[发明专利]改善变频空调器的单转子压缩机音质的控制方法

权利要求书

1.一种改善变频空调器的单转子压缩机音质的控制方法，其特征是对一个线性的转子支承系统，在转速ω下，转子在i点处的振动A_i，与j点处的不平衡量U_j之间存在着以下关系：

A_i=α_ij(ω)U_j                     公式三，

式中，α_ij(ω)为转速ω下的影系数，表示转子上j点处的不平衡量与i点处振动之间的关系；其中，i≠j，

为求影响系数α_ij(ω)，首先在一定转速下测出转子原始不平衡引起的i点处的振动A_i0（幅值及相位），然后在平面上的j点上加一个已知的不平衡量U_j，再测出i点处的振动A_ij，故影响系数为：

αij(ω)=Aij-Ai0Uj]]>公式四，

假设转子支承系统的振动符合线性条件，即在一定转速下振幅与小平衡量之间成正比关系而振动的相位角为一常数；因此，由公式四定义的影响系数的值与加重面上的试重大小和角相位置无关，与转子上的原始不平衡状况无关；也即在一定转速下，在线性范围内，影响系数α_ij(ω)的值为一常量；加重面即为j点加平衡块的小平面；

设加重面j=1,2,...,M，选中的振动测点i＝1,2,...,N，包括不同平衡转速下的所有测点，理想情况下应使各平衡面加上配重量或减去重量Q₁,Q₂,...,Q_M后，各振动测点的振动为零，可得：

Σj=1MαijQj+Ai0=0]]>i＝1,2,...,N                    公式五，

写成矩阵形式：

α11α12...α1Mα21α22...α2M.........αN1αN2...αNmQ1Q2...QM+A10A20...AN0=0]]>公式六，

当M＝N时，而N＝a·b，其中a为平衡转速的个数，b为一个转速下的测点数，N为总测点数，公式五有精确解，即各平面的校正量为：

Q_j=-α_ij^-1A_i0                    公式七，

通常加重而受限，即M<N，公式五为超定方程组，只能求得近似解，利用最小二乘法来求解得：

Q_j=-((α_ij^＊)^Tα_ij)^-1(α_ij^*)^TA_i0            公式八，

其中α_ij^*为α_ij的共扼矩阵；

各测点的残余振动为：

δ_j=α_ijQ_j+A_i0                              公式九，

配重量通常以g为单位，由于在实际工程中，高速柔性转子所允许安装的平衡配重量常常是受限制的，因此，动平衡应以尽可能小的平衡质量达到满意的平衡结果；

由于最小二乘法片面强调极小化残余振动而对配重量的范围未加约束，因此，用最小二乘影响系数法，也就是用最小二乘法获得影响系数的方法，在应用中会导致平衡质量较大，在某些场合无法实现，这需要对配重量施加约束；

当然配重量满足要求时还要考虑残余振动不能太大，才能获得满意的结果；

根据加权迭代最小二乘法均方根最小化的思想，使平衡配重量的平方和最小，从而建立目标函数和约束条件：

minp=Σj=1nCj|Qj|2]]>公式十一，

s.t.max|Qj|<Qlimmax|δj|<δlim]]>

其中，Q_lim为最大平衡配重量的允许值，δ_lim为最大残余振动的允许值，C_j为第j个平衡面的权重平衡面的权重系数；

该方法适用于平衡面上可加装的配重量很有限，但是对残余振动值要求并不高的情况，即约束条件中的第一个式子：max|Q_j|<Q_lim是主要决定因素，应根据实际情况严格控制其上限，而第二个式子：max|δ_j|<δ_lim的上限较宽，最大残余振动值不必限制的太小；

设定平衡配重量的允许值Q_lim，如果第j个平衡面计算所得的配重量大于Q_lim，则该平面的权重系数为：

Cj(s)=|Qj|Qj×106+Cj(s-1)]]>公式十二，

式中，s代表第s次迭代，且C_j⁽⁰⁾＝0；此时，平衡面配重量为：

{Q_j}=-([α_ij^*]^T[α_ij]+C_j)^-1[α_ij^*]^T{A_i0}            公式十三，

限制配重的最小二乘法的计算过程如下：首先设定平衡配重量允许值Q_lim，根据初始数据用最小二乘法计算出平衡配重量，检验是否满足约束条件，若不满足则需加一个权重系数重新计算配重量，反复修正权重系数直到配重量小于Q_lim，然后再计算残余振动，若残余振动满足要求即可结束计算；否则，进行加权迭代后再计算配重量，若配重量仍然小于即结束计算；否则，依上述步骤重新进行循环计算；

由于平衡配重量减小，残余振动值会有所上升，如果最大残振允许值δ_lim设置太小，就会跳不出循环；因此，只要平衡配重量在规定范围内，且残余振动不大，即可停止迭代，并以此时得到的结果作为最终结果对转子进行动平衡；在平衡面去重量要求很小的情况下，限制配重的最小二乘法可以有效地将平衡面配重量降到允许范围内。