各种最小二乘算法总结
各类最小二乘算法
β N −1 H* = N 0
β N −2
β 2( N −1) WN = 0
β 2( N −2)
0 ⋱ 1
三、递推算法 ∵
k θ(k ) = ∑ β i =1
∧
2(k −i) h (i )h T (i )
2随着采样次数的增多数据量不断增加ls估计有可能出现所谓的数据饱和现象导致递推算法不能接近参数真二关于数据饱和现象的分析所谓数据饱和现象就是随着时间的推移采集到的数据越来越多新数据所提供的信息被淹没在老数据的海洋之中
Ⅴ 各种最小二乘类参数辨识算法 §1 概 述
最小二乘类参数辨识算法（一次完成算法、递推算法） 最小二乘类参数辨识算法 （一次完成算法 、 递推算法 ） 是一种 最基本和常用的参数估计方法。但研究和应用表明， 最基本和常用的参数估计方法。 但研究和应用表明， 这一算 法仍存在明显的不足。 法仍存在明显的不足。 一、LS 算法的主要不足之处 1、当模型噪声为有色噪声时，LS 估计不再是无偏估计、一致 、当模型噪声为有色噪声时， 估计不再是无偏估计、 估计。 估计。 2、随着采样次数的增多，数据量不断增加，LS估计有可能出 、随着采样次数的增多，数据量不断增加， 估计有可能出 现所谓的“数据饱和”现象， 现所谓的“数据饱和”现象，导致递推算法不能接近参数真 值。
于是有： 于是有：
α P ( k ) P − 1 ( k − 1) = I − P ( k ) h ( k ) h T ( k )
则：
ˆ θ ( k ) = P ( k ) H * T Z * = P ( k ) α H * −1T Z * −1 + h ( k ) z ( k ) k k k k
加权最小二乘定位算法-概述说明以及解释
加权最小二乘定位算法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述加权最小二乘定位算法是一种用于定位和测量的数学方法，通过对测量数据进行加权处理，可以更准确地计算出目标的位置信息。
这种定位算法在无线通信、室内定位、导航系统等领域有着广泛的应用，能够提高定位的精度和可靠性。
本文将介绍加权最小二乘定位算法的原理、应用和优势，同时对其发展前景进行展望，旨在帮助读者更深入地了解和应用这一定位算法。
1.1 概述部分的内容1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。
引言部分将对加权最小二乘定位算法进行概述，并介绍文章的结构和目的。
正文部分将详细介绍加权最小二乘定位算法的原理、应用和优势。
结论部分将总结加权最小二乘定位算法的特点，并展望其未来的发展前景，为读者提供对该算法的全面了解和展望。
通过这样的结构，读者可以系统地学习和理解加权最小二乘定位算法的相关知识，并对其未来的发展方向有一个清晰的认识。
1.3 目的本篇文章旨在介绍加权最小二乘定位算法的原理、应用和优势。
通过对加权最小二乘定位算法的深入理解和分析，读者可以更好地了解该算法在定位领域的作用和意义。
同时，我们也将总结该算法的优势和未来发展前景，以及对其在实际应用中的展望。
通过本文的阐述，希望能够为相关领域的研究者和实践者提供有益的参考和启发。
法的展望": {}}}}请编写文章1.3 目的部分的内容2.正文2.1 加权最小二乘定位算法原理加权最小二乘定位算法原理加权最小二乘定位算法是一种基于数学模型的定位方法，其原理是通过对测量结果进行加权处理，利用加权最小二乘法来估计目标的位置。
这种算法可以有效地处理具有噪声和误差的测量数据，提高定位精度和稳定性。
该算法的原理主要包括以下几个步骤：1.数据预处理：首先对收集到的定位数据进行预处理，包括滤波、去除异常值等操作，以保证数据的准确性和可靠性。
2.数学建模：根据实际定位场景和信号传播特性，建立数学模型，描述目标与测量节点之间的空间关系和信号传播规律。
7最小二乘定位算解析
最小二乘定位算法
单星定位的局限性： 低动态用户（时序测量定位） 不能完成连续定位 定位精度不高（低轨受地球影响大） 双星定位的局限性： 有源定位，定位滞后误差大，不适应高动态定位 在低纬度地区几何误差因子大，定位精度不高 三星定位的局限性： 无源定位需要其他设备的支持 低纬度地区几何误差因子大，定位精度差
卫星导航理论
单星定位原理示意图
卫
星 ti
ti+T
S ri ri+
1
接 收 t 机 i i
ti T i 1
原理： fs dt
ti
ti T
ti T i 1
ti i
( f s f d )dt
定位方程： ri ri1 i i1 f d dt , i 1 ~ 4 s ti i
ri* ( yu yu 0 ) zu P0
( zu zu 0 ) ctu ctsi ni
P0
ˆi 0 r
xu 0 xsi y y z z ( xu xu 0 ) u 0 si ( yu yu 0 ) u 0 si ( zu zu 0 ) ctu ctsi ni ˆi 0 ˆi 0 ˆi 0 r r r
5
5.5
6
迭代最小二乘运算结果（时空位置曲线） 卫星导航理论
卫星导航理论
卫星时间的归化
归化的意义： 将各个卫星位置反推到定位时刻所对应 的发射时刻位置
卫星导航理论
时间误差带来的位置外推误差
卫星速度： V=ω(6370+20200)*1000=3864m/s 若传播时延测量误差为3m，卫星位 置外推误差3*3864/c，可以忽略
(完整word版)多种最小二乘算法分析+算法特点总结
第一部分：程序设计思路、辨识结果分析和算法特点总结 (3)一：RLS遗忘因子法 (3)RLS遗忘因子法仿真思路和辨识结果 (3)遗忘因子法的特点: (4)二：RFF遗忘因子递推算法 (4)仿真思路和辨识结果 (4)遗忘因子递推算法的特点： (6)三:RFM限定记忆法 (6)仿真思路和辨识结果 (6)RFM限定记忆法的特点： (7)四:RCLS偏差补偿最小二乘法 (7)仿真思路和辨识结果 (7)RCLS偏差补偿最小二乘递推算法的特点： (9)五：增广最小二乘法 (9)仿真思路和辨识结果 (9)RELS增广最小二乘递推算法的特点: (11)六：RGLS广义最小二乘法 (11)仿真思路和辨识结果 (11)RGLS广义最小二乘法的特点： (13)七：RIV辅助变量法 (14)仿真思路和辨识结果 (14)RIV辅助变量法的特点： (15)八：Cor-ls相关最小二乘法（二步法） (15)仿真思路和辨识结果 (15)Cor—ls相关最小二乘法（二步法)特点： (17)九：MLS多级最小二乘法 (17)仿真思路和辨识结果 (17)MLS多级最小二乘法的特点: (21)十:yule_walker辨识算法 (21)仿真思路和辨识结果 (21)yule_walker辨识算法的特点: (22)第二部分：matlab程序 (23)一：RLS遗忘因子算法程序 (23)二：RFF遗忘因子递推算法 (24)三:RFM限定记忆法 (26)四:RCLS偏差补偿最小二乘递推算法 (29)五:RELS增广最小二乘的递推算法 (31)六；RGLS 广义最小二乘的递推算法 (33)七:Tally辅助变量最小二乘的递推算法 (37)八：Cor-ls相关最小二乘法（二步法) (39)九:MLS多级最小二乘法 (42)十yule_walker辨识算法 (46)第一部分:程序设计思路、辨识结果分析和算法特点总结一：RLS遗忘因子法RLS遗忘因子法仿真思路和辨识结果仿真对象如下：其中, v(k ）为服从N（0,1)分布的白噪声。
算法学习笔记——最小二乘法的回归方程求解
算法学习笔记——最⼩⼆乘法的回归⽅程求解最⼩⼆乘法的回归⽅程求解最近短暂告别⼤数据，开始进⼊到了算法学习的领域，这时才真的意识到学海⽆涯啊，数学领域充满了⽆限的魅⼒和乐趣，可以说更甚于计算机带给本⼈的乐趣，由于最近正好看到线性代数，因此，今天我们就来好好整理⼀下机器学习领域中的⼀个⾮常重要的算法——最⼩⼆乘法，那么，废话不多说，我们直接开始吧 !1. 最⼩⼆乘法介绍1.1 举例现实⽣活中，我们经常会观察到这样⼀类现象，⽐如说某个男的，情商很⾼，⾝⾼180，家⾥很有钱，有房，有车，是个现充，结果就是他有好⼏个⼥朋友，那么从⼀个观测者的⾓度来看，该男性具备好多个特征(⽐如EQ值较⾼，⾝⾼较⾼，有钱对应的布尔值是True等等)，输出结果就是⼥友的个数；这只是⼀条记录，那么，当我们将观测的样本数扩⼤到很多个时，每个个体作为输⼊，⽽输出就是每个个体的⼥朋友数量；于是在冥冥之中，我们就能感觉到⼀个男性拥有的⼥友数量应该和上述特征之间存在着某种必然的联系。
然后可以这样理解，决定⼀个男性可以交到⼥友数量的因素有很多，那么，在那么多的因素之中，肯定有⼏项因素⽐较重要，有⼏项相对不那么重要，我们暂时将每个因素的重要程度⽤⼀个数值来表⽰，可以近似理解为权重，然后将每个权重和因素的数值相乘相加，最后再加上⼀个常数项，那么这个式⼦就可以理解为⼀个回归⽅程。
1.2 SSE,SST和SSR有了上述的基础，我们就可以做这样⼀件事，预先设定好⼀个⽅程(先简单⼀点，假设该⽅程只有⼀个⾃变量)：y = ax + b，a和b是我们要求出来的；那么，我们可不可以这样理解，每输⼊⼀个x，即能通过这个计算式输出⼀个结果y，如果输出的y和真实的y偏差是最⼩的，那么不就能说明这个⽅程拟合的是最佳的了吗？顺着这个思路，原问题就可以演变成⼀个求解当a和b各为多少时能使得这个偏差值最⼩的求最优化问题了，或者说我们的⽬标就是求使得SSE最⼩的a和b的值。
最小二乘法
最小二乘法原理及极值点判定(2013-06-27 05:50:07)转载▼标签：最小二乘法极值分类：Tim赤子心最小二乘法的本质原理本文主要以最简单的二元线性函数为基础，阐述最小二乘法的原理，事实上，最小二乘法可以更广泛地应用于非线性方程中，但本文以介绍为主，希望能以最简单的形式，使读者能够掌握最小二乘法的意义。
在物理实验数据统计时，我们会记录一些数据，记做数据x和数据y。
但是，在记录数据后，我们依然不知道x和y 的具体关系。
例如，测算男人手掌面积和身高的关系，我们会得到两组数据，如图，图1数据点分布这并不是一条严格意义上的直线，但这些数据对于实验研究员来说，可以作为某种依据，从而判断出两种数据之间的关系。
根据两个量的许多组观测数据来确定它们的函数曲线，这就是实验数据处理中的曲线拟合问题。
事实上，我们更关注的是如何才能找到这么一条漂亮的曲线。
那么，找到这条曲线的方法称作“最小二乘法”。
曲线拟合中最基本和最常用的是直线拟合。
设x和y之间的函数关系由直线方程y=ax+b给出。
式中有两个待定参数，b代表截距，a代表斜率。
下面的问题在于，如何找到“最合适”的a和b使得尽可能多的数据落在或者更加靠近这条拟合出来的直线上。
即数据对这条直线的逼近程度最佳。
当然，当我们将直线拟合出来之后，就可以反过来进行预测了。
所以说最小二乘法是很有用的一种测算方法。
实际上，我们并不关心x和y到底是多少，因为x和y是给定的，当然x和y与其本质的内在关系之间肯定存在误差。
我们关心的是方程中的a和b，也就是说，在这个待定的方程中，a和b才是所求的变量，它们可以描述出x和y的关系。
所以我们接下来的任务就是找到一组最好的a和b。
我们对a和b的要求就是，使得所有x和y相对拟合直线的误差总和最小。
也就是说，我们要考虑的是，要使这些数据点距离拟合直线的和最小，距离最短，这样就可以使得尽可能多的数据成为有效点。
接下来我们的工作就是，最小化误差了。
最小二乘问题常用的那些优化方法
最小二乘问题常用的那些优化方法题外话：从开始学习Slam十四讲第六章的时候就开始想写一个文档整理一下这些年遇到的优化算法，一周学一章，现在都学到第9章了，总算半整理半引用整理出来了...如果学一个东西是不断坑自己+自己去填坑的过程，下一次应该不会摔的那么疼了吧对于一个最小二乘问题的求解，根据目标函数可分为线性最小二乘和非线性最小二乘；对于非线性最小二乘问题，通常是进行泰勒展开将问题线性化，求解线性增量方程或是直接迭代找到最优值；对于线性最小二乘问题，通常是直接进行展开、求导等于零，构造\(A\vec{x}=\vec{b}\)的解方程问题，使用直接分解法或是迭代法求解；写完后发现文档较长，还是列一下有些什么东西吧：•梯度下降与其扩展算法（随机梯度下降、mini-batch梯度下降以及批梯度下降）•牛顿法与其优化算法（拟牛顿法、BFGS、LBFGS、高斯牛顿法以及列文伯格-马夸尔特法)•求解线性最小二乘问题的那些：1）直接分解（LU、LUP、Cholesky分解求解方阵线性方程组问题，QR分解解决欠定方程组问题以及超定方程组的最小二乘解）；2）迭代法（雅各比迭代、高斯赛德尔迭代、SOR以及超级好用的共轭梯度）•一些自己觉得不错的博客介绍；非线性最小二乘问题对于非线性最小二乘问题，通常会将目标函数进行泰勒展开，并将问题转换为一个线性求解问题：设有一个最小二乘问题：\[\min_{\vec{x}}F(\vec{x})=\frac{1}{2}||f(\vec{x})||_2 ^2\tag{1} \]有\(\vec{x}\in {R^n}, f\)是非线性函数，求解这个问题的常规思路是：1.给定某个初始值\(\vec{x}_0\)2.对于第k次迭代，寻找一个增量\(\Delta\vec{x}_k\)，使得\(||f(\vec{x}_k+\Delta\vec{x}_k)||_2^2\)3.\(\Delta\vec{x}_k\)足够小，则停止4.否则，令\(\vec{x}_{k+1}=\vec{x}_k +\Delta\vec{x}_k\)，返回第2步将非线性最小二乘问题求解的目标：从寻找最优值转换为寻找最小的\(\Delta\vec{x}_k\)，当函数下降到\(\Delta\vec{x}_k\)很小的时候，则等价为已找到最优值。
最小二乘法
第3章 线性动态模型参数辨识－最小二乘法3.1 辨识方法分类根据不同的辨识原理，参数模型辨识方法可归纳成三类： ① 最小二乘类参数辨识方法，其基本思想是通过极小化如下准则函数来估计模型参数：min )()ˆ(ˆ==∑=θθLk k J 12ε 其中)(k ε代表模型输出与系统输出的偏差。
典型的方法有最小二乘法、增广最小二乘法、辅助变量法、广义最小二乘法等。
② 梯度校正参数辨识方法，其基本思想是沿着准则函数负梯度方向逐步修正模型参数，使准则函数达到最小，如随机逼近法。
③ 概率密度逼近参数辨识方法，其基本思想是使输出z 的条件概率密度)|(θz p 最大限度地逼近条件0θ下的概率密度)|(0θz p ，即)|()ˆ|(0m a x θθz p z p −−→−。
典型的方法是极大似然法。
3.2 最小二乘法的基本概念● 两种算法形式 ① 批处理算法：利用一批观测数据，一次计算或经反复迭代，以获得模型参数的估计值。
② 递推算法：在上次模型参数估计值)(ˆ1-k θ的基础上，根据当前获得的数据提出修正，进而获得本次模型参数估计值)(ˆk θ，广泛采用的递推算法形式为() ()()()~()θθk k k k d z k =-+-1K h其中)(ˆk θ表示k 时刻的模型参数估计值，K (k )为算法的增益，h (k -d ) 是由观测数据组成的输入数据向量，d 为整数，)(~k z 表示新息。
● 最小二乘原理定义：设一个随机序列)},,,(),({L k k z 21∈的均值是参数θ 的线性函数E{()}()T z k k θ=h其中h (k )是可测的数据向量，那么利用随机序列的一个实现，使准则函数21()[()()]LT k J z k k θθ==-∑h达到极小的参数估计值θˆ称作θ的最小二乘估计。
● 最小二乘原理表明，未知参数估计问题，就是求参数估计值θˆ，使序列的估计值尽可能地接近实际序列，两者的接近程度用实际序列与序列估计值之差的平方和来度量。
最小二乘法
y (k ) = x(k ) + v(k )
y (k ) +
x(k ) = y (k ) − v(k )
n i=0
∑
n
i =1
ai y (k − i) =
∑
biu ( k − i ) + v ( k ) +
∑
n
i =1
aiv (k − i)
ξ (k ) = v(k ) +
∑
n
i =1
a iv (k − i)
系统辨识——最小二 (n) L − y (1) u (n + 1) L y (n + 1) y (n + 2) − y (n + 1) L − y (2) u (n + 2) L = M M M M M y (n + N ) − y (n + N − 1) L − y ( N ) u (n + N ) L a1 a 2 u (1) M ξ (n + 1) u (2) an ξ (n + 2) + b0 M u ( N ) b1 ξ (n + N ) M bn
系统辨识——最小二乘算法 系统辨识——最小二乘算法
系统参数a 系统参数a
a 1.5 a1 a2
^
1
a1 = −1.5003
a2 = 0.7006
^
0.5
a1=-1.5, a2= 0.7
0 theta -0.5 -1 -1.5 -2 0
10
20
30 time steps
40
50
最小二乘估计
最小二乘估计随着空间技术的发展，人类的活动开始进入了太空，对航天器（包括人造地球卫星、宇宙飞船、空间站和空间探测器等）的观测手段和轨道确定提出了很高的精度要求。
在计算技术高速发展的推动下，各种估计理论也因此引入到轨道估计方法中。
大约在1795年高斯在他那著名的星体运动轨道预报研究工作中提出了最小二乘法。
最小二乘法就成了估计理论的奠基石。
最小二乘估计不涉及观测数据的分布特性，它的原理不复杂，数学模型和计算方法也比较简单，编制程序不难，所以它颇受人们的重视，应用相当广泛。
对于严格的正态分布数据，最小二乘估值具有最优一致无偏且方差最小的特性。
实践证明，在没有粗差的情况下，大部分测量数据基本上符合正态分布。
这是最小二乘估计至今仍作为估计理论核心的基础。
最早的轨道确定就是利用最小二乘法，用全部观测数据确定某一历元时刻的轨道状态的“最佳”估值，即所谓的批处理算法定轨。
长期以来，在整个天体力学领域之中，各种天体的定轨问题，几乎都是采用这一方法。
卫星精密定轨的基本原理为：利用含有误差的观测资料和不精确的数学模型，通过建立观测量与卫星状态之间的数学关系，参数估计得到卫星状态及有关参数的最佳估值。
参数估计的基本问题就是对一个微分方程并不精确知道的动力学过程，用不精确的初始状态X0和带有误差的观测资料，求解其在某种意义下得卫星运动状态的“最佳”估值X。
常用的参数估计方法有两种，最小二乘法和卡尔曼滤波方法。
最小二乘法是在得到所有的观测数据之后，利用这些数据来估计初始时刻状态量的值，由于用到的观测数据多、计算方法具有统计特性，因此该方法精度高。
卡尔曼滤波在观测数据更新后，利用新的观测数据对状态量进行改进得到这一观测时刻的状态量，卡尔曼滤波适用于实时处理。
卫星精密定轨输运高精度的事后数据处理，通常采用最小二乘法进行参数估计。
记观测量的权阵为P。
利用加权最小二乘法计算总的观测方程方程y二Hx0•；，得x =（H T PH）JH T py卫星的参考状态为X； = X0 x0在精密定轨的过程中，由于状态方程和观测方程在线性化过程中会产生误差，上式的解算需要通过不断的迭代。
最小二乘法
1.什么时候用最小二乘法在研究两个变量之间的关系时，可以用回归分析的方法进行分析。
当确定了描述两个变量之间的回归模型后，就可以使用最小二乘法估计模型中的参数，进而建立经验方程.例如，在现实世界中，这样的情形大量存在着：两个变量X和Y（比如身高和体重）彼此有一些依赖关系，由X可以部分地决定Y的值，但这种关系又是不确定的.人们常常借助统计学中的回归模型来寻找两个变量之间的关系，而模型的建立当然是依据观测数据.首先通过试验或调查获得x和Y的一组对应关系(x1，Y1)，(x2，Y2)，…，(x n，Y n)，然后回答下列5个问题：1. 这两个变量是否有关系？(画出散点图，作直观判断)2. 这些关系是否可以近似用函数模型来描述？（利用散点图、已积累的函数曲线形状的知识和试验数据，选择适当的回归模型，如一元线性模型y=b0＋b1x，二次函数模型y=b0＋b1x＋b2x2等）3. 建立回归模型.4. 对模型中的参数进行估计，最小二乘法是这些参数的一种常用估计方法.5. 讨论模型的拟合效果.在上述第3步中，设所建立的回归模型的一般形式是，其中Y称为响应变量，x称为解释变量或协变量；是一个由参数决定的回归函数；是一个不可观测的随机误差.为了通过试验数据来估计参数的值，可以采用许多统计方法，而最小二乘法是目前最常用、最基本的.由的估计值决定的方程称为经验回归方程或经验方程.教科书中涉及的回归模型是最简单的一元线性模型Y=b0+b1x+，此时模型的拟合效果可以通过Pearson相关系数来描述。
事实上，在线性回归模型中可以证明相关指数等于相关系数的平方.2.什么是最小二乘法思想简单地说，最小二乘的思想就是要使得观测点和估计点的距离的平方和达到最小.这里的“二乘”指的是用平方来度量观测点与估计点的远近（在古汉语中“平方”称为“二乘”），“最小”指的是参数的估计值要保证各个观测点与估计点的距离的平方和达到最小.例如，对于回归模型，若，…，为收集到的观测数据，则应该用来估计，这里是的估计值。
各种最小二乘算法总结
各种最小二乘算法总结1. 一般最小二乘法例 1 考虑如下仿真对象z k 2 1.5 z k 1 0.7 z k u k1 0.5u k v k 其中，v k 为服从N 01 分布的白噪声。
输入信号u k采用M 序列，幅度为1。
M 序列由9 级移位寄存器产生，xi xi 4⊕xi 9 。
选择如下的辨识模型z k 2 a1 z k 1 a2 z k b1u k 1 b2u k vk 观测数据长度取L 400 。
加权阵取∧I 。
1.1. 一次计算最小二乘算法a1 -1.4916 θ LS a 2 H T H 1 H T Z 0.7005 1.1 L L L L 1.0364 b10.4268 b2 Z 3 hT 3 Z 2 Z 1 u 2 u 1 T其中，Z L Z 4 ，H h 4 Z 3 Z 2 u3 u 2 ... L ... ... ... ... ... Z 402 hT 402 Z 401 Z 400 u 401 u 400Matlab程序见附录1。
1.2. 递推最小二乘算法递推最小二乘算法公式：θ k θ kK k P k 1hk h k P k 1hk 1.2 ∧k Pk I K k h k Pk 11 K k z k h k θ k 1 1 13 盛晓婷最小二乘算法总结报告a1 3 初始条件θ 0 a 2 3 P0 100I 。
3 4×4 b1 3 b2经过编程计算，各个参数的估计值为a1 -1.4976 a2程序见附录2。
待估参数0.6802θ LS 1.0284 1.3 b1 0.3341 b2Matlab过渡过程 3 2.5 2 1.5 b1 1 a2 0.5 0 b2 -0.5 -1 a1 -1.5 -2 0 50 100 150200 250 300 350 400 450 图 1 一般最小二乘参数过渡过程 4 盛晓婷最小二乘算法总结报告估计方差变化过程100908070605040302010 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 图2 一般最小二乘方差变化过程 5 盛晓婷最小二乘算法总结报告 2.遗忘因子最小二乘算法采用的辨识模型与例1相同。
几种最小二乘法递推算法的小结
递推最小二乘法的一般步骤：1. 根据输入输出序列列出最小二乘法估计的观测矩阵ϕ：] )(u ... )1( )( ... )1([)(T b q n k k u n k y k y k ------=ϕ没有给出输出序列的还要先算出输出序列。
本例中， 2)]-u(k 1),-u(k 2),-1),-y(k -[-y(k )(T =k ϕ。
2. 给辨识参数θ和协方差阵P 赋初值。
一般取0θ=0或者极小的数，取σσ,20I P =特别大，本例中取σ=100。
3. 按照下式计算增益矩阵G ：)()1()(1)()1()(k k P k k k P k G T ϕϕϕ-+-= 4. 按照下式计算要辨识的参数θ：)]1(ˆ)()()[()1(ˆ)(ˆ--+-=k k k y k G k k T θϕθθ5. 按照下式计算新的协方差阵P ：)1()()()1()(---=k P k k G k P k P T ϕ6. 计算辨识参数的相对变化量，看是否满足停机准则。
如满足，则不再递推；如不满足，则从第三步开始进行下一次地推，直至满足要求为止。
停机准则：εϑϑϑ<--)(ˆ)1(ˆ)(ˆmax k k k i i i i 本例中由于递推次数只有三十次，故不需要停机准则。
7. 分离参数：将a 1….a na b 1….b nb 从辨识参数θ中分离出来。
8. 画出被辨识参数θ的各次递推估计值图形。
为了说明噪声对递推最小二乘法结果的影响，程序5-7-2在计算模拟观测值时不加噪声， 辨识结果为a1 =1.6417，a2 = 0.7148，b1 = 0.3900，b2 =0.3499，与真实值a1 =1.642， a2 = 0.715， b1 = 0.3900，b2 =0.35相差无几。
程序5-7-2-1在计算模拟观测值时加入了均值为0，方差为0.1的白噪声序列，由于噪声的影响，此时的结果为变值，但变化范围较小，现任取一组结果作为辨识结果。
最小二乘法
性质2：只要适当大，总成立：S( xk z) S( xk ).
性质3：当充分大时，方向z与方向 S( xk )充分接近。
6.采用进退方法调整：一次成功迭代后将缩小，迭代 遇到困难时将放大。
Ax * b 2 A 2 可见，当δ 0时取到最小值.
例
给定方程组
2 x1 x1
2x2 2x2
3 1
,
试用最小二乘法求此方程组
x1 4 x2 3
的近似解。
解：令 F ( x) ( 2x1 2x2 3 )2 ( x1 2x2 1)2 ( x1 4x2 3 )2 ,
(3)
性质：若f（x）满足一定条件且x0充分接近x *，
则： (1)由迭代得到的{ x k }是收敛的; (2) 在一定条件下,收敛阶是二阶的。
3.改进的Gauss-Newton法：
因为S( x)
m
2
fi ( x)fi ( x)
2 AT
(x)
f
(x),
i 1
记 Hk 2 AkT Ak , 则Hk 是 ( x) 在点 xk 的Hesse 矩阵。
f1
其中
A(
x
k
)
x1
fm
x1
... ...
f1
xn
fm
xn
(
fi ( x x j
k
)
)mn
。
x xk
记 Ak A( x k ) , 则有
S( x) f ( xk ) Ak ( x xk ) 2 Akd k f ( xk ) 2
[ Akd k f ( x k ) ]T [ Akd k f ( x k ) ], 其中：d k x xk。 记 ( x) [ Akd k f ( xk ) ]T [ Akd k f ( xk ) ],则可用min ( x) 的极小点近似原问题的极小点。
递推最小二乘法[整理版]
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线性方程组的最优求解方法一．递推最小二乘法设线性方程组b Ax = (1)则有k b k =x :A ),(, (n k ,2,1=) (2)其中，[]kn k k a a a k ,,,:),(21 =A ，[]Tn x x x ,,,21 =x 。
设x :A ),()(k k f = (3)下面采用基于递推最小二乘法(RLS)的神经网络算法来训练权值向量x ，以获得线性方程组（1）的解x 。
由式（3）可知，若以)(k f 为神经网络输出，以k b 为神经网络训练样本，以x 为神经网络权值向量，[]kn k k a a a k ,,,:),(21 =A 为神经网络输入向量，则解线性方程组的神经网络模型如同1所示。
图1 神经网络模型采用RLS 算法训练神经网络权值向量x ，其算法如下：（1）神经网络输出：x :A ),()(k k f = (4)（2）误差函数：)()(k f b k e k -= (5)（3）性能指标：∑==n k k e J 12)(21 (6)（4）使min =J 的权值向量x ，即为所求的神经网络权值向量x ，这是一个多变量线性优化问题，为此，由0=∂∂xJ可得最小二乘递推法（RLS ）：]),([1k k k k k k b x :A Q x x -+=+ (7)),(),(1),(:A P :A :A P Q k k k Tk T k k+= (8)k k k k P :A Q I P )],([1-=+ (9)()n k ,,2,1 =随机产生初始权值向量)1,(0n rand =x ，设n n ⨯∈=R I P α0（α是足够大的正数（一般取10610~10=α），n n ⨯∈R I 是单位矩阵），通过对样本数据训练，即可获得神经网络权值向量x ，此即为线性方程组（1）的解。
二．具有遗忘因子的递推最小二乘估计公式为：]),([1k k k k k k b x :A Q x x -+=+ (10)),(),(),(:A P :A :A P Q k k k Tk T k k+=λ (11)k k k k P :A Q I P )],([11-=+λ(12)式中，1:)],(:),([)(-=k A k A k T W P ，W 为加权对角阵：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=--10021λλλn n W（nn ⨯∈=R I P α0，10610~10=α）。
最小二乘支持向量机算法及应用研究
最小二乘支持向量机算法及应用研究最小二乘支持向量机算法及应用研究引言：在机器学习领域中，支持向量机（Support Vector Machines, SVM）算法是一种广泛应用于分类和回归分析的监督学习方法。
而最小二乘支持向量机算法（Least Square Support Vector Machines, LS-SVM）则是支持向量机算法的一种变种。
本文将首先简要介绍支持向量机算法的原理，然后重点探讨最小二乘支持向量机算法的基本原理及应用研究。
一、支持向量机算法原理支持向量机是一种有效的非线性分类方法，其基本思想是找到一个超平面，使得将不同类别的样本点最大程度地分开。
支持向量是指离分类超平面最近的正负样本样本点，它们对于分类的决策起着至关重要的作用。
支持向量机算法的核心是通过优化求解问题，将原始样本空间映射到更高维的特征空间中，从而实现在非线性可分的数据集上进行线性分类的目的。
在支持向量机算法中，线性可分的数据集可以通过构建线性判别函数来实现分类。
但是，在实际应用中，往往存在非线性可分的情况。
为了克服这一问题，引入了核技巧（Kernel Trick）将样本映射到更高维的特征空间中。
通过在高维空间中进行线性判别，可以有效地解决非线性可分问题。
二、最小二乘支持向量机算法基本原理最小二乘支持向量机算法是一种通过最小化目标函数进行求解的线性分类方法。
与传统的支持向量机算法不同之处在于，最小二乘支持向量机算法将线性判别函数的参数表示为样本点与分类超平面的最小误差之和的线性组合。
具体而言，最小二乘支持向量机算法的目标函数包括一个平滑项和一个约束条件项，通过求解目标函数的最小值，得到最优解。
最小二乘支持向量机算法的求解过程可以分为以下几个步骤：1. 数据预处理：对原始数据进行标准化或归一化处理，以确保算法的稳定性和准确性。
2. 求解核矩阵：通过选取适当的核函数，将样本点映射到特征空间中，并计算核矩阵。
3. 构建目标函数：将目标函数表示为一个凸二次规划问题，包括平滑项和约束条件项。
递推阻尼最小二乘法辨识算法公式的详细推导与说明
控制理论与控制工程学位课程《系统辨识》考试报告递推阻尼最小二乘法公式详细推导专业：控制理论与控制工程班级：2011双控（研）学生姓名：江南学号：20110201016任课教师：蔡启仲老师2012年06月29 日摘要在参数辨识中，递推最小二乘法是用得最多的一种算法。
但是，最小二乘法存在一些缺点，如随着协方差矩阵的减小，易产生参数爆发现象；参数向量和协方差矩阵的处置选择不当会使得辨识过程在参数收敛之前结束；在存在随机噪声的情况下，参数易产生漂移，出现不稳定等。
为了防止参数爆发现象，Levenberg 提出在参数优化算法中增加一个阻尼项，以增加算法的稳定性。
本文在一般的最小二乘法中增加了阻尼因子，构成了阻尼最小二乘法。
又根据实时控制的要求，详细推到了递推阻尼最小二乘公式，实现在线辨识。
关键字：系统辨识，最小二乘法，递推算法正文1.题目的基本要求已知单入单出系统的差分方程以及噪声，在应用最小二乘法进行辨识的时候，在性能指标中加入阻尼因子，详细推导阻尼最小二乘法的递推公式。
2.输入辨识信号和系统噪声的产生方法和理论依据 2.1系统辩识信号输入选择准则（1）输入信号的功率或副度不宜过大，以免使系统工作在非线性区，但也不应过小，以致信噪比太小，直接影响辩识精度；（2）输入信号对系统的“净扰动”要小，即应使正负向扰动机会几乎均等； （3）工程上要便于实现，成本低。
2.2白噪声及其产生方法 （1） 白噪声过程（2）白噪声是一种均值为0、谱密度为非0常数的平稳随机过程。
（3）白噪声过程定义：如果随机过程()t ω的均值为0，自相关函数为()()2R t t ωσδ= （2.2.1）式中()t δ 为狄拉克（Dirac) 分布函数，即(){(),00,01t t t dt δδ∞∞=≠∞==⎰-且t （2.2.2）则称该随机过程为白燥声过程。
2.3白噪声序列 (1) 定义 如果随机序列{()}w t 均值为0，并且是两两不相关的，对应的自相关函数为()2,0,1,2w l R l l σδ==±± 式中{1,00,0l l l δ=≠=则称这种随机序列{()}w t 为白噪声序列。
偏最小二乘法基本知识
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------偏最小二乘法基本知识偏最小二乘法（PLS）简介-数理统计偏最小二乘法 partial least square method 是一种新型的多元统计数据分析方法，它于1983年由伍德(S.Wold)和阿巴诺(C.Albano)等人首次提出。
近几十年来，它在理论、方法和应用方面都得到了迅速的发展。
偏最小二乘法长期以来，模型式的方法和认识性的方法之间的界限分得十分清楚。
而偏最小二乘法则把它们有机的结合起来了，在一个算法下，可以同时实现回归建模(多元线性回归)、数据结构简化(主成分分析)以及两组变量之间的相关性分析(典型相关分析)。
这是多元统计数据分析中的一个飞跃。
偏最小二乘法在统计应用中的重要性体现在以下几个方面：偏最小二乘法是一种多因变量对多自变量的回归建模方法。
偏最小二乘法可以较好的解决许多以往用普通多元回归无法解决的问题。
偏最小二乘法之所以被称为第二代回归方法，还由于它可以实现多种数据分析方法的综合应用。
主成分回归的主要目的是要提取隐藏在矩阵 X 中的相关信息，然后用于预测变量 Y 的值。
这种做法可以保证让我们只使用那些独立变量，噪音将被消除，从而达到改善预测模型质量的目的。
1 / 9但是，主成分回归仍然有一定的缺陷，当一些有用变量的相关性很小时，我们在选取主成分时就很容易把它们漏掉，使得最终的预测模型可靠性下降，如果我们对每一个成分进行挑选，那样又太困难了。
偏最小二乘回归可以解决这个问题。
它采用对变量 X 和 Y 都进行分解的方法，从变量 X 和 Y中同时提取成分(通常称为因子)，再将因子按照它们之间的相关性从大到小排列。
现在，我们要建立一个模型，我们只要决定选择几个因子参与建模就可以了基本概念偏最小二乘回归是对多元线性回归模型的一种扩展，在其最简单的形式中，只用一个线性模型来描述独立变量 Y 与预测变量组 X 之间的关系: Y= b0 + b1X1 + b2X2 + ... + bpXp 在方程中， b0 是截距， bi 的值是数据点 1 到 p 的回归系数。
LM算法——精选推荐
LM算法最⼩⼆乘法的概念最⼩⼆乘法要关⼼的是对应的cost function是线性还是⾮线性函数，不同的⽅法计算效率如何，要不要求逆，矩阵的维数⼀般都是过约束，⽅程式的数⽬多于未知的参数数⽬。
最⼩⼆乘法的⽬标：求误差的最⼩平⽅和，根据cost function的对应有两种：线性和⾮线性（取决于对应的残差(residual)是线性的还是⾮线性的）。
线性最⼩⼆乘的解是closed-form solution 即x=(A T A)−1A T bS(x)=||b−Ax||2=(b−Ax)T(b−Ax)=b T b−b T Ax−x T A T b+x T A T AxNote that :(b T Ax)T=x T A T b的维数是 1*1(y的列数⽬).所以b T Ax=x T A T bS(x)=b T b−2b T Ax+x T A T Ax对x求导−2A T b+2(A T A)x=0x=(A T A)−1A T b⽽⾮线性最⼩⼆乘没有closed-form，通常⽤迭代法求解。
在每次迭代的过程使⽤⼀个线性化的⽅程代替计算。
有⽜顿法，⽜顿⾼斯法，LM, 其实可以分为trust region 和 linear line search⾮线性最⼩⼆乘法的⽅法有迭代法，即在每⼀步update未知量逐渐逼近解，cost function在下降，可以⽤于各种各样的问题。
(最速下降法)是迭代法的⼀种，可以⽤于求解最⼩⼆乘问题f(x+α→d)=f(x0)+αf′(x0)→d+⼆阶以上⽆穷⼩上⾯的x0是泰勒展开式的点，α是步长(⼀个实数) ,→d单位⽅向(⼀个向量)，即 |→d|=1显然当d的⽅向和f′(x0)⽅向相反的时候，cos180=−1,整体取到最⼩值。
这就是为什么取的是梯度的反⽅向原因。
当然上⾯的步长⼀般也是可以求得，怎么求步长也是⼀门学问。
下⾯的都是从⽜顿法引申出来的,记住⽜顿法求得是稳定点f′(x)=0,导数为0的不⼀定是最⼩值,梯度下降法求得是局部最⼩值,从计算上看泰勒展开式到⼆阶，f(x t+1)=f(x t)+g(x t+1−x t)+12(xt+1−x t)T H(xt+1−x t)求导就有，∂f∂x t=g+H(xt+1−x t)，让他为0，就有了⽜顿公式x t+1=x t−H−1g要是H是正定的，上⾯的就是凸函数，也就⼀定有了最⼩值。
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P(k) = [I − K (k)h'(k)]P(k −1)
3
盛晓婷 最小二乘算法总结报告
⎛ ⎜
^
a1
⎞ ⎟
⎛3⎞
初始条件
^
θ
(0)
=
⎜ ⎜ ⎜ ⎜
^
a2
^
b1
⎟ ⎟ ⎟ ⎟
=
⎜ ⎜ ⎜ ⎜
3 3
⎟ ⎟ ⎟ ⎟
,
P(0)
=
100
*
I
4×4
。
⎜⎜⎝
^
b2
⎟⎟⎠
⎝3⎠
经过编程计算，各个参数的估计值为
⎛ ⎜
1.1. 一次计算最小二乘算法
⎛ ⎜
^
a1
⎞ ⎟
⎛ -1.4916 ⎞
^
θ
LS
=
⎜^ ⎜ a2 ⎜^ ⎜ b1
⎟ ⎟ ⎟ ⎟
=
(
H
T L
H
L
)−1
H
T L
Z
L
=
⎜ ⎜
0.7005
⎟ ⎟
⎜1.0364 ⎟
⎜
⎟
(1.1)
⎜⎜⎝
^
b2
⎟⎟⎠
⎝ 0.4268 ⎠
⎛ Z (3) ⎞
⎛ hT (3) ⎞ ⎛ −Z (2) −Z (1)
3. 限定记忆最小二乘递推算法 ...........................................................9 4. 偏差补偿最小二乘法 .....................................................................11 5. 增广最小二乘法 .............................................................................13 6. 广义最小二乘法 .............................................................................15 7. 辅助变量法 .....................................................................................17 8. 二步法 .............................................................................................19 9. 多级最小二乘法 .............................................................................21 10. Yule-Walker辨识算法 .....................................................................23 Matlab程序附录 .......................................................................................24 附录 1、最小二乘一次计算法 ...............................................................24 附录 2、最小二乘递推算法 ...................................................................25 附录 3、遗忘因子最小二乘一次计算法 ...............................................26 附录 4、遗忘因子最小二乘递推算法 ...................................................27 附录 5、限定记忆最小二乘递推算法 ...................................................29 附录 6、偏差补偿最小二乘递推算法 ...................................................31 附录 7、增广最小二乘递推算法 ...........................................................32
u(400)
⎟ ⎠
Matlab程序见附录 1。
1.2. 递推最小二乘算法
递推最小二乘算法公式：
^
^
^
θ (k) = θ (k −1) + K (k)[z(k) − h' (k)θ (k −1)]
K (k) = P(k −1)h(k)[h' (k)P(k −1)h(k) + 1 ]−1
(1.2)
Λ(k)
2
盛晓婷 最小二乘算法总结报告 1. 一般最小二乘法
例 1 考虑如下仿真对象 z(k + 2) −1.5z(k +1) + 0.7z(k) = u(k +1) + 0.5u(k) + v(k )
其中， v(k ) 为服从 N (0,1) 分布的白噪声。输入信号 u(k ) 采用 M 序列，幅度为 1。M 序列 由 9 级移位寄存器产生， xi = xi−4 ⊕ xi−9 。 选择如下的辨识模型 z(k + 2) = −a1z(k +1) − a2 z(k) + b1u(k +1) + b2u(k) + v(k) 观测数据长度取 L = 400 。加 最小二乘算法总结报告
2. 遗忘因子最小二乘算法
采用的辨识模型与例 1相同。
2.1. 一次计算法
⎛ ⎜
^
a1
⎞ ⎟
⎛ -1.4990 ⎞
^
θ LS
⎜^ ⎟
=
⎜ ⎜
a2
^
⎟ ⎟
=
(H
*T L
H
* L
)−1
H
*T L
Z
* L
⎜ b1 ⎟
⎜
=
⎜ ⎜
⎜
0.7060
⎟ ⎟
0.8260 ⎟
⎟
⎜⎜⎝
^
b2
各种最小二乘算法总结
盛晓婷 0908110618
盛晓婷 最小二乘算法总结报告
目录
1. 一般最小二乘法 ...............................................................................3 1.1. 一次计算最小二乘算法 .............................................................3 1.2. 递推最小二乘算法 .....................................................................3
2. 遗忘因子最小二乘算法 ...................................................................6 2.1. 一次计算法 .................................................................................6 2.2. 递推算法......................................................................................6
1
盛晓婷 最小二乘算法总结报告
附录 8、广义最小二乘递推算法 ...........................................................34 附录 9、辅助变量法 ...............................................................................36 附录 10、二步法......................................................................................38 附录 11、多级最小二乘法......................................................................39 附录 12、Yule-Walker辨识算法 .............................................................42
b2 a1 50 100 150 200 250 300 350 400 450
图 1 一般最小二乘参数过渡过程
4
盛晓婷 最小二乘算法总结报告
估计方差变化过程
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
50 100 150 200 250 300 350 400 450
图 2 一般最小二乘方差变化过程
u(2)
其中， ZL
=
⎜ ⎜
Z
(4)
⎟ ⎟，
⎜... ⎟
⎜
⎟
⎝ Z (402) ⎠
HL
=
⎜ ⎜
hT
⎜ ⎜⎜⎝
... hT
⎟ (4) ⎟
⎟ (402) ⎟⎟⎠
=
⎜ ⎜
−Z
(3)
−Z (2)
⎜... ...
...
⎜ ⎝
−Z
(401)
−Z (400)
u(3) ...