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ronghengyidu

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[求助] matlab擬合反應動力學參數(shù) 已有1人參與

本人是matlab大白，最近仿照黃華江編著的“實用化工計算機模擬”例題7-5擬合動力學參數(shù)，
         動力學方程為dc1/dt=k1*c1/(k2+k3*c1+k4*c2+k5*c1*c2)，擬合k1,k2,k3,k4,k5,
         matlab程序和動力學數(shù)據(jù)見附件，運行出現(xiàn)如下錯誤，請各位大拿幫助。


Error: File: KineticsEst.m Line: 47 Column: 60
Unbalanced or unexpected parenthesis or bracket.

Error in run (line 64)
evalin('caller', [script ';']);

Error: File: KineticsEst.m Line: 47 Column: 60
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Error in run (line 64)
evalin('caller', [script ';']);

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附件 1 : KineticsEst.m

2016-10-03 16:39:52, 1.98 K

附件 2 : KineticsData.m

2016-10-03 16:40:16, 365 bytes

1樓 2016-10-03 15:44:36

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ronghengyidu

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4樓: Originally posted by lu_yu_lan at 2016-10-04 08:37:24
是不是還有一個微分方程，dc2/dt=... ...。
否則應該怎樣使用c2數(shù)據(jù)呢？...

C2初始值是C1初始值的十倍，但是反應過程中C1消耗值與C2消耗值一樣

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5樓2016-10-04 19:30:02

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lu_yu_lan

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【答案】應助回帖

★ ★
感謝參與，應助指數(shù) +1
月只藍: 金幣+2, 感謝應助！ 2016-10-04 21:59:50

樓主的問題，沒有看明白，找到了黃華江編著的“實用化工計算機模擬”例題7-5擬合動力學參數(shù)

7個微分方程，5個擬合參數(shù)k1,k2,k3,k4,k5，初值t=0時，x為0.1883,  0.2507,  0.0467,  0.0899,  0.1804,  0.1394,  0.1046

  q = 8.75 + k5,
  dx1/t=  k5-q*x1- k1*x1*x2-k4*x1*x6*sqrt(0.9),
  dx2/t=  7.0-q*x2 - k1*x1*x2-2*k2*x2*x3,
  dx3/t=  1.75 -q*x3 - k2*x2*x3,
  dx4/t=  -q*x4 + 2*k1*x1*x2-k3*x4*x5,
  dx5/t=  -q*x5 + 3*k2*x2*x3-k3*x4*x5,
  dx6/t=  -q*x6 + 2*k3*x4*x5-k4*x1*x6*sqrt(0.9),
  dx7/t=  -q*x7 + 2*k4*x1*x6*sqrt(0.9)

數(shù)據(jù)：t,x1,x4,x5,x6
0    0.1883 0.0899 0.1804    0.1394
0.0100 0.2047 0.0866 0.1729 0.1297
0.0200 0.2181 0.0856 0.1680 0.1205
0.0300 0.2291 0.0863 0.1647 0.1123
0.0400 0.2382 0.0878 0.1623 0.1053
0.0500 0.2459 0.0899 0.1604 0.0995
0.0600 0.2523 0.0921 0.1588 0.0948
0.0700 0.2576 0.0945 0.1574 0.0911
0.0800 0.2622 0.0968 0.1561 0.0882
0.0900 0.2660 0.0989 0.1548 0.0859
0.1000 0.2692 0.1010 0.1537 0.0842
0.1100 0.2719 0.1028 0.1525 0.0830
0.1200 0.2742 0.1045 0.1515 0.0821
0.1300 0.2761 0.1060 0.1505 0.0814
0.1400 0.2777 0.1074 0.1495 0.0810
0.1500 0.2790 0.1086 0.1487 0.0807
0.1600 0.2801 0.1096 0.1479 0.0805
0.1700 0.2811 0.1106 0.1471 0.0803
0.1800 0.2819 0.1114 0.1465 0.0803
0.1900 0.2825 0.1121 0.1458 0.0803
0.2000 0.2830 0.1127 0.1453 0.0803

用OpenLu求解：

CODE:

!!!using["IMSL","luopt","math"]; //使用命名空間

f(t,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,dx1,dx2,dx3,dx4,dx5,dx6,dx7 : q : k1,k2,k3,k4,k5)=

{

  q = 8.75 + k5,

  dx1=  k5-q*x1- k1*x1*x2-k4*x1*x6*sqrt(0.9),

  dx2=  7.0-q*x2 - k1*x1*x2-2*k2*x2*x3,

  dx3=  1.75 -q*x3 - k2*x2*x3,

  dx4=  -q*x4 + 2*k1*x1*x2-k3*x4*x5,

  dx5=  -q*x5 + 3*k2*x2*x3-k3*x4*x5,

  dx6=  -q*x6 + 2*k3*x4*x5-k4*x1*x6*sqrt(0.9),

  dx7=  -q*x7 + 2*k4*x1*x6*sqrt(0.9)

};

目標函數(shù)(_k1,_k2,_k3,_k4,_k5 : i,s,tyz,tyy : tyArray,tA,k1,k2,k3,k4,k5)=

{

  k1=_k1, k2=_k2, k3=_k3, k4=_k4, k5=_k5,   //傳遞優(yōu)化變量，函數(shù)f中要用到k1,k2,k3,k4,k5

  tyz=ode[@f,tA,ra1(0.1883,  0.2507,  0.0467,  0.0899,  0.1804,  0.1394,  0.1046)],

  tyy=tyArray(zeros), tyy(all:0,1)=subg(tyz,all:0,1), tyy(all:2,4)=subg(tyz,all:4,6),

  sum[(tyy-tyArray).^2.0,0]

};

main(::tyArray,tA)=

{

      tyArray=matrix{   //存放實驗數(shù)據(jù)t,x1,x4,x5,x6

"

    0                0.1883        0.0899    0.1804          0.1394

    0.0100    0.2047    0.0866    0.1729    0.1297

    0.0200    0.2181    0.0856    0.1680    0.1205

    0.0300    0.2291    0.0863    0.1647    0.1123

    0.0400    0.2382    0.0878    0.1623    0.1053

    0.0500    0.2459    0.0899    0.1604    0.0995

    0.0600    0.2523    0.0921    0.1588    0.0948

    0.0700    0.2576    0.0945    0.1574    0.0911

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    0.0900    0.2660    0.0989    0.1548    0.0859

    0.1000    0.2692    0.1010    0.1537    0.0842

    0.1100    0.2719    0.1028    0.1525    0.0830

    0.1200    0.2742    0.1045    0.1515    0.0821

    0.1300    0.2761    0.1060    0.1505    0.0814

    0.1400    0.2777    0.1074    0.1495    0.0810

    0.1500    0.2790    0.1086    0.1487    0.0807

    0.1600    0.2801    0.1096    0.1479    0.0805

    0.1700    0.2811    0.1106    0.1471    0.0803

    0.1800    0.2819    0.1114    0.1465    0.0803

    0.1900    0.2825    0.1121    0.1458    0.0803

    0.2000    0.2830    0.1127    0.1453    0.0803

"

    },

    tA=tyArray(all:0), //tA取矩陣的列

    ClearImslErr(),    //清空IMSL錯誤輸出

    ERSET(0,0,0),      //關閉IMSL所有警告

    Opt[@目標函數(shù)],    //Opt函數(shù)全局優(yōu)化

    ERSET(0,2,2), ERSET(0,1,0)   //恢復IMSL警告

};

結果（k1,k2,k3,k4,k5，目標函數(shù)值）：
17.60849027475542 73.06467445464085 51.32551162517818 23.02494410245102 6.001239504989786 6.794401934343191e-008

優(yōu)于原書matlab結果：
17.49, 72.2996, 50.9086, 22.5339, 5.9799， 3.614535245714516e-007

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2樓2016-10-03 21:21:39

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引用回帖:

2樓: Originally posted by lu_yu_lan at 2016-10-03 21:21:39
樓主的問題，沒有看明白，找到了黃華江編著的“實用化工計算機模擬”例題7-5擬合動力學參數(shù)

7個微分方程，5個擬合參數(shù)k1,k2,k3,k4,k5，初值t=0時，x為0.1883, 0.2507, 0.0467, 0.0899, 0.1804, 0.1394, 0 ...

非常感謝您的回復，我只有一個微分方程，dc1/dt=k1*c1/(k2++k3*c1+k4*c2+k5*c1*c2), 擬合5個參數(shù)k1,k2,k3,k4,k5。我的t，c1，c2數(shù)據(jù)在附件中，matlab程序也在附件中，這兩個文件都可以用記事本打開。在這里我把程序和實驗數(shù)據(jù)再貼出來。

function KineticsEst
% 動力學ODE方程模型的參數(shù)估計

clear all
clc

k0 = [0.5  0.5  0.5  0.5  0.5];       % 參數(shù)初值
lb = [0  0  0  0  0];                % 參數(shù)下限
ub = [+inf  +inf  +inf  +inf  +inf]; % 參數(shù)上限
x0 = [150  1500];
KineticsData;
yexp = ExpData(:,2:3);                % yexp: 實驗數(shù)據(jù)[x1 x2]

% 使用函數(shù)fmincon()進行參數(shù)估計
[k,fval,flag] = fmincon(@ObjFunc4Fmincon,k0,[],[],[],[],lb,ub,[],[],yexp);
fprintf('\n使用函數(shù)fmincon()估計得到的參數(shù)值為:\n')
fprintf('\tk1 = %.4f\n',k(1))
fprintf('\tk2 = %.4f\n',k(2))
fprintf('\tk3 = %.4f\n',k(3))
fprintf('\tk4 = %.4f\n',k(4))
fprintf('\tk5 = %.4f\n',k(5))
fprintf('  The sum of the squares is: %.1e\n\n',fval)
k_fmincon = k;

% 使用函數(shù)lsqnonlin()進行參數(shù)估計
[k,resnorm,residual,exitflag,output,lambda,jacobian] = ...
lsqnonlin(@ObjFunc4LNL,k0,lb,ub,[],x0,yexp);
ci = nlparci(k,residual,jacobian);
fprintf('\n\n使用函數(shù)lsqnonlin()估計得到的參數(shù)值為:\n')
Output

% 以函數(shù)fmincon()估計得到的結果為初值，使用函數(shù)lsqnonlin()進行參數(shù)估計
k0 = k_fmincon;
[k,resnorm,residual,exitflag,output,lambda,jacobian] = ...
lsqnonlin(@ObjFunc4LNL,k0,lb,ub,[],x0,yexp);
ci = nlparci(k,residual,jacobian);
fprintf('\n\n以fmincon()的結果為初值，使用函數(shù)lsqnonlin()估計得到的參數(shù)值為:\n')
Output

% ------------------------------------------------------------------
function f = ObjFunc4Fmincon(k,x0,yexp)
tspan = ExpData(:,1);
[t x] = ode45(@KineticEqs,tspan,x0,[],k);
y(:,1:2) = x(:,1:2);
f = sum((y(:,1)-yexp(:,1)).^2) + sum((y(:,2)-yexp(:,2)).^2));

% ------------------------------------------------------------------
function f = ObjFunc4LNL(k,x0,yexp)
tspan = = ExpData(:,1);
[t x] = ode45(@KineticEqs,tspan,x0,[],k);
y(:,1:2) = x(:,1:2);
f1 = y(:,1) - yexp(:,1);
f2 = y(:,2) - yexp(:,2);
f = [f1; f2];

% ------------------------------------------------------------------
function dxdt = KineticEqs(t,x,k)
dxdt =  ...
k(1)*x(1)./(k(2)+k(3)*x(1)+k(4)*x(2)+k(5)*x(1).*x(2));

實驗數(shù)據(jù)如下：

動力學數(shù)據(jù):
t    c1       c2
0    150       1500
10 137.3 1487.3
30 107.7 1457.7
60 72.8    1422.8
90 48.8    1398.8
120 22.9    1372.9
150 11.8    1361.8
180 5.4    1355.4
220 1.9    1351.9
240 0.9    1350.9

期望樓上能夠指點，如果您能夠給出openLU程序，我也非常感謝，因為我第一次聽說這個程序，怕仿照編程又要出錯。非常感謝您在節(jié)假日能夠回答我的問題。

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3樓2016-10-04 05:01:01

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引用回帖:

3樓: Originally posted by ronghengyidu at 2016-10-04 05:01:01
非常感謝您的回復，我只有一個微分方程，dc1/dt=k1*c1/(k2++k3*c1+k4*c2+k5*c1*c2), 擬合5個參數(shù)k1,k2,k3,k4,k5。我的t，c1，c2數(shù)據(jù)在附件中，matlab程序也在附件中，這兩個文件都可以用記事本打開。在這里我把程序 ...

是不是還有一個微分方程，dc2/dt=... ...。
否則應該怎樣使用c2數(shù)據(jù)呢？

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4樓2016-10-04 08:37:24

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