改进多变量广义最小方差解耦控制方法及应用

1

作者 刘进进 周平 李明杰 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第2期375-381,共7页

针对现有多变量广义最小方差解耦控制方法不能直接抑制有界可测干扰的问题,以及另加前馈控制器带来的结构复杂且成本增加的难题,提出一种改进的多变量广义最小方差解耦控制方法。所提方法通过在加权多项式矩阵和丢番图方程中的多项式矩... 针对现有多变量广义最小方差解耦控制方法不能直接抑制有界可测干扰的问题,以及另加前馈控制器带来的结构复杂且成本增加的难题,提出一种改进的多变量广义最小方差解耦控制方法。所提方法通过在加权多项式矩阵和丢番图方程中的多项式矩阵同时引入积分项,用于直接抑制工业过程中有界可测干扰对系统的影响,从而消除稳态误差,提高控制精度。数值仿真以及在双容水箱液位控制半实物仿真平台的实验验证表明了所提方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 多变量广义最小方差解耦控制 液位控制 有界可测干扰 半实物仿真实验

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基于IMPC的燃煤发电机组多变量解耦控制策略

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作者 周心睿 安硕 +4 位作者 王兵 谢宏星 朱玉林 赵凯 王正兵 《动力工程学报》 北大核心 2025年第2期263-274,共12页

针对燃煤发电机组燃烧系统的大时滞和参数时变等复杂动态特性,以及主蒸汽压力和炉膛负压间的强耦合关系,提出一种改进多变量解耦模型预测控制(Improved multivariable decoupling model predictive control,IMDMPC)。根据机组历史运行数... 针对燃煤发电机组燃烧系统的大时滞和参数时变等复杂动态特性,以及主蒸汽压力和炉膛负压间的强耦合关系,提出一种改进多变量解耦模型预测控制(Improved multivariable decoupling model predictive control,IMDMPC)。根据机组历史运行数据,利用蜻蜓算法优化偏最小二乘法,构建以主蒸汽压力和炉膛负压为被控量、燃煤量和引风量为控制量的多变量耦合数学模型,运用多变量动态解耦算法对其进行解耦,设计多变量模型预测控制器,按照设定目标函数得到当前时刻控制量,同时实时采集系统输出值对控制器进行反馈校正。仿真实验结果表明:改进多变量解耦模型预测控制与模糊自适应PID控制和未解耦模型预测控制相比,主蒸汽压力和炉膛负压的超调量分别减少20.3%和8.6%,调节时间分别缩短2.6和29.55 s,具有更好的控制精度和鲁棒性。现场应用结果表明:改进多变量解耦模型预测控制策略能够使主蒸汽压力和炉膛负压分别稳定控制在±0.24 MPa和±0.27 Pa,提高了系统的稳定性且波动幅度明显减小,符合工业现场生产要求。 展开更多

关键词 改进多变量解耦模型 预测控制 火电机组 偏最小二乘法 蜻蜓算法

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一类线性时变多变量系统的广义最小方差控制和性能评价 被引量：1

3

作者 张彤 王庆林 张子迎 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第13期3521-3524,3528,共5页

针对一类具有可确定"时滞"的线性时变多变量控制系统的性能评价方法进行研究。利用特别定义的关联矩阵和正常相乘的方法,计算出LTV MIMO过程广义最小方差控制律的解析解,并由此获得了广义最小方差基准。为避免估计关联矩阵所... 针对一类具有可确定"时滞"的线性时变多变量控制系统的性能评价方法进行研究。利用特别定义的关联矩阵和正常相乘的方法,计算出LTV MIMO过程广义最小方差控制律的解析解,并由此获得了广义最小方差基准。为避免估计关联矩阵所带来的困难,利用过程数据和关联矩阵阶数建立了LTV MIMO GMV基准上界。理论和仿真研究表明,上述方法能够正确和有效地评价LTV MIMO系统。 展开更多

关键词 性能评价 广义最小方差基准 关联矩阵 线性时变 多变量控制系统

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基于非线性最小方差的磁浮列车悬浮系统性能评估

4

作者 王浩 黄翠翠 +1 位作者 丁明强 龙志强 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2457-2466,共10页

磁浮列车的商业化运营对安全性的要求极为严苛,其中悬浮系统作为关键核心部件,其控制性能直接影响列车的运行状态,因此,研究悬浮系统的性能评价方法尤为重要。传统的最小方差指标被广泛用于控制回路性能的量化,但其通常假设系统为线性模... 磁浮列车的商业化运营对安全性的要求极为严苛,其中悬浮系统作为关键核心部件,其控制性能直接影响列车的运行状态,因此,研究悬浮系统的性能评价方法尤为重要。传统的最小方差指标被广泛用于控制回路性能的量化,但其通常假设系统为线性模型,忽略了实际系统的非线性特性。事实上,磁浮列车悬浮系统是具有显著非线性特征的开环不稳定系统,在性能评价中忽视这些非线性因素可能导致性能估计偏差。为此,提出一种基于Wiener模型的非线性最小方差指标,用于磁浮列车悬浮系统的控制性能评价。该方法首先利用Wiener模型描述悬浮系统的非线性过程,并推导出基于反馈不变量的非线性最小方差指标及其计算方法。通过建立单点悬浮系统非线性模型,在不同控制器参数和扰动条件下进行仿真分析,验证该指标对控制器性能和随机扰动的评价效果。此外,基于湖南凤凰磁浮线路实车运行数据,开展悬浮系统控制性能评价实验,并对比不同时段的线性最小方差指标与误差积分指标,验证了该方法在实际应用中的有效性。 展开更多

关键词 悬浮系统 控制性能评估 反馈不变量 非线性最小方差 WIENER模型

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多变量系统的广义预测控制解耦设计 被引量：11

5

作者 薛美盛 樊弟 魏衡华 《控制工程》 CSCD 北大核心 2011年第1期39-42,共4页

针对在系统关联严重的情况下,通过选择合适的权矩阵,预测控制可以实现间接解耦控制,但是系统的跟踪性能将大大降低的问题,提出了一种带设定值观测器的多变量广义预测解耦控制算法,结合前馈解耦控制策略与广义预测控制律,将其他通道对当... 针对在系统关联严重的情况下,通过选择合适的权矩阵,预测控制可以实现间接解耦控制,但是系统的跟踪性能将大大降低的问题,提出了一种带设定值观测器的多变量广义预测解耦控制算法,结合前馈解耦控制策略与广义预测控制律,将其他通道对当前通道的影响作为扰动,从而实现近似解耦。在目标函数中用控制量的增量代替控制量,使控制增量变化不至于过于剧烈。并且增加了一种新的设定值观测器,根据设定值与实际值的偏差实时改变误差权矩阵,进一步减弱了耦合。最后,磨煤机的仿真结果验证了该控制算法的优越性。 展开更多

关键词 多变量系统 解耦 广义预测控制 观测器

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广义最小方差自校正控制在某型无人机中的应用 被引量：4

6

作者 丁达理 解增辉 +1 位作者 黄长强 李冠军 《电光与控制》 北大核心 2009年第2期45-47,55,共4页

某型无人机主要用于典型空中目标的模拟飞行,需要严格稳定可靠的自主飞行控制,无人机在整个飞行包线中呈现非线性、时变特性,由此在建立其纵向运动数学模型的基础上,设计了无人机的纵向姿态广义最小方差自校正控制器。仿真结果表明,系... 某型无人机主要用于典型空中目标的模拟飞行,需要严格稳定可靠的自主飞行控制,无人机在整个飞行包线中呈现非线性、时变特性,由此在建立其纵向运动数学模型的基础上,设计了无人机的纵向姿态广义最小方差自校正控制器。仿真结果表明,系统具有较强的跟踪能力、抗干扰能力以及抗过程参数变化能力,比常规PID控制系统具有更好的飞行控制性能。 展开更多

关键词 无人机 纵向运动 广义最小方差 自校正控制

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超磁致伸缩致动器的广义最小方差-模糊PID控制方法 被引量：4

7

作者 李欣欣 王文 +1 位作者 陈戬恒 陈子辰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期642-650,共9页

为了克服超磁致伸缩致动器用于精密驱动定位时磁滞现象所带来的影响,在进行磁滞补偿的前提下,研究了自校正PID控制原理,建立了基于广义最小方差原理(GMV)及模糊(Fuzzy)规则的广义最小方差-模糊PID(GMV-FuzzyPID)控制方法。介绍了广义最... 为了克服超磁致伸缩致动器用于精密驱动定位时磁滞现象所带来的影响,在进行磁滞补偿的前提下,研究了自校正PID控制原理,建立了基于广义最小方差原理(GMV)及模糊(Fuzzy)规则的广义最小方差-模糊PID(GMV-FuzzyPID)控制方法。介绍了广义最小方差原理的主要思想,并由此推导出PID参数与被控对象参数的关系。在上述关系的基础上,建立了以误差与误差变化量为输入,待定参数k为输出的模糊规则。最后,根据在线估计的被控对象参数及GMV-Fuzzy PID的输出,在线调整PID参数,实现磁滞补偿后对致动器的控制。实验结果表明:采用GMV-Fuzzy PID控制器,每次运算时间比采用Fuzzy PID控制器缩短了0.015 4 s,跟踪误差均方差相差0.036μm。该方法能有效消除被控对象由于扰动带来的影响并缩短运算时间,在一些实时性及控制精度要求较高的精密加工场合,有良好的应用价值。 展开更多

关键词 超磁致伸缩致动器 广义最小方差 模糊控制 PID控制

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对角CARIMA模型多变量广义预测近似解耦控制 被引量：4

8

作者 李奇安 金鑫 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1764-1769,1797,共7页

针对多变量系统中存在的强耦合,提出基于对角CARIMA模型的多变量广义预测控制近似解耦算法.根据对角CARIMA模型中的A和C矩阵为对角形式的特点,将多输入多输出系统分解为多个多输入单输出系统进行预测和控制,一定程度上降低了变量之间的... 针对多变量系统中存在的强耦合,提出基于对角CARIMA模型的多变量广义预测控制近似解耦算法.根据对角CARIMA模型中的A和C矩阵为对角形式的特点,将多输入多输出系统分解为多个多输入单输出系统进行预测和控制,一定程度上降低了变量之间的耦合性.根据模型预测值与参考轨迹之间的偏差实时调整目标函数中跟踪误差的加权系数,达到进一步降低各个回路之间耦合的目的.加权系数调整的基本原则是,每个输出跟踪误差的加权系数是由其他输出在同时刻偏离参考轨迹的加权误差平方和构成.当某个输出偏离目标值时,其他输出的跟踪误差权值相对增大,以避免输出之间的相互扰动,达到近似解耦的目的.利用单变量GPC、多变量MGPC、基于设定值观测器解耦的MGPC以及提出的近似解耦方法,分别对温室温度和相对湿度控制系统进行仿真实验.仿真结果显示,近似解耦算法控制平稳,输出变量之间的相互扰动显著降低. 展开更多

关键词 多变量系统 CARIMA模型 广义预测控制 解耦控制

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多变量系统的广义预测控制解耦设计 被引量：12

9

作者 王东风 《电机与控制学报》 EI CSCD 2000年第4期243-246,共4页

针对双输入双输出机炉协调控制系统，首先将系统分解为两个双输入单输出系统，并用广义预测控制原理设计控制器，通过求解二元一次矩阵方程组，实现了多步预测的解耦控制。进行了仿真研究，仿真结果证实了算法的有效性。

关键词 广义预测控制 解耦控制 多变量系统 控制算法

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风扰影响下的无人机非线性广义最小方差跟踪控制 被引量：2

10

作者 庞岩 王玉桃 夏浩 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1155-1161,共7页

本文以鱼鹰型固定翼无人机为研究对象,基于非线性广义最小方差(nonlinear generalized minimum variance,NGMV)最优控制理论,研究了受到非线性阵风干扰影响下的无人机跟踪控制问题.首先对鱼鹰型无人机动力学模型解耦,在解耦后的横向和... 本文以鱼鹰型固定翼无人机为研究对象,基于非线性广义最小方差(nonlinear generalized minimum variance,NGMV)最优控制理论,研究了受到非线性阵风干扰影响下的无人机跟踪控制问题.首先对鱼鹰型无人机动力学模型解耦,在解耦后的横向和纵向模型上分别实现跟踪控制;然后针对阵风非线性模型的特定形式,根据NGMV理论设计了增维的非线性广义最小方差控制器,使得模型充分考虑了阵风干扰的特性.所设计的NGMV最优控制器的主要优势在于它能处理带有干扰和时滞环节的非线性系统.多组阵风扰动的仿真试验结果表明,非线性广义最小方差最优控制器具有跟踪性和收敛性. 展开更多

关键词 无人机 非线性系统 非线性阵风干扰 非线性广义最小方差控制

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模型参考的广义最小方差鲁棒自校正控制器及其应用 被引量：1

11

作者 高元楼 谢克明 +1 位作者 林廷圻 陈玉成 《太原理工大学学报》 CAS 1999年第1期15-18,21,共5页

本文提出一种具有参考模型的广义最小方差鲁棒自校正控制算法。采用鲁棒的估计器和改进加权因子的选择方法改善自校正控制的鲁棒性，通过选择参考模型确定系统的希望响应特性。对具有大间隙、摩擦、饱和、弹性、死区、滞后等固有本质非... 本文提出一种具有参考模型的广义最小方差鲁棒自校正控制算法。采用鲁棒的估计器和改进加权因子的选择方法改善自校正控制的鲁棒性，通过选择参考模型确定系统的希望响应特性。对具有大间隙、摩擦、饱和、弹性、死区、滞后等固有本质非线性因素的大功率伺服系统进行实验研究，结果表明，由该算法构成的控制系统具有良好的动态响应、良好的鲁棒性和高的控制精度，可以广泛应用于地炮、火箭炮等要求高精度快速定位的系统中。 展开更多

关键词 模型参考 广义最小方差 鲁棒性 自校正控制器

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应用在线整定广义最小方差多项式权值的测头控制方法

12

作者 邵伟 郭俊杰 周阿维 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期100-103,114,共5页

在曲面工件的高精度、高效率自动扫描测量过程中,为了提高测头自动跟踪扫瞄控制的精度和平稳性,提出了基于在线整定多项式权值的广义最小方差(OSPW_GMV)控制方法.该方法的主要思想是根据在线估计的被控对象参数及OSPW_GMV的输出,在线调... 在曲面工件的高精度、高效率自动扫描测量过程中,为了提高测头自动跟踪扫瞄控制的精度和平稳性,提出了基于在线整定多项式权值的广义最小方差(OSPW_GMV)控制方法.该方法的主要思想是根据在线估计的被控对象参数及OSPW_GMV的输出,在线调整多项式的权值,实现测头自动跟踪扫瞄的控制.实验结果证明,使用具有高跟踪精度和强鲁棒性的OSPW_GMV控制器,可使测头跟踪过程的误差小于0.1mm的跟踪要求,且每次运算时间与广义最小方差控制器相差不大,因此该控制方法在一些实时性及控制精度要求较高的精密检测场合,有较好的应用价值. 展开更多

关键词 扫描测量 广义最小方差控制 在线整定 多项式权值

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苯胺加氢反应过程的多变量解耦广义预测控制

13

作者 黄庆庆 薄翠梅 卢丹丹 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期399-403,共5页

针对苯胺加氢间歇反应具有高度不确定性和交叉耦合性,传统PID控制器很难达到理想控制品质,本文采用阶梯控制策略设计多变量广义预测控制(GPC)解耦控制系统。首先针对系统的交叉耦合性,对目标函数解耦算法进行了简化设计以有效减少计算量... 针对苯胺加氢间歇反应具有高度不确定性和交叉耦合性,传统PID控制器很难达到理想控制品质,本文采用阶梯控制策略设计多变量广义预测控制(GPC)解耦控制系统。首先针对系统的交叉耦合性,对目标函数解耦算法进行了简化设计以有效减少计算量;然后利用GPC策略构建一个双输入双输出解耦GPC系统;最后将多变量解耦GPC控制与传统PID变结构控制进行对比分析,模拟仿真效果验证了该控制系统的有效性和强鲁棒性。 展开更多

关键词 苯胺加氢反应 多变量解耦 广义预测控制(GPC) 间歇过程

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一种基于广义最小方差自校正PID的导弹时变模型控制律设计

14

作者 徐欣中 雷虎民 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2010年第5期25-28,共4页

针对传统PID控制难以保证导弹在大空域飞行中保持良好动态性能的问题,提出一种基于广义最小方差自校正控制律的PID控制算法(GMVST-PID)。该算法在递推估计被控对象参数的基础上,将自校正思想用于PID控制参数的实时在线自整定,提高了导... 针对传统PID控制难以保证导弹在大空域飞行中保持良好动态性能的问题,提出一种基于广义最小方差自校正控制律的PID控制算法(GMVST-PID)。该算法在递推估计被控对象参数的基础上,将自校正思想用于PID控制参数的实时在线自整定,提高了导弹时变模型控制系统的稳定性、适应性和鲁棒性。仿真结果表明,GMVST-PID控制器具有较强的抗干扰能力和快速的响应能力。 展开更多

关键词 广义最小方差 PID控制 自校正 防空导弹

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二维系统的广义最小方差自校正控制器

15

作者 梁军 《浙江大学学报（自然科学版）》 CSCD 1996年第1期70-76,共7页

本文推广了Ｃａｌｄａｓ－Ｐｉｎｔｏ的工作［１］，用与文献［１］不同的方法把二维（２Ｄ）系统的自校正控制算法扩展到其广义形式，从而能处理逆不稳定的非最小相位对象．仿真结果证明了算法的有效性．

关键词 广义自校正控制 最小方差控制律 二维系统

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极点配置广义最小方差控制器

16

作者 谢文翘 《哈尔滨电工学院学报》 CSCD 1995年第1期86-91,共6页

本文对多变量系统给出了一种具有极点配置的广义最小方差控制器。它能够消除稳态偏差且有扰可测干扰能力，可在线亦可离线配置闭环极点，可用于非最小相位系统的控制。

关键词 广义最小方差 极点配置 控制器

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基于精校机的广义最小方差的极点配置控制器的仿真与应用 被引量：1

17

作者 贾广辉 柯尊忠 《组合机床与自动化加工技术》 2008年第3期46-48,共3页

广义最小方差自校正控制器适用于过程模型已知,但参数缓慢变化且具有外干扰的随机系统。这种控制器具有算法简单,用一台微型计算机就可以实现的特点,因此具有实用价值。文章通过增加加权项和对系统极点位置进行配置的方法,对广义最小方... 广义最小方差自校正控制器适用于过程模型已知,但参数缓慢变化且具有外干扰的随机系统。这种控制器具有算法简单,用一台微型计算机就可以实现的特点,因此具有实用价值。文章通过增加加权项和对系统极点位置进行配置的方法,对广义最小方差自校正控制器进行了改进,研究出性能优异的控制策略,最后将其应用于校直机电液伺服控制系统。仿真表明,该方法能够满足精校机电液位置伺服系统高精度、快响应的要求。 展开更多

关键词 广义最小方差 自校正控制 极点配置 电液位置伺服系统

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一种用于ASM测试的改进RLS广义最小方差自适应控制 被引量：2

18

作者 李恒宾 刘平 +2 位作者 任庆平 熊建国 侯彦羽 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第3期171-173,共3页

分析了稳态工况法排放测试中加速段的控制特点,建立了ASM控制的CARMAX模型,基于这一模型,提出了一种基于改进RLS的广义最小方差自适应控制方法,针对此算法分析了其优点,并进行了相应的控制器设计。以ASM两个工况的加速段的控制为对象,... 分析了稳态工况法排放测试中加速段的控制特点,建立了ASM控制的CARMAX模型,基于这一模型,提出了一种基于改进RLS的广义最小方差自适应控制方法,针对此算法分析了其优点,并进行了相应的控制器设计。以ASM两个工况的加速段的控制为对象,采用该方法进行了仿真。作为对比,同时采用了传统的PID控制进行对比研究。结果表明,两个不同工况下采用不同加载突变,该方法都能快速适应相应的变化,使系统的操作变得容易,从而显示了该方法具有实际应用价值。 展开更多

关键词 ASM 最小二乘法 广义最小方差 自校正控制、

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广义最小方差控制在船舶转向控制系统中的应用 被引量：1

19

作者 黄庆波 龙望 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第2期40-42,共3页

近年来,在水上航运业的刺激下,船舶的数量不断增加,船舶制造逐渐向着高速化、高承载量方向发展。一方面,船舶的速度与载重不断增加,提高了商品运输的效率;另一方面,大质量、高速化船舶使海上交通更加拥挤,航行事故不断发生。针对这一问... 近年来,在水上航运业的刺激下,船舶的数量不断增加,船舶制造逐渐向着高速化、高承载量方向发展。一方面,船舶的速度与载重不断增加,提高了商品运输的效率;另一方面,大质量、高速化船舶使海上交通更加拥挤,航行事故不断发生。针对这一问题,本文对船舶的转向控制系统进行深入研究,重点介绍了一种广义最小方差控制理论,并将其应用于船舶的转向控制过程,不仅提高了船舶转向控制的精度,还缩短了船舶转向控制的响应时间,具有非常广阔的应用前景。 展开更多

关键词 转向控制 广义最小方差控制 精度

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基于广义最小方差基准的系统控制器设计

20

作者 郭建文 杜文莉 钱锋 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期319-324,355,共7页

由控制系统性能评估中一种重要的评估方法———广义最小方差(GMV)引出基于GMV基准的系统控制器设计理论。该方法综合了系统误差信号与控制信号,既考虑了系统回路输出与参考信号的吻合程度,又考虑了控制作用的平稳性。误差权与控制权的... 由控制系统性能评估中一种重要的评估方法———广义最小方差(GMV)引出基于GMV基准的系统控制器设计理论。该方法综合了系统误差信号与控制信号,既考虑了系统回路输出与参考信号的吻合程度,又考虑了控制作用的平稳性。误差权与控制权的合理设置是降低系统跟踪误差和确保系统稳定性的关键,文中详细阐述了两权的设置方法。通过仿真实例,依次有效验证了该方法在单回路系统、传统串级系统和并行串级系统中的运用,并与传统的PID控制律作了对比分析,验证了本文方法的优越性。 展开更多

关键词 广义最小方差(GMV) 控制器设计 仿真分析

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