Реферат: Идентификация параметров осциллирующих процессов в живой природе моделируемых дифференциальными

где - параметры. В дальнейшем мы рассмотрим функционалы, зависящие от параметров через решение задачи Коши (14),(15). Тогда градиентные уравнения будут зависеть от производных по решения задачи (14),(15), и мы должны уметь их вычислять. Дифференцируя уравнения (14), (15) по получаем, что функции

(16)

удовлетворяют следующей задаче Коши:

(17)

(18)

Уравнения (17) относительно производных (16) называют уравнениями в вариациях для уравнений (14).

1.3 Функционалы метода наименьших квадратов

Мы не можем рассмотреть здесь все многообразие функционалов метода наименьших квадратов и ограничимся одним достаточно общим функционалом. Он соответствует следующей задаче: модель некоторого процесса описывается задачей Коши (14),(15) (такие модели, в частности, достаточно распространены в биологической кинетике), даны измерения

, (19)

то есть даны приближений для значений величин в моменты времени , и требуется найти параметры на основе заданного начального приближения .

В методе наименьших квадратов нахождения (идентификации) параметров рассматривают функционал

(20)

где - фиксированные весовые коэффициенты, а - значения первых компонент решения задачи (14),(15) в точке при заданных

В методе наименьших квадратов полагают, что значение , доставляющее минимум этой функции , является адекватным приближением к реальному значению параметра для принятой модели процесса.

Для того, чтобы воспользоваться методом градиентных уравнений, необходимо выписать уравнения (7) для функционала (20):

(21)

Эти градиентные уравнения надо дополнить начальными условиями:

(22)

1.4 Численное решение градиентных уравнений

Обратимся к функционалу , , определенному в п.1.3. Пря-мой способ нахождения приближенного значения точки , определенной по формуле (17) (то есть точки предполагаемого минимума функционала ), – это численное интегрирование градиентных уравнений (21) при начальных условиях (22).

Правые части уравнений (21) зависят от неизвестных через значения функций в точках при , , . При фиксированных значениях величины могут быть получены численным интегрированием уравнений (14),(17) при начальных условиях (15),(18).

Таким образом, нам надо обсудить численные методы интегрирования за-дачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений. Наиболее рас-пространены пошаговые методы, которые позволяют для задачи Коши

, (23)

, (24)

отправляясь от значения , последовательно получать приближенные значения решения в точках

Числа называют шагами интегрирования, а числа ,…- узлами таблицы или сетки численного интегрирования. Совокупность узлов называют сет-кой, а величины называют значениями решения на узлах сетки. Если то говорят о равномерной сетке или об интегрировании с постоянным шагом.

Численное интегрирование градиентных уравнений, как правило, требует частой смены величины шага интегрирования. Хорошо к быстрой смене шага приспособлены явные методы Рунге-Кутта и метод рядов Тейлора.