CN1453418A

CN1453418A - 一种洗衣机主动减振装置

Info

Publication number: CN1453418A
Application number: CN 03112231
Authority: CN
Inventors: 唐伟; 周以齐; 张艳青
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2003-11-05

Abstract

本发明提供了一种基于电机控制的洗衣机主动减振装置，它包括洗衣机电机、控制器、连接电缆线、功率模块、电流传感器，控制器由微处理器、外围接口电路和控制软件等组成，控制器与洗衣机电机、功率模块、电流传感器之间通过连接电缆线相连。控制器采用机电系统非线性解藕控制技术对洗衣机电机实施主动控制，达到减小因不平衡负载引起的洗衣机振动的目的。本发明可以在制造成本略有增加的情况下，满足洗衣机的减振需要。

Description

一种洗衣机主动减振装置

技术领域

本发明属于机电一体化领域，特别涉及一种基于电机控制的洗衣机主动减振装置。

背景技术

目前，洗衣机减振系统的主流仍为机械阻尼式，如小天鹅牌、小鸭牌等洗衣机的减振系统由弹簧及阻尼器组成，对减振系统的控制仅仅限于过振停机。这样做的优点是：结构简单，成本低廉。缺点是：对偏心放置的衣物，难于从根本上解决振动过大这个问题；仅靠重新启动来达到减振的目的，是远远不够的。一些洗衣机厂家，如海尔集团、小鸭集团，曾经试验采用注油或滚珠配重等主动减振方法，由于洗衣机是一种负载变化的非线性机电系统，终因装置过于复杂，成本太高，难以付诸实施。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种减振效果好、成本低的洗衣机主动减振装置。

本发明是通过以下方式实现的：

一种洗衣机主动减振装置，包括洗衣机电机、控制器、连接电缆线，其特征是：本发明还包括功率模块和电流传感器；控制器包括微处理器、外围接口电路、程序存储器和控制程序，控制器与洗衣机电机、功率模块、电流传感器之间通过连接电缆线相连；电源接功率模块输入端；功率模块的输出穿过电流传感器后，接到洗衣机电机输入端子。

上述洗衣机主动减振装置，其特征是：控制器中的控制程序包括转速观测模块、磁通观测模块、PID调节器、滑模扰动观测模块和非线性解藕控制模块；其控制过程为：电流传感器实时获得洗衣机电机的相电流信息，经电平转换及A/D变换后，输入控制器中的微处理器，控制程序中的转速观测模块根据电机电流波形估算出电机的瞬时转角和转速；磁通观测模块根据电机数学模型和实际转速，计算出电动机的励磁电流分量和转矩电流分量，获得电机的实际磁通；滑模扰动观测模块将洗衣机内衣物偏心放置引起的悬挂体振动看作是对电机电磁转矩的周期性扰动；根据洗衣机的非线性机电动力学模型，求出转矩补偿控制量；将实际磁链和转速与设定值之间的偏差经PID调节器调节后，与转矩补偿控制量一起输入非线性解藕控制模块，生成PWM驱动指令来控制功率模块的输出，达到抑制由于衣物偏心引起振动造成的电机电磁转矩和输出转速的波动，最终降低洗衣机振动的目的。

本发明通过采用基于机电系统非线性解藕控制技术的洗衣机主动减振装置，能有效地抑制因洗衣机内衣物扁心放置而引起的电机电磁转矩和输出转速的波动，使洗衣机悬挂系统的振动加速度幅值减少百分之四十，达到减振的目的。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的控制程序原理框图。

图中：1为控制器，2为功率模块，3为洗衣机电机，4为连接电缆线，5为电流传感器，6为静止-旋转坐标转换模块，7为旋转-静止坐标转换模块。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的一个最佳实例：

本实例在小鸭XQG50-166型滚筒洗衣机上实现，主动减振装置由控制器1、功率模块2、洗衣机电机3、连接电缆线4和电流传感器5构成。电源接功率模块2的输入端，其输出端穿过电流传感器5后，接到洗衣机电机输入端，洗衣机电机为单相异步交流电机(AC220V，50Hz，160W，极对数为2)，控制器1通过连接电缆线4分别与功率模块2和电流传感器5相连。

洗衣机电机试验转速为1500r/min，偏心力距为2kgm。

控制器1由微处理器TMS320C240、程序存储器IS61C1024、接口电路及控制程序组成，控制程序固化在程序存储器中，功率模块2采用IPM功率模块PM25RSB120，电流传感器5为电压型霍尔电流传感器。

根据非线性解耦控制原理，实现控制器1的控制功能；具体的实施过程为：霍尔电流传感器5实时检测出洗衣机电机3的相电流，经电压转换电路得到0～4V电压，然后将其输入微处理器TMS320C240内的A/D单元；控制程序中的转速观测模块根据电机电流波形估算出电机的瞬时转角和转速(稳态时转速在1480～1050r/min之间波动)；磁通观测模块根据电机3的数学模型和实际转角，计算出电机的实际励磁电流分量和转矩电流分量；把它们与设定值比较，计算出相应的电流变化量；滑模扰动观测模块推算出转矩扰动，求出转矩补偿控制量；将磁链和转速偏差经PID调节器调节后，与转矩补偿控制量一起输入控制程序中的非线性解耦控制模块，形成PWM驱动指令来控制功率模块2的输出。达到抑制洗衣机电机3的输出电磁转矩和转速波动的作用，从而使洗衣机的悬挂系统的振动加速度幅值从0.34m/s减少到0.26m/s，振动能量降低，达到减振的目的。

Claims

1.一种洗衣机主动减振装置，包括控制器[1]、洗衣机电机[3]、连接电缆线[4]；其特征是：本发明还包括功率模块[2]和电流传感器[5]；控制器[1]包括微处理器、外围接口电路、程序存储器和控制程序，控制器[1]与洗衣机电机[3]、功率模块[2]、电流传感器[5]之间通过连接电缆线[4]相连；电源接功率模块[2]输入端；功率模块[2]的输出穿过电流传感器[5]后，接到洗衣机电机[3]输入端子。

2、根据权利要求1所述的洗衣机主动减振装置，其特征是：控制器[1]中的控制程序包括转速观测模块、磁通观测模块、PID调节器、滑模扰动观测模块和非线性解藕控制模块；电流传感器[5]实时检测出洗衣机电机[3]的相电流，经电平转换及A/D变换后，输入控制器[1]中的微处理器，控制程序中的转速观测模块根据电机电流波形估算出电机的瞬时转角和转速，磁通观测模块根据洗衣机电机的数学模型和实际转角，计算出电动机的励磁电流分量和转矩电流分量，获得电机的实际磁通；滑模扰动观测模将洗衣机内衣物偏心放置引起的悬挂体振动看作是对电机负载的周期性扰动，根据洗衣机的非线性机电动力学模型，求出转矩补偿控制量；PID调节器将实际磁链和转速与其设定值之间的偏差经PID调节器调节后，与转矩补偿控制量一起输入非线性解藕控制模块，生成PWM驱动指令来控制功率模块[2]的输出，从而抑制由于衣物偏心放置引起振动造成的电机转矩电流和输出转速的波动，达到降低洗衣机振动的目的。