低振动的滚筒洗衣机驱动系统控制研究

1、    低振动的滚筒洗衣机驱动系统控制研究    王波涛摘要：滚筒洗衣机由于系统功能简单，所以，控制系统一直被开发者所忽视。事实上，洗衣机的控制系统，无论在软件，还是硬件层面上，都有着相对复杂的组成结构，若设置不合理，便会发生一系列故障。因此，本文将对低震动的滚筒洗衣机驱动系统控制进行研究，通过软件和硬件两个层面的介绍，提升洗衣机生产者和使用者，对洗衣机控制系统的客观认识，并由此为洗衣机的发展略尽绵力。关键词：滚筒洗衣机；低震动；驱动系统：tm925.33 文献识别码：a ：1001-828x（2016）007-000-01滚筒洗衣机已经在市场中，完全占

2、据了主导性地位。但是，由于市场需求巨大，导致了洗衣机市场复杂化，参差不齐的产品，将严重影响健康洗衣机市场的秩序。而在现代洗衣机的需求中，除了洁净、节能的基本需求外，其噪音也是影响销售的重要因素。噪音的产生因素较多，除了控制结构存在的天然问题外，洗衣机运行系统的控制，也是主要的问题之一。因此，本文将对低震动的驱动控制进行研究，希望能够借助硬件和软件的分析，使生产者更加深刻的认识到振动发生原因。一、低震动滚筒洗衣机驱动方式目前市场上所销售的滚筒洗衣机，主要有两种驱动方式。以下具体来看：1.直接驱动。是指通过轴实现驱动的方式，在轴的帮助下，电机能够直接作用于滚筒，进而实现驱动的功能。该体系可以减少中

3、间环节，降低错误发生对驱动结果的影响。同时结合材料特性，有效的降低噪音。2.间接驱动。是指以皮带等方式，通过电机实现对滚筒间接的操作。不过该形式的问题在于噪音较大，而且中间环节过长，严重浪费驱动能源。同时，皮带的物理特性，导致其容易老化，即较长时间使用后，会出现断裂等问题，整体降低机械使用寿命。根据上述两种驱动方式来看，间接驱动已经渐渐被生产厂家所淘汰。所以，本文研究的设备类型，将采取直接驱动的系统模式。二、驱动系统主要硬件组成部分研究洗衣机的硬件驱动系统共有三个部分组成，一是输入驱动系统，是指通过用户需求，调动驱动主机实现相关指令；二是信号处理系统，即对用户指令的处理，以确保指令信息合理；三

4、是实现系统，是将指令实现的环节。另外，由于系统硬件组成过于复杂，本文仅对下述主要内容进行阐述。（一）驱动电机目前市场上所采用的驱动电机种类较多，以下具体来看：第一，双速单相电容运行感应电机。其工作特性在于启动时，会采取双电容接入，由此保证电机为滚筒提供的动力。而在电机进入到稳定的运转速度后，自动管理机制，会切断电路，使电机处于被保护状态。但是，此类电机的缺陷明显，仅能够提供两种速度变化，无法满足消费者多样化的需求。第二，单相串激电机。该电机的显著特点，在于拥有换向器，使电机可以在更小的体积中实现，并且有效的提升转速。不过，该电机在技术上仍旧不够完善，其电刷的应用，会降低使用寿命。第三，永磁同步

5、电机。顾名思义，在电机中安装了永磁环，以磁力的形式，节约驱动的能源消耗，并合理的提升电机效率。更为重要的是，该电机无论在功效、维护便利性、使用寿命等所有方面上，均具有较为卓越的表现。因此，永磁同步电机正在被广泛的应用在洗衣机领域。（二）旋转式编码器该硬件的功能在于提供信号转换，可以为相对应的环节，提供准确的信息指令，使洗衣机正常运作。目前编码器主要为两种形式，其一是绝对式，即固定的数字码对应交换，以保证实现信号的准确性；其二是增量式，以计数脉冲进行信息的交换。而两种编码器最为显著的区别，在于后者具备三路信号，可以在ttl电平的帮助下，实现对更加灵活的电机控制。（三）驱动控制系统该系统是指完整的

6、终端系统，可以理解为精密却因实现功能较少，最终在体积上缩小的电脑主机。主要有dsp板、pe板等构成。由此也可以说明，控制系统的核心功能在于控制性。根据市场中洗衣机类型来看，dsp主要用于实现pwm的输出，即以速度为基础的准确性控制。但是，该功能受限于洗衣机种类，对于非智能的洗衣机，pwm所采取的是固定输出，而智能化的滚筒洗衣机，则需要fpca辅助控制。另外，洗衣机需要在有水的情况下作业，必须要保证相对封闭以及绝缘性，故此，一般主机是以光耦实现相关通信功能。三、驱动控制软件研究洗衣机驱动系统的控制软件，多是由pe-view实现相关功能。该软件的编写方式是由c#实现。原因在于驱动软件并不需要过于复

7、杂的操作，同时又有着准确传达指令的基本需求。而随着洗衣机的发展，软件控制的功能逐渐丰富，除了基本的编辑、编译、写入，以及程序中运行、停止指令的实现外，还增添了显示、数据留存、参数实时调节等功能。因此，此类软件在算法上，形成了相对独立的体系。以下具体来看：第一，数据采样和转换。在数据采样的过程中，首先需要借助传感器和编码器两个基本软件，获取的发出指令的位置和转速，并将其转化为数据形式；其次，需要通过speed controller（sc）的功能，对所获得数据进行计算；最后，数据将以可对比形式进行再次转化，并由电流形式向下一步骤发送。第二，数据对比。在数据对比之前，首要是采样工作，即通过上述转化中

8、所发送的电流中信息，或缺相对独立的采样结果。获取信息之后，clarke将实现数据的定位，并将其暂时留存在固定位置上。最后，将在park在获取数据和转化后，对比sc得出的计算成果。若数据经过对比后，发生了非常规性变化，则由控制端直接向主机反馈错误信息，并停止数据继续使用。反之则将数据递交到下一环节。第三，数据逆转变和实现指令。数据在进入到该环节后，将进行逆转变的复原工作，使其能够以信号形式进行使用，而具体的指令实现，则是需要借助其他功能实现，例如 等计算出来参数特征，最终由svpwm的信号，确定电机所要提供的转速。四、结束语低震动的滚筒洗衣机是现代洗衣机领域中，较为受到欢迎的种类。但是，无论在生产领域，还是在应用领域，对于洗衣机的驱动控制，都缺乏合理的认知。所以，本文以驱动系统作为研究核心，充分展示其硬件和软件，希望能够帮助读者更好的认识到洗衣机的驱动结构。参考文献：1胡效东，闵迎亚，刘学亮.滚筒洗衣机箱体振动特性及模态分析j.制造业自动化，2014（14）.2陈海卫，张秋菊.滚筒洗衣机瞬态脱水振动的分析与控制j.振动与冲击，20