专利名称：洗衣机振动的变频控制方法
技术领域：
本发明涉及洗衣机领域，具体讲是洗衣机振动的变频控制方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种洗衣机振动的变频控制方法，它包括以下步骤A、根据隔振理论和洗衣机的负载状况，确定合适的洗衣机机吊杆刚度，保证箱体处的隔振效果；B、通过下列方程和实验综合确定各种负载状况下需要抑制振动的频率根据隔振系统理论和洗衣机的负载状况，确定合适的洗衣值及频率灵敏度，并据此确定系统固有频率的变化范围|X(ω)|=F0Kπα|cos[ω02+KMλ24α+π4]|(1-λ2)2+(2ξλ)2---(3)]]>φ(ω)=λω02αKM-tg-12ξλ1-λ2---(4)]]>C、在考虑电机特性情况下，计算出各种负载下的最佳升速率；D、根据上述相关数据编写电机控制软件。
上述技术方案应用于采用了直流无刷电机的直接驱动搅拌洗衣机，由于直流无刷电机具有优越的变频调速性能，通过载荷识别技术和变频控制技术，针对不同负载状况下系统的固有频率、及其较大振动响应的频率变化范围，运用直流无刷电机的变频特性，快速通过共振区，达到有效抑制系统共振和有效地隔离传递给箱体振动的双重效果。
对方程(1)进行Fourier变换，并进行数学代换，可解得振动系统的频率响应为X(ω)=F0Kπ2α[cosω02+ω24α-sinω02+ω24α](1-λ2)2+(2ξλ)2]]>×{(1-λ2)cosω02αω+2ξλsinω02αω+i[(1-λ2)sinω02αω-2ξλcosω02αω]}---(2)]]>式中，λ＝ω/ωn为频率比，ωn=K/M]]>为系统固有频率；ξ＝c/cn为阻尼比，Cn=2KM]]>为临界阻尼；i表示虚数。
振动响应的模(幅值)与相角分别为|X(ω)|=F0Kπα|cos[ω02+KMλ24α+π4]|(1-λ2)2+(2ξλ)2---(3)]]>φ(ω)=λω02αKM-tg-12ξλ1-λ2---(4)]]>为了用数值计算方法研究振动系统在变频激励下的振动响应，取ξ＝0.05，K/M=317.5×2π(rad/s),]]>ω0＝200×2π(rad/s)，对振动响应的幅值进行优化计算，取其最大值，如下表
从表中可以看出激励力的频率变化对振动系统的响应有很大影响，反之，可以通过改变激励力的频率变化率达到有效地控制振动系统的响应幅值的目的。
2、频率变化率的影响分析振动系统的激励力的频率变化率的不同，振动响应有很大差异。从公式(3)中可以得到，当(ω02+KMλ2)/(4α)=π4]]>时，振动系统的响应为零，但随着频率变化率的继续增大，系统的响应也将放大，因此，对于具体的振动系统而言，存在一个理论上的最佳升速率，理论值可以通过对(3)式取偏导数求得∂|X(ω)|∂α=0---(5)]]>同时应考虑频率变化时，系统响应的灵敏度|X(ω)|/ω要达到一定的值，以适应负载、加工装配精度等变化，保证系统有较宽的动态特性范围。
上述理论在洗衣机上的应用1、洗衣机振动分析通过前面从理论上对升降速过程中的振动响应问题的分析，同时为了简化分析过程，没有考虑电机的升降速特性(响应滞后)的影响，因此，对于洗衣机的振动控制，需要同时考虑振动系统的实际模型与方程(1)的差异，以及实际电机与系统的升降速特性的影响，采取理论计算与实验结合的方法，是解决问题的最佳路径。
将上节的振动变频控制理论应用到洗衣机上，可以采取以下步骤A、根据隔振系统理论和洗衣机的负载状况，确定合适的洗衣机吊杆刚度，保证箱体处的隔振效果；B、通过前面的计算公式，并通过实验验证(也可以从此处确定公式中所选参数是否正确)，确定各种负载状况下需要抑制振动的频率值及频率灵敏度，并据此确定系统固有频率的变化范围；C、在考虑电机特性情况下，计算出各种负载下的最佳升速率；D、根据上述相关数据编写电机控制软件；E、进行实验验证，并反复进行A∽E步骤的调试，直至最优。本发明的使用效果本发明通过对荣事达XQJ60-630G搅拌洗衣机的开发研究和实验，运用了振动的变频控制技术，克服了普通洗衣机升降速过程中的“撞桶”问题，并有效地抑制了箱体的振动，测试结果如下
需要说明的是采用常规方法控制时，由于升速过程中，存在“撞桶”现象，表中所列数值为升速过程完成后的稳态振动值；而采用变频控制方法时，由于克服了“撞桶”现象，表中所列数值为整个工作过程(升速、稳态、降速)中振动的最大值。从表中可以看出，变频控制技术取得了良好的振动抑制效果。
权利要求
1.一种洗衣机振动的变频控制方法，它包括以下步骤A.根据隔振理论和洗衣机的负载状况，确定合适的洗衣机吊杆刚度，保证箱体处的隔振效果；B.通过下列方程和实验综合确定各种负载状况下需要抑制振动的频率根据隔振系统理论和洗衣机的负载状况，确定合适的洗衣值及频率灵敏度，并据此确定系统固有频率的变化范围，|X(ω)|=F0Kπα|cos[ω02+KMλ24α+π4]|(1-λ2)2+(2ξλ)2---(3)]]>φ(ω)=λω02αKM-tg-12ξλ1-λ2---(4)]]>C、在考虑电机特性情况下，计算出各种负载下的最佳升速率；D、根据上述相关数据编写电机控制软件。
2.根据权利要求1所述的洗衣机振动的变频控制方法，其特征在于对所述的电机控制软件进行实验验证，反复进行上述各步骤的调试，直至最优。
全文摘要
本发明涉及洗衣机振动的变频控制技术并提供一种有效抑制系统共振和有效地隔离传递给箱体振动的控制方法，大致包括以下步骤根据隔振理论和洗衣机的负载状况，确定合适的洗衣机机吊杆刚度；通过物理模型和实验综合确定各种负载状况下需要抑制振动的频率根据隔振系统理论和洗衣机的负载状况，确定合适的洗衣值及频率灵敏度，并据此确定系统固有频率的变化范围；在考虑电机特性情况下，计算出各种负载下的最佳升速率；编写电机控制软件。
文档编号D06F37/20GK1408933SQ0114192
公开日2003年4月9日 申请日期2001年9月24日 优先权日2001年9月24日
发明者顾乾坤 申请人:合肥荣事达集团有限责任公司