[发明专利]一种内河浮标锚链多体系统最小势能求解方法

权利要求书

1.一种内河浮标锚链多体系统最小势能求解方法，其特征在于：包括如下步骤：

(a)设定锚链系统由n个质量均匀分布的锚环首尾相接组成，且设定锚环之间无摩擦连接，定义起始端点所在水平面为系统的零势能面，得出锚链系统在重力作用下处于静止状态时的最小总势能P；

(b)锚链系统两端固定，锚链系统的起始端与终端的水平距离为S，垂直距离为H，根据水平距离S和垂直距离H确立锚链系统满足的约束条件；

(c)在满足约束条件的情况下求解P得出锚链系统的状态。

2.如权利要求1所述的内河浮标锚链多体系统最小势能求解方法，其特征在于：步骤(a)中，设定第i个锚环的长度为l_i，则锚链的总长度为∑l_i＝L，由零势能面，第i个锚环的重力势能P_i表达为：

其中，m_j为第j个锚环的质量，m_i为第i个锚环的质量，g为重力，l_j为第j个锚环的长度，α_i为第i个锚环的长度方向与水平线的夹角，α_j为第j个锚环的长度方向与水平线的夹角，得到P满足的方程：

3.如权利要求2所述的内河浮标锚链多体系统最小势能求解方法，其特征在于：步骤(b)中，锚链系统的起始端与终端固定，根据水平距离S和垂直距离H确立锚链满足以下约束条件：

4.如权利要求3所述的内河浮标锚链多体系统最小势能求解方法，其特征在于：步骤(c)中，利用MATLAB建模求解，方程式(2)作为目标函数ObjectFunction，方程组(3)作为约束函数ConstraintFunction，根据目标函数ObjectFunction和约束函数ConstraintFunction，调用MATLAB中的求最值函数fmincon即可求出锚链系统的状态。

5.如权利要求4所述的内河浮标锚链多体系统最小势能求解方法，其特征在于：步骤(c)中，使用求最值函数fmincon求最小值时，利用optimset对目标函数进行优化，优化参数最大估值数MaxFunEvals取1.0×10⁴，并采用SQP顺序进行二次规划。

6.如权利要求4或5所述的内河浮标锚链多体系统最小势能求解方法，其特征在于：根据步骤(b)，锚链系统的状态由α_i(i＝1,2,...,n)决定，锚链系统中悬链和卧链同时存在时，给定α_i的下限在求最值函数fmincon中求解出悬链和卧链同时存在时的锚链系统的状态。