滚筒洗衣机偏心检测及控制技术的研究

发布时间：2020-04-06 22:11

【摘要】：洗衣机作为人们生活中不可缺少的工具,正朝着低噪音、多功能、低能耗的方向发展。滚筒洗衣机脱水运行时,洗衣机内衣物分布不均匀会引起剧烈振动,不仅会产生噪音,还会大大减少其使用寿命。因此,研究快速识别洗衣机脱水偏心并及时减小振动的控制技术有着非常重要的意义。为减小滚筒洗衣机脱水时由于负载不平衡引起的振动和噪音,本文研究了基于三轴加速度传感器的脱水时负载不平衡的快速识别技术,并根据偏心量的大小控制电机转速,从而减小洗衣机的振动和噪音。首先对检测滚筒洗衣机振动信号的原理进行分析,然后分别对信号检测系统的硬件和软件进行设计,并在理论分析的基础上建立了实验平台。其次,采用三轴加速度传感器实时采集洗衣机脱水时滚筒的加速度信号,采用MATLAB对采集到的滚筒洗衣机的加速度信号数据使用快速傅里叶算法在频域进行了滤波和积分处理,得到了精度较高的速度和位移指标参数,并在上位机软件实现滚筒洗衣机的加速度和位移数据的实时监测功能。通过对采集到的不同偏心状态下的数据进行分析,得到加速度、位移与偏心负载大小之间的关系。基于分析的X轴、Y轴、Z轴加速度数据和平衡负载的数据,通过模糊神经网络确定偏心负载大小,并将偏心负载大小分为四个等级,并根据偏心负载的大小控制电机转速,从而减小因偏心过大而引起的滚筒洗衣机剧烈振动。最后在MATLAB/Simulink上进行了仿真模拟,仿真结果表明可以根据偏心负载的等级控制电机转速的等级,减小由偏心负载过大而引起的滚筒洗衣机的剧烈振动,实现滚筒洗衣机的稳定运行。
【图文】：

Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｄｒｕｍ邋ａｎｄ邋ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ邋ｌｏａｄ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｃｈａｒｔ逡逑滚筒洗衣机在压力Ｆ的作用下，产生振动，将Ｆ正交分解为分量Ｆｘ、？￥和逡逑Ｆｚ，且规定Ｆｘ、？￥和？２正方向如图２．２所示。逡逑Ｆｚ逡逑．．．个逦逦逡逑广Ｆｙ邋＼逡逑＼逦Ｉ逡逑Ｉ邋：逦Ｆｘ邋／逡逑＼邋／邋／逡逑逦逡逑图２．２滚筒受力分解图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｓｔｒｅｓｓ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑滚筒加速度用ａ表示，根据滚筒洗衣机的受力情况，滚筒洗衣机脱水运行逡逑时加速度可以分为Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向，将ａ分解为ａｘ、ａｙ、ａｚ且规定ａｘ、ａｙ、逡逑ａｚ正方向如图２．３所示。逡逑ａｚ逡逑Ａ逦逦逡逑、逦ａｙ邋＼逡逑）逡逑：逦：逦ａｘ邋／逡逑＼邋／邋／逡逑逦逦逡逑图２．３加速度分解图逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑在忽略重力，忽略负载与滚筒洗衣机内壁相对位移的情况下，偏心负载与逡逑滚筒内壁存在相互作用力，滚筒内壁对偏心负载的作用力提供向心力，同时偏逡逑心对滚筒的反作用力也会带动滚筒运动。则偏心负载和滚筒洗衣机的受力情况逡逑分别如图２．４邋（ａ）和（ｂ）所示。逡逑１０逡逑

逡逑图２．１滚筒及偏心负载受力分析图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｄｒｕｍ邋ａｎｄ邋ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ邋ｌｏａｄ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｃｈａｒｔ逡逑滚筒洗衣机在压力Ｆ的作用下，产生振动，将Ｆ正交分解为分量Ｆｘ、？￥和逡逑Ｆｚ，且规定Ｆｘ、？￥和？２正方向如图２．２所示。逡逑Ｆｚ逡逑．．．个逦逦逡逑广Ｆｙ邋＼逡逑＼逦Ｉ逡逑Ｉ邋：逦Ｆｘ邋／逡逑＼邋／邋／逡逑逦逡逑图２．２滚筒受力分解图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｓｔｒｅｓｓ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑滚筒加速度用ａ表示，根据滚筒洗衣机的受力情况，滚筒洗衣机脱水运行逡逑时加速度可以分为Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向，，将ａ分解为ａｘ、ａｙ、ａｚ且规定ａｘ、ａｙ、逡逑ａｚ正方向如图２．３所示。逡逑ａｚ逡逑Ａ逦逦逡逑、逦ａｙ邋＼逡逑）逡逑：逦：逦ａｘ邋／逡逑＼邋／邋／逡逑逦逦逡逑图２．３加速度分解图逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑在忽略重力，忽略负载与滚筒洗衣机内壁相对位移的情况下，偏心负载与逡逑滚筒内壁存在相互作用力，滚筒内壁对偏心负载的作用力提供向心力，同时偏逡逑心对滚筒的反作用力也会带动滚筒运动。则偏心负载和滚筒洗衣机的受力情况逡逑分别如图２．４邋（ａ）和（ｂ）所示。逡逑１０逡逑
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM925.33

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本文编号：2617089