施例并不对此进行限制。

所述控制模块120，用于根据所述动作指令，解析得到目标目标位置指令，根据所述目标目标位置指令，生成驱动信号。

需要说明的是，所述控制模块120为至少包括内部定时器、数模转换器及模数转换器的微处理器，例如：STM32单片机。在具体实施中，可根据具体情况对微处理器进行选型，本实施例并不对此进行限制。

可以理解的是，所述上位机为可以进行程序烧录的计算机，例如：台式电脑及笔记本电脑，操作者可以在上位机中进行相关代码的编写。所述上位机与执行主体微处理器的通信方式为串口通信。所述动作指令包含的信息为音圈电机的动子的目标运动位置。

需要说明的是，所述驱动信号是根据上位机下发的动作指令解析成目标位置而生成的可以使驱动器驱动电机运动到目标位置的信号。驱动信号包括由微处理器内部定时器生成的频率相同占空比不同的两路PWM波、选择信号及内部数模转换器生成的电压阈值。

所述控制模块120还用于将所述驱动信号发送至所述音圈电机驱动芯片，以使所述音圈电机驱动芯片驱动所述音圈电机的动子运动并带动镜片移动。

可以理解的是，当音圈电机驱动芯片接收到驱动信号后，可以将所述驱动信号解析为驱动所述音圈电机动作到目标运动位置所需要的电信号，并将所述电信号输出至音圈电机；由于所述镜片设置在音圈电机的线圈上，所以当音圈电机的线圈运动时，会带着镜片一同运动。

所述控制模块120，还用于位置检测装置反馈的实时位置信号，根据所述实时位置信号，更新所述驱动信号，以实现对所述音圈电机的闭环控制。

需要说明的是，所述位置检测器选用巨磁阻检测器，该对焦巨磁阻检测器通过惠斯登电桥结构检测磁极强度进而通过电压信号计算得到位移量。

可以理解的是，所述实时位置信号作为反馈信号，将音圈电机的动作及时、准确地传回给执行主体，此时执行主体可以根据反馈的实时位置信号与目标运动位置的差值及时调整与更新所述驱动信号，使所述音圈电机的运动位置趋近于目标运动位置。

本实施例提出一种音圈电机控制装置，所述音圈电机控制包括相互连接的串口模块110及控制模块120：所述串口模块110，用于接收上位机下发的动作指令；所述控制模块120，用于根据所述动作指令，得到目标位置指令，并根据所述目标位置指令，生成驱动信号；所述控制模块120，还用于将所述驱动信号发送至音圈电机驱动芯片，以使所述音圈电机驱动芯片驱动所述音圈电机运动并带动镜片移动；所述控制模块120，还用于接收位置检测装置传输的实时位置信号，并根据所述实时位置信号，更新所述驱动信号，以完成对所述音圈电机的闭环控制。该方法通过根据音圈电机的当前运动位置更新驱动信号，改变音圈电机的运动方向及驱动力，实现了镜头的快速、准确地运动。

此外，参照图8，本发明实施例还提出一种音圈电机控制系统，所述音圈电机控制系统包括：音圈电机控制装置100、上位机00、音圈电机驱动芯片20、音圈电机30、镜片40及位置检测装置50，其中，所述音圈电机控制装置100包括串口模块及控制模块，所述音圈电机控制系统可以实现如权利要求上所述的音圈电机30控制方法的步骤。

进一步地，所述音圈电机控制装置100的串口模块与所述上位机00连接，所述音圈电机控制装置100的控制模块的输出端与所述音圈电机驱动芯片20的输入端连接，所述音圈电机控制装置100的控制模块的输入端与所述位置检测装置50连接，所述音圈电机驱动芯片20的输出端与所述音圈电机30的线圈链接，所述音圈电机30的线圈上搭载有镜片40，所述位置检测装置50安装在所述音圈电机30上。

由于本音圈电机控制装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

此外，本发明实施例还提出一种拍摄设备，所述拍摄设备包括如上所述的音圈电机控制系统。

由于本拍摄设备上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的音圈电机控制方法，此处不再赘述。

此外，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一个拍摄设备(如只读存储器(Read Only Memory，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，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

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。