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《模型与算法基础》-系泊系统的优化设计(2016ACM)

Primary LanguageMATLAB

系泊系统的优化设计

问题背景

此问题是2016年**全国大学生数学建模竞赛赛题,赛题可以在 http://www.mcm.edu.cn/html_cn/block/8579f5fce999cdc896f78bca5d4f8237.html 下载查看,也可以查看xipoxitong\文章\xipoxitong.pdf文件。

模型说明

共设计3个系泊系统的模拟模型:

1.在平面直角坐标系下对系泊系统进行模拟,求解不同条件下的系泊系统的状态 ,并在此系统上,设计优化模型,求解最优的重物球质量。

2.在上面的2D模型下,增加考虑力矩平衡,并对锚链进行悬链线分析,构建了改进的 悬链线模型。

3.在空间直角坐标系下对系泊系统进行模拟,即所谓的3D模型。

文件说明

2D系泊系统

For2D.m:此函数用于给定x0和y_0后求解系泊系统的状态曲线。

bestpoint.m :离散枚举法求最优吃水深度h。

bestpoint2.m :迭代算法求最优吃水深度h。

bestpoint3.m :fzero法法求最优吃水深度h。

best_xitong.m:求系统信息及系统图形。

solve2.m:求解第二问。绘制m_qiu和y0、x0、alpha1、alpha2之间的关系图;并用IENSGAii算法 求解最优m_qiu,使得h、和alpha1最小,且alpha1和alpha2在范围内。

multi_GA_m.m :solve2.m调用的子文件,是IENSGAii算法的多目标规划的目标函数。

solve3.m :求解第三问。使用 GA 和 fmincon 两种方法来求解这个非线性约束优化模型。

GA_m_l.m : solve3.m调用的子文件,问题3要求解的优化模型的目标。

circlecon_m_l.m : solve3.m调用的子文件,问题3的非线性约束设置。

effect_v_wind.m : 查看风速对系统状态的影响。

2D模型改进

For2D_expand.m :此函数是系泊系统的3元方程组的目标函数,用于fsolve函数。模型改进:引入"力矩平衡"和"悬链线方程"。

bestpoint3_expand.m : 此函数用于求解系泊系统的3元方程组,从而求出最优y0,x0,alpha2。

best_xitong_expand.m:利用bestpoint3_expand计算bestx0, besty0情况下的系统信息及系统图形。

solve3_expand.m:此文件用于求解第三问,最优m_qiu、L和I使单一目标最小。

GA_m_l_expand.msolve3_expand.m调用的子函数,是第三问优化问题的GA算法的目标函数。

circlecon_m_l_expand.msolve3_expand.m调用的子函数,是第三问优化问题的GA算法的约束条件。

effect_v1_v2_H.m:风速v1、水速v2和水深H对系统状态的影响。

3D系泊系统

For3D.m:此函数用于给定x0、y0和z0后求解3D系泊系统的状态曲线。

D3fun_fubiao.mFor3D.m调用的子函数,用于对浮标进行受力分析。 D3fun_gangguan.mFor3D.m调用的子函数,用于对钢管进行受力分析。 D3fun_gangtong.mFor3D.m调用的子函数,用于对钢桶进行受力分析。 D3fun_maolian.mFor3D.m调用的子函数,用于对锚链进行受力分析。

bestpoint_3D.m:用离散枚举法法求最优吃水深度h。

bestpoint1_3D.m:用fzero法求最优吃水深度h。

best_xitong_3D.m:计算bestx0, besty0,bestz0情况下的系统信息及系统3D图形。