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FPGA智驱多通道步进电机精密平台 被引量：1
1
作者 李浩然 李明桧 +5 位作者 甄国涌 储成群 刘婕 臧帅辰 高佳琦 李文越 《工业仪表与自动化装置》 2025年第1期103-110,共8页
该文给出了一种FPGA智驱多通道步进电机精密平台的设计方法。通过改进电机梯形加减速算法降低计算复杂程度,并将该算法部署到FPGA平台上与多组传感器共同工作。通过可视化的上位机界面由UART与主控板进行通信,并实现了运动参数的实时下... 该文给出了一种FPGA智驱多通道步进电机精密平台的设计方法。通过改进电机梯形加减速算法降低计算复杂程度,并将该算法部署到FPGA平台上与多组传感器共同工作。通过可视化的上位机界面由UART与主控板进行通信,并实现了运动参数的实时下发配置,实现了对电机的精准控制。性能测试结果表明,该精密平台可以精准控制多通道步进电机启停运动,有效避免了失步和过冲,具有良好的性能。同时该平台还具有平稳的加减速曲线,原点可控,可调速度,精准步数等特点,且具备仿真验证,满足明确的需求。 展开更多
关键词 FPGA 多通道 步进电机 加减速算法
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多轴步进电机速度曲线算法的时分复用策略
2
作者 吴博 雷兴明 +1 位作者 王邦继 刘德兴 《电子测量技术》 北大核心 2025年第12期108-116,共9页
针对多轴步进电机控制器实现过程中,需要进行硬件逻辑的复用,导致逻辑资源占用量过多的问题,提出一种速度曲线算法的时分复用策略。首先,基于刚体绕定轴转动的运动学理论及步进电机控制原理,建立了步进电机控制脉冲周期与运动学物理量... 针对多轴步进电机控制器实现过程中,需要进行硬件逻辑的复用,导致逻辑资源占用量过多的问题,提出一种速度曲线算法的时分复用策略。首先,基于刚体绕定轴转动的运动学理论及步进电机控制原理,建立了步进电机控制脉冲周期与运动学物理量之间的映射关系;其次,结合脉冲计算公式将匀加速与匀减速两种转动模式进行合并,优化了速度曲线的计算方法;然后,采用时分复用的设计思想,在单轴非时分复用控制的基础上,充分利用控制脉冲输出的时间间隔,进行了多轴速度曲线算法的时分复用设计;最后实现了两轴步进电机时分复用控制器IP核,相较于两轴非时分复用IP核,逻辑资源使用量降低了33.68%,热功耗降低了14.04%,并搭建硬件实验平台进行了算法验证。结果表明,时分复用IP核可以实现两轴步进电机的精确控制,角位移跟随误差均在±8 step(±0.9°)以内。 展开更多
关键词 多轴步进电机 开环控制 速度曲线 时分复用 现场可编程门阵列(FPGA)
原文传递
混合式步进电机二维等效有限元仿真方法
3
作者 吕强 庞亮 +1 位作者 钱乐 李听斌 《微特电机》 2025年第10期25-29,38,共6页
由于混合式步进电机磁路的复杂性,其电磁性能的仿真计算具有较大的难度,传统磁路法计算的精度不足,而三维有限元法计算量庞大,难以满足工程应用需求。本文采用磁导等效的方式将混合式步进电机的三维磁场等效成二维磁场,从而实现二维有... 由于混合式步进电机磁路的复杂性,其电磁性能的仿真计算具有较大的难度,传统磁路法计算的精度不足,而三维有限元法计算量庞大,难以满足工程应用需求。本文采用磁导等效的方式将混合式步进电机的三维磁场等效成二维磁场,从而实现二维有限元计算,相比磁路法具有更高的计算精度,相比三维有限元法具有更快的计算速度。并且进一步简化至计算一个定子极下的转矩特性,通过合成获得整个电机的转矩特性。以一台步距角为1.8°的两相混合式步进电机为例开展研究,计算其自定位转矩、保持转矩,仿真计算结果与实测结果基本一致,验证了这种简化的二维等效有限元仿真计算方法具有一定的可行性。 展开更多
关键词 混合式步进电机 转矩 二维等效 有限元仿真
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基于深度强化学习的电机S-曲线转速控制方法
4
作者 毛德辉 李鹏 吴建德 《机床与液压》 北大核心 2025年第5期88-94,共7页
针对电机暂态控制产生冲击和抖动导致的设备易损坏问题,提出一种基于深度强化学习的电机S-曲线转速控制方法。采用Sigmoid函数设计电机转速控制速度规划曲线,降低加速度不连续变化的冲击影响;基于Actor-Critic框架,结合深度确定性策略算... 针对电机暂态控制产生冲击和抖动导致的设备易损坏问题,提出一种基于深度强化学习的电机S-曲线转速控制方法。采用Sigmoid函数设计电机转速控制速度规划曲线,降低加速度不连续变化的冲击影响;基于Actor-Critic框架,结合深度确定性策略算法(DDPG)和混合形式的奖励函数搭建深度强化学习控制器,建立动态奖惩机制;通过MATLAB/Simulink仿真分析,将DDPG控制器与模型预测控制器、PID控制器、BP-PID控制器及GA-PID控制器分别在电机空载与负载时的控制效果进行对比。实验结果表明:DDPG控制器可以实现电机平滑加减速控制,并且可以消除超调量,具有更快的响应速度;当存在外部负载扰动时,电机转速跌落减少了50%~75%,极大提高了系统的抗扰动能力。 展开更多
关键词 深度强化学习 S-曲线 暂态控制 转速控制
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微型步进电机1Cr18Ni9Ti轴承座的深冷处理及工艺优化
5
作者 张庭 胡晓雯 +1 位作者 汪迪坤 徐磊 《微特电机》 2025年第4期75-77,共3页
研究深冷处理对微型步进电机1Cr18Ni9Ti轴承座的尺寸稳定性和内部组织金相的影响,结果表明,深冷处理后的轴承座尺寸稳定,内部组织为稳定态马氏体,而未做深冷处理的轴承座在低温贮存试验后外形整体变大,变化量按大小排列依次外径为+0.029... 研究深冷处理对微型步进电机1Cr18Ni9Ti轴承座的尺寸稳定性和内部组织金相的影响,结果表明,深冷处理后的轴承座尺寸稳定,内部组织为稳定态马氏体,而未做深冷处理的轴承座在低温贮存试验后外形整体变大,变化量按大小排列依次外径为+0.029 mm、内径为+0.012 mm、厚度为+0.01 mm,内部组织也由不稳定态奥氏体转变为马氏体。优化了1Cr18Ni9Ti轴承座新的加工工艺流程,验证了新工艺可行性和适用性。 展开更多
关键词 深冷处理 尺寸 金相组织 工艺流程
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五相混合式步进电机双闭环滑模控制
6
作者 杨文豪 张团善 +1 位作者 臧福全 井振威 《微电机》 2025年第2期57-63,共7页
混合式步进电机由于其优越的运动性能而被广泛应用于高精尖场合,但由于步进电机存在失步,且转速越高转矩越小的情况限制了其应用环境。为此,本文区别于传统的步进电机开环控制和驱动方式,对五相混合式步进电机采用闭环反馈和控制器控制... 混合式步进电机由于其优越的运动性能而被广泛应用于高精尖场合,但由于步进电机存在失步,且转速越高转矩越小的情况限制了其应用环境。为此,本文区别于传统的步进电机开环控制和驱动方式,对五相混合式步进电机采用闭环反馈和控制器控制。首先,采用磁场定向控制(Field-Oriented Control,FOC)策略,介绍了FOC控制方法和相关控制器基本原理;随后,根据五相混合式步进电机本体的数学模型,提出了适用于五相混合式步进电机的空间矢量脉宽调制(Space vector pulse width modulation,SVPWM)算法,设计了PI控制器,基于趋近率的滑模控制器,超螺旋滑模控制器,针对电机闭环反馈系统,建立了相对应五相混合式电机的转速、电流双闭环反馈控制系统以实现对电机系统的动态控制;最后,在Matlab/Simulink中搭建了五相混合式步进电机控制系统,对控制系统和控制器进行可行性验证。结果表明,采用上述方法提高了电机系统的鲁棒性和高速运行带载能力。 展开更多
关键词 五相混合式步进电机 SVPWM 滑模控制 闭环控制 MATLAB
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步进电机S形曲线加减速控制研究
7
作者 芈婉 《上海电气技术》 2025年第3期53-58,共6页
为解决步进电机加速度曲线拐点处加加速度变化不连续,使步进电机产生柔性冲击的问题,对步进电机S形曲线加减速控制进行研究,设计基于STEM32的步进电机S曲线加减速控制系统。在软件设计中,通过粒子群优化算法拟合多项式,将具有拐点的线... 为解决步进电机加速度曲线拐点处加加速度变化不连续,使步进电机产生柔性冲击的问题,对步进电机S形曲线加减速控制进行研究,设计基于STEM32的步进电机S曲线加减速控制系统。在软件设计中,通过粒子群优化算法拟合多项式,将具有拐点的线性加速度曲线拟合为加加速度连续变化的多项式曲线,降低步进电机产生柔性冲击的可能性。通过试验,加速度曲线采用粒子群优化算法拟合多项式,均方差较小,速度曲线呈现为S形,符合设计要求。采用S形曲线加减速控制,步进电机能够平稳运行,确认所设计的控制系统具有一定的可靠性与实用性。 展开更多
关键词 步进电机 加速 减速 控制 研究
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混合式步进电机三矢量模型预测电流控制
8
作者 朱文龙 许宇翔 +2 位作者 邵桓 赵月鹏 魏邦阳 《微电机》 2025年第2期75-79,共5页
混合式步进电机的径向磁场变化的平滑性和连续性较差,会产生较大的电流脉动,传统混合式步进电机双闭环控制系统使用的空间矢量脉宽调制,其电流环使用PI调节器,对电流脉动的抑制效果不佳。提出一种三矢量模型预测电流控制方法,该方法将8... 混合式步进电机的径向磁场变化的平滑性和连续性较差,会产生较大的电流脉动,传统混合式步进电机双闭环控制系统使用的空间矢量脉宽调制,其电流环使用PI调节器,对电流脉动的抑制效果不佳。提出一种三矢量模型预测电流控制方法,该方法将8个空间电压矢量分为6个扇区,每个扇区利用无差拍控制计算两个基本电压矢量和一个零矢量的运行时间,最优电压矢量经过6次预测得到,从而使最优电压矢量可选择范围覆盖任意幅值、任意方位。经过仿真验证,该策略具有可行性,提高了系统稳定性。 展开更多
关键词 三矢量 模型预测电流控制 混合式步进电机 电流脉动 最优电压矢量
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步进电机扭矩及寿命优化设计研究
9
作者 何健 徐伟 王鸿恩 《科技视界》 2025年第10期30-32,共3页
从结构设计、材料科学、驱动算法及散热优化等维度系统分析了扭矩提升的技术路径,并结合工业应用案例与仿真数据验证优化效果,通过电磁场优化、热力学建模和机械结构创新,提出三阶段寿命提升方案。研究表明,通过多齿定子设计、纳米复合... 从结构设计、材料科学、驱动算法及散热优化等维度系统分析了扭矩提升的技术路径,并结合工业应用案例与仿真数据验证优化效果,通过电磁场优化、热力学建模和机械结构创新,提出三阶段寿命提升方案。研究表明,通过多齿定子设计、纳米复合永磁体应用及自适应闭环控制策略,可使步进电机扭矩提升30%以上,同时降低能耗与温升;将气隙尺寸控制在0.05~0.08 mm,配合动态电流补偿策略可使寿命提升42%。此外,智能算法与绿色制造技术的融合为未来发展方向提供了新思路。 展开更多
关键词 步进电机 扭矩提升 寿命设计 优化设计
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以力矩差值为导向的步进电机加速算法研究
10
作者 李水霞 《工程建设与设计》 2025年第13期62-65,共4页
加速算法在步进电机控制系统中发挥着重要作用,目前常用的电机加速控制算法有直线形、抛物线形和指数形,均存在应用的局限性。基于此,提出了一种以力矩差值为导向的步进电机加速算法,并以工程应用案例,详细说明该算法的实现过程,同时,... 加速算法在步进电机控制系统中发挥着重要作用,目前常用的电机加速控制算法有直线形、抛物线形和指数形,均存在应用的局限性。基于此,提出了一种以力矩差值为导向的步进电机加速算法,并以工程应用案例,详细说明该算法的实现过程,同时,与直线形加速算法作对比,该算法达到1 200 Hz的时间比常用的直线形加速算法快29.4%。结果表明,该算法具有时间控制优、运算简单的特点. 展开更多
关键词 算法 力矩差值 步进电机 加速
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宇航用步进电机驱动线路发展及展望 被引量：1
11
作者 祝晓丽 张猛 +2 位作者 熊宇聪 梁骄雁 刘巍 《微特电机》 2024年第11期66-69,共4页
步进电机在各类空间指向和执行机构中获得广泛应用。介绍了步进电机基本原理和典型驱动控制电路,对空间步进电机驱动控制用电子元器件的发展、驱动线路的迭代和元器件国产化特征进行了介绍和总结。对步进电机驱动线路的发展进行了展望,... 步进电机在各类空间指向和执行机构中获得广泛应用。介绍了步进电机基本原理和典型驱动控制电路,对空间步进电机驱动控制用电子元器件的发展、驱动线路的迭代和元器件国产化特征进行了介绍和总结。对步进电机驱动线路的发展进行了展望,为宇航步进电机驱动线路设计提供参考。 展开更多
关键词 步进电机 控制线路 元器件国产化 空间应用
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基于主动式阻尼的混合式步进电机转速振荡抑制控制 被引量：5
12
作者 施雨 武志涛 +1 位作者 苏晓英 佟文明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2459-2469,共11页
混合式步进电机因其特殊的机械结构导致自身阻尼极小,在实际运行过程中会发生振荡过大,甚至失步的问题。为提高混合式步进电机的控制品质,提出一种基于主动式阻尼的步进电机转速振荡抑制方法。首先,将电机模型转化至同步旋转dq坐标系,... 混合式步进电机因其特殊的机械结构导致自身阻尼极小,在实际运行过程中会发生振荡过大,甚至失步的问题。为提高混合式步进电机的控制品质,提出一种基于主动式阻尼的步进电机转速振荡抑制方法。首先,将电机模型转化至同步旋转dq坐标系,将电流i_d控制恒为额定电流,利用位置误差和速度误差调节电流i_q生成瞬时转矩,抑制电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现电机闭环反馈控制,提出一种将同步频率提取滤波器(SFF)与三阶锁相环(PLL~3rd)相结合的无传感器控制方法。SFF可以滤除反电动势信号中的高次谐波,PLL~3rd能消除转速变化过程中的稳态误差。实验证明,该方法有效抑制了步进电机运行过程中的振荡现象,提升了电机的运行品质。 展开更多
关键词 混合式步进电机 双闭环控制 主动式阻尼控制 锁相环 同步频率提取滤波器
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基于改进自适应遗传算法的小径短绳自动打捆机步进电机PID控制 被引量：7
13
作者 代健超 孟婥 +1 位作者 孙志军 杜诚杰 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期63-69,共7页
为提高小径短绳自动打捆机步进电机的控制精度,在分析经典遗传算法和经典自适应遗传算法的基础上,引入进化代数和个体适应值排名来指导自适应交叉率和自适应变异率,设计了一个基于改进自适应遗传算法的PID控制器,以削弱进化过程中优良... 为提高小径短绳自动打捆机步进电机的控制精度,在分析经典遗传算法和经典自适应遗传算法的基础上,引入进化代数和个体适应值排名来指导自适应交叉率和自适应变异率,设计了一个基于改进自适应遗传算法的PID控制器,以削弱进化过程中优良参数的退化现象。MATLAB仿真结果表明,改进的自适应遗传PID提高了收敛精度,并具有更快的收敛速度。针对步进电机的实际测试结果表明,与经典遗传算法相比,改进的自适应遗传PID调整时间更短、超调量更低。 展开更多
关键词 改进自适应遗传算法 小径短绳 自动打捆机 步进电机PID控制 绳缆包装
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基于ESMO-DPLL的混合式步进电机主动式阻尼控制 被引量：2
14
作者 施雨 武志涛 佟文明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期5657-5667,共11页
针对混合式步进电机阻尼系数较小引起的振荡以及失步问题,提出一种主动式阻尼闭环控制方法提高步进电机的控制品质。首先,该方法基于同步旋转dq坐标系下的电机模型,将电流id控制恒为额定电流,利用转速误差调节电流iq生成瞬时转矩,改善... 针对混合式步进电机阻尼系数较小引起的振荡以及失步问题,提出一种主动式阻尼闭环控制方法提高步进电机的控制品质。首先,该方法基于同步旋转dq坐标系下的电机模型,将电流id控制恒为额定电流,利用转速误差调节电流iq生成瞬时转矩,改善电机运行时存在的振荡现象。其次,为实现转速闭环,提出一种扩展滑模反电动势观测器(ESMO)与双锁相环(DPLL)相结合的无传感器控制方法,ESMO改善了传统滑模观测器的抖振问题,DPLL能消除加减速过程中的稳态误差。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 混合式步进电机 闭环控制 主动式阻尼控制 锁相环 滑模观测器
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两相混合式步进电机控制器研究与设计 被引量：1
15
作者 胡晓辉 翁惠辉 《电子制作》 2024年第19期68-71,共4页
本设计采用STM32F103芯片作为核心控制器,LV8727的驱动电路,结合了以太网控制器,并设计上位机和下位机软件,实时监控电机运行。经过控制器内部算法处理提出合理的加减速度曲线和相应最佳的细分匹配,提高控制器的性能水平。
关键词 STM32嵌入式芯片 两相混合式步进电机 精细化控制 智能化控制
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高低温下不同材料引起步进电动机轴承卡滞问题研究
16
作者 肖渊海 方晓强 +1 位作者 严亮 张炜卓 《微特电机》 2024年第3期26-27,32,共3页
基于有限元分析平台ANSYS Workbench,在高温95℃和低温-60℃下,分别对采用不同材料的步进电动机进行了仿真分析。仿真结果发现了高低温下由材料不同引起步进电动机出现轴承卡滞问题的主要原因,提出了改进措施,并通过实验验证了该措施的... 基于有限元分析平台ANSYS Workbench,在高温95℃和低温-60℃下,分别对采用不同材料的步进电动机进行了仿真分析。仿真结果发现了高低温下由材料不同引起步进电动机出现轴承卡滞问题的主要原因,提出了改进措施,并通过实验验证了该措施的可行性,为类似步进电动机的结构优化提供了参考。 展开更多
关键词 步进电动机 有限元分析 轴承卡滞
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宇航步进电机多工况温度场仿真与试验研究 被引量：1
17
作者 张亚欣 简晓书 +2 位作者 吴和远 朱志能 班解进 《微特电机》 2024年第5期13-17,21,共6页
针对宇航步进电机在不同工况下,温升差异大导致温度场仿真模型难以准确预测电机实际温升的问题,建立某型号步进电机三维温度场有限元仿真模型,搭建试验平台对步进电机多工况下温升规律进行研究。结合实际温升数据,不断对仿真模型系数进... 针对宇航步进电机在不同工况下,温升差异大导致温度场仿真模型难以准确预测电机实际温升的问题,建立某型号步进电机三维温度场有限元仿真模型,搭建试验平台对步进电机多工况下温升规律进行研究。结合实际温升数据,不断对仿真模型系数进行修正,将修正后的仿真模型系数应用到新电机的温度场计算,对比仿真模型计算温升与实际温升之间的误差,结果表明修正后的步进电机温度场仿真模型准确性较高,可对多工况下步进电机的温度场计算提供依据。 展开更多
关键词 步进电机 温度场 有限元仿真 模型系数
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基于驱动力计算的压线轮步进电机转速稳定控制
18
作者 马龙 何伟杰 +1 位作者 毛艳芳 王保仓 《微特电机》 2024年第11期56-59,共4页
为实现卡线器安装装置的轻量化设计以及行走速度稳定控制的需求,提出了一种压线轮步进电机加速与减速控制的方法。基于系统受力状态分析,计算不同驱动力下的负载特性和步进电机转矩频率特性,使用迭代法求解电机的最优加速速率。在微处... 为实现卡线器安装装置的轻量化设计以及行走速度稳定控制的需求,提出了一种压线轮步进电机加速与减速控制的方法。基于系统受力状态分析,计算不同驱动力下的负载特性和步进电机转矩频率特性,使用迭代法求解电机的最优加速速率。在微处理器电路上编制程序,实现了驱动电机的稳定起动、行走及制动,实物试验验证改算法的有效性。 展开更多
关键词 步进电机 转速控制 卡线器 安装装置
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步进电机控制系统的设计及应用探析 被引量：3
19
作者 燕婧婧 《数字技术与应用》 2024年第7期44-46,共3页
控制系统是步进电机应用的重要内容,需要对步进电机控制系统的相关内容进行深入研究。基于此,本文将步进电机控制系统作为研究对象,介绍了步进电机的基本概念,分析步进电机控制系统的基本原理,从系统构成、电路设计、功能实现三个维度,... 控制系统是步进电机应用的重要内容,需要对步进电机控制系统的相关内容进行深入研究。基于此,本文将步进电机控制系统作为研究对象,介绍了步进电机的基本概念,分析步进电机控制系统的基本原理,从系统构成、电路设计、功能实现三个维度,详细概述步进电机控制系统的设计内容,通过实际应用,对步进电机控制系统的功能进行验证,旨在为更多机械制造单位提供思考方向,提升机械制造产品质量,助力各领域有序发展。 展开更多
关键词 步进电机 控制系统 机械制造 思考方向 电路设计 应用探析 有序发展 基本原理
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基于超螺旋滑模自抗扰步进电机矢量控制 被引量：4
20
作者 孙宁 何延昭 王贞艳 《微电机》 2024年第12期24-29,共6页
在两相混合式步进电机调速系统中,为提高调速系统的快速响应时间和稳定性,在双闭环的矢量控制策略中,速度环采用超螺旋滑模与自抗扰控制结合(STSM-ADRC)控制策略。对线性自抗扰控制器中的状态误差反馈控制器和跟踪微分控制器进行超螺旋... 在两相混合式步进电机调速系统中,为提高调速系统的快速响应时间和稳定性,在双闭环的矢量控制策略中,速度环采用超螺旋滑模与自抗扰控制结合(STSM-ADRC)控制策略。对线性自抗扰控制器中的状态误差反馈控制器和跟踪微分控制器进行超螺旋滑模算法优化,并采用李雅普诺夫函数进行稳定性证明。仿真结果显示:电机运行转速可以达到毫秒响应时间且无超调,有效提高了步进电机调速系统的快速性和鲁棒性。 展开更多
关键词 两相混合式步进电机 超螺旋滑模算法 自抗扰控制 矢量控制
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