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基於模糊控制器的液壓系統模糊控制的性能及應用研究

電子設計 2021-01-24 10:36 次閲讀

作者:鄭春歧,高風陽,張國忠

1、液壓系統控制的基本內容

液壓系統是挖掘機實現各種運動和進行自動控制的基礎。從某種意義上來講,液壓系統的性能決定着挖掘機的質量與工作效率。現代挖掘機能夠根據工作環境和作業條件,自動實現分功率的變量與全功率變量,以保證任何情況下發動機均不超載,使發動機運行平穩且功率得到充分利用;還應設置減速系統(AutoSlow)和負控制系統(NegativeControl),以便當其工作裝置不動作時,使發動機油門自動減小,並使液壓泵排量減至最小以節省能量。根據挖掘機工況變化大而快這一特點,為有效利用以動機功率,且保證安全,正常作業,現代挖掘機控制系統應具有下列功能:

(1)速度傳感檢查發動機轉速是否在輸出範圍內,並控制液壓泵驅動扭矩使二者匹配及防止發動機熄火。

(2)負荷傳感調節液壓泵排量,江中實際工作時每個執行元件對流量的需求,節省能量並獲得精確操縱機器的效果。

(3)流量分配控制為實現工作裝置的聯合動作,需對每執行元件(如鬥杆液壓缸、剷鬥液壓缸等)提供不同的壓力和流量。當液壓系統只有一台主泵時,通過流量分配控制使各執行元件同時動作,滿足不同作業的要求。

(4)工作制式選擇滿足不同工作方式的需要求,負括挖掘作業、挖溝、平整和精細動作制式。

(5)行走馬達控制設置高速、中速、低速行走自動選擇系統,實現機器行走隨外載荷變化自動無級調速,使行走速度與操縱手柄原位置相對應。

(6)迴轉停車制動控制當機器停止時,迴轉停車制動器用以防止上部結構因重力而回轉。作業時,迴轉停車制動應在操縱手柄復位幾秒鐘後才能起作用,防止上部結構迴轉運動的慢性力引起零部件的損壞。

(7)預熱在液壓油温低於某一界線時,發動機轉速自動增高,液壓磁流量即隨之增加,液壓系統很快被加熱。

(8)突發增力對主溢流閥施以背壓,使系統溢流額定壓力上升,短時間提高作業功率。

以上功率的實現,多與對液壓系統的控制有關。

由於液壓系統的信息具有模糊性、不確定性和偶然性,分析和實踐表明,模糊控制非常適用這一類系統控制。

2、液壓系統模糊控制

模糊控制系統的核心是模糊控制器,由模糊化、模糊推理、模糊判決(反模糊化)三部分組成,模糊控制工作原理見圖1,其中慮線部分表示模糊控制器;e、ec分別表示實測值與設定值的偏差及偏差變化率;E,EC為模糊化的偏差及偏差變化率;u表示模糊控制量,u*為標度變換前的精確量;K1、K2、K3皆為標度變換系數;r、y分別為輸入量和輸出量。

圖1模糊控制工作原理

對於變負載工況的進、回油旁路節流調速液壓系統,採用均勻分佈的隸屬度函數曲線;控制總表生成時,首先將三個語言變量e、ec和u劃分為7擋,即用7個模糊子集;正大(PL),正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、負小(NS)、負中(NM)、負大(NL)表示。e、ec相應於各模糊子集的取值,即為隸屬度。它不示某一確定量對模糊子集的隸屬程度。

控制規則確定了輸入量e和ec與輸出量u之間的某種關係,是由“IF.。..THEN.。.”的條件語句來描述的:

IFeisAAMD(or)ecisB,THENuisC.

其中A、B、C代表模糊子集,經離線推理,得到模糊總控制表,如表1所示。

表1

3、控制系統方案設計及模糊控制的計算機仿真

由前所述,現化挖掘機控制系統至少應包括8個主要部分,其中某些方面需要通過液壓閥、電液閥實現,而大部功能需經過由計算機、傳感器及控制執行元件組成各個子控制系統來完成。由於液壓泵的的恆功率控制是液壓挖掘機的重要控制內容,故本文以此為例着重探討模糊控制邏輯及方法在該領域的應用問題。

根據國外挖掘機發展現狀,設計出發展現狀,設計出挖掘機液壓控制系統如圖2所示。

假定所髟液壓油為理想液體,且伺服系統中各元件密封良好,則可得到伺服活塞位移與伺服閥控制電流原線性關係。亦即得到了液壓泵流量與伺服閥控制電流的線性關係。由此,根據前述模糊控制策略和方法,對圖2所示系統進行的計算機仿真結果示於圖3、圖4。其中設發動機額定功率為94kw,如圖3中直線所示;設定液壓泵的正常工作壓力為16MPa,變化範圍為16--5MPa及16--32MPa。圖中的曲線為液壓泵壓力在上述變化範圍內變化時,由模糊控制策略及方法得到的發動機功率的變化規律。圖4中的曲線為伺服液壓缸控制電磁閥控制電流的變化規律。

圖3發動機功率變化曲線

圖4伺服控制電磁閥電流變化曲線

由圖3、圖4可以看出,當外載荷變化使液壓泵輸出壓力在系統溢流閥調定壓力範圍內變化時,由模糊控制可得到接近發動機額定功率的變化規律,且最大的差值不超過5%。而一般的工程機械用發動機的扭矩儲備係數為1.06--1.14左右。因此,由模糊控制委動機自身特性的結合,完全可以使發動機穩定正常的工作。

責任編輯:gt

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HVLED001BTR STMicroelectronics HVLED001B高功率因數反激式控制器

oelectronics HVLED001B高功率因數反激式控制器是一款增強型峯值電流模式控制器,能夠着重控制高功率因數 (HPF) 反激或降壓-升壓。HVLED001B還可用於實現其他拓撲,如降壓、升壓和SEPIC。藉助HVLED001B可以獨立應用一次側調節和光耦控制,在無負載條件下可實現精確調節和極低的待機功耗。ST高壓技術支持將HVLED001B直接連接到輸入電壓,以便在無需外部元件的情況下啓動器件和監控輸入電壓。 HVLED001B可針對異常情況提供保護,包括開路、輸出短路、輸入過壓和欠壓。主開關的開環和過流等電路故障也可得到有效控制。HVLED001B還集成了自動恢復定時器 (ART) 功能,可確保自動恢復應用,而不會降低可靠性。 特性 準諧振 (QR) 拓撲 輸出電壓的一次側穩壓 直接連接光耦合器,通過反饋斷開檢測實現電流環路調節 800V高壓啓動 在通用範圍內實現高功率因數和低THD 在寬電壓和電流範圍內具有高效率和輸出穩定性 極低的空載待機功耗 可編程頻率折返...
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HVLED001BTR STMicroelectronics HVLED001B高功率因數反激式控制器

STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 數字控制器

oelectronics STNRGPF02和STNRGPF12因數校正 (PFC) 數字控制器設計用於交錯PFC升壓拓撲,適用於大功率應用。STNRGPF02提供傳統的湧入電流控制,通過基於繼電器和限制器電阻器的機械解決方案來實現。STNRGPF12具有數字湧入電流控制功能,通過基於可控硅整流器的固態解決方案來實現。兩款器件均可驅動多達2個交錯通道。 STNRGPF02和STNRGPF12 PFC數字控制器在基於混合信號(模擬/數字)架構的應用中以固定頻率在CCM中工作,具有平均電流模式控制。 這些控制器可通過專用軟件工具 (eDesignSuite) 進行配置,以匹配各種特定應用。該工具可生成完整的原理圖,其中包括完整的材料清單和最終二進制對象代碼 (FW),可下載至IC。 特性 2個交錯通道升壓PFC 固定頻率CCM平均電流模式 半數字架構 集成浪湧電流限制器功能 過流和熱保護 軟啓動 切相功能 高工作頻率 輕鬆集成其他應用 靈活的設計定製,可滿足特...
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STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 數字控制器

HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007電流模式PFC控制器

oelectronics HVLED007電流模式PFC控制器採用特殊電路(輸入電流整形器),支持高PF準諧振反激轉換器從電源線中獲取理論上的正弦輸入電流。該IC具有一個控制輸入,用於由光耦合器的光電晶體管驅動,以關閉二次側穩壓的隔離控制環路。然而,通過添加簡單的外部電路,它也可用於關閉一次側穩壓的電壓環路。 HVLED007具有各種保護特性,可處理過載、短路和過壓情況。推拉輸出電路輸出級具有600mA拉電流和800mA灌電流能力,適用於大型MOSFET驅動器。得益於推拉輸出電路級以及其他特性,該器件成為非常適合用於符合EN61000-3-2標準的SMPS(高達100W)的低成本解決方案。 HVLED007 PFC控制器是室內和室外固態照明應用的理想選擇,具有低至-40°C的擴展工作温度範圍,並可保證電氣規格。 特性 對反激式PFC前置穩壓器進行轉換模式(準諧振)控制 專有的輸入電流整形器,可實現最小的線路電流THD 用於隔離反饋和光耦合器驅動的控制輸入 輸出過壓保護 過載和短路保護 低 (&le...
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HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007電流模式PFC控制器

MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高壓LED控制器

MAX25612高壓LED控制器是一款單通道高亮度LED (HB LED) 驅動器,適用於汽車前燈應用。這些應用包括遠光燈、近光燈、日間行車燈 (DRL)、轉向指示燈、霧燈和其他LED燈。該器件的輸入電壓範圍為5V至48V,可以驅動一個LED燈串,最大輸出電壓為65V。MAX25612是完全同步型器件,適合需要同步整流的升壓和降壓-升壓應用,可提供大於90%的效率。 MAX25612可檢測LED燈串高側的輸出電流。需要進行高側電流檢測,以防止輸出端到接地或電池輸入端發生短路。該器件也是用於驅動LED的最靈活方案,支持升壓、高側降壓或降壓-升壓模式配置。PWM輸入提供高達5000:1的LED調光比,ICTRL輸入在MAX25612中提供額外的模擬調光功能。MAX25612還包括一個FLT標誌,用於指示燈串開路、燈串短路和熱關斷。MAX25612還支持內置擴頻調製,以提高電磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地減少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的寬輸入電壓範圍和+65V的最大升壓輸出 集成pMOS調光FET驅動器 用於模擬調光的ICT...
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MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高壓LED控制器

EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器評估板

oelectronics EVAL-IBD002-35W控制器評估板設計用於演示HVLED002控制器。HVLED002控制器管理主要由D1、L1和Q1組件組成的反向降壓電路,能夠提供大約700mA作為最大LED負載電流。外部0V至10V信號專門用於管理調光輸出LED電流(最大值的1%至100%),具有模擬 (100%至10%) 和PWM (10%至1%) 控制功能。需要15V輔助電壓才能為HVLED002控制器上電。 特性 VIN - 48VDC至60VDC;VAUX - 15VDC输入电压 LED输出电压:24VDC至48VDC LED输出电流:700mA(最大值) 调光:1%至100% 低于50mW(60VIN时)直流无负载 效率 满载:>97% >95%(负载超过20%时)(模拟#...
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EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器評估板

EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS雙路全橋驅動器 PWM電流控制器評估板

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EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS雙路全橋驅動器 PWM電流控制器評估板

STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A數字控制器100瓦LED路燈照明評估板

STLUX385A數字控制器 高效率(92%) 初級側控制 高達100瓦上(100伏,1 A或0.5 A 200 V) 適於LED連接單個隔離輸出 寬輸入電壓範圍:90 V至265 V AC 在STEVAL-ILL066V2評估板是一個完整的和可配置的解決方案,有效地控制使用STLUX385A數字控制器的單個,可調光,高亮度LED串。
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STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A數字控制器100瓦LED路燈照明評估板

ST23L48A ST23L48AST23聯繫安全MCU具有48 KB的EEPROM 增強的安全性和Nescrypt加密處理器

型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字節線性尋址存儲器 用户的ROM 390千字節 用户RAM的6個字節 2千字節NESCRYPT RAM的 48個字節用户EEPROM,包括128個字節的用户OTP區的 30年的數據保存在25℃下 在25℃下500000次擦/寫 1到64字節擦除或編程在1.5毫秒 工作温度:-25°至+ 85°C 增強NESCRYPT加密處理器,用於公共密鑰加密 FIPS PUB 197兼容的AES加速器 使用看門狗和中斷3個8位的定時器能力 ST23L48A設備是串行存取微控制器定製設計的用於安全智能卡應用程序。...
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ST23L48A ST23L48AST23聯繫安全MCU具有48 KB的EEPROM 增強的安全性和Nescrypt加密處理器

ST23YR48 ST23YR48ST23雙接口安全MCU用48千字節的EEPROM 增強的安全性和Nescrypt密碼處理器 RF B型(非接觸式ID-護照/ PKI)

特性 增強型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字節線性尋址存儲器 390個字節用户ROM 6字節用户RAM 2千字節NESCRYPT RAM 48個字節用户EEPROM包括128個字節的用户OTP區: 30年的數據保存 1到64字節擦除或編程在1.5毫秒 增強NESCRYPT加密處理器,用於公共密鑰加密 硬件安全增強DES加速器 與看門狗和中斷能力三個8位定時器 3V和5V電源電壓範圍 外部時鐘頻率高達10 MHz 高性能 CPU時鐘頻率高達29 MHz的 省電待機狀態 聯繫分配與ISO / IEC兼容:通過提供7816-3標準 異步收發器(IART),用於高速串行數據支持(ISO / IEC 7816-3和EMV™兼容) ESD prote ction大於5千伏(HBM)用於接觸焊盤和4千伏用於非接觸墊 接觸設有 與ISO / IEC 14443個類型B標準的要求 13.56MHz載波頻率 RF幀至多512字節 RFUART(RF通用異步收發器)高達848千位/秒 0.5千字節專用RFUART RAM BPSK - NRZ負載調製(卡到讀取器) 8%至14%幅度調製的接收(讀取器到卡)作為最小的範圍 通過CPU的時鐘頻率高達設置到29兆赫加上時鐘頻率增強的RF性能分頻器 安全性...
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ST23YR48 ST23YR48ST23雙接口安全MCU用48千字節的EEPROM 增強的安全性和Nescrypt密碼處理器 RF B型(非接觸式ID-護照/ PKI)

STM86312 STM863121/4至十一分之一佔空比VFD控制器/驅動器

ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
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STM86312 STM863121/4至十一分之一佔空比VFD控制器/驅動器

PM6776 PM6776帶有PMBus 6 + 1的雙通道數字VR13多相控制器™

爾® VR13 6 + 1相緊湊數字控制器 VR13符合25MHz的SVID總線rev.1.7 高性能數字控制迴路(數字STVCOT™) 專有自動調諧技術 通過PMBus的完全可配置的™ AutoDPM - 自動動態相位管理 遠程感; 0.5%Vout的精度與校準 使用校準 在PM6776是被設計為功率英特爾VR13處理器的高性能數字雙控制器電流監測信號:所有所需的參數是通過PMBus的™接口編程。
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PM6776 PM6776帶有PMBus 6 + 1的雙通道數字VR13多相控制器™

EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY評估板

的單IC應用板專用於VNH7070AY 提供電連接和熱散熱,易於成型 EV-VNH7070AY為您提供了一種簡單的方法,以ST的VIPower M0-7 H橋驅動器連接到現有的原型電路。該評估板自帶預裝配有VNH7070AY H橋。電氣元件的車載最小設定(作為用於設備數據表建議)使用户能夠直接連接的負載,在電源與所述微控制器在沒有外部部件的設計和連接的任何額外的努力。
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EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY評估板

STSW-STPM003 STSW-STPM003為STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件實現

4個STPMs計量 用於保存參數EEPROM支持(可選) USB虛擬Com端口(VCP),用於支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用於通過USB發送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32處理程序和驅動程序支持基於立方MX 使用STPM3x和STM32F407裝置中的固件實現的三相應用的開發。它已經開發了基於STM32F407VGT與EVALSTPM32接口的STM32F4發現套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
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STSW-STPM003 STSW-STPM003為STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件實現

STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

包STM32微控制器ARM ®皮質® -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube開發框架 在其他STM32平台便攜式 基於RS-485通信的PC接口 通信層用於交換主站和傳感器節點 傳感器配置和傳感器數據採集 快速傅立葉變換(FFT)運算,以評估振動譜 此試劑盒包括用於一個完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1評估板,以促進在配置中,數據交換和處理方面的系統管理。它是基於STM32CubeHAL庫,並使用功能強大的STM32CubeMX工具來配置微控制器和更新而不會丟失數據的創建工作區。...
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STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1軟件包STEVAL-BFA001V1B

固件實施例來構建應用程序狀態監測和預測性維護基於三維數字加速度計,環境和聲學MEMS傳感器 中間件包括算法為先進的時間和頻率域信號處理振動分析 可編程FFT大小(512,1024或2048點) 可編程FFT平均和重疊 可編程窗(平頂,漢寧,漢明) 速度RMS均線,加速度最大峯值 中間件集成麥克風算法: PDM到PCM 聲壓 音頻FFT 固件包STM32F469AI開發了在不同的微控制器系列便於攜帶 PC數據監視通過任何遊離終端模擬器 示例示範固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口評估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT狀態監測固件配置成與STSW-IDP4PREDMNT相互作用,並且允許經由STM32MP157C-DK2網關數據上傳至雲。 在固件包旨在幫助您開發基於狀態監測的工業預測性維護解決方案。...
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STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1軟件包STEVAL-BFA001V1B

STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™電源適配器發貨

包與應用實例的二進制為STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™電源輸送適配器。 應用固件基於所述認證X-CUBE-USB-PD軟件設計的ARM ® 32位皮質® -M0 STM32F051 MCU和PD3.0認證STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW軟件包被設計為支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型電源輸送適配器參考設計。
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STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™電源適配器發貨

STSW-IOD003 STSW-IOD003基於STM32Cube L6362A的IO-Link通信收發器設備IC評估軟件

62A IO-Link通信收發器裝置IC集成在STEVAL-IOD003V1評估板的管理驅動程序層 GPIO和IRQ的配置 用於接收和發射I / Q信道控制 故障中斷處理 用於控制L6362A設備 易於在不同的微控制器系列可移植性示例應用程序,這要歸功於STM32Cube 自由的,用户友好許可證條款 在STSW-IOD003是用於STEVAL-IOD003V1評估板它集成了L6362A IO-的評估軟件鏈路收發器設備。
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STSW-IOD003 STSW-IOD003基於STM32Cube L6362A的IO-Link通信收發器設備IC評估軟件

EVL6564H-100W EVL6564H-100W基於所述L6564H 100瓦過渡模式PFC預調節器演示板

壓範圍:90至265 VAC 最小線頻率(f →):47赫茲 穩壓輸出電壓:400伏 額定輸出功率:100W 最大2F →輸出電壓紋波:20 V峯峯值 保持時間:10毫秒(V DROP 後保持時間:300 V) 最小開關頻率:40千赫 最低估計效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高環境温度:50℃ PCB類型和大小:單面為35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基於新的過渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,寬範圍的電源輸入,PFC預調節器適用於鎮流器,適配器,平面屏幕顯示器,並且所有具有SMPS以滿足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法規。...
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EVL6564H-100W EVL6564H-100W基於所述L6564H 100瓦過渡模式PFC預調節器演示板

STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A圖形用户界面

RS232端口連接與微控制器 自動COM連接 L9177A SPI寄存器讀取和寫入 能夠生成可編程durationactuations 可能性控制L9177A並行致動。 在STSW-L9177A是一個圖形用户界面(GUI),其允許以初始化並通過SPI協議改變參數控制EVAL-L9177A評估板,管理並行PWM輸入和讀出的輸出。該L9177A GUI已經使用Labview的開發和其使用,如微控制器接口,在SPC56M發現板。
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STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A圖形用户界面