MATLAB bvp4c函数 常微…

1. bvp4c：

sol = bvp4c(odefun,bcfun,solinit)

sol = bvp4c(odefun,bcfun,solinit,options)

sol = bvp4c(odefun,bcfun,solinit,options,p1,p2...)

sol返回如下值

sol.x  bvp4c选择的网格

sol.y   在网格点sol.x的 y(x)的接近值

sol.yp 在网格点sol.x的 y'(x)的接近值

sol.parameters 未知参数的值

sol.solver   'bvp4c'

2.odefun 为微分方程

dydx = odefun(x,y)

dydx = odefun(x,y,p1,p2,...)

dydx = odefun(x,y,parameters)

dydx = odefun(x,y,parameters,p1,p2,...)

parameters 为未知参数向量，p1和p2...为已知参数向量

dydx为列向量

3. bcfun 计算边界条件的残留值bc(  y(a),y(b) ),输出列向量

res = bcfun(ya,yb)

res = bcfun(ya,yb,p1,p2,...)

res = bcfun(ya,yb,parameters)

res = bcfun(ya,yb,parameters,p1,p2,...)

4. solinit

solinit的结构如下：

x  初始网格的节点(相当于自变量的节点)，边界条件满足a=solinit.x(1) 和b=solint.x(end)

y  解的初始假设，solinit.y(:,i)为自变量solinit.x(i)对应的解的估计值

parameters 可选，未知参数的初始估计向量，对于存在未知参数的情况，必须提供

sol.y(1,1).............. sol.y(1,i).............sol.y(1,end)

...

sol.y(m,1).............. sol.y(m,i).............sol.y(m,end)

sol.x(1)   ................sol.x(i) .................sol.x(end)

solinit的赋值语句为bvpinit,语法如下

solinit = bvpinit(x,v)

solinit = bvpinit(x,v,parameters)

solinit = bvpinit(sol,[anew bnew])

solinit = bvpinit(sol,[anew bnew],parameters)

x为初始网格向量，对于边界区间[a,b]需满足 x(1)=a, x(end)=b, 一般情况下可用x=linspace(a,b,10)

v为解的估计，可以是一个向量，也可以是一个函数

v为向量的情况，v(i)代表的就是y(i,:),也就是不管自变量为多少y(i)都是这个值，向量的维数等于因变量个数

v为函数的情况，对于给定一个网格，函数必须返回一个向量y(1),y(2),y(3)...y(m)

y=guess(x) 代表的是 y(:,j)=guess( x(j) )

solinit = bvpinit(sol,[anew bnew])

由[a,b]上的解sol，得到[anew,bnew]的解的初始估计，so either anew <= a <b <= bnew or anew >= a > b >= bnew

 5.deval 评估 自变量=xint时候的解

sxinit= deval_r(sol.xint)

6. options的设置 bvpset语句

options = bvpset('name1',value1,'name2',value2,...)

options = bvpset(oldopts'name1',value1,...)

options = bvpset(oldopts,newopts)

name             value

RelTol           正标量  默认为1e-3 相对精度

AbsTol          正标量 默认为1e-6  绝对精度

Vectorized     on或者off  将ode函数F([x1 x2 ...],[y1y2 ...]),写成[F(x1,y1) F(x2,y2) ...]. 的形式，能减少函数评估的次数，降低运行时间

SingularTerm   矩阵   方程的奇异项， 如 y'=Sy/x + f(x,y,p) x=[0,b] ,则设置常数矩阵S

FJacobian      函数、矩阵或元胞数组  提供odefun的解析偏导数对于y'=f(x,y)，则提供f对y的偏导数，若偏导数都为常数项，则用元胞数组的形式给出；若有未知参数，还需计算对未知参数的偏导数

BCJacobian    函数、元胞数组    提供边界函数bcfun的解析偏导数 bc(ya,yb)=0则计算bc对ya,yb 的偏导数，若有未知参数p还需计算未知参数的偏导数：[DBCDYA,DBCDYB,DBCDP] =BCJAC(YA,YB,P)

Nmax            正整数   网格的最大值

Stats            on 或者off  显示计算过程的统计数据

 

 算法原理：

bvp4c is a finite difference code that implements thethree-stage Lobatto IIIa formula. This is a collocation formula andthe collocation polynomial provides a C1-continuous solution thatis fourth order accurate uniformly in [a,b]. Mesh selection anderror control are based on the residual of the continuoussolution.