滚筒洗衣机的最佳洗涤时间控制算法

摘要

一般来说，滚筒洗衣机的洗涤效率受洗涤时间的影响。然而，洗涤时间由衣物的质量和类型确定。虽然用户很容易输入衣物的类型，但是衣物的数量和质量是不容易辨别的。因此，本文建议通过使用能估计衣物数量和质量的惯性估计器来调节洗涤时

间。在实际洗衣机中应用的惯性计算器所使用的算法是在 PMSM驱动上使用低成本位移传感器实现的，并且实验是由滚筒洗衣机的电机在实际负载条件下进行的。

关键词：滚筒洗衣机惯性估计器惯性力矩识别

一、介绍

首先，确定洗涤时间的最重要因素是衣物的数量和质量。一般来说，常规的洗涤时间的方法是由衣物的数量和质量的三个时间阶段所确定的，因为洗涤过程中会存在估计质量的误差和实际质量的误差。在所描述的常规衣物的数量和质量的估计方法

中，洗衣供水被衣物吸收，因此，供水量受到衣物数量和质量的影响。这种来自负载

建模为滚筒洗衣机系统仿真的方法，需要时间来提供一定的供水量。并且洗衣的性能

和效率受到衣物种类非常大的影响。在用于电动机的高性能速度控制的惯性识别算法

描述的另一种估算方法，电动机的速度达到某一“自愿”的固定点，观察用于数量和

质量估计的施加电压的占空比。这个电机的负载也受衣物数量和质量的影响，因此，

可以通过实验建立的查找表来估计衣物的数量和质量。然而，该方法需要另一个存储

器设备用于查找表。

另一方面，使用状态观测器的常规惯性估计方法不能避免内部控制器的时间延

迟，然而，洗涤负荷在洗涤模式中连续地改变，并且瞬态时间开启估计器的结果有一定的误差。

为了解决这个问题，本文建议通过测量的惯性估计衣物的数量和质量保持快速的转速，进

而保持惯性，并且深入阐述了惯性估计的计算方法。最后，提出了能量效率的最佳洗涤时间的计算方法。

二、恒定惯量的速度计算

滚筒洗衣机在衣物通过挡板提升之后，借助在使衣物下落时产生的力来洗涤衣物。因此，在洗涤模式下连续地改变衣物的惯性。

图 1 滚筒旋转时施加在衣物上的力

当洗衣机滚筒旋转时，滚筒接收的衣物内部的力如上图所示。如果洗衣机的滚

筒旋转起来时，衣物将上下翻滚。此时，衣物承受重力和离心力。当衣物位于顶部时，衣物受到的重力最大。如果离心力大于重力，衣物将会挂在滚筒上，此时，计算公式：

mr 2 mg cos （ 1）

由公式（ 1）和公式（ 2），可以获得挂在滚筒上的衣物的最小速度。

rad g

s r

at cos1	（ 2）

从（ 2）计算的角速度可以通过（ 3）变成机械角速度

三、惯性估计方法

如果电机以第二章计算的 100 [rpm]旋转，则衣物由于离心力悬挂在滚筒上，图 2 （b）示出了惯性估计方法，惯性矩来自公式（ 4）处的电机的机械方程，并且所提出的算法由图 2-（a）中描述的三个部分分类。