matlab编程:我军发现位于导弹基地正北方向 100 m 处,有一架敌机正以 500 m/h 的速度沿东北方向逃离,我军随即发射一枚导弹予以打击假设导弹在雷达指引下始终对准敌机,且速率是敌机速率的两倍·试建立数学模型,解决以下问题: (1)导弹在何时何处击落敌机? (2) 用动画演示导弹追赶敌机的过程
时间: 2024-03-14 10:49:18 浏览: 18
好的,这是一个关于MATLAB编程的问题,需要建立数学模型来解决。根据题目描述,我们可以得到以下信息:
- 敌机的速度为500 m/h,沿东北方向逃离
- 我军发现敌机位于导弹基地正北方向100 m处
- 导弹始终对准敌机,并且速率是敌机速率的两倍
我们需要建立数学模型来求解导弹击落敌机的时间和位置,以及生成动画来演示导弹追赶敌机的过程。下面是一个可能的解决方案:
1. 建立数学模型
根据题目描述,我们可以建立以下数学模型:
- 敌机的位置:x_e = 100 + 500*t*cos(pi/4),y_e = 500*t*sin(pi/4)
- 导弹的位置:x_m = 0, y_m = 0
- 导弹的速度:v_m = 2*500 = 1000 m/h
- 导弹与敌机之间的距离:d = sqrt((x_e - x_m)^2 + (y_e - y_m)^2)
- 导弹需要满足的条件:d = 0
其中,t表示时间,pi/4表示敌机逃离的方向与正东方向的夹角,即45度。
2. 编写MATLAB代码
根据上面的数学模型,我们可以编写以下MATLAB代码来求解导弹击落敌机的时间和位置:
```
% 导弹追击敌机
% 敌机的位置:x_e = 100 + 500*t*cos(pi/4),y_e = 500*t*sin(pi/4)
% 导弹的位置:x_m = 0, y_m = 0
% 导弹的速度:v_m = 2*500 = 1000 m/h
% 导弹与敌机之间的距离:d = sqrt((x_e - x_m)^2 + (y_e - y_m)^2)
% 设置初始条件
t0 = 0;
tf = 10; % 假设在10小时内可以击落敌机
y0 = [0; 0];
% 求解微分方程
[t,y] = ode45(@missileODE,[t0,tf],y0);
% 绘制导弹位置和敌机位置的变化曲线
xe = 100 + 500*t.*cos(pi/4);
ye = 500*t.*sin(pi/4);
subplot(2,1,1);
plot(t,y(:,1),'-',t,xe,'--');
xlabel('Time (h)');
ylabel('x (m)');
legend('Missile','Enemy');
subplot(2,1,2);
plot(t,y(:,2),'-',t,ye,'--');
xlabel('Time (h)');
ylabel('y (m)');
legend('Missile','Enemy');
% 求解导弹击落敌机的时间和位置
d = sqrt((xe - y(:,1)).^2 + (ye - y(:,2)).^2);
idx = find(d == min(d));
t_hit = t(idx);
x_hit = y(idx,1);
y_hit = y(idx,2);
disp(['The missile hits the enemy at (' num2str(x_hit) ',' num2str(y_hit) ') at time ' num2str(t_hit) ' hours.']);
% 定义微分方程
function dydt = missileODE(t,y)
v_e = 500;
g = 9.8;
dydt = [1000*cos(pi/4); 1000*sin(pi/4) - g] - [(y(1) - 100); y(2)]*v_e/norm([(y(1) - 100); y(2)]);
end
```
3. 生成动画
为了演示导弹追赶敌机的过程,我们可以使用MATLAB的动画工具箱来生成动画。具体来说,我们可以使用line函数来绘制导弹和敌机的位置,并通过设置坐标轴范围和间隔来控制动画的显示效果。以下是可能的动画生成代码:
```
% 生成动画
figure;
for i = 1:length(t)
xe = 100 + 500*t(i)*cos(pi/4);
ye = 500*t(i)*sin(pi/4);
x = [0, y(i,1)];
y = [0, y(i,2)];
plot(xe,ye,'ro','MarkerSize',10,'LineWidth',2);
hold on;
plot(x,y,'b-','LineWidth',2);
axis([-1000 1500 -500 1500]);
set(gca,'xtick',-1000:100:1500);
set(gca,'ytick',-500:100:1500);
xlabel('x (m)');
ylabel('y (m)');
title(['Time: ' num2str(t(i)) ' hours']);
drawnow;
hold off;
end
```
通过上面的MATLAB代码,我们可以求解导弹击落敌机的时间和位置,并生成动画来演示导弹追赶敌机的过程。希望这个解决方案能够帮助你。