專利名稱：洗衣機(jī)振動(dòng)的變頻控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及洗衣機(jī)領(lǐng)域，具體講是洗衣機(jī)振動(dòng)的變頻控制方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種洗衣機(jī)振動(dòng)的變頻控制方法，它包括以下步驟A、根據(jù)隔振理論和洗衣機(jī)的負(fù)載狀況，確定合適的洗衣機(jī)機(jī)吊桿剛度，保證箱體處的隔振效果；B、通過下列方程和實(shí)驗(yàn)綜合確定各種負(fù)載狀況下需要抑制振動(dòng)的頻率根據(jù)隔振系統(tǒng)理論和洗衣機(jī)的負(fù)載狀況，確定合適的洗衣值及頻率靈敏度，并據(jù)此確定系統(tǒng)固有頻率的變化范圍|X(ω)|=F0Kπα|cos[ω02+KMλ24α+π4]|(1-λ2)2+(2ξλ)2---(3)]]>φ(ω)=λω02αKM-tg-12ξλ1-λ2---(4)]]>C、在考慮電機(jī)特性情況下，計(jì)算出各種負(fù)載下的最佳升速率；D、根據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)編寫電機(jī)控制軟件。
上述技術(shù)方案應(yīng)用于采用了直流無刷電機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)攪拌洗衣機(jī)，由于直流無刷電機(jī)具有優(yōu)越的變頻調(diào)速性能，通過載荷識(shí)別技術(shù)和變頻控制技術(shù)，針對不同負(fù)載狀況下系統(tǒng)的固有頻率、及其較大振動(dòng)響應(yīng)的頻率變化范圍，運(yùn)用直流無刷電機(jī)的變頻特性，快速通過共振區(qū)，達(dá)到有效抑制系統(tǒng)共振和有效地隔離傳遞給箱體振動(dòng)的雙重效果。
對方程(1)進(jìn)行Fourier變換，并進(jìn)行數(shù)學(xué)代換，可解得振動(dòng)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)為X(ω)=F0Kπ2α[cosω02+ω24α-sinω02+ω24α](1-λ2)2+(2ξλ)2]]>×{(1-λ2)cosω02αω+2ξλsinω02αω+i[(1-λ2)sinω02αω-2ξλcosω02αω]}---(2)]]>式中，λ＝ω/ωn為頻率比，ωn=K/M]]>為系統(tǒng)固有頻率；ξ＝c/cn為阻尼比，Cn=2KM]]>為臨界阻尼；i表示虛數(shù)。
振動(dòng)響應(yīng)的模(幅值)與相角分別為|X(ω)|=F0Kπα|cos[ω02+KMλ24α+π4]|(1-λ2)2+(2ξλ)2---(3)]]>φ(ω)=λω02αKM-tg-12ξλ1-λ2---(4)]]>為了用數(shù)值計(jì)算方法研究振動(dòng)系統(tǒng)在變頻激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)，取ξ＝0.05，K/M=317.5×2π(rad/s),]]>ω0＝200×2π(rad/s)，對振動(dòng)響應(yīng)的幅值進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，取其最大值，如下表

從表中可以看出激勵(lì)力的頻率變化對振動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)有很大影響，反之，可以通過改變激勵(lì)力的頻率變化率達(dá)到有效地控制振動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)幅值的目的。
2、頻率變化率的影響分析振動(dòng)系統(tǒng)的激勵(lì)力的頻率變化率的不同，振動(dòng)響應(yīng)有很大差異。從公式(3)中可以得到，當(dāng)(ω02+KMλ2)/(4α)=π4]]>時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)為零，但隨著頻率變化率的繼續(xù)增大，系統(tǒng)的響應(yīng)也將放大，因此，對于具體的振動(dòng)系統(tǒng)而言，存在一個(gè)理論上的最佳升速率，理論值可以通過對(3)式取偏導(dǎo)數(shù)求得∂|X(ω)|∂α=0---(5)]]>同時(shí)應(yīng)考慮頻率變化時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)的靈敏度|X(ω)|/ω要達(dá)到一定的值，以適應(yīng)負(fù)載、加工裝配精度等變化，保證系統(tǒng)有較寬的動(dòng)態(tài)特性范圍。
上述理論在洗衣機(jī)上的應(yīng)用1、洗衣機(jī)振動(dòng)分析通過前面從理論上對升降速過程中的振動(dòng)響應(yīng)問題的分析，同時(shí)為了簡化分析過程，沒有考慮電機(jī)的升降速特性(響應(yīng)滯后)的影響，因此，對于洗衣機(jī)的振動(dòng)控制，需要同時(shí)考慮振動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際模型與方程(1)的差異，以及實(shí)際電機(jī)與系統(tǒng)的升降速特性的影響，采取理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法，是解決問題的最佳路徑。
將上節(jié)的振動(dòng)變頻控制理論應(yīng)用到洗衣機(jī)上，可以采取以下步驟A、根據(jù)隔振系統(tǒng)理論和洗衣機(jī)的負(fù)載狀況，確定合適的洗衣機(jī)吊桿剛度，保證箱體處的隔振效果；B、通過前面的計(jì)算公式，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(也可以從此處確定公式中所選參數(shù)是否正確)，確定各種負(fù)載狀況下需要抑制振動(dòng)的頻率值及頻率靈敏度，并據(jù)此確定系統(tǒng)固有頻率的變化范圍；C、在考慮電機(jī)特性情況下，計(jì)算出各種負(fù)載下的最佳升速率；D、根據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)編寫電機(jī)控制軟件；E、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并反復(fù)進(jìn)行A∽E步驟的調(diào)試，直至最優(yōu)。本發(fā)明的使用效果本發(fā)明通過對榮事達(dá)XQJ60-630G攪拌洗衣機(jī)的開發(fā)研究和實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用了振動(dòng)的變頻控制技術(shù)，克服了普通洗衣機(jī)升降速過程中的“撞桶”問題，并有效地抑制了箱體的振動(dòng)，測試結(jié)果如下

需要說明的是采用常規(guī)方法控制時(shí)，由于升速過程中，存在“撞桶”現(xiàn)象，表中所列數(shù)值為升速過程完成后的穩(wěn)態(tài)振動(dòng)值；而采用變頻控制方法時(shí)，由于克服了“撞桶”現(xiàn)象，表中所列數(shù)值為整個(gè)工作過程(升速、穩(wěn)態(tài)、降速)中振動(dòng)的最大值。從表中可以看出，變頻控制技術(shù)取得了良好的振動(dòng)抑制效果。
權(quán)利要求
1.一種洗衣機(jī)振動(dòng)的變頻控制方法，它包括以下步驟A.根據(jù)隔振理論和洗衣機(jī)的負(fù)載狀況，確定合適的洗衣機(jī)吊桿剛度，保證箱體處的隔振效果；B.通過下列方程和實(shí)驗(yàn)綜合確定各種負(fù)載狀況下需要抑制振動(dòng)的頻率根據(jù)隔振系統(tǒng)理論和洗衣機(jī)的負(fù)載狀況，確定合適的洗衣值及頻率靈敏度，并據(jù)此確定系統(tǒng)固有頻率的變化范圍，|X(ω)|=F0Kπα|cos[ω02+KMλ24α+π4]|(1-λ2)2+(2ξλ)2---(3)]]>φ(ω)=λω02αKM-tg-12ξλ1-λ2---(4)]]>C、在考慮電機(jī)特性情況下，計(jì)算出各種負(fù)載下的最佳升速率；D、根據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)編寫電機(jī)控制軟件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洗衣機(jī)振動(dòng)的變頻控制方法，其特征在于對所述的電機(jī)控制軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，反復(fù)進(jìn)行上述各步驟的調(diào)試，直至最優(yōu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及洗衣機(jī)振動(dòng)的變頻控制技術(shù)并提供一種有效抑制系統(tǒng)共振和有效地隔離傳遞給箱體振動(dòng)的控制方法，大致包括以下步驟根據(jù)隔振理論和洗衣機(jī)的負(fù)載狀況，確定合適的洗衣機(jī)機(jī)吊桿剛度；通過物理模型和實(shí)驗(yàn)綜合確定各種負(fù)載狀況下需要抑制振動(dòng)的頻率根據(jù)隔振系統(tǒng)理論和洗衣機(jī)的負(fù)載狀況，確定合適的洗衣值及頻率靈敏度，并據(jù)此確定系統(tǒng)固有頻率的變化范圍；在考慮電機(jī)特性情況下，計(jì)算出各種負(fù)載下的最佳升速率；編寫電機(jī)控制軟件。
文檔編號(hào)D06F37/20GK1408933SQ0114192
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月24日
發(fā)明者顧乾坤 申請人:合肥榮事達(dá)集團(tuán)有限責(zé)任公司