JP4682731B2 - 洗濯機 - Google Patents
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Description
PWM駆動部、位置速度検出部などを備えている。
)。
濯ぎ、脱水および乾燥の各動作開始時に推定値を初期化するとともに、洗濯物の量に応じて加える水と前記洗濯物の質量より、洗い、濯ぎ、脱水、乾燥の動作モードごとに内部モデルのパラメータを決定する推定パラメータ演算手段からの出力を入力として前記モータに加わる負荷外乱を推定するようにしたことにより、モータの速度信号および推定パラメータ演算手段の信号から負荷外乱を高速かつ高精度に推定検出し、洗濯物の量、偏り、洗濯中の洗濯物の振動、洗濯機機構系の振動などによって、数Hz〜1kHzまで複数の負荷外乱があっても、電流フィードバック制御とともに、モータ回転速度から負荷外乱を推定し、フィードフォワード補償することによって、前記AC的負荷外乱に対する回転速度変動を防止することができ、速度変動が起因となる振動、騒音を防止することができる。
の大きさに応じて第1の制御信号と第2の制御信号を切り換えて出力することにより、洗濯の各モードで異なる負荷外乱に対して、高精度かつ不要な動作無しに、回転速度変動とそれに伴う振動、騒音を防止することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態における洗濯機の速度制御装置のブロック構成図である。図1において、10は洗濯機機構部で、11は洗濯物を収容し回転させる洗濯槽としての回転ドラム、12は回転ドラムを速度制御しながら回転させるモータでブラシレスモータにより構成している。13は洗濯物と水が入る水受筒、18は洗濯物投入口を有するカバー、14は水受筒と洗濯物投入口のあるカバー18との隙間をなくして接続するためのシールパッキン、15は洗濯槽の姿勢を支持するための支持ばね、16は洗濯時(モータ回転時)に発生する振動を低減してカバー18や床への振動伝達を小さくするためのダンパ、17は洗濯物投入口の蓋、19は洗濯機を床に設置する防振ゴムである。
御手段、24は制御量U’とモータの回転速度Vmよりモータ12への負荷外乱を推定する負荷外乱推定手段、25は推定負荷Festを制御量Uにフィードフォワード制御として加算して制御量U’を出力する負荷制御手段、26は制御量U’に基いて3相のPWM駆動電流を出力する駆動手段、27は駆動電流を検出して電流をフィードバック制御する電流制御手段である。
を示す。dq/3相変換器26−1では、指令電圧Vqa’とVda’に対してロータ位相角のサイン値、コサイン値を乗じて、3相(U相、V相、W相)への指令電圧Vu、Vv、VwをPWMインバータ回路26−2に出力する。PWMインバータ回路26−2は、3相の正弦波指令電圧に対して、キャリア周波数15.6kHZ、印加電圧100Vのパルス波信号をブラシレスモータ12に出力している。26−3は抵抗による電流検出器で、検出されたU相とV相の電流値は3相UVW/dq変換器27−8へ出力されている。
シミュレーション仕様
モータトルク定数:0.83 Nm/A
慣性:2.25×10^4 kgm^2
目標回転速度:900 r/min
サンプリング周波数:3kHz
制御帯域:150Hz
インバータキャリア周波数:15.6kHz
以上より、負荷外乱を高速高精度に推定して補償することが可能となり、回転速度変動とそれに伴う振動、騒音を防止することができる。
図10は本発明の第2の実施の形態である洗濯機の速度制御装置のブロック構成図である。速度制御装置の基本的な構成については、第1の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成要素については、図1と同一の符号を付している。
御手段は制御量を演算しているところと、洗濯機コントローラが洗濯モードごとに負荷推定手段の内部パラメータと制御手段の制御パラメータを決定するパラメータ演算手段29を配置していて、洗濯機コントローラ30から洗濯モードごとにパラメータ演算手段へ指令が出力されているところである。
また、内部パラメータ調整は、低速回転として、粘性の影響を小さくして行う。
式(2)の関係よりトルクを与えながら、角加速度を検出して、慣性モーメントJを同定する。
図11は本発明の第3の実施の形態である洗濯機の速度制御装置のブロック構成図である。速度制御装置の基本的な構成については、第1の実施の形態と同様のため、ここでは、基本的な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成要素については、図1と同一の符号を付している。
実施の形態では、速度制御手段を速度フィードバック制御と積分制御としたが、速度フィードバックだけでもよい。
12 モータ
13 水受筒
15 支持ばね
16 ダンパ
18 カバー
21 速度検出手段
22 減算器
23 制御手段
24 負荷外乱推定手段
25 負荷制御手段
26 駆動手段
27 電流制御手段
30 洗濯機コントローラ
Claims (14)
- 洗濯物を収容する洗濯槽と、前記洗濯槽を駆動するモータと、前記モータの回転速度を検出あるいは推定する速度検出手段と、前記速度検出手段が出力する実際の回転速度信号と目標回転速度との速度誤差に応じて制御量を演算して第1の制御信号を出力する制御手段と、前記モータに加わる負荷外乱を推定する負荷外乱推定手段と、前記負荷外乱推定手段が出力する負荷信号と制御手段が出力する第1の制御信号を加算して、負荷外乱を補償するための第2の制御信号を出力する負荷制御手段と、前記第2の制御信号を入力信号としてPWM制御回路とスイッチング素子を有したインバータ回路を介して前記モータに駆動電流を出力する駆動手段とを具備し、前記負荷外乱推定手段は、洗い、濯ぎ、脱水および乾燥の各動作開始時に推定値を初期化するとともに、洗濯物の量に応じて加える水と前記洗濯物の質量より、洗い、濯ぎ、脱水、乾燥の動作モードごとに内部モデルのパラメータを決定する推定パラメータ演算手段からの出力を入力として前記モータに加わる負荷外乱を推定するようにしたことを特徴とする洗濯機。
- 負荷外乱推定手段は、モータの回転速度信号と第1の制御信号よりモータに加わる負荷外乱を推定することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
- 負荷外乱推定手段は、速度検出手段が出力する速度信号の変化分より負荷外乱を推定することを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
- 負荷外乱推定手段は、回転ドラムの1回転の角度を複数に分割して、この分割された角度ごとの負荷外乱を推定して出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の洗濯機。
- 負荷制御手段は、分割された角度ごとに負荷外乱を補償するための第2の制御信号を出力することを特徴とする請求項4記載の洗濯機。
- 負荷外乱推定手段は、1回転分の推定した負荷外乱を記憶する推定記憶手段を有することを特徴とする請求項4記載の洗濯機。
- 負荷制御手段は、回転ドラムの1回転前の該当する角度における負荷信号を使用して、第2の制御信号を出力することを特徴とする請求項5に記載の洗濯機。
- 負荷外乱推定手段は、ドラム回転周波数の50次までの外乱を推定する安定化ローパスフィルタを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の洗濯機。
- 負荷制御手段は、洗い、濯ぎ、脱水および乾燥の動作モードごとに、第1の制御信号と第2の制御信号を切り換えて出力することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の洗濯機。
- 負荷制御手段は、負荷外乱推定手段の負荷推定値の大きさに応じて第1の制御信号と第2の制御信号を切り換えて出力することを特徴とする請求項9記載の洗濯機。
- 負荷制御手段は、回転ドラムの振動を測定する振動センサを有し、前記振動センサの出力値の大きさに応じて第1の制御信号と第2の制御信号を切り換えて出力することを特徴とする請求項9記載の洗濯機。
- 負荷制御手段は、脱水時に第2の制御信号を出力することを特徴とする請求項9記載の洗濯機。
- 負荷制御手段は、モータの回転速度が目標速度の10パーセント以内に入った場合に、第2の制御信号を出力することを特徴とする請求項9記載の洗濯機。
- 制御手段は、モータの回転速度誤差と前記回転誤差の積分値をフィードバックするPI制御の速度制御手段を有するとともに、洗濯物の質量を計測する質量検出手段と、洗濯物の量に応じて加える水と前記洗濯物の質量より、洗い、濯ぎ、脱水、乾燥の動作モードごとの制御パラメータを決定する制御パラメータ演算手段とを有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の洗濯機。
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