CN114575108A - 滚筒洗衣机控制装置、方法、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及自动控制技术领域，具体涉及一种滚筒洗衣机控制装置、方法、存储介质及电子设备，包括：采集单元实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；控制单元根据所述位置偏移量计算矫正电压；电机单元根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。本申请在滚筒洗衣机洗衣时实时采集滚筒的位置偏移量，在采集到偏移量时通过电机对滚筒进行矫正，使滚筒尽可能保持中心位置，省去现有技术中检测到偏心时负载重新分布的过程，大幅缩短了洗衣时间，提高了洗衣效率，同时有效的避免了洗衣机内桶壁碰撞的问题。
Description
技术领域
本申请涉及自动控制技术领域，特别地涉及一种滚筒洗衣机控制装置、方法、存储介质及电子设备。
背景技术
现阶段滚筒洗衣机针对滚筒偏心问题的主要解决方法，是在滚动上高转速之前，检测偏心量，并判断偏心量是否能够满足高转速的要求，如若偏心量不满足要求，则电机降速，抖散，如此反复，直到偏心量满足要求，才让电机上高转速。
现有的偏心问题解决的方案，从实际控制流程来看，过于的耗费时间，且并不精确。
发明内容
针对上述问题，本申请提供一种滚筒洗衣机控制装置、方法、存储介质及电子设备，解决了相关技术中偏心问题的解决方案，耗费时间，且并不精确的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种滚筒洗衣机控制方法，所述方法包括：
采集单元，用于实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；
控制单元，用于根据所述位置偏移量计算矫正电压；
电机单元，用于根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。
在一些实施例中，所述采集单元，用于通过位置传感器获取所述洗衣机滚筒存在位置偏移量时的偏移电压，并发送到控制单元。
在一些实施例中，所述控制单元，包括：
位置调节器，用于接收所述偏移电压并计算所述电机单元的矫正转速，并根据所述矫正转速生成对应的矫正电压，控制电机单元运行。
在一些实施例中，所述控制单元，还包括：
速度调节器，用于检测电机单元运行时的实际转述，判断所述实际转速与所述矫正转速之间是否存在误差值，若所述实际转速与所述矫正转速之间存在误差值，则根据所述误差值，采用PI调节提高所述矫正电压，使所述实际转速与所述矫正转速相同。
在一些实施例中，所述控制单元，还包括：
电流调节器，用于在所述电机单元从0转速达到矫正转速的过程中进行电流补偿，使所述电机单元从0转速达到矫正转速的过程中均处于额定电流。
在一些实施例中，所述电流调节器，还用于在所述电机单元发生故障时，限制所述电机单元中的电流值。
在一些实施例中，所述控制单元，还包括：
电力电子变换器，用于根据所述电机单元的型号调整矫正电压。
第二方面，一种滚筒洗衣机控制方法，所述方法包括：
通过采集单元实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；
通过控制单元根据所述位置偏移量计算矫正电压；
通过电机单元根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。
第三方面，一种存储介质，该存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，可用来实现如上述第二方面所述的滚筒洗衣机控制方法。
第四方面，一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，该计算机程序被所述处理器执行时，执行如上述第二方面所述的滚筒洗衣机控制方法。
本申请提供的一种滚筒洗衣机控制装置、方法、存储介质及电子设备，包括：采集单元实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；控制单元根据所述位置偏移量计算矫正电压；电机单元根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。本申请在滚筒洗衣机洗衣时实时采集滚筒的位置偏移量，在采集到偏移量时通过电机对滚筒进行矫正，使滚筒尽可能保持中心位置，省去现有技术中检测到偏心时负载重新分布的过程，大幅缩短了洗衣时间，提高了洗衣效率，同时有效的避免了洗衣机内桶壁碰撞的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种滚筒洗衣机控制装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的伺服控制***的控制框图；
图3为本申请实施例提供的电流闭环控制的结构框图；
图4为本申请实施例提供的转速闭环控制的结构框图；
图5为本申请实施例提供的位置闭环控制的结构框图；
图6为本申请实施例提供的一种滚筒洗衣机控制方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的一种电子设备的连接框图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。
由背景技术可知，现阶段滚筒洗衣机针对滚筒偏心问题的主要解决方法，是在滚动上高转速之前，检测偏心量，并判断偏心量是否能够满足高转速的要求，如若偏心量不满足要求，则电机降速，抖散，如此反复，直到偏心量满足要求，才让电机上高转速。现有的的偏心问题解决的方案，从实际控制流程来看，过于的耗费时间，且并不精确。
有鉴于此，本申请提供一种滚筒洗衣机控制装置、方法、存储介质及电子设备，解决了相关技术中偏心问题的解决方案，耗费时间，且并不精确的技术问题。
实施例一
图1为本申请实施例提供的一种滚筒洗衣机控制装置的结构示意图，如图1所示，本装置包括：
采集单元101，用于实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；
控制单元102，用于根据所述位置偏移量计算矫正电压；
电机单元103，用于根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。
需要说明的是，本申请通过采集单元、控制单元和电机单元构成伺服偏心矫正控制***，简称伺服控制***，又可称作位置随动***，其被控制量(输出量)是负载机械空间位置的线位移或角位移，当位置给定量(输入量)做任意变化时，***的主要任务是使输出量快速而准确地复现给定量的变化。
在一些实施例中，所述采集单元，用于通过位置传感器获取所述洗衣机滚筒存在位置偏移量时的偏移电压，并发送到控制单元。
需要说明的是，基于滚筒洗衣机原有的结构，滚筒下方有两个减震的阻尼支撑脚，滚筒上方有连接滚筒的挂钩挂在洗衣机外壳，所以纵向偏移量已经得到了缓冲，主要的问题是解决加偏心在x方向上的位置偏移量，主要的解决方法是通过位置传感器检测滚筒在X轴方向的位置偏移情况，将传感器的模拟电压信号反馈到控制器中。
比如位置传感器反馈的电压信号是0-10V，0-5V是左偏，5到10V是右偏，通过单片机的ADC模块实时检测传感器反馈的模拟电压信号大小，便可以知道滚动的偏移状态，此时控制器再通过控制电机来控制丝杆的位置从而对滚筒的位置进行横向的左右矫正，将其控制在中心位置，避免了洗衣机碰壁的问题。
在一些实施例中，所述控制单元，包括：
位置调节器，用于接收所述偏移电压并计算所述电机单元的矫正转速，并根据所述矫正转速生成对应的矫正电压，控制电机单元运行。
在一些实施例中，所述控制单元，还包括：
速度调节器，用于检测电机单元运行时的实际转述，判断所述实际转速与所述矫正转速之间是否存在误差值，若所述实际转速与所述矫正转速之间存在误差值，则根据所述误差值，采用PI调节提高所述矫正电压，使所述实际转速与所述矫正转速相同。
在一些实施例中，所述控制单元，还包括：
电流调节器，用于在所述电机单元从0转速达到矫正转速的过程中进行电流补偿，使所述电机单元从0转速达到矫正转速的过程中均处于额定电流。
在一些实施例中，所述电流调节器，还用于在所述电机单元发生故障时，限制所述电机单元中的电流值。
在一些实施例中，所述控制单元，还包括：
电力电子变换器，用于根据所述电机单元的型号调整矫正电压。
需要说明的是，如图2所示，为伺服控制***的控制框图。
其中，APR为位置调节器，ASR为速度调节器，ACR为电流调节器，UPE为电力电子变换器。
从图2中可以看到，电流闭环控制，简称电流环对应电流调节器，转速闭环控制，简称转速环对应速度调节器，位置闭环控制，简称位置环对应位置调节器。
电流环，转速环，以及位置环，其转速环、电流环均使用PI算法进行控制，位置环由于其前向通道已经有一个积分环节，所以只需要外加一个比例控制就可以实现稳态无静差。这样设计的控制***可以快速的进行相应并达到稳定值，再用数字控制的方式进行控制，精度高，准确度高，可以精确的控制滚筒位置一直处于中心状态。其中，电流环以包含在上述的控制对象模型中。
整个***的实际工作情况如下
位置环：
传感器将检测到的滚筒位置转换成对应的电压信号反馈给单片机(控制器)，比如，传感器反馈的电压信号为0～5V，左偏时为0～2.5V，右偏时为2.5～5V，中间位置为2.5V，滚筒不同的偏移位置都会转换成对应的电压信号，单片机对电压信号进行采样后，决定电机的目标转速，即决定输出给电机的电压的大小。
如果偏离中心位置过大，就会输出一个较大电压，即使电机输出一个较大的目标转速，使其能更快地回到中间位置。在滚筒接近中间位置的过程当中，输出电压即目标转速也会对应减小，防止在滚动回到中间位置之后，由于输出给电机的电压过大，电机转速过快，来不及刹车，从而使得滚筒右偏再度偏离中间位置。
在这个过程中位置调节器的作用就是为了调节目标转速的大小。
其实现是通过软件中的位置环PI(比例积分)算法实现的，算法就是下面的那些公式。下述公式目前只是理论，放到实际情况当中还需要做修改。
其中，如图3所示，为位置闭环控制的结构框图。
根据框图很容易得出位置环开环传递函数
APR选用P调节器(比例调节器)得出***的开环传递函数
速度环：
单片机(控制器)通过位置环的PID算法决定了目标转速后，就会给电机输出对应的电压，电机转起来后，通常会由于负载变化，***误差等各种原因，达不到目标转速，这个时候就需要提高输出电压，使电机能够达到目标转速，起到调节电压作用的就是速度调节器，其工作原理如下：
检测电机实际转速，与目标转速进行对比，得到对应误差值，以此误差值进行PI调节，提高对应的输出电压，即提高实际转速使其可以达到目标转速。
其中，如图4所示，为转速闭环控制的结构框图。
转速调节器选用积分调节器的开环传递函数为
由此根据框图可以得出转速环开环传递函数
由上示***可计算导出转速闭环传递函数为
电流环：
用单片机ADC模块采样对应电路中的电流以此获取电机中电枢的实际电流，根据实际电流的大小判断电机实际转速是否达到目标转速，如果电流偏小，即没有达到目标转速，单片机就会加大电压输出，使电机能更快地达到目标转速，加快了***的响应过程；如果电机堵转或卡死或转速过快，电流就会偏大，单片机就会减少对电机电压输出，起到保护和调速的作用。
其实现的机制是：PI调节(比例积分调节)，在单片机采样得到响应的电流值后，通过单片机软件中的PI算法进行调节，输出对应电压，调节电机转速。
如图5所示，为电流闭环控制的结构框图。
其中带有电流环控制的对象数学模型如下
式中Id—电枢电流
ω—以角速度衡量的伺服电动机转速
θm—伺服***输出机械转角
j—机械传动机构的传动比
CT—伺服电机转矩系数
TL—***负载转矩
Ti—电流环的等效惯性时间常数
总结，电流调节器的作用是：
使电流紧紧跟随其给定电压变化
对电网电压的波动起及时抗扰的作用
在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程
当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，***自动恢复正常。这个作用对***的可靠运行来说是十分重要的。
位置环(位置调节器)确定电机目标转速，并提供对应电压。
但是实际工作过程中，控制器输出了对应电压后，实际转速往往是达不到目标转速的，因此我们需要速度闭环(转速调节器)调节输出电压，使电机转速达到目标转速。
然而在输出电压给到电机上的时候，转速有一个动态响应的过程，即从0转速到目标转速，为了更快地使电机转读能够达到目标转速，在加速过程中，输出电压往往会更大一些，达到匀速的时候，电压大小会回归对应值，这个加快响应过程的电压调节就是通过电流环(电流调节器)实现的。
综上所述，本申请实施例提供了一种滚筒洗衣机控制装置，包括：采集单元实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；控制单元根据所述位置偏移量计算矫正电压；电机单元根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。本申请在滚筒洗衣机洗衣时实时采集滚筒的位置偏移量，在采集到偏移量时通过电机对滚筒进行矫正，使滚筒尽可能保持中心位置，省去现有技术中检测到偏心时负载重新分布的过程，大幅缩短了洗衣时间，提高了洗衣效率，同时有效的避免了洗衣机内桶壁碰撞的问题。
实施例二
基于上述本发明实施例公开的滚筒洗衣机控制装置，图6具体公开了应用于该滚筒洗衣机控制装置的滚筒洗衣机控制方法。
如图6所示，本发明实施例公开了一种滚筒洗衣机控制方法，所述方法包括：
S601、通过采集单元实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；
S602、通过控制单元根据所述位置偏移量计算矫正电压；
S603、通过电机单元根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。
以上本发明实施例公开的滚筒洗衣机控制方法中的各个单元的具体内容，可参见本发明上述实施例公开的滚筒洗衣机控制装置中的对应内容，这里不再进行赘述。
综上所述，本申请实施例提供了一种滚筒洗衣机控制方法，包括：采集单元实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；控制单元根据所述位置偏移量计算矫正电压；电机单元根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。本申请在滚筒洗衣机洗衣时实时采集滚筒的位置偏移量，在采集到偏移量时通过电机对滚筒进行矫正，使滚筒尽可能保持中心位置，省去现有技术中检测到偏心时负载重新分布的过程，大幅缩短了洗衣时间，提高了洗衣效率，同时有效的避免了洗衣机内桶壁碰撞的问题。
实施例三
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以实现如实施例一的方法步骤，本实施例在此不再重复赘述。
实施例四
图7为本申请实施例提供的一种电子设备500的连接框图，如图7所示，该电子设备500可以包括：处理器501，存储器502，多媒体组件503，输入/输出(I/O)接口504，以及通信组件505。
其中，处理器501用于执行如实施例一中的滚筒洗衣机控制方法中的全部或部分步骤。存储器502用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括电子设备中的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。
处理器501可以是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable LogicDevice，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例一中的滚筒洗衣机控制方法。
存储器502可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
多媒体组件503可以包括屏幕和音频组件，该屏幕可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器或通过通信组件发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口504为处理器501和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。
通信组件505用于该电子设备500与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件505可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
综上，本申请提供的一种滚筒洗衣机控制装置、方法、存储介质及电子设备，该方法包括：采集单元实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；控制单元根据所述位置偏移量计算矫正电压；电机单元根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。本申请在滚筒洗衣机洗衣时实时采集滚筒的位置偏移量，在采集到偏移量时通过电机对滚筒进行矫正，使滚筒尽可能保持中心位置，省去现有技术中检测到偏心时负载重新分布的过程，大幅缩短了洗衣时间，提高了洗衣效率，同时有效的避免了洗衣机内桶壁碰撞的问题。
在本申请实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但上述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种滚筒洗衣机控制装置，其特征在于，所述装置包括：
采集单元，用于实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；
控制单元，用于根据所述位置偏移量计算矫正电压；
电机单元，用于根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集单元，用于通过位置传感器获取所述洗衣机滚筒存在位置偏移量时的偏移电压，并发送到控制单元。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制单元，包括：
位置调节器，用于接收所述偏移电压并计算所述电机单元的矫正转速，并根据所述矫正转速生成对应的矫正电压，控制电机单元运行。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制单元，还包括：
速度调节器，用于检测电机单元运行时的实际转述，判断所述实际转速与所述矫正转速之间是否存在误差值，若所述实际转速与所述矫正转速之间存在误差值，则根据所述误差值，采用PI调节提高所述矫正电压，使所述实际转速与所述矫正转速相同。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制单元，还包括：
电流调节器，用于在所述电机单元从0转速达到矫正转速的过程中进行电流补偿，使所述电机单元从0转速达到矫正转速的过程中均处于额定电流。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电流调节器，还用于在所述电机单元发生故障时，限制所述电机单元中的电流值。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元，还包括：
电力电子变换器，用于根据所述电机单元的型号调整矫正电压。
8.一种滚筒洗衣机控制方法，其特征在于，所述方法包括：
通过采集单元实时采集洗衣机滚筒的位置偏移量；
通过控制单元根据所述位置偏移量计算矫正电压；
通过电机单元根据所述矫正电压运行，矫正洗衣机滚筒的位置。
9.一种存储介质，其特征在于，该存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，可用来实现如权利要求8所述的滚筒洗衣机控制方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，该计算机程序被所述处理器执行时，执行如权利要求8所述的滚筒洗衣机控制方法。
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