function [CST_coefficients_upper, CST_coefficients_lower, mse_upper, mse_lower] = CST_parameterization(airfoil_file, N)
% CST_parameterization - 实现翼型CST参数化,分别拟合上下表面
% 输入:
% airfoil_file - 翼型数据文件名(包含路径)
% N - CST参数化的阶数
% 输出:
% CST_coefficients_upper - 上表面CST拟合系数
% CST_coefficients_lower - 下表面CST拟合系数
% mse_upper - 上表面拟合均方误差
% mse_lower - 下表面拟合均方误差
% 读取翼型数据,跳过第一行标题
airfoil_data = readmatrix(airfoil_file, 'NumHeaderLines', 1); % 跳过1行标题
x = airfoil_data(:, 1); % x坐标
y = airfoil_data(:, 2); % y坐标
% 找到前缘点(x最小的点)
[~, leading_edge_index] = min(x);
% 将数据分为上表面和下表面
x_upper = x(1:leading_edge_index); % 上表面x坐标
y_upper = y(1:leading_edge_index); % 上表面y坐标
x_lower = x(leading_edge_index:end); % 下表面x坐标
y_lower = y(leading_edge_index:end); % 下表面y坐标
% 归一化x坐标
x_norm_upper = x_upper / max(x_upper);
x_norm_lower = x_lower / max(x_lower);
% 定义类函数参数
N1 = 0.5; % 前缘形状参数
N2 = 1; % 后缘形状参数
% 构造类函数
C_upper = (x_norm_upper).^N1 .* (1 - x_norm_upper).^N2;
C_lower = (x_norm_lower).^N1 .* (1 - x_norm_lower).^N2;
% 构造形状函数基函数(Bernstein 多项式)
A_upper = zeros(length(x_norm_upper), N+1);
A_lower = zeros(length(x_norm_lower), N+1);
for i = 0:N
A_upper(:, i+1) = nchoosek(N, i) * (x_norm_upper).^i .* (1 - x_norm_upper).^(N - i);
A_lower(:, i+1) = nchoosek(N, i) * (x_norm_lower).^i .* (1 - x_norm_lower).^(N - i);
end
% 使用最小二乘法拟合CST系数
CST_coefficients_upper = (A_upper .* C_upper) \ y_upper;
CST_coefficients_lower = (A_lower .* C_lower) \ y_lower;
% 计算拟合值
y_fit_upper = (A_upper .* C_upper) * CST_coefficients_upper;
y_fit_lower = (A_lower .* C_lower) * CST_coefficients_lower;
% 计算均方误差 (MSE)
mse_upper = mean((y_upper - y_fit_upper).^2);
mse_lower = mean((y_lower - y_fit_lower).^2);
% 输出拟合系数和均方误差
disp('上表面CST拟合系数:');
disp(CST_coefficients_upper);
disp('上表面拟合均方误差 (MSE):');
disp(mse_upper);
disp('下表面CST拟合系数:');
disp(CST_coefficients_lower);
disp('下表面拟合均方误差 (MSE):');
disp(mse_lower);
% 绘制拟合结果
figure;
subplot(2, 1, 1);
plot(x_upper, y_upper, 'b-', 'LineWidth', 2); hold on;
plot(x_lower, y_lower, 'g-', 'LineWidth', 2);
plot(x_upper, y_fit_upper, 'r--', 'LineWidth', 2);
plot(x_lower, y_fit_lower, 'm--', 'LineWidth', 2);
legend('上表面原始数据', '下表面原始数据', '上表面CST拟合', '下表面CST拟合');
xlabel('x');
ylabel('y');
title('CST参数化拟合结果');
grid on;
% 绘制误差随x的变化曲线
subplot(2, 1, 2);
plot(x_upper, y_upper - y_fit_upper, 'b-', 'LineWidth', 2); hold on;
plot(x_lower, y_lower - y_fit_lower, 'g-', 'LineWidth', 2);
legend('上表面拟合误差', '下表面拟合误差');
xlabel('x');
ylabel('误差');
title('拟合误差随x的变化');
grid on;
end