[发明专利]基于平均幅度差函数的洗衣机脱水阶段振动数据转速提取方法

说明书

本发明公开了一种基于平均幅度差函数的洗衣机脱水阶段振动数据转速提取方法。该方法通过在洗衣机箱体上安装振动传感器获取振动数据，充分研究洗衣机脱水阶段振动数据的物理特性，针对其上升控制曲线与自由衰减段的不同特点，采用平均幅度差函数(AMDF)和差分阈值分段处理相结合的算法来提取脱水阶段振动数据对应的转速，判断并截除转速上升段振动数据与转速衰减段振动数据中能量过低的振动数据所对应的转速曲线，三段整合并修正奇异点，获得脱水阶段振动数据的最终转速曲线。通过对某型洗衣机的实验验证，证明该方法测量的转速精度满足国标的要求。

技术领域

本发明涉及洗衣机自动检测技术领域，尤其涉及一种基于平均幅度差函数的洗衣机脱水阶段振动数据转速提取方法。

背景技术

通过对洗衣机振动数据的转速提取有助于了解洗衣机的运行状态，从而进行优化控制或故障诊断。最新的洗衣机检测国家标准GB/T4288-2018《家用和类似用途电动洗衣机》中明确提出需要在洗衣机箱体上安装振动传感器进行振动特性测试。在箱体外部安装振动传感器，信号强度比在内筒或外筒安装小很多，信噪比较低，测试难度大大提高，特别是脱水阶段，信号变化剧烈，进一步增加了检测难度。

针对洗衣机振动的研究主要是对已知转速下的振动特性进行减振优化控制研究，直接进行测速的研究文献相对较少。目前公开的文献大多是将传感器安装在筒体并采用传统的编码器测速，中国专利申请号ZL201320045101.1公开了一种洗衣机内筒脱水转速的检测装置，采取将霍尔传感器安装在外筒，利用脉冲编码测速得到内筒转速。也有学者利用时频分析法，如P Boyraz等的论文《Dynamic modeling of a horizontal washing machineand optimization of vibration characteristics using Genetic Algorithms》则在滚筒洗衣机外筒安装加速度传感器，应用希尔伯特变换来计算信号的相位角及其时间导数获得瞬时频率，即可换算成转速。Jung B K等的论文《Mode selection of modal expansionmethod estimating vibration field of washing machine》在滚筒洗衣机外箱体进行振动检测，但却是对箱体振动数据进行模态分析，进而为滚筒洗衣机箱体结构设计提供理论依据。

上述文献中的研究者对洗衣机振动数据进行了测速研究，但绝大多数针对洗衣机的研究都是对位于筒体上的传感器振动数据进行处理，不符合GB/T4288-2018标准的要求。

本发明提出了一种符合GB/T4288-2018标准的洗衣机脱水阶段振动数据的转速提取方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于平均幅度差函数的洗衣机脱水阶段振动数据转速提取方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，基于平均幅度差函数的洗衣机脱水阶段振动数据转速提取方法，包括以下步骤：

(1)对脱水阶段振动数据进行低通滤波和分帧加窗处理，采用平均幅度差函数提取出一次转速曲线；

(2)对脱水阶段一次转速曲线进行差分计算，并对差分计算的结果进行两次阈值整形；利用经差分阈值整形后的值得到从0跳变到1的位置即为第1分界点和从1跳变到0的位置即为第2分界点；根据第1分界点和第2分界点以分帧方式将整个脱水阶段振动数据划分为转速上升段振动数据、高转速段振动数据、转速衰减段振动数据；

(3)根据第1分界点和第2分界点将脱水阶段一次转速曲线划分为转速上升段一次转速曲线、高转速段一次转速曲线、转速衰减段一次转速曲线；

(4)再次利用低通滤波、分帧加窗和平均幅度差函数对转速上升段振动数据和转速衰减段振动数据提取转速曲线，分别得到转速上升段二次转速曲线与转速衰减段二次转速曲线；