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降落伞的选择问题
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组长: 张瑜 组员: 杨璐 组员: 胡潇
v1.0 可编辑可修改 摘要
本文讨论并确定了降落伞的最佳选购方案,在满足空投物资重量的前提
下,使购买降落伞的费用最小。该问题是一个优化问题,以购买降落伞的费用最小构造目标函数,以救灾物资2000kg,5种不同半径的降落伞的最大载重量为限制条件,进行线性规划,建立优化模型。通过LinDo软件对模型进行求解,最终得出最佳方案为3m的降落伞数量为6个,其他半径的降落伞不予选购,以及最小费用为4793元。
首先,我们需要计算各规格降落伞的价格,可知其价格由伞面费,绳索费,固定使用费三部分构成,以此进行计算。其次,我们需要计算出阻力系数,我们利用了两种方法确定出阻力系数为;之后,我们要确定不同半径的降落伞的最大载重量,通过之前计算出的速度与时间的关系式,推出速度与质量的关系,再确定质量与速度的关系,从而通过计算得出不同半径降落伞的最大载重量;最后列出目标函数和约束条件,进行线性规划,利用LinDo软件得出最终结果。 总之,我们的模型在理论分析上提出了选择降落伞最优化,为选择合适的降落伞提供了可行的理论依据。
关键字:优化方案、线性规划、微分方程、MATLAB,LINDO
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v1.0 可编辑可修改 问题重述
为了向灾区空投救灾物资,需要选择不同类型的降落伞。降落伞根据半径不同分为半径为2m、2.5m、3m、3.5m、4m五种型号,降落伞的造价由伞面费用,绳索费用和固定费用三部分组成。每个降落伞用长为1m的16跟绳索连接重物,重物位于球心正下方的球面处,降落伞在下降过程中除了受到重力的影响外,还受到空气的阻力。并且可以认为阻力的大小与降落伞的速度和伞的面积成正比。其阻力系数可由题中给出的数据确定,问题要求在满足空投物资重量的前提下,使购买降落伞的费用最小。(具体数据见附录中表格1,表格2)
问题的提出
为向灾区空投救灾物资共2000kg,需选购一些降落伞,已知空投高度为500m,要求降落伞落地时的速度不能超过20m/s。降落伞面为半径r的半球面,用每根长为1m的16根绳索连着载重m的物体位于球心正下方球面处,如图1所示。
降落伞 1m
图1
每个降落伞的价格由三部分组成。伞面费用由伞的半径r决定;绳索费用由绳索总长度及单价4元/米决定;其他费用为200元。
降落伞在降落的过程中受到了空气的阻力,为了确定阻力的大小,用半径3m、载重为300kg的降落伞从500m高度做降落实验,测得各时刻的高度。
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