家用洗衣机的模糊变频控制

《家用洗衣机的模糊变频控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第16卷第2期五邑大学学报（自然科学版）Vol.16No.22002年6月JOURNALOFWUYIUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)June2002文章编号：1006-7302（2002）02-0052-06家用洗衣机的模糊变频控制佟雨兵，吴今培（五邑大学智能技术与系统研究所，广东江门529020）摘要：从硬件设计和软件设计两个方面，系统地介绍了采用MC68HC705单片机与IPM模块实现洗衣机模糊变频控制的方法；并对开发过程中的某些关键问题给出了较为详细的论述.关键词：模糊

2、控制；PWM；变频技术；MCU中图分类号：TP271文献标识码：A目前，家用洗衣机已逐渐成为人们生活中不可缺少的部分.随着科技的发展，特别是嵌入式技术的进步，全自动、智能化成为洗衣机产品发展的趋势.同时，人们对洗衣质量的要求也逐步提高，节水、省电、洗衣效果好是洗衣机用户的整体要求.一般的家用全自动洗衣机能够自动完成洗涤、漂洗和脱水等功能，但开机后，需要使用者自己对衣物重量和衣物质地做出判断并手工设置诸如洗衣时间、漂洗方式等洗衣机控制参数.这样做，一方面可能会因为凭主观设置参数带来较大的误差，浪费资源；另一方面

3、洗涤效果的好坏也并不明显.并且，该类洗衣机中电机作恒速运转，通过离合器使脱水桶得以高速转动.洗涤过程中，仅有水流方式的变化，而没有电机的转速调节，不能很好地保证衣物的洗净度和磨损率，而这在洗涤贵重衣物时又是必须考虑的.模糊控制能够模拟人脑的思维方法，总结专家的经验.与常规方法相比，它具有响应快、控制曲面平滑、鲁棒性好和易于实现等优点，较适用于被控对象的数学模型难于求取或无法求[1]取的系统，特别是那些时变的、非线性的复杂系统.洗衣机中衣物的洗涤过程是通过洗衣机的机械部分和电子电路部分一起实现的.洗衣过程相对较

4、为复杂，精确的数学模型很难建立；并且由于洗衣机的生产工艺、使用时间和使用环境等因素的不同，也很难保证洗衣机的性能和工作状态始终一致.因此，可以采用模糊控制的方法对洗衣过程中的水位、洗衣粉量、洗涤转速（频率增量）等受控变量进行控制，提高洗衣质量.连续变频调速属于无级调速.洗衣机中的电机采用变频调速方法，旨在针对不同质地的衣物，确定不同的洗涤速度和脱水速度，大大降低衣物的磨损率，提高衣服的洗净度.同时，在用水、用电及噪声处理等方面，采用变频技术的洗衣机的性能也比以前同类产品有所改善.变频调速洗衣机代表了当今洗衣机

5、技术的最高水平.为实现洗衣机的模糊变频控制，本文采用常规8位MOTOROLA单片机MC68HC705SR3作为主控芯片（MCU），利用软件实现模糊控制功能；由单片机产生PWM（脉冲宽度调制）信号作为IPM模块的逆变电路中IGBT的触发信号.当PWM信号的占空比改变时，交流电机定收稿日期：2001-11-22作者简介：佟雨兵（1977-），男，山东枣庄人，硕士研究生，从事智能信息处理与应用技术研究.第16卷第2期佟雨兵等：家用洗衣机的模糊变频控制53[2]子端电源频率也发生变化，电机的转速就相应地得到调节.本文

6、从硬件设计和软件设计两个方面，着重论述了模糊控制和变频技术的结合及其在洗衣机中的应用.1变压变频（VVVF）调速原理忽略定子漏阻抗压降时，交流电动机定子端电动势方程为：U1=E1=4.44f1W1KW1Fm；（1）交流电机转速表达式为：60f1n=(1-s).（2）P其中，U1—定子相电压；E1—定子每相感应电动势的有效值；f1—定子端电源频率（Hz）；W1—定子每相绕组串连匝数；KW1—基波绕组系数；Fm—每极气隙磁通量（W）；n—电机转速；P—磁极对数；s—转差率.电机调速时，气隙磁通Fm保持为恒定值是一

7、个很重要的因素.磁通太弱，电机铁芯没有充分利用，造成浪费；磁通太强，则铁芯饱和，励磁电流增加，造成电机过热.由（1）式可以看出，适当地控制U1和f1使U1/f1为常数，可以达到控制Fm的目的，通常这种调速系统称为变压变频（VVVF）调速系统.同时，由（2）式可知，当改变定子端电源频率f1时，若保持转差率s不变(实际中，允许s有较小的波动)，则转速n与定子端电源频率f1将成比例关系，即可以[3]实现变频调速的目的.2硬件电路设计洗衣机控制器以单片机为中心，外围电路从总体上可以分为人机交互部分、检测部分和执行输出

8、部分，系统硬件框图如图1所示.U隔温度测量VM离IPM水位检测元～件W电压过零安全开关68HC705SR3排水阀门蜂鸣报警进水阀门驱动显示单元牵引器元件洗衣粉功能按键图1洗衣机控制器硬件框图其中，主控芯片即微型控制单元MCU，它是控制系统的核心元件，其功能、结构、存储量和芯片性能等对整个系统的结构和性能有很大的影响.系统中主控芯片型号为MC68HC705SR3（与MC68HC05SR3兼容）.该单片