【数学建模】2024全国大学生数学建模A题 “板凳龙” 闹元宵Matlab实现

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🔥 内容介绍

“板凳龙”,又称“盘龙”,是浙闽地区的传统地方民俗文化活动。人们将少则几十条, 多则上百条的板凳首尾相连,形成蜿蜒曲折的板凳龙。盘龙时,龙头在前领头,龙身和龙尾相随盘旋,整体呈圆盘状。一般来说,在舞龙队能够自如地盘入和盘出的前提下,盘龙所需要的面积越小、行进速度越快,则观赏性越好。

某板凳龙由 223 节板凳组成,其中第 1 节为龙头,后面 221 节为龙身,最后 1 节为龙尾。龙头的板长为 341 cm,龙身和龙尾的板长均为 220 cm,所有板凳的板宽均为 30 cm。每节板凳上均有两个孔,孔径(孔的直径)为 5.5 cm,孔的中心距离最近的板头 27.5 cm(见图 1 和图 2)。相邻两条板凳通过把手连接(见图 3)。

问题 1 舞龙队沿螺距为 55 cm 的等距螺线顺时针盘入,各把手中心均位于螺线上。龙头前把手的行进速度始终保持 1 m/s。初始时,龙头位于螺线第 16 圈 A 点处(见图 4)。请给出从初始时刻到 300 s 为止,每秒整个舞龙队的位置和速度(指龙头、龙身和龙尾各前把手及龙尾后把手中心的位置和速度,下同),将结果保存到文件 result1.xlsx 中(模板文件见附件,其中“龙尾(后)”表示龙尾后把手,其余的均是前把手,结果保留 6 位小数,下同)。

同时在论文中给出 0 s、60 s、120 s、180 s、240 s、300 s 时,龙头前把手、龙头后面第 1、51、101、151、201 节龙身前把手和龙尾后把手的位置和速度(格式见表 1 和表 2)。

📣 部分代码

    %% 进入螺线初始化

    [x,y] = SpireCurve(pitch, ratio);

    

    % 找到切点

    radius = sqrt(x.^2 + y.^2);

    idx45 = find(radius<r,1);

    

    %% 中心对称一共退出螺线

    xm = -x;

    ym = -y;

    

    %% 中间的连接线

    Pin = [x(idx45), y(idx45)];

    Pout = [xm(idx45), ym(idx45)];

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

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🌈 机器学习和深度学习时序、回归、分类、聚类和降维

2.1 bp时序、回归预测和分类

2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类

2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类

2.4 CNN|TCN|GCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类

2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类
2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类

2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类

2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类

2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类

2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类
2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测
2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类
2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类
2.14 PNN脉冲神经网络分类
2.15 模糊小波神经网络预测和分类
2.16 时序、回归预测和分类
2.17 时序、回归预测预测和分类
2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类
2.19 Transform各类组合时序、回归预测预测和分类
方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断
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🌈 元胞自动机方面
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👇

对于2024数学建模全国大赛A"板凳闹元宵"的第一问,我们可以采用以下步骤来解决: 1. 首先,我们需要建立板凳运动的数学模型。可以考虑使用质点系模型,将每个板凳视为一个质点。 2. 接下来,我们需要考虑板凳之间的相互作用力,以及板凳与地面的摩擦力。 3. 然后,我们可以使用牛顿第二定律来建立每个质点的运动方程。 4. 为了求解这些方程,我们可以使用数值方法,如欧拉法或格-库塔法。 5. 最后,我们将使用MATLAB实现这个模型,并进行仿真。 以下是一个简化的MATLAB代码示例,用于模拟板凳的运动: ```matlab % 参数设置 N = 10; % 板凳数量 L = 1; % 每个板凳的长度 m = 1; % 每个板凳的质量 g = 9.8; % 重力加速度 mu = 0.3; % 摩擦系数 % 初始条件 x = zeros(1,N); y = zeros(1,N); vx = zeros(1,N); vy = zeros(1,N); % 时间设置 dt = 0.01; t_end = 10; time = 0:dt:t_end; % 主循环 for t = time % 计算相互作用力 for i = 1:N if i > 1 Fx(i) = k*(x(i-1) - x(i) - L) + mu*m*g*sign(vx(i)); Fy(i) = k*(y(i-1) - y(i)) - m*g + mu*m*g*sign(vy(i)); else Fx(i) = mu*m*g*sign(vx(i)); Fy(i) = -m*g + mu*m*g*sign(vy(i)); end end % 更新速度和位置 vx = vx + Fx/m * dt; vy = vy + Fy/m * dt; x = x + vx * dt; y = y + vy * dt; % 绘图 clf; plot(x, y, 'o-'); axis([0 20 -5 5]); title(sprintf('Time: %.2f s', t)); drawnow; end ``` 这个代码提供了一个基本的框架,你可以根据具体的目要求进行调整和扩展。例如,你可能需要: 1. 调整相互作用力的计算方式。 2. 添加更复杂的边界条件。 3. 考虑空气阻力等因素。 4. 优化数值积分方法。
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