空间直线范文

空间直线范文（精选4篇）

空间直线 第1篇

塔形建筑的特点下大上小, 类似椎体。水平方向的截面往往是中心对称图形, 所有中心连接起来形成的线称为它的中轴线。中轴线正常情况应该是一条直线段且与水平面的法向平行, 如果不平行说明塔体发生倾斜。如果中轴线是一平面曲线, 说明塔体还发生了弯曲。如果是一空间曲线 (不落在任何平面上) , 说明还发生了扭转。

后两问看似复杂, 其实简单。倒是第一问求倾斜度, 需要进行空间直线的拟合使得问题变得有点儿困难。依据2011年测得的数据, 先算得十四个中心点的坐标 (如表所示) 。下面根据这十四个点介绍两种拟合空间直线的方法。

最直接的方法是用lingo, 根据最小二乘列出目标函数求解, 在此设直线的参数方程为:

代码如下:

经过数小时的计算, 得到接近全局最优解的结果, 其中每个测量点到该直线的距离的平方和为0.02006247, 这个值越小, 拟合的效果越好, a=0.01154096 b=-0.008872813 c=1x0=566.7514 y0=522.7003 z0=7.021528。

第二种方法是利用MATLAB, 参考答案说先拟合平面, 然后再在该平面上拟合直线。实际操作时发现, 根本拟合不出确定的平面。说明这些点基本在一条直线上, 过一条直线做平面, 有无数多个不确定;当然拟合不出确定的平面。考虑到塔尖和底座的中心不在同一条垂线上, 即的确有倾斜发生。则拟合出的中轴线方程应该可表示为

其中 (1) 是拟合直线在XOY面上的投影, 利用十四个点的x, y坐标用polyfit函数进行线性拟合即可。同理可拟合出 (2) 式。在MATLAB中求解的代码如下 (为了书写方便, 将14个点的坐标存储在c:data.xls文件中, 存放的位置为sheet1的b2:d15区域) :

xoy是一个向量, 有两个分量, 分别表示y=ax+b中的a和b, xoz的两个分量分别表示z=cx+d中的c和d, L表示直线的方向向量。整理后L=[0.01180.0091 1]a=-0.7708 b=959.5689c=85.017 d=-48176.0387针对这条拟合出的直线, 用lingo计算出每个测量点到该直线的距离的平方和为0.0240063

结果发现两种方法拟合的直线很接近, 第一种方法的最小二乘和较小, 拟合的效果好一些 (不过两个最小二乘和之差是0.004, 很小了) 但计算花费的时间过长, 在实际应用中可根据精度需求选择使用哪种方法。

摘要：平面直线的拟合很简单, 使用polyfit () 函数可直接完成, 空间直线的拟合要复杂一些, 本文用lingo和MATLAB各给出一种空间直线的拟合方法。

关键词：最小二乘法,lingo,MATLAB,直线拟合

参考文献

[1]谢金星.薛毅.著优化建模与lindo/lingo软件.北京:清华大学出版社2005

[2]王正林龚纯等著精通MATLAB科学计算.北京:电子工业出版社2009

空间直线 第2篇

专题复习：空间中直线、平面平行的判定及其性质（修改前教案）环节二：典例精析：

讲解例1（此例题的目的是让学生初步学会在要证明平行的平面内讲解例2（此例题的目的是让学生初步学会利用线面平行的性质定理证明线线平行的方法，处理方法同例1）

学习目标：

1.理解线面平行、面面平行的判定及性质定理，并会灵活

应用。

2.会进行空间线面平行位置关系的转化。

3.培养学生逻辑推理能力，并能规范的书写论证步骤。

教学过程：

环节一：内容回顾：由教师向学生就下面六个问题向学生提问： 直线与平面有哪几种位置关系：

平面与平面有哪几种位置关系：

直线与平面平行的判定定理的内容：

面面平行的判定定理的内容:

直线与平面平行的性质定理的内容：

面面平行的性质定理的内容：/ 2

找到与平面外的直线平行的直线的方法：即构造三角形，找中位线法，处理方法以教师讲解为主，启发学生自主探究为辅。）例１:（２０１３全国文改编）如图，直三棱柱ABCA1B1C1中，D，E分别是AB，BB1的中点。证明：BC1//平面ACD11；

A1

C 1

A

D

环节三：巩固练习与拓展应用

让学生做下面两个练习题巩固所学，处理方法是选两个学生上黑板做，其余学生在学案上做，然后教师启发学生用别的方法做，比如构造平行四边形找平行线及用面面平行证线线平行。练习１：(2012年辽宁文改编)如图，直三棱柱

ABCA/B/C/中，点M，N分别为A/B和B/C/的中点。证明：MN∥平面A/

ACC/

;

:/ 2

练习２

环节四：知识梳理与课堂小结：

空间直线 第3篇

直线语言不论是在二维空间的体现上，还是在三维空间的表达上都是最基础的设计元素，是线的一种最为直接的表现形式，分别表现在直线语言的灵动分割、情感传递以及质变重组等个性上。直线语言的灵动应用能够带来最为直接的视觉冲击，且在不同的环境中随之发生灵活改变，广泛应用于展示空间的视觉传递中，对最终的展示效果会产生重大影响，在设计领域中影响很深，是灵感创意不可或缺的重要步骤。

关键词：

直线语言 设计元素 个性 展示空间 视觉传递

中图分类号：TB482.1

文献标识码：A

文章编号：1003-0069 （2015） 02-0116-02

在室内外环境中的线，有长短、粗细，也有直、曲线之分。直线语言是视觉空间中最为常见的现象，是线的一种最为直接的表现形式，其可分为水平线、垂直线、斜线三种，各有其不同的表情及性格，且能产生各自不同的视觉效应。直线语言具有较强的视觉冲击力，直线语言的表情和性格会给人以刚直、坚定、明确之感，利用其三种形式进行构图，能使空间展示具有特异效果，因此，直线语言大量地被运用在不同的环境之中，通过对其巧妙运用从而反衬出最终的空间展示效果。

一 直线语言的特定属性

1 直线语言的定义概述

直线语言同曲线语言均属于线的范畴，康定斯基把直线语言归纳为：当点被某种外力径往某个方向推移，便产生第一类线。驱力方向保持不变，线便沿着平直航道奔行，如此形成了直线语言，直线语言的张力以最简形式却展现无限运动潜能，直线语言的最简式是水平线，水平线构图具有方向、给人冷静而平稳、开阔、安宁、平静、平和等性格特征，普遍应用在室内空间展示设计中，巧用水平走向的陈列，具有较好的导向作用，可以满足观者从左到右或者从右到左自然走动的视线，并在行走的过程中，将展示的全部展品一览无余地尽收于眼底之中，所以水平构图是具引导视线、吸引观众的性能：垂直线具有庄严、稳定、力量、向上等感觉，易将观者视线吸引到展示物品及装饰上去，从而形成主要展品的重要展示区位，且垂直线具有切割画面、限定空间等作用，即如果空间运用水平线式构图，则此时垂直线就起到了中断视线作用，将观者注意力集中到展位上；斜线具有动力、速度、变化和现代意识，向构成要手段，亦可维持一种视觉规律。

2 直线语言的共性原则

直线语言可转化成折线、平行线、复线等，当自身的粗细发生变化、当颜色的特性附属给直线语言时，最终视觉感受亦是不一样的，构成直线语言效果的因素有很多，除版面、道具外，陈列整齐的展品、书写成行的文字、画卷等也都可构成，利用直线语言的这些视觉特征，达到有意识、有目的的引导观者的视线观，促成了不同空间的视传效果。因此，通过直线语言的这一共性，改变其方向，形成动态有意味的和谐；改变其尺寸、粗细以及细部特征，不失其最根本同一要素，形成丰富、复杂的效果，是一种思想意识，在空间展示中具有重要地位。

3 直线语言的视觉传递性

设计的行为及带来的结果本身就是一种视觉设计，并以各种形式的视觉样式呈现。设计的目的是将空间设计成某种形式或营造某种氛围且以视觉传达的形式传递给每一位观者。直线语言是生活中最为常见的基本形态，基于此因它常被拿来作为最为基本的构成形式在空间中进行整合、拼接、重组等设计，通过对直线语言的构成来传递多种情感，发现其特性后，进行创造、构思，去寻觅基本发现和设计的独特见解，将发现转变成图解、文字说明等对设计进行充分发展。整个人类生存都依赖于具有独创性的思维；依赖于改造熟悉事物并给予新的意义；依赖于能察觉到幻想后面的现实和参与大的飞跃的想象，这种属性是无可替代的。

二 直线语言在二维空间的应用表现

二维空间的线依然延续直线语言这一灵活多变的特殊属性，对于平面构成而言，直线语言在其中的应用最为广泛，其独特方式能够使构成画面更为自由、灵活，使画面具动感。

1 直线语言灵动个性的传达

直线语言在二维空间中多为广告宣传、招贴、书籍装帧等艺术设计表现上。直线语言灵动个性的传达主要借助两种手段：一是直线语言自身的构成方式；二是依靠色彩的感情传颂。直线语言自身可以有粗细、长短的变化，可以通过粗细的组合来组成不同的图案，如条形码的巧妙再设计就是运用了直线语言的粗细变化、重复排列、组合等这一特性，通过再设计重新赋予了直线语言的可识别性特点：著名的香港设计师陈幼坚的作品多通过线的排列来组成图形，从而赋予线的重组图形的定义。线的颜色变化也会赋予不同的感情色彩，如著名的丹麦设计大师佩尔，阿怒迪的海报作品，用短直线组成简练的图形后，随之赋予了颜色的感情色彩，又巧妙地展示了直线的附属特性。

2 二维设计与三维空间的关系

二维的设计是三维空间设计的基础，简单地说，三维空间是由二维语言组成的，因此直线语言在二维空间应用的特定属性也同样适用于三维空间，由于三维空间的多维性，致使直线语言的个性变化更为丰富多彩，在三维空间中，直线语言拥有着更多于二维空间的特性，其特性巧妙地影响了最终展示空间的视觉效果。

二 直线语言在三维空间的个性呈现

设计总采用夸张等手法，来体现崇尚，无论大还是小，要素的共性、平衡、和谐等原则，总会为视觉焦点，形成逻辑关系，直线语言的个性呈现也不例外，通过直线语言这一共性元素，将其丰富变化构成立体三维空间，通过塑造一种展示氛围，从而给予观者最为直接的视觉感受。

三维空间中的直线语言特殊属性归结为以下的几点：

1 直线语言在三维空间中的灵活分割

直线语言在三维空间中造型的组合方式最常见的是它自身对视觉展示系统的分割，通过重组、拼接等方式，在统一中变化，进而达到视觉上的完美协调。

直线语言不仅拥有把内部展区分割的特性，同时也具有对立体空间的虚体进行分割的特性，因而直线语言不再是一条简单的线，而是成为了一个体，它可能是一实体，也可能是一虚体。在2010年上海世界博览会中，意大利国家馆的外观造型就是运用直线间的巧妙组合这一特性来诠释的，设计师把一个立方体分割成20个形状各异但又相互连接的实体，象征意大利的20个大区，称之为“人之城”，如果从构成的角度来说，这里的直线语言是一虚实结合体，其用直线切割的同时巧妙地拼接、组合，个性特征存在的同时，又相互联系形成局部与整体统一和谐的关系，设计师用直线语言的切割方式来表达“人之城”，又用直线语言来统一着它，不仅在视觉传达上展示了极度的统筹，又将其设计的理念向上上升了一个更高新的高度，个性特征存在的同时，视觉上也和谐平衡，非对称式构图使得每一要素都有各自自身力量，形成动态感，达到了要表达的技巧与需求，表现出一定的韵律。

2 直线语言在三维空间中的情感传递

直线语言还存在于空间展示中情感传递的灵活性表现上，这种特殊属性要基于设计师的巧妙设计和设计主题的引导，是研究成果和方案设计之间的桥梁，借助自身特点来传递情感特性，与灵活分割的特性是一种递进式的关系。

在三维实体空间中，直线语言的情感表达要综合运用，相辅相成地来传递其特有情感，至于这种情感是科技、压抑或是喜悦等，要根据设计主题而定，直线体造型、实体与虚体变换演绎、不同场景、不同情感表达都要进行改变。侵华日军南京大屠杀遇难同胞纪念馆的展示陈列中多以穿透性直线贯穿整个展示空间始终，来描绘、抒写、传达意义，馆内整体黑白色调为主，晕黄灯光、颜色以及直线语言等共性元素贯穿于整个展示空间的始终，衬托着博物馆内外展陈区域的氛围，这里的直线语言是被赋予成一种的动态线，是将日本军刀砍下之后所留下的刀痕印记极简成锋利的直线，以一种效仿又保留其自身特性状态，其构成方式在此是最好的视觉呈现；加以灯光及材质的共同衬托，将灯光线设计成直线形态战线，力量、反抗集直线体于一身，恰如其分地的塑造出整个展陈空间的肃穆氛围，使观者被这种切割过后所留下的“直线语言”所感染、所触动、进而激发内心爱国情感的自身升华，使直线在这里传达出其所特有的情感。

三 直线语言在多维空间中的质变重组

1 元素重组构成空间

随着现代展示手段的多变，展示的形式也随之发生变化，形状不再局限，直线语言也重新质变成文字线、图片线、灯光线等直线体构成空间，由这些元素从二维语言到三维空间重新组合成直线体来构成展示空间。例如北京三里屯商业区的阿迪达斯专卖店，这里的直线语言被赋予了科技、运动、力量等特性，其直线体灯光带贯穿于整个专卖店空间的始终，不仅起到了装饰照明的作用，也在传达着品牌、运动等无形的精神情感。

2 文字线与图片线相结的构成方式

文字线所组成的直线语言作为版式样式排列在版面上，是常用的直线语言表达方式，图片在二维空间中多以成组的形式出现，文字所组成的“直线语言”在空间中多为服务于图片的功能，它们之间可同时生成，相互结合互为衬托。在首都博物馆诠释北京通史的展厅中，这里的文字线与图片线是用以服务于文物展示的，展厅将文物的历史年龄从古至今一次排开，将文物摆置成一条线，表达出历史的延续性与发展性，这里的直线语言被定位于文字与图片，直线语言的形态旨在传递着设计者的一种追忆历史的发展理念，将历史转化成可见、拟喻、潜在的直线形态，因此，直线体被重新组合后，起到了直线语言在构成设计中应有的灵活多变作用，灵动的构成方式让直线语言在现在展示视觉传达中的手段更为多样，针对此设计出的文字线与图片线分别对应文物进行解析，来丰富展示手段，从而更好地传达出北京的历史发展，尤为醒目。

四 直线语言在展示空间中灵动个性的视觉传递

灵动构成是基于直线语言在二维以及三维空间所具有特性的一种概括，合理地应用其特性和合理地组合其个性，能够使最后的展示效果最佳化，即因主题而意，找出共性元素之所在，最终形成和谐设计。

对于现代展示空间的视觉传达，直线语言的这种灵动构成作用是显而易见的。在平面设计中，灵巧的组合能够使画面更具构成及节奏感，从而传达设计理念，也同时为其在空间中的展示作铺垫；在空间设计中，直线语言不仅具有独特灵活的分割作用，同时还能进行情感的传递，用自身与周围环境的协调让观者感受一种氛围以及设计所传达的意义，这就是直线语言的灵动构成方式。

随着现代科学技术的进步、发展及深化，直线语言的特殊个性将会愈为丰富，展示手段也将更具灵活多变。在研究空间构成以及空间的视觉传达中，其所设计手段及方法都是建立在设计的基本理论上的，因此，点、线、面作为构成最基本的元素也同样在展示设计中灵活应用，直线语言算是被应用最为广泛的设计元素之一。

五 结束语

空间直线 第4篇

高速磁悬浮列车是交通运输业的一项巨大的变革,采用长定子直线电机提供推动力,励磁磁极被固定在列车底部,又称“动子”,而定子绕组沿轨道全线铺设,因此称为长定子直线电动机。

对于磁悬浮列车来说,车用直线同步电机的控制是个非常重要的部分,采用矢量控制理论实现了直线电机定子电流励磁分量和转矩分量之间的解耦控制,将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程,从而获得了能和直流电动机相媲美的控制性能。

空间矢量脉宽调制(SVPWM)具有线性范围宽,高次谐波少,易于数字实现等优点,在电机控制中得到了普遍应用。文中分析了SVPWM的原理,并用Matlab软件建立了基于SVPWM的直线电机矢量控制模型,并对国家863重大专项中上海磁浮试验基地磁浮列车用直线电机进行仿真计算,得到了令人满意的结果。

1 直线同步电机

对于直线同步电机,由于磁路饱和以及温升对电机参数产生影响,并且励磁绕组和定子三相绕组之间,三相绕组相互之间都存在着电磁耦合,要建立其精确的模型是很困难的,所以必须进行合理的简化。为了便于分析和控制,通常要对所建数学模型进行坐标变换。即将定子ABC三相绕组用两个在空间上正交分布,且与转子同步旋转的d轴和q轴绕组来代替,做如下假设:(1)假设定子三相绕组对称,各相绕组的参数相同,轴线相差120°;(2)磁路是线性的,忽略磁路饱和与涡流影响;(3)忽略励磁磁势的变化,假设气隙是恒定的;(4)假设初级与次级表面光滑,忽略齿槽效应。直线电机模型图如图1所示,推导出模型如式(1)至(4)。

上式中:Lq、Ld分别为q、d轴电感系数;r为定子绕组电阻;iq、id分别为q、d轴的定子电流;uq、ud分别为q、d轴的定子电压;Maf为励磁绕组和定子绕组轴线重合时的互感系数;ν为长定子直线同步电机行驶速度,单位为m/s;τs为长定子直线同步电机的定子极距;Fx为直线电机推力;if为励磁电流;m为动子质量[1]。

2 SVPWM基本原理

图2是电压源逆变器的原理图。为了使电机对称工作,必须三相同时供电,即在任意时刻一定有处于不同桥臂下的三个器件同时导通。

根据逆变器各桥臂开关状态的不同,可以得到8个基本电压矢量,包括6个非零电压矢量和2个零电压矢量,分别为:非零矢量us1(100),us2(110),us3(010),us4(011),us5(001),us6(101);两个零矢量us7(000),us8(111)。6个非零矢量相互之间相差60。。它们之间的关系如图3所示。

SVPWM是利用三相电压源逆变器功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小组合,在电机内部产生一个圆形旋转的磁通,而不是以产生失真小的正弦波为目的。也就是说,在任意小的周期时间T内,使得逆变器的输出和参考电压Uref的平均输出一样,如式(5)所示。

这里的T1、T2分别为空间矢量ux、ux±60。的作用时间,如果T足够小,式(5)可以写成式(6)的形式。

从式(6)可见,如果T足够小,就可以保证逆变器输出能实时跟踪uref的变化。由于T1、T2的和可能小于T,此时要用零矢量来补充一周期中剩余的时间。那么式(6)就可以写为式(7)的形式。

其中,u为零矢量u000或u111,T0为其作用时间。由电压矢量就可以确定开关的作用时间,通过三相逆变器开关的动作来控制输出电流[2,3,4]。

3 矢量控制系统

在Matlab/Simulink环境下,建立了基于SVPWM的SM矢量控制系统仿真模型见图4。

首先,检测出转子的位置,这样就可以得到速度量,给定速度和反馈速度的偏差经过速度PI调节器计算就能得到定子电流参考输入。

定子相电流ia和ib被提取出来,然后经Clarke变换将其转换到定子两相坐标系中,使用Park变换再将其转换到d、q旋转坐标系中。d、q坐标系中的电流信号与它们的参考输入id和iq相比较,使其中id=0,实现通过电流PI控制器获得理想的控制量。

控制信号再通过Park逆变换,经过SVPWM产生6路PWM信号并经逆变器来得到所需要的驱动电压,从而控制直线电机的速度和推力,从而构成一个完整的速度电流双闭环系统。

系统仿真图中SVPWM模块中主要部分结构如图5所示。

根据uα、uβ来判断选择扇区,可以计算出电压作用的时间,然后可算出开关作用时间,由计算的三个开关的作用时间Tcm1、Tcm2、Tcm3值与等腰三角形进行比较,就可以生成对称空间矢量PWM波形。将生成的PWM1、PWM3、PWM5进行非运算就可以生成PWM2、PWM4、PWM6。

4 仿真结果分析

根据上述理论,对国家863重大专项上海磁浮试验基地中磁浮列车用直线电机进行仿真,速度输出波形图如图6所示,推力输出波形图如图7所示,三相定子电流输出波形图如图8所示。

从仿真结果可知:系统响应快速且平稳,相电流波形较为理想,起动阶段没有较大的转矩和相电流冲击,仿真结果证明了本文所提出的采用SVPWM的控制系统仿真建模方法的可行性。

5 结语

结合理论分析,在Matlab/Simulink环境下建立了采用SVPWM逆变调制的矢量控制系统结构,仿真结果表明了该系统具有良好控制特性。该仿真模型中的算法可以直接采用数字信号处理器实现,为下一步采用DSP实现电机数字化控制奠定了良好的基础。

参考文献

[1]韩继文.不同磁场定向控制方式下高速磁悬浮列车牵引特性的分析[D].北京:中国科学院研究生院(电工研究所),2006.

[2]王建宽,崔巍,江建中.SVPWM技术的理论分析及仿真[J].微特电机,2006(6):15-18.

[3]罗文辉,李璇.基于SVPWM的电机控制系统仿真研究[J].武汉理工大学学报,2006,28(7).