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  • 问题:在大学《电路原理》中,电流源和电压源如何判断关联参考方向和非关联参考方向?说明:这是《电路原理》的基本概念,是一个简单的概念,但也是容易被绕进去的概念,各类教材没有特别详细的说明。一、基本概念...

    问题:在大学《电路原理》中,电流源和电压源如何判断关联参考方向和非关联参考方向?

    说明:这是《电路原理》的基本概念,是一个简单的概念,但也是容易被绕进去的概念,各类教材没有特别详细的说明。

    一、基本概念辨析:

    实际方向:电流的实际方向定义为:正电荷定向移动的方向;电压的实际方向定义为:电势高到电势低(电位降低)的方向。

    参考方向:在不知道电流(或电压)的方向时,为便于计算,首先假定一个电流(或电压)方向,经过一系列计算后,若计算得到的电流(或电压)为正值,说明实际的电流(或电压)方向与假定的电流(或电压)方向一致,反之。。。

    关联方向:因为正电荷在电场力的作用下总是从高电位向低电位移动,即在只有静电力作用下,电流的实际方向总是与电压的实际方向(电位降低方向)一致。按照这个规律同时设定电流和电压的参考方向时,电流和电压的方向关系成为关联方向;当然,参考方向是可以任意设定的,若不按此规律设定,则称为非关联方向。

    二、问题解答:

    上面的基本概念认知清楚后问题就简单了,不管是什么元件或网络,只要假定的电流参考方向与假定的电压参考方向(假定的电位降方向)一致,则称这对假定的参考方向是关联参考方向。

    习惯上总是假定电源的参考电流方向与电源的电压参考方向相反(非关联),这是因为,实际的电源本来就是:电流方向与电位升的方向一致(这是因为电源里面起主导作用的是非静电力)。

    三、补充说明

    这里面基本的知识是“标量”的方向问题,准确说标量没有方向,只有正负号。对于标量要确定其方向(正负号)必需首先要确定一个参照方向,与参照反向一致的反向为正值,反之为负值。

    上文提到的电流实际方向—正电荷定向移动的方向,实质不是什么实际方向,而是电流标量取正值时的参照反向。

    有点绕。

    Marnyi Shi

    2017-6-23

    sdhncn@gmail.com

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    理想电压源

    定义:

    其两端电压总能保持定值或一定的时间函数,其值与流过它的电流 i 无关的元件叫理想电压源。

    电路符号:

    c2cf025061e8a69f36a6fc4d03b34c0b.png

    电压源

    电压源的功率:

    P=UI

    1.电压、电流参考方向非关联时

    1d26788df8ae0eee51ad2ed056fc3398.png

    非关联方向

    物理意义: 电流(正电荷 )由低电位向高电位移动,外力克服电场力作功,电源发出功率。 

    P =UI>0 ---->发出功率,起电源作用。

    2.电压、电流参考方向关联时。

    0e0a2c588efc49324fe5741f3b232aab.png

    关联方向

    物理意义:电场力作功,电源吸收功率。

    P =UI<0 ---->吸收功率,充当负载。

    例题:

    8c9819ae9dca60168df71f351654449b.png

    理想电流源

    定义:

    其输出电流总能保持定值或一定的时间函数,其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源。

    电路符号:

    faabfb2024ffd967edc1a81ffe5c1e04.png

    电流源

    电流源的功率

    同样分为两种情况,即电压、电流的参考方向非关联、电压、电流的参考方向关联。所得的结论同理想电压源。具体参考上方的电压源计算方法。

    理想电流源的电压、电流关系:

    1.电流源的输出电流由电源本身决定与外电路无关;与它两端电压的方向、大小无关。

    2.电流源两端的电压由电源及外电路共同决定。

    下面分析为什么是这样。

    直流电流源伏安特性曲线如下

    04d011cfb763fc162693110411ad7e61.png
    9c9261024a88c66dd218c619635d5783.png

    可以观察到随着电压的变化,电路Is始终不变,始终保持着稳定电流输出。

    电阻R作为一个简单的外电路,它上面的电压等电流源电压U也等于Ur=R· Is。

    当U=0时,显然电流源的电流是恒定,所以R=0。此时相当于没有外电路,说明外电路不会影响电流源的电流,即电流源的输出电流由电源本身决定与外电路无关。

    当U=∞时,同上分析,可知R=∞,相当于开路。又因为形成电流要有通路,换种说法就是电流源不能开路,再次说明了外电路不会影响电流源的电流。

    本文由究极体工程师原创,欢迎关注,带你一起长知识!

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  • 四元数、欧拉角和方向余弦的定义及关系

    万次阅读 多人点赞 2016-08-03 19:26:35
    导航坐标系(参考坐标系)n,选取东北天右手直角坐标系作为导航坐标系n、载体坐标系(机体坐标系)b,选取右手直角坐标系定义:四轴向右为X正方向,向前为Y轴正方向,向上为Z轴正方向。  欧拉角:欧拉角是一种常用的...

      目前,描述两个坐标系之间关系的常用方法主要有欧拉角法、方向余弦矩阵法和四元数法。因此要弄懂这三种方法的定义及关系,我们必须先从坐标系转化开始了解。下面以四旋翼为例,定义两个坐标系。导航坐标系(参考坐标系)n,选取东北天右手直角坐标系作为导航坐标系n、载体坐标系(机体坐标系)b,选取右手直角坐标系定义:四轴向右为X正方向,向前为Y轴正方向,向上为Z轴正方向。

      欧拉角:欧拉角是一种常用的描述方位的方法,是由欧拉提出的。基本思想就是将两个坐标系的变换分解为绕三个不同的坐标轴的三次连续转动组成的序列。欧拉角的旋转规定为连续两次旋转,必须绕着不同的转动轴旋转,所以一共有12种旋转顺规。这里我们选用Z-Y-X的旋转顺规来描述b系与n系的关系。Z-Y-X顺规就是指。绕Z轴旋转偏航角(YAW),绕Y轴旋转横滚角(ROLL),绕X轴旋转俯仰角(PITCH)

      先由简单的2维XY坐标系计算,如下图,载体坐标系b和导航坐标系n初始重合,绕X轴逆时针旋转角。向量OA在导航坐标系中的坐标为(Y,Z),在载体坐标系中的坐标为(Y',Z')。则可以通过计算得出两个坐标的关系。


    如上图,做出辅助线1可得    写成矩阵运算为,

    推广至三维坐标系中则为

    同理得绕Y轴旋转的坐标关系,

    绕Z轴旋转的坐标关系为

    由此 得到经过三个欧拉角转动后,导航坐标系下的向量旋转后的与其对应的载体坐标系下的向量  之间的关系为,按Z-Y-X的顺规得到          


    即为,其中即为坐标系n到坐标系b的变换矩阵,我们平常定义的欧拉角形式的方向余弦矩阵为

    四元数:四元数是由四个元构成的数,,其中,是实数,既是互相正交的单位向量,又是虚单位。且满足以下四元数乘法关系:


    其中表示四元数乘法,具体展开为


    写成矩阵形式为

    或者


    其中的构成形式为第一列是四元数本身,第一行是的共轭四元数的转置,剩下的部分是一个3行3列的矩阵称为的核,是由四元数构成的反对称矩阵

    同理得到的核


    定义四元数用来表示导航坐标系n到在台坐标系的旋转变换,那么有


    即为


    其中

    简化为

    其中为通常定义的四元数旋转矩阵为载体坐标系b到导航坐标系n的旋转矩阵

    四元数欧拉角、方向余弦矩阵之间的关系之间的关系,已知方向余弦矩阵和四元数旋转矩阵后,可以通过方向余弦矩阵的第一列和第三行元素计算姿态欧拉角如下

    到此介绍完毕,欢迎大家互相交流指正。

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  • unity制作2d游戏中使用GetAxis控制方向禁止斜方向移动的方法参考 bool fx,lastfx; //首先定义两个bool值记录允许的方向和最后的方向 //因为要禁止斜方向移动,换句话说就是只能允许一个坐标轴方向的移动。所以变量fx...

    unity制作2d游戏中使用GetAxis控制方向禁止斜方向移动的方法参考


    //首先定义两个bool值记录允许的方向和最后的方向
    //因为要禁止斜方向移动,换句话说就是只能允许一个坐标轴方向的移动。所以变量fx记录的就是当前允许的这个轴移动。假设true代表纵坐标轴移动。false代表横坐标轴移动。
    //lastfx是记录当两个方向键同时按住时后按的键是朝哪个方向移动的变量,例如当↑按住不动时按→,实现人物切换到往→移动就需要判断↑和→哪个先按,哪个后按,然后让后按的方向键生效。lastfx此时记录的是→。

    bool fx,lastfx;
    void FixedUpdate()
        {
        	float h = Input.GetAxisRaw("Horizontal");//水平,true
            float v = Input.GetAxisRaw("Vertical");//垂直,false
            //当两个方向键同时按住时让fx为最后方向lastfx的相反,达成后按生效
            if (h != 0 & v != 0)
            {
              	fx = !lastfx;
            }
            //此时为只有一个方向轴的键按住,设置fx和lastfx为当前轴的值
            else if (h != 0)
            {
                fx = true;
                lastfx = true;
            }
            else if (v != 0)
            {
                fx = false;
                lastfx = false;
            }
            //通过fx来判断当前允许朝哪个方向轴移动
            if(fx==true)
            {
                transform.Translate(Vector3.right * h * Time.fixedDeltaTime, Space.World);
            }
            if (fx==false)
            {
                transform.Translate(Vector3.up * v * Time.fixedDeltaTime, Space.World);
            }
        }
    

    这样就实现了,不过测试的时候发现了个小bug。就是当↑按住时候按→能实现后按的→方向为允许方向,但是在此时两个键都按住时再按一下第三个按键↓再松开,由于↑和↓是用同一个参数true来表达,所以lastfx此时变为true。松开↓后,↑和→按住的同时就会变为往↑移动。
    不过这个bug无伤大雅。基础要求只允许角色朝一个方向移动达到了。后按的方向键优先原则也实现了,至于3个键同时按下。。这种情况也没法说哪个方向才是正确的了。所以无伤大雅。

    代码仅供参考 以上

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空空如也

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