CN113215771A - 一种滚筒洗衣机转速控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及滚筒洗衣机领域，公开了一种滚筒洗衣机转速控制方法和系统，包括以下步骤：设定目标脱水转速为s_t，将偏心调整次数T、统计可以安全达到n档位的次数C_n设置为0；洗衣机当前脱水转速为s_n，其中n为档位，目标档位为t，其中n＝1、2、...、N；对洗衣机进行偏心调整，此时T＝T+1；控制s_n＝s₀，计算f₀；采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP₀；其中LP₀为f₀下的声压级，统计可以安全达到各档位的概率；如果LP₀＜g_t，则逐档位提高脱水转速，当s＝s_t时，洗衣机进入脱水过程；如果LP₀≥g_t，则根据各档位的偏心概率情况降低目标档位。

Description

一种滚筒洗衣机转速控制方法及系统

技术领域

本发明涉及滚筒洗衣机领域，具体涉及一种滚筒洗衣机转速控制方法及系统。

背景技术

滚筒洗衣机工作时，其转动部件会引起洗衣机的振动，进而产生噪音。为提高用户体验，滚筒洗衣机不能仅根据用户设置来设定脱水转速，还需要考虑噪音大小。

现有技术中，一般需要采集中心频率为100Hz～10kHz的三分之一倍频程的噪音值，因此至少需要20kHz以上的采用频率，才能采集到相应的噪音数据；这种方式采样频率高，对硬件有较高的计算要求；而且调整策略单一，仅能单纯地根据目标值进行升速或者减速，无法灵活调整。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种滚筒洗衣机转速控制方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种滚筒洗衣机转速控制方法，包括以下步骤：

步骤一：设定目标脱水转速为s_t，将偏心调整次数T、统计可以安全达到n档位的次数C_n设置为0；洗衣机当前脱水转速为s_n，其中n为档位，目标档位为t，其中n＝1、2、...、N；

步骤二：对洗衣机进行偏心调整，此时T＝T+1；控制s_n＝s₀，计算f₀；其中s₀为0档位脱水转速，f₀为洗衣机在0档位脱水转速下的一阶振动频率；

步骤三：采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP₀；其中LP₀为f₀下的声压级，统计可以安全达到各档位的概率；

步骤四：如果LP₀＜g_t，则逐档位提高脱水转速，当s_n＝s_t时，洗衣机进入脱水过程；如果LP₀≥g_t，则根据各档位的偏心概率情况降低目标档位；g_t为洗衣机能够达到目标档位t情况下，s₀对应的预计最大噪音；

步骤五：重复步骤二、三、四。

具体地，脱水转速大小关系为：s_n≥s_n-1；且各档位下的脱水转速均避开电机电磁噪音与机械噪音的共振转速。

具体地，步骤四中，逐档位提高脱水转速的步骤为：

步骤41：如果s_n＝s_N，则洗衣机进入脱水过程；如果s_n≠s_N，则控制s_n＝s_n+1，如果此时脱水转速s_n＝s_t，则洗衣机进入脱水过程；如果此时脱水转速s_n≠s_t，计算f_n；f_n为洗衣机在n档位脱水转速下的一阶振动频率；

步骤42：采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP_n；其中LP_n为f_n下的声压级；

步骤43：如果LP_n＜k_n，则重复步骤41、42、43；如果LP_n≥k_n，则洗衣机进入脱水过程；k_n为洗衣机的脱水转速能够从s_n升高到s_n+1的噪音限值。

具体地，在步骤一中，设定最大偏心调整次数T_max和最小偏心调整次数T_min，其中T_max≥T_min；步骤四中，如果LP₀≥g_t，且T≥T_max、LP₀＜g₁，则洗衣机按照如权利要求3中逐档位提高脱水转速的步骤运行；如果LP₀≥g_t，且T≥T_max、LP₀≥g₁，则洗衣机停止运行；g₁为洗衣机能够达到1档位情况下，s₀对应的预计最大噪音。

具体地，步骤一中，设定C_n＝0、p_n＝0；其中C_n为洗衣机在多次偏心调整后，记录能够达到脱水转速s_n的次数；p_n＝C_n/T，即p_n为洗衣机在多次偏心调整后，根据LP₀的大小预估能够安全达到脱水转速s_n的概率；

步骤三中统计各档位偏心概率的步骤为：

步骤31：设置n＝N；

步骤32：如果LP₀＜g_n，则C₁、C₂、...、C_N均在原来基础上增加1；如果LP₀≥g_n且n≥2，则n＝n-1，并重复运行步骤32；

步骤33：计算p_n＝C_n/T，n＝1、2、...、N。

具体地，在步骤一中，设定最大偏心调整次数T_max和最小偏心调整次数T_min，其中T_max≥T_min；如果LP₀≥g_t，且T＜T_min，则对洗衣机进行偏心调整，且T＝T+1；如果LP₀≥g_t，且T_min≤T＜T_max、p_t-1≥A，则对洗衣机进行偏心调整，且T＝T+1；如果如果LP₀≥g_t，且T_min≤T＜T_max、p_t-1＜A，则目标档位t＝t-1，并对洗衣机进行偏心调整，T＝T+1；其中A设定的概率阈值，0≤A≤1。

一种滚筒洗衣机转速控制系统，包括：

设定模块，其设定目标脱水转速为s_t，将偏心调整次数T、统计可以安全达到n档位的次数C_n设置为0；洗衣机当前脱水转速为s_n，其中n为档位，目标档位为t，其中n＝1、2、...、N；

偏心调整模块，其对洗衣机进行偏心调整，此时T＝T+1；控制s_n＝s₀，计算f₀；其中s₀为0档位脱水转速，f₀为洗衣机在0档位脱水转速下的一阶振动频率；

声压计算模块，其采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP₀；其中LP₀为f₀下的声压级，统计可安全达到各档位的概率；

转速调整模块，如果LP₀＜g_t，则其逐档位提高脱水转速，当s_n＝s_t时，洗衣机进入脱水过程；如果LP₀≥g_t，则根据各档位的偏心概率情况降低目标档位；g_t为洗衣机能够达到目标档位t情况下，s₀对应的预计最大噪音。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

1.本发明通过麦克风采集洗衣机的声音信号，计算声音信号的功率谱密度，并根据一阶频率计算声压级，以此作为洗衣机脱水转速调整依据，仅需要0.5k以内的采样频率即可完成噪音检测，同时需要处理的数据量降低，这些都降低了对硬件的要求，能够降低制造成本。

2.本发明调整脱水转速时，在不同的档位之间进行切换，而各档位下的脱水转速均避开电机电磁噪音与机械噪音的共振转速，避免电机电磁共振噪音的影响，提高了检测的准确性。

3.本发明降低脱水转速过程中，通过各档位的偏心概率值降低目标档位，获得当前负载状态下最理想的脱水转速，并避免了调整时间的浪费。

附图说明

图1为本发明控制方法的流程图；

图2为本发明控制方法的逻辑示意图；

图3为本发明偏心概率统计时的逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，一种滚筒洗衣机转速控制方法，包括以下步骤：

S1：设定目标脱水转速为s_t，将偏心调整次数T、统计可以安全达到n档位的次数C_n设置为0；洗衣机当前脱水转速为s_n，其中n为档位，目标档位为t，其中n＝1、2、...、N。

具体地，脱水转速大小关系为：s_n≥s_n-1；且各档位下的脱水转速均避开电机电磁噪音与机械噪音的共振转速。

本发明调整脱水转速时，在不同的档位之间进行切换，而各档位下的脱水转速均避开电机电磁噪音与机械噪音的共振转速，避免电机电磁共振噪音的影响，提高了检测的准确性。

S2：对洗衣机进行偏心调整，此时T＝T+1；控制s_n＝s₀，计算f₀；其中s₀为0档位脱水转速，f₀为洗衣机在0档位脱水转速下的一阶振动频率。

S3：采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP₀；其中LP₀为f₀下的声压级，统计可以安全达到各档位的概率。

具体地，步骤一中，设定C_n＝0、p_n＝0；其中C_n为洗衣机在多次偏心调整后，记录能够达到脱水转速s_n的次数；p_n＝C_n/T，即p_n为洗衣机在多次偏心调整后，根据LP₀的大小预估能够安全达到脱水转速s_n的概率；

步骤三中统计各档位偏心概率的步骤为：

步骤31：设置n＝N；

步骤32：如果LP₀＜g_n，则C₁、C₂、...、C_N均在原来基础上增加1；如果LP₀≥g_n且n≥2，则n＝n-1，并重复运行步骤32；g_n为洗衣机能够达到目标档位n情况下，s₀对应的预计最大噪音；

步骤33：计算p_n＝C_n/T，n＝1、2、...、N。

偏心概率统计的目的是为了验证用户所选择的目标脱水转速是否适合此时的负载状态。如果经过多次偏心调整，不能达到用户设定的目标脱水转速，且统计能安全达到目标脱水转速的下一档位转速的概率p_t-1低于某个阈值，这就说明当前的目标脱水转速设置不合适，继续进行偏心调整会浪费调整时间，而且有极大的概率无法达到目标脱水转速。

此外，每种负载的偏心分布都是正态的，所以通过之前的几次的偏心分布的结果，就可以获得正态分布的最大似然估计，根据获得的正态分布，可以知道用户设定的目标脱水转速在正态分布上的位置，从而知道大概调整多少次能达到目标脱水转速。但最大似然估计以及目标脱水转速在正态分布上的位置，需要多次计算，会提高洗衣机的硬件成本；本发明利用基本概率统计的方法进行操作，可以近似达到所需效果。

S4：如果LP₀＜g_t，则逐档位提高脱水转速，当s_n＝s_t时，洗衣机进入脱水过程；如果LP₀≥g_t，则根据各档位的偏心概率情况降低目标档位；g_t为洗衣机能够达到目标档位t情况下，s₀对应的预计最大噪音。

具体地，步骤四中，逐档位提高脱水转速的步骤为：

步骤41：如果s_n＝s_N，则洗衣机进入脱水过程；如果s_n≠s_N，则控制s_n＝s_n+1，如果此时脱水转速s_n＝s_t，则洗衣机进入脱水过程；如果此时脱水转速s_n≠s_t，计算f_n；f_n为洗衣机在n档位脱水转速下的一阶振动频率；

步骤42：采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP_n；其中LP_n为f_n下的声压级；

步骤43：如果LP_n＜k_n，则重复步骤41、42、43；如果LP_n≥k_n，则洗衣机进入脱水过程；k_n为洗衣机的脱水转速能够从s_n升高到s_n+1的噪音限值。

设定g_t的目的：s₀为初始的试探性脱水转速，其转速较小，此时洗衣机的噪音也较小；如果在洗衣机的转速为s₀时，人为标定一个g_t，此时粗略地认为如果LP₀＜g_t，则洗衣机的脱水转速能够达到目标脱水转速s_t；所以设定g_t的目的是初步判断用户或者程序设定的目标档位是否合理，从而判断下一步该提高脱水转速还是应该降低目标档位。这种情况下，因为有人工标定的参与，可以通过控制g_t控制脱水噪音维持在一个较低的水平，同时能够最大程度提高脱水转速，缩短脱水时间。

具体地，在步骤一中，设定最大偏心调整次数T_max和最小偏心调整次数T_min，其中T_max≥T_min；步骤四中，如果LP₀≥g_t，且T≥T_max、LP₀＜g₁，则洗衣机按上述方法逐档位提高脱水转速；如果LP₀≥g_t，且T≥T_max、LP₀≥g₁，则洗衣机停止运行；g₁为洗衣机能够达到1档位情况下，s₀对应的预计最大噪音。

如果LP₀大于或者等于g_t，说明洗衣机内的偏心量较大、目标档位过高，此时会进行偏心调整、目标档位降低的过程，但如果无节制的进行偏心调整或者降低目标档位，会延长脱水时间；故通过设定最大偏心调整次数和最小偏心调整次数，来约束调整过程；如果调整次数已经超过最大偏心调整次数，则看能否通过1档位转速进行脱水，故判断LP₀与g₁的大小，如果LP₀＜g₁，说明有可能通过1档位脱水转速进行脱水；如果LP₀≥g₁，则说明此时根本无法进行脱水，洗衣机停止脱水，可能的原因是洗衣机故障、洗衣机内衣物过多、洗衣机内衣物分布过于不均匀等。

在步骤一中，设定最大偏心调整次数T_max和最小偏心调整次数T_min，其中T_max≥T_min；如果LP₀≥g_t，且T＜T_min，则对洗衣机进行偏心调整，且T＝T+1；如果LP₀≥g_t，且T_min≤T＜T_max、p_t-1≥A，则对洗衣机进行偏心调整，且T＝T+1；如果如果LP₀≥g_t，且T_min≤T＜T_max、p_t-1＜A，则目标档位t＝t-1，并对洗衣机进行偏心调整，T＝T+1；其中A设定的概率阈值，0≤A≤1；本实施例中A取值为30％。

如果洗衣机的偏心调整次数少于最小偏心调整次数T_min，则认为洗衣机此时的偏心调整不够充分，需要重新进行调整；如果洗衣机的偏心调整次数位于T_max和T_min之间时，此时洗衣机还有偏心调整的空间，需要判断对目标档位t是否还有偏心调整的必要。本发明以各档位的偏心概率情况为依据，如果概率p_t-1≥30％，说明目标档位降一档后有可能是比较理想的档位，那么对目标档位t还可以尝试调整一下；如果p_t-1＜30％，说明目标档位降一档后也并非理想档位，那么就没有必要在对目标档位t进行偏心调整，直接将目标档位降低一档。

S5：重复步骤二、三、四。

一种滚筒洗衣机转速控制系统，包括：

设定模块，其设定目标脱水转速为s_t，将偏心调整次数T、统计可以安全达到n档位的次数C_n设置为0；洗衣机当前脱水转速为s_n，其中n为档位，目标档位为t，其中n＝1、2、...、N；

偏心调整模块，其对洗衣机进行偏心调整，此时T＝T+1；控制sn＝s₀，计算f₀；其中s₀为0档位脱水转速，f₀为洗衣机在0档位脱水转速下的一阶振动频率；

声压计算模块，其采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP₀；其中LP₀为f₀下的声压级，统计可以安全达到各档位的概率；

转速调整模块，如果LP₀＜g_t，则其逐档位提高脱水转速，当s＝s_t时，洗衣机进入脱水过程；如果LP₀≥g_t，则根据各档位的偏心概率情况降低目标档位；g_t为洗衣机能够达到目标档位t情况下，s₀对应的预计最大噪音。

本发明的整体思路如下：通过洗衣机平台设置不同脱水转速，避开电机电磁共振噪音与机械共振噪音，此时各个转速下的噪音主要来源偏心造成的机械振动噪音，因此可以通过计算特定转动频率下的噪音值，线性拟合整机实际噪音值。

在不同脱水转速下，麦克风采集当前转速状态下的声音信号并求功率谱密度，提取1阶频率下的声压能量值并计算声压级，并不作计权处理。

根据声压级进行偏心分布概率的统计，再根据概率值高效地调整目标转速，提高用户体验。

图2和图3为本发明控制方法的流程示意图；“Yes”表示符合条件，“No”表示不符合条件。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种滚筒洗衣机转速控制方法，包括以下步骤：

步骤一：设定目标脱水转速为s_t，将偏心调整次数T、统计可以安全达到n档位的次数C_n设置为0；洗衣机当前脱水转速为s_n，其中n为档位，目标档位为t，其中n＝1、2、...、N；

步骤二：对洗衣机进行偏心调整，此时T＝T+1；控制s_n＝s₀，计算f₀；其中s₀为0档位脱水转速，f₀为洗衣机在0档位脱水转速下的一阶振动频率；

步骤三：通过麦克风采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP₀；其中LP₀为f₀下的声压级，统计可以安全达到各档位的概率；

步骤四：如果LP₀＜g_t，则逐档位提高脱水转速，当s_n＝s_t时，洗衣机进入脱水过程；如果LP₀≥g_t，则根据各档位的偏心概率情况降低目标档位；g_t为洗衣机能够达到目标档位t情况下，s₀对应的预计最大噪音；

步骤五：重复步骤二、三、四。

2.根据权利要求1所述的滚筒洗衣机转速控制方法，其特征在于：脱水转速大小关系为：s_n≥s_n-1；且各档位下的脱水转速均避开电机电磁噪音与机械噪音的共振转速。

3.根据权利要求1所述的滚筒洗衣机转速控制方法，其特征在于：步骤四中，逐档位提高脱水转速的步骤为：

步骤41：如果s_n＝s_N，则洗衣机进入脱水过程；如果s_n≠s_N，则控制s_n＝s_n+1，如果此时脱水转速s_n＝s_t，则洗衣机进入脱水过程；如果此时脱水转速s_n≠s_t，计算f_n；f_n为洗衣机在n档位脱水转速下的一阶振动频率；

步骤42：采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP_n；其中LP_n为f_n下的声压级；

步骤43：如果LP_n＜k_n，则重复步骤41、42、43；如果LP_n≥k_n，则洗衣机直接进入脱水过程；k_n为洗衣机的脱水转速能够从s_n升高到s_n+1的噪音限值。

4.根据权利要求1所述的滚筒洗衣机转速控制方法，其特征在于：在步骤一中，设定最大偏心调整次数T_max和最小偏心调整次数T_min，其中T_max≥T_min；步骤四中，如果LP₀≥g_t，且T≥T_max、LP₀＜g₁，则洗衣机按照如权利要求3中逐档位提高脱水转速的步骤运行；如果LP₀≥g_t，且T≥T_max、LP₀≥g₁，则洗衣机停止运行；g₁为洗衣机能够达到1档位情况下，s₀对应的预计最大噪音。

5.根据权利要求1所述的滚筒洗衣机转速控制方法，其特征在于：步骤一中，设定C_n＝0、p_n＝0；其中C_n为洗衣机在多次偏心调整后，记录能够达到脱水转速s_n的次数；p_n＝C_n/T，即p_n为洗衣机在多次偏心调整后，根据LP₀的大小预估能够安全达到脱水转速s_n的概率；

步骤三中统计各档位偏心概率的步骤为：

步骤31：设置n＝N；

步骤32：如果LP₀＜g_n，则C₁、C₂、...、C_N均在原来基础上增加1；如果LP₀≥g_n且n≥2，则n＝n-1，并重复运行步骤32；

步骤33：计算p_n＝C_n/T，n＝1、2、...、N。

6.根据权利要求1所述的滚筒洗衣机转速控制方法，其特征在于：在步骤一中，设定最大偏心调整次数T_max和最小偏心调整次数T_min，其中T_max≥T_min；如果LP₀≥g_t，且T＜T_min，则对洗衣机进行偏心调整，且T＝T+1；如果LP₀≥g_t，且T_min≤T＜T_max、p_t-1≥A，则对洗衣机进行偏心调整，且T＝T+1；如果如果LP₀≥g_t，且T_min≤T＜T_max、p_t-1＜A，则目标档位t＝t-1，并对洗衣机进行偏心调整，T＝T+1；其中A设定的概率阈值，0≤A≤1。

7.一种滚筒洗衣机转速控制系统，其特征在于，包括：

设定模块，其设定目标脱水转速为s_t，将偏心调整次数T、统计可以安全达到n档位的次数C_n设置为0；洗衣机当前脱水转速为s_n，其中n为档位，目标档位为t，其中n＝1、2、...、N；

偏心调整模块，其对洗衣机进行偏心调整，此时T＝T+1；控制s_n＝s₀，计算f₀；其中s₀为0档位脱水转速，f₀为洗衣机在0档位脱水转速下的一阶振动频率；

声压计算模块，其通过麦克风采集声音信号并计算该声音信号的功率谱密度，并计算LP₀；其中LP₀为f₀下的声压级，统计可以安全达到各档位的概率；

转速调整模块，如果LP₀＜g_t，则其逐档位提高脱水转速，当s_n＝s_t时，洗衣机进入脱水过程；如果LP₀≥g_t，则根据各档位的偏心概率情况降低目标档位；g_t为洗衣机能够达到目标档位t情况下，s₀对应的预计最大噪音。

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