卫星工具软件包

卫星工具软件包（精选3篇）

卫星工具软件包 第1篇

关键词：卫星编队飞行,编队重构,最优控制,控制系统计算机辅助设计

0 引 言

卫星编队飞行是分布式空间系统的主要形式, 通常由若干颗卫星保持某种空间拓扑形状在轨运行, 各卫星协同工作组成空间虚拟探测系统。在任务需要时还可以改变编队形状, 通过拓扑结构和系统功能的重构来完成不同的空间任务, 因此编队初始化和编队重构是卫星编队飞行控制中的主要问题。编队重构通常可以归结为一类多目标的最优控制问题, 这些目标通常包括最少能量消耗、碰撞规避、能量平衡消耗等。求解的方法包括线性规划方法[1]、拟二次优化方法[2]等。由于最优控制的必要条件会导致Hamilton系统边值问题, 因此以Hamilton系统特性为出发点的求解方法也备受关注。文献[3]提出了一种基于Hamilton-Jacobi方程及生成函数求解编队重构问题的方法。文中利用生成函数方法求解圆参考轨道上编队重构导出的非线性最优控制问题, 得到了闭环控制律。

本文主要考虑近地椭圆轨道的卫星编队重构问题。对于近地轨道卫星编队重构问题, 大部分文献是基于Hill (C-W) 方程研究圆形参考轨道上的卫星编队。Hill方程也适用于小偏心率椭圆轨道和控制时间比较短的情况 (如小于一个轨道周期) [1]。但这类线性定常模型并不适用于一般的椭圆参考轨道 (其相对运动动力学可用Lawden方程描述) 卫星编队控制问题, 即使对于偏心率较小的轨道, 模型误差也会成为主要的误差源, 并可导致控制系统为了校正模型误差的影响而消耗过多的燃料[1]。基于对整个卫星编队服役时间的考虑, 控制策略的设计中需要确保每颗卫星的燃料消耗是均衡的, 以避免出现由于一颗或少数几颗卫星的燃料消耗完而导致整个编队的工作寿命提前结束的情况。对于均衡耗能编队重构问题, 文献[4]用解析方法给出了深空卫星编队重构的开环控制律, 但是开环控制律基本上无法用于解决实际问题。对于相对运动模型更为复杂的近地椭圆轨道编队闭环控制系统设计问题, 则只有用数值方法才能给出具体的结果。

本文将从描述卫星相对运动的Lawden方程 (线性时变微分方程) [5]出发, 研究基于连续微推力的椭圆参考轨道卫星编队队形重构的均衡耗能控制问题, 利用线性时变系统的最优控制理论和PIMCSD工具箱[6]解决椭圆参考轨道卫星编队的重构问题。卫星编队重构最优控制问题需要给定系统的终端状态, 这将导致所谓的硬终端约束最优控制器设计问题[7,8]。但是传统的方法无法处理硬终端约束最优控制在终端时刻的反馈增益无穷大问题, 只能在终端时刻前某一段时间不采用状态反馈控制, 而代之以一段时间的开环控制, 文献[7]中称这段时间为blind time。由于开环控制方式会导致系统抗干扰性能指标的下降, 因此对于卫星编队重构这类高精度控制问题来讲是不太适用的, 需要考虑设计新的控制律形式。另外, 目前的Matlab软件系统尚缺乏求解时变最优控制问题的工具箱, 这也给椭圆参考轨道卫星编队飞行控制问题的研究带来一定的困难。

本文通过采用新的时变最优终端控制律形式, 并利用大连理工大学钟万勰院士领导的研究组所开发的控制系统设计工具箱-PIMCSD, 顺利地解决了上述均衡耗能编队重构最优控制问题。

1 控制系统设计工具箱PIMCSD简介

目前流行的Matlab、SLICOT等控制系统设计软件难以处理有限时间段的时变最优控制问题, 而这些问题在控制系统设计中的重要性已经引起了研究人员的注意。例如Bryson分别于1999年和2002年出版了“Dynamic Optimization”和“Applied Linear Optimal Control”两本书[7,8], 书中强调了时变控制器和滤波器改善控制性能的重要性, 指出采用时变控制器可以仅用定常控制器一半的时间就可将系统调解到期望的状态, 而且几乎没有超调量。时变控制器设计的核心问题是求解微分Riccati方程, 而微分Riccati方程的求解对于Matlab、SLICOT等控制系统计算机辅助设计软件来讲还是比较困难的。

矩阵指数计算和Riccati方程求解是线性最优控制系统设计和仿真的核心问题。钟万勰提出了矩阵指数的精细积分方法, 将矩阵指数计算的精度提高到计算机精度, 随后基于计算结构力学与最优控制之间的模拟理论, 将精细积分法扩展到两端边值问题的求解, 成功地解决了微分Riccati方程的计算问题[9];这些研究工作为发展高效、稳定、功能丰富的控制系统设计和仿真软件提供了理论基础, 基于Matlab平台的PIMCSD工具箱就是在这个基础上开发的。

与目前流行的Matlab、SLICOT软件中有关线性系统最优控制的功能相比, PIMCSD工具箱具有许多优越性。主要表现在以下几个方面:1) 算法的高精度和稳定性:线性最优控制系统设计和仿真问题求解的核心是矩阵指数的计算、矩阵Riccati方程和Lyapunov方程的求解等, 以精细积分法为核心算法的PIMCSD工具箱可给出这类问题在计算机上的精确解, 而且具有良好的数值稳定性。2) 算法的内在并行性:以精细积分法为基础的算法是在结构力学与最优控制的模拟理论下导出的, 具有结构力学算法“区段独立”和“相邻区段合并次序无关性”两个层次上的并行性优点。3) 功能的丰富性、易扩展性和统一的理论体系:无论从定常控制器设计到时变控制器设计的扩展, 还是从定常系统到时变、非线性系统的扩展, 或是从即时、无约束到时滞、饱和, 从大系统的集中控制到分散控制等, 都是在模拟理论统一的理论体系框架内, 因而特别易于扩展。

PIMCSD工具箱的简化版及使用手册可以从上海CAE技术公共服务平台网站 (http://www.cae-sh.org.cn/) 免费下载, 该版本所提供的主要功能包括:

1) 传统的定常LQ最优控制器、Kalman滤波器设计以及控制系统仿真等基本功能。例如Matlab控制工具箱提供的lqr ( ) , lqry ( ) , kalman ( ) , lqg ( ) 等设计功能与initial ( ) , step ( ) , impulse ( ) , lsim ( ) 等仿真功能, 以及c2d ( ) , normh2 ( ) , normhinf ( ) 等系统离散、分析等功能, 都包含在PIMCSD工具箱中。还增加了sinresp ( ) , rampresp ( ) , ltisim ( ) , simkalman ( ) 等灵活地设计仿真函数供用户使用。这些功能都是基于精细积分算法理论开发, 具有更高的效率和精度。

2) 有限长时间、软终端约束的时变LQ控制器设计与仿真功能。时变控制器只需要定常控制器一般的时间就可以达到系统期望的状态 (在输入峰值大小相同的情况下) , 对于快速机动类的控制问题有重要的意义。

3) 有限长时间时变最优Kalman滤波器的设计与仿真功能。考虑了初始统计信息的影响, 具有更好的滤波效果。

4) 核心的矩阵代数方程与微分方程求解器。基于精细积分算法, 开发了矩阵指数计算程序及矩阵代数Riccati方程、代数Lyapunov方程求解器, 并提供了矩阵微分Riccati方程、微分Lyapunov方程的求解器, 以方便用户设计。

5) H∞全状态反馈控制系统的设计与仿真功能。特别提供了有限长时间H∞控制系统临界参数的计算、控制系统设计与仿真功能。

另外, PIMCSD工具箱的完整版在时变控制器、滤波器的设计与仿真, 例如各种终端条件约束下时变控制器的设计、各种端部统计信息对滤波器、平滑器设计的影响、时变LQG系统综合与跟踪等功能, 以及无限长/有限长时间的H∞控制、滤波和综合等方面作了大量扩展, 并增加了线性时变系统、非线性系统 (如输入饱和) 及分散控制等内容。

2 椭圆轨道卫星编队重构的最优控制律

2.1 卫星编队相对运动方程及编队重构问题

考虑以椭圆轨道为参考轨道的卫星编队, 其中的第j个卫星相对于参考轨道运动的线性化动力学方程为:

上述方程通常称为Lawden方程[4], 其状态方程形式为:

式 (1) 和式 (2) 中的n为卫星沿椭圆参考轨道运行的平均速率, e为椭圆轨道的偏心率, x, y和z分别表示相对运动坐标系中的位移。式中的θ是真近点角, 满足下列微分方程:

$\dot{\theta }=\frac{d\theta }{dt}=\frac{n(1+e\text{c}\text{o}\text{s}\theta ){}^2}{(1-e{}^2){}^{\frac{3}{2}}}$ (3)

式 (2) 中的其他系数分别为:

$a{}_{41}=\dot{\theta }{}^2+2n{}^2\left(\frac{1+e\text{c}\text{o}\text{s}\theta }{1-e{}^2}\right){}^3$ (4)

$a{}_{52}=\dot{\theta }{}^2-n{}^2\left(\frac{1+e\text{c}\text{o}\text{s}\theta }{1-e{}^2}\right){}^3$ (5)

$a{}_{63}=-n{}^2\left(\frac{1+e\text{c}\text{o}\text{s}\theta }{1-e{}^2}\right){}^3$ (6)

为使后文叙述方便和公式简洁, 将方程 (2) 简记为:

$\dot{z}(t){}_j=\overline{A}(t)z(t){}_j+\overline{B}(t)u(t){}_j$ (7)

式中:

根据单颗卫星相对于参考轨道的运动方程 (7) , 可以建立整个卫星编队相对于参考轨道的运动方程如下:

$\dot{x}(t)=A(t)x(t)+B(t)u(t)$ (8)

其中的矩阵和向量定义如下:

卫星编队的队形重构是指在给定的时间段[t0, tf]内将编队从初始的相对状态x (t0) =x0转移到预定的末端相对状态x (tf) =xf, 并且极小化某个给定的代价函数。当以能量的最小消耗及每颗卫星能量的均衡消耗为目标时, 文献[4]中将卫星编队重构问题表述为极小化下列代价函数的有限时间最优控制问题。

$\begin{array}{l}J={\displaystyle {\int }_{t{}_0}^{t{}_{}{}_{}f}{\displaystyle \sum _{j=1}^n\frac{1}{2}}}u{}_j^{{\rm T}}(t)R{}_{j}u{}_j(t)dt+\\ {\displaystyle {\int }_{t{}_0}^{t{}_{}{}_f}{\displaystyle \sum _{i,j=1,i\ne j}^n}}\frac{1}{2}[u{}_j(t)-u{}_i(t)]{}^{{\rm T}}\widehat{R}[u{}_j(t)-u{}_i(t)]dt+\\ \frac{1}{2}[x(t{}_f)-x{}_f]{}^{{\rm T}}S{}_f[x(t{}_f)-x{}_f]\\ =\frac{1}{2}{\displaystyle {\int }_{t{}_0}^{t{}_{}{}_{}f}u}{}^{{\rm T}}(t)Ru(t)dt+\frac{1}{2}[x(t{}_f)-x{}_f]{}^{{\rm T}}S{}_f[x(t{}_f)-x{}_f](9)\end{array}$

上式中的矩阵R定义为:

$R=\left[\begin{array}{cccc}R{}_1+\widehat{R}& -\widehat{R}& & \\ -\widehat{R}& R{}_2+2\widehat{R}& -\widehat{R}& \\ \ddots & \ddots & \ddots & \\ -\widehat{R}& R{}_{n-1}+\widehat{R}& -\widehat{R}& \\ & -\widehat{R}& R{}_n+\widehat{R}& \end{array}\right]$

2.2 编队重构最优控制律传统方法结果

由于相对运动方程 (8) 是线性时变微分方程, 因此椭圆轨道卫星编队重构是一个线性时变系统的有限时间最优控制问题。按照文献[7], 以式 (9) 为代价函数的最优控制问题属于软终端约束 (soft terminal constraints) 控制问题。如果要求终端状态严格满足给定值x (tf) =xf, 则相对应的最优控制问题属于硬终端约束 (hard terminal constraints) 控制问题, 在代价函数式 (9) 中需引入终端状态约束条件, 构成新的代价函数:

J-=J+ν[x (tf) -xf] (10)

利用Riccati变换方法可导出硬终端约束的最优控制律为:

u (t) =-R-1BT (t) S (t) x (t) -R-1BT (t) MTv

=-K (t) x (t) +Kψ (t) xf (11)

其中:

v=Q-1 (t) [M (t) x (t) -xf] (12)

而反馈和前馈增益矩阵分别为:

K (t) =R-1BT (t) [S (t) +MT (t) Q-1 (t) M (t) ] (13)

Kψ (t) =R-1BT (t) MT (t) Q-1 (t) (14)

式 (13) 、 (14) 中的S (t) 、M (t) 和Q (t) 分别满足下列微分方程:

$\dot{S}(t)=-S(t)A(t)-A{}^{{\rm T}}(t)S(t)-S(t)B(t)R{}^{-1}B{}^{{\rm T}}(t)S(t)$ (15)

$\dot{{\rm M}}(t)=-{\rm M}(t)[A(t)-B(t)R{}^{-1}B{}^{{\rm T}}(t)S(t)]$ (16)

$\dot{Q}(t)=-{\rm M}(t)B(t)R{}^{-1}B{}^{{\rm T}}(t){\rm M}{}^{{\rm T}}(t)$ (17)

这些微分方程的终端边界条件为:

S (tf) =SfM (tf) =I Q (tf) =0

式 (15) 就是Riccati微分方程, 这些时变的矩阵微分方程都可以利用PIMCSD工具箱中提供的函数高效精确地求解。

由式 (17) 可知在终端tf时刻Q (tf) =0, 逆矩阵趋向奇异。因此控制律式 (11) 中无论是反馈增益矩阵K (t) 还是前馈信号Kψ (t) 在终端tf时刻包含了奇异矩阵求逆, 因此出现了无穷大增益。传统的方法是在靠近终端的一段时间[tb, tf]内采用开环控制[4], 但是开环控制降低了控制系统的抗干扰能力和控制精度。下一节中将简单介绍解决这个问题的新的最优控制律形式, 详细的推证和论述见文献[10]。

2.3 编队重构最优控制律不含无穷大增益控制律

变分原理 (10) 中引入的Lagrange乘子v是常量, Qf和ψ也是常量, 但式 (12) 给出的却是关于v的函数形式描述。因为v是常量, 所以v可以用式 (12) 中任一时刻的值来描述, 例如取t=t0, 则:

v=Q-1 (t0) [M (t0) x0-xf] (18)

对于满足可控性和可观性条件的线性系统, Q (t) 总是从终端的零初值单调递增并趋近于某一正定矩阵, 因此Q (t0) 是非奇异的。将v的常值表达式 (18) 代入式 (11) , 进行整理, 得到终端时刻非奇异的控制器:

u (t) =-Ks (t) x (t) -Kv (t) Q-1 (t0) [M (t0) x0-xf] (19)

其中:

Ks (t) =R-1BTS (t) (20)

Kv (t) =R-1BTMT (t) (21)

显然式 (19) 给出的最优控制律形式避免了终端时刻的奇异性。这种形式的最优控制律设计已经在PIMCSD工具包中实现[6], 直接调用函数pim_ttlqhtc ( ) 即可完成控制系统的设计与仿真。

PIMCSD工具箱中函数pim_tlqhtc ( ) 有两种调用格式, 若输入参数中含有初始状态x0, 则同时返回最优控制系统的仿真结果;也可以返回相关的矩阵微分方程 (15) 、 (16) 、 (17) 的解, 其中包括矩阵Riccati微分方程S (t) 的解, 这些解还可用于其它方面的设计。

3 均衡耗能卫星编队重构仿真算例

考虑在近地椭圆轨道运行的由一颗主星和两颗伴随卫星组成的卫星编队重构控制问题。其中主星轨道的长半轴为9000km, 轨道偏心率e=0.5, 地球引力常数μ=3.9801105km3s-2。m1=300kg, 两颗伴随卫星的质量分别为m2=100kg, m3=100kg。初始时刻两颗伴随星相对于主星的状态 (位移和速度) 为x0=[0, 100, 0, 0, 0, 0, 0, -100, 0, 0, 0, 0]T, 编队重构的目标为使两颗伴随星相对于主星的位移和速度在末端时刻满足xf=[0, -100, 0, 0, 0, 0, 0, 100, 0, 0, 0, 0]T。整个编队重构过程的时间长度分别取9000秒和6000秒进行计算。加权矩阵取$\text{R}{}_1=\text{R}{}_2=\text{Ι}‚\widehat{\text{R}}=350\text{Ι}$。按照前文所述硬终端约束控制问题来设计编队重构的最优控制律。

图1-图3分别给出了在9000秒的队形重构过程中两颗伴随星相对于主星的位移变化曲线, 以及两颗星所受的控制力随时间变化的曲线。图4-图6分别给出了在6000秒的队形重构过程中两颗伴随星相对于主星的位移变化曲线, 以及两颗星所受的控制力随时间变化的曲线。上述编队重构最优控制系统的设计和仿真都是利用PIMCSD工具箱完成的。

4 结 论

椭圆轨道卫星编队重构属于时变系统控制问题, 编队中卫星的相对运动由Lawden方程描述。本文用终端约束最优控制方法求解这类编队重构问题, 并利用我们开发的PIMCSD控制系统设计工具箱求解时变控制系统设计与仿真问题, 仿真结果表明所提出的编队重构最优控制方案和相应数值求解算法是有效的。

参考文献

[1]Tilerson M, Inalhan G, HowJ P.Coordination and control of distributedspacecraft systems using convex optimization techniques, IntJRobustand Nonlinear Control, 2002, 12:207-242.

[2]Sultan C, Seereram S, Mehra R K.Energy suboptimal collision-freereconfiguration for spacecraft formation flying, Journal of Guidance Con-trol and Dynamics, 2006, 29 (1) :190-192.

[3]Park C, Guibout V, Scheeres D J.Solving Optimal Continuous ThrustRendezvous Problems with Generating Functions, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2006, 29 (2) :321-331.

[4]Rahmani A, Mesbahi M, Hadaegh Y.On balanced-energy formation fly-ing maneuvers, Journal of Guidance Control and Dynamics, 2006, 29 (6) :1395 1403.

[5]Inalhan G, Tilerson M, How J P.Relative Dynamics and Control ofSpacecraft formations in eccentric orbits, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2002, 25 (1) :48-59.

[6]谭述君, 钟万勰.基于精细积分的 (最优) 控制系统设计程序包.计算机应用与软件, 2007, 24 (9) :165-169.

[7]Bryson A E.Dynamic optimizationCalifornia:Addison Wesley, 1999.

[8]Bryson A E.Applied Linear Optimal ControlCambridge:Cambridge U-niversity Press, 2002.

[9]钟万勰.计算结构力学与最优控制.大连:大连理工大学出版社, 1993.

卫星工具软件包 第2篇

教学目标：熟练掌握使用vopt对磁盘进行碎片整理 教学重点：使用vopt对磁盘进行碎片整理 教学难点：vopt的参数设置 教学方法：讲练结合 教学课时：2课时 教学工具：计算机、投影仪 教学过程：

一、导入新课

在我们的电脑中保存有很多文件，删了再建，建了再删，长期以往会使得系统空间碎片增多，导致运行的速度越来越慢。用系统自带的碎片整理工具吧？速度上太慢，现在的硬盘都很大，耗时耗力。为了解决这个问题，我们必须把连贯的文件“挪”到一起，这就需要用到Vopt来整理磁盘了，通过它会使你的整理效率显著提升！

二、讲解新课

1、双击桌面上的快捷方式图窗口（如下图）。

标，即可打开程序 在窗口中，菜单栏的下方分别显示的是Free（自由空间）、Partial（局部自由空间）、Full（占用整个数据空间）、Pagefile（页面文件、）Mft五种显示标识。默认情况下是对系统区（C区）进行的整理。

2、将Vopt设置成中文界面

Vopt是多语言软件，支持简体中文的，点击“Display（显示）”菜单中的“Language（语言）”命令，在弹出的对话框中选择“SimpChinese1”（如图2）即可转为中文界面（如图3）。

图2

图3 我们所要用到的命令主要在“整理”菜单中，比如有分析、整理、批量整理、整理方式、排除、计划等命令（如图4）。中间区域为磁盘空间使用映射图，用不同的颜色来表达不同的内容，如白色为空闲、绿色为页面文件、全部为蓝色等。

图4

2、使用Vopt进行磁盘碎片整理（1）分析

在主窗口中，菜单栏的下方分别列出：空闲、部分、全部、页面文件、Mft（Windows元文件）四种内容颜色标识，方便用户查看。在底部当把鼠标移动到“磁盘使用情况”条形区时，便会出现空闲、数据、Windows元文件、windows不可移动文件、休眠文件占用情况浮标提示（如图5）。

图5 单击“磁盘”菜单，在其中选择我们需要整理的磁盘盘符，就是我们在“我的电脑”里看到的C盘、D盘、E盘等等（如图6）。

图6 接着点击“整理”菜单下的“分析”命令开始进行磁盘碎片分析，运行一会后，显示效果如图7所示，在工作区中显示了当前磁盘的使用状况，通过“红色”标识可以看到存在的碎片分布情况。

图7 另外，点击“状态”菜单，可以查看固定文件、碎片区域、全部数据占用区域等方面所包含的文件，而且碎片、上网Cookies、Temporary files、垃圾箱等项目都单独显示出来，方便用户查询（如图8）。

图8 点击不同的选项夹，用户可以非常清楚的了解到当前分区中的哪些是大文件、windows元文件、碎片文件、锁定的文件（不允许挪动的）、排除文件（这个需要用户自行移动产生）等。仔细查看，对于发现确实不用的文件/文件夹，点击右键通过“删除”命令可以直接清除掉（如图9）。

图9（2）整理

分析完后，就可以点击“整理”菜单下的“整理”命令便开始进行整理了。在过程中可随时点击“STOP”按钮停止（如图10所示）。

图10 另外整理的效果全在于用户设定的整理方式。点击“整理”菜单下的“整理方式”命令，可以事先设定整理方式：快速整理、紧密整理、固实整理（如图11）。其中快速整理是最佳选择、但有可能遗留些空隙；“紧密整理”可以进一步减少空隙，需要时间长些；“固实整理”会移动空隙旁大量文件以消除空隙，因此花费时间最长。

图11 最后，为了彻底的整理，事先还应当把所有的临时文件全部清理掉，否则保留着它们还是一种碎片。通过“清理”菜单中的“清理”命令，勾选所有的项目进行清理（如图12）。

图12（3）最终查看

完成后，不管是固定文件区域、碎片区域、全部数据占用区域、局部自由空间区域，将光标放到某个方块上，立即显示浮动信息，此为该簇所包含内容（如图13）。可以点击它，来查看它所包含的文件是什么。打开文件列表窗口后，右键点击其中的某个文件，通过弹出菜单，可以对其进行打开、查看属性、拷贝、删除、打开所在文件夹等操作（如图14）。

图13

图14（4）其他功能之磁盘健康

点击“磁盘健康”菜单中的“检查磁盘错误”、“磁盘故障预警”、“磁盘性能检测”等命令（如图15）可以对磁盘做个身体检查，及时的反馈给用户磁盘的健康情况，形式上虽然简单，但结合着碎片整理功能来说，还是必须的。

图15

3、其他设置

点击“磁盘”菜单，可以挑选不同的分区进行整理。如果要想让整个磁盘都进行整理，则可以点击“整理”菜单中的“批量整理”命令在弹出的窗口中选择全部分区点击“整理”按钮即可（如图16）。

图16 在“整理”菜单中可以通过“排除”命令来添加不想移动的文件类型，比如mp3文件等（如图17）。

图17 为了快捷的启动整理程序，可以为每个分区建立一个快捷键，只要想整理了，点击一下即可，这只要在“工具集”菜单下选择“建立快捷方式”命令，在弹出的窗口选中磁盘就可以桌面上为一个或更多磁盘建立Vopt的快捷方式，以后只需双击桌面上的快捷方式就可以完成清理了（如图18）。

图18 另外Vopt还附带着其他工具，比如网络工具（配置、ping工具）、系统配置工具，还可以调用“FAT32 To NTFS”命令等，这些就留待同学们自己去探究吧。

三、学生练习

使用Vopt对所用计算机的D盘进行磁盘碎片整理，其中排除*.MP3的文件。

四、课堂小结：

本节主要学习磁盘碎片整理工具Vopt的使用，Vopt在整理磁盘方面做的很精致，不但可以分析、整理、而且还可以查看，让用户操作起来简单易懂，而且它附带的其他工具也可以让用户方便地使用。

五、布置作业

1、简述vopt的工作界面组成。

常用工具软件教案 第3篇

第一章

下载工具

一、教学目标

1、了解常用的网络下载工具迅雷和电驴的功能及安装。

2、掌握迅雷和电驴的使用。

3、能够熟练地利用迅雷和电驴高效率地下载网上资源。

二、教学重点

迅雷和电驴的使用。

三、教学难点

迅雷和电驴的设置。

四、教学课时 6课时

五、教学条件 机房

六、教学内容

1、安装主卸载迅雷

双击迅雷安装文件，按照提示单击“下一步”，阅读安装协议，选择“我同意此协议”，继续单击“下一步”，直至完成。

2、卸载

单击开始菜单，选择程序，最后选择卸载迅雷即可。

4、使用迅雷下载

方法a：把鼠标移动到下载链接上，点击鼠标右键，在打开的快捷菜单中选择“使用迅雷下载” 方法b：

把要下载的链接所在的区域选取，然后拖放到迅雷的悬浮图标上。

例如：下载歌曲“你到底爱谁”。方法a：

打开迅雷，在搜索里面输入“你到底爱谁”，然后单击搜索，在打开的网页中单击要下载的歌曲，最后选择歌曲存放的位置，再单击下载即可。方法b；

打开百度网页，输入“你到底爱谁”，然后单击搜索，在打开的网页中单击要下载的歌曲，然后右击链接，选择使用迅雷下载即可。

5、迅雷的设置

基本设置都在工具菜单里面，例如 a：开机自动启动迅雷

单击工具菜单，选择开机启动迅雷即可。b: 设置完成后关机

单击工具菜单，选择完成后关机即可 其它设置在工具菜单和配置选项里面。

6、电驴的使用

下载电驴：输入即可进行下载。

7、使用电驴进行下载

打开电驴，在搜索里面输入需要下载的内容，方法同迅雷。

七、教学总结

本章主要要求学生掌握迅雷和电驴两大下载工具的使用，会对使用的软件和歌曲进行下载。

八、布置作业 课本26页的习题

九、课后反思

第二章

压缩解压工具

一、教学目标

1、掌握压缩文件、解压文件的方法。

2、能够创建自解压文件。

3、能够对压缩文件进行加密。

4、掌握对压缩文件添加注释的方法。

5、培养学生实际动手能力和上机实践能力。

二、教学重点 压缩与解压文件。

三、教学难点

对压缩文件进行加密和添加注释。

四、教学课时 六课时

五、教学条件 机房

六、教学方法

讲授法，演示法、学生自主探究学习法。

七、教学内容

1、Winrar的安装

安装过程很简单，与安装其他应用软件的方法一样。

2、启动Winrar 单击开始菜单，选择程序，最后选择winrar。

3、压缩文件

方法a：启动Winrar后，找到要压缩的文件，在其窗口顶端单击添加按钮，在出现的对话框中中直接接受默认名或是输入压缩文件名，然后单击确定按钮。

方法b：在资源管理器或是目标窗口中选择要压缩的文件，用鼠标右击选择“添加到压缩文件，在出现的对话框中中直接接受默认名或是输入压缩文件名，然后单击确定按钮。

4、解压文件

方法a：在压缩文件名中双击压缩文件名，然后选择要解压的文件或文件夹，单击解压到，在的要开的对话框中选择要解压到的位置，然后单击确定按钮。方法b：在压缩文件图标上单击鼠标右键，选择“解压文件”，在对话框中接受默认文件平或是输入目标文件夹后单击确定。

5、创建自解压文件

在压缩文件的时候，在添加窗口中，勾选压缩选项下的“创建自解压格式压缩文件”即可。

6、查看压缩文件的内容 双击压缩文件即可查看

7、检测压缩文件

在Winrar界面中，选择要测试的文件，然后单击测试按钮即可。

8、文件加密

在建立压缩文件时，在“压缩文件名和参数”对话框中单击“高级”选项卡，之后再单击“设置密码”按钮，输入密码并选择复选框“加密文件名”即可。

八、教学小结

本章主要要求学生掌握压缩与解压文件的应用，熟悉各功能按钮，是本课程的重点。

九、课后反思

第三章

计算机病毒及防治

一、教学目标

1、能够熟练使用瑞星杀毒软件对磁盘、文件、文件夹进行杀毒。

2、掌握设置瑞星杀毒软件的方法，能够熟练使用杀毒软件对引导区数据进行备份和恢复。

3、熟练使用360安全卫士的恢复IE功能进行各项恢复。

二、教学重点

瑞星杀毒软件的使用，360安全卫士的使用

三、教学难点

360安全卫士的修复IE功能。

四、教学课时 4课时

五、教学条件 机房

六、教学内容

1、瑞星杀毒软件的安装

安装过程很简单，按照提示即可

2、使用瑞星软件杀毒

常用的杀毒软件有：手动查杀、空闲时段查杀、开机查杀

方法：启动瑞星杀毒软件，单击杀毒标签页，选择需要进行查杀的文件夹或者其他目标，在查杀目标中勾选要查杀的目录即可。

3、查杀病毒设置

查杀设置界面的处理方式有：

发现病毒时：询问我、清除病毒、删除染毒文件和不处理。杀毒失败时：询问我、清除病毒、删除染毒文件和不处理。

4、引导区的备份与恢复

在瑞星杀毒软件的主界面中，选择设置下面的备份引导区，即可将引导区数据备份，选定目标后，单击确定即可。

引导区恢复：在瑞星杀毒软件的主界面中，选择设置下面的恢复引导区，即可将引导区数据恢复，选定目标后，单击确定即可。5、360安全卫士修复IE功能

启动360安全卫士后，选择高级工具按钮，选择修复IE选项卡，勾选需要修复的项目，单击“立即修复”即可。

七、教学小结 本节课主要要求学生对瑞星杀毒软件和360安全卫士的使用。

八、布置作业 课本53页习题

九、课后反思

第四章

图形图像类软件

一、教学目标

了解红蜻蜓抓图精灵和HypersnapeDX抓图软件的功能及安装。

二、教学重点难点

掌握并灵活运用安们如何使用

三、教学课时 4课时

四、教学条件 机房

五、教学方法 讲授法，演示法

六、教学内容

1、安装

方法很简单，按照提示即可

2、使用说明

运行“红蜻蜓”后，从主界面中可清楚地看到五种抓图方式，用户可根据自己的需要进行选择，可以设置抓取整个屏幕、活动窗口、选定区域、固定区域等。实例 ：

1、抓取整个屏幕

2、抓取开始菜单

3、抓取我的电脑图标

4、抓取活动窗口

3、截图软件HyperSnap-DX

功能：

1、可截取全屏、活动窗口、任意窗口及屏幕上任意区域。

2、可抓取静态图像，也可以抓取使用DirectX技术的游戏画面和DVD等动态图像。

3、可将抓取后的图形去除背景并可以对图像进行缩放、旋转和镜像等操作，同时也可以对图像进行色调、亮度、饱和度和对比度等的调节。

例1：静态图像截取---截取FlashMX界面的主工具栏，把所截的图缩小50％。

1、启动HyperSnap和FlashMX程序。

2、在HyperSnap窗口中，选择“捕获→窗口或控件”命令。

3、此时屏幕自动切换到FlashMX窗口，右上角出现截图提示，鼠标移动到的对象(如窗口、工具栏、浮动面板、工具箱等)的边框不断闪动。

4、把鼠标移到主工具栏处，当文字工具栏边框开始闪动时，单击鼠标开始截图。

5、屏幕又自动切换回HyperSnap窗口，截取图像成功。

6、单击“图像→比例缩放”菜单命令，打开“比例”对话框，在“原始大小的百分比”栏内输入要缩小的比例“50”，单击“应用”按钮，单击“完成”按钮。

7、单击“保存”按钮存盘。

例2：动态图像截取---连续截取超级解霸播放的图像，并存到D:截取练习目录下，文件名依次为photo1、photo2„„。

1、在D盘根文件夹处创建一文件夹“截取练习”。

2、选择“捕捉→捕捉设置”菜单命令，单击“快速保存”选项卡。

3、选中“自动将每次捕捉的图像保存到文件中”选项。

4、单击“更改”按钮，改变路径和文件名为D:截取练习photo01.bmp，单击“确定”按钮。

5、选择“捕捉→启用特殊捕捉”菜单命令，打开“DirectX/Direct3D及Glide”对话框。

6、选择对话框中的前两个选项，单击“确定”启动抓取特殊图像功能。

7、用超级解霸播放要截图的文件。在播放过程中，按键盘上的ScrollLock键截取图像，每按一下该键，就截取一幅图像，图像自动存到D:截取练习下。

8、可以使用Windows环境下的“缩略图”来查看截取的图像。

七、教学小结

本节课主要要求学生掌握红蜻蜓抓图软件的使用。

八、置作业 课本62页习题

十、课后反思

第五章

媒体播放工具

一、教学目标

1、了解千千静听各个窗口的组成及功能。

2、掌握千千静听的使用方法。

3、了解暴风影音各个窗口的组成及功能。

4、掌握暴风影音的使用方法。

5、掌握千千静听和暴风影音各项参数的设置。

二、教学重点

千千静听和暴风影音的使用。

三、教学难点

千千静听和暴风影音各项参数的设置。

四、教学课时 6课时

五、教学条件 机房

六、教学方法 讲授法、演示法

七、教学知识

1、千千静听特点

支持多播放列表和音频文件搜索，支持多种视觉效果。

2、千千静听窗口

主要有主控窗口，播放列表窗口，均衡器窗口，歌词秀窗口四个窗口组成。

3、千千静听的使用方法 a ：添加歌曲 b ：删除歌曲 c ：播放列表设置 d ：歌曲排序 e ：播放模式设置 f ：千千静听选项设置

4、暴风影音 a ：文件菜单 b ：播放菜单 c ：显示菜单

d ：播放列表按钮 e ：打开设置按钮 f ：高级选项设置

八、教学小结

本节主要要求学生掌握千千静听的暴风影音播放器的使用

九、布置作业 课本83页习题

十、课后反思

第七章

电子邮箱

一、教学目标

1、学会申请126免费邮箱

2、让学生会使用邮箱进行电子邮件收发。

3、掌握带附件的电子邮件收发。

二、教学重点 电子邮件的使用

三、教学难点 信件的管理

四、教学课时 6课时

五、教学条件 机房

六、教学方法

讲授法、演示法、学生自主控究学习法

七、教学内容

1、申请126电子邮箱

在网页中输入网址：，进入126免费邮箱首页，然后点击“注册”按照提示把信息填写完整。

2、登录电子邮箱 在网页中输入网址：，进入126免费邮箱首页，然后输入用户名和密码，点面呈“登录”即可

3、收发信件

登录邮箱后，单击左边菜单上面的“收信”按钮，就可以进入收件箱，查看收到的邮件。

4、发送信件

要发送信件，先单击“写信”，打开邮件编辑器，进入写信的页面，填写好收件人的电子邮箱，主题，和内容，最后单击发送按钮。

5、删除邮件

选中需要删除的邮件，然后单击删除按钮即可。

6、发送附件

在写信栏中，单击添加附件，最后找到需要添加的附件，单击发送按钮即可。

7、设置自动回复

单击设置按钮，然后选择基本设置中的“自动回复”选项，设置是否自动回复及回复内容，设置好后单击确定按钮。

八、教学小结

本节主要要求学生掌握邮件的收发和回复。