CN111334975A - 一种滚筒洗衣机脱水率和脱水稳定性兼顾的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚筒洗衣机脱水率和脱水稳定性兼顾的控制方法，其针对高速脱水环节实施三步创新设计：高速实时限速，加速尝试，反复尝试，“高速实时限速”可以根据高速脱水的实时状态计算偏心值，而不是参考低速动平衡检测时候的偏心值，来判断是否应该限速，具有更好的实时性和可靠性；“加速尝试”是在既定的脱水曲线和既有的脱水限速的情况下，间隔一定时间后或计算实时偏心值确认状态较佳后尝试继续加速到更高转速台阶去脱水；“反复尝试”则是寻找高脱水率和高脱水稳定性兼顾的最优解的灵活而有效的过程，经过多次尝试来接近或达到最优解，避免单次尝试因不好的随机状态导致的错误决策。

Description

一种滚筒洗衣机脱水率和脱水稳定性兼顾的控制方法

技术领域：

本发明涉及一种滚筒洗衣机脱水率和稳定性兼顾的控制方法，其属于洗衣机技术领域。

背景技术：

近年来随着程控器控制的自动化洗衣机的普及，如何进一步技术创新、为用户提供差异化的使用流程、体验、方法等是市场竞争的重要因素。

当前，用户在使用洗衣机的过程中，脱水环节是非常重要的技术环节，一方面脱水率的高低可影响到洗净效果，另一方面脱水时较高的振动噪音会导致洗衣机的劳损以及很不好的用户体感。市场上现有产品的洗衣机在到达脱水流程进入高速脱水环节后，一般是按照一个固定的阶梯式脱水曲线进行爬坡加速和转速维持，如400转/分，600转/分，800转/分，1000转/分，1200转/分，1400转/分；且会根据衣物贴桶后的动平衡分析和判断阶段(一般是90～110转/分范围)通过时的动平衡值大小来进行脱水最高速的限速，比如当衣物分布偏心大时动平衡值较大，高速脱水限速在800转/分，当衣物分布偏心小时动平衡值较小，高速脱水允许运行到1200转/分甚至更高转速。市场上现有洗衣机产品普遍没有考虑高速脱水实时的偏心状态、衣物重量变化、衣物含水率变化等，会导致限速不精确影响脱水率、或限速迟缓导致振动噪音加剧，从而导致污水排出不充分、脱水效果不彻底、机器劳损加剧以及用户体验不良。

因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种滚筒洗衣机脱水率和脱水稳定性兼顾的控制方法，其针对高速脱水环节实施三步创新设计：高速实时限速，加速尝试，反复尝试，“高速实时限速”可以根据高速脱水的实时状态计算偏心值，而不是参考低速动平衡检测时候的偏心值，来判断是否应该限速，具有更好的实时性和可靠性；“加速尝试”是在既定的脱水曲线和既有的脱水限速的情况下，间隔一定时间后或计算实时偏心值确认状态较佳后尝试继续加速到更高转速台阶去脱水；“反复尝试”则是寻找高脱水率和高脱水稳定性兼顾的最优解的灵活而有效的过程，经过多次尝试来接近或达到最优解，避免单次尝试因不好的随机状态导致的错误决策。

本发明所采用的技术方案有：一种滚筒洗衣机脱水率和脱水稳定性兼顾的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1，洗衣机排水后开始脱水，软件预设脱水曲线；

步骤S2，洗衣机从停机状态开始加速，达到90～110转/分的动平衡检测转速并进行脱水动平衡检测，依据偏心值计算单元计算出偏心值并判定动平衡检测是否通过，若动平衡检测通过则记录下当前转速的偏心值，然后开始加速进入高速脱水环节；

步骤S3、S4，按照预设的脱水曲线先进行高速脱水基本阶段，即400转/分转速维持、往600转/分加速过程、600转/分转速维持，即完成600转/分的脱水；

步骤S5，每次转速更新从低转速平台往高转速平台加速过程中，若偏心值偏大则：1)降速回到加速前的速度平台并持续该转速继续脱水一段时间T；2)维持当前转速，在当前转速上持续脱水一段时间T；

步骤S6，在步骤S5基础上限速后脱水维持一段时间T后，再次尝试加速到上次限速环节试图加速到的目标转速，若成功则按照预设脱水曲线继续往更高转速平台实施脱水；若失败，则降回到加速前的速度平台或维持当前转速，保持转速脱水一段时间T，经过时间T后再次尝试往目标转速加速，反复尝试N次后以当前限速的转速脱水直到结束；

步骤S7，在某一个高转速平台上，继续检测偏心值OOB，并与两个预设的偏心阈值进行比较，偏心阈值Pkeep即可维持转速的偏心值和Pdown即转速需下降的偏心值，当OOB>Pdown表示实际偏心过大需降速来减小偏心和振动；当Pkeep<OOB<Pdown表示实际偏心较大脱水过程以当前转速为最高转速完成脱水即可；当OOB<Pkeep表示偏心较小脱水过程仍然可以继续升速到更高转速平台进行脱水；

步骤S8，高速脱水环节结束，高速脱水结束后控制电机降速到零从而结束脱水。

本发明具有如下有益效果：

(1).洗衣机进入脱水环节后，使其至少能脱水到600转/分,确保基本的脱水性能；

(2).洗衣机从600转/分往更高转速加速过程中以及达到目标转速后的维持过程中，实时监测机筒的偏心和振动状态，若发现偏心和振动过大则及时调整脱水转速，可降速，或可维持当前转速不再继续升速；

(3).洗衣机初步的脱水限速后可以使振动和噪音控制在最小状态，实现机筒内衣物实时分布该状态下的脱水最优转速；

(4).经过一定时间的脱水转动后，衣物中水分逐步析出和排出，再次尝试往更高的目标转速加速和脱水，尝试成功则转速升高脱水率提升，尝试失败则以当前的脱水最优转速继续脱水，实施多次尝试可兼顾脱水率和脱水稳定性，实现脱水最优效果；

(5).可以使洗衣机最大程度避免剧烈振动导致结构劳损和磨损、以及避免较大噪音给用户带来的不良体验，同时能实现较好的脱水率，中长期来看，由于每次脱水时对洗衣机的结构、电器件等的负面效应减少甚至避免，可以降低售后维修概率、提升用户体验感和产品满意度；

(6).本发明可用于各种洗衣机产品类型，包括但不限于滚筒洗衣机、全自动(波轮)洗衣机、双缸(双桶)洗衣机、烘干机(干衣机)、洗烘一体机、商用洗衣机、物联网智能洗衣机、儿童洗衣机、壁挂式洗衣机、洗鞋机等。

附图说明：

图1为现有技术的洗衣机脱水过程和方法流程图。

图2为本发明实施例的洗衣机脱水过程和方法流程图。

图3为本发明实施例的智能控制模型示意图。

图4为本发明实施例的转速变化和智能限速、再尝试示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明滚筒洗衣机脱水率和脱水稳定性兼顾的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1，即洗衣机排水后开始脱水，软件预设脱水曲线C4，其与普遍做法没有区别，是正常的洗衣机流程步骤，先排水再脱水；

步骤S2，洗衣机从停机状态开始加速，达到90～110转/分的动平衡检测转速并进行脱水动平衡检测C5，依据偏心值计算单元C3的功能，计算出偏心值并判定动平衡检测是否通过，尝试多次后当偏心状态较好时动平衡检测通过并记录下当前转速的偏心值，然后开始加速进入高速脱水环节；

步骤S3、S4是按照预设的脱水曲线C4先进行高速脱水基本阶段C6，即400转/分转速维持、往600转/分加速过程、600转/分转速维持，即完成600转/分的脱水，600转/分的脱水阶段完成前不进行偏心检测和限速处理，从而保证达到基本的脱水转速和脱水率。

步骤S5是“高速脱水智能限速”C7的第一步，即每次转速更新从低转速平台往高转速平台加速过程中，若偏心值偏大则放弃加速到目标转速(RPM-Target)，采取两个措施之一：1)降速回到加速前的速度平台并持续该转速(RPM-Before)脱水一段时间；2)维持当前转速(RPM-Now)，不再升速也不降速，在当前转速上持续脱水一段时间；

步骤S6是“高速脱水智能限速”的第二步，在步骤S5基础上限速后脱水维持一段时间T(T＝30s,60s等)后，再次尝试加速到上次限速环节试图加速到的目标转速(RPM-Target)，若成功则按照预设脱水曲线继续往更高转速平台实施脱水；若失败，则回到RPM-Before或维持当前转速，保持转速脱水一段时间T，经过时间T后再次尝试往RPM-Target加速，每个加速而又被限速的环节，可以设置反复尝试冲高速的次数N(N＝3次，4次，5次等)，超过一定次数也就没有必要再尝试冲高速了，以当前限速的转速脱水直到结束，或者在预设的脱水时间的限制下，调节时间T即调节每次再尝试冲高速的时间间隔，不断尝试下去；

步骤S7是“高速脱水智能限速”的第三步，除了加速时的限速和限速后的再尝试，当某个较高速度平台经过加速达到后，该恒定转速下继续检测偏心值OOB，并与两个预设的偏心阈值进行比较，偏心阈值Pkeep(可维持转速的偏心值)和Pdown(转速需下降的偏心值)，当OOB>Pdown表示实际偏心过大需降速来减小偏心和振动；当Pkeep<OOB<Pdown表示实际偏心较大脱水过程以当前转速为最高转速完成脱水即可，不可继续升速，但也无需降速；当OOB<Pkeep表示偏心较小脱水过程仍然可以继续升速到更高转速平台进行脱水；

步骤S8，高速脱水环节结束，一般是以预设的脱水时间来控制脱水结束，高速脱水结束后控制电机降速到零从而结束脱水。经过以上步骤尤其步骤S5，S6，S7的“高速脱水智能限速”，可以兼顾实现高脱水率、低振动噪音、降低结构劳损、降低电器件冲击和温升的效果。

本发明通过设计一个高速脱水情境下的偏心检测器，实时观测高速旋转的机体结构或容器的偏心状态，通过不同的偏心值来表征偏心状态的优劣。该偏心检测器可通过旋转机体的转速波动或电流波动或功率估算来推算出偏心值的大小。高速脱水时(400转/分及以上)实时检测偏心值，进行高速脱水限速、加速尝试、反复尝试的动作流程。针对滚筒洗衣机的应用，电控器硬件和软件的技术方案如下：

S01：硬件驱动器设计：设计硬件驱动器，内含速度感知电路和电流感知电路，速度感知电路比如位置编码器、霍尔传感器；也可采用无速度传感器电路，通过感测电压、电流信号并结合软件算法来进行转速计算C1。电流感知电路比如分流电阻、运放电路来采集和放大信号进行电流计算C2。

S02：偏心检测器算法设计：获取转速和电流后，可以通过转速波动或电流波动来推算偏心值。一定旋转周期内可以获得多个空间位置点的瞬时速度，通过速度的差异、变化趋势反映实际的偏心状态；一定电周期内可以获得多个波峰、波谷电流值，通过电流值的差异、变化趋势反映实际的偏心状态；电流感测基础上，结合电压值的感测，或者通过矢量控制的正交电流、电压可估算实时功率，通过功率的差异、变化趋势也可反映实际的偏心状态。

S03：洗衣机动平衡检测：洗衣机不可能从停止状态跃迁到高速脱水，需要经过动平衡检测环节。从零加速到动平衡检测速度(90～110转/分)后，维持恒定转速并计算偏心值，与整机抗偏心临界值以及更优值进行比较，判断是否可以从动平衡检测速度往更高转速进行加速。为了确保高速脱水稳定低噪，一般是采用最优值、次优值、临界值与实际偏心值进行比较，逐步放大偏心阈值，确保随着时间的增长洗衣机可以运行到高速实现脱水。

S04：高速脱水功能状态机算法设计：洗衣机进入高速脱水环节后，先按照脱水曲线执行400转/分维持、往600转/分加速、600转/分维持三个阶段，确保脱水到600转/分即确保一定的脱水率。而后，针对后续的800转/分、1000转/分、1200转/分、1400转/分等加速和维持阶段，实行高速实时限速、加速尝试、多次尝试。具体算法设计分为：1)每一个向上加速的过程中，若检测到偏心值较大，则采取两个措施之一：1.1)降速回到加速前的速度平台并持续脱水一段时间；1.2)维持当前转速，不再升速也不降速，在当前转速上持续脱水一段时间。若加速中未发现偏心值过大，则正常加速到下一阶段速度平台并维持一段给定的时间。2)限速后在某一转速上持续一段时间后(如30s，60s)，尝试再次升速，此次升速可能成功也可能仍然失败。若失败则继续脱水，持续一段时间后再次尝试。可设置尝试次数(如3次、5次)或不设次数限制，在有限的预设的脱水时间内不断尝试。3)加速到某一转速平台后(如1000转/分)，仍然实时监测偏心状态计算偏心值，并在该恒定转速情况下设置两种偏心保护阈值：极限转速维持偏心值，极限转速过度偏心值。当实际偏心值超过极限转速过度偏心值时，转速必须降速到前一个转速平台并在该转速下完成脱水；当实际偏心值未超过极限转速过度偏心值但超过了极限转速维持偏心值，则机筒在此转速下维持脱水直到脱水结束，不可再继续升速脱水。若实际偏心值未超过极限转速维持偏心值，则可以按脱水曲线继续升速、维持直到以最高转速完成脱水。

请参照图4所示，本发明滚筒洗衣机脱水率和脱水稳定性兼顾的控制方法的几种实施方式如下：

实施例1：s-c-e正常加速、维持转速800、往更高转速加速；

实施例2：s-a-c-e加速失败降速、30s后再尝试、1次或多次尝试成功、维持转速800、往更高转速加速；

实施例3：s-a-a1加速失败降速、30s后再尝试、1次或多次尝试失败、维持转速600到脱水结束；

实施例4：s-b-c-e加速失败维持当前转速、30s后再尝试、1次或多次尝试成功、维持转速800、往更高转速加速；

实施例5：s-b-b1加速失败维持当前转速、30s后再尝试、1次或多次尝试失败、维持当前转速到脱水结束；

实施例6：s-c-d-c-e正常加速、维持转速800、异常后降速到700、30s后再尝试、1次或多次尝试成功、维持转速800、往更高转速加速；

实施例7：s-c-d-d1正常加速、维持转速800、异常后降速到700、30s后再尝试、1次或多次尝试失败、维持转速700到脱水结束；

实施例8：s-xxx-c-f(以上情况1、2、4、6)维持转速800、发现升速有困难、维持转速800到脱水结束。

本发明洗衣机在进入高速脱水环节后，首先是增加了实时脱水限速，降低机体的振动噪音并提升用户体验；其次限速后并非一成不变直到脱水结束，仍然会以一定时间间隔以及一定尝试次数来进行更高转速的脱水尝试，一旦尝试成功则以更高转速进行平稳脱水；再次是在某一高转速维持时仍然实时检测偏心状态并据此决定后续的加速、维持或降速行程。这样便做到了更智能、更灵活。更智能体现在脱水时能根据机筒内衣物的分布、含水率、重量等实际状态进行脱水，实时性更强；更灵活体现在脱水时自动调节高低转速，并随着时间的推进、衣物实时状态的变化进行调节，不拘泥于固定的设计好的脱水曲线。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种滚筒洗衣机脱水率和脱水稳定性兼顾的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1，洗衣机排水后开始脱水，软件预设脱水曲线；

步骤S2，洗衣机从停机状态开始加速，达到90～110转/分的动平衡检测转速并进行脱水动平衡检测，依据偏心值计算单元计算出偏心值并判定动平衡检测是否通过，若动平衡检测通过则记录下当前转速的偏心值，然后开始加速进入高速脱水环节；

步骤S3、S4，按照预设的脱水曲线先进行高速脱水基本阶段，即400转/分转速维持、往600转/分加速过程、600转/分转速维持，即完成600转/分的脱水；

步骤S5，每次转速更新从低转速平台往高转速平台加速过程中，若偏心值偏大则：1)降速回到加速前的速度平台并持续该转速继续脱水一段时间T；2)维持当前转速，在当前转速上持续脱水一段时间T；

步骤S6，在步骤S5基础上限速后脱水维持一段时间T后，再次尝试加速到上次限速环节试图加速到的目标转速，若成功则按照预设脱水曲线继续往更高转速平台实施脱水；若失败，则降回到加速前的速度平台或维持当前转速，保持转速脱水一段时间T，经过时间T后再次尝试往目标转速加速，反复尝试N次后以当前限速的转速脱水直到结束；

步骤S7，在某一个高转速平台上，继续检测偏心值OOB，并与两个预设的偏心阈值进行比较，偏心阈值Pkeep即可维持转速的偏心值和Pdown即转速需下降的偏心值，当OOB>Pdown表示实际偏心过大需降速来减小偏心和振动；当Pkeep<OOB<Pdown表示实际偏心较大脱水过程以当前转速为最高转速完成脱水即可；当OOB<Pkeep表示偏心较小脱水过程仍然可以继续升速到更高转速平台进行脱水；

步骤S8，高速脱水环节结束，高速脱水结束后控制电机降速到零从而结束脱水。

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