扬声器的非线性控制制造技术

本申请公开了一种非线性控制系统。更具体地，公开了一种包括控制器、音频系统及模型的非线性控制系统。所述控制器被配置为接受一个或多个输入信号，以及由所述模型产生的一个或多个估计状态从而产生一个或多个控制信号。所述音频系统包括一个或多个换能器，其被配置为接受控制信号以根据控制信号产生呈现的音频流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扬声器的非线性控制 相关申请的交叉引用 本申请为要求由PirGunnarsRisberg等人提交于2012年6月7日、标题为扬 声器的非线性控制（NON-LINEARCONTROLOFLOUDSPEAKERS)、序列号为 61/656, 676 的美 国临时专利申请的权益和优先权的国际申请，其全部内容为所有目的通过引用合并于此。
本公开涉及扬声器的数字控制，且特别地，涉及适用于在音频信号处理中实施的 非线性数字控制系统。
技术介绍
移动技术和消费类电子设备（CED)继续在全世界扩大应用和范围。在移动技术和CED继续迅速扩大的同时，设备硬件和部件存在快速的技术进步，从而使得计算能力提高和 新型外围设备板载设备的合并，以及设备尺寸、功耗等的降低。诸如手机、平板电脑及笔记 本电脑的大多数设备包括音频通信系统，且特别地，包括一个或多个扬声器以与用户交互 和/或使音频数据流传送至用户。 每个设备都具有声学特征，这意指由影响设备所产生的声音的其结构和设计或其 与声音交互的方式所规定的设备的可听特性。声学特征可以包括一系列非线性特征，其可 能依赖于设备的设计，设备的年龄，相关数据流的内容（例如，声压级、频谱等），和/或设备 运行的环境。设备的声学特征可以显著地影响用户的音频体验。 音频体验是在设计消费类电子设备中所考虑的许多要素之一。通常情况下，以牺 牲音频系统、扬声器等的品质来换取其他设计因素，诸如成本、视觉吸引力、形状因素、屏幕 界面、外壳材料的选择、硬件布局以及在其他之中的组装考虑事项。 正如由音频驱动器、部件布局、扬声器、材质、组装考虑事项、外壳设计等所决定 的，这些竞争因素中许多都是以牺牲音频品质为代价来换取的。另外地，由于可用界面缩小 且部件尺寸小型化，随着在这样设备中的扬声器正被推至其能力的极限，在这样设备的声 学特性中的非线性特性正变得尤其相关。 通常利用额外的成本、增加计算复杂性，和/或增大部件尺寸可以实现对声学性 能的提高。这些方面都与当前的设计趋势相冲突。因此，成本、计算技术，以及对尺寸敏感 的方法对于解决设备的非线性声学特征来说将会是补充给设计师工具箱受欢迎的方法。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供一种用于扬声器的非线性控制系统。 本公开的另一个目的是提供一种用于增强来自消费类电子设备的音频输出的滤 波系统。 本公开的又一个目的是根据本公开为相关的消费类电子设备提供一种用于配置 非线性控制系统的制造方法。 依照本公开，由与所附权利要求书相应的设备、系统，以及方法来完全地或部分地 满足上述目的。依照本公开，在所附权利要求书中、在下文的说明书中，以及在附图中详细 阐述了特征和方案。 根据第一方案，提供了一种用于由一个或多个输入信号产生呈现的音频流的非线 性控制系统，其包括：控制器，所述控制器被配置为接受输入信号，以及一个或多个估计状 态，并且由所述输入信号和一个或多个估计状态来产生一个或多个控制信号；模型，其配置 为接受一个或多个控制信号并由一个或多个控制信号生成一个或多个估计状态；以及音频 系统，其包括至少一个换能器，所述音频系统被配置为接受一个或多个控制信号，并利用控 制信号或由控制信号生成的信号来驱动所述换能器以产生呈现的音频流。 所述模型可以包括前馈非线性状态估计器，其被配置为生成一个或多个所述估计 状态。 所述模型可以包括观测器，并且所述音频系统可以包括用于产生一个或多个反馈 信号的装置。所述观测器可以被配置为接受一个或多个所述反馈信号或由所述反馈信号生 成的信号，并由一个或多个所述反馈信号和一个或多个所述控制信号生成一个或多个所述 估计状态。 在方案中，所述观测器可以包括非线性观测器、滑模观测器、卡尔曼滤波器、自适 应滤波器、最小均方自适应滤波器、增强递归最小二乘滤波器、扩展卡尔曼滤波、集合卡尔 曼滤波、高阶扩展卡尔曼滤波器、动态贝叶斯网络。在方案中，所述观测器可以包括无迹卡 尔曼滤波器或增强无迹卡尔曼滤波器以生成一个或多个所述估计状态。 所述控制器可以包括保护块，所述保护块被配置为分析所述输入信号，所述估计 状态和/或所述控制信号中的一个或多个，并且基于该分析来修正所述控制信号。 所述控制器可以包括与反馈控制系统相互连接的前馈控制系统，并且所述模型可 以被配置为由一个或多个所述估计状态生成一个或多个参考信号，所述前馈控制系统可以 被配置为对所述输入信号执行非线性变换以产生中间控制信号，并且所述反馈控制器可以 被配置为将所述中间控制信号、所述参考信号及所述反馈信号中的两个或更多个进行比 较，以生成所述控制信号。所述反馈控制器可以包括用于生成一个或多个控制信号的PID 控制块。所述前馈控制器可以包括精确输入-输出线性化控制器以生成一个或多个中间控 制信号。 在方案中，所述音频系统可以包括驱动器，其被配置为将所述控制信号与所述换 能器相互连接。所述驱动器可以被配置为监控电流信号、电压信号、功率信号和/或换能器 阻抗信号中的一个或多个，并且将所述信号作为反馈提供给所述非线性控制系统的一个或 多个部件。 所述音频系统可以包括反馈协调块，其被配置为接受由该系统中的一个或多个传 感器、换能器所生成的一个或多个感知信号，并且由所述感知信号生成一个或多个反馈信 号。 所述控制器可以包括目标动态块及反向动态块，所述目标动态块可以被配置为修 正所述输入信号或由所述输入信号生成的信号以所述输入信号或由所述输入信号生成目 标频谱响应。所述反向动态块可以被配置为在所述输入信号或所述输入信号生成的信号上 补偿所述音频系统的一个或多个非线性特性。 所述非线性控制系统可以包括自适应算法，其被配置为监控非线性控制系统中的 一个或多个信号的失真情况并修正所述控制器的一个或多个方面以降低所述失真。 所述控制器可以包括一个或多个参数上定义的参数，所述控制器的功能取决于所 述参数，并且所述自适应算法可以被配置为调整一个或多个所述参数以减轻失真情况。 所述非线性控制系统可以包括用于估计所述换能器的特性温度并传送估计值给 一个或多个所述控制器和/或所述模型的装置。所述控制器和/或所述模型可以被配置为 补偿与特性温度估计值相关的系统性能的变化。 所述非线性控制系统可以被集成于消费类电子设备中。消费类电子设备可以包括 蜂窝式电话（例如智能手机）、平板电脑、笔记本、便携式媒体播放器、电视机、便携式游戏 机、游戏控制台、游戏控制器、遥控器、电器（例如烤箱、冰箱、面包机、微波炉、吸尘器等）、 电动工具（例如钻机、搅拌机等）、机器人（例如自主清洁机器人、看护机器人等）、玩具 (例如玩具娃娃、小型雕像、模型组、拖拉机等），贺卡、家庭娱乐系统、有源扬声器、媒体配 件（例如耳机或平板音频和/或视频配件）及条形音箱等。 所述换能器可以是电磁扬声器、压电致动器、基于电活性聚合物的扬声器，静电扬 声器，及其组合等。 根据另一方案，提供包括在消费类电子设备中的依照本公开的非线性控制系统的 用途。 根据又一方案，提供依照本公开的非线性控制系统处理音频信号的用途。 根据另一方案，提供一种用于将生产扬声器的性能与目标扬声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从一个或多个输入信号产生呈现的音频流的非线性控制系统，包括：‑控制器，其被配置为接受所述输入信号，以及一个或多个估计状态，且由所述输入信号和一个或多个所述估计状态生成一个或多个控制信号；‑模型，其被配置为接受一个或多个所述控制信号并且由一个或多个所述控制信号生成一个或多个估计状态；以及‑音频系统，其包括至少一个换能器，所述音频系统被配置为接受一个或多个所述控制信号，且利用所述控制信号或由所述控制信号生成的信号来驱动所述换能器以产生所述呈现的音频流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.07 US 61/656,6761. 一种用于从一个或多个输入信号产生呈现的音频流的非线性控制系统，包括： -控制器，其被配置为接受所述输入信号，以及一个或多个估计状态，且由所述输入信 号和一个或多个所述估计状态生成一个或多个控制信号； -模型，其被配置为接受一个或多个所述控制信号并且由一个或多个所述控制信号生 成一个或多个估计状态；以及 -音频系统，其包括至少一个换能器，所述音频系统被配置为接受一个或多个所述控制 信号，且利用所述控制信号或由所述控制信号生成的信号来驱动所述换能器以产生所述呈 现的音频流。2. 根据权利要求1所述的非线性控制系统，其中，所述模型包括前馈非线性状态估计 器，所述前馈非线性状态估计器被配置为生成所述估计状态。3. 根据权利要求1或2所述的非线性控制系统，其中，所述模型包括观测器，并且所述 音频系统包括用于产生一个或多个反馈信号的装置，所述观测器被配置为接受一个或多个 所述反馈信号或由所述反馈信号生成的信号，并且由一个或多个所述反馈信号和一个或多 个所述控制信号生成一个或多个所述估计状态。4. 根据权利要求3所述的非线性控制系统，其中，所述观测器包括无迹卡尔曼滤波器 或增强无迹卡尔曼滤波器以生成一个或多个所述估计状态。5. 根据任一前述权利要求所述的非线性控制系统，其中，所述控制器包括保护块，所述 保护块被配置为分析一个或多个所述输入信号、所述估计状态和/或所述控制信号，并且 基于所述分析来修正所述控制信号。6. 根据任一前述权利要求所述的非线性控制系统，其中，所述控制器包括与反馈控制 系统相互连接的前馈控制系统，并且所述模型被配置为由一个或多个所述估计状态生成一 个或多个参考信号，所述前馈控制系统被配置为对所述输入信号进行非线性变换以产生中 间控制信号，并且所述反馈控制器被配置为将所述中间控制信号、所述参考信号及所述反 馈信号中的两个或更多个进行比较以生成所述控制信号。7. 根据权利要求6所述的非线性控制系统，其中，所述反馈控制器包括PID控制块。8. 根据权利要求6或6所述的非线性控制系统，其中，所述前馈控制器包括精确输 入-输出线性化控制器。9. 根据任一前述权利要求所述的非线性控制系统，其中，所述音频系统包括驱动器，所 述驱动器被配置为将所述控制信号与所述换能器相互连接，所述驱动器被配置为监控电流 信号、电压信号、功率信号和/或换能器阻抗信号中的一个或多个，并且将所述信号作为反 馈提供给所述非线性控制系统的一个或多个部件。10. 根据任一前述权利要求所述的非线性控制系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕尔·贡纳斯·里斯贝里，马库斯·阿维德松，丹尼尔·卡尔松，兰迪·托特，
申请(专利权)人：ACTIWAVE公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE