微機電系統(tǒng)（MEMS）器件的構(gòu)成涉及微電子、微機械、微動力、微熱力、微流體學(xué)、材料、物理、化學(xué)、生物等多個領(lǐng)域，形成了多能量域并交叉耦合。為其產(chǎn)品的建模、仿真以及優(yōu)化設(shè)計帶來了較大的難度。由于靜電驅(qū)動的原理簡單使其成為MEMS器件中機械動作的主要來源。而梳齒結(jié)構(gòu)在MEMS器件中有廣泛的應(yīng)用：微諧振器、微機械加速度計、微機械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅(qū)動方式和結(jié)構(gòu)形式，靜電驅(qū)動梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的耦合場仿真分析以及優(yōu)化設(shè)計對MEMS的開發(fā)具有很重要的意義。本課題的研究對靜電驅(qū)動梳齒結(jié)構(gòu)MEMS器件的設(shè)計具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個方面： 1、采用降階宏建模技術(shù)快速求解靜電梳齒驅(qū)動器靜電－結(jié)構(gòu)耦合問題，降階建模被用于表示微諧振器的靜態(tài)動態(tài)特性。論文采用降階建模方法詳細分析了靜電梳齒驅(qū)動器的各參數(shù)對所產(chǎn)生靜電力以及驅(qū)動位移的關(guān)系；并對靜電梳齒驅(qū)動器梳齒電容結(jié)構(gòu)的靜電場進行分析和模擬，深入討論了邊緣效應(yīng)的影響；還對微諧振器動態(tài)特性的各個模態(tài)進行仿真分析，并計算分析了前六階模態(tài)的頻率和諧振幅值。仿真結(jié)果表明降階建模方法能夠快速、準確地實現(xiàn)多耦合域的求解。 2、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個子系統(tǒng)對叉指式微機械陀螺儀特性的影響，系統(tǒng)詳細地分析了與叉指狀微機械陀螺儀性能指標－靈敏度密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼，并在此分析的基礎(chǔ)上建立了陀螺的統(tǒng)一多學(xué)科優(yōu)化模型并對其進行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計。將遺傳算法和差分進化算法的全局尋優(yōu)與陀螺儀系統(tǒng)級優(yōu)化相結(jié)合，證實了遺傳算法和差分進化算法在MEMS系統(tǒng)級優(yōu)化中的可行性，并比較遺傳算法和差分進化算法的優(yōu)化結(jié)果，差分進化算法的優(yōu)化結(jié)果較大地改善了器件的性能。 3、從系統(tǒng)角度出發(fā)考慮了各個子系統(tǒng)對梳齒式微加速度計特性的影響，在對梳齒式微加速度計各個學(xué)科的設(shè)計要素進行分析的基礎(chǔ)上，對各個子系統(tǒng)分別建立相對獨立的優(yōu)化模型，采用差分進化算法和多目標遺傳算法對其進行優(yōu)化設(shè)計。證實了差分進化算法和多目標遺傳算法對多個子系統(tǒng)耦合的系統(tǒng)級優(yōu)化的可行性，并比較了將多目標轉(zhuǎn)換為單目標進行優(yōu)化和采用多目標進行優(yōu)化的區(qū)別和結(jié)果，優(yōu)化結(jié)果使器件的性能得到了改善。
上傳時間： 2013-05-15
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近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，世界能源消耗速度急劇增加。因此，新能源和節(jié)能技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)成為世界各國科技工作者的當(dāng)務(wù)之急。而機車制動能量回收系統(tǒng)是目前國內(nèi)外節(jié)能技術(shù)方面研究的熱點之一。 超級電容作為一種新型電荷儲能元件，具有大容量、大電流快速充放電、壽命長和無污染等特性。這些獨特的優(yōu)點使其在儲能和能量回收方面有著廣闊的應(yīng)用前景。但是由于超級電容單體電壓的差異，如不對其進行實時檢測，在使用過程中將對整個組件的性能造成極大的影響。另外對超級電容內(nèi)部特性的不了解也會對其使用造成障礙。 對超級電容電壓檢測方案的研究和對超級電容時域模型的研究，將為超級電容的電壓均衡方案和超級電容的電參數(shù)分析提供支持，從而為整個能量回收系統(tǒng)的控制策略提供理論依據(jù)。因此以上兩方面的研究將是整篇論文的核心內(nèi)容。 本文采用模塊化的設(shè)計理念，提出了一種兼顧均壓的新型電壓檢測方案。在軟件設(shè)計方面，對電壓檢測系統(tǒng)的軟件架構(gòu)進行分析，利用LabVIEW和ZLGCAN驅(qū)動函數(shù)包設(shè)計了友好的上位機軟件監(jiān)控界面。本文利用誤差理論相關(guān)知識，對超級電容電壓檢測電路的誤差精度進行了詳細分析。 本文對兩種超級電容時域模型進行建模和參數(shù)推導(dǎo)，并通過試驗驗證了所建模型的正確性。
上傳時間： 2013-05-16
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燃料電池電動汽車DC/DC變換器的諸如工作電壓、電流、效率、體積、重量、溫度這些參數(shù)指標中溫度參數(shù)是一個尤為重要的參數(shù)。如何對DC/DC變換器內(nèi)部多點溫度參數(shù)進行實時監(jiān)測從而為DC/DC變換器提供可靠的溫度參數(shù)就成為本課題的直接來源和選題依據(jù)。 USB總線具有即插即用、使用方便、易于擴展以及抗干擾能力強等其它總線無法比擬的優(yōu)點。如今USB已經(jīng)成為PC上的標準接口，并迅速占領(lǐng)了計算機中、低速外設(shè)的市場。而且隨著計算機功能的不斷強大，虛擬儀器技術(shù)也在不斷發(fā)展。它代表了測量與控制技術(shù)的未來發(fā)展方向。本課題的研究目的就是希望將USB總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到測量系統(tǒng)中，充分利用實驗室現(xiàn)有的資源，設(shè)計一個基于USB總線和LabVIEW的多路溫度測試儀。 在了解DC/DC變換器內(nèi)部主電路的拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，考慮測試系統(tǒng)抗干擾技術(shù)，選用擴展了USB功能的微控制器芯片STM32F103和高精度溫度傳感器PT1000完成了基于恒流源的多通道溫度檢測電路原理圖與印刷電路板設(shè)計。在學(xué)習(xí)USB協(xié)議和電子芯片數(shù)據(jù)手冊的基礎(chǔ)上編寫了測試儀的下位機固件程序。通過LabVIEW中的NI—VISA開發(fā)驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)上位機與USB設(shè)備的通信功能。在LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺中編寫用戶界面并建立合理的報表生成系統(tǒng)，有效存儲數(shù)據(jù)提供用戶查詢。 直接在LabVIEW環(huán)境下通過NI—VISA開發(fā)能驅(qū)動用戶USB系統(tǒng)應(yīng)用程序，完全避開了以前開發(fā)USB驅(qū)動程序的復(fù)雜性，大大縮短了開發(fā)周期，節(jié)省了開發(fā)成本。設(shè)計完畢后對系統(tǒng)進行了軟硬件聯(lián)調(diào)，通道標定和現(xiàn)場試驗，并進行了精度分析。實驗結(jié)果表明課題在這一研究過程中取得了預(yù)期的良好結(jié)果。
上傳時間： 2013-06-07
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隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展、人口的增長和科技的進步，傳統(tǒng)能源的消耗量越來越大，這就帶來了一系列能源的耗盡和環(huán)境污染問題。太陽能作為一種優(yōu)越的可再生能源而受到世界各國的重視并具有較大發(fā)展?jié)摿Α榱诉M一步提高系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化及可靠運行，本文研究獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理和控制策略。相對并網(wǎng)系統(tǒng)，這對于國家正大力發(fā)展的西部太陽能資源開發(fā)來說是具有現(xiàn)實意義的。 首先，本文詳細介紹了光伏發(fā)電的國內(nèi)外研究背景，光伏電池的種類、發(fā)電原理及輸出特性，并介紹了獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成、運行原理和應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上論述了光伏系統(tǒng)常用的DC/DC變換電路，負載最大功率跟蹤（MPPT）的方法等人們普遍關(guān)注的問題。融合了上述原理技術(shù)，設(shè)計一個功率為25W的獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)。 其次，為減小傳統(tǒng)的固定步長的擾動法進行最大功率跟蹤的步長大振蕩大，步長小跟蹤速度慢的缺陷，本文提出了電壓自適應(yīng)最大功率跟蹤算法，其原理是引入了不同的步長系數(shù)，根據(jù)功率變量值的大小，確定合適的控制步長進行電壓參考值的給定，并在MATLAB環(huán)境下利用Simulink工具搭建模型進行仿真，仿真結(jié)果驗證了此種跟蹤方法具有快速性、穩(wěn)定性和準確性等優(yōu)點。 最后，搭建硬件電路，通過對電池板的不同安裝角度測量得到的數(shù)據(jù)，得出不同季節(jié)在大連地區(qū)安裝的不同最佳角度值。設(shè)計了25W的獨立運行光伏發(fā)電系統(tǒng)的主電路及其控制電路，包括光伏電池的選擇，Boost主電路參數(shù)、控制電路部分、驅(qū)動電路及其檢測電路各模塊分別進行了詳細的探討；對獨立系統(tǒng)的儲能裝置蓄電池的充放電電路進行了設(shè)計，利用單片機dsPIC30F3011控制電路同時實現(xiàn)了最大功率跟蹤和蓄電池的充電電壓、放電極限電壓及充電電流的控制，可防止過充過放現(xiàn)象的發(fā)生，從而實現(xiàn)獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠運行。
標簽： 獨立 光伏發(fā)電系統(tǒng) 運行
上傳時間： 2013-04-24
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該系統(tǒng)是一款磁卡閱讀存儲器，根據(jù)用戶要求解決了普通閱讀器只能實時連接計算機，不能單獨使用的問題。而且針對作為特殊用途的磁卡，要求三道磁道都記錄數(shù)據(jù)，并且第三磁道記錄格式與標準規(guī)定的記錄格式不同時，系統(tǒng)配套的應(yīng)用程序?qū)ζ渥隽苏_譯碼、顯示。 @@ 整個系統(tǒng)包括單片機控制的閱讀存儲器硬件部分，和配套使用的計算機界面應(yīng)用程序軟件部分。其中硬件電路包括磁條譯碼芯片、外部存儲器芯片、串口電平轉(zhuǎn)換芯片等等，所有的工作過程都是由單片機控制。我們這里選用紫外線擦除的87C52單片機，電路使用的集成電路芯片都是采用SMT封裝器件，極大縮小了讀存器的體積，使用簡單，攜帶方便。 @@ 磁條譯碼芯片采用的是中青科技有限公司出品的M3-230.LQ F/2F解碼器集成電路。該IC實現(xiàn)了磁信號到電信號的轉(zhuǎn)換。外部存儲器則是使用的8K Bytes的24LC65集成芯片，擴展8片，總?cè)萘窟_到8×8K。 @@ MAXIM公司出品的MAX232實現(xiàn)了單片機TTL電平到RS232接口電平的轉(zhuǎn)換，從而與計算機串口實現(xiàn)硬件連接。 @@ 計算機界面顯示程序采用當(dāng)今使用最廣的面向?qū)ο缶幊陶Z言Visual Basic 6.0版本(以后簡稱VB)，并且使用VB帶有的串口通信控件MScomm，通過設(shè)置其屬性，使其和下位機單片機協(xié)議保持一致，進而進行正確的串口通信。關(guān)于磁道上數(shù)據(jù)記錄的譯碼，則是通過對每條磁道上數(shù)據(jù)記錄進行多次實驗，認真分析，進而得到了各條磁道各自的編碼規(guī)則，按照其規(guī)則對其譯碼顯示。這部分程序也是通過VB編程語言實現(xiàn)的。另外，計算機應(yīng)用程序部分還實現(xiàn)了對下位機讀存器的擦除控制。 @@關(guān)鍵詞：磁卡，閱讀存儲器，單片機，串口通信，track3數(shù)據(jù)譯碼
上傳時間： 2013-08-05
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LED顯示屏自問世以來經(jīng)歷了飛速發(fā)展，如今已經(jīng)成為了平板顯示器的一個重要產(chǎn)品。LED顯示屏具有亮度高、功耗小、顏色鮮艷等特點，能完成實時性、多樣性、動態(tài)性的信息發(fā)布任務(wù)，勝任各種戶外公共場合。高效節(jié)能和保護環(huán)境已成為當(dāng)今世界發(fā)展的重要議題。因此，為LED顯示屏提供高效節(jié)能的電源及其驅(qū)動技術(shù)，就成為了LED大屏幕顯示技術(shù)得到推廣普及的關(guān)鍵性問題。 本文設(shè)計了一種低功耗、小成本的LED顯示屏驅(qū)動電源，并在此基礎(chǔ)上研究了LED顯示屏的一種時序掃描算法。采用半橋式開關(guān)電源作為LED顯示屏驅(qū)動電源的基本拓撲，完成了EMI濾波器、主電路和控制驅(qū)動電路的設(shè)計工作：利用FPGA和VHDL語言設(shè)計了基于PWM技術(shù)的閉環(huán)反饋控制，實現(xiàn)了恒壓電源的基本要求；并在電源輸出整流側(cè)采用同步整流的設(shè)計方案，利用低導(dǎo)通阻抗的電力MOSFET，使整流損耗得到了大大降低。研究了LED顯示屏的基本掃描算法，介紹了LED顯示屏的一些基本常識和概念，利用FPGA和VHDL語言設(shè)計了一種簡易的LED顯示陣列。仿真和實驗研究表明該電路結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，掃描算法簡易可行，滿足了LED顯示屏?xí)r序掃描控制的基本要求。
上傳時間： 2013-06-23
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三相電壓不平衡度是衡量電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個重要指標。在三相系統(tǒng)中，引起電壓不平衡的主要原因是發(fā)電機的輸出電壓不平衡和負載不平衡兩方面，電壓不平衡比較嚴重時，會給系統(tǒng)帶來諸多危害。近年來，STATCOM因其動態(tài)響應(yīng)速度快，電流諧波含量小，裝置體積小等優(yōu)點，在電壓不平衡補償中的應(yīng)用越來越廣。 首先本文研究了基于IGCT的STATCOM主電路。為了獲得更高的輸出電壓，通常需要將IGCT串聯(lián)使用。然而在器件串聯(lián)使用時，由于其特性的差異會產(chǎn)生暫態(tài)電壓分配不均衡，導(dǎo)致個別器件上產(chǎn)生過電壓而威脅器件的安全，嚴重時會燒毀器件。因此需要采用均壓電路來保證串聯(lián)結(jié)構(gòu)中電壓的平均分配。本文重點對IGCT串聯(lián)均壓電路和緩沖電路進行了設(shè)計，在分析串聯(lián)均壓電路的同時，計算了吸收電容和吸收電阻的取值范圍。而后，對緩沖電路進行了Pspice仿真，通過仿真驗證了均壓電路的工作效果。結(jié)果表明，吸收電容和吸收電阻的取值合適，能夠?qū)GCT的串聯(lián)運行起到很好的保護作用。本文還對100Kvar/660VSTATCOM的主電路進行了參數(shù)設(shè)計，對IGCT的型號和各主要元件進行了選擇。 本文重點研究了不平衡系統(tǒng)中STATCOM的控制策略。建立了基于IGCT的STATCOM的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)STATCOM的電流暫態(tài)模型，對電流電壓進行序分解，并做D—Q坐標變換，建立STATCOM在靜止坐標系下的正、負序數(shù)學(xué)模型。基于建立的負序模型，研究STATCOM在不平衡情況下的控制策略，本文采用無差拍控制方法；根據(jù)實際補償時遇到的問題：收斂速度慢、依賴固定的負載模型、魯棒性差等，對無差拍控制方法進行了優(yōu)化設(shè)計。該優(yōu)化方法在傳統(tǒng)無差拍的基礎(chǔ)上引入了參考電流觀測器和狀態(tài)觀測器；文中具體設(shè)計了這個改進無差拍控制器和其相關(guān)電路。經(jīng)分析與仿真驗證了本文提出的優(yōu)化控制方法，將該方法應(yīng)用于STATCOM不平衡補償器，取得了良好的不平衡補償性能、快速的動態(tài)響應(yīng)和良好的魯棒性。
上傳時間： 2013-06-05
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近年來，隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與無線通信技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已成為國際上備受關(guān)注的前沿?zé)狳c之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)用、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療護理、空間探索等方面都顯示了廣闊的應(yīng)用前景，被認為是21世紀最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。 本文通過對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測特點的研究，提出了面向水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的解決方案，分析了系統(tǒng)設(shè)計的目標和功能，并指出了系統(tǒng)軟硬件平臺的設(shè)計要求與設(shè)計原則。依托2006年江蘇省科技攻關(guān)項目“總線化智能多參數(shù)高精度檢測與控制儀表”，設(shè)計了基于Silicon Laboratories的C8051F310處理器和CC2420射頻芯片的硬件開發(fā)平臺，詳細地描述了硬件平臺中各個功能模塊的細節(jié)，并在此平臺上實現(xiàn)和改進了SimpliciTI協(xié)議和IEEE802.15.4/Zigbee協(xié)議，最后對系統(tǒng)進行了測試。整個系統(tǒng)以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，增強了系統(tǒng)的靈活性、可維護性和可擴展性，同時系統(tǒng)模塊化、開放式的結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有良好的可移植性。 將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測，涉及到傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)等多種技術(shù)。到目前為止，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，它還在不斷地完善，前景尤為廣闊。
標簽： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 多參數(shù) 水環(huán)境
上傳時間： 2013-06-01
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20世紀90年代以來，為了緩解能源和環(huán)境對人類生活和社會發(fā)展的壓力，世界各國都投入了大量資金開發(fā)電動汽車。在日本、美國、法國等汽車強國已經(jīng)開發(fā)出一些商品化的電動汽車。我國在“十五”期間，國家電動汽車重大科技專項確立以燃料電池汽車、混合電動汽車、純電動汽車以及相關(guān)的多能源動力總成控制、驅(qū)動電機、動力蓄電池及燃料電池等關(guān)鍵零部件研發(fā)。 與其它驅(qū)動電機相比，永磁同步電動機具有高效率、高功率密度和良好的控制特性，受到人們的普遍關(guān)注，越來越多地應(yīng)用于電動汽車的驅(qū)動裝置中。本文課題以印度REVA公司小型純電動汽車驅(qū)動用永磁同步電動機及其控制器為研究對象，對永磁同步電動機本體及控制器硬件進行了比較深入的研究，設(shè)計并制作了永磁同步電動機試驗樣機以及基于TMS320LF2407A DSP的永磁同步電動機控制器，在此基礎(chǔ)上展開了初步試驗研究。 本文首先比較了當(dāng)前常用電動汽車驅(qū)動電機的特點，并綜述了電力電子和計算機控制技術(shù)在汽車驅(qū)動中的應(yīng)用；然后分析永磁同步電機氣隙磁場對電機性能的影響，針對電動汽車驅(qū)動電機的特點，提出了T形轉(zhuǎn)子永磁同步電動機，不僅使永磁同步電動機的氣隙磁場接近正弦同時解決了高速運行時磁鋼的固定問題；同時，制作了基于TMS320LF2407A DSP和IPM模塊的永磁同步電動機矢量控制器，并對控制器進行了驅(qū)動無刷直流電動機的負載實驗和永磁同步電機的空載實驗；最后，分析永磁同步電機矢量控制的數(shù)學(xué)模型，并建立了永磁同步電機的SVPWM驅(qū)動的仿真模型，進行了id=0的矢量控制系統(tǒng)仿真，研究了永磁同步電機參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的影響。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電能污染日益嚴重，電能質(zhì)量問題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來越關(guān)注的問題。電能質(zhì)量的各項指標若偏離正常水平過大，會給發(fā)電、輸變電和用電設(shè)備帶來不同程度的危害。電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到國民經(jīng)濟的總體效益，因此對電能質(zhì)量進行檢測和分析從而提高和改善電能質(zhì)量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質(zhì)量的基本概念，對各種電能質(zhì)量問題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質(zhì)量各項指標（供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變）的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎(chǔ)，針對目前電能質(zhì)量分析的難點即對突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號的檢測與分類，提出了基于快速傅立葉變換的暫態(tài)電能質(zhì)量分析方法。 在系統(tǒng)的研究了電能質(zhì)量分析的相關(guān)理論和檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對電能質(zhì)量分析系統(tǒng)中需要支持復(fù)雜算法和保持實時性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構(gòu)架的嵌入式電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)。重點分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結(jié)構(gòu)特點、具體應(yīng)用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設(shè)計思想，其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設(shè)計、ARM部分的UC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開發(fā)。最后對論文的主要工作進行了總結(jié)，對以后可深入研究的方向進行了展望。 關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；傅立葉變換；快速傅立葉變換；UC/OS-Ⅱ；MiniGUI
上傳時間： 2013-06-15
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