.矩形草坪上的无缝喷灌系统的设计摘要 无缝喷灌矩形草坪的问题,就是用若干个圆无缝覆盖某个固定的矩形的问题,而由于圆周为弧线,因此必定存在重复覆盖。对于采用若干相同规格的喷头,即用相同半径的圆覆盖矩形的情况,本文将圆形有重叠覆盖问题,转化为正多边形无重叠覆盖的问题(其中多边形的各顶点即为各圆的圆心),并引入重复覆盖率的概念,用于评价被重复覆盖的面积大小。在矩形面积远大于每个圆的面积的情况下,重复覆盖率实际上就是所有圆的面积与矩形面积之差,相对于矩形面积的比率。由于矩形面积恒定,且每个圆的面积相同,因此重复覆盖率越大,则所有圆的总面积越大,亦即圆的个数越多。因此最优化问题转化为使重复覆盖率最小的问题。 对于正多边形无重叠覆盖的问题,需要确定正多边形的边数。本文通过研究多边形的边数对重复覆盖率最小值的影响,证明了无论圆的半径是多少,转化为多边形无重叠覆盖问题后,最优的多边形选择都是正三角形。接着,本文分类讨论了各种覆盖方式,求得最优方案,即使圆的个数最少的方案。半径为1时,最少需560个喷头可覆盖5028的矩形区域。 对于求个数一定的相同规格喷头所能覆盖的最大矩形