CN103557982B - 马达偏差的检知方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明开了马达偏差的检知方法及其应用，解决了现有马达实际输出力矩的偏差导致检知精度下降的技术问题，本发明马达偏差的检知方法是以相同驱动条件驱动标准马达和被测马达进行加减速运动，获取标准马达从第一转速变化到第二转速所用的时间T₁和被测马达从第一转速变化到第二转速所用的时间T₀，将时间T₀与时间T₁之间的差异值与差异数据库进行比较获得被测马达的偏差量。

Description

马达偏差的检知方法及其应用

【技术领域】

本发明涉及马达偏差的检知方法及其应用，尤其是对马达输出力矩的偏差进行检知的方法及其该检知方法在检测洗衣机布量中的应用。

【背景技术】

马达的主要作用是产生驱动转矩，作为各种电器或各种机械的动力源，例如现有的洗衣机通过马达驱动滚筒、波轮等部件进行旋转运动，洗涤衣物。但实际产生出来的马达性能会受到生产工艺、生产材料等因素的影响，使得实际产品与理想标准品之间存在偏差，这些因素是客观存在的，即使在相同驱动电压、驱动频率的情况下，各个马达之间还是存在性能偏差，例如输出力矩的偏差，这种偏差不利于马达在实际应用中的控制，而且也影响到相应电器的检测精度，例如，目前对于洗衣机的布量检知，是依靠马达输出固定力矩，在不同负载的情况下所需要的加速时间不相同等来进行判定，但由于马达输出力矩有偏差，导致布量检知精度下降，洗衣机无法准确判定布量，进而导致洗衣机无法针对当前布量进行洗衣水流、时间等参数的准确控制。

【发明内容】

本发明所要解决的问题就是提供马达偏差的检知方法及其应用，能准确、有效地检测出被测马达与理想标准马达之间的偏差量，便于在实际应用中通过该偏差量进行调整。

为解决上述技术问题，本发明首先提出马达偏差的检知方法，以相同驱动条件驱动标准马达和被测马达进行加减速运动，获取标准马达从第一转速变化到第二转速所用的时间T₁和被测马达从第一转速变化到第二转速所用的时间T₀，将时间T₀与时间T₁之间的差异值与差异数据库进行比较获得被测马达的偏差量。

进一步的，以相同驱动条件驱动标准马达和被测马达进行加减速运动的过程为：设定相同的电压频率或者占空比，驱动标准马达和被测马达带动相同负载旋转加速至预定转速，再停止马达输出使标准马达和被测马达惯性旋转减速直至停止。

进一步的，所述第一转速为加速起始速度，所述第二转速为加速最终速度，所述时间T₁为标准马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间，所述时间T₀为被测马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间。

进一步的，所述第一转速为减速起始速度，所述第二转速为减速最终速度，所述时间T₁为标准马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间，所述时间T₀为被测马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间。

进一步的，所述第一转速为加速起始速度，所述第二转速为减速最终速度，所述时间T₁为标准马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间与标准马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间之和，所述时间T₀为被测马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间与被测马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间之和。

进一步的，将获得的时间T₀和时间T₁进行数据处理后再进行比较，所述的数据处理为加法运算、减法运算、乘法运算、除法运算、平方运算、均方运算中的一种或者几种的组合。

进一步的，将获得的时间T₀换算成对应速度变化量下的加速度a₀，时间T₁换算成对应速度变化量下的加速度a₁，a₀与a₁进行比较并获得差异值。

本发明还提出了基于上述马达偏差的检知方法的应用，应用于洗衣机布量判定。

进一步的，所述洗衣机布量判定方法包括如下步骤：

洗衣机启动布量检知，获得布量阈值；

利用马达偏差检知方法获得的马达偏差量对布量阈值进行补正；

利用补正后的布量阈值进行布量划分，判定洗衣机当前布量。

本发明的有益效果：本发明是在外部条件不变的情况下，利用不同驱动力矩的马达在驱动相同负荷达到一定转速需要的时间不同的原理对马达的偏差进行检知，该方法无需改变外部条件、简单易实现，能准确检知出被测马达的偏差量，具有较强的通用性和可操作性。

本发明方法应用于洗衣机布量判定，可提高洗衣机的布量检知精度，保证洗衣机的洗衣质量。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例一的马达偏差检知流程图；

图2为本发明实施例一中马达加减速过程示意图；

图3为本发明实施例一中被测马达极限品的正态分布图；

图4为本发明实施例一应用于洗衣机布量判定的流程图；

图5为调整前洗衣机半负荷（3.5kg）和满负荷（7kg）布量阈值的正态分布图；

图6为调整后洗衣机半负荷（3.5kg）和满负荷（7kg）布量阈值的正态分布图。

图7为本发明实施例二的马达偏差检知流程图；

图8为本发明实施例三的马达偏差检知流程图；

图9为本发明实施例四的马达偏差检知流程图。

【具体实施方式】

本发明提出一种马达偏差的检知方法，以相同驱动条件驱动标准马达和被测马达进行加减速运动，获取标准马达从第一转速变化到第二转速所用的时间T₁和被测马达从第一转速变化到第二转速所用的时间T₀，将时间T₀与时间T₁之间的差异值与差异数据库进行比较获得被测马达的偏差量。在外部条件不变的情况下，利用不同驱动力矩的马达在驱动相同负荷达到一定转速需要的时间不同的原理对马达的偏差进行检知，检知方法所获得的偏差量可以应用于马达控制、洗衣机布量判定等，使得马达控制更加精确，提高洗衣机的布量判定精度。

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参照图1，实施例一，马达偏差的检知方法：

S101：设定相同的驱动电压和驱动频率；

S102：驱动标准马达和被测马达旋转加速至预定转速，再停止马达输出使被测马达惯性旋转减速直至停止；

S103：在加减速区间内，设定第一转速为加速起始速度，设定第二转速为减速最终速度，获取标准马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间与标准马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间之和T₁，获取被测马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间与被测马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间之和T₀。

S104：获得时间T₀与时间T₁之间的差异值；

S105：差异值与差异数据库进行比较获得被测马达的偏差量。

本实施例在外部条件不变的情况下，利用不同驱动力矩的马达在驱动相同负荷达到一定转速需要的时间不同的原理对马达的偏差进行检知，由此，可以通过定压定频的方式来驱动标准马达和被测马达，此外，本领域普通技术人员公知的技术手段：例如输出固定占空比等方式都可以实现。

参照图2：图中A1为加速时的起始速度、A2为加速时的最终速度、B1为减速时的起始速度、B2为减速时的最终速度、tm1为加速时间、tm2为减速时间。本实施例在S103中截取了马达加减速区间内的时间变化来判断被测马达与标准马达的能力差异，通过洗衣机的转速检测部件可以检测马达的转速数据，通过计时器可以记录相应转速下的时间数据。实际操作过程中，当给定电压和频率后，被测马达开始旋转并旋转加速到预定转速，然后停止马达输出使被测马达惯性旋转减速直至停止，这一过程中，被测马达停止输出后会因惯性仍处于加速状态直至临界点开始惯性减速，但在惯性加速和惯性减速的初始阶段可能产生波动，为提高检知精度，加速过程中本实施例只需要采集被测马达的加速起始速度和加速最终速度所对应的时间数据，二者的时间差即为被测马达的加速时间，减速过程中本实施例只需要采集被测马达的减速起始速度和减速最终速度所对应的时间数据，二者的时间差即为被测马达的减速时间，加速时间和减速时间绝对值的和为时间T₀。按照同样的操作步骤，获得标准马达在加减速区间内的时间T₁，将T₀与T₁进行比较获得差异值。

在S105中，将S104获得的差异值与差异数据库进行比对，所谓差异数据库：是事先对实际洗衣机工作时马达的工作数据进行采集而建立成的数据库，差异数据库中对应多个不同马达差异值有相应的补正值，通过比对可以反映出当前被测马达的差异值所对应的马达偏差值，即补正值。

参照图3，被测马达极限品的正态分布图，被测马达中存在能力上限品、能力中限品和能力下限品，能力上限品的马达在加减速区间内所用的时间T₀较少，能力下限品的马达在加减速区间内所用的时间T₀较多，能力中限品则更趋近于标准品，从图中的三条正态分布曲线可以看出，在3σ（三倍标准差）情况下，本发明检知方法对三种能力马达的检知精度达到97%以上，因此，本发明可以准确检知出马达的偏差情况。

为了更加准确且更明显地区分被测马达的能力偏差，可以将步骤c中获得的时间T₀和时间T₁进行数据处理后再进行比较，数据处理为加法运算、减法运算、乘法运算、除法运算、平方运算、均方运算中的一种或者几种的组合，例如将测得的时间T₀和时间T₁进行均方运算获得N次测量后的平均值，可以提高检知精度。

参照图4，上述检知方法应用于到实际的洗衣机控制中，例如：洗衣机布量的判定：

S001：洗衣机启动布量检知，获得布量阈值；

S002：利用马达偏差检知方法获得的马达偏差量对布量阈值进行补正；

S003：利用补正后的布量阈值进行布量划分，判定洗衣机当前布量。

目前，洗衣机进行布量判定时，计划是马达输出固定力矩，通过不同质量的负荷下，需要的加速时间不同来进行判定当前布量，但由于马达本身输出力矩有偏差，因而很难做出清楚的区分。采用马达偏差量对布量阈值进行补正后，可以消除马达能力偏差对布量判定精度的影响，从而提高洗衣机的布量检知精度。

具体的：参照图5，调整前洗衣机半负荷（3.5kg）和满负荷（7kg）布量阈值的正态分布图，从图中可以看出，在2σ（二倍标准差）情况下，检知精度仅在95%。参照图6，采用本发明检知方法后，在3σ（三倍标准差）情况下，检知精度达到99.7%；根据3σ原则：一般正态分布，X的取值有99.73%的可能性落在“均值加减三倍标准差（或均方差）σ”的范围之间，而在范围以外的取值概率不到0.3%，几乎不可能发生，称为“小概率事件”。由此可知，应用了马达检知方法中获得的偏差值进行调整，可以完全区分开了满负荷和半负荷，提高了检知精度。

实施例二：

参照图7，实施例二，马达偏差的检知方法：

S201：设定相同的驱动电压和驱动频率；

S202：驱动标准马达和被测马达旋转加速至预定转速，再停止马达输出使被测马达惯性旋转减速直至停止；

S203：在加速区间内，设定第一转速为加速起始速度，设定第二转速为加速最终速度，获取标准马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间T₁，获取被测马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间T₀；

S204：获得时间T₀与时间T₁之间的差异值；

S205：差异值与差异数据库进行比较获得被测马达的偏差量。

本实施例的不同之处在于：截取被测马达和标准马达在加速区间内所对应的时间，根据本发明的原理：不同驱动力矩的马达在驱动相同负荷达到一定转速需要的时间不同。本实施例同样可以精确检知出被测马达的偏差值。

实施例三：

参照图8，实施例三，马达偏差的检知方法：

S301：设定相同的驱动电压和驱动频率；

S302：驱动标准马达和被测马达旋转加速至预定转速，再停止马达输出使被测马达惯性旋转减速直至停止；

S303：在减速区间内，设定第一转速为减速起始速度，设定第二转速为减速最终速度，获取标准马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间T₁，获取被测马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间T₀；

S304：获得时间T₀与时间T₁之间的差异值；

S305：差异值与差异数据库进行比较获得被测马达的偏差量。

实施例四：

参照图9，本实施例中，马达偏差的检知方法如下：

S401：设定相同的驱动电压和驱动频率；

S402：驱动标准马达和被测马达旋转加速至预定转速，再停止马达输出使被测马达惯性旋转减速直至停止；

S403：在加速区间内，设定第一转速为加速起始速度，设定第二转速为加速最终速度，获取标准马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间T₁，获取被测马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间T₀；

S404：将T₀和时间T₁换算成对应速度变化量下的加速度a₀和加速度a₁；

S405：获得加速度a₀和加速度a₁之间的差异值；

S406：差异值与差异数据库进行比较获得被测马达的偏差量。

根据加速度公知a=ΔV/Δt可知，在同一速度变化量ΔV下，时间变量Δt的大小反比于加速度的大小，因此，本实施例在加速区间内产生的时间变量基础上，利用加速区间内产生的加速度变量同样可以精确检知出被测马达的偏差值。除了加速区间外，本实施例也适用于减速区间和者加减速区间。

通过上述实施例，本发明的目的已经被完全有效的达到了。熟悉该项技艺的人士应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (5)

1.马达偏差的检知方法，以相同驱动条件驱动标准马达和被测马达进行加减速运动，获取标准马达从第一转速变化到第二转速所用的时间T₁和被测马达从第一转速变化到第二转速所用的时间T₀，将时间T₀与时间T₁之间的差异值与差异数据库进行比较获得被测马达的偏差量，其特征在于：所述第一转速为加速起始速度，所述第二转速为减速最终速度，所述时间T₁为标准马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间与标准马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间之和，所述时间T₀为被测马达从加速起始速度到达加速最终速度所需要的时间与被测马达从减速起始速度到达减速最终速度所需要的时间之和。

2.如权利要求1所述的马达偏差的检知方法，其特征在于：将获得的时间T₀和时间T₁进行数据处理后再进行比较，所述的数据处理为加法运算、减法运算、乘法运算、除法运算、平方运算、均方运算中的一种或者几种的组合。

3.如权利要求1所述的马达偏差的检知方法，其特征在于：将获得的时间T₀换算成对应速度变化量下的加速度a₀，时间T₁换算成对应速度变化量下的加速度a₁，a₀与a₁进行比较并获得差异值。

4.马达偏差检知方法的应用，其特征在于：将权利要求1至3之一所述的马达偏差的检知方法应用于洗衣机布量判定。

5.如权利要求4所述的马达偏差检知方法的应用，其特征在于：所述洗衣机布量判定方法包括如下步骤：

洗衣机启动布量检知，获得布量阈值；

利用马达偏差检知方法获得的马达偏差量对布量阈值进行补正；

利用补正后的布量阈值进行布量划分，判定洗衣机当前布量。