用MATLAB,设定两个固定点,两点之间拉一条悬链线,求悬链线上的点坐标
时间: 2024-02-25 13:58:34 浏览: 132
可以使用MATLAB中的fmincon函数来求解该问题。具体步骤如下:
1. 定义目标函数:悬链线的长度为该点到两个固定点的距离之和,因此目标函数为:
```
f = @(x) norm(x - p1) + norm(x - p2)
```
其中,`p1`和`p2`分别表示两个固定点的坐标,`x`表示待求点的坐标。
2. 定义约束条件:由于悬链线是受重力作用的弯曲线,因此其形状可以用悬链线方程表示。悬链线方程可以通过拉格朗日方程求解得到。不过在MATLAB中可以利用MATLAB自带的`fsolve`函数快速求解。
首先,定义悬链线方程为:
```
g = @(x) (x(1) - p1(1))^2 + (x(2) - p1(2))^2 - L^2 * cosh((x(1) - p2(1)) / L) ^ 2 - L^2 * cosh((x(2) - p2(2)) / L) ^ 2
```
其中,`L`为悬链线的长度,也是一个待优化的变量;`p1`和`p2`同上。
然后,利用`fsolve`函数求解`g(x) = 0`的解,即可得到悬链线的方程。
最后,将悬链线的方程作为不等式约束条件,即:
```
c = @(x) g(x)
ceq = []
```
3. 调用`fmincon`函数求解最优解:
```
x0 = [0, 0] % 初始点坐标
lb = [] % 无下界约束
ub = [] % 无上界约束
A = [] % 无线性约束
b = [] % 无线性约束
options = optimoptions('fmincon', 'Algorithm', 'sqp') % 选择优化算法
[x, fval] = fmincon(f, x0, A, b, [], [], lb, ub, c, options) % 调用fmincon函数求解最优解
```
其中,`x`为求解得到的悬链线上的点的坐标,`fval`为目标函数的最小值。
完整代码如下:
```matlab
% 悬链线上的两个固定点
p1 = [0, 0]
p2 = [10, 0]
% 悬链线的长度
L = 5
% 定义目标函数
f = @(x) norm(x - p1) + norm(x - p2)
% 定义约束条件
g = @(x) (x(1) - p1(1))^2 + (x(2) - p1(2))^2 - L^2 * cosh((x(1) - p2(1)) / L) ^ 2 - L^2 * cosh((x(2) - p2(2)) / L) ^ 2
c = @(x) g(x)
ceq = []
% 调用fmincon函数求解最优解
x0 = [0, 0]
lb = []
ub = []
A = []
b = []
options = optimoptions('fmincon', 'Algorithm', 'sqp')
[x, fval] = fmincon(f, x0, A, b, [], [], lb, ub, c, options)
% 输出结果
x
fval
```
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