永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機(jī)。永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是以永磁同步電機(jī)為控制對象，采用變壓變頻技術(shù)對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，轉(zhuǎn)子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術(shù)開環(huán)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機(jī)效率有所下降，轉(zhuǎn)子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機(jī)安全運(yùn)行，有時(shí)甚至還會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無法運(yùn)行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎(chǔ)之上的，因此如何獲取轉(zhuǎn)子位置和速度信號是整個(gè)系統(tǒng)中相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)前，在大多數(shù)調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉(zhuǎn)子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應(yīng)用。它通過測量電動機(jī)的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉(zhuǎn)子位置，提取永磁轉(zhuǎn)子的位置和速度信息，完成閉環(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象，介紹了永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)地闡述了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的理論基礎(chǔ)及其波形的產(chǎn)生機(jī)制，并對閉環(huán)控制策略進(jìn)行了研究。鑒于數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設(shè)資源，使用該芯片設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對整個(gè)控制系統(tǒng)的試驗(yàn)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機(jī)的仿真數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的工作原理，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理，對永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角θe和轉(zhuǎn)速ωe進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場垂直并保持與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的閉環(huán)調(diào)速運(yùn)行。理論分析和仿真結(jié)果表明，所提出的永磁同步電機(jī)無傳感器控制方法具有較強(qiáng)的魯棒性和令人滿意的性能。
標(biāo)簽： 滑模觀測器 永磁同步電機(jī) 無位置傳感器 控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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音圈電機(jī)(VoiceCoilMotor，簡稱VCM)是特種直線電機(jī)，其工作原理與揚(yáng)聲器的音圈類似。其最突出的特點(diǎn)是體積小、重量輕，動作速度快，可以達(dá)到很高的定位精度，推力均勻。自從問世以來，廣泛的應(yīng)用在計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備、航天儀器(例如航天制冷機(jī))、精密測距儀器(例如霍爾位移測量裝置)、精密車床以及移動電話中。目前，生產(chǎn)出的VCM電機(jī)廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類和生產(chǎn)類市場，特別是高檔家用電器和計(jì)算機(jī)中。 針對目前我國VCM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不足及工藝的落后，本文結(jié)合現(xiàn)有的加工工藝，研究永磁VCM的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，具體內(nèi)容如下： 首先，介紹VCM工作原理，以及內(nèi)磁式與外磁式、長音圈與短音圈、動圈式與動鐵式、直線式與搖臂式等不同結(jié)構(gòu)VCM及相應(yīng)特點(diǎn)，闡述了力矩常數(shù)的意義及其對電機(jī)性能的影響，并詳細(xì)介紹了VCM在光盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器，以及在電刷試驗(yàn)臺(提供靜壓力)中的典型應(yīng)用。 其次，從電機(jī)電磁場的基本理論出發(fā)，介紹有限元及其在電磁場仿真計(jì)算中的應(yīng)用，并采用有限元軟件ANSYS，結(jié)合實(shí)際算例，對VCM進(jìn)行建模和仿真。 再次，文中詳細(xì)介紹了永磁VCM的設(shè)計(jì)過程，提出了設(shè)計(jì)方法以供參考，其中包含了定量計(jì)算，包括了永磁體材料的選擇、體積的計(jì)算，音圈的設(shè)計(jì)(匝數(shù)計(jì)算及選型)，以及電機(jī)整體的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 最后，結(jié)合設(shè)計(jì)VCM應(yīng)當(dāng)遵循的原則，提出了若干結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在理論推導(dǎo)和分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合仿真軟件ANSYS，對幾種結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了電機(jī)電磁場以及電機(jī)性能的仿真分析，其中包括：采用釹鐵硼永磁的單勵(lì)磁結(jié)構(gòu)VCM與傳統(tǒng)鐵氧體VCM的性能差異；增加極靴對VCM性能影響；增加短路環(huán)及變換結(jié)構(gòu)對VCM動態(tài)響應(yīng)速度的影響等。
標(biāo)簽： 磁場 優(yōu)化設(shè)計(jì) 計(jì)算 音圈電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的電機(jī)，其傳統(tǒng)的理論分析與設(shè)計(jì)方法已比較成熟。它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在很大程度上有賴于對控制策略的研究。實(shí)踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅(qū)動沒有阻尼繞組的永磁同步電動機(jī)開環(huán)運(yùn)行時(shí)，有時(shí)電機(jī)的運(yùn)行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會變得不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機(jī)的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應(yīng)用于永磁同步電機(jī)無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的方法。對永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和卡爾曼濾波原理作了詳細(xì)的分析，在dq轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系中應(yīng)用推廣卡爾曼濾波算法，對永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估計(jì)。所選取的濾波算法只需測量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機(jī)、可靠性高和經(jīng)濟(jì)耐用的優(yōu)點(diǎn)。利用在線估計(jì)出的轉(zhuǎn)速和電流實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機(jī)矢量控制。同時(shí)還提出了基于磁飽和原理的永磁轉(zhuǎn)子初始位置的檢測方法。針對轉(zhuǎn)子磁場定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調(diào)制方法對系統(tǒng)進(jìn)行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關(guān)頻率和不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下，明顯提高電機(jī)的調(diào)速性能。 在Matlab6.5環(huán)境下進(jìn)行的系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提出的位置估計(jì)算法和控制方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)角跟蹤特性和速度控制性能，同時(shí)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動性能和較好的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文的方法達(dá)到了預(yù)期的效果。
標(biāo)簽： 卡爾曼濾波 永磁同步電機(jī) 無位置傳感器 控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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盤式永磁同步電動機(jī)是一種性能優(yōu)越、但結(jié)構(gòu)特殊的電動機(jī)。作為一種理想的驅(qū)動裝置，其應(yīng)用范圍遍及航天、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉(zhuǎn)子、單定子結(jié)構(gòu)盤式無鐵心永磁同步電機(jī)，進(jìn)一步減輕了電機(jī)的質(zhì)量并消除轉(zhuǎn)矩脈動。 對電機(jī)的設(shè)計(jì)、性能預(yù)測都離不開電機(jī)電磁場的計(jì)算。不同于傳統(tǒng)的圓柱式徑向磁通電機(jī)，盤式無鐵心電機(jī)是軸向磁通電機(jī)，外加其無鐵心的結(jié)構(gòu)，決定了該電機(jī)的磁場呈三維、開域分布。對它的電磁場分析，不能采用對待徑向磁通電機(jī)的化為二維磁場的分析方法。 本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容分為兩部分：(1)在盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)上，建立其磁場三維模型，由三維有限元法計(jì)算三維電磁場，分析計(jì)算結(jié)果，并總結(jié)出盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的磁場分布規(guī)律。 (2)在磁場計(jì)算的基礎(chǔ)上，將Halbach型永磁體陣列的理論應(yīng)用到磁鋼設(shè)計(jì)中來，提出磁鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，研究出適合于盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的磁鋼結(jié)構(gòu)，以獲得理想的磁場波形和磁密值。 本文首先從磁路計(jì)算的方法入手，通過磁路計(jì)算分析出盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的磁場分布特點(diǎn)。其后直接運(yùn)用三維有限元法求解該電機(jī)的電磁場，分析計(jì)算結(jié)果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結(jié)構(gòu)、不等厚軸向充磁磁鋼結(jié)構(gòu)并將Halbach陣列的理論應(yīng)用到盤式無鐵心永磁同步電機(jī)的磁剛結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結(jié)合，提出了最經(jīng)濟(jì)、有效的改進(jìn)型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運(yùn)用ANSYS軟件對各種磁鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場進(jìn)行結(jié)果仿真。
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 磁場分析 磁鋼
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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交流電動機(jī)是一個(gè)多變量、高階、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，不象直流電機(jī)那樣易于控制轉(zhuǎn)矩，采用矢量控制技術(shù)可解決傳統(tǒng)交流調(diào)速的難題，使交流電機(jī)可以按直流電機(jī)的控制規(guī)律來進(jìn)行控制，而無傳感器矢量控制技術(shù)由于可以省去速度傳感器，使相應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)變得簡便、廉價(jià)和可靠，所以成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，本論文工作就是這方面的一個(gè)嘗試。 論文首先介紹了矢量控制技術(shù)的基本理論。對感應(yīng)電動機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下強(qiáng)耦合和互感變參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，通過坐標(biāo)變換，導(dǎo)出感應(yīng)電機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，然后將同步坐標(biāo)系按轉(zhuǎn)子磁場定向，實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的分別控制，從而可以按直流電機(jī)的控制規(guī)律來控制交流電機(jī)。 其次，論文基于同步軸系下的感應(yīng)電動機(jī)電壓磁鏈方程式，提出了一種感應(yīng)電動機(jī)按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方法，利用在同步軸系中T軸電流的誤差信號實(shí)現(xiàn)對電機(jī)速度的估算，這種速度估算方法結(jié)構(gòu)簡單，有一定的自適應(yīng)能力。同時(shí)在該無傳感器矢量控制系統(tǒng)中，由于采用了經(jīng)典的PI調(diào)節(jié)器，使得控制系統(tǒng)更為簡單易行。 論文利用MATLAB建立了該無傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真模型。為提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，仿真模型采用了標(biāo)么值系統(tǒng)，并考慮了控制周期和采樣信號周期對仿真結(jié)果的影響。討論了離散控制引起的相位補(bǔ)償問題，使仿真結(jié)果更接近實(shí)際工程系統(tǒng)。 最后，通過仿真進(jìn)一步驗(yàn)證了本文提出的無傳感器矢量控制系統(tǒng)的正確性和可行性，也證明了速度估計(jì)模型對速度估計(jì)準(zhǔn)確，且對參數(shù)的變化有較強(qiáng)的魯棒性。
標(biāo)簽： 無傳感器 矢量控制系統(tǒng) 速度
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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在永磁直流電機(jī)中，即使電樞繞組不通電，由于永磁體產(chǎn)生的磁場同電樞鐵芯的齒槽相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即齒槽定位力矩(CoggingTorque)。定位力矩使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動，產(chǎn)生振動及噪聲。文中闡述了產(chǎn)生定位力矩的原理，綜述了包括德昌電機(jī)公司的技術(shù)在內(nèi)的抑制定位力矩的方法和研究現(xiàn)狀。抑制定位力矩的方法，主要就是減小電樞旋轉(zhuǎn)過程中氣隙中磁場能量的變化。 文中以少槽永磁直流電機(jī)為例，通過有限元分析，以及DOE實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對轉(zhuǎn)子沖片增加輔助凹槽、充磁方式和轉(zhuǎn)子沖片不同類型對定位力矩的影響進(jìn)行了研究，深入分析了沖片輔助凹槽對抑制少槽永磁直流電機(jī)定位力矩的作用，結(jié)果表明，同一沖片上在對稱位置上排布輔助凹槽能取得很好的效果，而以沖片中心線對稱地加兩個(gè)輔助凹槽時(shí)，輔助凹槽角度不同作用不同。對不同沖片，適合的輔助凹槽角度也是不同的。文中找出了一個(gè)較成熟的抑制少槽永磁直流電機(jī)定位力矩的系統(tǒng)方法，給出了生產(chǎn)中實(shí)用的抑制方法，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)給出了這些方法對電機(jī)性能的影響。 DOE方法能從不同因素中找出對定位力矩起主要作用的變異因素，并且尋找到各變異因素之間的影響作用，給出抑制定位力矩各變量的最佳組合，相比現(xiàn)時(shí)生產(chǎn)中的方法，該組合可將定位力矩降低70％。
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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本文介紹一種基于ST72141 專用電機(jī)控制芯片的無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)，簡述了其自有的反電動勢檢測原理及實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)控制的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。無刷直流電動機(jī)由于轉(zhuǎn)子采用永磁材料勵(lì)磁，無
標(biāo)簽： 72141 ST 芯片 無刷直流電動機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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本書首版于1962年，目前已是第六版。得益于作者長期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，本書已被國外許多著名大學(xué)選為電子、電力工程領(lǐng)域入門課程的教材。作者從3個(gè)最基本的科學(xué)定律(歐姆定律、基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電流定律)推導(dǎo)出了電路分析中常用的分析方法及分析工具。書中首先介紹電路的基本參量以及電路的基本概念，然后結(jié)合基爾霍夫電壓和電流定律，介紹節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)孔分析法以及疊加定理、電源變換等常用電路分析方法，并將運(yùn)算放大器作為電路元件加以介紹；交流電路的分析開始于電容、電感的時(shí)域電路特性，然后分析RLC電路的正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，并介紹交流電路的功率分析方法，接著還對多相電路、磁耦合電路的性能分析進(jìn)行了介紹；為了使讀者更深入了解電路的頻域特性，本書還介紹了復(fù)頻率、拉普拉斯變換和s域分析、頻率響應(yīng)、傅里葉分析、二端口網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。作者注重將理論和實(shí)踐相結(jié)合，很多例題、練習(xí)、章后習(xí)題還是正文中的應(yīng)用實(shí)例都取自于業(yè)界的典型應(yīng)用，這也是本書的一大特色。 本書可作為信息電子類、電氣工程類、計(jì)算機(jī)類和應(yīng)用物理類本科生的雙語教學(xué)用書，也可作為從事電子技術(shù)、電氣工程、通信工程領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員的參考書
上傳時(shí)間： 2013-05-27
上傳用戶：cccole0605
車輛姿態(tài)是車輛控制所需的重要參數(shù)，其測量方法、測量精度與測量系統(tǒng)的性能和成本密切相關(guān)。隨著微處理器技術(shù)與新型傳感器技術(shù)的發(fā)展，利用加速度計(jì)、磁阻傳感器和ARM微處理器構(gòu)成基于地球磁場和重力場的捷聯(lián)式姿態(tài)測量系統(tǒng)，已成為許多載體姿態(tài)測量的首選。同時(shí)姿態(tài)測量系統(tǒng)住地理勘探、石油甲臺鉆井和機(jī)器人控制方血也有著廣泛的應(yīng)用。 本文研究設(shè)計(jì)了一款基于ARM處理器的姿態(tài)測量系統(tǒng)，在保證體積、成本和實(shí)時(shí)性的前提下，完成載體姿態(tài)角的準(zhǔn)確測量。采用Honeywell公刊的3軸磁阻傳感器HMC1021/1022和ADI公司的2軸加速度計(jì)ADXL202以及S3C44BOX ARM7微處理器構(gòu)建捷聯(lián)式姿態(tài)測量系統(tǒng)。磁阻傳感器和加速度計(jì)分別感應(yīng)地球磁場和重力場信號，微處理器對檢測到的信號進(jìn)行處理和誤差補(bǔ)償后，解算出的姿念角，最后由LCD顯示或者通過串行通訊接口輸出到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)角的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測量。 本文詳細(xì)介紹了基于地球磁場和重力場信號進(jìn)行姿態(tài)測量的原理，推導(dǎo)了方向角、俯仰角和橫滾角求解的數(shù)學(xué)模型。完成了姿態(tài)測量系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了包括：uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的移植、加速度數(shù)據(jù)采集、地球磁場數(shù)據(jù)采集和姿態(tài)角解算等系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，最后對系統(tǒng)測量結(jié)果給出了誤差分析，添加了數(shù)字濾波、橢圓效應(yīng)校正等算法來補(bǔ)償誤差，從而有效提高了系統(tǒng)測量精度。
標(biāo)簽： ARM 姿態(tài)測量 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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地鐵信號設(shè)備中輸入輸出設(shè)備是信號邏輯和現(xiàn)場設(shè)備之間的接口，有著四高（高安全，高可靠，高可維護(hù)，高可用）要求，目前信號系統(tǒng)廠家的傳統(tǒng)做法是整個(gè)信號系統(tǒng)產(chǎn)品由一家公司來完成，可是隨著技算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，邏輯部份目前已可以采用通用COTS產(chǎn)品，而輸入輸出部分還是需要各個(gè)信號廠家自己設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，因此設(shè)計(jì)出一款通用型的輸入輸出控制器已成地鐵行業(yè)的發(fā)展方向。 為了滿足以上要求，本文從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，使信號系統(tǒng)的產(chǎn)品更加的開放透明，設(shè)計(jì)出基于ARM的地鐵用安全型的智能I/O，從而使信號系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以方便地和現(xiàn)場信號設(shè)備接口。 在硬件上采用冗余設(shè)計(jì)，以ARM為主處理器，整個(gè)系統(tǒng)無單點(diǎn)硬件故障，采集部分采用動態(tài)異或輸入設(shè)計(jì)，驅(qū)動部分采用安全驅(qū)動設(shè)計(jì)。 基于ARM的地鐵用安全智能I/O嚴(yán)格遵循歐洲鐵路信號產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)的安全性，可靠性，可用性和可維護(hù)性有了充分的保障。 本文主要介紹了地鐵用安全型智能I/O控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，包括設(shè)計(jì)思想，具體實(shí)施，硬件和軟件的設(shè)計(jì)等。
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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