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www42884297

铜虫 (著名写手)

[求助] 急求,常微分方程的参数计算问题,有1stopt的帮忙解答一下

(一)实验测得的数据表(物种A3的浓度不计)
t(时间)        c1(物种A1浓度)        c2(物种A2浓度)
15        8.446       
30        7.939        1.458
50        7.687        1.535
80        7.289        1.602
140        6.658        1.717
170        6.531        1.722
200        6.218        1.671
230        5.979        1.620
260        5.591        1.550
290        5.414        1.488
320        4.968        1.433
360        4.692        1.350
400        4.438        1.319
460        4.144        1.294
520        4.041        1.294
580        4.052        1.287
600        4.030        1.292
(二)根据数据建立的动力学模型

-dc1/dt=k1c1+k4c1-k2c2
-dc2/dt=-k1c1+k2c2+k3c2
即:已知c1、c2分别与t的关系,求k1, k2, k3, k4.
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feixiaolin

荣誉版主 (文坛精英)

优秀版主

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
www42884297: 金币+50, ★★★★★最佳答案 2013-10-02 23:23:04
此题与“1stopt”无关。

http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=6341406&target=self&page=2
11楼,我讲过了
“从数学角度讲,你的方程可以出k3;
k1, k2不定。”
这一次,你多了一个参数,更加增加了解的不确定性。

因为,只有对于指数函数,才有dy/dt=y.如果要求解,可以考虑下面的思路:
C1、C2必须拟合成指数函数,且具有如下形:
C1=a1*exp(-0.0013*t)+a2* exp(-k*t)
C2= b1* exp(-0.0005*t)+ b2* exp(-k*t)
K,待定。-0.0013,-0.0005的确定见f2. jpg
余下的事情就好办了。

@www42884297
急求,常微分方程的参数计算问题,有1stopt的帮忙解答一下
f2.JPG

2楼2013-09-18 00:07:54
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feixiaolin

荣誉版主 (文坛精英)

优秀版主

【答案】应助回帖

对于f2.jpg
C1=a1*exp(-0.0013*t)+a2* exp(-k*t)
-dC1/dt~=0.0013*C1;
C2= b1* exp(-0.0005*t)+ b2* exp(-k*t)
-dC2/dt~=0.0005*C2;

2楼意见中
C1=a1*exp(-0.0013*t)+a2* exp(-k*t)
C2= b1* exp(-0.0005*t)+ b2* exp(-k*t)
k2确定有困难
为了满足楼主的动力学模型,可以考虑以下表达式
C1=a1*exp(-0.0013*t)+a2* cos(m*t+n1)
C2= b1* exp(-0.0005*t)+ b2* cos(m*t+n2)
求a2, b2, m, n1, n2时,建议抠掉 t=15 那一点。
完成拟合后,用凑系数的办法
确定方程
-dc1/dt=k1c1+k4c1-k2c2
-dc2/dt=-k1c1+k2c2+k3c2
即可。
3楼2013-09-18 18:57:44
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dingd

铁杆木虫 (职业作家)

【答案】应助回帖

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感谢参与,应助指数 +1
www42884297: 金币+50, ★★★★★最佳答案 2013-10-02 23:23:17
一楼公式:
-dc1/dt=k1c1+k4c1-k2c2
-dc2/dt=-k1c1+k2c2+k3c2

完全可写成:
-dc1/dt=k4c1-k2c2
-dc2/dt=-k1c1+k3c2

即使这样,似乎存在过拟合现象,参数值不唯一,下面1stOpt结果供参考:

Root of Mean Square Error (RMSE):0.173934237971959
Sum of Square Error:0.665568621055493
Correlation Coef. (R): 0.999292870935962
R-Square: 0.998586241903436
Determination Coef. (DC): 0.998586241903436
F-Statistic: 223.945234354797

Parameter                  Best Estimate
--------------------        -------------
k4        -14.47007732379
k2        -59.6882900889183
k1        621.631020330754
k3        2552.37338260508

====== Output Results ======

File: Data File-1
No        t        Target c1        Calculated c1        Target c2        Calculated c2
1        30        7.939        7.92229452593219        1.458        1.92952644595724
2        50        7.687        7.54395623882783        1.535        1.83738130134023
3        80        7.289        7.18368576432058        1.602        1.74963344345992
4        140        6.658        6.84062043098884        1.717        1.66607915963243
5        170        6.531        6.51393845062598        1.722        1.58651209757037
6        200        6.218        6.20285756048272        1.671        1.51074774553163
7        230        5.979        5.90663258346555        1.62        1.43859877504974
8        260        5.591        5.62455419298996        1.55        1.36989809120694
9        290        5.414        5.3559466805486        1.488        1.30447561574853
10        320        4.968        5.10016685579276        1.433        1.24218004678904
11        360        4.692        4.85660200215829        1.35        1.18285694802669
4楼2013-09-18 23:18:41
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feixiaolin

荣誉版主 (文坛精英)

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1)答案1,来自feixiaolin
-dC1/dt = 0.0013*C1;
-dC2/dt = 0.0005*C2;

2)答案2,来自dingd
-dc1/dt = k4c1-k2c2
-dc2/dt = -k1c1+k3c2
Best Estimate
k4        -14.47007732379
k2        -59.6882900889183
k1        621.631020330754
k3        2552.37338260508

3)建议:
为了满足楼主的动力学模型,可以考虑以下表达式
C1=a1*exp(-0.0013*t)+a2* cos(m*t+n1)
C2= b1* exp(-0.0005*t)+ b2* cos(m*t+n2)
因为,只有对于指数函数【含复指数函数,亦即 三角函数】,才有dy/dt=ky 的形式.
5楼2013-09-19 11:28:56
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feixiaolin

荣誉版主 (文坛精英)

优秀版主

【答案】应助回帖

y1=a1*exp(-0.0013*t)+ b1*cos(c1*t+d1);
y2=a2*exp(-0.0005*t)+ b2*cos(c2*t);

a1 = 7.9378786870426
e1 = 1.07794416861048
c1 = 0.273635072237975
d1 =  -0.0114259053742206
a2 = 1.69266169104465
b2 = -0.120304649281095
c2 = 0.0146946860986878

-dy1/dt=k1*y1+k2*y2;
-dy2/dt=k3*y1+k4*y2;


k1=0.000112027984186386 ;
k2=0.0173712126746318 ;
k3=-0.000286004470817742 ;
k4=0.00143065406830037 。
6楼2013-09-22 17:13:11
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