DE19629359A1 - Verfahren zur Steuerung einer Waschmaschine - Google Patents
Verfahren zur Steuerung einer WaschmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer
Waschmaschine, umfassend einen Motor, der eine die Wäsche
aufnehmende Trommel rotierend antreibt, und der von einem
Regelelement, dessen Übertragungsfunktion einen I-Anteil
aufweist, insbesondere einem PI-Regler gesteuert wird.
Ein Regelkreis besteht bekanntermaßen aus einem
Regelelement, einem Stellglied, einer Regelstrecke und
einem Meßglied. Das Regelverhalten innerhalb eines solchen
Regelkreises ist derart, daß innerhalb der Regelstrecke ein
Störverhalten gegeben ist, das in seiner Auswirkung mittels
des Meßgliedes ermittelt wird. Die über das Meßglied
gemessene Regelgröße ist Grundlage für das Verhalten des
Reglers, der basierend auf einem Vergleich der Regelgröße
mit der Führungsgröße, also dem Soll- Wert, die Stellgröße
ermittelt, basierend auf welcher das Stellglied gesteuert
wird, um dem Störverhalten entgegenzuwirken. Ein solcher
Regelkreis ist auch in einer Waschmaschine gegeben und
umfaßt hier als Komponenten den Trommelantriebsmotor,
dessen Regelelement, und ein entsprechendes, die Arbeit des
Motores bezüglich der Trommelrotation messendes Meßglied.
Das Störverhalten wird in diesem Fall im wesentlichen durch
die Drehzahl, die Wassermenge und insbesondere die
Wäschemenge innerhalb der Trommel verursacht, da vor allem
die Wäschemenge sich auf das Gesamtverhalten des
Regelkreises auswirkt infolge des hervorgerufenen
Trägheitsmoments und Drehmoments bei Rotation der Trommel.
Dieses durch die Wäsche beim Betrieb der Waschmaschine
erzeugte Störmoment besitzt einen Gleichanteil, welcher
abhängig von verschiedenen Parametern ist, wozu im
wesentlichen die Drehzahl, die Wassermenge, und eben die
Wäschemenge zählen. Bekanntermaßen steht die
Übertragungsfunktion des Regelelements mit dem Störmoment
beziehungsweise der Störgröße im Zusammenhang, wobei der
I-Anteil des Regelelements, also der Integral-Anteil, ein Maß
für den Gleichanteil einer Störgröße darstellt. Das heißt,
zwischen dem vom Regelelement ausgegebenen I-Anteil und dem
Gleichanteil des Störmoments besteht ein direkter
Zusammenhang.
Bei Waschmaschinen beruht die Steuerung des Betriebs,
beispielsweise im Hinblick auf die Wassermengendosierung,
die Einstellung der Schleuderdrehzahl, etc. im wesentlichen
darauf, die in der Trommel befindliche Wäschemenge
möglichst exakt zu bestimmen, um basierend auf dem
Ermittlungsergebnis, also der Kenntnis der Wäschemenge, den
Betrieb entsprechend zu steuern. Zu diesem Zweck sind
unterschiedliche Bestimmungsverfahren bekannt, die jedoch
in der Regel den Einsatz zusätzlicher Mittel erfordern.
Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, ein
einfaches Verfahren zu Steuerung einer Waschmaschine
anzugeben, das auf der Bestimmung der Wäschemenge basiert
und ohne aufwendiger Einbindung weiterer Mittel möglich
ist.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß
zunächst der I-Anteil des Regelelements bestimmt und
basierend auf dem I-Anteil anschließend die Menge der in
der Trommel aufgenommenen Wäsche ermittelt wird, wobei die
Steuerung anschließend in Abhängigkeit des
Ermittlungsergebnisses erfolgt.
Grundlegend für das erfindungsgemäße Verfahren ist die
Erkenntnis, daß der I-Anteil des Regelelements dem
Gleichanteil der Störgröße entspricht. Da die Störgröße
durch die eingebrachte Wäschemenge bestimmt wird, ist es
folglich möglich, diese infolge der direkten Abhängigkeit
des I-Anteils von der Wäschemenge zu bestimmen. Es wird
also mit besonderem Vorteil der am Regelelement
ausgegebenen I-Anteil aufgenommen und verarbeitet, um
hieraus die Wäschemenge zu ermitteln. Ist diese bekannt,
kann die weitere Steuerung der Waschmaschine erfolgen, da
die Kenntnis der Wäschemenge einer der wichtigsten
Steuerparameter ist.
Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß im
Rahmen der Steuerung die Wasserbedarfsmenge gesteuert wird.
Dies ist infolge der einfachen Bestimmung der Wäschemenge
möglich, so daß basierend auf der konkreten Wäschemenge die
hierfür erforderliche Wassermenge optimal dosiert werden
kann und lediglich soviel zugeführt wird, wie tatsächlich
benötigt wird, was zu einer beachtlichen Wassereinsparung
führt.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß im Rahmen
der Steuerung der Verstärkungsfaktor des Regelelements,
insbesondere des PI-Reglers gesteuert wird. Denn jede
Übertragungsfunktion, die sich formelmäßig darstellen läßt,
besitzt einen Verstärkungsfaktor, der direkt in die
Übertragungsfunktion eingeht. Dieser ist letztlich ein Maß
für das Übertragungsverhalten und damit das Regelverhalten
selbst. Bei einer Waschmaschine sind die Parameter des zu
regelnden Systems, also des eingangs genannten, die
Trommelrotation betreffenden Systems, abhängig von
zahlreichen Einflüssen. Hierunter sind zum Beispiel das
Massenträgheitsmoment des Motors und der Trommel, die
Spannung des Antriebsriemens und im großen Maße das
Trägheitsmoment und das Drehmoment, welches durch die
Wäsche hervorgerufen wird, zu nennen. Zwischen dem
Trägheitsmoment und dem Drehmoment der Wäsche besteht
hierbei eine direkter Zusammenhang. Da insbesondere die von
der Wäschemenge abhängigen Parameter das Systemverhalten
sehr stark beeinflussen, ist es sehr schwierig, das
Regelelement, also beispielsweise den PI-Regler, so
auszulegen, daß für jede Wäschemenge eine gute Regelung
erzielt wird. Da aber eine exakte und genaue Regelung unter
Anpassung an die tatsächlich herrschenden Gegebenheiten
vorteilhaft ist, insbesondere im Hinblick auf die
mechanische Beanspruchung der Antriebskomponenten, die
dann lediglich so eingesetzt werden, wie tatsächlich
benötigt, kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, daß
im Rahmen der Steuerung der Verstärkungsfaktor des
Regelelements, insbesondere des PI-Reglers, gesteuert wird.
Denn infolge der Kenntnis der tatsächlich eingebrachten
Wäschemenge ist es ohne weiteres möglich, den
Verstärkungsfaktor des Regelelements so einzustellen, daß
das Regelelement optimal an die Dynamik des Systems, mithin
also an die tatsächliche Wäschemenge und die dadurch
hervorgerufene Störgröße angepaßt ist. Der
Verstärkungsfaktor und damit die Übertragungsfunktion
werden somit vorteilhaft entsprechend der tatsächlichen
Gegebenheiten eingestellt, so daß sich ein optimiertes
Übertragungsverhalten zur Ermöglichung eines genauen und
schnellen Regelns der Störgröße realisiert ist.
Daneben betrifft die Erfindung eine Waschmaschine zur
Durchführung des Verfahrens, umfassend einen Motor, der
eine die Wäsche aufnehmende Trommel rotierend antreibt, und
der von einem Regelelement, dessen Übertragungsfunktion
einen I-Anteil aufweist, insbesondere einem PI-Regler
gesteuert wird, und eine den Betrieb der Waschmaschine
steuernde Steuerungseinrichtung, insbesondere eine
Programmsteuerung. Diese Waschmaschine zeichnet sich
erfindungsgemäß dadurch aus, daß die mit dem Regelelement
kommunizierende Steuerungseinrichtung derart ausgebildet
ist, daß basierend auf dem vom Regelelement erhaltenen I-Anteil
die Wäschemenge ermittelbar ist, wobei die
Steuerung anschließend in Abhängigkeit des
Ermittlungsergebnisses erfolgt.
In weiterer Erfindungsausgestaltung kann vorgesehen sein,
daß die Steuerungseinrichtung zur Ermittlung eines
geeigneten, in die Übertragungsfunktion des Regelelements
eingehenden Verstärkungsfaktors basierend auf der
ermittelten Wäschemenge ausgebildet ist, welcher dem
Regelelement gegeben wird.
Sowohl die Ermittlung der Wäschemenge als auch die des
Verstärkungsfaktor erfolgt vorteilhaft in der ohnehin
bereits vorhandenen Steuerungseinrichtung, die insbesondere
als Programmsteuerung ausgebildet sein kann. Zu diesem
Zweck können in der Steuerungseinrichtung beispielsweise
entsprechende Tabellen oder Vergleichskurven oder ähnliches
abgelegt sein, welche zur Ermittlung der genannten
Parameter dienen. Die Steuerung der Waschmaschine′ erfolgt
in Abhängigkeit der ermittelten Wäschemenge. Der ermittelte
Verstärkungsfaktor dagegen, der direkt in die
Übertragungsfunktion des Regelelements, die ein Maß für das
Regelverhalten und das Ausregeln der Störgröße ist, wird
von der Steuerungseinrichtung an das Regelelement
übertragen, welches anschließend entsprechend des neu
ermittelten Verstärkungsfaktors arbeitet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus dem in folgenden beschriebenen
Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das den Verlauf des von der
Wäschemenge hervorgerufenen Störmoments bei
unterschiedlichen Trommelumdrehungszahlen zeigt,
Fig. 2 ein Diagramm, das den Verlauf des I-Anteils über
die Wäschemenge zeigt, und
Fig. 3 ein Diagramm, das den Verlauf des
Verstärkungsfaktors des Regelelements über die
Wäschemenge der unterschiedlichen Drehzahlen
zeigt.
In Fig. 1 ist längs der Abszisse die Wäschmenge in kg
aufgetragen, längs der Ordinate das Störmoment in Mn.
Gezeigt sind drei Kurven 1, 2, 3, die den Verlauf des
Störmoments bei unterschiedlichen Drehzahlen wiedergeben.
Die Kurve 1 wurde bei einer Drehzahl von 30 U/min
aufgenommen, der Kurve 2 liegen 40 U/min zugrunde, der
Kurve 3 schließlich 50 U/min. Wie dem Kurvenverlauf zu
entnehmen ist, nimmt das im Regelkreis vorherrschende
Störmoment mit zunehmender Wäschemenge zu und sinkt bei
großer Wäschemenge etwas ab beziehungsweise pendelt sich
auf einen im wesentlichen gleichbleibenden Wert ein. Dies
ist dadurch bedingt, daß bei großen Wäschemengen
ausreichend viel Wäsche in der Trommel ist, so daß sich
diese weitgehend gleich verteilt, so daß das in Regel
durch eine ungleichmäßige Wäscheverteilung hervorgerufene
Moment etwas ausgeglichen wird.
Fig. 2 zeigt nun den Verlauf des längs der Ordinate
aufgetragenen I-Anteils über die Wäschemenge. Auch den hier
gezeigten Kurven 4, 5 liegen wieder unterschiedliche
Drehzahlen zugrunde, die Kurve 4 wurde bei einer Drehzahl
von 27 U/min aufgenommen, die Kurve 5 bei 53 U/min. Wie der
Fig. zu entnehmen ist, nimmt der vom Regelelement,
beispielsweise dem PI-Regler ausgegebene I-Anteil mit
zunehmender Wäschemenge zu und sinkt im gezeigten
Ausführungsbeispiel nach Durchlaufen eines Maximums zu
größeren Wäschemengen hin etwas ab. Ist nun der I-Anteil,
der vom Regelelement ja direkt ausgebbar ist, oder
entsprechend bestimmbar ist, bekannt, so kann einfachst auf
die in der Trommel befindliche Wäschemenge geschlossen
werden. Beträgt der I-Anteil beispielsweise 180, so ist in
beiden Fällen eine Wäschemenge von ca. 2,25 Kilogramm in
der Trommel aufgenommen. Ist nun die Wäschemenge auf diese
Weise ermittelt worden, kann basierend auf dem
Ermittlungsergebnis die Waschmaschine entsprechend
gesteuert werden.
Fig. 3 zeigt schließlich die Abhängigkeit des
Verstärkungsfaktors K, der längs der Ordinate aufgetragen
ist, von der Wäschemenge, wobei auch hier wieder den
gezeigten Kurven unterschiedliche Drehzahlen
zugrundelagen. Gezeigt sind zehn verschiedene Kurven 6₁,
. . ., 6₁₀, wobei die Drehzahl von der Kurve 6₁ zur Kurve 6₁₀
zunahm. Aus dem Diagramm läßt sich entnehmen, daß für
unterschiedliche Wäschemengen und Drehzahlen auch
unterschiedliche Verstärkungsfaktoren erforderlich sind, um
eine optimierte Regelung erzielen zu können. Ausgehend von
der in Fig. 2 exemplarisch ermittelten Wäschemenge von 2,25
Kilogramm würden sich, wie in Fig. 3 durch die
gestrichelten Linien angedeutet, bei einer niedrigen
Drehzahl entsprechend der Kurve 6₁ ein Verstärkungsfaktor
von zirka 3,75 ergeben. Dieser Verstärkungsfaktor nimmt mit
zunehmender Drehzahl zu, wie sich ohne weiteres aus den
Kurvenverläufen ergibt, und beträgt schließlich gemäß der
Kurve 6₁₀ ca. 5.25. Auf diese Weise ist es damit möglich,
den zur Erzielung eines hinreichend den tatsächlichen
Verhältnissen angepaßten und entsprechenden Regelverhaltens
des Regelelements erforderlichen Verstärkungsfaktor zu
bestimmen.
Claims (5)
1. Verfahren zur Steuerung einer Waschmaschine, umfassend
einen Motor, der eine die Wäsche-aufnehmende Trommel
rotierend antreibt, und der von einem Regelelement,
dessen Übertragungsfunktion einen I-Anteil aufweist,
insbesondere einem PI-Regler geregelt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß zunächst der I-Anteil des
Regelelements bestimmt und basierend auf dem I-Anteil
anschließend die Menge der in der Trommel
aufgenommenen Wäsche ermittelt wird, wobei die
Steuerung anschließend in Abhängigkeit des
Ermittlungsergebnisses erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
im Rahmen der Steuerung die Wasserbedarfsmenge
gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß im Rahmen der Steuerung der
Verstärkungsfaktor des Regelelements, insbesondere des
PI-Regler gesteuert wird.
4. Waschmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend einen Motor,
der eine die Wäsche aufnehmende Trommel rotierend
antreibt, und der von einem Regelelement, dessen
Übertragungsfunktion einen I-Anteil aufweist,
insbesondere einem PI-Regler geregelt wird, und eine
den Betrieb der Waschmaschine steuernde
Steuerungseinrichtung, insbesondere eine
Programmsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die mit
dem Regelelement kommunizierende Steuerungseinrichtung
derart ausgebildet ist, daß basierend auf dem vom
Regelelement erhaltenen I-Anteil die Wäschemenge
ermittelbar ist, wobei die Steuerung anschließend in
Abhängigkeit des Ermittlungsergebnisses erfolgt.
5. Waschmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerungseinrichtung zur Ermittlung eines
geeigneten, in die Übertragungsfunktion des
Regelelements eingehenden Verstärkungsfaktors
basierend auf der ermittelten Wäschemenge ausgebildet
ist, welcher dem Regelelement gegeben wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19629359A DE19629359A1 (de) | 1996-07-20 | 1996-07-20 | Verfahren zur Steuerung einer Waschmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19629359A DE19629359A1 (de) | 1996-07-20 | 1996-07-20 | Verfahren zur Steuerung einer Waschmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19629359A1 true DE19629359A1 (de) | 1998-01-22 |
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ID=7800389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19629359A Withdrawn DE19629359A1 (de) | 1996-07-20 | 1996-07-20 | Verfahren zur Steuerung einer Waschmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19629359A1 (de) |
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- 1996-07-20 DE DE19629359A patent/DE19629359A1/de not_active Withdrawn
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