2019全國大學生數學建模競賽(高教社杯)A題題解


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問題一

整體過程:

  • 0x01. 首先,需要確定燃油進入和噴出的間歇性工作過程的時間關系。考慮使用決策變量對一段時間內燃油進入和噴出的時間段進行表示,確定二者之間的函數關系。
  • 0x02. 其次,進行整體的幾何模型建模,建立關系式,通過網格化搜索,改變時間分情況進行檢驗。
  • 0x03. 接着,對附件 3 中的數據進行預處理,得到彈性模量與壓力的擬合函數。
  • 0x04. 最后,考慮到待優化參數較多,可迭代優化參數,進行非線性優化,通過微分方程,在高壓油管內的初始壓力 分別為 100 MPa、150 MPa 的條件下建立出相應的目標函數,求得較好工作效率下的單 向閥開啟的時長。

 

 通過網格化搜索,求得壓力穩定在 100 MPa 的單向閥開啟的時長 α1=0.285ms ,壓力穩定 在 150 MPa 的單向閥開啟的時長為[0.75ms,0.76ms]

問題二

整體過程:

  • 0x01. 首先,在問題 1 中給出的噴油器工作次數、高壓油管尺寸和初始壓力下,再根據注釋 1,2 給出的公式求得燃油流量,極徑與極角的關系。
  • 0x02. 接着,由題干信息分別求出 進入高壓油管的燃油量、噴油器噴出的燃油量
  • 0x03. 最后,結合時間 t,聯立密度與壓力的關系式, 求解目標函數,得出高壓油管內的壓力穩定在 100 MPa 左右時的凸輪的角速度ω 。

 

我們最終得到的 ω =2.99°/ms

 

問題三

第三問中,與第二問相比,增加了一個噴油嘴與一個減壓閥,對算法穩定性要求更高。

整體過程:

  • 0x01 首先,采用了定差策略,定比策略,分別進行壓力穩定調控
  • 0x02 用 Matlab 軟件對可能角速度值進行均勻分布檢驗,確定壓力變化的分布
  • 0x03 再按照同第二問的方法進行計算, 得到較優的控制策略——定差策略。

 

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