Non-overshooting PI control of variable-speed motor drives with sliding perturbation observers

Non-overshooting PI control of

variable-speed motor drives with sliding

perturbation observers

Yu-Sheng Lu *,Chao-Min Cheng,Chung-Hsin Cheng

Department of Mechanical Engineering,National Yunlin University of Science and Technology,

123,Section 3,University Road,Touliu,Yunlin 640,Taiwan

Received 2February 2004;returned to author for revision 26October 2004;accepted 3March 2005Abstract

This paper describes the design of a non-overshooting proportional–integral (PI)controller with pre-assigned initial integral state and perturbation compensation for variable-speed motor drives.According to the requirement of non-overshooting output response and the speci?ed settling time in tracking a step reference signal,the PI gains and the initial integral state are determined systematically.The proposed PI controller design provides continuous control signals even when the nominal system is subject to sudden set-point changes,implying smooth system performance.To compensate for the system perturbation resulting from parameter variations and unknown disturbances,a sliding perturbation observer is proposed and integrated into the PI-controlled system.The perturbation–estimation process,consisting of an integral action and a low-pass ?ltering,does not require a switching gain with its mag-nitude larger than the absolute value of system perturbation.Moreover,since the sliding mode exists in the observer during an entire response,the estimation process is fast and active from the very beginning of the system operation while the chattering problem in control is allevi-ated.The usefulness of the proposed design is demonstrated through experimental studies.ó2005Elsevier Ltd.All rights reserved.

Keywords:PI control;Non-overshooting servo systems;Sliding mode;Perturbation observer 0957-4158/$-see front matter ó2005Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.mechatronics.2005.03.006

*Corresponding author.Tel.:+88655342601x4124;fax:+88655312062.

E-mail address:luys@https://www.doczj.com/doc/5118963195.html,.tw (Y.-S.

Lu).

Mechatronics 15(2005)

1143–1158

1144Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–1158

1.Introduction

In practical variable-speed motor drives,an inner feedback loop of current control is employed with fast dynamics and the ease of current limitation,while an outer feedback loop of speed control generates current commands to the inner-loop current controller.The proportional–integral(PI)control scheme has widely been used in the speed control of such variable-speed motor drives.Many methods for determining the PI gains have been proposed and surveyed in[1–3]. Apart from the simple structure and the straightforward microprocessor implemen-tation of the PI controller,it provides the ability of maintaining zero steady-state error to a step reference change by using integral action.In general,in addition to yielding zero steady-state error,high-performance variable-speed motor drives should track set-point changes rapidly without overshoot and be robust to param-eter variations and load disturbances.However,with a?xed-gain PI controller pos-sessing the commonly used one-degree-of-freedom(1DOF)structure,the maximum overshoot and the speed of response con?ict with each other.In other words,both small maximum overshoot and fast response speed cannot be achieved simulta-neously.By properly tuning the1DOF PI controller,it is possible to achieve rela-tively smaller or no overshoot in the transient response to a step reference input. The speed of response,however,then becomes much slower[4],which in general corresponds to small bandwidth and poor load disturbance attenuation.On the other hand,the Ziegler–Nichols method of parameter tuning,the mostly employed tuning method in industry settings,is known to provide good load disturbance attenuation but yield large overshoot.

To reduce the excessive overshoot caused by the Ziegler–Nichols method,the set-point weighting technique[5,6]is introduced.This method e?ectively gives a two-degrees-of-freedom(2DOF)system,where the set-point value for the propor-tional action is multiplied by a set-point weighting factor.In[7],the set-point value for each control action is weighted by a corresponding set-point weighting factor. The drawback of using set-point weighting is an increase in the rise-time compared with the PI control without the set-point weighting but with the same PI gains.An-other2DOF design[8,9]utilized the structure of model-following control,where a reference model is introduced outside the feedback loop in the feedforward path. The feedback characteristics and the characteristics between the reference input and system output can be adjusted independently.The introduction of the refer-ence model,however,increases the complexity in realizing this control scheme. Moreover,the design in[8]invariably results in an over-damped system in the nominal case,leading to sluggish output response.Other approaches are the fuzzy gain adaptation schemes compared in[10],where the controller parameters are adjusted on-line for good set-point tracking and load disturbance attenuation.A fuzzy-logic-based tuning of set-point weighting is also presented in[11].However, these approaches do not clearly show how to set the parameters of fuzzy inference systems in a systematic manner,and the complexity of the resulting control systems may increase in such a way that they are not worth implementing in practical situations.

Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–11581145 Disturbance observers are useful tools to compensate for unknown load distur-bances and are widely adopted in motor control systems.Distinct from the high-gain feedback control,the compensator based on a disturbance observer estimates the unknown load disturbance,and generates just minimal control to govern system dynamics to a nominal one.The advantage of sliding-mode disturbance observers [12–18]over other kinds of disturbance observers is the robustness to modeling errors.The estimate of disturbance by the observer proposed in[12]contains switch-ing components which,when introduced to disturbance compensation,may excite unmodeled dynamics and lead to oscillations in the state vector at?nite frequency. These oscillations,usually referred to as chatter,are known to result in low-control accuracy,high heat loss in electric power circuit,and high wear of moving mechan-ical parts[16].A smooth saturation-type function is adopted in[13,14]for the approximation of the discontinuous function to alleviate control chatter at the sac-ri?ce of estimation preciseness.Moreover,the analysis in[14]assumed that the time variation of disturbance has negligible e?ect.In[15–18],the disturbance is shown to be equal to the equivalent value of some switching signal,and its estimate is obtained by feeding the switching signal through a low-pass?lter.However,switching gains in these designs must be greater than the bounds on system https://www.doczj.com/doc/5118963195.html,rge switch-ing gains imply signi?cant chatter in the estimated perturbation signal.

For variable-speed motor drives,this paper proposed a simple PI control scheme with the initial value of the integral state variable as a design parameter.Thus there are three parameters to be determined in the proposed PI controller:the pro-portional gain,the integral gain and the integrator?s initial state.According to the desired rise time and the requirement of zero overshoot in the step tracking response, these controller parameters are determined systematically.To enhance the perfor-mance robustness of a PI-controlled system,a perturbation observer is proposed and introduced into the control loop with the external disturbance and the e?ect of parameter variations lumped together as a perturbation term.Categorized as a sliding perturbation observer,the proposed one is an improved design for more pre-cise estimation and less chatter.

2.Non-overshooting PI control

2.1.Nominal system model and performance speci?cations

Provided that the current control loop has much faster dynamics than the speed control loop,the dynamics of the current loop can be neglected in designing a speed controller and the variable-speed motor drive can be modeled as a?rst-order system given by

_xtax?beutdTe1Tin which x is the motor speed,the coe?cients a and b are nominal system para-meters,d is the nominal input disturbance,and u is the plant input,namely,the tor-que-producing current command.

For a step command r,the proposed PI speed control is described by u?u pi?K P etK I ze2Tin which K P and K I denote the proportional and integral gains,respectively, e=ràx,and z denotes an integral state variable given as

z?

Z t

e seTd stz0e3T

where z0denotes the initial value of the integral state variable.Note that there are three design parameters:K P,K I and z0.According to the general requirements of var-iable-speed motor drives,the following performance speci?cations are established: (1)the steady-state error of step tracking response is zero,(2)the overshoot of step transient response is zero,and(3)the settling time is set as t s,which is de?ned as the time required for the step response to reach,and stay within2%of its?nal value.

2.2.Determination of PI gains

To satisfy the performance speci?cations and avoid sluggish response,the desired transfer function of the output response X(s)to the reference input R(s)is prescribed as a critically-damped system described by

XesTResT?

x2

n

s2t2x n stx2

n

e4T

in which the undamped natural frequency x n can be determined according to the de-sired settling time.For a step reference input r,R(s)=r/s and X(s)can be written as XesT?x2

n

r=estx nT2se5TThe inverse Laplace transform of(5)may be represented by

x teT?1àe1tx n tTexpeàx n tT

? r for t P0e6TThe constraint on the settling time t s requires that

xet sT?0.98r??1àe1tx n t sTexpeàx n t sT re7Tfrom which the undamped natural frequency is determined as

x n?5.83392=t se8TSubstituting control law(2)into system model(1)and noting that€zetT?_eetT?à_xetTand_zetT?eetT?ràxetT,we have after rearrangement

€zteatbK PT_ztbK I z?aràbde9Tsubject to z(0)=z0and_ze0T?e0,where e0denotes e(0)and is equal to ràx(0).The characteristic equation for the closed-loop system is thus described by s2teatbK PTstbK I?0e10T1146Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–1158

Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–11581147 This when compared with the characteristic equation of the desired system dynamics ?0,yields

(4),s2t2x n stx2

n

=be11TK P?e2x nàaT=b;K I?x2

n

For a speci?ed settling time t s,the PI gains are determined by(11),in which the un-damped natural frequency is obtained from(8).

2.3.Setting of the initial integral state

The previous pole-placement method yields two critically-damped poles at the de-sired location in the left-half plane.This,however,does not imply that the integral state variable or the output response would exhibit zero overshoot since the solution of(9)describing the closed-loop response depends also on the initial conditions. With the PI gains speci?ed by(11),let us rewrite(9)as

€zt2x n_ztx2

z?aràbde12T

n

subject to z(0)=z0and_ze0T?e0.Let the initial integral state be of the following form:

e13Tz0?K0e0tearàbdT=x2

n

in which K0is a constant to be determined.The solution of the initial-value problem (12)and(13)can be found as

e14Tz?e0K0te1tK0x nTt

? expeàx n tTtearàbdT=x2

n

Since_zetT?ràxetT,we have from(14)the speed response

? expeàx n tTe15Tx?rte0à1te1tK0x nTx n t

To compare with the desired output response(6),consider the case when x(0)=0. Since e0=r for zero initial motor speed,(15)gives

x?1à1àe1tK0x nTx n t

? expeàx n tT

f g re16TEquating(6)and(16)yields

1tK0x n?à1e17Tfrom which we have

K0?à2=x ne18TSubsequently,according to(13),the integral state variable is initially assigned as

e19Tz0?à2e0=x ntearàbdT=x2

n

On the contrary,in the conventional PI controller,the integral state variable is al-ways initially set to zero.As the integral state accumulates the speed error during the transient response,the closed-loop system tends to exhibit an overshooting re-sponse even when the system poles are critically-or over-damped.Introducing the ?exibility of assigning the initial integral state as given by(19)to the PI controller

avoids this overshoot under the requirement for the settling time in specifying the transient-response characteristics.

Remark 1(Continuity of the control effort ).In the conventional PI-controlled system,changes in the set point would cause sudden changes in the actuating signal,that is normally undesirable.Suppose that the closed-loop system is in its steady state with r =r 0and subject to a step change in the reference signal,i.e.r =r 1at t =t 1.The control input at t ?t à1can be found as

u et à1T?ear 0àbd T=b

e20TThe control input at t ?t t1with the proposed PI control is u et t1T?K P er 1àr 0TtK I à2er 1àr 0T=x n tear 1àbd T=x 2n ??e21TWith the PI gains determined by (11),it gives u et t1T?e2x n àa T=b ? er 1àr 0Ttex 2n =b Tà2er 1àr 0T=x n tear 1àbd T=x 2n

???ear 0àbd T=b e22T

Combining (20)with (22)yields u et à1T?u et t1T,which means that,when there are

abrupt changes in the set-point command,the proposed PI control scheme gives a continuous actuating signal.This also implies a smooth response at the start-up of the system operation.

Remark 2(Comparison with the PI control with set-point weighting ).The structure of the proposed PI control can be described by u ?K P r tK I z 0àK P x tK I Z t

e s eTd s e23T

The PI control with set-point weighting mentioned in [5,6]is given as u ?K P b r àK P x tK I

Z t

0e s eTd s e24T

where b denotes the parameter of set-point weighting.According to (19),we have z 0?à2er àx e0TT=x n tear àbd T=x 2n and thus K P r tK I z 0?K P à2K I =x n tK I a =x 2n ??r te2K I =x n Tx e0TàeK I b =x 2n Td

e25TSubstituting (11)into (25)yields

K P r tK I z 0?e2K I =x n Tx e0TàeK I b =x n Td ?K P b r e26Twhich implies that the proposed PI control is not equivalent to the PI control with set-point weighting devised in [5,6].

Remark 3(Summary of designing the proposed PI controller ).Given the perfor-mance speci?cations,the proposed PI control (2)can be designed orderly.According to the desired settling time,the PI gains are obtained by solving (8)and (11).To avoid an overshooting response,the initial integral state is determined by (19).

1148Y.-S.Lu et al./Mechatronics 15(2005)1143–1158

Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–11581149 The design procedure is more systematic than that of the set-point weighting method [5,6]for variable-speed motor drives,and introducing the?exibility of assigning the initial integral state does not increase the expected rise time.Moreover,the proposed scheme does not require the implementation of a reference model as necessary in [8,9],thus yielding a simpler controller structure.

https://www.doczj.com/doc/5118963195.html,pensation by a sliding-mode perturbation observer

Instead of attenuating the disturbance e?ect through high feedback gains,an addi-tional component is incorporated in the control to rectify the perturbation in the PI-controlled system.Consider the following proposed control law in an additive form: u?u pitu pce27T

in which u pc is the perturbation compensation component de?ned later.

3.1.Actual model and system perturbation

In the nominal system model(1),the nominal parameters a and b and disturbance d are regarded as the estimates of actual parameters~aetTand~betTand disturbance ~detT,respectively.The actual system model including modeling uncertainties is de-

scribed by

_xt~a teTx?~b teTeut~d teTTe28TSubstituting(27)into(28)and rewriting the resulting equation in the integral state variable gives

€zte~at~bK PT_zt~bK I z?~a rà~b~dà~bu pce29TAfter rearrangement and noting that_zetT?eetT,we have

_e?à2x n eàx2

ztaràbdtbewàu pcTe30T

n

where

w?bà1?eeaà~aTtebà~bTK PTetebà~bTK I zte~aàaTrtebdà~b~dTàebà~bTu pc and is referred to as system perturbation,a lumped term consisting of parameter variations and unknown external disturbance.Ideally,the component u pc should be set to w so that the system perturbation is canceled out from(30)and the resulting system exhibits the desired speed response(6).As the perturbation cannot be mea-sured directly,its estimate generated by the proposed observer is applied to building up this perturbation–compensation component.

3.2.An auxiliary process

De?ne u pc in the following additive form:

u pc?u pc1tu pc2e31T

where u pc1and u pc2are de?ned later.For the estimation of system perturbation,a sliding mode,which exists during an entire response,is arti?cially introduced into the following auxiliary process:

_q?à2x n eàx2

n

ztaràbdàbu pc2tb W sgnerTe32Tin which q is the state variable of the auxiliary process,the switching function r is de?ned as

r?eàqe33Tand the switching gain W is assigned so that j wàu pc1j

bà1_r?wàu pctu pc2àW sgnerT?wàu pc1àW sgnerTe34TMultiplying both sides of(34)by r and noting that j wàu pc1j

3.3.Perturbation compensation

Let u pc1and u pc2in(31)be de?ned as

_u pc1?K c1W sgnerTe36T_u pc2?àK c2u pc2tK c2W sgnerTe37Twhere K c1and K c2are constants to be determined.Since r=0is ensured for all time, we have from(34)

bà1_r?wàu pc1àW sgnerT?0e38Twhich leads to

W sgnerT?wàu pc1e39Tin the sense of their equivalent values.Substituting(39)into(36)and taking the Laplace transform of the resulting equation yields

u pc1esTwesT?

K c1

stK c1

e40T

Similarly,substituting(39)into(37)and taking the Laplace transform of the result-ing equation gives

1150Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–1158

u pc2?

K c2

stK c2

ewesTàu pc1esTTe41T

Substituting(40)into(41),we have after rearrangement

u pc2esTwesT?

K c2s

estK c2TestK c1T

e42T

Combining(31),(40)and(42)gives

u pcesTwesT?

eK c2tK c1TstK c2K c1

estK c2TestK c1T

e43T

This relationship is invariant to variations of system parameters,and the compensa-tion u pc is intrinsically a low-pass-?ltered version of disturbance w with the?lter?s bandwidth determined by the constants K c1and K c2.Ideally,u pc should be set equal to w.Increasing the value of K c1and K c2approaches this ideal case,improves the e?ectiveness of disturbance compensation,but may increase the chatter level in the control input.As a rule of thumb,the?lter?s bandwidth is usually chosen to be at least two times that of the closed-loop system,that is,K c1=K c2P2x n.While the PI-controlled dynamics is tailored to achieve certain performance requirements, the dynamics of perturbation compensation can be tuned fast independently of the tuning of the PI controller.

In the proposed compensation scheme,there are two mechanisms for alleviating the chattering phenomenon in the control.One is the low-pass?ltering characteris-tics of the integral action in(36)and(37)for determining the perturbation compen-sation component.The other is that the magnitude of the switching gain W can be smaller than that of system perturbation w.In the previous analysis,the constraint W>j wàu pc1j is required to maintain a sliding motion,meaning that the switching gain W needs only to be large enough to cover the range of the integral estimation error(wàu pc1).From(40),it is found that

wesTàu pc1esT?

s

stK c1

wesTe44T

in which the system perturbation w is e?ectively attenuated in the low-frequency range,and the magnitude of the estimation error(wàu pc1)is smaller than that of w itself within the frequency range of interest.The switching gain can thus be set smaller than the bounds on system perturbation,alleviating the chattering problem in the actuating signal further.Therefore,the proposed scheme can not only pre-cisely compensate for the system perturbation within the frequency range of interest, but also reduce the adverse e?ect of chattering in the control.

4.Experimental study of a permanent-magnet ac drive with uncertain loads

4.1.System speci?cation and controller design

Consider the speed control of a permanent-magnet ac servomotor,in which the load consists of an inertia load and another permanent-magnet ac machine,model

Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–11581151

HA-FE33manufactured from Mitsubishi Electric,with its three phases connected through40-X resistors in the wye con?guration.The ac servomotor driven by a reg-ulated current converter is of model HC-KFS73also from Mitsubishi Electric with a rated torque of2.4N m and rated output power of750W.The controller core is a ?oating-point TMS320C6711digital signal processor(DSP)which obtains the veloc-ity information from the digital tachometer implemented in an FPGA(Field Pro-grammable Gate Array),calculates the control algorithms,and sends the control e?orts to the regulated current converter through a12-bit digital-to-analog converter and some analog signal processing circuits.A sampling period of101.6l s was chosen.

Consider(28)as the mathematical model of our motor drive with

a min?1.06136~a610.0700?a maxe45T

b min?2.6484?1036~b62.5128?104?b maxe46TThe nominal plant parameters in(1)are then chosen to be

a?2=eaà1

min taà1

max

T?1.9206;b?2=ebà1

min

tbà1

max

T?4.7918?103;d?0

e47T

Being subject to a set-point change,the motor drive is desired to exhibit a non-over-shooting output response with a settling time of0.15s.According to the proposed design procedure,we have x n=5.83392/0.15=38.8928,K P=0.0151,K I=0.3156, and K0=à0.0514.As for the proposed perturbation observer,the parameters are chosen as K c1=K c2=2x n=77.7856and W=1.5.In this system,the load is directly coupled to the shaft of the servomotor without any mechanical transmission.Hence, the main characteristic of the system is the uncertainties associated with load variations.

4.2.Dynamic responses

Consider the following three cases of system inertia

Case0:J?1.20·10à3;Case1:J?3.15·10à3;Case2:J?8.79·10à4(kg m2) with an arti?cially introduced input disturbance~d?à1.0Hetà1.1T,where H(?)de-notes the unit step function.Fig.1shows the rotor speed responses in Case0with the conventional and the proposed PI controllers,where the PI gains in the conventional PI controller,obtained by the pole-placement method,are of the same values as those in the proposed one.It is clear that the proposed PI controller ful?lls the per-formance speci?cations and is superior to the conventional one in the sense that the proposed one suppresses overshoot of speed responses,requires smaller starting tor-que and yields continuous control e?ort when the set-point changes.

The performance of the proposed PI controller without perturbation compensa-tion is shown in Fig.2with a consecutively changed step command.It is seen that the output responses of the system are in?uenced to a certain extent by the change of load inertia.Fig.3shows the dynamic responses of the proposed design with 1152Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–1158

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1154Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–1158

perturbation compensation,in which the output responses remain almost the same irrespective of the variation of load inertia.Moreover,the maximum velocity dip caused by the input disturbance~d is reduced signi?cantly by the perturbation compensation.

5.Experimental study of a disk-motor servo-system in an optical disk drive

5.1.System description and controller design

Consider the speed control of a brushless dc motor in a DVD-ROM drive.This 3-phase motor is used to rotate an optical disk and is driven by a motor-driver IC,BD6663FM from ROHM.This IC performs the torque control and is with an FG-output that can be utilized to estimate the angular velocity of the motor?s rotor. Resembling the former experimental system,the controller core is a TMS320C6713 DSP which obtains the velocity information from an FPGA,calculates the control algorithms,and sends the control e?orts to the driver IC every102.4l s.

The nominal plant parameters are identi?ed to be a=0.4988,b=5.9042·102, and d=0.Non-overshooting output responses are required with a settling time of 1.5s.Following the design procedure,we have x n=5.83392/1.5=3.8893,K P= 0.0123,K I=0.0256,and K0=à0.5142.Moreover,the parameters are chosen as K c1=K c2=3x n=11.6679and W=0.3for the proposed observer.

Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–11581155 5.2.Experimental results

Let the disk motor be regulated steadily at the speed of140rad/s during an initial period.A set-point change to280rad/s is presented at0.45s,and an input distur-bance~d?à0.5Hetà5.53T(volt)is arti?cially introduced.An optical disk drive has many correlated subsystems.For example,the regular data access depends indispensably on disk motor servo,focus servo,tracking-following servo,and a chain-linked decoder.The rotation of an optical disk,however,induces output dis-turbances of wobble and runout to the focus servo and the tracking-following servo, respectively.Excessive speed overshoot of the disk motor thus introduces high-frequency output disturbances to the focus servo and the tracking-following servo as well,and deteriorates the performance of those servo systems.Fig.4shows the

1156Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–1158

dynamic responses by the conventional PI control and the proposed control without perturbation compensation.The Pull-In signal,shown in Fig.4,represents the amount of a laser beam re?ected from the optical disk.If the focus servo functions well,the Pull-In signal should be at high voltages.On the contrary,a Pull-In signal at low voltages indicates the failure of the focus servo.From Fig.4,it is seen that the conventional PI controller causes a signi?cantly overshooting speed response,and that the focus servo fails during the occurrence of the speed overshoot.Fig.5shows the dynamic responses by the proposed PI control with/without perturbation com-pensation.It demonstrates that the system perturbation can be well compensated for by the proposed perturbation observer,and that the performance robustness of the PI-controlled system is much enhanced through perturbation compensation.

6.Conclusions

For variable-speed motor drives,this paper has presented a non-overshooting PI controller with pre-assigned initial integral state and a perturbation compensation strategy.In the proposed PI control scheme,the PI gains are determined by the pole-placement method according to the desired settling time,and the initial integral state is so assigned that the nominal system exhibits non-overshooting speed re-sponses when the step reference command changes.The proposed PI controller

Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–11581157 can be designed by following a systematic design procedure and does not require the implementation of a reference model.Moreover,it yields continuous control e?ort and thus smooth system operations when the nominal system is subject to a step change in the reference signal.

To compensate for the system perturbation including the e?ects of parameter variations and unknown disturbances,the nominal design is augmented with a perturbation compensation scheme that requires neither the accurate knowledge of system parameters nor the access to the time derivative of the state vector.The pro-posed sliding perturbation observer is an improved design in the sense of reducing the magnitude of the switching gain required for ensuring the existence of a sliding mode.Thus,it can provide precise estimation while alleviating the chatter problem, and the combination of controller/observer yields a robust control structure for variable-speed motor drives.The experimental results suggest that zero-overshoot responses can be achieved for step reference signals by the proposed scheme in spite of the presence of system perturbation.

Acknowledgment

This work was supported by the National Science Council of ROC under grant number NSC91-2622-E-224-016-CC3.

References

[1]Astrom KJ,Hagglund T.Automatic tuning of PID controllers.New York:ISA;1988.

[2]Tan KK,Wang QG,Hang CC,Hagglund TJ.Advances in PID control.London:Springer;1999.

[3]Cominos P,Munro N.PID controller:recent tuning methods and design to speci?cation.IEE Proc Pt

D2002;149(1):46–53.

[4]Ogata K.Modern control engineering.Englewood Cli?s,NJ:Prentice-Hall;1997.

[5]Hang CC,Astrom KJ,Ho WK.Re?nement of the Ziegler–Nichols tuning formula.IEE Proc Pt D

1991;138(2):111–8.

[6]Astrom KJ,Hang CC,Persson P,Ho WK.Towards intelligent PID control.Automatica1992;28:1–9.

[7]Eitelberg E.A regulating and tracking PI(D)controller.Int J Contr1987;45:91–5.

[8]Lin FJ,Liaw CM.Reference model selection and adaptive control for induction motor drives.IEEE

Trans Automat Contr1993;38(10):1594–600.

[9]El-Sousy FFM.Design and implementation of2DOF I-PD controller for indirect?eld orientation

control induction machine drive system.In:Proceedings of the2001IEEE International Symposium on Industrial Electronics(ISIE).Pusan,Korea,2001.p.1112–8.

[10]Visioli A.Tuning of PID controllers with fuzzy logic.IEE Proc Pt D2001;148(1):1–8.

[11]Visioli A.Fuzzy logic based set-point weighting tuning of PID controllers.IEEE Trans Syst Man

Cybern1999;29(6):587–92.

[12]Lin HN,Kuroe Y.Decoupling control of robot manipulators by using variable-structure disturbance

observer.In:Proceedings of the21st International Conference on Industrial Electronics,Control,and Instrumentation,1995.p.1266–71.

[13]Chen X,Komada S,Fukuda T.Design of a nonlinear disturbance observer.IEEE Trans Ind Electron

2000;47(2):429–37.

[14]Moura JT,Elmali H,Olgac N.Sliding mode control with sliding perturbation observer.ASME J

Dynamic Syst Meas Contr1997;119:657–65.

1158Y.-S.Lu et al./Mechatronics15(2005)1143–1158

[15]Lu YS,Chen JS.Design of a perturbation estimator using the theory of variable-structure systems

and its application to magnetic levitation systems.IEEE Trans Ind Electron1995;42(3):281–9. [16]Utkin VI,Guldner J,Shi J.Sliding mode control in electromechanical systems.Taylor&Francis;

1999.

[17]Korondi P,Young KD,Hashimoto H.Sliding mode based disturbance compensation for motion

control.In:Proceedings of the23rd International Conference on Industrial Electronics,Control,and Instrumentation,1997.p.73–8.

[18]Young KD,Utkin VI,Ozguner U.A control engineer?s guide to sliding mode control.IEEE Trans

Contr Syst Technol1999;7(3):328–42.

真空辅助RTM成型技术的研究[1]

真空辅助RTM成型技术的研究Ξ 李柏松　王继辉　邓京兰 (武汉工业大学材料复合新技术国家实验室,武汉430070) 摘要:　本文详细介绍了目前RT M工艺中最先进的两种真空辅助成型技术高渗透介质辅助成型及引流槽辅助成型。采用这两种技术的RT M工艺能够制造超厚超大的产品,适应更加广阔市场需求。同时,真空辅助RT M成型技术也将RT M工艺的应用领域进一步扩大。 关键词:　RT M　真空辅助成型　高渗透性介质　引流槽 1　前　言 树脂传递模塑成型(RT M)工艺自90年代以来, 得到越来越广泛的应用。传统的RT M工艺是将纤维 增强材料铺放到闭合的模腔中,用压力将树脂注入模 腔,树脂浸透纤维增强材料,然后固化,脱模成型制 品。这一方法受到材料品种及其性能的限制,很难适 应大尺寸及厚壁制品的生产要求。由于闭模操作,虽 然人们采用各种各样的方法,也很难将制品的缺陷降 到一个可以普遍接受的水平。随着复合材料工业对 成型工艺的要求越来越高,特别是对成型工艺的环保 及成本方面的要求越来越高。近年来,国外研制开发 了真空辅助RT M成型技术(Vacuum-Assisted Resin Trans fer M olding)简称VART M。与传统的RT M工艺相比,其模具成本可以降低50-70%,使用这一工艺在成型过程中有机挥发物(VOC)非常少,充分满足了人们对环保的要求,并且成型适应性好,因为真空辅助,可以充分消除气泡。这一工艺制造的单件制品的最大表面积可以达到186m2,厚度150mm〔1〕,纤维重量含量最大可达75～80%〔2〕。正因为这些优点,这一技术正迅速地得到推广。 2　VART M工艺 VART M工艺是最近几年发展起来的一种改进的RT M工艺。其基本方法是使用敞开模具成型制品。这里所说的敞开模具是相对传统的RT M的双层硬质闭合模具而言的,VART M模具只有一层硬质模板,纤维增强材料按规定的尺寸及厚度铺放在模板上,用真空袋包覆,并密封四周,真空袋采用尼龙或硅树脂制成。注射口设在模具的一端,而出口则设在另一端,注射口与RT M喷枪相连,出口与真空泵相连。当模具密封完好,确认无空气泄漏后,开动真空泵抽真空。达到一定真空度后,开始注入树脂,固化成型。 2. 1　高渗透介质辅助VARTM工艺 形状复杂的大型厚壁制品,在充模过程中,对于树脂胶液在模腔内的流动时间及流动模式的预测至关重要,准确的流动时间及流动模式对于调整树脂的凝胶时间,保证树脂对纤维增强材料的浸透起着关键作用。对此美国俄亥俄大学的L.James Lee〔1〕等人采用高渗透介质辅助的VART M工艺,借助高渗透介质对流动的帮助可以预测树脂在模腔内的流动情况。高渗透介质辅助VART M工艺中,纤维增强材料直接铺放在硬质模板上,在纤维增强材料顶上铺设一层剥离层,剥离层通常是一层很薄的低孔隙率、低渗透率的纤维织物,剥离层上铺放高渗透介质,然后用其真空袋包覆、密封、结构形式如图1所示。 图1　高渗透介质辅助VART M结构 对于单纯的平面流动,高渗透介质的渗透率可以用下面的方程来描述: t= μ< 2kP0 s2(1)这里,s是从注射口到流动前缘的距离,t是相应的时间,μ是树脂胶液的粘度,P o是注射口处的压力,<是高渗透介质的孔隙率,采用的高渗透介质孔隙率一般为0.85-0.88。树脂胶液在高渗透介质中的流动时间可以决定纤维织物在充模过程中的渗透率。这是因为真空辅助RT M工艺过程中树脂胶液是在两种截然不同的多孔介质内造成的。模腔内树脂胶液的流动行为可以用如下达西定理和连续方程进行控制: ? V=0(2) 71 　2001年1月 Ξ国家自然科学基金资助项目(19872051)和高等学校骨干教师资助计划资助项目 玻璃钢/复合材料 FRP/C M　20011No.1

VARI成型实验讨论

VARI成型实验及讨论 一.实验目的和要求 本次实验通过实际操作，加深对真空辅助成型技术（此后简称VARI成型）的了解，熟悉其工艺原理、操作要求以及技术要求等。同时通过课后自主学习，了解VARI成型工艺发展现状，分析其存在的问题和不足。 VARI成型是借助成型袋与模具之间抽真空形成的负压对复合材料坯料进行加压，利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其职务浸渍，并在真空压力下固化成型的方法。 该成型工艺有如下技术要求： （1）采用粘度低、力学性能好的树脂; （2）树脂粘度应在0. 1~0. 3Pa·s 范围内，便于流动和渗透; （3）足够长时间内树脂粘度不超出0. 3Pa·s; （4）树脂对纤维浸润角小于8° ; （5）足够的真空度，真空度不低于-97KPa; （6）选择合适的导流介质，利于树脂流动和渗透; （7）保证良好的密封，防止空气进入体系而产生气泡; （8）合理的流道设计，避免缺陷的产生。 二.实验设备及要求 下图为VARI成型工艺图： 下图为VARI成型封装示意图：

由于工艺特殊，VARI成型工艺对树脂体系、封装系统、控制有特定的要求：（1）黏度低，粘度范围：0.1-0.3Pa.s; （2）足够长时间内黏度不变，有利于浸透、排气; （3）可在较低温度下完全固化; （4）固化时无需额外压力，只需真空压力; （5）具有良好的力学性能，满足结构使用要求; （6）具有较高的玻璃化转变温度，满足耐热要求； （7）树脂凝胶前的低粘度时间平台要足够长，保证充分的操作时间； （8）对于高温环境下使用的树脂，应具有较高的玻璃化转变温度（Tg）； （9）树脂应具有良好的力学性能和阻燃性能； （10）真空负压最佳值为≥0.095MPa，保证纤维铺层压实致密； （11）良好的密封有利于提高真空度和排除气泡，减少产品气孔率； （12）恰当的选择制品成型厚度； （13）合理的树脂流道和真空通道设计，保证能排出气体和树脂能均匀浸渍增强材料，避免产生缺陷。 三.实验步骤 1.准备模具 2.使用磨砂纸清洁模具，使成型表面清洁，同时注意不能破坏成型体表面 3.使用丙酮清洗模具，晾10-15分钟，再清洗一次。待干后，再模具上涂一层脱模剂 4.晾10--15分钟后，在模具的外侧贴胶衣，平行贴两层 5.量取模具的尺寸，裁剪大小适合的碳纤维编织布。将碳纤维布铺在模具内部，调整大小，使其始终比内层胶衣所围成的尺寸小 6.铺好4层碳纤维布后，在其上方铺一层大小相等的脱模布，并固定好，之后再在脱模布上方再铺一层导流网并固定好 7.剪取两段长度适中的导流管，固定在内侧胶衣以内，将两段导流管分别固定于两侧。将真空管插入导流管中部的三口管，并固定在胶衣上 8.剪取比模具尺寸大的真空袋，用密封胶带密实的模具包裹起来。注意伸出的导流

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智能家居系统设计方案 2014 年 12 月

目录 一、智能家居系统的概述 ...................................... 错误 !未定义书签。 二、智能化家居代表未来趋势 ................................... 错误 !未定义书签。 三、设计原则依据 ............................................ 错误 !未定义书签。 四、建设目标 ................................................ 错误 !未定义书签。 五、系统介绍 ................................................ 错误 !未定义书签。 1 、智能灯光系统 . ............................................... 错误 !未定义书签。 2 、空调系统 . ................................................... 错误 !未定义书签。 3 、安防及对讲系统 .............................................. 错误 !未定义书签。 4 、家庭影音系统 . ............................................... 错误 !未定义书签。 5 、电动窗帘、电动遮阳蓬系统.................................... 错误 !未定义书签。 6 、远程网络遥控系统 ............................................ 错误 !未定义书签。 六、灯光控制示例 ............................................ 错误 !未定义书签。 七、结论、案例分享 .......................................... 错误 !未定义书签。

智能家居控制系统技术方案设计

智能家居控制系统技术方案 一、功能需求分析 如果说建筑是凝固的音乐，那么完美的智能家居控制系统则是这首乐曲上绝 妙的音符。在科技发达、物质富庶的今天，自控系统已不单纯是实现室内基本安 防、照明、采暖的工具，而且是建筑装饰的一种实用艺术品，是自动化技术与建 筑艺术的统一体。完善的控制系统集装饰、照明、安防及节能于一身，尽力达到 完美与和谐的统一，充分利用科学与艺术的搭配，光与影的组合以及安防与空调 的自动控制来创造各种舒适、优雅的环境，以加强室内空间效果的气氛。我们在选择一个系统的同时，要切实考虑的主要是：系统的稳定性、系统的安全性、 功能的实用性、后期的维护和扩展、外观的高度艺术和操作的人性化。 1．1智能系统设计范围 设计应包含的系统：智能门锁、安防报警、可视对讲、灯光、空调、电视、电动窗帘、背景音乐、家庭影院、视频监视、集中控制等。并且，以上所有系统 都不是独立的，而是和其他系统相互联系，融合为一个统一的整体，并相互响应，做到真正意义上的智能。 应选用优秀成熟且性能稳定的智能家居控制系统，打造智能豪宅，技术上 将应用先进的全分布控制和集中式控制相结合，利用其强大的功能，保证和满足各个子系统的功能要求的基础上，突出整体、系统的功能，使智能化的各个系统互联为一个有机体，为顶级豪宅创造一个安全、舒适、便捷、高雅、轻松、写意的家居生活空间，具有无比的稳定性和卓越的开放性。 1．2智能系统设计的原则 需考虑用户操作方便，功能实用，外观美观大方的智能家居系统。系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品位。同时要化繁为简、高 度人性、注重健康、娱乐生活、保护私密。

智能家居系统设计方案

智能家居系统设计方案 2014年12月

目录 一、智能家居系统的概述 ...................................... 错误!未定义书签。 二、智能化家居代表未来趋势................................... 错误!未定义书签。 三、设计原则依据 ............................................ 错误!未定义书签。 四、建设目标 ................................................ 错误!未定义书签。 五、系统介绍 ................................................ 错误!未定义书签。 1、智能灯光系统................................................ 错误!未定义书签。 2、空调系统.................................................... 错误!未定义书签。 3、安防及对讲系统.............................................. 错误!未定义书签。 4、家庭影音系统................................................ 错误!未定义书签。 5、电动窗帘、电动遮阳蓬系统.................................... 错误!未定义书签。 6、远程网络遥控系统............................................ 错误!未定义书签。 六、灯光控制示例 ............................................ 错误!未定义书签。 七、结论、案例分享 .......................................... 错误!未定义书签。

智能家居系统解决方案模板

物联网智能家居应用方案 1、智能家居背景简介 智能家居概念的起源很早, 但一直未有具体的建筑案例出现, 直到1984年美国联合科技公司( United Techno1ogies Building System) 将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克 州( Conneticut)哈特佛市( Hartford) 的CityPlaceBuilding时, 才 从此也揭开了全世界争相建造智能出现了首栋的”智能型建筑”， 家居的序幕。 经过多年的需求累积, 当前一般把智能家居定义为利用计算机、网络和综合布线技术, 经过家庭信息管理平台将与家居生 活有关的各种子系统有机地组合成一个系统。具体来说, 就是首先在一个家居中建立一个通讯网络, 为家庭信息提供必要的 通路, 在家庭网络操作系统的控制下, 经过相应的硬件和执行 机构, 实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其 次, 它们都要经过一定的网络平台, 构成与外界的通讯通道, 以实现与家庭以外的世界沟通信息, 满足远程控制、监测和交换信息的需求。最终达到满足人们对安全、舒适、方便和绿色环保的需求。 随着社会经济结构、家庭人口结构以及信息技术的的发展变化以及人类对家居环境的安全性、舒适性、效率性要求的提高, 造成家居智能化的需求大大增加, 同时越来越多的家庭

要求智能家居产品不但要满足一些基本的需求, 更要求智能家居系统在功能扩展、外延甚至服务方面能够做到简单、方便、安全。 2、常见智能家居技术介绍及比较 虽然智能家居的概念很早就出现, 市场需求也一直存在, 但长期以来智能家居的发展由于受制于相关技术的突破, 一直没有得到大规模的应用普及。当前市场存在的智能家居技术介绍 如下: 1.有线方式 这种方式所有的控制信号必须经过有线方式连接, 控制器端的信号线更是多得吓人, 一但遇到问题排查也相当困难。有线 方式缺点非常突出, 布线繁杂、工作量大、成本高、维护困难、不易组网。这些缺点最终导致有线方式的智能家居只停 留在概念和试点阶段, 无法大规模推广。 2.无线方式 用于智能家居的无线系统需要满足几个特性: 低功耗、稳定、易于扩展并网; 至于传输速度显然不是此类应用的重点。 当前几种可用于智能家居的无线方式 蓝牙: 是一种支持设备短距离通信( 一般10m内) 的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。但这种技

智能家居设计方案

比较全的一套智能家居设计方案 智能系统设计范围： 本设计包含的系统为：智能门锁、安防、可视对讲、厨房室内可视分机、灯光、空调、电动窗帘（百叶窗、气窗）、背景音乐、环境监测（红外亮度、然气感应）、视频监视、集中控制和远程WEB控制等。并且，以上所有系统都不是独立的，而是和其他系统相互联系，融合为一个统一的整体，并相互响应，做到真正意义上的智能。 智能系统设计的原则： 用户需要操作方便，功能实用，外观美观大方的智能家居系统。系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品位。同时要化繁为简、高度人性、注重健康、娱乐生活、保护私密。 系统功能描述： 以下，我们跟据房型结构，设计的智能家居系统： 区域： 庭院 主楼负一层：影音娱乐室、储藏间、楼梯 主楼一层：大门、门厅、客厅、餐厅、厨房、客卧室、卫生间、楼梯 主楼二层: 二层休闲厅、主卧室及主卫、次卫、儿童房、书房及阳台. 负一层： 1、影视娱乐室 ①控制对象：灯光开关、灯光调光、电动窗帘、电视、AV播放设备、中央空调。 ②在入口安装1只“智能控制面板”，对以上设备进行智能化控制，设置6组常用场景模式：“准备”、“电影”、“中间休息”、“纯音乐”、“调光”、“离场”。 按下“准备”模式，灯光自动调亮，空调自动启动，人员入场，做准备工作。 按下“电影”模式，灯光逐渐暗下（过度时间2秒），只留有最后面的两个壁灯在5%的亮度，电动窗帘自动闭合，电视机自动打开。 按下“中间休息”模式，灯光渐亮，方便休息，喝点咖啡。 按下“纯音乐”模式，单独的音乐欣赏，灯光调节到一个温和的亮度。 按下“调光”模式，可对以上四个场景的灯光亮度做手动调节，以适合不同人的要求。

VARI真空辅助成型技术

V ARI真空辅助成型技术 VARI(VacuumAssistedResinlnfusion，简称真空辅助成型)技术是一种新型的复合材料低成本、高性能成型技术，近年来在航空领域受到广泛的重视。VARI技术是在真空下，利用树脂的流动、渗透实现对纤维及其织物浸渍，并在真空下固化的成型方法。美国已进行了VARI技术F-35、P-3、S-3、C-5、C-130等机型上试验及验证工作。VARI技术在其他国防领域(导弹仪器舱段、潜艇壁板等)也进行了大量的应性研究，因此具有巨大的应用前景。 一、引言 基体树脂是VARI技术的基础材料。目前国针对VARI工艺开发了一系列基体树脂，主要有酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。其中聚酯树脂、乙烯基树脂由于强度和耐热性差，成本低，主要用于船舶领域。航空航天领域主要采用低粘度环氧树脂、双来酰亚胺树脂。国内目前针对VARI工艺开发的树脂只有BA9911，属于乙烯基—双马来酰亚胺树脂改性体系，具有较好的耐热性和阻燃性。但不能满足航空航天构件的要求。适合VARI工艺的高性能基体树脂在国内还是空白。因此，开发高性能VARI 工艺基体树脂是开展该复合材料低成本技术在航空航天领域应用研究、缩短与国外差距的基本前提。 二、实验部分 1、BA9912树脂的配制 经过大量试验和分析比较，选用了低黏度高性能的TDE-85环氧树脂，研制了低黏度高活性的BA-1固化剂和高效的BA-2固化促进剂，实现了BA9912树脂的中温固化，满足了VARI低成本成型工艺的低黏度要求。按适当配比称取TDE-85环氧树脂、BA-1固化剂和BA-2促进剂，先将TDE-85环氧树脂与BA-2促进剂混合搅拌10min，再加入BA-1固化剂继续搅拌20min，抽真空除去搅拌过程中产生的气泡，即可制得棕黄色透明的BA9912中温固化环氧树脂体系。 2、BA9912树脂浇注科的制备 在浇注料模具上均匀涂上适量的硅脂脱模剂，在120℃烘箱中处理0.5h，将脱气后的BA9912棚旨浇注入模具之中。升温到120、保温固化4h，再在150t下后处理2h以消除内应力，停止加热，自然冷却至室温，取出BA9912浇注料制作相应试验件，测试其力学性能和耐热性能。

智能家居家电控制系统系统设计说明

xx家电控制系统设计说明 一、定义 智能家居又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（HomeAutomation）、电子家庭（ElecctronicHome、E-home）、数字家园（DigitalFamily）、家庭网络（Home Net/Networks for ome）、网络家居（Network Home）、智能家庭/建筑 （IntelligentHome/Building），在我国香港和台湾等地区，还有数码家庭、数码家居等称法。 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。 智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。 二、表述 智能家居其实有两种表述的语意，定义中描述的，以及我们通常所指的都是智能家居这一住宅环境，既包括单个住宅中的智能家居，也包括在房地产小

启冠智能家居解决方案

全方位智能家居系统解决方案 Smart Home 三木

目录第一章、引言 第二章、方案设计原则 第三章、设计依据 第四章、设计需求 第五章、产品功能概述 第六章、主要产品详述

引言 智能家居为的是什么?其实就是为人们提供一个安全、舒适、高效和方便的生活环境。对于智能家居的产品来说智能就是实用性…… 时下，在智能家居成为流行趋势进入普通家庭旺季，许多居民开始忙碌起来。如果家装修不安装智能家居，那就真的落伍了，弄不好会被亲朋好友戏称为“老土”。怎么样才能尽量花少许的预算，科学合理地安装颇具高新技术含量的智能家居，倒是让不少家庭破费一番脑筋。为此，启冠智能凭借多年智能制造和研发的优势，对原有智能家居系统进行全新升级，推出全方位智能家居系统解决方案 SG-home。 全方位智能家居系统解决方案是采 用具有自主知识产权的家庭控制总线技术 开发的。系统采用多种通信手段实现住宅 区域联网，采用模块化结构，根据用户的 不同需要进行组合，从而建立一个由家庭 智能控制系统、网络服务系统和家庭自动 化系统组成的家庭综合服务与管理集成系 统，从而实现全面的智能交互、便利的通 讯网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。 系统可以提供的主要功能包括：家居智能 控制(灯光照明控制、空调通风，电器控制)、信息服务、图像存储、系统状态监测。既是一种智能控制网络技术，又指一类采用该技术设计的、能够互相兼容和直接互连的智能化家居产品。这类产品在技术上保证了产品的模块化、系列化和可升级性。 全方位智能家居系统广泛用于家居电器的控制，其主要功能为灯光控制、场景设定、空调控制、电动窗帘、背景音乐、门禁系统、家电控制以及远程视频 监控。系统主要由智能面板 开关和执行模块两部分组 成，智能面板开关一般安装 在卧室、餐厅、客厅、书房、 视听室、厨房及卫生间中， 您可以使用智能面板控制灯 光开关、调光、电动窗帘、 空调等，执行模块则内置集 成在智能开关中，负责执行 面板开关发出的命令，对灯 光、窗帘等进行控制。 1、方案概述

智能家居系统设计方案

智能家居系统设计方案 一、智能家居概述 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等，将家居生活有关的家用电器设备和住宅设施监控集成，构建高效的家用电器日程事务管理系统，提升了家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并可实现节能环保的居住环境。通常我们把实施智能家居系统的过程称为智能家居集成。 二、智能家居系统范围 智能家居系统的主要子系统有：家居布线系统、家庭网络系统、智能家居集成控制管理系统、家居照明控制系统、住宅安防系统，这些是智能家居配置的必备系统，还有家庭影音系统、家庭环境控制系统，家庭门窗窗帘自动控制系统、家庭宠物喂养控制系统、家庭智能单品电器等是智能家居系统配置的可选系统。三、智能家居系统功能介绍 本方案针对别墅三层智能家居系统规划有可视对讲门禁系统、远程访问控制系统、定时控制系统、远程监控及安防报警系统、

灯光控制系统、家电控制系统等六大子系统。以下针对各系统作系统功能组成说明： 1.可视对讲门禁系统 访客来访，您在家时的情境 (1)访客可直接透过别墅门口机呼叫室内机做可视对讲，确认访客身份开门。 (2)当呼叫时，您不在室内主机旁，您不用再急急忙忙地跑到对讲管理主机接听，只要拿起家用的电信分机即可与来访客人对讲/开门。 (3)您也可以使用室内对讲分机，做访客呼叫对讲/开门。 (4)您也可以拿起专用的遥控器控制开门。 访客来访，您不在家时的情境 (1)当您外出时，可于智能控制管理主机设定外出转接，当客人来访时，系统会作呼叫转移，您可以用手机与来访客作对讲。 (2)若是您的家人忘了带锁匙时，可直接于手机上透过3G网络做远程控制开门。或者使用短消息发送关键词密码方式，经系统辨识确认后，也可以开门。 (3)当您外出时，可于智能控制管理主机设定外出转接，当客人来访时，系统会作呼叫转移，您可以直接用手机与门口访客做对讲。 主人回到家时的情境

智能家居酒店解决方案

智能家居酒店解决方案 篇一：至爱物联智能家居酒店解决方案 一、为酒店服务业创造巨大价值！ 1提高酒店用户满意度 订房、入住、续房、退房，全部通过手机完成；客户温度、湿度及空气质量自动智能调节，时刻保持清新客房。2降低运营成本 自助服务、预约服务，前台人员节约50%，客房服务人员节约25%，降低能耗，大幅降低酒店运营成本。 3创造新的利润增长点 个性化客房，提高客房单价；APP订房、入住、续房，提升时租房周转率；体验式购物，新的利润增长点。 4用户大数据 拥有用户的大数据信息，根据数据判断市场需求，促进酒店健康绿色升级。 5自媒体社交 在酒店平台内客户相互沟通，打发出差无聊的时光，同时可以提供咖啡、小吃、茶点增值服务。 二、为用户创造极致尊贵体验！ 1自助订房 从手机APP上直接下单预定房间号，入住不经过前台，直接进入房间

2个性化入住体验 客户订房可通过手机APP很直观的感受房间内空气质量指数， 可根据室内空气质量，提前预设房间的空调、热水器、窗户、窗帘、打开，在入住前达到自己想要的温度和环境舒适度。 3手机开锁 不经过前台办理登记，付款后即可获取开锁权限，保障客户的隐私安全。 4健康睡眠 睡眠监测系统，监测到客人入睡，自动关闭电视、窗户、窗帘，并将灯光、温度调整到睡眠模式。同时客户可以从自己一晚上心率、呼吸率、翻身、起夜得知自己的身体健康状况，提醒您保持健康。 5自然唤醒 客户如需叫醒服务，可自主设置定时自然唤醒，窗帘慢慢打开，清晨的光线照进来，背景音乐缓缓响起，空调将温度调节到舒适的状态，塑造一个舒适的起床环境。 中斗科技至爱物联引领智能酒店新风潮！ 篇二：酒店客房智能家居装修方案-单人间 云海物联智能家居酒店单人间产品装修方 案 云海物联智能家居解决方案

真空辅助树脂传递模塑工艺

真空辅助树脂传递模塑工艺 真空辅助树脂传递模塑工艺（VARTM/SCRIMP）适用于质量要求高、小批量和尺寸较大的制品。它和传统的热压罐成型工艺相比，具有模具低成本，树脂室温固化以及几乎不受限制的制品尺寸等突出的特点。在国外VARTM已成功地用于舰船、军事设施、国防工程、航空和民用工业等领域。目前，真空辅助树脂传递注塑中应用最广泛的工艺之一，SCRIMPTM成型工艺，是在19世纪80年代后期在RTM 工艺基础上发展起来的以低成本、适合制作大型复合材料制品的成型工艺。该加工工艺的成品有较好的品质，如：孔隙率低、纤维含量高，和良好的机械性能，并且可以将挥发性有毒气体的排放量控制在最小的程度。 SCRIMP真空辅助树脂传递注塑是利用薄膜将增强材料密封于单边模具上，完全借助于真空将低黏度树脂吸入，利用高渗透率介质沿增强材料的表面快速浸渍，并同时向增强材料厚度方向进行浸润的加工工艺。用这种方法加工的复合材料，纤维含量高，制品力学性能优良，而且产品尺寸不受限制，尤其适合制作大型制品。最近，由于树脂体系和纺织增强材料成型技术的不断发展，航空制造者们也对VARTM表现出了浓厚的兴趣，主要表现为采用碳纤维-环氧树脂、碳纤维-双马来酰亚胺树脂的复合材料。 几种常用的纺织复合材料增强体 和传统的开模成型工艺相比，SCRIMP成型工艺具有许多的优点。SCRIMP工艺比手工铺放节约成本约50%，树脂浪费率低于5%，特别是加工过程的环保性，是SCRIMP工艺最突出的优点。在同样原材料的情况下，与手糊构件相比，复合材料的强度、刚度或硬度及其它的物理特性可提高30%-50%以上。产品质量不受操作人员影响，产品性能的均匀性和重复性比开模产品好得多，缺陷也少得多。SCRIMP由于是采用闭模成型工艺，挥发性有机物和有毒空气污染物均受到很大程度的控制，VOC排放不超过5PPm的标准，而开模成型的苯乙烯的挥发量超过500PPm。SCRIMP工艺特别适合制造较大的制品，并且可以进行芯材、加筋结构件的一次成型以及厚的、大型复杂几何形状的制造，提高了产品的整体性，而且材料和人工的节省实为可观。采用SCRIMP制作的构件，不论是同一构件还是构

智能家居设计方案说明模板

智能家居设计方案 说明

楼宇智能家居设计方案说明 智能家居又称智能住宅，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。衡量一个住宅小区智能化系统的成功与否，并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度，而是取决于系统的设计和配置是否经济合理而且系统能否成功运行，系统的使用、管理和维护是否方便，系统或产品的技术是否成熟适用，换句话说，就是如何以最少的投入、最简便的实现途径来换取最大的功效，实现便捷高质量的生活。 为了实现上述目标，智能家居系统设计遵循以下原则：一、方法、步骤实用性便利性；

智能家居最基本的目标是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效的生活环境。对智能家居产品来说，最重要的是以实用为核心，摒弃掉那些华而不实，只能充作摆设的功能，产品以实用性、易用性和人性化为主。 在设计智能家居系统时，根据用户对智能家居功能的需求，整合以下最实用最基本的家居控制功能：包括智能家电控制、智能灯光控制、电动窗帘控制、防盗报警、门禁对讲、煤气泄露等，同时还能够拓展诸如三表抄送、视频点播等服务增值功能。对很多个性化智能家居的控制方式也是丰富多样，比如：本地控制、遥控控制、集中控制、手机远程控制、感应控制、网络控制、定时控制等等，其本意是让人们摆脱繁琐的事务，提高效率，不至于使操作过程和程序设置过于繁琐，让用户产生排斥心理。因此在智能家居设计时要充分考虑到用户体验，注重操作的便利化和直观性，采用图形图像化的控制界面，让操作所见即所得。考虑到整个建筑的各个智能化子系统二十四小时运转，以及系统的安全性、可靠性和容错能力予以高度重视。对各个子系统，以电源、系统备份等方面采取相应的容错措施，保证系统正常安全使用、质量、性能良好，具备应付各种复杂环境变化的能力。 智能家居设计系统方案依照国家和地区的有关标准进行，确保系统的扩充性和扩展性，在系统传输上采用标准的TCP/IP协议网络技术，保证不同产商之间系统能够兼容与互联。系统的前端

智能家居设计方案

智 能 家 居 方 案 老师：施泽全老师 姓名：陆文龙 班级：物联网131班 时间：2014年12月20日

前言 随着人们生活水平的提高和科技的发展，家庭智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。家庭智能化即智能化家居（Smart Home），亦称数字家园（Digital Family）、家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（E-home）、智能化住宅（Intelligent Home）、网络家居（Network Home）、智能屋（Wise House，WH）、智能建筑（Intelligent Building）等。它是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。其从控制层次来分，一般由中央控制中心、家居智能控制终端、小区智能控制系统、家庭网关和外部网络几部分组成。 1、智能家居系统体系结构 家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成，框图如图1所示。

图1 智能家居系统结构框图 2、系统主要模块设计 2.1 照明及设备控制 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机、网络、自动控制和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统。系统中照明及设备控制可以通过智能总线开关来控制。本系统主要采用交互式通信控制方式，分为主从机两大模块，当主机触发后，通过CPU将信号发送，进行编码后通过总线传输到从模块，进行解码后通过CPU触发响应模块。因为主机模块与从机模块完全相同，所以从机模块也可以进行相反操作控制主机模块实现交互式通信。系统主框图如图2所示，系统主从模块的程序流程图如图3所示。其中主机相当于网络的服务器，主要负责整个系统的协调工作。

家庭安保系统解决方案-无线智能家居

物联网传感器-家庭安保系统解决方案-智能家居编辑：唐勤强物联传感 房屋的安全保障永远是不可忽视的问题，所以 WULIANCG 有多种保障您家安全的解决方案，简单安装，不给您带来任何不便。不同于传统的安防系统，WULIANCG 确保在您回家的路上或是外出度假时家中的灯能点亮；如果车库门忘了锁，监视感应器、IP 摄像头能立马给您短信通知；甚至还能让您了解孩子离家的行踪，以确保他们在某些时间段里呆在应该在的地方。下面让我们看看 WULIANCG 保障家中安全的部分办法。 WULIANCG——回家时永不黑暗 当车库门或前门打开时，家中主要的灯或走廊灯会自动亮起。当您从一个房间走到另一个房间时，感应器会根据您的进入或离开自动控制不同房间灯光的开与关……尤其是您抱着睡着的孩子或是拿着一堆东西腾不开手时。 产品推荐： · WULIANCG 控制主机 · 门感应器 · 无线开关和调光器 · 感应器

WULIANCG——无时无刻照看您的家 您是否有过这样的经历，上班的时候突然想起车库的门似乎忘了锁？有了 WULIANCG，就再也不用担心，如果车库的门没有锁好，系统会自动发邮件给您。您只需上网登录家庭系统，就能远程遥控把门锁上，保护家里安全。 产品推荐： · WULIANCG 控制主机 · 4Sight 远程控制软件 · 门触发器 当您外出度假或有个一年只去住几个月放松身心的别墅时，最不愿操心、的事就是担心家中是否安全。WULIANCG 能时刻帮您控制家中气温，防止结冰，还能在漏水时自动提醒您，安防系统能让您通过 IP 摄像头和网络随时查看家中状况。您甚至还能远程操控家中的灯，让您不在家时家中的灯也能跟您在家时一样亮起。 产品推荐： · WULIANCG 控制主机

FRP真空辅助成型工艺实验研究

６２ＦＲＰ真空辅助成型工艺实验研究２０１０年７月 ＦＲＰ真空辅助成型工艺实验研究 吴忠友１，孙祖莉２，李年１ （１．威海中复西港船艇有限公司，威海 ２６４２００；２．烟台大学化学生物理工学院，烟台 ２６４００５） 摘要：通过真空辅助成型工艺实验（ＶＡＲＴＭ），对树脂粘度和凝胶时间随温度的变化规律进行了研究，并对影响玻璃钢制件机械性能的主要工艺参数进行了测试。结果表明，真空度大小和充模时间对制件机械性能有显著影响，真空度越大机械性能越好，充模时闯长不利于机械性能的提高；在实验范围内，温度的影响不明显。 关键词：复合材料：真空辅助成型；机械性能中图分类号：ＴＱ０２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—０９９９（２０１０）０４—００６２—０３ ●—】』＿．——一 １ 日Ｕ舌 真空辅助树脂灌注（Ｖａｃｕｕｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ，简称ＶＡＲＴＭ）是近年发展起来的 一种新型复合材料成型工艺。其主要特点是成本 低、产品孔隙率低、环境友好、质量均匀、纤维含量高¨Ｊ。对于一次成型大尺寸、带有夹芯及加筋的大 型结构件，ＶＡＲＴＭ是一种理想的工艺方法旧Ｊ。因此，ＶＡＲＴＭ成型工艺在船舶、风电、飞机、汽车等行业发展迅速。 ＶＡＲＴＭ成型工艺流程为：预先在模具型面上铺放纤维增强材料，覆盖真空薄膜、密封型腔边缘、抽真空，然后树脂在真空压力下，通过导流系统注入模腔内，浸渍纤维及其织物，并在室温和真空压力下进 行固化，形成具有一定树脂／纤维比例的复合材料。 ＶＡＲＴＭ工艺系统如图１所示。 图１ ＶＡＲＴＭ工艺过程不意图 ＶＡＲＴＭ工艺过程包含若干因素，如树脂粘度、 增强材料结构型式与性能、孔隙率、模具表面质量、充模温度、真空度和树脂分配系统结构等。这些因素决定着产品的质量，若它们的取值及其组合不合理，产品就会产生缺陷，常见的缺陷有：干斑、干点、树脂富集、孔隙和气泡等。干斑是树脂浸润纤维预 成型体不充分，树脂富集是该部分纤维含量低，气泡 形成于树脂的流动、凝固过程中。缺陷的存在会使构件的力学性能不一致，妨碍了ＦＲＰ的应用，尤其对于力学性能要求高的领域。有资料显示，当微孔含量增加１％，构件的机械性能，如层间剪切强度、弯瞌强度和弯曲模量下降将超过５％”’４』。因而各工艺参数直接影响复合材料制件的力学性能，且与复合材料的力学性能是非线性关系。 为满足特定用途制件的力学性能要求，本文通过ＶＡＲＴＭ工艺试验，研究了真空度、充模温度、充 模时间对制件机械性能的影响，获取了较合理的工 艺参数。 ２实验因素选取 制备高品质ＦＲＰ的关键之一是获得良好的工艺条件，以使树脂与纤维增强体充分浸润。 Ｄａｒｃｙ定律，即： 石：一＿ｒ ｖｐ （１） 叩 以宏观的平均概念描述了流体在多孔介质中的 流动行为，避免了微观渗流动力学现象的描述，将所有的纤维和树脂间的相互作用概括为综合反映渗透 特性的渗透率张量参数。式中，石为流体穿过孔隙介质的速度矢量；Ｋ为渗透率张量；刁为树脂粘度；ＶＰ为流动方向上的压力梯度。 实际成型工艺中，树脂流动充模过程为动边界过程，一般情况下为非线性行为，很难直接由Ｄａｒｃｙ定律获得解析解Ｌ５ｊ。另一方面Ｄａｒｃｙ定律没有直接反映树脂浸润纤维的质量效果，且纤维种类、铺层形 收稿日期：２０１０－０３－０２ 基金项日：国家“８６３”计划项目（２００７ＡＡ０３Ａ２２９） 作者简介：吴忠友（１９６４一），男，工程师，主要从事玻璃钢船舶制造研究。 ＦＲＰ／ＣＭ ２０１０．Ｎｏ．４ 万方数据

智能家居控制系统设计

智能生活智慧人生智能家居控制系统解决方案 广东领航者科技有限公司

一、概述 本方案设计采用witlife智能家居控制系统。 维德莱夫品牌源自澳大利亚，始创于1989年， Witlife维德莱夫—智能生活·智慧人生，系智能化酒店，智能化家居的领航者，在大洋洲和大中华地区设有研发和业务机构。在全球40多个国家和地区设有经销商和代表处。为智能化生活的进一步发展奠定了厚实的基础，为智能化领航起到了决定性作用。公司自创立以来始终不变的核心理念：为智能生活，提供人性化、专业化的全程智能服务，实现超乎客户满意的惊喜。 Witlife维德莱夫大中华地区总部成立于2010年，Wit life维德莱夫是一家专业从事家庭智能化控制产品与解决方案的研发、生产、销售和服务的全球知名企业，是全球知名的智能家居公司。 Witlife维德莱夫智能家居系统，是采用自动化控制系统、计算机网络系统、网络通讯技术、无线射频(RF)技术于一体的智能控制系统。具有实时显示、即时控制、预设控制、远程控制等功能，可以用家用电脑、手机、平板电脑、RF遥控器、触控面板等多种方式进行控制。通过网络可以完全掌控家庭、酒店所有的灯光、空调、电视、音响、热水器、饮水机、电饭煲、房门、窗帘、供养、浇花等。 Witlife维德莱夫，智能生活，智慧人生，一切尽在掌握之中。 推出的世界上最先进的网络家居控制系统，广泛应用于现代住宅中的安防监控、灯光窗帘、温度湿度、音乐影院等智能控制，并能无

缝接入小区网络对讲、家庭物联网。 二、网络家居控制系统的设计标准 本设计方案主要参照以下设计标准： 1、JGJ/T16-92 （民用建筑电气设计规范） 2、EN50090 （欧洲电工标准） 三、智能家居系统结构原理 智能家居控制系统采用目前最先进的网络架构，分散控制各个子系统，最适合现代家居的应用，其结构如下： 智能家居控制系统结构 智能家居控制系统的基本构成是网络点，网络点通过网络线接入路由器构成的家庭局域网。可以高速双向传输控制、信息、视频、音频等。 由上图可看出，智能家居控制系统平台能够搭载各种控制子系统，除了继电器控制信号，它能控制任何控制协议，传输任何音频、视频、信息数据，并能双向反馈。 智能家居控制系统具有： ?居家安防控制 ?居家监控系统 ?灯光智能控制

(物联网)智能家居方案

智能家居解决方案 编辑：薛慧南京物联传感技术 一、智能家居带您进入梦幻生活 当您下班回家时，随着门锁打开，家中的安防系统自动解除警戒，廊灯缓缓点亮，空调、通风系统自动启动，动听的背景交响乐轻轻奏起； 当您坐在家中沙发上，手拿一个外观精美的遥控器，就能控制家中所有的电器。晚上，您上床休息，在他躺下的一刻，所有的窗帘都自动关闭，入睡前，床头边的面板上，“晚安”的灯光按钮亮起，所有需要关闭的灯光和电器设备自动关闭，同时安防系统自动开启处于警戒状态； 当您外出的时候，只要按一个键就可以关闭家中所有的灯和电器； …… （智能家居带来的理想生活，着实令人神往） 在科技高速发展的今天，这已经不仅仅是在科幻电影中看到的情景了。随着智能家居逐渐走进大众生活，这样的场景将在您的身边变成现实。其实，现代科技进入家居的带来的变化令人啧啧称奇，给人们的家居生活带来了极大的便利。刚刚描绘的场景，都是是智能家居将要带给您的“神奇”体验，不过是智能家居控制系统能为您做的事情中的一小部分。 二、智能家居性概念和内涵 通常认为，智能家居就是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居系统可以为您提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、以及可编程定时控制等多种功能和手段，使您的生活更加舒适、便利和安全。 与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的

家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。 当前，国家电网公司正在积极推进智能小区建设，很多类似于上文的智能家居方案也正在逐步实践中，相信不久的将来，更多的市民能够享受到这种智能家居带来的方便、舒适、安全和乐趣。 （图为：手机操控智能家居的流程） 实现智能化的家居，可以给您的生活带来以下便利： 节省费用：不需要时，家中能源消耗设备可以自动关闭，这样可以降低您的生活费用。 使用方便：智能化系统提供远程遥控接口，在您外出时，还可以通过手机或上网来调整和控制家电设备。 安全性高：套家庭智能化系统在紧急情况时可以防御坏人侵入并及时报警，有效保证您的家居安全。 改变生活方式：你可以在家办公，在家炒股、炒汇、做期货以及进行远程会议、在家购物、在家培训等。 三、远拓智能家居应用实例 新一代智能家居整体解决方案致力于打造舒适、便捷的现代家居生活体验，是南京远拓科技有限公司近年来自主创新之路的杰出成果。 该款智能家居整体解决方案将智能灯光窗帘控制系统、电器控制系统、远程控制系统、影音娱乐系统、可视对讲系统、背景音乐系统、3G智能安防系统、社区信息管理系统等多