專利名稱：一種洗衣機主動減振裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機電一體化領域，特別涉及一種基于電機控制的洗衣機主動減振裝置。
本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的一種洗衣機主動減振裝置，包括洗衣機電機、控制器、連接電纜線，其特征是本發(fā)明還包括功率模塊和電流傳感器；控制器包括微處理器、外圍接口電路、程序存儲器和控制程序，控制器與洗衣機電機、功率模塊、電流傳感器之間通過連接電纜線相連；電源接功率模塊輸入端；功率模塊的輸出穿過電流傳感器后，接到洗衣機電機輸入端子。
上述洗衣機主動減振裝置，其特征是控制器中的控制程序包括轉速觀測模塊、磁通觀測模塊、PID調節(jié)器、滑模擾動觀測模塊和非線性解藕控制模塊；其控制過程為電流傳感器實時獲得洗衣機電機的相電流信息，經電平轉換及A/D變換后，輸入控制器中的微處理器，控制程序中的轉速觀測模塊根據電機電流波形估算出電機的瞬時轉角和轉速；磁通觀測模塊根據電機數(shù)學模型和實際轉速，計算出電動機的勵磁電流分量和轉矩電流分量，獲得電機的實際磁通；滑模擾動觀測模塊將洗衣機內衣物偏心放置引起的懸掛體振動看作是對電機電磁轉矩的周期性擾動；根據洗衣機的非線性機電動力學模型，求出轉矩補償控制量；將實際磁鏈和轉速與設定值之間的偏差經PID調節(jié)器調節(jié)后，與轉矩補償控制量一起輸入非線性解藕控制模塊，生成PWM驅動指令來控制功率模塊的輸出，達到抑制由于衣物偏心引起振動造成的電機電磁轉矩和輸出轉速的波動，最終降低洗衣機振動的目的。
本發(fā)明通過采用基于機電系統(tǒng)非線性解藕控制技術的洗衣機主動減振裝置，能有效地抑制因洗衣機內衣物扁心放置而引起的電機電磁轉矩和輸出轉速的波動，使洗衣機懸掛系統(tǒng)的振動加速度幅值減少百分之四十，達到減振的目的。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
圖2為本發(fā)明的控制程序原理框圖。
圖中1為控制器，2為功率模塊，3為洗衣機電機，4為連接電纜線，5為電流傳感器，6為靜止-旋轉坐標轉換模塊，7為旋轉-靜止坐標轉換模塊。
下面結合附圖，給出本發(fā)明的一個最佳實例本實例在小鴨XQG50-166型滾筒洗衣機上實現(xiàn)，主動減振裝置由控制器1、功率模塊2、洗衣機電機3、連接電纜線4和電流傳感器5構成。電源接功率模塊2的輸入端，其輸出端穿過電流傳感器5后，接到洗衣機電機輸入端，洗衣機電機為單相異步交流電機(AC220V，50Hz，160W，極對數(shù)為2)，控制器1通過連接電纜線4分別與功率模塊2和電流傳感器5相連。
洗衣機電機試驗轉速為1500r/min，偏心力距為2kgm。
控制器1由微處理器TMS320C240、程序存儲器IS61C1024、接口電路及控制程序組成，控制程序固化在程序存儲器中，功率模塊2采用IPM功率模塊PM25RSB120，電流傳感器5為電壓型霍爾電流傳感器。
根據非線性解耦控制原理，實現(xiàn)控制器1的控制功能；具體的實施過程為霍爾電流傳感器5實時檢測出洗衣機電機3的相電流，經電壓轉換電路得到0～4V電壓，然后將其輸入微處理器TMS320C240內的A/D單元；控制程序中的轉速觀測模塊根據電機電流波形估算出電機的瞬時轉角和轉速(穩(wěn)態(tài)時轉速在1480～1050r/min之間波動)；磁通觀測模塊根據電機3的數(shù)學模型和實際轉角，計算出電機的實際勵磁電流分量和轉矩電流分量；把它們與設定值比較，計算出相應的電流變化量；滑模擾動觀測模塊推算出轉矩擾動，求出轉矩補償控制量；將磁鏈和轉速偏差經PID調節(jié)器調節(jié)后，與轉矩補償控制量一起輸入控制程序中的非線性解耦控制模塊，形成PWM驅動指令來控制功率模塊2的輸出。達到抑制洗衣機電機3的輸出電磁轉矩和轉速波動的作用，從而使洗衣機的懸掛系統(tǒng)的振動加速度幅值從0.34m/s減少到0.26m/s，振動能量降低，達到減振的目的。
權利要求
1.一種洗衣機主動減振裝置，包括控制器[1]、洗衣機電機[3]、連接電纜線[4]；其特征是本發(fā)明還包括功率模塊[2]和電流傳感器[5]；控制器[1]包括微處理器、外圍接口電路、程序存儲器和控制程序，控制器[1]與洗衣機電機[3]、功率模塊[2]、電流傳感器[5]之間通過連接電纜線[4]相連；電源接功率模塊[2]輸入端；功率模塊[2]的輸出穿過電流傳感器[5]后，接到洗衣機電機[3]輸入端子。
2.根據權利要求1所述的洗衣機主動減振裝置，其特征是控制器[1]中的控制程序包括轉速觀測模塊、磁通觀測模塊、PID調節(jié)器、滑模擾動觀測模塊和非線性解藕控制模塊；電流傳感器[5]實時檢測出洗衣機電機[3]的相電流，經電平轉換及A/D變換后，輸入控制器[1]中的微處理器，控制程序中的轉速觀測模塊根據電機電流波形估算出電機的瞬時轉角和轉速，磁通觀測模塊根據洗衣機電機的數(shù)學模型和實際轉角，計算出電動機的勵磁電流分量和轉矩電流分量，獲得電機的實際磁通；滑模擾動觀測模將洗衣機內衣物偏心放置引起的懸掛體振動看作是對電機負載的周期性擾動，根據洗衣機的非線性機電動力學模型，求出轉矩補償控制量；PID調節(jié)器將實際磁鏈和轉速與其設定值之間的偏差經PID調節(jié)器調節(jié)后，與轉矩補償控制量一起輸入非線性解藕控制模塊，生成PWM驅動指令來控制功率模塊[2]的輸出，從而抑制由于衣物偏心放置引起振動造成的電機轉矩電流和輸出轉速的波動，達到降低洗衣機振動的目的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于電機控制的洗衣機主動減振裝置，它包括洗衣機電機、控制器、連接電纜線、功率模塊、電流傳感器，控制器由微處理器、外圍接口電路和控制軟件等組成，控制器與洗衣機電機、功率模塊、電流傳感器之間通過連接電纜線相連。控制器采用機電系統(tǒng)非線性解藕控制技術對洗衣機電機實施主動控制，達到減小因不平衡負載引起的洗衣機振動的目的。本發(fā)明可以在制造成本略有增加的情況下，滿足洗衣機的減振需要。
文檔編號G05D19/02GK1453418SQ0311223
公開日2003年11月5日 申請日期2003年6月4日 優(yōu)先權日2003年6月4日
發(fā)明者唐偉, 周以齊, 張艷青 申請人:山東大學