<strike id="qsgsa"></strike> 逆變器廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，數(shù)字控制具有方便實現(xiàn)復雜算法、抗干擾性強和產(chǎn)品容易升級等優(yōu)點，已成為未來逆變器的發(fā)展趨勢。使用數(shù)字技術控制設計逆變器，控制器的性能決定了逆變系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。然而在很多高頻應用的場合，目前常用的控制器的速度往往不能完全達到要求。與傳統(tǒng)單片機和DSP芯片相比，F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時FPGA應用在數(shù)字化逆變器設計中，還可以大大簡化控制系統(tǒng)結構，并可實現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價比。在逆變器的全數(shù)字化控制領域，F(xiàn)PGA具有很好的應用價值。 論文首先介紹了SPWM基本原理及其控制方式，SPWM的生成方法，并結合本課題給出了查表法生成SPWM波的一般方法，且以單相全橋逆變器為例進行了仿真。分析其的電路特點，建立PWM逆變器的統(tǒng)一電路模型、連續(xù)狀態(tài)空間以及離散狀態(tài)空間模型，在此數(shù)學模型基礎上，針對逆變器研究分析了目前用于逆變器設計的各種數(shù)字控制技術、控制方案，討論了其控制方法的優(yōu)缺點，相關控制器設計的一般問題，最后比較了其優(yōu)缺點，指出其存在的共性問題，總結了使用FPGA設計逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢。然后以單相電壓型PWM逆變器為控制模型采用新型模數(shù)結合現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實現(xiàn)數(shù)字化控制器的方案，給出了純正正弦波逆變器的設計方案。 論文詳細論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設計方法與實現(xiàn)過程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600，世界上首個模數(shù)混合型FPGA。主要設計要點包括：逆變器硬件電路設計以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設計。外圍強電電路的設計的難點在于用于前端升壓的高頻變壓器的設計以及輸出端LC濾波電感與電容的選取。另外，SPWM“H”字全橋逆變電路中的高懸浮電壓也是設計中需要值得注意的重要環(huán)節(jié)。在控制系統(tǒng)軟件設計方面，采用FPGA自上而下的設計方法，對其控制系統(tǒng)進行了功能劃分，完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設計。 論文的結束部分給出了設計結果，并指出了進一步的工作的思路和方向。
上傳時間： 2013-05-19
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隨著技術的發(fā)展，基于PLC的控制系統(tǒng)呈現(xiàn)綜合化、網(wǎng)絡化的發(fā)展趨勢。為了適應當今PLC課程教學的需要，我們應提供具有現(xiàn)場控制對象的控制層、監(jiān)控管理層、遠程監(jiān)控層三層結構的實驗控制系統(tǒng)，并將組態(tài)軟件技術、先進的數(shù)據(jù)交互技術、單片機技術、通信技術集成在控制系統(tǒng)中，構建現(xiàn)代大綜合設計性實驗系統(tǒng)，以培養(yǎng)全面的高素質(zhì)的綜合性人才。 本文提出了一種多功能、大綜合的實驗平臺的方案和技術實現(xiàn)。本課題由市場占有率高的西門子PLC及其通信網(wǎng)絡模塊組成，采用具有很高的性價比的系統(tǒng)集成技術，構成了覆蓋面較大的全集成的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，可提供PPI網(wǎng)絡、PROFIBUS-DP網(wǎng)絡和以太網(wǎng)等多種網(wǎng)絡形式的實驗平臺；采用多種工業(yè)組態(tài)軟件如Wincc、組態(tài)王和MCGS，構成了豐富的上位監(jiān)控模式；通過OPC技術實現(xiàn)對PROFIBuS-DP網(wǎng)絡的遠程監(jiān)控。在此基礎上，結合單片機技術、CPLD技術，設計了可自定義I/O口的多路模擬采集卡，擴展了PLC的信息控制功能；采用網(wǎng)絡技術，將PLC技術與變頻器、步進電機控制相結合，對標準的PLC對象TM2和機械手設備進行二次開發(fā)，構成相關的運動控制系統(tǒng)，模擬生產(chǎn)線的控制，展示PLC的運動控制功能；將PLC技術與無線控制技術相結合，實現(xiàn)PLC的無線遙控功能；完成了三菱Q系列PLC與PROFIBUS-DP網(wǎng)絡的聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了不同品牌的PLC網(wǎng)絡的互聯(lián)互通。在此基礎上，還開發(fā)了多個實驗程序，展示其豐富的網(wǎng)絡構架和綜合的實驗模式。 系統(tǒng)調(diào)試和實驗效果表明，該系統(tǒng)接近當今工業(yè)技術實踐，可為學生的課程設計、畢業(yè)設計以及PLC技術研究提供先進的集多種技術于一體的大綜合設 計性實驗平臺。關鍵詞：PLC；業(yè)網(wǎng)絡；OPC
上傳時間： 2013-05-22
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直接轉矩控制技術是繼矢量控制技術之后交流調(diào)速領域中新興的控制技術，它采用空間矢量的分析方法，在定子坐標系下計算并控制轉矩和磁鏈，以獲得轉矩的高動態(tài)性能。比較于矢量控制，它省去了復雜的矢量變換，克服了對電機轉子參數(shù)的依賴性，具有轉矩響應快的優(yōu)點。然而，異步電動機的直接轉矩控制系統(tǒng)存在轉矩、電流和磁鏈脈動較大，開關頻率不恒定的問題。本文在傳統(tǒng)直接轉矩控制的基礎上，針對其存在的缺點提出了基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉矩控制策略。 這種新型的直接轉矩控制策略使空間矢量脈寬調(diào)制技術和直接轉矩控制技術相結合。把電動機和PWM逆變器看成一體，使電動機獲得賦值恒定的近似理想的圓形磁場，解決其轉矩、電流、磁鏈脈動大，開關頻率不恒定的問題。在論文撰寫的過程中做了如下工作： 根據(jù)電機原理和坐標變換理論，建立定子正交α—β兩相靜止坐標系下的異步電動機的數(shù)學模型，包括電機的磁鏈模型、轉矩模型和運動方程。 設計PI控制器，該控制器把轉矩和磁鏈誤差信號轉換成參考電壓，然后通過坐標變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓，對SVPWM模塊進行控制。 設計SVPWM控制模塊，其中設計了期望電壓空間矢量的合成方法，矢量區(qū)段的判斷，計算了開關器件的導通時間和時刻。 通過理論分析和設計各個模塊，組成了控制系統(tǒng)逆變器部分的仿真模型。在MATLAB/SIMULINK仿真工具箱中搭建仿真模型，通過設置合理的仿真參數(shù)、電機參數(shù)、給定量參數(shù)以及PI控制器的控制參數(shù)對系統(tǒng)進行仿真研究，從而在理論上驗證系統(tǒng)設計的正確性。 仿真實驗結果證明了這種基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉矩控制方法可以有效改善直接轉矩控制系統(tǒng)的性能。減小傳統(tǒng)直接轉矩控制中的磁鏈和轉矩脈動，并使逆變器工作在恒定的開關頻率。最后總結論文所做的研究工作，并展望了今后的研究重點和方向。
上傳時間： 2013-04-24
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無刷直流電動機利用電子換相器代替了直流電動機的機械電刷和換向器，不但具有直流電機的調(diào)速性能，而且體積小、效率高，在許多領域已得到了廣泛應用。采用無位置傳感器控制技術，不但可以克服有位置傳感器的諸多弊端，而且還進一步拓展了無刷直流電動機的應用領域。近些年來，無位置傳感器無刷直流電動機控制技術成為大家研究的熱點之一。 本課題緊扣研究熱點，以方波無刷直流電動機為控制對象，設計了一套無位置傳感器無刷直流電動機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TMS320LF2407ADSP芯片作為控制核心，運用反電動勢過零點檢測原理和預定位與升頻升壓相結合的啟動方法，實現(xiàn)無位置傳感器無刷直流電動機的控制。為了提高系統(tǒng)的調(diào)速性能，控制方法采用了轉速、電流雙閉環(huán)控制。 首先，本文研究了無刷直流電動機的基本結構、性能、工作原理及數(shù)學模型，利用數(shù)學模型在Matlab/Simulink環(huán)境中建立無刷直流電動機的仿真模型。接著，給出了系統(tǒng)總體的設計方案，對控制系統(tǒng)設計中的幾個關鍵技術--反電動勢過零點及其相位補償原理、啟動、單神經(jīng)元PID轉速控制器以及PWM產(chǎn)生電路進行了深入的研究。 然后，根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案和系統(tǒng)功能要求，進行軟硬件設計。在硬件設計中，主要進行了DSP最小系統(tǒng)、電流和轉子位置檢測電路、IR2130驅動電路等方面電路的設計。在軟件設計中，主要設計出了主程序和A/D中斷程序。其中，主程序包括DSP系統(tǒng)設置、變量初始化、電機正反轉選擇、電機啟動、速度計算及顯示等方面程序；A/D中斷程序包括反電動勢計算、換相時刻計算、電流轉速調(diào)節(jié)子程序等方面程序。 最后，經(jīng)實驗結果表明，電機啟動快速、穩(wěn)定，具有較寬的調(diào)速范圍。同時，該系統(tǒng)還具有結構簡單、可靠性高等特點，具有廣泛的應用前景。
標簽： 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流電動機
上傳時間： 2013-07-08
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本文以單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為研究對象，在分析了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)特性的基礎上，總結了實際運行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中存在的問題和影響控制效果的原因。把汽包鍋爐單元機組簡化為一個具有雙輸入、雙輸出的被控對象以及做了一些合理假設的前提下對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)建立的動態(tài)數(shù)學模型進行分析。 從快速滿足電網(wǎng)負荷指令的需求，抑制各種干擾，保證機組的穩(wěn)定運行的中心任務出發(fā)，首次提出采用智能PID控制器作為汽機的主控制器，解決常規(guī)單自由度PID控制器不能兼顧目標跟蹤特性和抗干擾特性的問題，并在一定程度上解決了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對鍋爐前饋回路過分依賴的問題。 針對鍋爐對象大遲延特性，利用模糊預估策略對過程的輸出進行預測。補償了鍋爐側純延遲帶來的不利影響；而且還具備了模糊控制不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學模型，具有對系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感，對于非線性、時變時滯等特性，呈現(xiàn)出較好的魯棒性等特點，當出現(xiàn)較大的誤差時，可以把系統(tǒng)從很大的偏離中拉回來，提高了系統(tǒng)的響應速度和安全性。仿真試驗表明采用模糊預估能夠降低系統(tǒng)的超調(diào)，取得較好的控制效果。 由于單元機組中的鍋爐與汽機為強耦合系統(tǒng)，為了實現(xiàn)一對一的單一控制，決定采用神經(jīng)網(wǎng)絡多變量解禍控制，通過仿真證明，達到了很好的解耦效果。 為了從全局上優(yōu)化系統(tǒng)的控制行為，采用模糊控制策略對鍋爐和汽機的指令進行智能化的調(diào)整和約束。根據(jù)不同的負荷階段、主要參數(shù)的變化情況及時調(diào)整有關的指令，使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向著有利于全局優(yōu)化的方向調(diào)節(jié)。 本文將神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制思想引入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并在此基礎上構造神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊自適應控制的智能PID控制方案。通過理論分析和仿真實驗證明了這一控制方法在電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的實用價值，和傳統(tǒng)的PID控制比較，這種智能控制算法有效的提高了負荷的響應速率，保證了系統(tǒng)的品質(zhì)，取得了很好的控制效果。
標簽： 火電廠 單元機組 協(xié)調(diào)控制
上傳時間： 2013-04-24
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由于傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的固有缺陷，當單臺電源供電時，一旦發(fā)生故障可能導致整個系統(tǒng)癱瘓，造成不可估計的損失。逆變電源并聯(lián)技術是提高逆變電源運行可靠性和擴大供電容量的重要手段。并聯(lián)技術可以提高逆變電源的通用性和靈活性，使系統(tǒng)設計、安裝、組合更加方便，使可靠性進一步提高。 本文主要研究逆變電源輸出的數(shù)字控制技術，以及逆變電源的并聯(lián)控制策略，以改善逆變電源的輸出性能，提高逆變電源的可靠性，并為分布式發(fā)電系統(tǒng)提供最基本的單元模塊。本系統(tǒng)采用高頻逆變技術，主電路前級采用BOOST升壓，后級采用半橋逆變電路，以TI公司的TMS320F2806DSP為主控核心實現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能。本文主要研究內(nèi)容如下： 1.首先介紹了當前的適合逆變電源的控制策略，分析了這些控制策略的優(yōu)缺點，介紹了當前的適用于逆變電源并聯(lián)運行的控制策略，并簡單介紹了它們的原理； 2.介紹了逆變電源無線并聯(lián)的關鍵技術，依據(jù)下垂并聯(lián)控制的數(shù)學模型，對并聯(lián)系統(tǒng)的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面進行了詳細的分析； 3.通過對當前逆變電源控制策略的分析、研究，對所選的逆變電源主電路進行數(shù)學建模，設計了逆變電源三閉環(huán)調(diào)節(jié)控制器，并通過Matlab仿真工具進行仿真，驗證了該控制策略的可行性； 4.建立了單相逆變電源無線并聯(lián)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型，并通過仿真實驗對其進行了驗證分析，結果表明：該基于下垂法控制的無線并聯(lián)方案可以使系統(tǒng)實現(xiàn)對輸出有功功率、無功功率和諧波功率的良好控制； 5.采用DSP為主控芯片，設計并制作了單相無線并聯(lián)型逆變電源樣機，給出并聯(lián)型逆變單元輸出濾波電感參數(shù)選擇的工程設計方法和原則，并對上述的三閉環(huán)控制策略進行了實驗測試，實驗結果良好。
標簽： 高頻逆變電源 并聯(lián)控制 策略
上傳時間： 2013-04-24
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本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性，并通過坐標變換，分別得出了電機在a—b—c，α—β、d—q坐標系下的數(shù)學模型。針對永磁同步直線電機模型的非線性與耦合特性，采用了次級磁場定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對它算法實現(xiàn)進行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究，將兩者相結合，設計出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎上，設計了永磁同步直線電機矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測采用了增量式光柵尺，設計了與DSP的接口電路，通過M/T法實現(xiàn)對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進行仿真，結果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動，對于負載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間： 2013-07-04
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隨著全球汽車保有量的與日俱增，能源危機和環(huán)境污染正逐漸成為制約世界汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。而新興的混合動力汽車（HEV）在節(jié)能和排放上的優(yōu)越性正逐步體現(xiàn)出來。由于采用“油、電”配合的方式來驅動車體，其所搭載電動機及其驅動控制系統(tǒng)的研究則成為混合動力汽車研發(fā)中的關鍵技術之一，它直接決定著整車的動力性，燃油經(jīng)濟性和排放指標。 論文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車電機及其控制系統(tǒng)技術的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣，由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，本文混合動力汽車傳動系統(tǒng)選用永磁同步電機；根據(jù)混合動力汽車所搭載電動機在功率和扭矩上的要求以及永磁同步電機在結構上的特點，選取了發(fā)動機電機系統(tǒng)的結構布置形式；論文建立了永磁同步電動機的數(shù)學模型，分析了永磁同步電動機矢量控制的原理；設計了基于TMS320F2812DSP的永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)，詳細闡述了功率驅動電路，速度及位置檢測電路，電流反饋及過流保護電路，CAN通訊模塊等系統(tǒng)中重要的組成單元；軟件采用模塊化的結構，闡述了關鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序。 最后，搭建了實驗平臺，對硬件進行了調(diào)試和修改，通過樣機及系統(tǒng)臺架試驗，取得了大量的實驗數(shù)據(jù)，檢驗了所設計樣機的特性，發(fā)現(xiàn)其制作過程中的不足，并實現(xiàn)了電機控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達到了對混合動力汽車用永磁同步電動機控制系統(tǒng)的探索與研究的目的。
上傳時間： 2013-05-23
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異步電動機直接轉矩控制技術是近年來發(fā)展起來的一種新型、高性能交流調(diào)速技術。它利用電壓源型逆變器的工作過程，控制定子磁鏈的走或停，即調(diào)整定子磁鏈與轉子磁鏈的夾角大小，從而對電機轉矩進行直接控制以獲得良好的動態(tài)性能。 論文首先探討了直接轉矩控制技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡述了直接轉矩控制的基本原理，分析了常用的圓形磁鏈軌跡控制方法，詳細介紹了直接轉矩控制系統(tǒng)主要模塊的設計和實現(xiàn)。在分析交流異步電機動態(tài)數(shù)學模型、轉矩和磁鏈計算方程的基礎上，分析了直接轉矩控制的異步電動機在低速運行時存在轉矩脈動和轉速波動較大的問題?；谡伎毡瓤刂坪碗x散占空比控制的異步電動機直接轉矩控制方法，由電機電磁轉矩公式和合成電壓矢量理論推導了直接計算占空比的方法，在不影響系統(tǒng)各方面性能指標的情況下使降低轉矩脈動的計算量大大減少，方便了計算和使用。兩種方法均具有系統(tǒng)結構簡單、占空比計算量小等優(yōu)點。研究結果驗證了這兩種方法的正確性和有效性。在第一種方法中加入了單神經(jīng)元控制器，使系統(tǒng)的動靜態(tài)性能得到了提高。接著對利用空間電壓矢量調(diào)制的直接轉矩控制系統(tǒng)進行了研究。仿真結果表明此種方法能夠有效的降低轉矩脈動，使系統(tǒng)性能得到提高。 以TMS320F2812DSP為CPU搭建了直接轉矩控制硬件實驗平臺，調(diào)試了硬件電路。編寫了相關軟件流程圖和程序清單。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的發(fā)展，交流電源系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題受到越來越多的關注。傳統(tǒng)的整流環(huán)節(jié)廣泛采用二極管不控整流和晶閘管相控整流電路，向電網(wǎng)注入了大量的諧波及無功，造成了嚴重的污染。提高電網(wǎng)側功率因數(shù)以及降低輸入電流諧波成為一個研究熱點。功率因數(shù)校正技術是減小用電設備對電網(wǎng)造成的諧波污染，提高功率因數(shù)的一項有力措施。本文所做的主要工作包括以下幾部分： 1.分析了單位功率因數(shù)三相橋式整流的工作原理，這種整流拓撲從工作原理上可以分成兩部分：功率因數(shù)補償網(wǎng)絡和常規(guī)整流網(wǎng)絡。在此基礎上，為整流電路建立了精確的數(shù)學模型。 2.這種單位功率因數(shù)三相橋式整流的輸入電感是在額定負載下計算出的，當負載發(fā)生變化時，其功率因數(shù)會降低。針對這種情況，提出了一種新的控制方法。常規(guī)整流網(wǎng)絡向電網(wǎng)注入的諧波可以由功率因數(shù)補償網(wǎng)絡進行補償，所以輸入功率因數(shù)相應提高。負載消耗的有功由電網(wǎng)提供，補償網(wǎng)絡既不消耗有功也不提供任何有功。根據(jù)功率平衡理論，可以確定參考補償電流。雙向開關的導通和關斷由滯環(huán)電流控制確定。在這一方法的控制下，雙向開關工作在高頻下，因此輸入電感值相應降低。仿真和實驗結果都表明：新的控制方法下，負載變化時，輸入電流仍接近于正弦，功率因數(shù)接近1。 3.根據(jù)IEEE-519標準對諧波電流畸變率的要求，為單位功率因數(shù)三相橋式整流提出了另一種控制方法。該方法綜合考慮單次諧波電流畸變率、總諧波畸變率、功率因數(shù)、有功消耗等性能指標，并進行優(yōu)化，推導出最優(yōu)電流補償增益和相移。將三相負載電流通過具有最優(yōu)電流補償增益和相移的電流補償濾波器，得到補償后期望的電網(wǎng)電流，驅動雙向開關導通和關斷。仿真和實驗都收到了滿意的效果，使這一整流橋可以工作在較寬的負載范圍內(nèi)。 4.單位功率因數(shù)三相橋式整流中直流側電容電壓隨負載的波動而波動，為提高其動、靜態(tài)性能，將簡單自適應控制應用到了直流側電容電壓的控制中，并提出利用改進的二次型性能指標修改自適應參數(shù)的方法，可以在實現(xiàn)對參考模型跟蹤的同時又不使控制增量過大，與常規(guī)的PI型簡單自適應控制相比在適應律的計算中引入了控制量的增量和狀態(tài)誤差在k及k+1時刻的采樣值。利用該方法為直流側電壓設計了控制器，并進行了仿真與實驗研究，結果表明與PI型適應律相比，新的控制器能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應性能，負載變化時系統(tǒng)的魯棒性更強。
上傳時間： 2013-06-15
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