计算机辅助几何造型技术_莫蓉
计算机辅助几何造型技术，莫蓉等编写，各大高校相关专业推荐书目。21世纪高等院校教材计算机辅助几何造型技术莫蓉吴英常智勇编著学实撤社北京内容简介计算机辅助几何造型技术是复杂曲面设计射基本技术,它所依赖的数学基础是微分几何。4书较全面介绍了计算机辅助几何造型玻术的基础知识,包括:曲线曲面论的基本知识烊条曲线与曲面、贝齐尔曲线与曲画、B样条曲线与曲面均匀有理B样条(NRRS曲线与曲画曲线曲面求交算法线曲光顺等本书是面向高等学校非数学类专业的本科生教材如机械T程及泊动化航空宇航设计与制造等也叮供高等学校师生及有关工程技术人员自学参考图书在版编目C)费据计算机辅助几何造犁技术莫蓉,昊英,常勇编著.一北京:科学出版社,2004.2(2世纪高等院校教材IsBN7030119266·计…Ⅱ.①奠…型吳…③常…Ⅲ.计箅机雜助设计Ⅳ.TP391.72中国版本图书馆CIP数据核字(20)第072140号责任編辋:钟谊段博原/文棄編軿:璐贾瑞娜仼校对:朱光光!贲任印制;安春生/封面设计:陈敬學桌訟出版北京乐域城恨北街6号邮哎:l0?17hitP/www.sciencep.com肀剩厂印刷科学击版社发行各地新华书经销2004乍2月第版开4:B5(720×100〕24年2月第次印印张:103印堂:12500字最20000定价:18.00元〔如有印装质量问题,我社负责调换〈新欣前&计箅机辅助几何造型技术》是计算机辅助设计与计算机辋助制造的基础课程,在机被、航空、航夭、船舶、汽车、家电制造等行业均有广泛的用途。计算机铺助几何造型技术是用数学理论描述自由曲线和出面的一种有效方法,它是计算机设计复杂曲面的算法基础,也是三维数字化技术的基础之一。目前國内、国际流行的著名大型 CAD CAM集成软件都使用了先进的几何造型曲面方法。本书主耍内容分为7章。第-章介绍曲线曲面论的基本知识,读者可以从中了解矢量代数基础,曲线曲面的基础,直纹面和可展曲面。第二章重点讲述样条龉线与ns曲面,包括三次样条函数、参数样条曲线、 rergusoll曲线和孔斯曲面,并且給出应用例子第三章讲述最常用的贝齐尔曲线与曲面,主要包括:贝齐尔曲线的定义与性质、贝齐尔曲线的儿何作图泫、贝齐尔曲线的合成、贝齐尔曲线的升阶和降阶、贝齐尔曲愿、贝齐尔曲面的合战、贝齐尔曲线曲的应用。第四章讲述B样条曲线和曲面基础,包括B样条曲线的定义与性质、三次均匀B样条曲线、三次均匀B祥条曲线的插值、双三次B样条曲面B样条曲面的应用。第五章讲述非均勻有理B样条由线与出面,介經非均匀B样条曲线与曲面的定义、性质和配套技术。笫六章介终由面求交的常用算法,包括曲面求交的分类与基本方法,分割算法、迭代法、追踪法。第七章介绍曲线面光顺,包括曲线出面光为的基本概念、曲线光顺方法和曲酉光顺方法,主要是各种算法的原理和步骤。每一章均附有习题可供读者练习时使用。作为非数学类本科生教材,本书省略了大量的数学推导和证明,考患到目前曲线和曲面技术的广泛应用,以讲解基木理论和基本概念为主,希望学生在使用本教树后,熊够对计算机辅助几何造型技术有一个较为深入地了解,对当前流行的CAD软件中曲线曲面造型的功能不仅知其然而豆知其所以然。《计算机助几何造型技术》课程学时约为5~颀0学时,其中有“*"的章节可作为选修内容本书由莫蓉三編兵中第一章、第二章、第四章由吴英编写,第三章由莫蓉编写,第五章、第六章、第十章常智男编写本书承蒙孙文焕教授主审,孙教投在审阅过程中为本节提出了许多宝贵意见;另外本教村能得以较快正式出版与科学出版社及西北工业大学教务处、数材科的大力支持是分不开的:在此一并向他们表示衷心的感谢。由于作者水平有限,书中的错误不妥之处在所难免,敬请读者不吝指正,作者将不陛慼激编者2004年1月目录前言第一章曲线曲面的基本知识…1.1矢量代数基硝1.1.1矢量b·■平q『即■甲曾即·甲曾■血中■『自■qq『·中鲁暂_普·自中·番平血·1.1,2直线的矢量方程■·冒■卜T■■p口q1.⊥3平面的矢量方程d口■■■直■■■■啁■幽1.2曲线论I2.1曲线的矢量力程和参数方41.2.2矢函数的导矢及其应用山41.3曲线的自然参数方程1.3,1自然参数方程………1.3,2出线论的基本公式………1.4率和挠率14.田率■■L晶■■142挠率…………141.5曲面………1.5,1曲面矢量方程和参数方程1.5.2曲画上的曲线及其切矢和曲面上法矢181.5.3曲面的等距面方程…中■■血■血■2016直纹面和可展曲面…………21b.1直纹面冒曾■12162可展曲网「-·F·-r4-幽4"ts.Hv:P44423习题血日t·自日q·1日甲·4日4·4A4·h由44■·鄂h·〓"=即·甲画24第二章样条曲线与Cons曲面…日血平亠·甲甲■■甲『4量晋P1■■山……·251基本概念■■■山山■252.t.1插值与通近……■中■■b■…………2522多项式基…2522三次样条函数及其力学背景……………………………262.3三次样条函数272.3.1定义……………………………………………………2723.2用型值点处的一阶导数表示插值三次样条曲线——m关系式272.3.3用型值点处的阶导数表示播值三次样条曲线M关系式23.4求解插值三次样条曲线的步骤235三次样条曲线局限性■■會會會■冒鲁鲁■個■口鲁■■…3524参数样条曲线噜■甲擊■擊甲P普甲冒241参数样条曲线24.2累加弦长参数样条解决“大挠度”的问题d“卜Bd血卜‘申372.4.3端点条件的换算■bψψ司ψ1ψ甲自■嚼■■■卡■普■■■↓4普昌b■4▲▲山▲244参数样条曲线的计算步骤…………■看hhd_4晶hd画鼻号·t甲平Pqv冒ppP冒q4ppb■自4392.5 fergus∞n曲线T"會會■會■血■會『血■『■甲m甲···日日日4·日日··日·血‘争甲甲甲日P蚤平号B蚤■425.1 Fergus参数曲线表达形式2.5.2 Ferguson曲线妄的拼接甲甲甲即日4-郾412.6Cxns曲面r會鲁■■個幽■幽『■■■4看■■■■↓卜■■■阝}画4226.1曲面表示法与记号……………432.6.2具有给定边界的 Coons曲面……4426.3真有给定边界和跨昇切矢的Cs曲面片…4864具有给定边其跨界切矢、跨界快率的Cxm曲面…50265双二次CUns曲面2.7三种定义曲面的基本方法532.7.l笛卡儿乘积法……幽血■■■■■L画晶』晶532.7.2母线法…5327.3布尔和法……………54习题甲甲q■上鲁■凸“■■■聊啁第三章贝齐尔曲縱与曲面…563.1贝齐尔曲线的定义与性质…备备+■■■■■■血幽■幽即聊聊↓着着昌昌晶……·56311贝齐尔曲线的定义暑■■1『h■D·■p血56312贝齐尔曲线的几何性质583.2贝齐尔曲线的几何作图法T冒■■■■■■623.2,1贝齐尔曲线的几何作图法322厌齐尔曲线的递归分割算法…633.3贝齐尔线的合成……··+--71.44即q443.31连线条件号拼接曲线的光滑度33.2贝齐尔曲线的合成及连续条件……65贝齐水曲线拼接的应用举例673,1贝齐尔曲线的升阶与降阶■bd幽■■号甲q■db4.贝齐尔曲线的不足…6834.2齐尔曲线的升阶与降阶……………!"683.5贝齐尔面■d■■■b■■■■國■703.5.1双三次贝齐尔曲面…·…s……"…s""!"703.5.2贝齐尔曲面的性质7236贝齐尔曲面的合成…LvP■平73361位置连续…甲日4日·即·日4···日4·日·日4··4‘P···日‘·‘·即47336.2界斜率连续………743.6.3只齐尔曲线曲应用………T6习题■甲P甲q77第四章B样条曲线和曲面■『T?冒■■冒■··『『+ TPTPTYP1■794.1B样条基函数的递推定义及其性质…794.1.1B样条基的递推定义4.1.2B样条基的推导过程804.13B样条基的性质4.2H样条曲线…■■矗画凸d………"…"…………834.2.1B样条曲线的定义…,……4.2.2B样条曲线性质………………844.2.3B样条曲线的分类p+·4-rb-T·"·"hr·血·÷4*"4t844.3均匀B样条曲线…r甲『■4■■■I·中·日+·口4日日■44卜A亠854.3.1三次均匀B样条画线表达形式…854.3,2二三次均每B样条曲线的几何性质…874.33特征顶点对曲线形状的影响4.3.4三次均匀B咩条曲线的算法…………………94.3,5二次均匀B样条曲线上qP■■kb山■■▲d“pp43.6三次参数曲线段的比较…924.4非均匀B样条曲线934.4.lB样条曲线的定义域……………934.2重节点对B样条基的影响44.3重节点对B样条由线的影响……954.5B样条曲面……T會會自■■■1_■■I■『■聊■;pp4.51双三次B样条出面片4.5.2双三次B样条曲面的方程…………………1014.53B样条曲面及其性质4.5,4三次均匀H样条曲面的算法…102习题甲■郾·■■■d■4■画甲b▲q"甲即·““4·画…………104第五章非均匀有理样条曲线与曲面·1065.1NRRS曲线的定义和性质……1075.1.]曲线方程的三种等价表示……1071.2NUR曲线三种去示方式的特点……5.1.3NJR曲线的儿何性质甲q4■4=q■唱司甲d■中即甲■■唱看■甲5.t4杈囚子对NRHS曲线形状的影响■郾■■■■dbdbd平qPFb【鲁5.1.5圆锥曲线泊表示■_曾甲晶_L■昌甲…………∷…………11252NURs曲面的定义和性质……5.2.1 NURBS曲面方程的三种表示方法■■·晶b晶郾d■山b■522NRHS曲面的性质………q;甲中}P■1175.2.3曲而权因子的几何意义冒TP口『■冒………117524常用曲面的NURB表示……鱼■中p口■■唱山■中52.5 NURES曲面的形状修收…………………………………………1205.3 NURBS曲线曲面的配套技术………………………1205.3.1 NURES曲线曲面求值、求导1甲■司司bb11205.32NRBS出线曲面拟合………125冒口』■■■……∵……132第六章曲面求交算法1336.1曲面求交的分类与基本方法国P■曾冒甲冒■■冒會■■罪■■■■■1336.1.1曲面求交的分类……………1336.12出面求交的基本力法………1336.2分割算法1356.2.1分割算法的本原理………1356.2.2分割算法的注意问题…1356.3迭代法…h■■m■■■·南Dp■d·13763,1迭代法的基本原理b甲。聊略甲4▲dL13763.2鑫数迭代法a日日·自甲『是4■普晋画■4■138633四参数迭代法4需意的间题…■■日■■■■平■『■TT曾■T■■■■……1406、4追踪法6.4.l追踪法基木过程…··日.甲·卜B山如如L当";a4-st上416.4.2 Lattice网格求交法…·"自■■■『■着■■■▲h■■■44←pp·4426.4.3迫踪法中的其他内容….…!143习题144第七章曲线曲面光顺1457.曲线曲面光顺的基本概念甲■■卩■1457.1}光顺的基木概念…■■↓■bdb|v甲甲nP■145?.1.2光顺性准划146
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微电网三相并网逆变器硬件研究与设计
对于并网逆变器的设计，关于DSP的控制算法，还有对硬件电路的设计，摘要摘要微电网系统的电能通常是由多种分布式发电装置或储能装置经过电力变换组网形成,其供电单元具有分散性,间断性的特点。不论是何种分布式发电装置或者储能装置,最终都要并入可供用户直接使用的交流电网,因此必须经过一系列电能变换,才能保证安全、高效的将电能馈送至电网。微电网三相并网逆变器就是其并网的关键器件之一,其在微电网运行管理系统的统一调度控制下运行。论文首先介绍了微电网以及各类分布式电能的概念及特点,之后系统的介绍了三相并网逆变器的功能,结构,并按照三部分进行介绍:主功率电路部分,基于的控制电路部分以及三相全桥逆变器控制策略。主功率电路部分按照能量变换过程,将系统分为两级:前级变换部分和后级的二相逆变部分。并根据设计功率详细介绍主开关器件的选型,驱动电路以及保护电路的确定和该部分其他电路器件参数的选择依据基于控制电路主要分为了两部分来具体介绍:通用的最小工作系统和用于该三相全桥逆变器控制芯片的接口电路。最小工作系统包括系统电源,晶振,串口等;接口电路包括控制信号放大电路,以及电能质量采样电路。以交流电能的采样部分为主,介绍了采用六通道同步采样芯片的信号调理电路的设计。文章还对常用的逆变器控制方案进行比较,给出本系统使用控制策略。并结合系统采用的心片的结构特点介绍了软件设计思路最后,文章还进行该论文相关的仿真和测试实验。通过仿真和实验结果验证了设计的正确性关键词:分布式电源、微电网、并网逆变器目录目录第一章绪论1.1课题背景与意义1.2微电网系统综述1.2.1微电网的概念及优点1.2.2微电网电源22232.3微电网中微电源的供电模式1.2.4分布式并网系统的并网标准1.2.5微电网逆变器的特点3本文主要研究内容第二章并网逆变器的拓扑结构及工作原理2.1并网逆变器的分类及设计原则2.2并网逆变器主电路结构的设计.6788992.2.1输入方式与控制方式的确定2.2.2能量转换结构的确定..102.3直流变换电路的设计2.3.1 Boost斩波升压电路图及基本原理2.3.2电感电流连续的条件.......122.4三相逆变电路的设计2.4.1组合式三相逆变器132.1.2半桥式三相逆变器2.1.3全桥式三相逆变器2.4.4三相逆变器的工作原理2.5谐波扣制电路的设计182.5.1谐波的定义,,,,,,,,,,,,,,192.5.2滤波器的选择2.6本章小结.....19目录第三章并网逆变器功率电路的设计.3.1设计技术指标看1垂春203.2电力电子器件的选型●·垂垂203.2. L IGBT的结构和工作原理垂·春看垂垂213.2.2IGBT的特性·垂非,,,,,223.2.3IGBT驱动电路的设计3.2.4IGBT过流保护电路243.2.5工作波形253.3整体设计3.4前级DC-DCB00s电路273.1.1组成及参数设计,,,,,,,,273.4.2主要参数设计273.4.3 MATLAB仿真.●·春293.5后级DC-AC三相仝桥逆变电路.5.1主要参数设计·◆·D313.5.2滤波电感D垂鲁323.6控制检测系统总体设计343.6.1直流电能传感器的选择和使用343.6.2交流电能传感器的选择和使用.353.7本章小结.第四章基于TMS32OF2812的控制电路设计..374.1TMS320LF2812简介374.2系统工作过程及功能设计.1.3TMS320LF2812通用部分电路的设计13.1电源电路4.3.2晶振电路,.4.3.3外部存储器的扩展414.3.4串凵电路的设计4.4TMS320LF2812接口电路的设计424.4.1交流信号的同步采集..434.4.2直流信号的采集....51目录4.4.3SPWM驱动信号输出电路,D·垂4.4.4eCAN总线驱动器的选择鲁D垂垂4.5木章小结.第五章三相并网逆变器的控制策略及软件设计..545.lPWM理论简介.545.2常见控制方式.垂···看垂·垂5.2.1滞环瞬时比较方式555.2.2 SVPWM控制方式565.2.3SPWM控制方式....565.3SPWM波的产生575.4基于TMS320LF2812控制芯片的软件设计595.4.1程序总体设计595.4.2SPWM控制波中断程序605.4.3其他中断子程序,615.5本章小结垂·垂·垂61第六章结论与展望..626.1设计制作实物6.2系统逆变输出646.3展望.6致谢67参考文献攻硕期间取得的研究成果第一章绪论第一章绪论木章介绍了微电网系统的概念以及发展情况,闸明了论文选题的背景和意义,明确了木文研究目标。1.1课题背景与意义能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础,伴随着现代社会的发展,人类对于能源的需求愈来愈多,但是传统的化石能源如煤炭、石油与天然气等,在转化为其他各种形式的能量时,会不同程度的产生废气、废物等,严重污染了自然环境,对人类的健康和地球的生态平衡等都造成了不可忽视的影响;更严峻的是化石能源不可再生,终会有消耗殆尽的时候。因此为了保护人类的生态环境,避免能源危机,人类必须减少化石能源的份额,增加新型能源和可再生能源的比重,向建立可持续发展的能源体系过渡。我国又是世界上最大的煤炭生产国和消费国,以及世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一,能源短缺以及对环境造成的污染更是不容我们迟疑,新型能源以及可再生能源的开发与应川势在必行。可再生能源中的太阳能,风能等新型能源都是当前的研究热点。此类能源具有资源卡富,洁浄环保,分布分散,位置灵活的特点,极好的适应了资源分布和分散电力的需求,因此多作为分布式电源用于局部或偏远地区的发电,有效减少了配电网的巨额投资和长距离传输中所产生的电能浪费;此外,分布式电源还可与大电网互为各用,提高供电可靠性等。虽然分布式电源有着自身的优点,但是也存在诸多问题:分布式电源单机接入成本高,控制困难;为了减小分布式电源对大电网的冲击,大系统通常对其采取限制、隔离的方式来处理;当大电网系统发生故障时,分布式能源必须退出运行等,这些都大大限制了分布式电源充分发挥其自身的优势。为了充分发挥分布式电源的优势,降低其对公共电网的不利影响,于是提出了把分布式电源、储能设备以及负荷一起作为配电子系统一一微电网(微电网及用户对所使川电能的电压值、功率、功率因数和谐波畸变因数等都有严格的要求,如何使各分布式电能单元与微电网实现安全、高效的并网是其应用的重要环节。本文就是研究微电网中,各分布式发电系统与电网之闫的电力电电子科技大学硕上学位论文子学界面一一三相并网逆变器,并基于的设计,实现一种在微电网运行管理系统下根据指令协调运行,安全可靠,相位可调的三相并网逆变器1.2微电网系统综述1.2.1微电网的概念及优点国际上对微型电网的定义各不相同,美国、欧盟、日本等都各有特点年,美国电力可靠性技术解决方案协公()首次对微电网展开」研究。年,从系统结构、控制方法、经济效益等方面系统全面地介绍了微电网的概念。微电网是一种由微型电源、负载、监控保护装置共同组成的为一定区域供电的小型发配电系统。它通过一个公共连接点(,)与大电网连接,即可以独立运行确保区域内部供需平衡,也可以与大电网并联运行,形成一个大型电网与分布式电源微电网联合运行的系统。微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并可同时满足用户对电能质量和供电安全的要求,与传统的大电网相比较,具有下列显著优点。()投资小、见效快。发展微电网可以减少延缓对大型常规发电厂与输配电系统的投资,降低投资风险。()满足特殊场合的川电需求。如是大电网不易达到的偏远地区的供电,避免输电网长距离送电的电能传输损耗;以及临时大型活动的供电系统等()提高供电可靠性。采用分布式电源的微电网可以弥补大电网安全稳定性上的不足,在大电网停电时维护全部或部分重要拥护的供电,避免大面积停电造成的严重后果)釆用分布式电源组网,启停方便,调峰性能好,冇利于平衡负荷)将太阳能、风能等可再生能源组网使用,可就地补偿可再生能源发电装置功率输出的问歇性问题()储能系统组网后,可在负荷低估从电网获取宦于电能,而在负荷高峰时向电网送电,提高电网运行效率1.2.2微电网电源电源是微网中重要的组成部分,相对于传统电力系统的电源都是同步发电机,
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