超聲波電機(jī)(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)力，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。與傳統(tǒng)的電磁電機(jī)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動(dòng)作響應(yīng)快、運(yùn)行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多。超聲波電機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動(dòng)化設(shè)備、智能機(jī)器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當(dāng)前機(jī)電控制領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 本文主要以行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設(shè)計(jì)并制作了超聲波電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，并對超聲波電機(jī)的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內(nèi)容及成果如下： 介紹了超聲波電機(jī)的工作原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用前景，總結(jié)了國內(nèi)外超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。 結(jié)合嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)及其開發(fā)方法，詳細(xì)介紹了超聲波電機(jī)嵌入式驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)過程，并總結(jié)了硬件、軟件的調(diào)試過程。最后，對所設(shè)計(jì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試和數(shù)據(jù)分析。 采用DDS技術(shù)解決超聲波電機(jī)所需要的高頻驅(qū)動(dòng)電源和數(shù)字控制的問題。本文設(shè)計(jì)的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調(diào)的雙通道信號發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點(diǎn)。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設(shè)計(jì)并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調(diào)節(jié)，其控制策略簡單、易行，通過實(shí)驗(yàn)選擇合適的參數(shù)能適應(yīng)一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型、收斂速度快的特點(diǎn)與PID簡單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機(jī)定位控制精度達(dá)到0.0880。
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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在工業(yè)過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調(diào)量變大，調(diào)節(jié)時(shí)間變長。因此滯后過程被公認(rèn)為較難控制的對象，而且純滯后占整個(gè)動(dòng)態(tài)過程的時(shí)間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程中。因此對該問題的研究具有重大的實(shí)際意義。 傳統(tǒng)的PID配合Smith預(yù)估補(bǔ)償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當(dāng)存在建模誤差或干擾時(shí)，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制研究的不斷深入，有些學(xué)者將它們與Smith預(yù)估控制、PID控制及預(yù)測控制等相結(jié)合，提出了針對不確定大滯后系統(tǒng)的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯(cuò)，但系統(tǒng)的復(fù)雜程度和調(diào)試難度也隨之增加。因此設(shè)計(jì)簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個(gè)重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點(diǎn)，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。接著概要地介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應(yīng)用領(lǐng)域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預(yù)估補(bǔ)償器相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預(yù)估補(bǔ)償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預(yù)估補(bǔ)償器的結(jié)合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力。為驗(yàn)證該控制方案的實(shí)際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置中的具有大滯后特性的盤管內(nèi)部的溫度為被控對象，以JX44BO開發(fā)板作為主要的控制平臺(tái)設(shè)計(jì)并完成大滯后控制實(shí)驗(yàn)。所以接下來本文介紹了實(shí)現(xiàn)這個(gè)嵌入式溫度大滯后控制系統(tǒng)所涉及到的硬件平臺(tái)、系統(tǒng)框圖以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺(tái)的控制界面以及各個(gè)主要功能的程序的實(shí)現(xiàn)，以及遠(yuǎn)程客戶端程序在以太網(wǎng)通訊方面的程序?qū)崿F(xiàn)和遠(yuǎn)程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實(shí)驗(yàn)的參數(shù)設(shè)置以及最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在實(shí)際應(yīng)用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
標(biāo)簽： ARM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(SRD)是一種新型交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),以結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、控制參數(shù)多、控制方法靈活、可得到各種所需的機(jī)械特性,而備受矚目,應(yīng)用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的效率,這一點(diǎn)是其它調(diào)速系統(tǒng)所不可比擬的.但開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)的振動(dòng)與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領(lǐng)域的應(yīng)用.本文針對上述問題進(jìn)行了研究,提出了一種新型齒極結(jié)構(gòu),可有效降低開關(guān)磁阻電機(jī)的振動(dòng)與噪聲.通過電磁場有限元計(jì)算可看出,在新型齒極結(jié)構(gòu)下,導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機(jī)振動(dòng)與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)子極相對定子極位于關(guān)斷位置時(shí),徑向力大幅度地減小,并改善了徑向力沿定子圓周的分布,使其波動(dòng)減小,從而減小了定子鐵心的變形與振動(dòng),進(jìn)而降低了開關(guān)磁阻電機(jī)的噪聲.靜態(tài)轉(zhuǎn)矩因轉(zhuǎn)子極開槽也略微減小,但對電機(jī)的效率影響不大.開關(guān)磁阻電機(jī)因磁路的飽和導(dǎo)致參數(shù)的非線性,又因在不同控制方式下是變結(jié)構(gòu)的.這使得開關(guān)磁阻電機(jī)的控制非常困難.經(jīng)典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關(guān)磁阻電機(jī)的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結(jié)構(gòu)控制、狀態(tài)空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)起來比較困難.而智能控制方法如模糊控制本身為一種非線性控制方法,對于非線性、變結(jié)構(gòu)、時(shí)變的被控對象均可取得較好的控制效果且不需知道被控對象的數(shù)學(xué)模型,這對于很難精確建模的開關(guān)磁阻電機(jī)來說尤其適用.同時(shí),模糊控制實(shí)現(xiàn)比較容易.但對于變參數(shù)、變結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)來說固定參數(shù)的模糊控制在不同條件下其控制效果難以達(dá)到最優(yōu).為取得最優(yōu)的控制效果,該文采用帶修正因子的自組織模糊控制器,采用單純形加速優(yōu)化算法通過在線調(diào)整參數(shù),達(dá)到了較好的控制效果.仿真結(jié)果證明了這一點(diǎn).
標(biāo)簽： 開關(guān)磁阻電機(jī) 自組織 模糊控制
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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我國是世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)面積最大的國家，設(shè)施面積占世界總面積的70-80％。目前國內(nèi)設(shè)施溫室應(yīng)用的主要環(huán)境參數(shù)采控系統(tǒng)大多為進(jìn)口產(chǎn)品，這些產(chǎn)品技術(shù)含量高，采控效果好，但相對價(jià)格較高，通常適用于現(xiàn)代化的大型或高檔連棟溫室。少數(shù)國產(chǎn)品牌無論技術(shù)水平還是采控效果均不甚理想，尤其缺少能夠適用于我國常見的中小型日光溫室的低成本智能采集控制裝置。本文基于國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)課題“設(shè)施農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用”，對設(shè)施溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份、調(diào)控問題進(jìn)行了研究。 論文分析了目前國內(nèi)中小型日光溫室環(huán)境監(jiān)控需求，提出并實(shí)現(xiàn)了一套網(wǎng)絡(luò)型設(shè)施農(nóng)業(yè)日光溫室智能控制系統(tǒng)從硬件到軟件的完整方案。主要研究工作如下： (1) 開發(fā)了面向常用環(huán)境信息傳感器和生物信息傳感器的數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊具有可定制、可擴(kuò)展的特點(diǎn)。 (2) 開發(fā)了基于CF卡的數(shù)據(jù)備份及存儲(chǔ)模塊，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)和本地化自主控制提供了基礎(chǔ)。 (3) 構(gòu)建了傳感器數(shù)據(jù)的局域傳輸網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)絡(luò)接口，滿足了節(jié)點(diǎn)環(huán)境參數(shù)及視頻信息寬帶傳輸與溫室集中監(jiān)控的需要。 (4) 開發(fā)了面向中小型日光溫室的可擴(kuò)展核心設(shè)備管理模塊，實(shí)現(xiàn)了在決策服務(wù)器支持下的環(huán)境參數(shù)本地自主調(diào)控。 (5) 移植了嵌入式操作系統(tǒng)、開發(fā)了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使用戶可以靈活方便地調(diào)用板載設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的二次定制開發(fā)。 (6) 對系統(tǒng)軟件、硬件進(jìn)行了模擬調(diào)試和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)在設(shè)施溫室環(huán)境采控中的各項(xiàng)功能。 論文結(jié)構(gòu)如下：首先分析了課題的研究背景、意義、研究現(xiàn)狀和相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)；然后在溫室控制的需求分析上提出了智能控制系統(tǒng)的方案；接著給出了智能PAC系統(tǒng)子/主節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，給出了基于U-BOOT與uClinux的智能PAC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)；其次設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對智能PAC系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。論文最后展望了我國設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境監(jiān)控的發(fā)展。 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)表明，該智能PAC系統(tǒng)解決了日光溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份問題，并且具有可定制化、可編程、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： ARM 設(shè)施農(nóng)業(yè) 網(wǎng)絡(luò) 可編程
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)場總線技術(shù)以其先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性、開放性等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)，已經(jīng)對傳統(tǒng)的PLC、集散控制系統(tǒng)形成了巨大的沖擊，具有廣闊的發(fā)展前景。 作為現(xiàn)場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實(shí)時(shí)性好、價(jià)格低廉、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，基于CAN總線設(shè)計(jì)的工業(yè)控制系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)控制的復(fù)雜性，降低成本，并能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴(kuò)展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應(yīng)用需求，在分析了CAN總線協(xié)議的基礎(chǔ)上，給出了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的總體解決方案，主控節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，人機(jī)界面設(shè)計(jì)，以及網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)模型及具體實(shí)現(xiàn)流程，完成的主要工作如下： 軟硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，基于ARM處理器LPC2378開發(fā)了工控網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)。設(shè)計(jì)了該節(jié)點(diǎn)的硬件電路，包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉(zhuǎn)換隔離電路等。在硬件平臺(tái)上進(jìn)行μC/OS-II操作系統(tǒng)移植，基于該操作系統(tǒng)編寫了各硬件模塊驅(qū)動(dòng)程序，主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數(shù)據(jù)接收以及發(fā)送。 通訊設(shè)計(jì)，根據(jù)工業(yè)控制應(yīng)用的具體需求，設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)整體解決方案，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨福ㄓ嵔Y(jié)構(gòu)等，基于CAN總線技術(shù)規(guī)范CAN2.0B自定義了CAN總線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層通信協(xié)議CAN08。 人機(jī)界面設(shè)計(jì)，基于威綸MT505設(shè)計(jì)了工控網(wǎng)絡(luò)的人機(jī)界面，編程實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面與主控節(jié)點(diǎn)的Modbus通訊。
標(biāo)簽： ARM 現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng) 主控
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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智能繡花機(jī)是當(dāng)代最先進(jìn)的繡花機(jī)械，廣泛應(yīng)用于刺繡行業(yè)，國產(chǎn)繡花機(jī)著重于中低端產(chǎn)品的開發(fā)，而隨著電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，用戶對高性能繡花機(jī)的需求日益增大。本文在詳細(xì)分析智能繡花機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能繡花機(jī)的功能需求與當(dāng)前嵌入式領(lǐng)域的最新技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于ARM和DSP為處理器的控制系統(tǒng)解決方案，主要研究工作和成果如下： (1)制定了系統(tǒng)總體方案和具體實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)了信息處理和機(jī)電控制分離的結(jié)構(gòu)。 (2)研制了基于S3C2410X為核心的主控制模塊，設(shè)計(jì)了用于外圍擴(kuò)展的FLASH、SDRAM、USB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、以太網(wǎng)通信、UART接口、LCD觸摸屏顯示器等硬件電路。 (3)研制了基于TMS320LF2407A為核心的機(jī)電控制模塊，設(shè)計(jì)了繡框電機(jī)和主軸電機(jī)等硬件控制模塊。 (4)設(shè)計(jì)了基于CY7C027的雙口RAM通信模塊，實(shí)現(xiàn)ARM和DSP之間的高速數(shù)據(jù)通信。 (5)采用虛擬機(jī)技術(shù)建立了ARM的Linux交叉編譯環(huán)境和DSP的CCS共存的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，節(jié)約了使用資源。 (6)研究了DST繡花花樣文件存儲(chǔ)格式以及解碼方法，采用MiniGUI編程實(shí)現(xiàn)了一個(gè)友好的圖形用戶界面，簡要介紹SVPWM技術(shù)的DSP實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)指能夠在本地計(jì)算機(jī)上通過遠(yuǎn)程控制軟件發(fā)送指令給遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)，從而操縱遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)使之能夠完成一系列工作的系統(tǒng)。本文介紹了一種以手持設(shè)備為主控端，個(gè)人電腦為被控端的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，
標(biāo)簽： 智能手機(jī) 電腦 遠(yuǎn)程控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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結(jié)合重鋼軋鋼廠加熱爐溫度控制系統(tǒng)，以改善加熱爐控制效果，該系統(tǒng)采用了一種基于模糊控制的PLC 溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分應(yīng)用模糊控制器的智能特點(diǎn)，以及PLC的編程維護(hù)方便，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，提
標(biāo)簽： PLC 加熱爐 溫度 模糊控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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目前國內(nèi)的大多數(shù)通用直流電參數(shù)測量設(shè)備，精度等級一般為0.5級或0，2級，精度更高的測量儀表(校表)一般為0.1～0.05級。而數(shù)字儀表使用的CPU大多數(shù)仍采用8位或16位單片機(jī)，由于其處理速度慢，不易實(shí)現(xiàn)更多的功能。軟件上還是采用匯編語言編程，流程上沿用傳統(tǒng)的線性程序，不便于軟件的升級和維護(hù)。而國外高精度的測量設(shè)備往往價(jià)格很高。為了更好地滿足計(jì)算過程中準(zhǔn)確性、精確性、快速性以及日后客戶對儀表功能上的升級要求，克服目前國內(nèi)現(xiàn)行的直流電參數(shù)測量儀器存在的局限，同時(shí)獲得更高的性價(jià)比，本文在充分分析和吸收當(dāng)前國內(nèi)外數(shù)字儀表的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)后，研制了一種基于32位ARM和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的智能直流校驗(yàn)表，精度已達(dá)到了0.05級，該儀器是目前國內(nèi)直流電參數(shù)測量的最高性能儀器之一，可廣泛用于實(shí)驗(yàn)室、計(jì)量院所、電力系統(tǒng)等部門作為0.1級、0.05級直流電壓、電流測量標(biāo)準(zhǔn)或現(xiàn)場檢測。 本文首先對直流表的各種測量功能和精度要求進(jìn)行了分析，提出了儀器的總體框架和滿足測量精度要求的措施。本裝置硬件上采用ARM結(jié)構(gòu)，以恩智浦公司的ARM微控制器(LPC2134)為控制核心，實(shí)現(xiàn)測量、校準(zhǔn)、通信和顯示功能。軟件上則基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ進(jìn)行了儀表的總體程序設(shè)計(jì)。 在介紹了對直流表硬件電路的設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)程序的編寫后，再簡單闡述了μC/OS-Ⅱ的一些基本概念和在ARM微控制器(LPC2134)上的移植，并詳細(xì)介紹了基于μC/OS-Ⅱ平臺(tái)應(yīng)用程序的任務(wù)劃分，在設(shè)計(jì)了全部程序后，探討了誤差的分類和產(chǎn)生原因，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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本文描述了智能直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思路，給出實(shí)現(xiàn)微型直流電機(jī)（12v—55v）的控制方案。應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制芯片LM629和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片LMD18200實(shí)現(xiàn)了直流電動(dòng)機(jī)的智能控制。關(guān)鍵詞
標(biāo)簽： 全數(shù)字 直流調(diào)速 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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