非线性拟合

关于采用matlab进行指定非线性方程拟合的问题

一。优化工具箱函数
LSQNONLIN 解决非线性最小二乘法问题，包括非线性数据拟合问题
LSQCURVEFIT 解决非线性数据拟合问题
下面给出利用这两个函数的例子：
LSQNONLIN：利用这个函数最小化连续函数只能够找到句柄解。下面的例子说明利用LSQNONLIN函数用下面的函数进行拟合：
f = A + B exp(C*x)+D*exp(E*x)
对数据集x与y进行拟合，其中y是在给定x的情况下的期望输出(可以是方程给出数组，也可以是单独数据组成的数组)。
为了解决这个问题，先建立下面的名为 fit_simp.m的函数，它利用数据x与y，将他们作为优化输入参数传递给LSQNONLIN。
利用给定的数据x计算f的值，再与原始数据y进行比较。
经验值与实际计算出的值之间的差异作为输出值返回。LSQNOLIN函数就是最小化这些差的平方和。
function diff = fit_simp(x,X,Y)
% 此函数被LSQNONLIN调用
% x 是包含等式系数的向量
% X 与 Y 是作为操作数传递给lsnonlin
A = x(1);
B = x(2);
C = x(3);
D = x(4);
E = x(5);
diff = A + B.*exp(C.*X)+D.*exp(E.*X)-Y;
下面的脚本是利用上面定义的fit_simp.m函数的一个例子：
％ 定义你打算拟合的数据集合
>> X=0:.01:.5;
>> Y=2.0.*exp(5.0.*X)+3.0.*exp(2.5.*X)+1.5.*rand(size(X));
％ 初始化方程系数
>> X0=[1 1 1 1 1]';
％ 设置用中等模式（memdium-scale）算法
>> options=optimset('Largescale','off');
％ 通过调用LSQNONLIN重现计算新的系数
>> x=lsqnonlin(@fit_simp,X0,[],[],options,X,Y);
％ 调用LSQNONLIN结果输出表明拟合是成功的
Optimization terminated successfully:
Gradient in the search direction less than tolFun
Gradient less than 10*(tolFun+tolX)
％ 绘制原始数据与新的计算的数据
>> Y_new=x(1)+x(2).*exp(x(3).*X)+x(4).*exp(x(5).*X);
>> plot(X,Y,'+r',X,Y_new,'b');

※注意：LSQNONLIN 只可以处理实数变量。在处理包括复数变量的实例的拟合的时候，数据集应该被切分成实数与虚数部分。
下面给出一个例子演示如何对复数参数进行最小二乘拟合。
为了拟合复数变量，你需要将复数分解为实数部分与虚数部分，然后把他们传递到函数中去，这个函数被LEASTSQ作为单个输入调用。
首先，将复数分解为实部与虚部两个向量。
其次，将这两个向量理解成诸如第一部分是实部、第二部分是虚部。
在MATLAB函数中，重新装配复数数据，并用你想拟合的复数方程计算。
将输出向量分解实部与虚部，将这两部分连接为一个单一的输出向量传递回LEASTSQ。
下面，给出一个例子演示如何根据两个复数指数拟合实数X与Y。
建立方程：
function zero = fit2(x,X,Y)
% 根据输入x重建复数输入
cmpx = x(1:4)+i.*x(5:8);
% 利用复数计算函数
zerocomp = cmpx(1).*exp(cmpx(2).*X) +

cmpx(3).* exp(cmpx(4).*X)-Y;
% 将结果转换成一个列向量
% 其中第一部分是实部，第二部分是虚部
numx = length(X); % 实部长度
zero=real(zerocomp); %实部
zero(numx+1:2*numx)=imag(zerocomp); % 虚部
为了评价计算这个函数，需要X与Y数据集。LSQNONLIN将根据它拟合出下面方程中的参数a，b，c与d：
Y = a*exp(b*X)+c*exp(d*X);
其中，a，b，c与d是复数变量。
>> X=0:.1:5;
>> Y=sin(X);
>> Y=Y+.1*rand(size(Y))-.05;
>> cmpx0=[1 i 2 2*i];
>> x0(1:4)=real(cmpx0);
>> x0(5:8)=imag(cmpx0);
>> x=leastsq(@fit2,x0,[],[],X,Y);
>> cmpx=x(1:4)+i.*x(5:8);
>> Y1=real(cmpx(1).*exp(cmpx(2).*X)+cmpx(3).*exp(cmpx(4).*X));
>> plot(X,Y1,'r');
>> hold on
>> plot(X,Y,'+');


二。LSQCURVEFIT：利用此函数可以在最小二乘意义上解决非线性曲线拟合（数据拟合）问题。
也就是说，给定输入数据xdata，以及观测的输出数据ydata，找到系数x，使得函数F(x，xdata)能够最好的拟合向量值
。LSQCURVEFIT利用与LSQNONLIN相同的算法。它的目的在于专门为数据拟合问题提供一个接口。
在拟合的时候，2维、3维或者N维参数拟合是没有什么差别的。
下面给出一个3维参数拟合的例子。待拟合函数是：
z = a1*y.*x..^2+a2*sin(x)+a3*y.^3;
建立的myfun.m的函数如下：
function F = myfun(a, data);
x = data(1,:);
y = data(2,:);
F= a(1)*y.*x.^2+a(2)*sin(x)+a(3)*y.^3;
下面的脚本展示了这么利用上面的函数：
>> xdata= [3.6 7.7 9.3 4.1 8.6 2.8 1.3 7.9 10.0 5.4];
>> ydata= [16.5 150.6 263.1 24.7 208.5 9.9 2.7 163.9 325.0 54.3];
>> zdata= [95.09 23.11 60.63 48.59 89.12 76.97 45.68 1.84 82.17 44.47];
>> data=[xdata; ydata];
>> a0= [10, 10, 10]; % 初识揣测
>> [a, resnorm] = lsqcurvefit(@myfun,a0,data,zdata)
Maximum number of function evaluations exceeded;
increase options.MaxFunEvals
a = 0.0088 -34.2886 -0.0000
resnorm = 2.2636e+004
>> format long
>> a
a = 0.00881645527493 -34.28862491919983 -0.00000655131499
>> option=optimset('MaxFunEvals',800);
>> [a, resnorm] = lsqcurvefit(@myfun,a0, data, zdata, [], [], option)
Optimization terminated successfully:
Relative function value changing by less than OPTIONS.TolFun
a = 0.00740965259653 -20.21201417111138 -0.00000502014964
resnorm = 2.195886958305428e+004

统计工具箱函数
函数名 描述
nlinfit（非线性回归） 采用Gauss-Newton法进行非线性最小二乘数据拟合
lscov（线性回归） 根据已知协方差矩阵进行最小二乘估计
regress 多元线性回归
regstats 回归诊断
ridge 脊回归（？Ridge regress）
rstool 多维响应表面可视化（RSV）
stepwise 交互式逐步回归
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
matlab中nlinfit和lsqcurvefit的功能和用法有什么区别？
悬赏分：5 - 解决时间：2009-5-31 10:36
如题！

提问者： 珊珊小魔女

- 助理 三级 最佳答案
如果你懂英语,就用matlab最强大的函数help(一般人我不告诉他)
help nlinfit
help lsqcurvefit

如果不懂英语,继续看

进行非线性回归时可使用nlinfit指令，其语法如下：


beta = nlinfit(X,y,fun,beta0)
[beta,r,J] = nlinfit(X,y,fun,beta0)
[...] = nlinfit(X, y, fun, beta0, options)

[x,resnorm]= lsqcurvefit(fun,x0,xdata,ydata)；
参数解释：
input：fun——编程者需要拟合的函数
x0——函数系数的初始猜测值
xdata——x坐标的值
ydata——y左边的值
output：x——经拟合的系数
resnorm——the value of the squared 2-norm of the residual at x: sum((fun(x,xdata)-ydata).^2).

example：
function fitfunc
xdata=[3.5 7.7 9.3 4.5 8.6 2.8 1.3 7.9 10.1 5.4]; %定义自变量
ydata=[16.5 149.6 263.1 24.6 208.5 9.9 2.7 162.9 322.0 52.3]; %定义因变量
x0=[7,7,7]; %初始估计值
[x,renorm]=lsqcurvefit(@myfun,x0,xdata,ydata); %确定待定系数
disp(x);
disp(renorm);

function F=myfun(x,xdata)
F=x(1)*(xdata.^2)+x(2)*sin(xdata)+x(3)*(xdata.^3); %预定义函数关系式