CN115473412A - Dc-dc变换器的控制方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种DC‑DC变换器的控制方法、装置、终端及存储介质。该方法包括:获取DC‑DC变换器的输入电压值和输出功率值;根据输入电压值和输出功率值,确定补偿值;采用补偿值对PID系统的输出值进行补偿,得到PID系统的目标值;根据目标值对DC‑DC变换器进行控制。本发明能够有效提高DC‑DC变换器的动态性能,避免发生超调、震荡的问题。
Description
技术领域
本发明涉及变换器控制技术领域,尤其涉及一种DC-DC变换器的控制方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
目前DC-DC变换器通常会采用PID(Proportional Integral Derivative,比例积分微分)控制算法进行控制调节。常用的PID控制算法如果想满足较高的动态性能,就需要设置较大的PID参数,但较大的PID参数在实际控制调节过程中容易产生超调,使DC-DC变换器内部环路发生震荡。为避免产生超调问题,可以采用分段控制法,即在DC-DC变换器的瞬态和稳态下分别使用不同的PID参数进行控制调节。但瞬态和稳态的判断条件并不容易确定,而且在分段点进行PID参数切换时也容易发生震荡问题。
综上,现有技术中仍无有效方案以解决在采用PID控制算法对DC-DC变换器进行控制调节时产生的震荡问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种DC-DC变换器的控制方法、装置、终端及存储介质,以解决采用PID控制算法对DC-DC变换器进行控制调节时产生的震荡问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种DC-DC变换器的控制方法,采用PID系统对所述DC-DC变换器进行调节控制,该方法包括:
获取所述DC-DC变换器的输入电压值和输出功率值;
根据所述输入电压值和所述输出功率值,确定补偿值;
采用所述补偿值对所述PID系统的输出值进行补偿,得到所述PID系统的目标值;
根据所述目标值对所述DC-DC变换器进行控制。
在一种可能的实现方式中,在所述根据所述输入电压值和所述输出功率值,确定补偿值之前,还包括:
对所述DC-DC变换器中的电压环路进行PID调节,得到所述电压环路对应的PID补偿公式;
所述根据所述输入电压值和所述输出功率值,确定补偿值包括:
根据所述输入电压值、所述输出功率值和所述PID补偿公式,确定补偿值。
在一种可能的实现方式中,所述对所述DC-DC变换器中的电压环路进行PID调节,得到所述电压环路对应的PID补偿公式包括:
对所述电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为所述电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压下不同输出功率对应的不同的PID输出值;所述PID输出值表示所述PID系统对所述电压环路进行PID调节时输出的PID计算结果;
根据所述不同的PID输出值,得到所述电压回路对应的PID补偿公式。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述不同的PID输出值,得到所述电压回路对应的PID补偿公式,包括:
对所述不同的PID输出值进行拟合处理,得到所述电压回路对应的PID补偿公式。
在一种可能的实现方式中,所述对所述电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为所述电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压下不同输出功率对应的不同的PID输出值,包括:
对所述电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为所述电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压以及不同输出功率均在稳态时对应的不同的PID输出值。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述输入电压值、所述输出功率值和所述PID补偿公式,确定补偿值,包括:
将所述输入电压值和所述输出功率值带入所述PID补偿公式中,得到所述输入电压值和所述输出功率值对应的补偿值。
在一种可能的实现方式中,所述采用所述补偿值对所述PID系统的输出值进行补偿,得到所述PID系统的目标值,包括:
将所述补偿值叠加到所述PID系统的输出值上,得到所述PID系统的目标值。
第二方面,本发明实施例提供了一种DC-DC变换器的控制装置,包括:
获取模块,用于获取所述DC-DC变换器的输入电压值和输出功率值;
补偿模块,用于根据所述输入电压值和所述输出功率值,确定补偿值;
所述补偿模块,还用于采用所述补偿值对所述PID系统的输出值进行补偿,得到所述PID系统的目标值;
控制模块,用于根据所述目标值对所述DC-DC变换器进行控制。
第三方面,本发明实施例提供了一种终端,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
第四方面,本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
本发明实施例提供一种DC-DC变换器的控制方法、装置、终端及存储介质,通过获取DC-DC变换器的输入电压值和输出功率值;根据输入电压值和输出功率值,确定补偿值;采用补偿值对PID系统的输出值进行补偿,得到PID系统的目标值;根据目标值对DC-DC变换器进行控制,可以有效提高DC-DC变换器的动态性能,避免发生超调、震荡的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的DC-DC变换器的控制方法的实现流程图;
图2是本发明又一实施例提供的DC-DC变换器的控制方法的实现流程图;
图3是本发明又一实施例提供的DC-DC变换器的控制方法中叠加补偿值的示意图;
图4是本发明实施例提供的DC-DC变换器的控制装置的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本发明实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
本发明实施例主要用于解决采用PID控制算法对DC-DC变换器进行控制调节时产生的震荡问题,因此,本发明实施例中的DC-DC变换器采用PID系统对其进行调节控制。
图1为本发明实施例提供的DC-DC变换器的控制方法的实现流程图,详述如下:
步骤101,获取DC-DC变换器的输入电压值和输出功率值。
步骤102,根据输入电压值和输出功率值,确定补偿值。
可选的,参见图2,在步骤102之前,该控制方法还包括:
步骤105,对DC-DC变换器中的电压环路进行PID调节,得到电压环路对应的PID补偿公式。
在DC-DC变换器的动态调整过程中,PID调节只涉及到DC-DC变换器中的电压环路。由此,只需得到电压环路对应的PID补偿公式,对电压环路进行补偿即可。
进一步地,步骤105,包括:
步骤1501,对电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压下不同输出功率对应的不同的PID输出值。其中,PID输出值表示PID系统对电压环路进行PID调节时输出的PID计算结果。
具体地,针对于输入电压可调整的电压环路,需要对其输入不同的电压,并在不同的输入电压下为该电压环路配备不同功率的负载,以测量得到不同输入电压下不同输出功率对应的不同的PID输出值。
也就是说,输入电压和输出功率同时作为自变量,共同决定PID输出值这一因变量。
特殊的,针对于输入电压恒定的电压环路,可以对步骤1501进行简化,即直接在该恒定输入电压下为该电压环路匹配不同功率的负载,以测量得到该恒定输入电压下,不同输出功率对应的不同的PID输出值。
也就是说,针对于输入电压恒定的电压环路,输出功率自变量单独决定PID输出值因变量。
优选的,可以在输入电压以及输出功率达到稳态时,再测量对应的PID输出值。
即,对电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压以及不同输出功率均在稳态时对应的不同的PID输出值。
步骤1502,根据不同的PID输出值,得到电压回路对应的PID补偿公式。
可选的,步骤1502可以包括:对不同的PID输出值进行拟合处理,得到电压回路对应的PID补偿公式。
在进行拟合处理时,可以将步骤1501中得到的多个PID输出值导入到数据拟合软件中进行拟合处理。例如,Excel软件或Matlab软件等。最终得到该电压回路对应的PID补偿公式。
通常情况下,PID补偿公式表示的是PID输出值(一个因变量)关于输入电压和输出功率(两个自变量)的变化情况。但对于输入电压恒定的情况,可以将其简化为PID输出值(一个因变量)关于输出功率(一个自变量)的变化情况。
进一步地,由于小载时的增益不在拓扑的线性范围内,即,输出功率小于设定值时,PID输出值呈线性变化趋势,输出功率大于或等于设定值时,PID输出值呈曲线/曲面变化。因此,在拟合PID补偿公式时,可以采用分段拟合的方式,即,输出功率小于设定值时,对应一个PID补偿公式,输出功率大于或等于设定值时,对应另一个PID补偿公式。该设定值由PID输出值的变化趋势决定,用户可根据电压环路中PID输出值的变化趋势确定其大小。
通过分段拟合的方式,可以有效提高拟合精度,从而进一步提高PID控制精度。
相应地,步骤102包括:
根据输入电压值、输出功率值和PID补偿公式,确定补偿值。
具体地,将输入电压值和输出功率值带入PID补偿公式中,得到输入电压值和输出功率值对应的补偿值。
特殊的,针对于输入电压值恒定的电压环路,只需将当前的输出功率值带入PID补偿公式中,即可得到对应的补偿值。
步骤103,采用补偿值对PID系统的输出值进行补偿,得到PID系统的目标值。
具体地,参见图3,将补偿值叠加到PID系统的输出值上,得到PID系统的目标值。
步骤104,根据目标值对DC-DC变换器进行控制。
具体地,该目标值用于给DC-DC控制器中的驱动赋值,通过控制驱动进而完成对DC-DC变换器的控制。
驱动可以是占空比控制,也可以是频率控制,相应地,该目标值可以是占空比值也可以是频率值。
本发明实施例通过获取DC-DC变换器的输入电压值和输出功率值;根据输入电压值和输出功率值,确定补偿值;采用补偿值对PID系统的输出值进行补偿,得到PID系统的目标值;根据目标值对DC-DC变换器进行控制,可以有效提高DC-DC变换器的动态性能,避免发生超调、震荡的问题。
其中,预先根据不同稳态下的PID输出值拟合得到PID补偿公式来确定补偿值,可以使得该补偿值在负载发生跳变的时候,可以跟随负载连续跳变,以保持DC-DC变换器的动态性能。由此,就可以使PID系统使用较稳定的参数,以保持DC-DC变换器的稳态性能。在此基础上,使用补偿值对PID系统的输出值进行叠加补偿,从而达到兼顾稳定性和动态性能的效果。尤其是针对加载和去载的情况,通过采用补偿值对PID系统的输出值进行补偿,可以有效减小DC-DC变换器在加载时输出电压的下冲值和去载时输出电压的上冲值,同时不影响稳态时的稳定性。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例,对于其中未详尽描述的细节,可以参考上述对应的方法实施例。
图4示出了本发明实施例提供的DC-DC变换器的控制装置的结构示意图,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下:
如图4所示,DC-DC变换器的控制装置4包括:获取模块41、补偿模块42和控制模块43。
获取模块41,用于获取DC-DC变换器的输入电压值和输出功率值;
补偿模块42,用于根据输入电压值和所述输出功率值,确定补偿值;
补偿模块42,还用于采用补偿值对PID系统的输出值进行补偿,得到PID系统的目标值;
控制模块43,用于根据目标值对DC-DC变换器进行控制。
在一种可能的实现方式中,补偿模块42,用于对DC-DC变换器中的电压环路进行PID调节,得到电压环路对应的PID补偿公式。
相应地,补偿模块42,还用于根据输入电压值、输出功率值和PID补偿公式,确定补偿值。
在一种可能的实现方式中,补偿模块42,用于对电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压下不同输出功率对应的不同的PID输出值;PID输出值表示PID系统对电压环路进行PID调节时输出的PID计算结果。
补偿模块42,还用于根据不同的PID输出值,得到电压回路对应的PID补偿公式。
在一种可能的实现方式中,补偿模块42,用于对不同的PID输出值进行拟合处理,得到电压回路对应的PID补偿公式。
在一种可能的实现方式中,补偿模块42,用于对电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压以及不同输出功率均在稳态时对应的不同的PID输出值。
在一种可能的实现方式中,补偿模块42,用于将输入电压值和输出功率值带入PID补偿公式中,得到输入电压值和输出功率值对应的补偿值
在一种可能的实现方式中,补偿模块42,用于将补偿值叠加到PID系统的输出值上,得到PID系统的目标值。
本发明实施例通过获取模块41,用于获取DC-DC变换器的输入电压值和输出功率值;补偿模块42,用于根据输入电压值和输出功率值,确定补偿值;补偿模块42,还用于采用补偿值对PID系统的输出值进行补偿,得到PID系统的目标值;控制模块43,用于根据目标值对DC-DC变换器进行控制,可以有效提高DC-DC变换器的动态性能,避免发生超调、震荡的问题。
其中,补偿模块42预先根据不同稳态下的PID输出值拟合得到PID补偿公式来确定补偿值,可以使得该补偿值在负载发生跳变的时候,可以跟随负载连续跳变,以保持DC-DC变换器的动态性能。由此,就可以使PID系统使用较稳定的参数,以保持DC-DC变换器的稳态性能。在此基础上,补偿模块42使用补偿值对PID系统的输出值进行叠加补偿,从而达到兼顾稳定性和动态性能的效果。尤其是针对加载和去载的情况,通过补偿模块42采用补偿值对PID系统的输出值进行补偿,可以有效减小DC-DC变换器在加载时输出电压的下冲值和去载时输出电压的上冲值,同时不影响稳态时的稳定性。
图5是本发明实施例提供的终端的示意图。如图5所示,该实施例的终端5包括:处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各个DC-DC变换器的控制方法实施例中的步骤,例如图1所示的步骤101至步骤104。或者,所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能,例如图4所示模块41至43的功能。
示例性的,所述计算机程序52可以被分割成一个或多个模块/单元,所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器51中,并由所述处理器50执行,以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描述所述计算机程序52在所述终端5中的执行过程。例如,所述计算机程序52可以被分割成图4所示的模块41至43。
所述终端5可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端5可包括,但不仅限于,处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解,图5仅仅是终端5的示例,并不构成对终端5的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器50可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器51可以是所述终端5的内部存储单元,例如终端5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述终端5的外部存储设备,例如所述终端5上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,所述存储器51还可以既包括所述终端5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成,即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中,上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。另外,各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置/终端和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通讯连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个DC-DC变换器的控制方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种DC-DC变换器的控制方法,其特征在于,采用PID系统对所述DC-DC变换器进行调节控制,所述方法包括:
获取所述DC-DC变换器的输入电压值和输出功率值;
根据所述输入电压值和所述输出功率值,确定补偿值;
采用所述补偿值对所述PID系统的输出值进行补偿,得到所述PID系统的目标值;
根据所述目标值对所述DC-DC变换器进行控制。
2.根据权利要求1所述的DC-DC变换器的控制方法,其特征在于,在所述根据所述输入电压值和所述输出功率值,确定补偿值之前,还包括:
对所述DC-DC变换器中的电压环路进行PID调节,得到所述电压环路对应的PID补偿公式;
所述根据所述输入电压值和所述输出功率值,确定补偿值包括:
根据所述输入电压值、所述输出功率值和所述PID补偿公式,确定补偿值。
3.根据权利要求2所述的DC-DC变换器的控制方法,其特征在于,所述对所述DC-DC变换器中的电压环路进行PID调节,得到所述电压环路对应的PID补偿公式包括:
对所述电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为所述电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压下不同输出功率对应的不同的PID输出值;所述PID输出值表示所述PID系统对所述电压环路进行PID调节时输出的PID计算结果;
根据所述不同的PID输出值,得到所述电压回路对应的PID补偿公式。
4.根据权利要求3所述的DC-DC变换器的控制方法,其特征在于,所述根据所述不同的PID输出值,得到所述电压回路对应的PID补偿公式,包括:
对所述不同的PID输出值进行拟合处理,得到所述电压回路对应的PID补偿公式。
5.根据权利要求3所述的DC-DC变换器的控制方法,其特征在于,所述对所述电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为所述电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压下不同输出功率对应的不同的PID输出值,包括:
对所述电压环路输入不同的电压,并在不同的输入电压下为所述电压环路配备不同功率的负载,测量得到不同输入电压以及不同输出功率均在稳态时对应的不同的PID输出值。
6.根据权利要求2所述的DC-DC变换器的控制方法,其特征在于,所述根据所述输入电压值、所述输出功率值和所述PID补偿公式,确定补偿值,包括:
将所述输入电压值和所述输出功率值带入所述PID补偿公式中,得到所述输入电压值和所述输出功率值对应的补偿值。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的DC-DC变换器的控制方法,其特征在于,所述采用所述补偿值对所述PID系统的输出值进行补偿,得到所述PID系统的目标值,包括:
将所述补偿值叠加到所述PID系统的输出值上,得到所述PID系统的目标值。
8.一种DC-DC变换器的控制装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取所述DC-DC变换器的输入电压值和输出功率值;
补偿模块,用于根据所述输入电压值和所述输出功率值,确定补偿值;
所述补偿模块,还用于采用所述补偿值对PID系统的输出值进行补偿,得到所述PID系统的目标值;
控制模块,用于根据所述目标值对所述DC-DC变换器进行控制。
9.一种终端,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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