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 10:58:34 浏览: 32
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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