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半球谐振陀螺关键技术及其发展趋势
1
作者 卜继军 方海斌 +4 位作者 雷霆 杨峰 周闯 方仲祺 谭品恒 《压电与声光》 北大核心 2025年第4期609-621,共13页
半球谐振陀螺(HRG)具备高精度、高可靠、长寿命等优点,产品已在海、陆、空、天各领域成功应用,相关制造、控制等技术成为振动陀螺领域的热点研究方向,但高精度、工程化HRG的研制依然面临较大技术挑战。结合多年研究基础,首先从理论基础... 半球谐振陀螺(HRG)具备高精度、高可靠、长寿命等优点,产品已在海、陆、空、天各领域成功应用,相关制造、控制等技术成为振动陀螺领域的热点研究方向,但高精度、工程化HRG的研制依然面临较大技术挑战。结合多年研究基础,首先从理论基础、关键技术及其发展等方面,对HRG的动力学模型、结构设计、材料与工艺、控制及误差补偿等技术的现阶段研究成果及存在问题展开了分析和讨论,总结了陀螺制造过程误差辨识及控制方法,提出了性能提升方案。然后介绍了国内外HRG典型产品的性能指标及应用情况,最后展望了HRG的未来发展趋势。 展开更多
关键词 半球谐振陀螺 动力学模型 误差机理 控制技术及误差补偿
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基于特大型贯通的井下控制导线研究与实践
2
作者 齐修东 张坤锋 李爱国 《测绘与空间地理信息》 2025年第5期49-51,55,共4页
随着现代化矿井的建设和发展,传统井下基本控制导线已经不能满足实际贯通要求,特大型巷道贯通成为亟待解决的技术难题。城郊煤矿二水平回风大巷Ⅲ贯通距离约18.1 km,采用盾构机施工。为了满足盾构施工测量、保证贯通工程质量,采用Leica ... 随着现代化矿井的建设和发展,传统井下基本控制导线已经不能满足实际贯通要求,特大型巷道贯通成为亟待解决的技术难题。城郊煤矿二水平回风大巷Ⅲ贯通距离约18.1 km,采用盾构机施工。为了满足盾构施工测量、保证贯通工程质量,采用Leica MS60 0.5″测量机器人、BTJ-5 5″自动陀螺全站仪定向、点下光学对中和三联架法等导线测量相关技术,提出了井下5″基本控制导线融合5″陀螺定向的贯通测量优化方案。通过城郊煤矿工程实践,证实了5″陀螺定向的重复精度和5″导线的可靠性。为特大型巷道贯通提供了案例支撑,为《煤矿测量规程》技术标准的进一步修订储备了基础资料。 展开更多
关键词 贯通测量 基本控制 陀螺定向 导线
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CMG智能绿色控制技术
3
作者 崔洋洋 朱玉凯 +2 位作者 王陈亮 乔建忠 郭雷 《飞控与探测》 2025年第3期1-14,共14页
干扰对抗态势下如何提升无人系统的生存能力已成为一个关键且具有挑战性的难题。师法自然,无人系统的生存智能具有3个关键要素:安全、免疫和绿色。以控制力矩陀螺为例,重点从操控的角度阐述了绿色控制的含义,包括干扰精细表征与闭环量... 干扰对抗态势下如何提升无人系统的生存能力已成为一个关键且具有挑战性的难题。师法自然,无人系统的生存智能具有3个关键要素:安全、免疫和绿色。以控制力矩陀螺为例,重点从操控的角度阐述了绿色控制的含义,包括干扰精细表征与闭环量化分析技术、多源干扰与不确定性的认知与分离技术及多维约束下的精细抗干扰控制技术。通过设计一种“节能、节时、省力、省心”的绿色控制算法,赋予执行机构“智能神经”,其目的是提高执行机构在多维约束下的自主抗扰能力,并增强无人系统在极端环境(如危险、特殊、恶劣、灾变及对抗场景)下的自主性、安全性和可靠性。 展开更多
关键词 无人系统 控制力矩陀螺 绿色控制 自主抗扰 极端环境
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望云煤矿井下巷道贯通设计与误差分析 被引量：1
4
作者 武斌斌 《经纬天地》 2025年第3期10-13,42,共5页
在煤矿井下开采作业里,巷道贯通工程的测量精度对于保障安全生产以及推动工程顺利开展来说具有重要的作用。鉴于望云煤矿3条平行巷道双向贯通工程存在测量精度控制技术难题,从地面测量、井下测量及联系测量3个方面进行了综合考量,并据... 在煤矿井下开采作业里,巷道贯通工程的测量精度对于保障安全生产以及推动工程顺利开展来说具有重要的作用。鉴于望云煤矿3条平行巷道双向贯通工程存在测量精度控制技术难题,从地面测量、井下测量及联系测量3个方面进行了综合考量,并据此构建了地面—井下一体化测量体系。通过GNSS静态测量结合全站仪导线测量方法构建地面平面控制网,地面高程控制测量采用了电磁波测距三角高程测量法,并运用陀螺全站仪定向技术进行井下导线网布设。其中,地面首级控制网最弱边相对精度达到1/64 300,二级加密控制网点位中误差优于±15 mm。结合误差传递理论,对高程测量(竖直方向)和水平方向贯通误差开展预计分析,从而构建了完整的质量控制体系。实际贯通结果显示:胶带大巷至主斜井在水平方向上的偏差为135 mm,其相对精度达到1/30 800,竖直方向偏差为48 mm;西翼轨道大巷贯通的相对精度为1/21 400,竖直方向偏差为52 mm;总回风巷贯通相对精度达到1/22 500,竖直方向偏差为50 mm。各巷道在竖直方向上的贯通误差均在设计允许范围内。该项研究成果有效地确保了巷道贯通精度满足相关要求,为类似煤矿井下巷道贯通工程提供了可靠的技术参考依据,进而有助于推动整个行业在工程测量精度与安全性方面迈上新的台阶。 展开更多
关键词 巷道贯通 误差分析 陀螺定向 控制测量 相对精度
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陀螺控制导线精度的正确评定 被引量：2
5
作者 冯仲科 陈于恒 《有色金属》 CSCD 1992年第1期1-5,9,共6页
本文推证了陀螺控制导线精度评定的严密公式,并讨论了用误差椭圆来表示最弱点点位精度的方法。所有评定精度的公式均依据最小二乘矩阵平差原理得出,这些公式对正确进行误差预计很有意义。
关键词 EVALUATION gyro-control traverse PRECISION Error ellipse
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谐振式光学微腔陀螺锁频及误差反馈技术研究
6
作者 李溢凡 白禹 +2 位作者 张仕泽 卜韩 刘文耀 《电子测量技术》 北大核心 2025年第16期142-149,共8页
针对谐振式光学微腔陀螺(RMOG)因环境温度与振动等因素导致的谐振频率漂移问题,本文提出了一种基于FPGA的高精度数字锁频及误差反馈技术研究方案。系统通过FPGA实现双相位调制与频差信号处理,结合20位数模转换器AD5791生成高精度反馈信... 针对谐振式光学微腔陀螺(RMOG)因环境温度与振动等因素导致的谐振频率漂移问题,本文提出了一种基于FPGA的高精度数字锁频及误差反馈技术研究方案。系统通过FPGA实现双相位调制与频差信号处理,结合20位数模转换器AD5791生成高精度反馈信号,利用PI控制器完成激光器频率对光波导谐振腔的实时追踪锁定,并引入基于误差反馈的实时输出补偿算法动态修正输出环路偏差。实验结果表明,该锁频系统响应时间为17.50 ms,锁频精度达48.51 Hz,显著提升了陀螺系统的动态性能与稳定性。相较于传统16位DAC方案,新系统在响应速度与锁频精度上分别提升了49.28%与72.10%,验证了数字化架构与双相位调制技术在抑制噪声和优化频谱分离中的有效性,为谐振式光学微腔陀螺的实用化提供了可靠的技术支持。 展开更多
关键词 谐振式光学陀螺 FPGA 数字锁频 双相位调制 AD5791 PI控制器 误差反馈
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姿态稳定用双轴陀螺仪 被引量：7
7
作者 汪渤 石永生 +1 位作者 宫德晶 高洪民 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期390-392,共3页
研究用于姿态稳定系统的双轴液体动力陀螺仪 .介绍了陀螺仪的基本工作原理 ,由建立的陀螺仪力矩方程推导出陀螺仪的数学模型 .用速率突停的方法测试陀螺仪的输出信号 ,并根据试验结果建立了简化的系统传递函数 .由简化传递函数可以看出 ... 研究用于姿态稳定系统的双轴液体动力陀螺仪 .介绍了陀螺仪的基本工作原理 ,由建立的陀螺仪力矩方程推导出陀螺仪的数学模型 .用速率突停的方法测试陀螺仪的输出信号 ,并根据试验结果建立了简化的系统传递函数 .由简化传递函数可以看出 ,陀螺仪的输出信号中既有载体的角度信息又有角速度信息 。 展开更多
关键词 速率陀螺 姿态控制 角度陀螺
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基于模糊控制的陀螺温度控制系统研究 被引量：9
8
作者 马小霞 戴世荣 +2 位作者 李汉舟 熊新明 马建辉 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第2期68-71,共4页
对于具有大时间延迟环节并难以建立精确数学模型的陀螺温度控制系统,提出基于模糊控制器的陀螺温度控制系统。采用以经验为基础的模糊规则控制。实验证明,这种温度控制方法可以达到所要求的快速启动、输出稳定等精度要求。
关键词 温度控制系统 模糊控制器 数学模型 陀螺仪 控制器设计
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新型船载气象卫星接收系统 被引量：11
9
作者 解思梅 郝春江 +4 位作者 邹斌 盛晓文 张灿荣 荆其一 廖晓宏 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第4期31-40,共10页
新型船载气象卫星接收系统为南极考察船的航海气象保障和在南大洋冰区中航行导航专门研制．该系统能够适应高温、高湿和低温超饱和的气候环境，在12级以上大风和船在破冰时剧烈摇摆和振动以及有雷达等强磁场信号干扰的情况下，具有自我... 新型船载气象卫星接收系统为南极考察船的航海气象保障和在南大洋冰区中航行导航专门研制．该系统能够适应高温、高湿和低温超饱和的气候环境，在12级以上大风和船在破冰时剧烈摇摆和振动以及有雷达等强磁场信号干扰的情况下，具有自我保护能力．有极轨高分辨和静止低分辨卫星的双套接收和图像处理系统．该系统的关键创新之处：（1）采用了有源陀螺仪稳定平台．利用惯性测量和三轴伺服机构控制天线和隔离船摇．解决极轨卫星低仰角和过顶轨道高仰角跟踪丢线的矛盾，解决了船在运动状态下，不断改变位置、方向以及摇摆的状态下，准确地跟踪和捕捉到卫星，接收到清晰的卫星云图．（2）图像处理系统用了最新的BORLAND－DELPHI语言编程，采用两行元素的轨道模式计算动态定位套网格系统．利用电子地图网格数据，用迭代法画出地形海岸线．计算出每一像元素的位置；能够在图上显示任意一点的经纬度，标出任意目标物．解决了在海洋中航行找不到参照物时的困惑．能够监测云和温度、林火、海洋及陆地的异常变化．能够输出24位真彩色的高清晰度的卫星云图．该系统整体结构技术先进，体积小，重量轻，适应恶劣气候和海洋环境，图像处理系统功能齐全、分辨率高，操作方便．既适用于各种船只，也适用于陆地． 展开更多
关键词 船载气象卫星 接收处理系统 图像处理系统
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基于速度位置双闭环控制的视轴稳定系统设计 被引量：8
10
作者 马轶男 陆玉姣 +2 位作者 徐江 肖春芳 陈为 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第3期358-360,364,共4页
视轴稳定伺服系统用于隔离振动或冲击对摄像系统成像的影响。系统由航向和俯仰框架组成,速度传感器、角位置传感器、航向电机、俯仰电机、主控制器构成了速度、位置双闭环稳定控制系统。利用位置环调节来保证系统准确性的基础上加入速... 视轴稳定伺服系统用于隔离振动或冲击对摄像系统成像的影响。系统由航向和俯仰框架组成,速度传感器、角位置传感器、航向电机、俯仰电机、主控制器构成了速度、位置双闭环稳定控制系统。利用位置环调节来保证系统准确性的基础上加入速度环调节来提高系统响应速度,使系统的响应时间小于50 ms,过渡时间小于200ms。 展开更多
关键词 位置环 速度环 视轴稳定 陀螺 控制器
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末制导炮弹用位标器陀螺 被引量：6
11
作者 汪渤 彭兴泉 +1 位作者 于增慧 孙勇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1997年第2期20-23,共4页
本文讨论了末制导炮弹复合制导弹体制的位标器陀螺的结构、快速驱动方案和控制方法。
关键词 位标器陀螺 复合制导 陀螺控制
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导引头伺服机构的控制系统分析与设计 被引量：9
12
作者 张智永 周晓尧 +1 位作者 范大鹏 张文博 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期494-499,共6页
针对导引头伺服装置的特点,推导了装置在搜索和跟踪工作模式下的输入输出特性,并重点分析了在这两种工作模式下,装置指令跟踪性能和扰动隔离性能之间的差异,指出了传统的只考虑陀螺稳定回路的系统隔离度指标确定与测试方法的局限性,同... 针对导引头伺服装置的特点,推导了装置在搜索和跟踪工作模式下的输入输出特性,并重点分析了在这两种工作模式下,装置指令跟踪性能和扰动隔离性能之间的差异,指出了传统的只考虑陀螺稳定回路的系统隔离度指标确定与测试方法的局限性,同时提出了采用位置回路补偿陀螺随机漂移误差的方法。该研究为导引头伺服装置,以及其相关光电稳定跟踪装置的陀螺选型、控制系统设计及性能指标测试提供了参考和理论依据。 展开更多
关键词 导引头伺服装置 陀螺稳定 控制系统 图像跟踪器
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某导引头陀螺进动控制理论研究 被引量：4
13
作者 魏文俭 秦石乔 +1 位作者 张宝东 李华 《电光与控制》 北大核心 2008年第8期36-39,共4页
为实现精确控制某型号导引头搜索和跟踪目标,从理论上推导和分析了该导引头中陀螺仪的运动控制方法。分析了该型号导引头中陀螺仪的结构、特点、作用与工作原理。根据陀螺技术方程和导引头的陀螺仪结构特点建立了陀螺运动模型。在建立... 为实现精确控制某型号导引头搜索和跟踪目标,从理论上推导和分析了该导引头中陀螺仪的运动控制方法。分析了该型号导引头中陀螺仪的结构、特点、作用与工作原理。根据陀螺技术方程和导引头的陀螺仪结构特点建立了陀螺运动模型。在建立弹体坐标系以及莱查坐标系的基础上,通过分析陀螺仪在给定的典型电流作用下所受的控制力矩,推导和分析了陀螺仪的运动规律。通过上面的推导和分析,得到结论:只有与陀螺转子转动频率相同的交流电流才能作为跟踪进动电流;进动方向由进动电流的初始相位决定。同时给出了陀螺转子在典型电流作用下的顶点轨迹。为精确控制该导引头中陀螺仪的运动提供了理论依据。 展开更多
关键词 导引头 陀螺 进动控制 陀螺技术方程
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陀螺数字PID温度控制系统设计与实现 被引量：6
14
作者 马小霞 戴世荣 +2 位作者 李汉舟 熊新明 马建辉 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第1期66-69,共4页
介绍了陀螺温控系统的传统控制方法,并在此基础上提出了基于PC/104的数字PID控制的陀螺温度控制方法。实验结果表明这种控制方法能够满足陀螺快速启动、并保持其内部工作温度恒定的精度要求。
关键词 陀螺 温度控制系统 数字PID控制 惯性导航系统 软件编程
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激光陀螺锁区及速率偏频控制系统 被引量：8
15
作者 徐亚军 刘长华 徐智勇 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期37-39,58,共4页
应用模糊PID 控制技术设计并实现了激光陀螺速率偏频控制系统。对模糊PID控制规律中 参数的选择进行了分析,并对控制结果进行了讨论。结果表明:偏频台速率平稳性优于3.12×10-4,角速率正反向换向速度快,在±63°s-1之间的... 应用模糊PID 控制技术设计并实现了激光陀螺速率偏频控制系统。对模糊PID控制规律中 参数的选择进行了分析,并对控制结果进行了讨论。结果表明:偏频台速率平稳性优于3.12×10-4,角速率正反向换向速度快,在±63°s-1之间的转换时间约为14ms, 且换向过程超调很小。 展开更多
关键词 速率偏频控制系统 激光陀螺 模糊控制 自适应控制
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控制力矩陀螺在天宫一号目标飞行器姿态控制上的应用 被引量：26
16
作者 张志方 董文强 +1 位作者 张锦江 何英姿 《空间控制技术与应用》 2011年第6期52-59,共8页
根据天宫一号目标飞行器的特点及交会对接任务需求,天宫一号目标飞行器选择单框架控制力矩陀螺作为姿态控制执行机构,这是控制力矩陀螺首次在国内航天器上应用.阐述了单框架控制力矩陀螺在天宫一号目标飞行器姿态控制上的应用,主要包括... 根据天宫一号目标飞行器的特点及交会对接任务需求,天宫一号目标飞行器选择单框架控制力矩陀螺作为姿态控制执行机构,这是控制力矩陀螺首次在国内航天器上应用.阐述了单框架控制力矩陀螺在天宫一号目标飞行器姿态控制上的应用,主要包括四个方面:构形选择、操纵律设计、角动量卸载、故障诊断与重构.天宫一号目标飞行器控制力矩陀螺系统采用五棱锥构形,其操纵律设计为带零运动的伪逆操纵律,控制力矩陀螺系统具备故障诊断和重构功能. 展开更多
关键词 天宫一号目标飞行器 单框架控制力矩陀螺 姿态控制 操纵律
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激光仿真导引头陀螺稳定控制的研究 被引量：3
17
作者 魏文俭 秦石乔 +2 位作者 战德军 李华 张宝东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S3期298-302,共5页
分析和研究了某激光仿真导引头陀螺稳定系统的结构、特点、作用及其进动原理。分析和讨论了陀螺转子所受的各种力矩。在理论分析的基础上,根据陀螺技术方程建立了陀螺运动的数学模型以及Matlab仿真框图。利用Matlab仿真软件对陀螺运动... 分析和研究了某激光仿真导引头陀螺稳定系统的结构、特点、作用及其进动原理。分析和讨论了陀螺转子所受的各种力矩。在理论分析的基础上,根据陀螺技术方程建立了陀螺运动的数学模型以及Matlab仿真框图。利用Matlab仿真软件对陀螺运动进行了多种条件下的仿真。通过讨论和分析不同条件下的仿真结果,得到了一些关于此导引头陀螺控制的重要结论。 展开更多
关键词 激光导引头 陀螺进动 控制 仿真
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敏捷卫星姿态机动的非线性模型预测控制 被引量：12
18
作者 范国伟 常琳 +2 位作者 戴路 徐开 杨秀彬 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2318-2327,共10页
针对以金字塔构型控制力矩陀螺(CMG)为执行机构的敏捷小卫星开展了先进机动控制算法的研究。在考虑控制力矩陀螺力矩约束及增量约束情况下,设计了基于非线性模型预测控制(NMPC)方法的卫星姿态快速机动控制律及操纵律。通过多种仿真分析... 针对以金字塔构型控制力矩陀螺(CMG)为执行机构的敏捷小卫星开展了先进机动控制算法的研究。在考虑控制力矩陀螺力矩约束及增量约束情况下,设计了基于非线性模型预测控制(NMPC)方法的卫星姿态快速机动控制律及操纵律。通过多种仿真分析了控制器设计参数变化对卫星姿态机动的影响,并与终端滑模控制方法进行了比较。实验结果表明,增大跟踪性能加权矩阵或延长预测时域均可以提高卫星姿态机动速度,缩短卫星姿态机动时间。设计的控制方法能够使卫星姿态在18s内实现40°的大角度快速机动,姿态指向精度和稳定度分别为0.01°和0.04(°)/s,与终端滑模控制方法相比,机动速度及稳态性均得到提高。本文方法为敏捷小卫星的在轨应用方式提供了理论支撑。 展开更多
关键词 敏捷卫星 姿态机动 控制力矩陀螺(CMG) 非线性模型预测控制(NMPC)
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使用单框架控制力矩陀螺的空间站姿态控制系统建模与仿真 被引量：18
19
作者 汤亮 贾英宏 徐世杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期126-131,共6页
研究使用单框架控制力矩陀螺群 (SGCMGs)的空间站的姿态控制。完成空间站在轨三轴稳定飞行模式下的动力学和执行机构的建模。基于最小二乘意义下的伪逆原理设计了 SGCMGs的控制律。对于框架构形的隐奇异 ,采用零运动躲避的算法。同时建... 研究使用单框架控制力矩陀螺群 (SGCMGs)的空间站的姿态控制。完成空间站在轨三轴稳定飞行模式下的动力学和执行机构的建模。基于最小二乘意义下的伪逆原理设计了 SGCMGs的控制律。对于框架构形的隐奇异 ,采用零运动躲避的算法。同时建立了框架电机的动力学、干扰和控制器的仿真模型。提出了适合工程应用的SGCMGs构形显奇异和饱和奇异的工程性的判断条件及卸载方法。为了探讨伺服机构对系统响应特性的影响 ,进行了分系统级的仿真。仿真模型中包括了空间环境力矩、敏感器及姿态确定模型。仿真中使用了五棱锥构形的SGCMGs,这种构形具有好的冗余度和大的角动量包络。仿真结果验证了五棱锥构形 展开更多
关键词 空间站 姿态控制系统 单框架控制力矩陀螺 敏感器 建模 仿真
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陀螺Fuzzy-PID温度控制系统研究 被引量：5
20
作者 马小霞 李汉舟 马建辉 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第5期58-61,共4页
对于具有大时间延迟环节并难以建立精确数学模型的陀螺温度控制系统,提出采用模糊自整定PID控制参数的Fuzzy-PID陀螺温度控制方法。该方法可以集模糊控制与PID控制之所长,有较好的抗干扰能力。温控及高低温实验证明,该系统可以达到所要... 对于具有大时间延迟环节并难以建立精确数学模型的陀螺温度控制系统,提出采用模糊自整定PID控制参数的Fuzzy-PID陀螺温度控制方法。该方法可以集模糊控制与PID控制之所长,有较好的抗干扰能力。温控及高低温实验证明,该系统可以达到所要求的快速启动、输出稳定并能较好适应工作环境变化等精度要求。 展开更多
关键词 FUZZY-PID PID控制 模糊自整定 快速启动 模糊控制 温度控制系统 时间延迟 陀螺 抗干扰能力 温控
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