y =m/k*(v_0sinθ+mg/k)*(1-e^(-k/m*t))-mg/k*t求t
时间: 2024-05-21 17:16:29 浏览: 9
这是一个数学物理类问题,不是IT类问题。由于题目中给出的方程比较复杂,需要使用数值计算的方法来求解。如果您已知参数 m, k, v_0, θ 和 e,可以通过数值计算软件(如 MATLAB 或 Python)来求解 t。具体的方法是,将方程转化为一个关于 t 的函数,然后使用数值计算方法(如牛顿迭代法或二分法)求解该函数的根。如果您想了解更多关于数值计算的方法,请告诉我。
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如何将下边maole中的代码改为matlabfig:=proc(P_x,P_y,P_z,R,mu,varphi,C) with(plots);with(ColorTools); local Rb; local Rf := implicitplot(x^2 + y^2 = R^2, x = -R .. R, y = -R .. 2, color =red, thickness = 2): local s_r:=1/2*(P_x + P_z)*(1 - R^2/r^2) - 1/2*(P_z - P_x)*(1 - 4*R^2/r^2 + 3*R^4/r^4)*cos(2*theta); local s_t:=1/2*(P_x + P_z)*(1 + R^2/r^2) + 1/2*(P_z - P_x)*(1 + 3*R^4/r^4)*cos(2*theta); local s_rt:=1/2*(-P_z + P_x)*(1 + 2*R^2/r^2 - 3*R^4/r^4)*sin(2*theta); local s_y:=P_y - 2*mu*(-P_z + P_x)*R^2*cos(2*theta)/r^2; local s_3:=(s_r + s_t)/2 - sqrt(((s_r - s_t)/2)^2 + s_rt^2); local s_1:=(s_r + s_t)/2 + sqrt(((s_r - s_t)/2)^2 + s_rt^2); local s_2:=s_y; local J2:=(s_1^2+s_2^2+s_3^2-s_1*s_2-s_1*s_3-s_2*s_3)/3; local I1:=s_1+s_2+s_3; local p:=(s_1+s_2+s_3)/3; local J3:=(s_1-p)*(s_2-p)*(s_3-p); local k:=(arcsin((-3*sqrt(3)*J3)/(2*sqrt(J2*J2*J2))))/3; Rb:=implicitplot(I1/3*sin(varphi)+C*cos(varphi)-sqrt(J2)*((1/sqrt(3))*sin(varphi)*sin(k)+cos(k)),r=R..R*20,theta=0..2*Pi,coords=polar,thickness=2); display(Rf,Rb) end proc:
以下是将maole中的代码改为MATLAB的代码,MATLAB中没有ColorTools模块,因此省略相关部分:
```matlab
function matlabfig = proc(P_x, P_y, P_z, R, mu, varphi, C)
syms r theta;
Rf = ezplot(r^2*cos(theta)^2 + r^2*sin(theta)^2 - R^2 == 0, [-R, R, -R, 2]);
set(Rf, 'Color', 'red', 'LineWidth', 2);
s_r = 1/2*(P_x + P_z)*(1 - R^2/r^2) - 1/2*(P_z - P_x)*(1 - 4*R^2/r^2 + 3*R^4/r^4)*cos(2*theta);
s_t = 1/2*(P_x + P_z)*(1 + R^2/r^2) + 1/2*(P_z - P_x)*(1 + 3*R^4/r^4)*cos(2*theta);
s_rt = 1/2*(-P_z + P_x)*(1 + 2*R^2/r^2 - 3*R^4/r^4)*sin(2*theta);
s_y = P_y - 2*mu*(-P_z + P_x)*R^2*cos(2*theta)/r^2;
s_3 = (s_r + s_t)/2 - sqrt(((s_r - s_t)/2)^2 + s_rt^2);
s_1 = (s_r + s_t)/2 + sqrt(((s_r - s_t)/2)^2 + s_rt^2);
s_2 = s_y;
J2 = (s_1^2+s_2^2+s_3^2-s_1*s_2-s_1*s_3-s_2*s_3)/3;
I1 = s_1+s_2+s_3;
p = (s_1+s_2+s_3)/3;
J3 = (s_1-p)*(s_2-p)*(s_3-p);
k = (asin((-3*sqrt(3)*J3)/(2*sqrt(J2^2*J2))))/3;
Rb = ezplot(I1/3*sin(varphi)+C*cos(varphi)-sqrt(J2)*((1/sqrt(3))*sin(varphi)*sin(k)+cos(k)), [R, R*20, 0, 2*pi]);
set(Rb, 'LineWidth', 2);
matlabfig = [Rf, Rb];
end
```
𝑥 ̇_1=𝑥_2; 𝑥 ̇_2=g+〖(2πrz sin𝜃)/𝑚("F" 〗_𝑀𝑎𝑥𝑤𝑒𝑙𝑙−𝜎_𝑀𝑒𝑐ℎ𝑎𝑛𝑖𝑐𝑎𝑙) =g+(2𝜋𝑟𝑧 sin𝜃)/𝑚 {𝜀_r 𝜀_0 𝐴 𝑈^2/𝑧^2 -[c(𝑥_1 𝑥_2)/(𝑙_0 √(𝑙_0^2+𝑥_1^2 ))+k"(" √(𝑙_0^2+𝑥_1^2 )/𝑙_0 )+𝜕𝐸/(𝜕 √(𝑙_0^2+𝑥_1^2 )/𝑙_0 )-1/(√(𝑙_0^2+𝑥_1^2 )/𝑙_0 ) ]}; y=𝑥_1 将其生成matlab的
首先,我们需要将该微分方程写成MATLAB代码的形式,如下所示:
```matlab
function dxdt = myodefun(t, x, r, z, m, Fmaxwell, sigma, epsr, eps0, A, U, l0, c, k, E)
% 系统参数
g = 9.81; % 重力加速度
% 状态变量
x1 = x(1); % 位置
x2 = x(2); % 速度
% 计算控制输入
theta = atan(x1/l0); % 计算角度
F = epsr*eps0*A*U^2/(z^2) - (c*x1*x2)/(l0*sqrt(l0^2+x1^2)) - k*(sqrt(l0^2+x1^2)/l0) - (E/sqrt(l0^2+x1^2)); % 计算力
F = min(Fmaxwell, F); % 限制最大力
u = (2*pi*r*z*sin(theta))/(m*(F-sigma)); % 计算控制输入
% 计算状态变量的导数
dx1dt = x2;
dx2dt = g + (2*pi*r*z*sin(theta))/(m*(F-sigma));
% 返回状态变量的导数
dxdt = [dx1dt; dx2dt];
end
```
然后,我们需要调用MATLAB的ODE求解器来求解该微分方程的解,如下所示:
```matlab
% 设置系统参数
r = 1; % 轮子半径
z = 1; % 轮子高度
m = 1; % 小车质量
Fmaxwell = 10; % 最大力
sigma = 1; % 摩擦力
epsr = 1; % 相对介电常数
eps0 = 8.854e-12; % 真空介电常数
A = 1; % 电极面积
U = 1; % 电压
l0 = 1; % 小车长度
c = 1; % 阻尼系数
k = 1; % 弹簧系数
E = 1; % 电场强度
% 设置初始状态和时间范围
x0 = [1; 0];
tspan = [0 10];
% 解微分方程
[t, x] = ode45(@(t, x) myodefun(t, x, r, z, m, Fmaxwell, sigma, epsr, eps0, A, U, l0, c, k, E), tspan, x0);
% 绘制结果
plot(t, x(:, 1), 'LineWidth', 2);
xlabel('Time (s)', 'FontSize', 14);
ylabel('Position', 'FontSize', 14);
title('System Response', 'FontSize', 16);
```
在上述代码中,我们首先定义了一个函数`myodefun`,用于表示微分方程的右侧。然后,我们调用MATLAB的ODE求解器`ode45`来求解微分方程的解。最后,我们绘制了结果。为了方便起见,我们在这里假设控制输入为常数,实际上控制输入应根据系统状态变量的值进行计算。
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