47、非线性规划:无约束与曲线拟合及约束单目标优化

非线性规划:无约束与曲线拟合及约束单目标优化

1. 多自变量曲线拟合

在处理多组输入数据和单组对应输出数据的非线性最小二乘数据拟合问题时,可使用 lsqnonlin 函数。该函数的目标是找到一组系数,使得残差平方和最小。其数学表达式为:
[
\min_{x} \sum_{n = 1}^{N} h_{n}^{2}
]
其中,(h_{n} = h(x_{1,n}, x_{2,n}, x_{3,n}, \cdots, a_{1}, \cdots, a_{M}) - y_{n}),(x_{1,n}, x_{2,n}, \cdots) 是独立输入变量,(a_{m}) 是我们要通过最小二乘法确定的系数。

lsqnonlin 函数的调用格式为:

[xopt, resnorm] = lsqnonlin(@UserFunction, x0, lb, ub, options, p1, p2, ...)
  • resnorm :残差的欧几里得范数。
  • UserFunction :计算目标函数的函数名。
  • x0 :起始值向量。
  • lb ub :分别是 (x) 的下界和上界。
  • options :设置 optimset
【四轴飞行器】非线性三自由度四轴飞行器模拟器研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕非线性三自由度四轴飞行器的建模仿真展开,重点介绍了基于Matlab的飞行器动力学模型构建控制系统设计方法。通过对四轴飞行器非线性运动方程的推导,建立其在三维空间中的姿态位置动态模型,并采用数值仿真手段实现飞行器在复杂环境下的行为模拟。文中详细阐述了系统状态方程的构建、控制输入设计以及仿真参数设置,并结合具体代码实现展示了如何对飞行器进行稳定控制轨迹跟踪。此外,文章还提到了多种优化控制策略的应用背景,如模型预测控制、PID控制等,突出了Matlab工具在无人机系统仿真中的强大功能。; 适合人群:具备一定自动控制理论基础和Matlab编程能力的高校学生、科研人员及从事无人机系统开发的工程师;尤其适合从事飞行器建模、控制算法研究及相关领域研究的专业人士。; 使用场景及目标:①用于四轴飞行器非线性动力学建模的教学科研实践;②为无人机控制系统设计(如姿态控制、轨迹跟踪)提供仿真验证平台;③支持高级控制算法(如MPC、LQR、PID)的研究对比分析; 阅读建议:建议读者结合文中提到的Matlab代码仿真模型,动手实践飞行器建模控制流程,重点关注动力学方程的实现控制器参数调优,同时可拓展至多自由度或复杂环境下的飞行仿真研究。
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