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针对小机车传统试验电源系统存在的电压稳定性能差、响应速度慢的问题，提出了一种自适应模糊PID控制的小机车新型试验电源系统。对自适应模糊PID控制器的设计和建模，以及仿真的效果进行了详细的阐述，并进行了系统的鲁棒性分析。同时还将自适应模糊PID控制和传统PID控制进行了对比研究，证明了自适应模糊PID控制的小机车试验电源系统有电压稳定性能好、响应速度快的良好电气特性。