專利名稱：：配有荷重平衡系統(tǒng)的洗衣設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及洗衣設(shè)備的一種荷重平衡系統(tǒng)，特別是(但非只是)涉及水平軸滾筒洗衣機的一種荷重平衡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：一般的滾筒洗衣機在結(jié)束洗滌任務(wù)之前，都有一個甩干過程，目的是盡可能多地分離出洗滌物品中的水分，以減少烘干/曬干洗滌物品所需要的時間。但是，在高轉(zhuǎn)速要求和靜音運轉(zhuǎn)要求之間，存在著相互矛盾。在甩干過程開始時，洗滌荷重可能存在嚴重失衡，當洗衣機加速轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)速度時，會產(chǎn)生噪聲和振動。迄今為止，洗衣機設(shè)計人員為解決荷重失衡問題，一般是將內(nèi)部總成懸置于彈簧和減振器之上，以此來實現(xiàn)隔振的目的。但問題是這些懸掛總成并不能夠完全隔振，而且，隨著洗衣機的老化，懸掛總成的磨損也會隨之加劇，進而使問題變得更為嚴重。另外，懸掛總成還需要占用大量的內(nèi)部空間，當按照標準外形尺寸來設(shè)計洗衣機時，會減小洗衣機的洗滌裝載能力。還有一點是，由于懸掛總成必定要經(jīng)受因失衡而產(chǎn)生的各種力，從而還會造成相當多的額外費用支出。理想的是從根本上消除這個問題，對此，有不同的方法。第一種方法是在轉(zhuǎn)動之前，確保洗滌荷重的均勻分布。這種方法雖然有效，但實際上，實現(xiàn)起來卻極其困難，即使采取多種措施來減小不平衡度，也無法將不平衡度消除到足以忽略不計的程度。另一種方法是首先，確定失衡的大小及特性，而后，施加一個恰好可抵消這個失衡的失衡。美國專利5,280,660(Pellerin等人)和歐洲專利856604(Fagor，S.Coop)公開了在滾筒洗衣機內(nèi)抵消失衡的方法。其公開的內(nèi)容涉及使用三個軸向排列的水腔，三個水腔沿滾筒長度方向、圍繞滾筒周緣均勻布置，當分別被注入適量的水時，能夠用來近似地校正旋轉(zhuǎn)軸線(axis)的失衡。上述系統(tǒng)的缺點是，由于失衡可能并不沿旋轉(zhuǎn)軸線居中，而且也無法沿旋轉(zhuǎn)軸線實施控制，從而，這種形式的平衡總是僅僅取得部分成功。這就可能意味著，仍然可能需要懸掛系統(tǒng)來進行隔振，這不僅會提高成本，而且還可能會縮短設(shè)備的使用壽命。靜態(tài)失衡當具有某種形狀或外形的物體圍繞一個特定軸線旋轉(zhuǎn)時，可能會表現(xiàn)出兩種類型的失衡靜態(tài)失衡和動態(tài)失衡。靜態(tài)失衡存在于旋轉(zhuǎn)軸線不經(jīng)過物體重心(COG)的場合。這意味著一個力F必定施加于物體上(經(jīng)過重心)，以保持物體朝旋轉(zhuǎn)軸線方向加速。如圖1所示，這個力必定來自環(huán)繞結(jié)構(gòu)，而且其方向也自然隨物體一起轉(zhuǎn)動。要確定靜態(tài)失衡3，需要有兩個信息。它們是失衡大小1(圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的重心動量，以國際量綱單位kgm表示)；某個角度2，物體內(nèi)重心偏移方向和某個基準方向之間的夾角。當把一個靜態(tài)失衡的物體掛在一個水平旋轉(zhuǎn)軸上時，在重力的影響下，這個靜態(tài)失衡的物體將一直轉(zhuǎn)動到其重心豎直位于轉(zhuǎn)動軸的下面為止。這會對滾筒洗衣機造成這樣的結(jié)果，即，當滾筒洗衣機在懸掛總成上以低于諧振的速度運轉(zhuǎn)而且以恒定的動力輸入運轉(zhuǎn)時，由于重心上下左右的不斷變化，滾筒洗衣機將會出現(xiàn)輕微的轉(zhuǎn)速波動。遺憾的是，除了非常低的速度之外，并沒有可行的技術(shù)可用來確定靜態(tài)失衡。動態(tài)失衡動態(tài)失衡要稍微復(fù)雜一點。在圖2中，旋轉(zhuǎn)軸線5不平行于物體的一個主軸線6。物體的主軸線，即是物體自然轉(zhuǎn)動時所圍繞轉(zhuǎn)動的軸線。舉例來說，假設(shè)一個短長度的勻稱滾筒7繞其延伸的軸線轉(zhuǎn)動，這樣，滾筒既靜態(tài)平衡又動態(tài)平衡?，F(xiàn)在，將兩個重物附加到滾筒的內(nèi)側(cè)，重物8附加到滾筒的一端，重物9附加到滾筒的另一端，兩個重物面對面設(shè)置。物體的重心10保持不動，從而，現(xiàn)在依然保持靜態(tài)平衡，但是，轉(zhuǎn)動滾筒將會引起振動，即出現(xiàn)動態(tài)失衡。靜態(tài)失衡能夠在靜止狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)，可看到物體將滾動到靜止狀態(tài)；而動態(tài)失衡僅能夠在滾筒轉(zhuǎn)動時(即運動狀態(tài)下)，才能夠探測到。本發(fā)明的公開本發(fā)明的目的是提供一種供洗衣設(shè)備使用的有效的平衡系統(tǒng)，它克服了前面所提到的各種缺點。就第一個方面而言，本發(fā)明包括一種洗衣設(shè)備，其中包括一個多孔滾筒，用于將洗滌的衣物進行脫水；一個堅固的、獨立的滾筒支承裝置，支承所述的滾筒，使所述的滾筒能夠轉(zhuǎn)動，但不會相對于支承表面的移動；驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動滾筒以脫水速度轉(zhuǎn)動；一個荷重平衡系統(tǒng)，用于在脫水期間補償滾筒及滾筒內(nèi)荷重的失衡。就第二個方面而言，本發(fā)明包括一種洗衣設(shè)備，洗衣設(shè)備包括一個多孔滾筒，用于洗滌衣物的脫水；驅(qū)動裝置，適于驅(qū)動滾筒以脫水速度轉(zhuǎn)動；以及一個荷重平衡系統(tǒng)，用于在脫水期間補償滾筒及滾筒內(nèi)荷重的失衡，所述的荷重平衡系統(tǒng)包括第一傳感裝置，設(shè)在滾筒旋轉(zhuǎn)軸線上的不止一個位置上，用于探測荷重的動態(tài)轉(zhuǎn)動失衡；一個數(shù)字處理器，用于接收上述傳感裝置的輸入信號，并按照程序來計算一個或多個需要添加給滾筒的配重質(zhì)量的大小和位置，以校正所探測到的失衡；校正裝置，用于給滾筒添加兩個或更多的配重質(zhì)量，其中，至少一個配重質(zhì)量和其余配重質(zhì)量軸向間隔布置，配重質(zhì)量的添加由處理器負責(zé)控制，以致于結(jié)果數(shù)值和位置與計算數(shù)值和位置基本上相似，以校正失衡。就第三個方面而言，本發(fā)明包括一種洗衣設(shè)備，洗衣設(shè)備包括一個多孔滾筒，用于洗滌衣物的脫水；驅(qū)動裝置，適于驅(qū)動滾筒以脫水速度轉(zhuǎn)動；一個荷重平衡系統(tǒng)，用于在脫水期間補償滾筒及滾筒內(nèi)荷重的失衡，荷重平衡系統(tǒng)包括第一傳感裝置，設(shè)在滾筒旋轉(zhuǎn)軸線上的不止一個位置上，用于探測荷重的動態(tài)轉(zhuǎn)動失衡；校正裝置，用于給滾筒添加兩個或更多的配重質(zhì)量，以校正因轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的失衡；一個數(shù)字處理器，用于接收上述傳感裝置的輸入信號，并借助軟件程序使處理器能夠完成下述工作步驟(a)使驅(qū)動裝置通電，把第一個預(yù)定轉(zhuǎn)速施加給滾筒；(b)命令校正裝置至少在滾筒的一端添加至少一個小的失衡，并存儲在滾筒的每一端所探測到的轉(zhuǎn)動失衡；(c)確定添加至少一個失衡和在滾筒每一端所探測到的失衡之間的差別關(guān)系，由此計算出一個或多個需要添加給滾筒的配重質(zhì)量的數(shù)值和位置，以校正實際失衡；以及(d)控制通過校正裝置給滾筒添加的一個或多個配重質(zhì)量，使結(jié)果數(shù)值和位置基本上與計算數(shù)值和位置相似，以校正失衡。就第四個方面而言，本發(fā)明包括一種洗衣設(shè)備，洗衣設(shè)備包括一個多孔滾筒，用于洗滌衣物的脫水；驅(qū)動裝置，適于驅(qū)動滾筒以脫水速度轉(zhuǎn)動；以及一個荷重平衡系統(tǒng)，用于在脫水期間補償滾筒及滾筒內(nèi)荷重的失衡，荷重平衡系統(tǒng)包括第一傳感裝置，設(shè)在滾筒旋轉(zhuǎn)軸線上的一個或多個位置上，用于探測荷重的動態(tài)轉(zhuǎn)動失衡；第二傳感裝置，設(shè)在滾筒旋轉(zhuǎn)軸線上的一個或多個位置上，用于探測滾筒旋轉(zhuǎn)軸線的絕對加速度；一個數(shù)字處理器，用于接收第一和第二傳感裝置的輸入信號，并按照程序來計算一個或多個需要添加給滾筒來校正所探測到失衡的配重質(zhì)量的大小和位置；校正裝置，用于給滾筒添加一個或更多的配重質(zhì)量，其中，至少一個配重質(zhì)量和其余配重質(zhì)量軸向間隔布置，配重質(zhì)量的添加由處理器負責(zé)控制，以使結(jié)果數(shù)值和位置基本上與計算數(shù)值和位置相似，以校正失衡。本發(fā)明不僅包括上述內(nèi)容，而且提供了結(jié)構(gòu)型式，后面給出了所設(shè)想結(jié)構(gòu)型式的實例。附圖的簡要說明對本發(fā)明的一個最佳形式的描述，將參照下面的附圖來進行，附圖中圖1為示意圖，表示靜態(tài)失衡情況；圖2為示意圖，表示動態(tài)失衡情況；圖3為本發(fā)明的一種洗衣機的透視圖，利用剖面來表示這種洗衣機；圖4為圖3所示的洗衣機的裝配示意圖，以透視圖的形式示出了組裝成洗衣機的各主要部件；圖5為示意圖，表示滾筒的軸承座；圖6為滾筒的示意圖，圖中示出了平衡水腔及傳感器；圖7為示意圖，表示圖3所示的洗衣機的供水系統(tǒng)及電子系統(tǒng)；圖8為波形圖，以實例的形式給出了振動傳感器的輸出波形；圖9為曲線圖，示出了加權(quán)曲線；圖10為示意圖，表示給平衡水腔注水的決策過程；圖11為程序方框圖，表示失衡探測算法的控制流程；圖12為程序方框圖，表示平衡校正算法的控制流程；圖13為程序方框圖，表示轉(zhuǎn)速算法的控制流程；圖14為示意簡圖，表示當洗衣設(shè)備支撐在柔性地板上時的等效彈性系統(tǒng)；實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式本發(fā)明提供了一種用于平衡洗衣設(shè)備內(nèi)荷重的新穎方法，這種方法特別適用于洗衣機。它無需懸掛系統(tǒng)，大大簡化了機器的結(jié)構(gòu)。雖然下面的說明是關(guān)于水平軸滾筒洗衣機的，但應(yīng)當知道，本發(fā)明也適用于非水平軸和垂直軸洗衣機，總的來說，適用于各種轉(zhuǎn)動洗衣設(shè)備。設(shè)備總體結(jié)構(gòu)本發(fā)明將主要針對洗衣機來進行描述，不過，許多原理也同樣適用于洗衣房干燥機。圖3和圖4表示一種水平軸洗衣機，它有一個多孔滾筒11，滾筒通過其轉(zhuǎn)軸、以左右基本上水平的取向支承在機殼12內(nèi)。機殼12包括用來將離開滾筒的漂洗或洗滌液限制在一個水密室內(nèi)的阻水表面。機殼12的一些部件，可以和阻水表面一起加工成型(例如，利用雙層熱成型工藝)。特別是洗衣機的后壁及側(cè)壁，可以這樣加工成型。洗滌操作系統(tǒng)包括滾筒及其它許多部件，該系統(tǒng)最好采用頂裝式結(jié)構(gòu)。在圖3中，水平軸滾筒11被放置在長方形機殼12內(nèi)，洗衣機頂部設(shè)有一個可打開和關(guān)閉的鉸接蓋板14。也可以采用其它結(jié)構(gòu)形式。滾筒11由位于兩端的軸承15支承，每個軸承又由滾筒支承件16支承。在本發(fā)明的實施例中，軸承在外側(cè)軸向裝在軸19上，軸19從滾筒端面21、22的轂盤20上伸出。其它的軸向布置同樣是可以的，例如，軸承設(shè)置在滾筒轂盤外表面上的凹陷部位之內(nèi)，裝在從滾筒支承件伸出的軸上。滾筒支承件16被表示為一個具有整體形狀的基本支承構(gòu)件，這又一次理想地適于利用雙層熱成型工藝、吹塑工藝或其它類似工藝來制作。每個滾筒支承件最好帶有加強筋區(qū)域23和滾筒接納凹陷區(qū)域25，凹陷區(qū)域用于接納滾筒11的兩個端面21和22。滾筒支承件16與子結(jié)構(gòu)接合，在側(cè)壁27和28的附加表面內(nèi)相互鎖定。其它并非最佳的結(jié)構(gòu)也是可以的，例如，利用單個元件或機械懸掛系統(tǒng)組成的框架結(jié)構(gòu)。每個滾筒支承件16都在壁中央?yún)^(qū)域25上有一個軸承支承孔。軸承座29裝入軸承支承孔，軸承15裝入軸承座29的輪轂。在本發(fā)明的最佳實施例中，如圖3和圖4所示，滾筒11的組成如下一個多孔金屬環(huán)30；一對端面21、22，用于封閉多孔金屬環(huán)30，以構(gòu)成一個圓柱形腔室；一對葉片31，展開在滾筒端面21和22之間。在本發(fā)明的最佳實施例中，僅從端面21驅(qū)動滾筒，因此，葉片31不僅要將轉(zhuǎn)動扭矩傳遞給非驅(qū)動端面22，而且還要保證滾筒總成11的縱向剛度。為此，葉片31寬而薄，不過，有足夠的長度和內(nèi)部加強裝置，以獲得所需阻力，以阻止因失衡的動態(tài)荷重而產(chǎn)生翹曲。葉片31，最好具有特殊的形狀，包括前緣和后緣，以幫助翻轉(zhuǎn)洗滌物品。在本發(fā)明的最佳實施例中，葉片31的取向與轉(zhuǎn)動方向反向，以致于無論滾筒向哪個方向轉(zhuǎn)動，總是一個葉片朝前，另一個葉片朝后。這種葉片布置的另一個優(yōu)點是，能夠使用戶順利地打開洗滌腔室，如下所述。在本發(fā)明的洗衣機的最佳實施例中，滾筒11支承在位于兩端的一對滾筒支承件16之間。滾筒11的出入口，通過圓柱壁面30上的一個滑動艙蓋33來提供。艙蓋部分通過閉鎖機構(gòu)34、35、36、37、38來接合，在工作時連接為一個連續(xù)的環(huán)。因此，對水平軸洗衣機來說，洗衣機的機殼12被加工成頂裝式，而不是更為常見的傳統(tǒng)前裝式。洗衣機帶有一個電機(轉(zhuǎn)子39和定子40在圖4中可見)，用于在工作的所有階段(洗滌、漂洗及脫水階段)實現(xiàn)滾筒的轉(zhuǎn)動。在本發(fā)明的洗衣機的最佳實施例中，電機是一種直接驅(qū)動的外流換向無刷直流電機，電機永磁轉(zhuǎn)子39連接滾筒11的端面21，定子40連接到滾筒支承件16上。EP0361775描述了一種適用的電機形式。用戶接口24，使用戶能夠控制洗衣機的功能和運轉(zhuǎn)。電子控制設(shè)備整體包含在接口模塊內(nèi)，并對機器的工作過程進行電子控制。平衡系統(tǒng)在本發(fā)明中，通過一個動態(tài)控制平衡系統(tǒng)，在滾筒11高速旋轉(zhuǎn)期間，可將因荷重失衡而產(chǎn)生的、會影響脫水效果的各種力減小到最低限度。這種平衡系統(tǒng)利用電子信號來確定重新動態(tài)平衡滾筒11所需要的重量分配校正，電子信號由測力傳感器的變形所產(chǎn)生，測力傳感器被置于軸19兩端的軸承座29內(nèi)。如圖5所示，每個軸承座29有一對隆曲橋40和41，每個隆曲橋上裝有一個測力傳感器42。測力傳感器42的輸出信號傳送給洗衣機的控制處理器，用來執(zhí)行平衡任務(wù)，如圖6所示，平衡是通過給位于滾筒上的6個平衡水腔43、46、47、80、81和82中的一個或多個加水來實現(xiàn)的。在滾筒端面21和22的末端，各有3個以120°分隔布置的這種水腔。圖7相當詳細地示出了這種平衡系統(tǒng)。來自測力傳感器42的信號，經(jīng)過低通濾波器50，傳送給微處理器51的輸入端，微處理器51機可以是任務(wù)專用處理器，也可以是洗衣機的主控制處理器。編入微處理器51的各種算法(將在后面進行詳細介紹)，將給電機控制器52下達轉(zhuǎn)動指令(例如，提高/降低轉(zhuǎn)速)和給閥門驅(qū)動器53下達平衡校正指令(例如，打開/關(guān)閉閥門54)。電機控制器52隨后將改變電機繞組的勵磁，以執(zhí)行旋轉(zhuǎn)指令。閥門驅(qū)動器53將打開或關(guān)閉適當?shù)钠胶忾y門54，平衡閥門使水能夠經(jīng)過注水器44流入相應(yīng)的通往相應(yīng)水腔的水道45。另外，閥門驅(qū)動器53還能夠通過改變分別流經(jīng)高流速閥門55和低流速閥門56的水流量，實現(xiàn)粗略控制模式和精密控制模式之間的轉(zhuǎn)換。為了校正失衡，必須人為地加上相等的反相靜態(tài)失衡及動態(tài)失衡。要加上一個靜態(tài)失衡，僅需要在某個半徑距離和轉(zhuǎn)動角(或相位角)上，在沿旋轉(zhuǎn)軸線的與重心相同的位置上，加上一個一定數(shù)值的質(zhì)量。但是，要加上一個動態(tài)失衡，則需要在沿旋轉(zhuǎn)軸線的重心兩側(cè)等距的兩個位置上，加上兩個相等的反相失衡。結(jié)果是，通過在沿旋轉(zhuǎn)軸線的兩個分離位置上，以兩個獨立的相位角，加上兩個獨立的質(zhì)量(可以在相同的半徑上)，即能夠校正靜態(tài)失衡和動態(tài)失衡。有四個變量需要確定，從而，必須獲得有關(guān)失衡特性的四個有用信息。這四個信息，通常通過測量振動系統(tǒng)的兩個獨立位置上的加速度、速度、力或位移來獲得。僅需要兩個傳感器位置而不是4個傳感器位置，其原因是，有關(guān)信號為正弦信號，從而信號中含有兩個信息。一個是信號的模，另一個是相對于旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)某個基準點的相位角。當在兩個獨立位置上獲得了信號的量值及相位角時，需要一種方法來計算用于校正失衡的兩個質(zhì)量及其相位角。將信號數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)表示為兩個復(fù)數(shù)矢量，將信號數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)的相互關(guān)系表示為一個由四個復(fù)數(shù)組成的矩陣。這個矩陣，當用來將質(zhì)量矢量映射到信號矢量時，被稱為響應(yīng)矩陣，它是用來反過來將信號矢量映射到質(zhì)量矢量(代表失衡)的逆矩陣。采集失衡數(shù)據(jù)的技術(shù)，在實際上難以實現(xiàn)。這是因為一些類型的信號比另外一些類型的信號較難測量，而且即使獲得了良好的信號，響應(yīng)矩陣也能夠變?yōu)椴豢梢灶A(yù)測的和難以了解的，它和在哪里測量到的信號有關(guān)。在本發(fā)明的最佳實施例中，失衡是利用力或應(yīng)力測量結(jié)果來表示的。存在的應(yīng)力循環(huán)使得應(yīng)力易于測量，而且在低速下，信號電平也完全滿足要求。由于這種洗衣機沒有懸掛系統(tǒng)，因此，機殼實際上是與滾筒轉(zhuǎn)動軸剛性連接。這意味著當洗衣機支撐在硬性地板上時，說明失衡和軸承受力之間關(guān)系的響應(yīng)矩陣，是合理的可對角化矩陣，而且它不會隨著速度的變化而發(fā)生復(fù)雜的或不可預(yù)測的變化。因此，當洗衣機支撐在硬性地板上時，對于平衡來說，作用在滾筒兩端軸承上的力的徑向分量(例如，垂直方向分量)，是最有用的測量信號。當洗衣機支撐在軟性地板上時，則適用不同的關(guān)系式，有關(guān)這方面的內(nèi)容將在后面描述。傳感器要實現(xiàn)完全的靜態(tài)和動態(tài)平衡，需要獲得有關(guān)失衡特性的四個有用信息。對于平衡來說，由于滿足要求的信號是作用在滾筒兩端軸承上的力的徑向分量，因此，需要兩個測力傳感器。在本發(fā)明的最佳實施例中，如圖4所示，一對傳感器42設(shè)置于軸19的兩端上。適用于這種用途的應(yīng)力傳感器是壓電片。這種類型的傳感器產(chǎn)生大的信號輸出，而且受射頻干擾的影響不大。但是，因壓電片的電荷泄漏，壓電應(yīng)力傳感器僅僅能夠測量出負載變化。這種壓電片相對于外加力，具有特定的響應(yīng)。由于力與頻率的平方成正比，響應(yīng)數(shù)值又與力的頻率成正比，因此，傳感器輸出和滾筒每分鐘轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為立方關(guān)系。更具體地講，如圖5所示，軸承座好像是兩個同心的圓柱形圓環(huán)。前面所描述過的荷載橋40和41，分別連接在內(nèi)環(huán)47的頂部和底部，而且是連接在外環(huán)46上表面的對向區(qū)域。來自滾筒的負荷，經(jīng)過安裝在內(nèi)環(huán)47內(nèi)的軸承15、荷載橋48和測力傳感器42，進入外環(huán)46，進而向外進入外部結(jié)構(gòu)。應(yīng)當知道的是，就這種形式而言，荷載橋?qū)蚴艿睫D(zhuǎn)動滾筒的垂直方向的任何力而彎曲，這將使壓電片發(fā)生變形，從而產(chǎn)生一個代表失衡力的信號。動態(tài)控制在本發(fā)明的最佳實施例中，使用了一種動態(tài)控制方法。無論如何也不能夠把這種控制方法和前面所描述過的靜態(tài)及動態(tài)失衡控制方法混為一談，它簡單地稱之為自然控制方法，屬于“靜態(tài)”控制。靜態(tài)控制方法并不利用或保持其目標系統(tǒng)時間相關(guān)特性的數(shù)據(jù)。因此，靜態(tài)控制方法表現(xiàn)為旨在恢復(fù)平衡的“單穩(wěn)沖(singleshot)”努力，而且在每次執(zhí)行“單穩(wěn)沖”之后，必須提供足夠的時間，以便在執(zhí)行下一次“單穩(wěn)沖”之前，使系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。而動態(tài)控制方法能夠預(yù)測系統(tǒng)的時間相關(guān)特性，通過記憶最近結(jié)束的動作，能夠連續(xù)不斷地校正系統(tǒng)，即使系統(tǒng)處于瞬間響應(yīng)狀態(tài)。最佳動態(tài)控制的主要優(yōu)點是控制環(huán)路能夠在偏差出現(xiàn)時即校正偏差，而不必等到下一個執(zhí)行時間的到來。對于時間響應(yīng)慢的系統(tǒng)來說，這是一個很大的優(yōu)點。為了有效地工作，控制器必須編有程序，來估算目標系統(tǒng)的時間相關(guān)響應(yīng)。但是，如果時間相關(guān)響應(yīng)沒有大的突變，僅需要大致近似地估算時間相關(guān)響應(yīng)，而且這種方法也非常有效。另外，由于動態(tài)控制器是在快速控制環(huán)路上運轉(zhuǎn)，輸入?yún)?shù)中的任何噪聲都會引發(fā)許多小的、完全沒有必要的校正。為此，必須確定一個最低閾值校正電平，這不會付出任何代價，也不存在任何困難。時間相關(guān)特性的主要來源如下·處于平衡狀態(tài)下的洗衣機發(fā)生瞬態(tài)變化，要達到振動的穩(wěn)定態(tài)，需要轉(zhuǎn)動幾圈；·“遺忘因數(shù)”(對在負載單元上所采集數(shù)據(jù)求平均值)，對于一種新振動狀態(tài)，要求出平均值，需要轉(zhuǎn)動許多圈；·處于平衡狀態(tài)下的洗衣機所發(fā)生的變化不是瞬態(tài)的；需要加水0.1秒～60秒；·洗滌物品脫水，當轉(zhuǎn)速迅速提高時，洗衣機的平衡態(tài)可能會改變得相當快。如果在脫水旋轉(zhuǎn)過程中，洗衣機的轉(zhuǎn)速在大約3秒的時間內(nèi)從100轉(zhuǎn)/分提高到1000轉(zhuǎn)/分，則洗衣機在這個時間內(nèi)幾乎肯定是處于瞬時響應(yīng)狀態(tài)。因此，動態(tài)控制器必須能夠在洗衣機并不總是處于穩(wěn)態(tài)的情況下，對洗衣機平衡態(tài)的變化做出響應(yīng)。如上所述，要實現(xiàn)動態(tài)控制，本發(fā)明的動態(tài)控制器必須編有程序，近似地預(yù)測洗衣機的時間相關(guān)特性。更確切地講，如果出現(xiàn)失衡，在決定如何校正失衡時，必須知道過去的動作(隨時間長度而變化)是怎樣來配重的。在最佳實施例中，對于每個水腔，適當注水配重的歷史記錄的和數(shù)，能夠被看作是“駐留效應(yīng)(EffectinWaiting)”；也就是說，控制器依然預(yù)測多個信號的定量效果，因此，在控制器決定應(yīng)當打開和關(guān)閉那些閥門時，必須從當前計算的需水量中減去“駐留效應(yīng)”。要精確地做到這一點，需要(1)控制器過去工作的歷史記錄，歷史記錄的取值點的數(shù)量至少應(yīng)當能夠滿足要求；以及，(2)加權(quán)數(shù)值表，加權(quán)數(shù)值的數(shù)量等于取值點的數(shù)量，在本實施例中，這個數(shù)至少為10。如果我們將取值點的數(shù)量稱之為N，要存儲6個控制輸出信道的歷史記錄(每個控制輸出信道的取值點的數(shù)量均為N)，則需要6N個取值點。另外，要計算歷史記錄的效果，則需要6N相乘。如圖9所示，一個簡化應(yīng)當是利用近似于精確加權(quán)曲線60的“表頭(tabletop)”曲線61。這就消除了對于加權(quán)數(shù)值存儲表的需要，而且還將6N相乘減小到6N相加，但即使這樣，還是復(fù)雜。圖9中還給出了對于精確加權(quán)曲線的一個非常原始的近似曲線，負指數(shù)曲線62。盡管負指數(shù)似乎很復(fù)雜，但實際上極易獲得，它只是一個“遺忘因數(shù)”型的平均值。所需要進行的全部工作是對于每個水控制通道，產(chǎn)生一個駐留可變效果，并且，每次控制循環(huán)都將把它與一個確定因數(shù)(在0～1之間)相乘，如果水控制閥門在上個控制環(huán)路期間是打開的話，再給它加上某個增量值。對于每個控制循環(huán)的執(zhí)行來說，所需要進行的所有計算是6個乘法和6個加法計算，大大減少了計算量。為了避免出現(xiàn)隨轉(zhuǎn)速變化的不同“遺忘因數(shù)”，控制循環(huán)的執(zhí)行必須以每圈轉(zhuǎn)動為基礎(chǔ)。借助于每圈轉(zhuǎn)動傳感器，通過執(zhí)行平衡控制碼(直接在數(shù)度采集轉(zhuǎn)化碼后面)，即易于實現(xiàn)這種控制循環(huán)。當然，總水量必須根據(jù)當前轉(zhuǎn)速而不是時間來計算，但這是一件簡單的事情，因為數(shù)值校準因數(shù)的變化和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)成正比，而不是和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的平方成正比。需要考慮的另外一點是，每次只考慮一端，如果失衡出現(xiàn)在一個水腔(比如說，水腔43)的正對面，那么，數(shù)據(jù)采集例行程序?qū)堰@個水腔確定為主要的需水腔，但是，由于信號上存在噪聲，幾乎可以肯定地說，其它水腔中的一個水腔也需要少量的水。這個次要的需水量遠遠小于主需水量，這個非主要的需水腔，有時是水腔46，有時是水腔47，這取決于最后幾轉(zhuǎn)內(nèi)的噪聲。如果平衡控制例行程序在確定水腔43需水量的較長時間內(nèi)，也確定了次要的需水量，也會漸漸地給水腔46和47注水，從而取消注入水腔43的部分水量，給水腔43留下少量的凈空，用于以后進一步的平衡校正。顯然，平衡控制器一定不會同時確定一端的兩個水腔，除非兩個水腔中沒有一個是因為噪聲而被確定需要注水，也就是說，除非兩個水腔需要相似的水量。同樣，由于洗衣機的兩端并不是真正的獨立系統(tǒng)而是弱連接的系統(tǒng)(這方面的內(nèi)容將在后面描述)，一端出現(xiàn)大的失衡力，將會在另一端引起“重像”(ghostimage)，因此，平衡控制器一定不會同時確定兩端，除非兩端中沒有一端存在“重像”，也就是說，除非兩端需要相似的水量。解決上述兩個問題的最簡單方法是，確定6個水腔的最大需水量，而后，確定一個動態(tài)“噪聲”閾值，它等于水的“噪聲”閾值的一半(如圖10所示)。如果當前需水量70減去當前“駐留效應(yīng)”71，再減去噪聲值所得到的結(jié)果72，高于前面所提到過的增量值，則水閥門(例如，閥門5)被打開。在此，通過調(diào)整增量，可進行數(shù)值校準。最后，必需要有一個少量的滯后來防止反復(fù)的短促閥門致動。這可以簡單地通過利用上述的決定何時打開閥門的判斷標準來實現(xiàn)，但是在決定何時關(guān)閉閥門時，需要使用一個不同的判斷標準。決定何時關(guān)閉閥門的判斷標準更為簡單在當前的需水量小于當前的“駐留效應(yīng)”時，水閥門才被關(guān)閉。也就是說，一旦閥門打開，只有到水腔要求被滿足時，閥門才會關(guān)閉?？刂扑惴ㄖ鲃悠胶廪D(zhuǎn)動的任務(wù)能夠再分成三個子任務(wù)或算法失衡探測算法(IDA)平衡校正算法(BCA)轉(zhuǎn)動算法(SA)失衡探測算法(IDA)(見圖11)只和失衡數(shù)據(jù)的采集有關(guān)，而且被嵌入電機控制例行程序。只要電機運轉(zhuǎn)，失衡探測算法即處于運行狀態(tài)，其結(jié)果可供平衡校正算法(BCA)使用。轉(zhuǎn)動算法(SA)(見圖13)只和執(zhí)行所期望的轉(zhuǎn)動曲線有關(guān)。它根據(jù)IDA要求的曲線和IDA確定的振動水平，迅速提高洗衣機的轉(zhuǎn)速。平衡校正算法(BCA)(見圖12)只和校正由IDA所確定的任何失衡有關(guān)。這是一種先進的控制算法，考慮到了洗衣機和失衡探測算法的時間相關(guān)特性。只要洗衣機的轉(zhuǎn)速高于大約150轉(zhuǎn)/分，平衡校正算法即處于運行狀態(tài)。信號分析—IDA處理確定荷重的失衡，需要每個信號內(nèi)的周期旋轉(zhuǎn)正弦分量的模和相位角。遺憾的是，信號并不像是規(guī)則的正弦信號，而像是雜亂的信號，這是由洗衣機內(nèi)非線性結(jié)構(gòu)和射頻干擾(RFI)所造成。必須用某種方法從這樣的信號中獲得周期旋轉(zhuǎn)分量或“基波分量”。通過信號數(shù)字取樣和利用離散傅里葉變換技術(shù)，即可以做到這一點。沒有必要計算整個變換，離散傅里葉變換使我們能夠獲得數(shù)量為轉(zhuǎn)動一圈信號取樣數(shù)量一半的頻率分量，但僅僅是“基波分量”(在使用8位微處理器時，進行離散傅里葉變換需要花費一些時間)。具體方法是將每個信號取值點乘以在相同相位角上的滯后于旋轉(zhuǎn)基準標志的周期旋轉(zhuǎn)余弦波數(shù)值，而后，把轉(zhuǎn)動一圈所獲得的每個結(jié)果加起來，最后，再除以結(jié)果數(shù)。這就給出了復(fù)數(shù)結(jié)果的實數(shù)(或x)部分。虛數(shù)(或y)部分也利用同樣的技術(shù)來推出，但使用的是正弦波而不是余弦波。所得到的復(fù)數(shù)可以被轉(zhuǎn)變成極坐標形式，指出信號內(nèi)“基波分量”的模和相位角。另外，為了防止假頻的混淆輸入，信號首先要通過一個模擬濾波器，去除頻率高于取樣頻率一半的“頻率分量”。如果取樣是以每圈固定數(shù)量而不是以固定頻率來進行，可以大大簡化離散傅里葉變換分析。這自然需要一個旋轉(zhuǎn)編碼器，在本實施例中，已經(jīng)以直流無刷電機的形式提供了旋轉(zhuǎn)編碼器。因此，必須在每圈上使用多個取樣點，每圈精確地分為由電機執(zhí)行的換向數(shù)值。另外，這還能夠獲得預(yù)編表格(稱之為“正弦表”)所需要的正弦數(shù)值，借此，通過向前移動四分之一周期，即可獲得余弦數(shù)值。必須在每圈上具有合理數(shù)量的取樣點，以便使混淆在“基波分量上”的諧波分量的數(shù)量級，遠遠超過低通濾波器的截止頻率。這意味著在轉(zhuǎn)速高于200轉(zhuǎn)/分鐘的情況下，要獲得可靠的取樣，取樣點的數(shù)量至少必須是12。每圈的取樣點應(yīng)當使用偶數(shù)，以便使正弦表完全對稱，也就是說，在不考慮符號的情況下，正序和負序相等。這可確保輸入信號上的直流偏差不會影響“基波分量”。圖8說明了經(jīng)過濾波的信號57和提取出的“基波分量”58。另一方面，如果使用功能更強的微處理器，通過將數(shù)據(jù)采集能力提高到最大，還能夠進一步降低噪聲。這應(yīng)當意味著以較高固定頻率而不是以每圈固定數(shù)量來取樣。另外，正弦值和余弦值可以計算或者從表中插入，從而，大大簡化了計算。在源信號的“基波分量”被獲得時，“基波分量”中不可避免地含有一些噪聲分量(也就是說，相鄰測量結(jié)果將有些差異)。消除這種狀況的最佳方法是，確保信號源是精確、純凈的信號源，而且信號源具有線性響應(yīng)。當信號源被確定時，可以利用求平均值技術(shù)來消除殘余噪聲。利用“遺忘因數(shù)”即使這樣的一種技術(shù)。例如，每當采集到一個新測量值時，新平均值等于舊平均值的70％加上新測量的值30％(＝100％-70％)。在此，“遺忘因數(shù)”使用的是0.3，因為在計算新平均值時，舊平均值的0.3被遺忘，而取而代之以新測量值的0.3。這種形式的求平均值適用于價格便宜的基于應(yīng)用的存儲容量及處理速度適中的微處理器。對測量結(jié)果求平均值的主要缺點是，失衡探測的響應(yīng)時間減慢。這只不過是因為為了減小噪聲，在求平均值時，必須要使用幾個測量結(jié)果，而噪聲又只能夠從過去測量結(jié)果中獲得，無法從未來的測量中獲得?！斑z忘因數(shù)”越小，過去測量結(jié)果的平均值記憶得就越多，從而，對洗衣機振動變化的響應(yīng)也就越慢。由于平衡僅能夠經(jīng)過多次逐步逼近來實現(xiàn)(因洗滌衣物脫水的緣故)，因此，沒有必要以一次“沖擊”來實現(xiàn)完全的平衡。從這種觀點看，可以接受的是進行幾次“近似化”，其中，最主要的是把洗衣機看作是兩個獨立的與每個信號源都有關(guān)的單自由度(SDOF)系統(tǒng)。這樣做的優(yōu)點是，微處理器不必計算和變換2×2響應(yīng)矩陣，僅需要推算洗衣機每端的兩個單自由度(SDOF)響應(yīng)。由于測量數(shù)據(jù)是以笛卡爾格式(x&y)表示的復(fù)數(shù)，而響應(yīng)是以極性格式(模&相位角)來表示，因此，在每一端，都需要進行格式變換和復(fù)數(shù)分割，以獲得水校正矢量。雖然按常規(guī)這并不可能實現(xiàn)，但是，有更為簡單的方法取響應(yīng)相位角，將其直接引入離散傅里葉變換，參考正弦數(shù)值表，作為取值點每個整數(shù)的補償。隨著洗衣機速度的變化，這些補償也可以調(diào)節(jié)，以校準相位角。另外，也可以利用作用于矢量的旋轉(zhuǎn)矩陣，在不對正弦表施加任何補償?shù)那闆r下，通過計算，進行相位校準。模的校正，過后由動態(tài)控制例行程序來進行。一旦在滾筒每一端都獲得了失衡的x分量和y分量，這時就需要計算滾筒每一端需要多少水，原因是水腔采用120°相隔布置。如果水腔采用90°相隔布置(即像x軸和y軸那樣相互垂直布置)，那么這個問題將變?yōu)闆]有意義，但這需要在滾筒每一端布置四個水腔，從而需要兩個以上的水控制閥門及有關(guān)驅(qū)動裝置。因此，一種較為簡單的方法是，計算信號矢量在同水腔一樣相隔的120°相隔軸線上的投影。實現(xiàn)的方法非常簡單。離散傅里葉變換技術(shù)利用正弦波形和余弦波形，來分離出相互垂直的x和y的投影。這是完全自然地從下述事實得出的余弦波是向左移動90°的正弦波。因此，要將信號矢量分割成120°相隔的投影，僅需要用向左移動120°(即三分之一圈)的正弦波來取代余弦波。相位校準信號現(xiàn)在代表失衡在第一個和第二個水腔上的投影。要獲得失衡在第三個水腔上的投影，我們可以使用矢量恒等式全部120°相隔的等值的三個矢量的和必須等于零，也就是說，在第三個水腔上的投影是在第一個水腔和第二個水腔上的投影之和的負值。通過給響應(yīng)相位角加上半圈，所獲得的三個數(shù)值可用來表示恢復(fù)水平衡所需要的在每個平衡水腔上的投影。最后，三個投影中至少有一個投影將是負的，負值代表要從平衡水腔中排出水。但這是不能實現(xiàn)的，為此，我們只是簡單地給所有三個數(shù)加上一個常數(shù)，以便使最小的負數(shù)變?yōu)榱?，并保證其它兩個數(shù)為正數(shù)?？傮w控制戰(zhàn)略—SA旋轉(zhuǎn)過程的總體控制由旋轉(zhuǎn)算法SA負責(zé)。它從轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零開始，并中止BCA校正控制算法。其首要任務(wù)是更好地分配洗滌荷重，以便能夠開始旋轉(zhuǎn)。如果在非常低的轉(zhuǎn)速下，振動低于初始閾值，則允許洗衣機的轉(zhuǎn)速提高到BCA校正控制算法開始啟動的最低BCA轉(zhuǎn)速。如果振動不低于起始閾值，則在停止和顯示錯誤信息之前，多次嘗試重新分配洗滌荷重。一旦BCA校正控制算法實現(xiàn)了目標轉(zhuǎn)速，則允許洗衣機按所期望的時間繼續(xù)轉(zhuǎn)動，到時間后，轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動，閥門關(guān)閉，BCA校正控制算法中止工作。動態(tài)平衡—BCA更具體地講，圖12所示的平衡校正算法，從校準來自失衡探測算法IDA的相位信息開始。矢量旋轉(zhuǎn)的步進是可以選擇的，這取決于所使用的方法(可選用的方法是給正弦表施加補償)。隨后，校正矢量并計算振動水平。如果啟動標識為真，而且振動電平低于預(yù)定的臨界界限，決策過程開始啟動。首先，將振動電平與多個閾值進行比較，以確定是否能夠提高轉(zhuǎn)速。隨后，根據(jù)振動電平，啟動精密校正或粗略校正(對應(yīng)于閥門的低流速或高流速)。更新過去動作的“駐留效應(yīng)”，還有當前的矢量信息及每個閥門的狀態(tài)，做出是打開還是關(guān)閉各個閥門的決定。如果不能保持轉(zhuǎn)速平穩(wěn)(即允許加速)，而且轉(zhuǎn)速現(xiàn)還沒有達到所希望的目標水平，則允許將轉(zhuǎn)速提高到目標水平。此時，動態(tài)平衡BCA循環(huán)到起始位置，并開始另一個重復(fù)，有效地連續(xù)校正和加速，直到它到達目標速度時為止。進一步改進應(yīng)當知道，在上述實施例中，洗衣機是假定支撐在硬性地板上(例如，水泥地板)。但情況并不總是這樣，例如，洗衣機是支撐在木地板上，這使洗衣機有可能在轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)明顯的位移，這時，前面所描述的技術(shù)將不是完全成功的。因此，在進一步的改進中，本發(fā)明還提供了一種方法及設(shè)備，用于校正當洗衣機被支撐在非硬性表面上時所出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)失衡。圖14表示等效彈性系統(tǒng)，示出了滾筒100、機殼102和基準面104。第一彈簧106位于滾筒100和機殼102之間，有效地表示了把軸承座與滾筒支承件或洗衣機機殼連接起來的荷載橋的彈性。這個荷載橋還是測力傳感器的基底，測力傳感器用來測量在洗衣機滾筒和機殼之間的力。第二彈簧部件108代表支撐表面(例如，柔性木地板)的彈性。第二彈簧108是復(fù)合式的，而且包括有一個減振部件110。為了測量滾筒100相對于基準面104(即靜止基準點)的加速度或位移，將一個加速度計連接到軸承的一個非轉(zhuǎn)動區(qū)域，或者連接到測力傳感器荷載橋的鄰近區(qū)域?，F(xiàn)在，假定洗衣機正在以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而且是處于完全的平衡狀態(tài)。假設(shè)我們現(xiàn)在通過給一個平衡水腔注入少量的水，在一端上加上一個小的“失衡”(FO/B)荷重。如果洗衣機的兩端完全表現(xiàn)為獨立的機械系統(tǒng)，那么，可以預(yù)料的是，我們現(xiàn)在可以在加水的那一端上測量到力矢量，而在另一端上并不會發(fā)生任何變化；另一端依然保持完全的平衡狀態(tài)。但是，洗衣機的兩端并不是獨立的系統(tǒng)，實際上，我們發(fā)現(xiàn)我們在兩端上都能夠測量到力矢量。洗衣機的兩端被稱之為是相互“連接的”。由于這種連接的結(jié)果，在一端上測量到的力矢量不僅與這一端上的“失衡”FO/B矢量有關(guān)，而且還與洗衣機另一端上的FO/B矢量有關(guān)。因此F1＝R11*FO/B1+R12*FO/B2公式中，F(xiàn)1為在洗衣機第1端所測得的力矢量，F(xiàn)O/B1和FO/B2分別是在第1端和第2端上的FO/B矢量，R11和R12是FO/B1和FO/B2各自在第1端上的響應(yīng)因數(shù)。(注意，R11和R12也是矢量；每個都是由模和響應(yīng)的相位滯后組成)同樣，在第2端，我們可以寫成F2＝R21*FO/B1+R22*FO/B2公式中，F(xiàn)2現(xiàn)在為在洗衣機第2端所測得的力矢量，R21和R22是FO/B1和FO/B2各自在第2端上的響應(yīng)因數(shù)。這兩個等式在數(shù)學(xué)上可以結(jié)合為一個矩陣等式F＝R*FO/B公式中，F(xiàn)為縱列矢量(含有多個矢量)F1F2]]>FO/B為縱列矢量(含有多個矢量)FO/B1FO/B2]]>R為響應(yīng)矩陣(含有多個矢量)R11R12R21R22]]>現(xiàn)在，如果洗衣機在轉(zhuǎn)動中保持滾筒的絕對剛性，那么，可以預(yù)料的是，力傳感器能夠精確地測量出確定FO/B離心加速度所需要的力矢量。但是，情況卻并非如此。洗衣機的外部結(jié)構(gòu)并不是無限剛性的，而且地板、房間、甚至是房屋底部的地面也不是無限剛性的。因此，力傳感器還會測量到一個由于洗衣機的機械響應(yīng)所造成的分量，這個分量是上述所有因素(洗衣機的結(jié)構(gòu)、地板、房間------)的函數(shù)，而且也是滾筒轉(zhuǎn)速的函數(shù)。注意，正是這個洗衣機響應(yīng)的額外分量對矩陣內(nèi)的連接項(R11和R12)有影響，從而，使整個矩陣一般不能夠預(yù)先校準。以下是兩種可行的技術(shù)(1)通過測量每一端的加速度矢量，我們可以確定洗衣機的機械響應(yīng)，然后，通過恰當?shù)亟Y(jié)合每一端的力矢量和加速度矢量，我們能夠獲得一個新的矢量，對此，響應(yīng)矩陣是解除連接的(即，R11和R12是僅有的有效項)。另外，這個矩陣還不是未知參數(shù)的函數(shù)，從而，能夠在工廠進行校準。(2)通過給FO/B施加小的但已知的變化，并測量力矢量的結(jié)果變化，能夠了解在轉(zhuǎn)動過程中的響應(yīng)矩陣′R′。第一種技術(shù)非常健全，但需要增設(shè)加速度傳感器，用來測量滾筒的絕對垂直加速度。第二種技術(shù)非常巧妙，但存在幾項在后面列出的困難。第一種方法—加速度測量從前面所描述過的系統(tǒng)看，顯然，測力傳感器所測得的力并非是對失衡的精確測量結(jié)果。為了確定失衡以進行校正，控制器必須考慮到復(fù)雜的系統(tǒng)外部對于洗衣機失衡的影響。因此，應(yīng)當知道，作用在滾筒上的絕對力F2能夠表示為Fa＝m1×aa公式中，m1為滾筒的質(zhì)量，aa為由加速度計所測得的滾筒的絕對加速度。這個力又由下面的力組成Fa＝Fo/b+F1公式中，F(xiàn)o/b為失衡力，F(xiàn)1為由測力傳感器所測得的力。通過重新排列，失衡力Fo/b可以用已知變量來表示Fo/b＝(m1×aa)-F1并由控制器來計算出。雖然F1可從前面所描述過的失衡探測算法IDA中來獲得，但是，加速度計的輸出需要經(jīng)過一個類似的濾波過程，傳送給失衡探測算法IDA，以提供有效的信號。滾筒質(zhì)量m1是一個推算值，其推算是根據(jù)滾筒已知重量、給洗滌物品加入的水量、以洗滌物品的“類型”為基礎(chǔ)的各種已知特性來進行的?？梢岳枚喾N已知的織物感應(yīng)技術(shù)中的任何一種技術(shù)，例如在美國專利US4857814中所公開的技術(shù)，來確定洗滌衣物的“類型”。上述內(nèi)容作了這樣的假設(shè)滾筒的每一端可以分別對待。通過使用這種方法，我們發(fā)現(xiàn)，這是一個令人滿意的假設(shè)。但是，在一些情況下，這種假設(shè)不能夠滿足要求，可能需要一種更精確的系統(tǒng)。在這種情況下，必須考慮到滾筒兩端之間的連接。為此，可以通過對系統(tǒng)進行連續(xù)試驗，確定出連接矩陣γ，在矩陣中，ξ為重心位置與滾筒長度的比值，而α為慣性系數(shù)。α=Im1l2]]>r-=(1-ξ)2+α(1-ξ)ξ-α(1-ξ)ξ-αξ2+α]]>從這個公式，我們可以計算出失衡力Fo/b＝γm1A+F1在公式中，加速度矢量A可以表示為A-=a1a2]]>而把荷載橋上的力F1表示為F1-=F11F12]]>第二種方法一確定系統(tǒng)響應(yīng)鑒于前面的公式F＝R*FO/B如果洗衣機的響應(yīng)是比較線性的響應(yīng)dF＝R*dFO/B公式中，dF和FO/B仍為2×1縱列矢量，而R為2×2響應(yīng)矩陣。dF表示由于增加FO/B矢量dFO/B而造成的力矢量的變化。但實際上，我們想要求出FO/B矢量，這是去除所測量到的F矢量所需要的。要做到這一點，我們需要重新處理等式，在等式的兩側(cè)乘以R的逆矩陣inv(R)*dF＝inv(R)*R*dFO/B得出dFO/B＝inv(R)*dF這是因為任何矩陣乘以其逆矩陣都產(chǎn)生等同矩陣(identitymatrix)。我們還將R的逆矩陣稱之為′A′，它是告訴我們?nèi)绾稳プ龅摹湫袆印渚仃?。因此dFO/B＝A*dF公式中，A＝inv(R)問題是我們想求出A。求出A的方法是在一端上增加一個小的但已知的失衡，而對另一端什么也不做。讓我們用dFO/Ba來表示這個增加的失衡，用dFa來表示力矢量的對應(yīng)變化。記住，dFO/Ba和dFa都是縱列矢量(含有多個矢量)?，F(xiàn)在，重復(fù)上述步驟，但是，這次是給另一端增加一個小的失衡。讓我們用dFO/Bb來表示這個增加的失衡，用dFb來表示力矢量的對應(yīng)變化。現(xiàn)在，我們將這兩次試驗結(jié)合在一起，寫成(dFO/BadFO/Bb)＝A*(dFadFb)或者DFO/B＝A*DF公式中，DFO/B和DF現(xiàn)在是2×2矩陣，通過并列結(jié)合兩個2×1縱列矢量而構(gòu)成。將等式的兩側(cè)乘以DF的逆矩陣DFO/B*inv(DF)＝A*DF*inv(DF)得出A＝DFO/B*inv(DF)因此，行動矩陣現(xiàn)在是已知的，可用來計算消除所測到的F矢量所需要的校正值。為了說明所有這一切，下面舉一個實例。假定洗衣機正在以某個恒定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，而且我們在每一端測量到的力矢量都是F=1<02<90]]>現(xiàn)在，假設(shè)我們在第1端處于90°位置時加入一個單位的水，而對第2端什么也沒做，則新的力矢量變?yōu)镕new1=1.414<452.236<53.4]]>這給出dFO/Ba=1<900<0]]>和dFa=1<901<0]]>現(xiàn)在，對于第二輪，假設(shè)我們在第2端處于0°位置時加入0.5個單位的水，而對第1端什么也沒做，則新的力矢量變?yōu)镕new2=2.414<453.200<57.7]]>這給出dFO/Ba=0<00.5<0]]>和dFa=1<451<45]]>從而，DFO/B=1<900<00<00.5<0]]>而且，DF=1<901<451<01<45]]>從而，inv(DF)=0.707<2250.707<450.707<00.707<270]]>而且，A=0.707<3150.707<1350.354<00.354<270]]>現(xiàn)在，借助于計算出的A和荷載橋所測出的已知力F，即能夠計算出抵消失衡所需要的校正值。最初，行動矩陣是完全未知的，因此，我們必須對初始的FO/B矢量進行隨機推測。在我們對這個矩陣知道一些之后，我們就可以更好地隨機推測其初始的FO/B矢量。系統(tǒng)總體優(yōu)點利用主動平衡技術(shù)的洗衣機的主要優(yōu)點是·由于失衡而產(chǎn)生的力，在支承總成以前，即被消除。從而，能夠降低對洗衣機結(jié)構(gòu)的要求，使洗衣機能夠使用較少的或較便宜的材料；·消除了懸掛系統(tǒng)的磨損和老化；·減小了滾筒所需要的間隙，能夠在標準外形尺寸的洗衣機中提高洗滌容量；·降低了開門機構(gòu)的復(fù)雜性，因為不再需要適應(yīng)懸掛系統(tǒng)的高度變化；·能夠始終保持靜音平穩(wěn)轉(zhuǎn)動；·能夠適應(yīng)變化的外部環(huán)境。權(quán)利要求1.一種洗衣設(shè)備，其中，包括一個多孔滾筒，用于洗滌衣物的脫水；一個堅固的、獨立的滾筒支承裝置，支承所述的滾筒，使所述的滾筒能夠轉(zhuǎn)動，但不會相對于支承表面的移動；驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動滾筒以脫水速度轉(zhuǎn)動；一個平衡系統(tǒng)，用于在脫水期間補償滾筒及滾筒內(nèi)荷重的失衡。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洗衣設(shè)備，其中，失衡平衡系統(tǒng)包括第一傳感裝置，設(shè)在滾筒旋轉(zhuǎn)軸線上的不止一個位置上，用于探測荷重的動態(tài)轉(zhuǎn)動失衡；一個數(shù)字處理器，用于接收上述傳感裝置的輸入信號，并按照程序來計算一個或多個需要添加給滾筒來校正所探測到失衡的配重質(zhì)量的大小和位置；校正裝置，用于給滾筒添加一個或更多的配重質(zhì)量，配重質(zhì)量的添加由處理器負責(zé)控制，以使結(jié)果數(shù)值和位置基本上與計算數(shù)值和位置相似，以校正失衡。3.一種洗衣設(shè)備，包括一個多孔滾筒，用于洗滌衣物的脫水；驅(qū)動裝置，適于驅(qū)動滾筒以脫水速度轉(zhuǎn)動；以及一個荷重平衡系統(tǒng)，用于在脫水期間補償滾筒及滾筒內(nèi)荷重的失衡，所述的荷重平衡系統(tǒng)包括第一傳感裝置，設(shè)在滾筒旋轉(zhuǎn)軸線上的不止一個位置上，用于探測荷重的動態(tài)轉(zhuǎn)動失衡；一個數(shù)字處理器，用于接收上述傳感裝置的輸入信號，并按照程序來計算一個或多個需要添加給滾筒來校正所探測到失衡的配重質(zhì)量的大小和位置；校正裝置，用于給滾筒添加兩個或更多的配重質(zhì)量，其中，至少一個配重質(zhì)量和其余配重質(zhì)量軸向間隔布置，配重質(zhì)量的添加由處理器負責(zé)控制，以使結(jié)果數(shù)值和位置基本上與計算數(shù)值和位置相似，以校正失衡。4.一種洗衣設(shè)備，包括一個多孔滾筒，用于洗滌衣物的脫水；驅(qū)動裝置，適于驅(qū)動滾筒以脫水速度轉(zhuǎn)動；一個荷重平衡系統(tǒng)，用于在脫水期間補償滾筒及滾筒內(nèi)荷重的失衡，所述的荷重平衡系統(tǒng)包括第一傳感裝置，設(shè)在滾筒旋轉(zhuǎn)軸線上的不止一個位置上，用于探測荷重的動態(tài)轉(zhuǎn)動失衡；校正裝置，用于給滾筒添加兩個或更多的配重質(zhì)量，以校正因轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的失衡；一個數(shù)字處理器，用于接收上述傳感裝置的輸入信號，并借助軟件程序使所述的處理器能夠完成下述工作步驟(a)使驅(qū)動裝置通電，把第一預(yù)定轉(zhuǎn)速施加給滾筒；(b)命令校正裝置至少在滾筒的一端添加至少一個小的失衡，并存儲在滾筒的每一端所探測到的轉(zhuǎn)動失衡；(c)確定添加至少一個失衡和在滾筒每一端所探測到的失衡之間的差別關(guān)系，借此計算出一個或多個需要添加給滾筒的配重質(zhì)量的數(shù)值和位置，以校正實際失衡；以及(d)控制通過校正裝置給滾筒添加的一個或多個配重質(zhì)量，使結(jié)果數(shù)值和位置基本上與計算數(shù)值和位置相似，以校正失衡。5.一種洗衣設(shè)備，包括一個多孔滾筒，用于洗滌衣物的脫水；驅(qū)動裝置，適于驅(qū)動滾筒以脫水速度轉(zhuǎn)動；以及一個荷重平衡系統(tǒng)，用于在脫水期間補償滾筒及滾筒內(nèi)荷重的失衡，所述的荷重平衡系統(tǒng)包括第一傳感裝置，設(shè)在滾筒旋轉(zhuǎn)軸線上的一個或多個位置上，用于探測荷重相對于滾筒旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動失衡；第二傳感裝置，設(shè)在滾筒旋轉(zhuǎn)軸線上的一個或多個位置上，用于探測滾筒旋轉(zhuǎn)軸線的絕對加速度；一個數(shù)字處理器，用于接收第一和第二傳感裝置的輸入信號，并按照程序來計算一個或多個需要添加給滾筒來校正所探測到失衡的配重質(zhì)量的大小和位置；校正裝置，用于給滾筒添加一個或更多的配重質(zhì)量，配重質(zhì)量的添加由處理器負責(zé)控制，以使結(jié)果數(shù)值和位置基本上與計算數(shù)值和位置相似，以校正失衡。6.根據(jù)權(quán)利要求2～4中的任何一個權(quán)利要求所述的洗衣設(shè)備，其中，處理器還編有軟件程序，使所述的處理器能夠在啟動校正裝置之前，執(zhí)行下述操作步驟(1)根據(jù)第一傳感裝置的輸出，監(jiān)視轉(zhuǎn)動失衡；(2)使驅(qū)動裝置通電，重新分配滾筒內(nèi)的洗滌荷重，直到估算的失衡低于第一預(yù)定閾值為止；(3)使驅(qū)動裝置通電，進一步提高滾筒的轉(zhuǎn)速，以便使洗滌物品有效地脫水。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的洗衣設(shè)備，其中，所述的處理器還編有軟件程序，使所述的處理器能夠在啟動校正裝置之前，執(zhí)行下述操作步驟(1)根據(jù)所述的第一和第二傳感裝置的輸出，監(jiān)視轉(zhuǎn)動失衡；(2)使驅(qū)動裝置通電，重新分配滾筒內(nèi)的洗滌荷重，直到估算的失衡低于第一預(yù)定閾值為止；(3)使驅(qū)動裝置通電，進一步提高滾筒的轉(zhuǎn)速，以便使洗滌物品有效地脫水。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的洗衣設(shè)備，其中，步驟(3)還包括以下步驟(3.a)根據(jù)第一傳感裝置的輸出，估算轉(zhuǎn)動失衡；(3.b)如果估算的失衡低于第二預(yù)定閾值，則使所述的驅(qū)動裝置通電，把滾筒的轉(zhuǎn)速提高一個預(yù)定的增量；(3.c)如果估算的失衡高于第二預(yù)定閾值，則計算對應(yīng)的校正，以抵消失衡；(3.d)如果估算的失衡高于第二預(yù)定閾值，則根據(jù)計算出的校正值，利用所述的校正裝置，給滾筒增加一個或多個配重質(zhì)量；(3.e)如果滾筒的轉(zhuǎn)速低于洗滌衣物有效脫水的水平，則重復(fù)步驟(3.a)～(3.d)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的洗衣設(shè)備，其中，步驟(3)還包括以下步驟(3.a)根據(jù)所述的第一和第二傳感裝置的輸出，估算轉(zhuǎn)動失衡；(3.b)如果估算的失衡低于第二預(yù)定的閾值，則使所述的驅(qū)動裝置通電，把滾筒的轉(zhuǎn)速提高一個預(yù)定的增量；(3.c)如果估算的失衡高于第二預(yù)定的閾值，則計算對應(yīng)的校正，以抵消失衡；(3.d)如果估算的失衡高于第二預(yù)定的閾值，則根據(jù)計算出的校正值，利用所述的校正裝置，給滾筒增加一個或多個配重質(zhì)量；(3.e)如果滾筒的轉(zhuǎn)速低于洗滌衣物有效脫水的水平，則重復(fù)步驟(3.a)～(3.d)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的洗衣設(shè)備，其中，所述的處理器帶有存儲裝置，而且，步驟(3.c)還包括以下步驟(3.c.i)如果估算的失衡高于第二預(yù)定閾值，則根據(jù)第一傳感裝置的輸出和存儲在存儲裝置中的數(shù)據(jù)，來估算穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)動失衡，存儲裝置中存儲有預(yù)定數(shù)量的在過去由校正裝置產(chǎn)生的校正數(shù)據(jù)；(3.c.ii)如果估算的失衡高于第二預(yù)定閾值，則根據(jù)估算的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)動失衡，計算對應(yīng)的校正。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的洗衣設(shè)備，其中，處理器帶有存儲裝置，而且，步驟(3.c)還包括以下步驟(3.c.i)如果估算的失衡高于第二預(yù)定閾值，則根據(jù)第一和第二傳感裝置的輸出以及存儲在存儲裝置中的數(shù)據(jù)，來估算穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)動失衡，存儲裝置中存儲有預(yù)定數(shù)量的在過去由校正裝置產(chǎn)生的校正數(shù)據(jù)；(3.c.ii)如果估算的失衡高于第二預(yù)定的閾值，則根據(jù)估算的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)動失衡，計算對應(yīng)的校正。12.根據(jù)權(quán)利要求8～11中的任何一個權(quán)利要求所述的洗衣設(shè)備，其中，所述的校正裝置具有精密控制模式和粗略控制模式，而且，步驟(3.d)還包括以下步驟(3.d.i)如果估算的失衡高于第二預(yù)定閾值，但低于第三個預(yù)定閾值，則根據(jù)計算出的校正，控制校正裝置以精細控制控制模式來給滾筒增加一個或多個配重質(zhì)量；(3.d.ii)如果估算的失衡高于第三個預(yù)定的閾值，則根據(jù)計算出的校正，控制校正裝置以粗略控制控制模式來給滾筒增加一個或多個配重質(zhì)量。13.根據(jù)權(quán)利要求2～12中的任何一個權(quán)利要求所述的洗衣設(shè)備，其中，第一傳感裝置還包括用于限制其輸出的濾波裝置，所述的濾波裝置包括一個低通濾波器，用于對第一傳感裝置的輸出進行濾波，保證其輸出為低通輸出信號；位置裝置，用于探測滾筒相對于預(yù)定基準的角度；以及所述的處理器內(nèi)的軟件程序包括下述步驟(i)將滾筒在預(yù)定轉(zhuǎn)動角上的低通輸出信號乘以一個對應(yīng)于滾筒轉(zhuǎn)動角的余弦數(shù)值，得到第一乘積；(ii)將滾筒在預(yù)定轉(zhuǎn)動角上的低通輸出信號乘以一個對應(yīng)于滾筒轉(zhuǎn)動角的正弦數(shù)值，得到第二乘積；(iii)將滾筒轉(zhuǎn)動一整圈的每個預(yù)定間隔上的第一乘積的數(shù)值進行相加，而后，將所得到的和除以滾筒轉(zhuǎn)動一整圈的間隔數(shù)目，得到第一結(jié)果；(iv)將滾筒轉(zhuǎn)動一整圈的每個預(yù)定間隔上的第二乘積的數(shù)值進行相加，而后，將所得到的和除以滾筒轉(zhuǎn)動一整圈的間隔數(shù)目，得到第二結(jié)果；；(v)提供一個由第一結(jié)果作為實數(shù)分量和第二結(jié)果作為虛數(shù)分量所組成的復(fù)數(shù)，取代第一傳感裝置的輸出，作為輸入提供給所述的處理器。14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的洗衣設(shè)備，其中，步驟(b)還包括下述步驟(b.1)指示校正裝置給滾筒的一端加上第一小失衡；(b.2)將在滾筒兩端所探測到的轉(zhuǎn)動失衡分別存儲為第一測量失衡和第二測量失衡；(b.3)指示校正裝置給滾筒的另一端加上第二小失衡；(b.4)將在滾筒兩端所探測到的轉(zhuǎn)動失衡分別存儲為第三測量失衡和第四測量失衡。15.根據(jù)權(quán)利要求2～14中的任何一個權(quán)利要求所述的洗衣設(shè)備，其中，所述的第一傳感裝置包括至少一個壓電力傳感器，設(shè)置在所述滾筒的每一端，用于探測因轉(zhuǎn)動而作用在所述滾筒上的線性力。16.根據(jù)權(quán)利要求5、7、9或11中的任何一個權(quán)利要求所述的洗衣設(shè)備，其中，第二傳感裝置包括至少一個加速度計，設(shè)置在所述滾筒的每一端，用于探測因轉(zhuǎn)動而作用在所述滾筒上的線性加速度。17.根據(jù)權(quán)利要求2～16中的任何一個權(quán)利要求所述的洗衣設(shè)備，其中，所述的校正裝置包括兩組平衡水腔，分別設(shè)置在滾筒兩端的垂直于轉(zhuǎn)動軸的平面內(nèi)，每組平衡水腔內(nèi)的平衡水腔以一定夾角間隔分布；注水裝置，在所述處理器的控制下，給所選擇的平衡水腔注水。18.一種洗衣設(shè)備，它和這里結(jié)合附圖所描述的實質(zhì)上相同。全文摘要一種洗衣設(shè)備,包括:一個多孔滾筒(11),用于洗滌衣物的脫水;一個堅固的、獨立的滾筒支承裝置,支承所述的滾筒(11),使所述的滾筒能夠轉(zhuǎn)動,但不會相對于支承表面的移動;驅(qū)動裝置(39,40),驅(qū)動滾筒(11)以脫水速度轉(zhuǎn)動;以及一個平衡系統(tǒng),用于在脫水期間補償滾筒(11)及滾筒內(nèi)荷重的失衡。文檔編號D06F35/00GK1342231SQ99814908公開日2002年3月27日申請日期1999年12月21日優(yōu)先權(quán)日1998年12月23日發(fā)明者格雷戈里·雷蒙德·科萊庫特,戴維·查爾斯·羅茲申請人:菲舍爾和佩克爾有限公司