低振动的滚筒洗衣机驱动系统控制研究

论文摘要

滚筒式洗衣机在其工作运转,尤其是其脱水甩干时的振动,一直是个突出的问题。滚筒洗衣机在运行过程中由于衣物的不平衡分布,会使滚筒受到变载荷与变方向偏心力激励的作用并引起激烈的振动,使得整机的振动不仅产生很大的噪音,而且对洗衣机机械与电器部件的寿命产生影响。因为传统机械减振方法存在通用性方面的限制,近年来随着技术的发展,从机电一体化系统的角度出发,综合运用机械、电子、电机等方面的技术,提高洗衣机的振动控制效果已成为趋势。本文从课题要求和实际应用出发,在与日本松下公司合作的基础上,针对National NA-V82型号滚筒洗衣机,以电力电子用数字控制开发系统MyWayPE-Expert作为控制系统,构建了滚筒洗衣机驱动系统平台,并开发了一种新型的低振动的滚筒洗衣机驱动控制方法。本文的结构和主要研究内容如下:第一章简单介绍了滚筒洗衣机的发展现状,通过对课题的背景介绍,阐述了课题的实际意义。其后详细介绍了传统的机械减振手段以及新型的通过电机控制技术实现的减振方法。通过对两者的分析比较,提出了本文的主要工作及方案。第二章介绍了驱动系统主要硬件组成及各部分之间的连接,给出了驱动系统的详细连接图。同时给出了基于矢量控制的驱动系统基本控制方法的原理和说明。最后还介绍了振动测量设备并确定其使用方案。第三章研究了振动产生的机理,对振动规律进行分析。提出了基于加速度传感器的偏心负载位置以及质量的实时测定方法。并通过仿真和实验分析,研究了脉动转矩对电机振动的影响。最后在此基础之上,提出了基于脉动转矩的低振动的滚筒洗衣机驱动系统控制方法:分段线性化振动抑制法以及自振动抑制法。第四章通过实验研究,确定低振动驱动控制方法所需要的相关参数。并验证了偏心负载位置以及质量实时测定方法的精度和基于脉动转矩的低振动的滚筒洗衣机驱动系统控制方法的效果。第五章总结了研究的主要工作,并对未来的工作方向进行了研究和讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 选题的背景及意义
• §1.2 滚筒洗衣机振动分析
• §1.3 洗衣机传统减振策略
• §1.4 低振动的洗衣机驱动新技术
• §1.4.1 直接驱动与浮力离合技术
• §1.4.2 低噪声无刷直流电机技术
• §1.4.3 低振动电机控制技术
• §1.4.4 振动变频综合技术
• §1.4.5 振动设计技术
• §1.5 本文主要工作
• §1.6 本章小结
• §本章参考文献
• 第二章 洗衣机驱动系统及振动测量系统
• §2.1 驱动系统的硬件组成部分
• §2.1.1 驱动电机
• §2.1.2 旋转式编码器
• §2.1.3 PE-Inverter逆变器单元
• §2.1.4 驱动控制系统
• §2.1.5 驱动系统各部分之间的连接
• §2.2 驱动控制软件
• §2.2.1 PE-View具体功能介绍
• §2.2.2 基本驱动控制软件算法
• §2.3 振动测量设备及方案
• §2.3.1 加速度传感器特性
• §2.3.2 振动测量方案
• §2.4 本章小结
• §本章参考文献
• 第三章 降低振动的控制方法实现
• §3.1 振动产生机理及其规律分析
• §3.2 偏心负载位置的实时测定方法
• §3.2.1 建立数学模型前的分析讨论
• §3.2.2 实时测定偏心负载位置的数学模型
• §3.3 偏心负载质量的实时测定方法
• §3.3.1 相关分析及简化
• §3.3.2 实时测定偏心负载质量的数学模型
• §3.4 基于脉动转矩的低振动控制方法研究
• §3.4.1 脉动转矩仿真实验及分析
• §3.4.2 低振动控制的实验研究
• §3.4.3 分段线性化振动抑制法
• §3.4.4 自振动抑制法
• §3.5 本章小结
• §本章参考文献
• 第四章 低振动控制方法的实验及结果分析
• §4.1 偏心负载位置实时测定实验
• §4.1.1 偏心负载位置实时测定实验设备及方案
• §4.1.2 偏心负载位置实时测定实验结果及其分析
• §4.2 偏心负载质量实时测定实验
• §4.2.1 偏心负载质量实时测定实验设备及方案
• §4.2.2 偏心负载质量实时测定实验结果及其分析
• §4.3 降低振动方法的实验
• §4.3.1 分段线性化振动抑制法实验研究
• §4.3.2 自振动抑制法实验研究
• §4.3.3 自振动抑制法实验结果讨论
• §4.4 本章小结
• §本章参考文献
• 第五章 全文总结和工作展望
• 攻读硕士学位期间撰写的学术论文
• 致谢