建模复盘:光照强度计算的优化模型

发布时间:2025-05-04 03:08

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建模复盘:光照强度计算的优化模型

最新推荐文章于 2025-04-24 09:43:12 发布

数学建模学习乐园 于 2022-06-11 16:38:59 发布

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问题要求

现在已知一个教室长为15米,宽为12米,在距离地面高2.5米的位置均
匀的安放4个光源(分别为1、2、3、4),各个光源的光照强度均为一个单位,如下图
在这里插入图片描述
要求:

(1)如何计算教室内任意一点的光照强度?(光源对目标点的光照强度与该光源到目标点距离的平方成反比,与该光源的强度成正比). (2)画出距离地面1米处各个点的光照强度与位置(横纵坐标)之间的函数关系曲面图,试同时给出一个近似的函数关系式. (3)假设离地面1米高正是学生桌面的高度,如何设计这四个点光源的位置,才能使学生对光照的平均满意度达到最高? (4)若将题目中的点光源换成线光源,以上(2)、(3)问的结果又如何?

(对于(1)、(2)问,假设横向(纵向)墙壁与光源、光源与光源、光源与墙壁之间的距离是相等的.)

假设约定

1 光不会通过窗、门等外涉,也不考虑光在空气中的消耗,即光照强度和不变; 2 室内不受外界光源影响; 3 教室高度为2.5米; 4 不考虑光的反射; 5 线光源发光是均匀的.

符号约定

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建立模型

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模型求解

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实现代码

matlab 实现代码
建议最好用python去实现,图会好看一些,而且国内当前趋势会逐渐淘汰matlab,目前有些学校已经无法使用matlab了

clear clc max=0;min=4; for i=0:0.1:3 for j=0.1:0.1:4 s=0; x1=8+i,y1=5-j x2=8+i,y2=10+j x3=4-i,y3=10+j x4=4-i,y4=5-j for x=0:0.1:12 for y=0:0.1:15 for z=0:0.1:2.5 if x1~=x & y1~=y & x2~=x & y2~=y & x3~=x & y3~=y & x4~=x & y4~=y s=s+1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^1234567891011121314

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