CN110887337A - 一种基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法、计算机可读存储介质及冰箱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法、计算机可读存储介质及冰箱，实时检测冰箱门的角度和角速度数据，通过对角度和角速度分析判断冰箱门的开闭状态，依据冰箱门的开闭状态控制电机运行进而控制冰箱门速度。本发明通过对角度和角速度的判断，使电机在冰箱门关闭过程中介入，避免因用力过大造成的冰箱门二次弹开和冰箱内物品倾倒，确保冰箱门能够稳定的关闭。
Description
技术领域
本发明涉及冰箱技术领域，具体涉及一种基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法、计算机可读存储介质及冰箱。
背景技术
现如今随着生活水平的不断提高，冰箱已经成为人们生活不可缺少的家用电器。用户完成冰箱内物品的拿取之后，在关闭冰箱门过程中，若力度过大则会造成冰箱门再次弹开，造成资源浪费，更有甚者可能造成冰箱内物品倾倒，造成冰箱室内污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，利用角度传感器和角速度传感器获取冰箱门实时角度和角速度，通过对角度和角速度的判断使用电机辅助冰箱门闭合。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，实时检测冰箱门的角度和角速度数据，通过对角度和角速度分析判断冰箱门的开闭状态，依据冰箱门的开闭状态控制电机运行进而控制冰箱门速度。通过对角度和角速度的判断，使电机在冰箱门关闭过程中介入，避免因用力过大造成的冰箱门二次弹开和冰箱内物品倾倒，确保冰箱门能够稳定的关闭。
进一步的，所述实时检测冰箱门的角度和角速度数据具体为：检测冰箱门开始运动时角度θ0 ，角速度ω0 ，冰箱门实时角度θr ，实时角速度ωr 。通过一开始的角度和角速度作为参考标准，利用实时的角度和角速度作差算出实际的打开角度和打开速度，可以准确计算出冰箱门打开或关闭的角度和角速度，便于后续的分析判断。
进一步的， 所述通过角度和角速度分析判断冰箱门的开闭状态具体为：若|θr –θ0| <θend而ωr > 0，则判断冰箱门处于正在开启状态；若|θr –θ0| <θend而ωr < 0，则判断冰箱门处于正在关闭状态；若|θr –θ0| =θend而ωr = 0，则判断冰箱门处于全开启状态；若|θr –θ0| <θend而ωr = 0，则判断冰箱门处于未完全闭合状态；其中θend表示冰箱门全开状态下角度。针对冰箱门的状态进行具体的分类分析，可以准确判断冰箱门当前处于的状态，方便控制电机对冰箱门的助力操作，保证冰箱门的开闭都处于稳定安全状态。
进一步的，在判断冰箱门处于正在关闭状态时，通过预测算法对冰箱门运动状态进行实时预估，预估冰箱门关闭瞬间的角速度大于设定阈值，则定义关闭冰箱门力度过大，控制电机运行对冰箱门进行反向助力。在冰箱关闭过程中，关闭瞬间的角速度进行实时的检测，防止某一瞬间的角速度过大，导致冰箱门关闭时力度太大导致二次反弹或震荡冰箱内物品掉落，利用电机反向助力减速冰箱门关闭速度，保证冰箱门关闭过程中持续稳定。
进一步的，在判断冰箱门处于正在关闭状态时，通过预测算法对冰箱门运动状态进行实时预估，预估冰箱门由于角速度过低无法完成冰箱门关闭作用，则定义为关闭冰箱门力度过小，控制电机运行对冰箱门进行同向助力。在冰箱门关闭过程中，若预估到冰箱门关闭速度太低，就会出现冰箱门无法完全关闭的情况，通过电机同向助力带动冰箱门关闭，可以确保冰箱门完全关闭。
进一步的，控制电机运行对冰箱门进行同向助力后，若检测冰箱门仍处于未完全闭合状态，则发出信号提醒用户。当电机介入后，无法完全抵消掉冰箱门阻力，则定义为冰箱门负载过大或者转轴阻尼过大。若阻力过大，即使电机介入，冰箱门依旧会半途停止，无法发挥冰箱门的作用，则通过蜂鸣器等外部设备对用户进行提醒，防止冰箱门在虚掩的状态下浪费能源。
进一步的，所述通过预测算法对冰箱门运动状态进行实时预估具体为：通过采集前后两个时刻的角速度，记前一采样时刻角速度为ω1，当前采样时刻角速度为ω2，起始时间采样角度为θ,两个采样时刻时间差为△t，计算角速度变化率为△α=（|ω2-ω1|）/△t，计算预计停止时间为t=ω2/△α，进而计算预测停止角度θ’=ω2*t，如果θ’<θ,则定义为关闭冰箱门力度过小，无法完成冰箱门关闭动作。利用两个时刻的角速度数据进行计算分析，预估出当前一个瞬间的角度，并与初始角度进行比较分析，判断当前关闭冰箱门力度情况，针对力度过小的情况进行电机同向助力，带动冰箱门关闭。
进一步的，如果θ‘ >θ+r，则定义为关闭冰箱门力度过大，其中r为预设常量值，且r＞0。在关闭冰箱门力度过大时，控制电机反向助力，给冰箱门施加一个阻力，使得冰箱门减速，防止力度过大冰箱门发生激励碰撞。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现以上任一项所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法。
一种冰箱，包括箱体、冰箱门、转轴、齿轮和电机，所述齿轮安装在转轴上，所述转轴通过齿轮啮合与所述电机相连，所述转轴上还设置有若干个连接件，所述箱体和冰箱门通过转轴上的连接件相连，所述冰箱门上还设置有角度传感器和角速度传感器，所述冰箱门内部设置有控制器，所述控制器包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现以上任一项所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法。
本发明提供的一种基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法、计算机可读存储介质及冰箱的有益效果在于：通过对角度和角速度的判断，使电机在冰箱门关闭过程中介入，避免因用力过大造成的冰箱门二次弹开和冰箱内物品倾倒，确保冰箱门能够稳定的关闭。
附图说明
图1为本发明冰箱结构示意图；
图2为本发明预估算法流程示意图。
图中：1、箱体；2、冰箱门；3、转轴；4、齿轮；5、电机；6、连接件。
具体实施方式
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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1：一种基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法。
一种基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，具体步骤如下：
在冰箱门2处于闭合状态时，控制器进入休眠模式，以降低功耗。当控制器检测到角速度传感器和角度传感器返回数值发生变化时，唤醒控制器并开始工作。记冰箱门2开始运动时角度传感器返回数据为θ0，角速度传感器返回数据为ω0，冰箱门2实时角度为θr，冰箱门2实时角速度为ωr，为区分冰箱门2当前状态为正在开启或正在关闭，记冰箱门2开启时ωr >0，冰箱门2关闭时ωr < 0。冰箱门全开状态下的角度为θend，θend为固定值，由转轴3结构决定，根据用户不同的习惯，可能某些用户不会将门完全开至θend，故需设置一个小于θend的值来对冰箱门开合状态进行判断。
冰箱门2旋转角度计算方式为θr –θ0，如果|θr – θ0| <θend而ωr > 0，则记为冰箱门2处于正在开启状态；当|θr –θ0| <θend而ωr < 0，则记为冰箱门2处于正在关闭状态；当|θr –θ0| =θend而ωr = 0时，则记为冰箱门2处于全开启状态；如果|θr –θ0| <θend而ωr = 0时，则记为冰箱门2未完全闭合，此时则需电机5辅助关闭。
当冰箱门2被开启时，控制器被唤醒，则对角度传感器数据和角速度传感器进行实时监测。当打开角度大于某一阈值后，则定位为用户完成打开冰箱门2操作。在冰箱门2关闭的过程中，若根据控制器预测冰箱关闭瞬间的角速度大于某一阈值，则定义为关闭冰箱门2力度过大，此时需要电机5开始与冰箱门2关闭方向同向运动，对冰箱门2进行减速助力。根据当前角速度大于阈值数值大小，设置电机5进行减速助力的力矩，对电机5电流进行调节，根据预测算法，将电机5角速度控制在阈值之内即可实现减速效果；
若根据控制器预测冰箱门2由于角速度过低无法完成冰箱门2关闭动作，则定义为关闭冰箱门2力度过小，冰箱转轴3电机5则开始与冰箱门2关闭方向反向转动，对冰箱门2关闭进行助力，若由于冰箱门2负载过大或者转轴阻尼过大仍然无法完成冰箱门2关闭动作，则通过蜂鸣器等外部设备对用户进行提醒，防止冰箱门2在虚掩的状态下浪费能源。冰箱门2关闭后，控制器再次进入睡眠模式，等待下次被唤醒。
预测算法负责对冰箱门2的运动状态进行实时预估，进而可判断冰箱门2是否可以正常关闭，预测算法只在冰箱门2正在关闭状态下可用。在冰箱门2关闭过程中，控制器以某一频率周期性采集传感器数据，并对最新两次数据进行计算。如果采样次数为首次采样，则跳过逻辑计算部分，再次进行采样。记前一采样时刻角速度为ω1，当前采样时刻角速度为ω2，起始时间采样角度为θ,两个采样时刻时间差为△t。计算角速度变化率为（|ω2-ω1|）/△t，记为△α，计算预计停止时间为t=ω2/△α，进而计算预测停止角度θ‘=ω2*t，如果θ‘<θ,则定义为关闭冰箱门2力度过小，无法完成冰箱门2关闭动作，需电机5介入进行助力；如果θ‘ >θ+r，则定义为关闭冰箱门2力度过大，需要电机5介入进行减速，其中r>0。
实施例2：一种冰箱。
一种冰箱，包括箱体1、冰箱门2、转轴3、齿轮4和电机5，所述齿轮4安装在转轴3上，所述转轴3通过齿轮4啮合与所述电机5相连，由于电机5只负责助力驱动，通过输入一定电流使电机产生较小的扭矩，对冰箱的关闭产生助力，故其功率需选取偏小，而且电机5不能自锁，所述转轴3上还设置有若干个连接件6，所述箱体1和冰箱门2通过转轴3上的连接件6相连，所述冰箱门2上还设置有角度传感器和角速度传感器，所述冰箱门2内部设置有控制器，用来探测冰箱门2开启的角度和角加速度，角度传感器和角加速度传感器与控制器通过通信总线相连并传输数据，控制器负责对角度传感器和角速度传感器返回的数据进行判断，所述控制器包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现实施例1所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法。
实施例3：一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现实施例1所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，其特征在于，实时检测冰箱门的角度和角速度数据，通过对角度和角速度分析判断冰箱门的开闭状态，依据冰箱门的开闭状态控制电机运行进而控制冰箱门速度。
2.如权利要求1所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，其特征在于，所述实时检测冰箱门的角度和角速度数据具体为：检测冰箱门开始运动时角度θ0 ，角速度ω0 ，冰箱门实时角度θr ，实时角速度ωr 。
3.如权利要求2所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，其特征在于， 所述通过角度和角速度分析判断冰箱门的开闭状态具体为：若|θr – θ0| <θend而ωr > 0，则判断冰箱门处于正在开启状态；若|θr –θ0| <θend而ωr < 0，则判断冰箱门处于正在关闭状态；若|θr –θ0| =θend而ωr = 0，则判断冰箱门处于全开启状态；若|θr –θ0| <θend而ωr =0，则判断冰箱门处于未完全闭合状态；其中θend表示冰箱门全开状态下角度。
4.如权利要求3所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，其特征在于， 在判断冰箱门处于正在关闭状态时，通过预测算法对冰箱门运动状态进行实时预估，预估冰箱门关闭瞬间的角速度大于设定阈值，则定义关闭冰箱门力度过大，控制电机运行对冰箱门进行反向助力。
5.如权利要求3所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，其特征在于，在判断冰箱门处于正在关闭状态时，通过预测算法对冰箱门运动状态进行实时预估，预估冰箱门由于角速度过低无法完成冰箱门关闭作用，则定义为关闭冰箱门力度过小，控制电机运行对冰箱门进行同向助力。
6.如权利要求5所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，其特征在于， 控制电机运行对冰箱门进行同向助力后，若检测冰箱门仍处于未完全闭合状态，则发出信号提醒用户。
7.如权利要求4或5所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，其特征在于，所述通过预测算法对冰箱门运动状态进行实时预估具体为：通过采集前后两个时刻的角速度，记前一采样时刻角速度为ω1，当前采样时刻角速度为ω2，起始时间采样角度为θ,两个采样时刻时间差为△t，计算角速度变化率为△α=（|ω2-ω1|）/△t，计算预计停止时间为t=ω2/△α，进而计算预测停止角度θ’=ω2*t，如果θ’<θ,则定义为关闭冰箱门力度过小，无法完成冰箱门关闭动作。
8.如权利要求7所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法，其特征在于，如果θ‘>θ+r，则定义为关闭冰箱门力度过大，其中r为预设常量值，且r＞0。
9.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器调用时实现权利要求1-8任一项所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法。
10.一种冰箱，其特征在于，包括箱体、冰箱门、转轴、齿轮和电机，所述齿轮安装在转轴上，所述转轴通过齿轮啮合与所述电机相连，所述转轴上还设置有若干个连接件，所述箱体和冰箱门通过转轴上的连接件相连，所述冰箱门上还设置有角度传感器和角速度传感器，所述冰箱门内部设置有控制器，所述控制器包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现权利要求1-8任一项所述的基于角度和角速度的冰箱门开闭控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200317 |