本题研究的是无人机投放烟幕干扰弹的策略优化问题，目标是通过合理设计无人机的飞行方向、飞行速度以及烟幕干扰弹的投放时机和起爆时机，使得在来袭导弹飞行过程中，烟幕能够尽可能长时间地遮蔽真实目标，从而干扰导弹对真实目标的识别与锁定。

2024年江苏省研究生数学建模科研创新实践大赛B题 火箭烟幕弹运用策略优化

本文档除了PPT相关课件外，还附带试题，MATLAB程序，课程分析等！《数学软件与实验》是继《数学分析》和《高等代数》等课程后开设的独立实验课程，既是理论教学的深化和补充，也是科学研究的导引和支持，充分利用计算机和软件，具有较强的实践性，是数学类等专业学生的选修课。目的是培养学生了解数学基本方法在实际生活中的应用，能够运用基本的现代计算工具高效求解科学与工程问题，基本具备应用数学方法和数学软件解决实际问题的基本技能。

在电力电子技术飞速发展的当下，磁性元件作为功率变换器中的关键部分，其性能直接决定了系统的效率、功率密度与可靠性。特别是磁芯损耗，在高频高效的应用中占有相当比重。准确评估磁芯损耗，对优化设计和提升转换效率至关重要。本文采用实验数据和数学建模相结合的方法，构建了磁芯损耗的预测模型。 针对不同励磁波形的精确识别问题，利用四种磁芯材料的数据集，分析了磁通密度波形的时域特征，并进行傅里叶变换至频域提取谐波。运用FNN构建MLP模型，用前八个谐波负值作为特征数据进行训练，但效果不佳。随后，采用信号处理与机器学习结合的THD-MLP模型，准确率达到了100%，并成功预测了数据。 研究了温度对磁芯损耗的影响，对同一种材料在不同温度下的损耗数据进行预处理和初步分析，结合斯坦麦茨方程，通过最小二乘回归拟合得到了修正后的损耗方程。该方程预测效果良好，相关系数达到0.997678，RMSE为11822.8。 再者，为探究温度、励磁波形和磁芯材料对损耗的综合影响，首先对数据进行分类和特征提取，构建了磁损值与这些因素的多项式模型，并用最小二乘法拟合获得最佳参数。通过枚举法找到了最小磁损值对应的条件，预测在特定条件下的最小磁芯损耗。 在分析了温度、励磁波形和材料对磁芯损耗的独立及协同影响后，发现传统回归方法在处理复杂非线性关系时存在局限，预测精度不足。因此，将最小二乘回归结果作为新特征，与MLP结合进行非线性回归建模，引入对数变换处理损耗数据，最终得到与真实数据高度相关的预测结果。 为计算最小磁芯损耗和传输磁能最大时的条件值，构建了基于预测模型的目标函数，并转化为最小值问题。利用遗传算法进行求解，确定了磁芯损耗和传输磁能的最优值。整个研究过程运用了多种技术和算法，包括最小二乘回归、多层感知器MLP模型、傅里叶变换、FNN以及遗传算法。 关键词包括：磁芯损耗、最小二乘回归、多层感知器MLP模型、机器学习、遗传算法等。 问题五的求解过程表明，在电力电子变换器优化设计中，准确评估磁性元件性能，特别是磁芯损耗，对于提高整体系统的效率和可靠性具有重要意义。通过实验数据和数学建模相结合，构建的预测模型能够有效评估磁芯损耗，为磁性元件设计和功率转换效率优化提供有力支持。同时，通过模型预测，可以确定最优的工作参数，为磁性元件的应用提供理论基础和实际操作指导。整体研究过程中，综合利用了现代数学建模技术和先进的机器学习方法，展现了跨学科研究在解决实际工程问题中的潜力和价值。

《数学建模与LINGO 11：解锁高效优化解决方案》 在当今信息化时代，数学建模已经成为解决复杂问题的重要工具，特别是在经济、工程、管理等领域。数学建模通过抽象和简化实际问题，构建数学模型，进而运用计算方法求解，以提供决策支持。而LINGO 11作为一款强大的数学建模软件，以其简洁的编程语言和直观的结果展示，深受广大用户喜爱。 LINGO 11的核心功能是处理线性、非线性、整数和动态规划问题，这涵盖了众多优化问题类型。其编程语言设计简洁，使得初学者能够快速上手，即便是对编程不熟悉的人也能轻松掌握。它的语法结构清晰，使模型构建过程变得直观且高效。 在LINGO 11中，用户可以方便地定义变量、建立目标函数和约束条件，无论是简单的线性模型还是复杂的非线性模型，都能轻松应对。此外，它还支持多目标优化，允许用户同时考虑多个目标函数，实现多个目标的均衡优化。 对于求解过程，LINGO 11提供了强大的求解引擎，能快速找到最优解或近似最优解。对于大规模问题，它采用了高效的算法，确保在合理的时间内得出结果。同时，软件内置了丰富的统计分析和数据处理工具，便于用户对模型结果进行深入分析。 除了模型构建和求解，LINGO 11还提供了强大的报告生成功能，可以将建模过程和结果以清晰的格式导出，便于交流和存档。这使得研究人员和决策者能更好地理解和利用模型结果。 在实际应用中，LINGO 11常用于资源分配、生产计划、项目调度、网络优化、投资组合优化等问题。例如，在物流领域，可以通过LINGO 11优化配送路线，降低运输成本；在金融领域，可以用于投资组合配置，以最大化收益或最小化风险。 LINGO 11是一款集模型构建、求解和报告生成于一体的综合工具，是数学建模者和优化问题解决者的得力助手。其易于学习的特性，使得更多的人能够利用数学模型解决实际问题，从而提升工作效率和决策质量。通过不断学习和实践，用户可以充分挖掘LINGO 11的潜力，应对更复杂的优化挑战。

2024国赛官网给出了四篇优秀论文，但很遗憾的是虽然论文有完整代码却并没有附上代码调用数据。主包花了一点点时间把其中一篇原论文（C234）用到的数据和原始代码整理出来了，大家看着用~ 若侵权请私信我删帖~ 数学建模是一种重要的科学研究方法，它通过建立数学模型来解决实际问题，广泛应用于工程技术、经济管理、生物医学等领域。在2024年的国赛中，四篇优秀论文均未附带完整的数据和代码，这对参赛者理解和复现研究成果造成了一定的困难。在这种情况下，一个名为主包的团队成员花费时间对其中一篇名为C234的论文所使用的数据和原始代码进行了整理和复原。 这项工作对于参赛者来说意义重大，因为数据和代码是复现论文成果的关键。没有这两样东西，其他参赛者只能通过阅读论文的文字描述来推测作者的研究过程，但这样的推测往往难以保证准确性。即便论文作者提供了完整的模型描述和算法逻辑，没有数据和代码作为支撑，复现其研究结果几乎是不可能的。 对于数学建模而言，代码的复现并不仅仅是将算法用计算机语言重新编写一遍那么简单，它还需要确保能够正确读取、处理数据，并且能够通过代码的执行来得到和原文相同或相近的结果。这需要对原论文的算法逻辑有深刻的理解，同时也需要具备良好的编程技能和调试能力。 此次主包团队的行动不仅展现了其对数学建模的热爱和对知识共享的重视，也为其他参赛者提供了便利，让他们能够更专注于模型的创新和问题解决的过程，而不是被数据处理和编程工作所困扰。更重要的是，这样的行为有助于推动数学建模领域内的知识交流和经验传承，有助于提升整个领域的研究水平。 然而，需要注意的是，无论是数据还是代码，都可能涉及到知识产权的问题。如果原始论文中未明确授权共享，那么这些材料的使用就可能构成侵权行为。因此，主包团队在分享这些资源时，强调了如果存在侵权问题，请联系他们删除相关内容，这体现了一种负责任的态度和对知识产权的尊重。 数学建模是一项系统而复杂的工作，它不仅要求参赛者具备扎实的数学基础和较强的编程能力，还要求他们具备良好的文献阅读能力和创新思维。通过复现优秀论文的代码，参赛者可以更好地理解模型构建的过程，掌握建模的方法和技巧，为解决实际问题打下坚实的基础。同时，这种复现工作也是对原作者工作的肯定和尊重，是科研诚信的体现。 在竞赛中，复现他人的研究成果是一门必修课。它能够帮助参赛者深入理解研究者是如何通过模型去解决特定问题的，这不仅能够加深对知识的理解，还能够激发参赛者在面对新问题时的创新灵感。通过实践操作，参赛者可以更好地把握模型的适用范围和局限性，从而在自己解决实际问题时，能够更加得心应手。 主包团队的这一行为对于2024国赛的参赛者而言，无疑是一个宝贵的学习资源。它不仅帮助参赛者节省了数据处理和代码调试的时间，还提供了一个接近实际研究过程的学习机会，有助于提高整个赛事的研究质量。同时，我们也要提醒所有参赛者，在使用这些资源时，一定要注意尊重原创者的知识产权，合规使用这些宝贵的资料。

《40003-00 数学建模与数学实验电子课件-赵静、但琦》这个压缩包文件包含的是一个关于数学建模与数学实验的教学资源，由赵静和但琦两位教师编著。尽管没有具体的标签提供额外的信息，我们可以从课程名称中推测出这是一门结合理论与实践的课程，旨在帮助学生理解和应用数学方法解决实际问题。下面，我们将深入探讨数学建模与数学实验中的关键知识点。 **数学建模**是将现实世界的问题转化为数学问题的过程，它涉及到选择合适的数学工具和方法来描述、分析和预测系统的行为。这一过程通常包括以下几个步骤： 1. **问题识别**：理解实际问题的本质，明确要解决的关键问题。 2. **模型构建**：选择适当的数学模型，如微积分、线性代数、概率论等，用数学语言来表述问题。 3. **模型求解**：运用数学方法求解模型，可能包括解析解、数值解或近似解。 4. **模型验证**：对比模型预测结果与实际情况，检验模型的合理性。 5. **模型应用**：根据模型的结果进行决策或预测，解决实际问题。 **数学实验**则是通过计算机等工具进行的数学实践活动，它有助于验证数学模型、探索数学现象，并提高学生的计算能力和数据分析能力。在数学实验中，我们通常会遇到以下主题： 1. **数值计算**：使用计算机进行大数值或复杂数值的计算，如牛顿迭代法、龙格-库塔方法等。 2. **数据处理**：收集、整理和分析数据，例如统计分析、回归分析、时间序列分析等。 3. **模拟与仿真**：通过计算机模拟真实系统的运行，如蒙特卡洛方法，用于研究随机现象。 4. **可视化**：利用图形展示数据和模型结果，如散点图、曲线图、3D图像等，帮助理解模型和数据的内在关系。 5. **算法实现**：编写代码实现各种数学算法，提升编程技能和算法理解。 在赵静和但琦老师的这门课程中，学生可能会学习如何运用MATLAB、Python等编程语言进行数学建模和实验。此外，课程可能还会涉及各种领域的应用，如经济预测、生物系统建模、工程设计等，以增强学生的跨学科能力和问题解决能力。 数学建模与数学实验是一门综合性的课程，它要求学生不仅掌握扎实的数学基础，还要具备一定的编程能力、数据分析能力和创新思维。通过学习，学生将能够更好地将抽象的数学理论应用于实际问题，培养解决复杂问题的能力。

### 数学建模知识点解析 #### 一、数学建模概览 数学建模是一种将实际问题抽象成数学形式，并通过数学方法解决实际问题的过程。它不仅涉及数学知识的应用，还包括计算机技术、统计分析等多种技能的综合运用。本次数学建模题目主要关注的是医院眼科的病床安排问题。 #### 二、模型建立与分析 **1. 模型评价指标体系** - **床位负荷表征指标—平均使用率\(Y_1\)**：指病床的实际占用天数与总可用天数的比例，反映了病床的使用情况。该指标过高可能意味着病床紧张，过低则表明资源浪费。 - **床位利用效率表征指标—平均周转次数\(Y_2\)**：表示一定时间内病床被使用的次数，体现了病床的流动性和使用效率。 - **病人满意度表征指标—平均等待时间\(Y_3\)**：反映病人从预约到真正入住的时间间隔，直接影响患者体验和满意度。 通过这些指标的计算和比较，可以综合评估不同病床安排方案的有效性。 **2. 排队系统动态优化问题** 此部分主要探讨如何通过合理的入院时间安排来减少病人的等待时间，提高资源利用率。具体来说： - 将病人分为四个类别：外伤、白内障（双眼）、白内障（单眼）、其他眼科疾病。 - 建立MM/1无限源排队系统，其中“服务台”代表医院的79张病床，“顾客”为各类病人。 - 设计排队算法，根据不同类别的病人赋予不同的优先级，遵循优先级排序和先到先服务(FCFS)原则。 - 通过JAVA语言实现上述排队算法的计算机仿真，进一步验证方案的有效性。 #### 三、模型求解与优化 **1. 第二问优化结果** - 优化前的平均使用率为100%，平均周转次数为8.44，平均等待时间为10.5。 - 优化后的平均周转次数提升至9.3，说明资源利用率有所提高。 **2. 第三问模型应用** - 根据第二问建立的模型，可以预测当前等待队列中病人的最优入院时间。 - 使用神经网络模型对病人入院时间做出预测，并与基于排队系统的预测进行对比分析，以获得更准确的结果。 **3. 第四问手术时间调整** - 通过穷举法模拟仿真不同手术时间安排下的病床周转次数，最终确定周三与周五进行白内障手术为最佳方案。 **4. 第五问床位优化分配** - 将病床按照疾病类型划分为多个服务台组，构成多个MM/1系统。 - 通过非线性规划求解最优床位分配比例，使所有病人的平均逗留时间最短。 - 最佳床位比例分配方案：外伤占0.106（8张床），白内障（双眼）占0.194（15张床），白内障（单眼）占0.113（9张床），其他眼科疾病占0.587（47张床）。 #### 四、模型应用与改进方向 - **模型应用**：通过建立的模型，不仅可以优化病床的使用，还能提高医疗服务的质量和效率。 - **改进方向**： - 考虑拒收及病人损失情况，进一步完善模型。 - 分析病床满负荷运行带来的负面影响，制定相应的应急预案。 - 结合实际情况，引入更多因素进行综合考量，如医疗人员的工作量、设备维护周期等。 本数学建模案例不仅展示了如何通过建立科学的指标体系来评估病床安排方案的有效性，还通过具体的优化算法实现了对病床资源的有效管理，提高了医疗服务的整体效率。这对于改善医疗服务质量和提高资源利用效率具有重要的实践意义。

在分析压缩包内的文件之前，首先要了解华为杯中国研究生数学建模竞赛是一项面向研究生的高水平科技竞赛，旨在培养参赛者的数学建模能力、计算机应用能力和论文撰写能力。2024年的比赛已经是第二十四届，可见这是一个持续多年且广受关注的赛事。 接下来，根据压缩包中的文件列表，我们可以推断出一些有用的信息。“鼠标双击-获取压缩文件密码-A.html”这个文件名暗示着用户需要执行某个动作（可能是双击打开）以获取进入压缩文件的密码。这种设计常见于防止未经授权的访问，确保只有获得密码的人员才能解压文件。 “utils.py”和“figure.py”文件名表明这是两个Python程序文件，分别可能用于提供工具函数和生成图表。这进一步证实了参赛者需要使用编程语言来解决问题，而Python因其简洁性和强大的库支持，在数据处理和数学建模中非常流行。 “ybz”文件格式并不常见，可能是某种特定格式的数据文件，但没有更多信息，难以判断其具体用途。 “get-pip.py”是Python环境下的一个脚本，用于安装pip工具，这是Python包管理工具，用于安装和管理其他Python库。这表明竞赛中可能需要使用到额外的Python库来进行模型构建或数据分析。 附件三和附件四都是Excel文件，很可能包含了竞赛需要处理的数据集。在数学建模竞赛中，数据的分析和处理往往是关键步骤，这些数据文件将作为参赛者构建模型的基础。 “C-2-Ultimate”这个名字可能指代某种终极解决方案或最终版本，考虑到参赛者需要解决的问题是“C题”，这个文件可能包含了与问题C有关的最终结论、模型、代码或是论文草稿。 “question4”可能是对问题C中四个子问题中的第四个问题的具体描述或是参考答案。在数学建模竞赛中，参赛者通常需要解决一个综合问题中的若干子问题。 “appendix1_m2.csv”文件名中的CSV表明这是一个以逗号分隔的纯文本文件，通常用于存储表格数据。由于其名称中包含“appendix1”，可以推测这是一个附件文件，可能包含了补充的数据或是题目中给出的一些必要信息。 综合以上信息，我们可以推断这个压缩包是2024年第二十四届华为杯中国研究生数学建模竞赛中问题C相关的所有资料。它包括了解决问题所必需的密码、工具代码、数据集和可能的附件及参考文件。参赛者需要使用这些资源来构建数学模型、编写程序、分析数据并撰写论文。通过这些文件，我们可以窥见参赛者为解决复杂问题所进行的准备工作，以及他们可能运用的编程工具、数据处理技术和解决问题的思路。

【华为杯数学建模竞赛】 华为杯数学建模竞赛是中国大学生的一项重要科技活动，旨在培养学生的创新思维、团队协作能力和实际问题解决能力。2009年的D题是一道具有挑战性的题目，要求参赛者运用数学建模的方法来解决实际问题。在数学建模中，我们通常会经历问题理解、模型构建、求解与验证、结果解释等多个步骤。 一、问题理解 在数学建模竞赛中，理解题目是首要任务。09年D题的具体内容虽然未给出，但通常这类赛题会围绕社会、经济、工程等领域提出一个实际问题，要求参赛者用数学工具进行分析和解答。这可能涉及到统计学、优化理论、动力系统、图论等多种数学分支。 二、模型构建 模型构建是数学建模的核心环节，它要求将复杂的问题简化为数学模型。这可能包括建立方程、设定约束条件、定义变量等。例如，如果题目涉及交通流量优化，可能需要用到网络流理论；如果涉及经济增长预测，可能会用到微积分和线性代数。 三、求解方法 求解模型通常需要用到数值计算或解析解法。对于大规模优化问题，可能需要利用线性规划、动态规划、遗传算法等优化技术；对于微分方程，可能需要数值解法如欧拉法、龙格-库塔法等。此外，MATLAB、Python、R等编程语言和相关库（如CVX、Gurobi）是常用的建模工具。 四、结果验证 模型求解后，需要对结果进行验证，确保其合理性。这可能通过对比历史数据、模拟实验、专家评估等方式进行。同时，也需要分析模型的局限性和假设的合理性。 五、报告撰写 完成建模后，参赛者需撰写报告，清晰地阐述问题背景、模型构建过程、求解方法、结果分析和模型的优缺点。报告要求逻辑严谨、表述清晰，展示出问题解决的全过程。 六、团队合作 数学建模比赛强调团队合作，队员之间需分工明确，共同探讨解决方案。良好的沟通能力和协作精神是取得好成绩的关键。 华为杯数学建模赛题09年D题的解答涉及了广泛的数学知识和实践技能，不仅检验了参赛者的数学功底，也锻炼了他们的问题解决能力和团队协作能力。通过参与这样的竞赛，学生可以提升自己的综合素质，为未来的学习和工作打下坚实的基础。