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“有一次,我们的模拟运行了三天,我发现步长设置过小,浪费了时间。调整后,计算时间缩短了一半。”
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林燃擦去黑板,重新写到:“接下来是轨迹优化。我们需要最小化燃料消耗,同时确保航天器在正确时间到达月球。”
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“现在要用到的是最优控制理论,这几年围绕最优控制理论,有非常多的出色成果。
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我讲一个和航天有关的,我们定义了一个代价函数,它是燃料消耗的积分,形式为:”
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j =\\int_0^t|u(t)|dt
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“其中u(t)是推力控制向量。我们使用变分法求解,得到欧拉-拉格朗日方程。”
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林燃画出简单例子:“类似布拉希斯托克龙问题,我们寻找最优路径。”
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林燃继续道:“但实际任务中,方程非线性,我们用数值方法,如直接射击法,将轨迹离散化,转化为非线性规划问题。”
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从开普勒与三体问题,到数值积分方法再到燃料优化的最优控制理论,最后是误差分析与中途修正。
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林燃几乎把整个登月过程中要用到的数学应用都讲了一遍。
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“抱歉,因为保密要求,所以很多内容我都只能讲的很浅显,很基础。
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说白了就是给大家一个思路,应用数学在登月过程中起到了什么作用。
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在座各位里的大部分都是做纯数理论研究的,可以把登月用到的应用数学问题当成闲暇时候的消遣。
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用华国古话来说,我这不过是起到了一个抛砖引玉的作用。
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在我看来,数学是一切应用
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